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无线通信技术的成熟和发展以及数据处理能力的提高,带动了新兴无线业务的出现,越来越多的应用都需要基于移动台的位置信息。传统的定位技术绝大多数都是基于信号的视距传输,由于无线电波的传播环境是复杂多变的,移动台发射的定位测量信号可能会经过反射或绕射后到达基站,这就使得传统的定位方法不再适用。目前,针对非视距情况下的无线定位技术仍然是蜂窝网定位研究领域的重要课题。另外,由于信道状态信息与移动台的位置有关,位置信息又可以用来辅助实现多用户调度。
论文第二章到第四章研究了非视距情况下的移动台定位问题。首先,论文针对信号的非视距传输场景和单次反射模型——高斯散射密度模型假设,利用信号到达时间及信号到达角度信息,提出了一种基于网格搜索的非视距定位算法。该方法可以有效地降低定位误差,特别是在参数估计误差较大的情况下,其定位精度明显优于传统的定位方法。
其次,论文研究了收发端具有多根天线MIMO系统情况下的单基站非视距定位问题。通过在基站端测量信号到达时间和信号到达角,在移动终端测量信号离开角,当存在两条或两条以上多径信号时,单基站移动台定位是能够实现的。第一种解决方法通过对基站、散射体以及移动台之间存在的几何关系建立方程组,并对其进行化简,给出了移动台位置的闭式解。第二种解决方案则结合移动终端以及散射体所满足的约束条件,将定位问题转化为基于约束的非线性优化问题,并针对该约束优化问题提出了合理的解决方案。
第三,论文提出了利用由于移动台运动所产生的多普勒频偏来改善移动台在非视距情况下的定位精度。利用对信号到达时间、信号到达角度以及多普勒频偏这三个参数的估计,构建了关于移动台及散射体位置的高度非线性的方程组,随后提出了利用网格搜索方法对移动台及散射体的位置进行联合估计。最后推导了该定位方法的克拉美罗界,并通过仿真将本章所提出的方法与克拉美罗界进行了比较。
最后,论文给出了两种利用移动台的位置信息辅助实现MIMO多用户调度的方法。第一种调度方法将小区中的活跃用户的位置信息转化为各个移动台与基站之间的距离信息,仅通知距离基站最近的几个用户计算各自的信干噪比值并反馈回基站端,(通知需要反馈的用户数等于基站端发射天线数),最后,基站根据用户所反馈的信息进行调度。第二种调度方法首先建立“位置—信道状态信息”数据库,其次利用定位算法对用户进行定位,然后查找“位置—信道状态信息”数据库,获得各自的信道状态信息,最后基站根据所有用户的信道状态信息实行调度。第二种调度方法可以在不需要占用带宽进行反馈的情况下,获得多天线系统的容量增益。