1載波把32個通道按 定位 通道狀態資訊CSI

2021-10-14 17:00:37 字數 2645 閱讀 7699

文件結構:

1、ofdm正交頻分復用技術

2、csi通道狀態資訊

3、一些驗證的想法(還沒資料)

1、ofdm正交頻分復用調製技術

ofdm是無線通訊中一種頻寬受限的數字多載波調製方式,它的調製和解調分別基於ifft(inverse fast fourier transform)和fft(fast fourier transform)來實現的,ofdm已經成為應用最廣的多載波調製技術(例如:3gpp lte/nr,ieee 802.11a/g/n標準)。

ofdm的基本思想是在頻域內將給定通道分成許多正交子通道,在每個子通道上使用乙個子載波進行調製,並且各子載波間並行傳輸。ofdm允許子載波頻譜部分重疊,進而在支援ofdm技術的終端裝置上同時獲取多個子載波的通道狀態資訊。

如下圖所示,ofdm中,整個頻帶被分為若干小的部分重疊的子頻帶。在發射端,每個子載波攜帶的數碼訊號通過ifft(快速傅利葉反變換)將所有子載波傳送訊號進行疊加,然後訊號中的實部和虛部利用數模轉換(dac)變為模擬量,從發射端傳播到空間中。接收端接收這些訊號,對訊號進行取樣、解調,也就是進行模數轉換(adc)的操作,然後進行fft(快速傅利葉變換)將訊號再次轉換到頻域,最終在頻域或者多個子載波的形式下獲取通道狀態資訊。

(來自如侵刪)

下圖更清晰一些,傳送端ifft疊加所有子載波訊號,接收端fft將每個子載波上的訊號還原。

(來自如侵刪)

2、csi通道狀態資訊

csi通道狀態資訊都包含什麼?

csi其實描述了無線訊號在發射機和接收機之間的傳播過程,其中包含了距離、散射、衰落等對訊號的影響。

其中,y為接收端的訊號向量,x為發射端的訊號向量,h表示通道狀態矩陣,n代表高斯白雜訊。

csi也就是矩陣h,是每個子載波通道資訊的集合:

其中每乙個

代表乙個子載波的幅度和相位。h以複數形式

出現,我們可以得到複數的模

和幅角

,也就是對應的幅度和相位。

(1)對幅度的提取

如上所述,對csi資訊只提取幅度,不進行任何其他處理的情況下,可以得到一次測量(即乙個資料報)中408個子載波的幅度資訊,如下圖所示。

每個子載波的振幅提取

前期有一些評估結果,los場景周圍環境不變的情況下,同一位置的幅度是比較穩定的。

(2)對相位的提取

csi記錄了每個子載波的相位資訊,但是原始相位資訊存在誤差,主要是接收機和發射機的中心頻率往往不能精確同步(頻偏),接收機在下變頻時,往往會產生載波頻率偏移(carrier frequency offset, cfo)。另外adc也會產生取樣頻率偏差(sampling frequency offset,sfo)。

第i個子載波相位可以表示成:

其中,

是真實相位資訊,

是接收機的定時偏移,

是未知的相位偏移,z是相位測量雜訊。k表示第i個子載波的索引,n是fft size。

由於上述各種誤差偏移的存在,從csi中提取出來的原始相位資訊是不能直接拿來用的。

假定測量雜訊z的值較小,要消除掉

和 部分的誤差(可能無法確切的知道具體值是多少),可以通過線性變換的方式,令:

其中,a是接收響應的相位的斜率,b是偏移。假設子載波頻率是對稱的,那麼

,有 可以消除其中

和 引入的誤差。

總結,由於無法獲取到真實的相位,只能得到校準的相位和真實相位之間的關係,相差乙個跟頻率相關的常量倍數ci。

從參考文獻中找到的經過線性處理的相位資訊,與原始相位相比穩定很多。

3、csi資料分析

還沒有採集資料,希望從下列角度推論通道指紋的可行性。

(1)通道指紋的可區分性

在不同的點,通道的幅度和相位應該是具有不同特徵可區分的。

(2)通道指紋的穩定性

在相同的點,外界環境不變的情況下,任何時間通道的幅度和相位應該是穩定、變化較小的。

(3)通道指紋對外界環境的敏感性

靜態場景,外界引入人、不同材質物體的影響(完全遮擋、部分遮擋,距離遠近),影響物體分別在靜止和動態時,觀察通道幅度和相位的變化情況。(未知,希望是有規律的吧!!!)

動態場景類似。

《you are facing mona lisa: spot localization using phy layer information》

《phaseu: real-time los identification with wifi》

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