[发明专利]基于双天线的WLAN接入点AOA的估计方法

说明书

一种基于双天线的WLAN接入点AOA的估计方法，采用普通的两天线WLAN接入点，在接收端利用接收到的CSI信息，对发射端到接收端的飞行时间（Time of flight，TOF）和到达角进行联合估计。本发明充分考虑了室内复杂的多径环境对角度估计造成的影响，估计角度的平均误差在5度以内，能够满足室内多径信号下的直射径角度估计需求。

技术领域

本发明涉及信号处理技术，无线定位技术领域，具体涉及基于双天线的WLAN接入点AOA的估计方法，适用于室内环境的定位系统。

背景技术

在移动通信领域，人们对基于位置的服务(Location Based Services，LBS)的需求正在不断增长，而随着无线局域网络(Wireless Local Area Networks，WLAN)的普及，基于WLAN的室内定位系统正是迎合了这种需求的一个新兴的研究热点。

在室内环境下获取来波的AOA(angle of arrival，即波达角)信息可以为室内定位系统提供关键的定位参数，从而实现室内环境下的高精度定位。同时，和目前基于RSSI的定位技术相比，基于AOA的定位技术不需要进行位置指纹库构建，节省了大量的人力成本。同时，基于AOA的定位技术是一种被动定位技术可以轻松的实现基站的网络侧定位，不需要用户安装任何多余软件。因此，如何准确的估计来波方向的到达角是解决室内定位问题的关键。

传统的AOA估计算法如MUSIC算法，ESPRIT算法主要采用专用的多天线阵列设备，利用的信号子空间和噪声子空间的正交性实现角度估计。但是传统的角度估计算法也存在明显的缺陷，必须采用专用的大规模阵列天线才能准确的估计出AOA信息，这就为AOA估计在室内的应用推广设置了障碍。

目前，移动通信系统中大多采用智能天线技术，因此服务基站将能提供较准确的电波到达角信息，并提供基于网络侧定位的位置服务。例如，目前基于LTE网络的AOA定位系统，该系统利用MIMO的预编码机制来实现AOA的获取。在室内应用中，目前已有Ubicarse系统，在WLAN环境下，采用SAR(Synthetic Aperture Radar)的设计思路，通过旋转接收端天线模拟大天线阵列实现角度估计。另外，目前的另外一款系统ArrayPhaser系统通过级联WLAN接入点，实现多天线阵列构造的系统的设计。除此之外，Direction Finding系统利用WLAN双天线，采用干涉仪测向的原理实现到达角测量。虽然上述系统能够准确的进行到达估计，但是上述系统都存在不同程度的缺陷。Ubicarse系统的实现需要对接收设备天线进行改进；ArrayPhaser系统需要对WLAN接入点设备做较大的改造，同时在级联设计中必须充分考虑到不同设备存在的同步误差，这也后期系统的维护提出了较大的挑战。DirectionFinding系统通过两天线进行角度估计，不能有效的估计出环境中存在的多径信号，同时估计出的角度分辨率较差。上述存在的这些问题都会给AOA定位系统在室内定位领域中的推广带来局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双天线的WLAN接入点AOA的估计方法，它估计角度的平均误差在5度左右，能远远满足室内多径信号的角度估计的需求。

本发明所述的基于双天线的WLAN接入点AOA的估计方法，包括以下步骤：

步骤1、配置无线局域网；

步骤2、在发射端采用多个子载波对原始数据进行正交调制；

步骤3、估计每个子载波的信道状态信息：在接收端接收到OFDM的CSI信道信息矩阵CSI_matrix：

其中，csi_i,j为第i根天线上第j个子载波的信道信息值；

步骤4、采用空间平滑算法对接收到的CSI信道矩阵进行去相关处理；