[发明专利]基于Alamouti编码的移动台定位的设计方法

摘要

本发明公开了基于Alamouti编码的移动台定位的设计方法，该方法包括步骤1：发送端产生OFDM定位参考序列；步骤2：发送端对生成序列进行“双发单收”Alamouti空时编码后以双天线发送；步骤3：接收端以单天线接收并对接收到的两路信号进行整合；步骤4：接收端对整合后的消息进行最大似然译码得到带时延的定位参考消息；步骤5：接收端互相关运算提取时延参数；步骤6：接收端利用Chan算法完成定位。该方法降低了接收端接收信号的误码率，提升了信号的互相关特性，在低信噪比情况下优化了无线定位系统性能。

主权项

1.基于Alamouti编码的移动台定位的设计方法，其特征在于，所述方法利用发射端分集，得到多个携带同一信息的信号，由于多个发射信号在信道衰落过程中彼此统计独立，包括如下步骤：步骤1：发送端产生OFDM定位参考序列；步骤2：发送端对生成序列进行“双发单收”Alamouti空时编码后以双天线发送；步骤3：接收端以单天线接收并对接收到的两路信号进行整合；步骤4：接收端对整合后的消息进行最大似然译码得到带时延的定位参考消息；步骤5：接收端互相关运算提取时延参数；步骤6：接收端利用Chan算法完成定位；所述方法在发射端将经过OFDM调制的定位参考消息，每两个为一组，以空时编码矩阵为依据，进行空时编码，得到两组携带同一信息并统计独立的衰落信号，并分别从发射端的两条发射天线发送出去，在信号发送过程中，由于之前在发射端的发射天线之间的距离使得两路信号能够进行独立衰落；在接收端做合并工作：将接收到的两路统计独立的信号进行整合，最终得到一个比传统单发单收精度更高的接收信息，从这样的接收消息里提取时延参数来计算移动台位置，精度将会更高，亦或者能在信噪比环境不是很好的情况下，能获得良好的定位效果；(1)实现过程：1)发送端产生OFDM定位参考序列；2)发送端对生成序列进行“双发单收”Alamouti空时编码后以双天线发送；3)接收端以单天线接收并对接收到的两路信号进行整合；4)接收端对整合后的消息进行最大似然译码得到带时延的定位参考消息；5)接收端互相关运算提取时延参数；6)接收端利用Chan算法完成定位；(2)具体的算法流程如下：1)将定位参考消息比特流送入OFDM调制器调制器输出符号序列[s1,s2,s3,....]；2)以每两个连续的符号为一组，设为[s1,s2]，送入空时编码器；3)编码器按照空时编码矩阵将串行的发送信号转换成携带同一信息的两路发送信号，从两个发射天线分为两个时隙发送；4)假设信道增益在连续的两个信号传输周期内不变，那么接收信号在连续的两个信号周期能被表示为：其中：h1h2为各自的信道增益，能通过信道估计求出；w1w2为接收天线噪声，通常是均值为零的高斯白噪声5)合并接收端收到的同一信号的两个时隙的接收副本：6)对合并后的接收端消息进行最大似然译码，得到准确的带时延的定位参考消息；7)将同一参考信号的两组接受端定位参考消息进行互相关运算，得到时延参数，从而确定两个MS到基站之间的距离差与未编码方案相比，两发一收的Alamouti方案未产生编码增益，但|h1|2+|h2|2保证了空间分集增益为2，在相同的误码率下降低了对信噪比的要求，适用于低信噪比的情况；所述方法利用发射端分集，得到多个携带同一信息的信号，多个发射信号在信道衰落过程中彼此统计独立，在接收端以公式的形式对两组接收信号r₁r₂进行整合，；Chan算法是一种具有解析表达式的非递归算法，适用于时延误差服从零均值高斯分布的情况，Chan算法运算效率高，适用于三个及三个以上基站情况，当基站数达到四个及以上时，其定位误差接近CRLB(克拉美罗下界)，广泛应用于视距定位情况的分析计算，针对非视距定位情况也有许多优化算法，由公式(1)和公式(2)得：式中x_i,1＝x_i‑x₁，y_i,1＝y_i‑y₁为基站位置信息；R_i,1＝c*τ_i,1能通过TDOA时延估计获得，将公式(3)代入能获得R₁值，将R₁带入方程组能解得x和y值，x和y取值可能不唯一，这时能利用Cell‑ID信息确定取舍。