移动装置的距离确定的制作方法_2

文档序号:9493561阅读:来源:国知局
等式给出:
[0025] Y=H*X+n
[0026] 其中,η捕获噪声。CSI被报告为表不每个子载波和每个发射-接收天线对的信道 增益的复数的矩阵。通过应用适当的逆快速傅里叶变换(IFFT),频域CSI能够被转化成时 域功率延迟分布(PDP)。PDP捕获以增加的延迟入射的不同路径的能量。由于在所有接收 路径中直接路径经过最小距离,因此直接路径的能量将很可能出现在TOP的最早分量中。 图2A和图2B图示了与设备102等距的两个移动装置106的TOP。因此,尽管可能难以使 用RSSI捕获信号的多路径特性,但(基于PHY层信息146)从CSI信息获得的PDP能够估 计多路径特性。
[0027] 由于带宽限制,也许不可能将每个信号路径与PDP区别开。例如,以20MHz802.lln OFDM接收的PDP的分辨率是约50ns。然而,如上所述,PDP的第一分量很可能包含直接路径 信号。第一分量还可包含几个其它反射路径,其它反射路径与直接路径几乎同时到达。然 而,PDP中稍后到达的分量对应于经过明显较长的距离的反射路径(例如,由于50ns的分 辨率而比直接路径长15m)。因此,基于此,在计算移动装置106与设备102之间的距离时忽 略反射分量。因此,PDP的第一分量的能量被选为直接路径的能量(EDP)。因此,基于EDP 的距离估计比基于RSSI的距离估计更健壮,因为其对多路径反射敏感性小得多。因此,信 号处理单元122计算在接收器处所接收的信号能量(PR),以作为EDP(即,PDP的第一分量) 输入到路径损耗等式中。
[0028] 应当注意,EDP会易受阴影的影响。因此,所描述的方案考虑阴影的影响。例如,设 备102 (例如,AP)与移动装置106之间的直接路径可能被携带移动装置106的用户阻断。 在同一位置,当用户用电话面对AP(S卩,视距(LoS))时对比当用户的背部转向AP(S卩,非视 距(NLoS))时,估计的EDP会更高。注意,仅对直接路径的堵塞不会影响其它反射分量。基 于此观察,LoS的可能性通过如下计算LoS因数(lfactor)来计算:
[0030] 应注意,在某些其它示例中,lfactor可以计算为EDP与总量或来自PDP的所有分 量的总能量的比率。因此,在这样的示例中,可以不使用rssi,而是可以使用捕获rop的所 有分量的总能量的其它测量值。
[0031] 图3展示了在室内设置能够出现lfactor值的宽范围。高lfactor将意味着大多 数所接收的信号沿着直接路径到达,例如,在具有LoS的走廊场景中。另一方面,如果直接 路径被阻断,可观察到低lfactor值。因此,直接路径的路径损耗指数与lfactor成反比。 基于经验结果(例如,图4和图5),直接路径的路径损耗指数与lfactor之间的反比关系可 以不取决于特定AP或环境。lfactor直接估计影响EDP的环境因素,其最终控制路径损耗 指数(γ)。因此,路径损耗指数(γ)与lfactor之间的关系在不同的环境下不会明显地变 化。例如,来自几个已知位置的测量可足以建立此关系,且相同的关系可应用于其它环境。
[0032] 因此,信号处理单元122计算所有变量(即,PR、P。和γ),用于根据路径损耗等式 (即,PR=Ρ。-10γlog(d))来计算移动装置106的距离d。具体地,信号处理单元122根 据移动装置的发射的CSI(即,基于PHY层信息146)来计算EDP和lfactor,并且之后使用 lfactor对γ的关系来选择接收的每个包的正确路径损耗γ。然后,信号处理单元122使 用以EDP和路径损耗指数作为输入的路径损耗等式来计算到移动装置106的距离。因此,通 过选择正确的路径损耗指数,所描述的方案允许距离估计适合于基于每个包的快速衰减。 此外,通过使用EDP和lfactor作为输入,所描述的方案相比于使用RSSI明显降低了距离 估计误差(例如,4m相比于10m)。
[0033] 图2A和图2B分别是两个不同室内发射的信号强度(dB)相对于表不功率延迟分 布的延迟(微米)的图形表示200和210。图形表示200和210表示与设备102等距的两 个不同移动装置106。对于第一移动装置106 (图2A),直接路径不穿过任何障碍(即,存在 直接LoS),因此产生了最强的分量。EDP由曲线图200的第一条202表示(后面的条表示 稍后到达的反射路径)。然而,对于第二移动装置106 (图2B),直接路径的轨迹被站在第二 移动装置106与设备102之间的用户阻断。因此,由曲线图210的第一条204表示的直接 路径被衰减,并且似乎弱于更强的反射路径。如上面所解释的,RSSI不能区分上面的场景, 从而导致较大误差。然而,所描述的方案通过仅使用直接路径的能量(EDP)来缓解了由于 多路径而导致的距离误差。
[0034] 图3是累积分布频率(CDF)相对于lfactor的图像表示300,其中lfactor被计 算为EDP与RSSI的比率。在500个位置产生⑶F相对于lfactor的曲线图300。曲线图 300显示lfactor值的宽范围能够在室内设置中出现。高lfactor将意味着大多数接收的 信号沿直接路径到达,例如在具有LoS的走廊场景中。另一方面,如果直接路径被阻断,将 得到低lfactor值。因此,路径损耗指数(γ)与lfactor成反比。应注意,在某些示例中, 路径损耗指数(γ)与lfactor之间的关系可以是线性反比关系、平方反比关系、立方反比 关系以及log反比关系中的至少一种。此外,在某些示例中,lfactor可以计算为EDP与来 自PDP的分量的总能量的比率。
[0035] 图4是路径损耗指数(γ)相对于lfactor的曲线图400。曲线图400示出了随 着lfactor增加,对于至单个设备102 (例如,AP)的各发射的EDP路径损耗指数(γ)。还 观察到对于其它设备1〇2(ΑΡ)结果类似。如所示,根据曲线图400中指示的测量,可应用线 性拟合402,以建立路径损耗指数(γ)与lfactor之间的关系。此外,路径损耗(γ)相对 于lfactor的关系取决于特定ΑΡ或环境,如由图5的结果所建立的。
[0036] 图5是针对5个不同的AP,路径损耗指数(γ)相对于lfactor的曲线图500。这 些线类似,这是因为lfactor直接估计影响EDP的环境因素,环境因素最终控制路径损耗指 数(γ)。因此,路径损耗指数(γ)与lfactor之间的关系不会随不同环境而明显地变化。 来自几个位置的测量值可足以建立关系,且相同的关系可应用与其它环境。
[0037] 图6是根据一个示例的用于确定移动装置距AP的距离的方法600。方法600可以 以存储在非临时性计算机可读存储介质上的可执行指令的形式和/或以电子电路的形式 来实现。
[0038] 方法600包括在610由AP的信号处理单元基于在移动装置的PHY层处可获得的 信息,来计算从移动装置发射的所接收信号的第一能量。例如,信号处理单元122可将在设 备102处的信号的接收能量(PR)计算为EDP,其中根据CSI获得EDP,并且其中在移动装置 106的PHY层136处可获得的PHY层信息146中包括该CSI。
[0039] 方法600包括在620由信号处理单元计算所接收信号的第二能量。在一个示例中, 第二能量是当移动装置106距离APlm时基于所接收信号的能量来计算的。在其中移动装 置的发射功率是已知的其它示例中,基于移动装置106的发射功率来计算第二能量。
[0040] 方法600包括在630由信号处理单元基于所接收信号的视距(LoS)因数 (lfactor)来计算所接收信号的路径损耗指数。例如,信号处理单元122可以基于lfactor 来计算路径损耗指数(γ)。lfactor基于所接收信号的EDP与RSSI的比率来计算。此外, 在路径损耗指数(γ)与lfactor之间建立关系。因此,基于lfactor对γ的关系来选择 路径损耗指数值。
[0041] 方法600还包括在640由信号处理单元基于所接收信号的第一能量、第二能量以 及路径损耗指数来计算移动装置至ΑΡ的距离。例如,信号处理单元122使用EDP和路径损 耗指数(γ)作为输入来计算距离d。
[0042] 图1的信号处理单元122能够以硬件、软件或二者的结合来实现。图7
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