[发明专利]宽带大规模MIMO系统无线定位方法和系统

说明书

本发明提出宽带大规模MIMO系统无线定位方法和系统。利用大规模MIMO系统的空间角度分辨率和宽带系统的时延分辨率，基站侧从上行链路信道估计结果中提取角度时延域信道能量矩阵作为位置指纹信息。在离线阶段，基站配合离线采样移动终端测量小区覆盖范围内间隔划定的各特征点的位置指纹信息，并将其与对应的位置坐标存入数据库中，并对数据库中位置指纹信息进行分级聚类；在在线阶段，基站侧通过将待定位移动终端的位置指纹信息与数据库进行分级比对，计算待定位移动终端的位置坐标并反馈给对应的移动终端。本发明能够依托无线通信设备，显著提高移动终端在城市楼宇及室内等复杂散射体环境下的定位精度。

技术领域：

本发明涉及一种宽带大规模MIMO系统无线定位方法和系统，尤其涉及一种基于指纹数据库利用宽带大规模MIMO系统角度时延域信道特征的无线定位方法和系统。

背景技术：

宽带大规模MIMO系统在提高无线通信系统频谱效率和功率效率方面具有显著优势，是未来5G无线通信的关键技术之一。基站侧通过配置大规模天线阵列，获得极高的空间角度分辨力；通过采用正交频分复用(OFDM)技术，将宽带信道分解为多个并行的窄带信道，获得极高的时延分辨力。宽带大规模MIMO系统结合两种技术的优势，可以实现对无线信道角度时延域信道特征的高精度提取。

随着基于地理位置信息的应用和服务的快速发展，人们对移动终端无线定位的精度需求日益提高。为了准确获取移动终端的位置信息，通常采用无线信号的接收信号强度、到达角以及到达时延等传输特征估计移动终端相对于基站的位置，并通过多基站协作实现精确定位。上述无线定位方法大多基于无线信号沿视距传播的假设，然而在定位需求多发的城市楼宇及室内等复杂散射体环境下，无线信号通常经过多条非视距路径传播，使无线定位的精度受到较大影响。如何在复杂散射体环境下，克服多径传输对无线定位精度的影响是无线定位亟需解决的核心问题之一。

基于位置指纹信息的无线定位方法能够充分挖掘散射体环境对信道特征的影响，目前被广泛研究用于复杂散射体环境下的无线定位，但现有的位置指纹信息提取方法大多利用接收信号强度、到达角以及到达时延等有限的信道特征。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽带大规模MIMO系统无线定位方法和系统，充分利用宽带大规模MIMO系统对无线信道的角度时延域信道特征的高精度提取，显著提高在城市楼宇及室内等复杂散射体环境下的定位精度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种宽带大规模MIMO系统无线定位方法，所述方法包括：

离线阶段，基站配合离线采样移动终端测量小区覆盖范围内特征点的位置指纹信息，并存储到数据库中；

在线阶段，基站侧通过将待定位移动终端的位置指纹信息与数据库进行比对，计算待定位移动终端的位置坐标；

位置指纹信息由基站从上行链路信道估计结果中提取的角度时延域信道能量矩阵构成；位置指纹信息，衡量其相似性的准则为联合角度时延相似性系数。

宽带大规模MIMO系统采用带循环前缀的正交频分复用(OFDM)调制方式，在上行信道训练中，小区中各移动终端在一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行导频信号，基站依据接收到的导频信号进行小区中各移动终端的上行链路信道估计。

离线阶段，在小区覆盖范围内以间隔(例如1m，2m，5m等)划定特征点，移动终端在小区覆盖范围内移动，并在每个特征点停留，测量该特征点的位置指纹信息，并将其与对应的位置坐标存入数据库中。