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无线定位技术是通过观测站获取被测目标信号中所携带的定位参数和信息,实现对被测目标空间位置估计的技术手段。早期的直达波算法在LOS环境下能够较好地满足定位精度需求,但由于陆地通信环境的复杂性,常常存在各类障碍物(如城市中高低错落的建筑、郊区的山脉丘陵等),致使电波多数会经过散射体散射或反射后才能到达接收方。因此,如果再采用直达波定位算法来处理NLOS环境下的定位问题将带来很大误差。故抑制NLOS误差影响的定位算法成为无线定位研究领域的热点话题。
在无线通信环境中,MIMO技术在3G中的应用,促使其成为移动通信领域的关键技术之一。文章的研究核心就是基于MIMO系统的移动定位技术。论文分析了无线定位中的几种关键技术,以及影响无线定位精度的原因和定位准确率评价标准;研究了MIMO通信信道模型,设计了本文定位系统中应用的空时相干分布信道模型。
文章主要研究内容包括两个部分,基于MIMO空时相干分布信道模型,研究信道中角度-时延定位参数联合估计算法;并利用估计出的定位参数进行二次散射模型中非直达波的定位算法解算,其主要工作如下:
1.接收信号中的定位参数与定位算法联系紧密,要对移动台进行定位,首先要获取定位参数。文章对最关键的两个参数——角度和时延进行了联合估计。对传统的MUSIC算法进行改进,改进的MUSIC算法是通过搜索MUSIC谱峰值,实现对角度、时延参数较精确地估计;本文还在特定信道模型下对JADE-ESPRIT算法进行了仿真验证。两种算法都具有天线个数不受多径数目限制的优点,JADE-ESPRIT算法可同时估计AOA和TOA;改进的MUSIC算法除了能估计AOA和TOA之外,还能得到发射角AOD。随着信噪比的增加,改进的MUSIC算法估计精度随之提高,为后续的定位算法提供了保障。
2.对NLOS传播模型和单站定位技术进行了研究,设计了在二次散射模型下,采用机动单站对移动台定位。利用圆拟合法对第二层散射体位置和与MS的距离值进行联合估计,用Chan算法估计第一层散射体位置;借助第一层散射体位置和发射角估计MS的位置。仿真结果表明通过单站的有效机动丰富了定位信息,使得定位算法性能良好,达到抑制NLOS误差的目的。