[发明专利]室内OFDM系统TOA训练符号构建及TOA估计方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，涉及OFDM系统，具体地说是一种室内OFDM系统TOA训练符号的构建与TOA的估计，可用于室内定位系统。

背景技术

众所周知，由于建筑物的遮挡，  在室内环境下无法采用卫星定位系统，如GPS等进行定位，而要采用室内定位。但是由于室内环境复杂，存在丰富的多径分量，具有可视路径LOS和非可视路径NLOS两种传播条件，所以在有限的环境尺寸下要求室内定位与室外相比，必须具有更高的定位精度。

超宽带UWB室内定位技术具有多径分辨能力强、定位精度高的优点，是目前室内定位研究的热点，但由于UWB系统占用的带宽很大，频谱利用率较低，且随距离增加信号强度急剧下降，尤其在穿越水分子含量高的物质时衰减更大，因此UWB传输距离非常有限，有效范围在10米左右；在很多家庭应用中必须与有线系统结合才能发挥作用。另外尽管UWB系统发射的平均功率很低，但是由于它的脉冲持续时间很短，它的瞬时功率峰值可能会很大，所以UWB设备、特别是运行在2G赫兹以下的UWB设备将会与其它的广播产生相互影响。而且UWB定位技术的收发信号形式与目前广泛应用的室内无线局域网传输标准不兼容，无法利用现有的无线局域网络设备提供定位服务。

目前无线局域网的传输标准主要有基于正交频分复用OFDM和基于直接序列扩频DS两种，随着人们对传输速率增长的需求，其中基于OFDM的无线局域网标准的应用将会越来越广泛。采用与无线局域网传输标准相兼容的信号形式，利用现有的无线局域网系统设备实现高精度的室内定位，是将定位功能集成到无线局域网系统的关键，也是室内定位系统和无线局域网技术的研究热点。常用的定位方法有：基于接收信号的强度RSS，基于达到时间TOA和基于到达时延差TDOA，及相对于至少三个接入点AP的距离以实现定位。有关基于达到时间TOA的估计方法现有技术有两种方案。

背景技术1，论文“Indoor geolocation using OFDM signals in HIPERLAN/2wireless LANs”，the 11th IEEE International Symposium on Personal，Indoor andMobile Radio Communications，2000，Xinrong Li；Pahlavan，K.；Latva-Aho，M.；Ylianttila，M.，pp.1449-1453；首次提出利用HIPERLAN/2无线局域网中的OFDM信号进行测距，以实现定位。该文给出的技术方案是利用无线局域网中数据分组的前导OFDM符号作为测距信号，接收端通过对前导符号的相关检测，估计出TOA。若在无线局域网中，接入点AP在t₀时刻，向移动终端MT发送定位请求分组，移动终端收到后间隔τ₁₀后，向AP发送响应分组，AP在t₁时刻检测到MT的响应分组，则从MT到AP之间的TOA，即发射信号第一径到达接收天线的时间τ₀为：

τ 0 = 1 2 [ ( t 3 - t 0 ) - τ 10 ] - - - ( 1 ) ]]>

式中，t₁时刻是在接入点通过对MT发出响应分组的前导符号进行相关检测估计的，其估计的精度直接决定TOA估计的精度。在t₁时刻估计中，首先利用MT发出响应分组前导符号中相互重复的两部分接收信号数据采样，通过滑动相关确定前导符号的起点的采样序号d₁。若接收到数据采样为r(k)，定时偏移估计函数M(d)为：