[发明专利]一种基于虚拟小区的室内定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟小区的室内定位系统及方法，该系统包含：至少两个以上的虚拟小区和接收终端；其中，任意两个虚拟小区表示为：虚拟小区k和虚拟小区j；虚拟小区含有：至少4个节点，且该4个节点不在同一平面上；接收终端用于接收虚拟小区发射的节点发射的信号。其中，接收终端包含：信道矩阵建立模块，其用于建立节点与接收终端的信道矩阵；预编码模块，其用于获取最优的系统和速率R，得到预编码；以及终端位置计算模块，其通过预编码形成虚拟基站发射的信号波束，并进行空间定位，以获得接收终端的位置。本发明的系统及方法能够在分布式天线的情况下，有效降低信令开销对干扰协调的影响，还能提升系统整体性能，准确度较高。

技术领域

本发明属于空间定位技术领域，具体涉及一种基于虚拟小区的室内定位系统及方法。

背景技术

随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位的需求日益增大。目前，大多数定位算法是针对二维平面展开研究的，然而在实际应用中常常需要提供节点的三维位置信息，室内三维定位技术较二维平面定位具有更大的实用价值。但是，由于室内环境的特殊性和复杂性，使得室内三维定位技术面临克服室内环境因素对信号强度影响的问题，进而给用户提供高精度、低复杂度、立体化的定位服务。

中国专利CN201710697495.1，公开了一种基于环境反向散射的室内定位方法和装置，该专利采用多天线标签，结合波束扫描，实现室内定位。但是，由于二维波束中垂直方向的天线下倾角是固定的，只是利用水平方向的空域资源，能量的汇聚度不够高，从而限制了覆盖范围。

中国专利CN201610813895.X，公开了一种高精度三维实景室内外一体化定位方法及装置，该方法是将GPS定位结果引入室内，在室内选取GPS坐标可测的几个基准点，以基准点为坐标原点建立平台坐标系；于基准点处引入激光三维扫描仪获取室内三维点云信息，将点云统一到平台坐标系；将超宽带室内定位系统坐标系与上述坐标数据作进一步坐标转换，完成室内目标定位。但是该定位系统结构复杂，成本高，实施难度大。

在分布式天线场景下，每一根天线可以视为一个微小区，在大规模天线组的情况下，对多个微小区进行管理是一个复杂的过程，会导致在部署干扰协调时产生信令开销和时延。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于虚拟小区的室内定位系统及方法，该系统及方法解决了分布式天线场景下定位复杂的问题，能够实现室内某一时刻的空间定位。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于虚拟小区的室内定位系统，该系统包含：至少两个以上的虚拟小区和待测接收终端；其中，任意两个虚拟小区表示为：虚拟小区k和虚拟小区j；所述的虚拟小区的虚拟基站含有：至少4个节点，且该4个节点不在同一平面上；所述的待测接收终端用于接收虚拟基站的节点发射的信号。

其中，所述的待测接收终端包含：信道矩阵建立模块，其用于建立所述的节点与待测接收终端的信道矩阵；预编码模块，其用于获取最优的系统和速率R，得到预编码；以及终端位置计算模块，其通过所述的预编码形成虚拟基站发射的信号波束，并进行空间定位，以获得待测接收终端的位置。

优选地，所述的系统和速率R(即系统的和速率)为：

式中，H_kk为虚拟小区k的虚拟基站k到待测接收终端的信道矩阵，H_kj为虚拟小区j的虚拟基站j到待测接收终端的信道矩阵，w_k为虚拟基站k的预编码，w_j为虚拟基站j的预编码，为高斯白噪声的方差。

优选地，所述的预编码包含：利己预编码利他预编码虚拟基站k的预编码w_k。

其中，所述的利己预编码为：式中，vec_max表示大特征根对应的特征矢量，上角标*表示共轭转置。