基于WiFi CSI定位綜述

基于WiFi CSI定位綜述
(1)CSI是什么?
信道狀態信息(Channel State Information,CSI)是一種數據格式(協議的一部分內容),用以表示基于OFDM技術的商用IEEE802.11a/g/n無線網卡從物理層獲取的系統頻帶內子載波粒度的CFR采樣。([1]Pg9)
CSI的基本測量單元為一個packet([2],4.2 Data Collecting)

個人總結:
CSI是OFDM接收機基于數據(訓練序列/導頻序列)輔助的對傳播信道在一個分組時間跨度內信道頻率響應的估計。

(2)CFR或者CIR與定位有什么關系?
CFR或者CIR包含相位與幅值信息,相位可以轉化為被載波周期截斷的ToF值,幅值信息或者功率信息可以距離建立映射關系。對于多天線接收,可以根據不同天線接收相位差分離多徑和直射徑并計算直射徑的(AoA)。

基于CIR信號功率的測距方式有兩種:
a. 將CIR與Friis公式相結合,同時解析全部多徑分量([1]Pg8)
b. 先從CIR中分離LOS路徑再計算傳播距離。

(3)基于CIR的測距精度取決于什么?
基于CIR信號功率的測距精度取決于對多徑的時間分辨率(等價于系統帶寬)。獲取高分辨率的CIR通常需要如信道測量儀、網絡分析儀等專用設備。但 目前已可在基于OFDM的商用IEEE802.11a/g/n無線網卡上以信道狀態信息(Channel State Information,CSI)的數據格式從物理層獲取系統頻帶內子載波粒度的CFR采樣([1]Pg9)

(4)CSI測量ToF, AoA的思想和算法?
思想:AoA使得不同天線在接收同一路徑的信號時呈現不同的相位觀測;ToF使得同一天線在接收同一路徑的不同子載波信號時呈現不同的相位觀測;
算法:平滑MUSIC算法,參考SpotFi(2015)

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(5) CSI測量誤差分析?
CSI相位校正算法(PinLoc(2012)首次提出,SpotFi(2015)借用并擴展到多天線版本)
PinLoc(2012)相位誤差校正:

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SpotFi(2015)擴展之后的相位校正算法:

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Splicer(2015)的相位校正算法:

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上海交通大學的非線性相位校正算法:
Perceiving Accurate CSI Phases with Commodity WiFi Devices


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**更多討論: **

Reference
[1] From RSSI to CSI: Indoor Localization via Channel State Information
[2] Localization Through Wireless Access Point Channel State Information
[3] PinLoc: Spot Localization using PHY Layer Information
[4] SpotFi: Decimeter Level Localization Using WiFi
[5] Splicer: Precise Power Delay Profiling with Commodity WiFi
[6] Perceiving Accurate CSI Phases with Commodity WiFi Devices

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