[发明专利]一种基于子载波筛选的信道状态信息CSI定位方法

权利要求书

1.一种基于子载波筛选的信道状态信息CSI定位方法，该方法基于多载波通信系统，系统中包括无线信号发送设备和接收设备，且一部分接收设备与发送设备之间的无线信道为直达环境，另一部分接收设备与发送设备之间的无线信道为非直达环境；其特征在于，CSI定位方法包括以下步骤：

S1、将待定位区域划分为等大小的P个格点；

S2、构建离线CSI指纹库：

发送设备按照固定频率发送信道估计序列，其频域表达式为X(f_k)，其中k为子载波编号，接收设备在频域进行解调，得到Y(f_k)，通过解算得到CSI数据C表示复数集合；设在一段时间内，第l台接收设备在格点p处测量到m包CSI数据，子载波的数量为N，得到当前格点下的CSI数据集

依次在所有格点处测量CSI数据并保存，得到CSI数据集选择三台无线接收设备构造不同信道质量下的CSI数据集D：

D＝[D¹,D²,D³]

从复数形式的CSI数据中提取CSI相位提取方法如下：

CSI相位的值域为(-π,π)，接收设备测量到的一包CSI相位表示为：

采用分段线性相位校准的方法对进行校准，首先将按照间隔L进行分段：

对分段解卷绕，设置π为解卷绕门限，对原始相位线性展开得到具体的解卷绕方法如下：

通过以下方法获得第j个子段中的第k个子载波校准相位其中a、b分别为最小二乘方法拟合误差曲线的斜率与截距：

最后统计m包数据不同子载波的校准方差，设置阈值V，将校准方差小于阈值V的子载波下标构成的子空间视为最优稳定特征子空间，实现最优子载波筛选，接收设备在不同格点处的可选子载波集合G表示为：

其中为接收设备在第p个格点校准后的信道相位矩阵，表示的第k行，即数据中m包CSI数据的第k个子载波相位构成的向量；

联合可选特征子空间G及CSI幅度数据集A＝|D|构造离线指纹库

S3、进行在线实时定位：

通过无线接收设备，测量到来自定位区域中的一包CSI数据，提取其幅度得到待定位CSI幅度样本Q＝[q₀,q₂,…,q_N-1]；

利用来自于格点p的待比对离线样本T_p＝[t₀,t₂,…,t_N-1]，T∈A，对在线样本Q进行幅度归一化：

计算归一化CSI幅度样本与比对样本T之间的相似度：

其中N为子载波的个数，e越小，相似度越高；

采用K近邻算法估计正确位置，即按照上述相似度比对方法，统计样本与所有离线库中CSI幅度样本的相似度，取相似度最高的前K个样本作为候选样本集N_K＝{(x_i,y_i)|i＝0,1,…,K}，其中y_i为候选CSI幅度样本x_i的标签，即对应的格点，整个格点空间为y_i∈{c₁,c₂,…,c_W}，W为格点总数，通过以下式估计最佳的样本x及对应定位格点y：

其中I为0-1函数，条件成立则为1否则为0。