一种基于大规模MIMO系统的三维空间指纹定位方法

作者：贺晨琳; 王霄峻^*; 汪磊

来源：电讯技术, 2023, 63(12): 1876-1884.

DOI：10.20079/j.issn.1001-893x.230831004

• 三维室内空间
• 指纹定位
• 大规模MIMO
• 加权K近邻(WKNN)
• 中心到达角(CAOA)聚类

针对现有指纹定位技术存在指纹数据量较大、存储与处理困难、复杂空间定位适应性不足等问题，提出了一种基于大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)系统的三维室内空间指纹定位方法。首先，提出一种处理速度更快、存储需求更小的角度-时延信道频率功率(Angle Delay Channel Frequency Power, ADCFP)指纹矩阵；其次，引入新的相似度准则即卡方距离以提高定位精度；然后提出一种改进的次方加权K近邻(Weighted K-Nearest Neighbor, WKNN)匹配算法，根据不同次方值对权重下降速度的影响差异，针对指纹相似度的大小分配以不同的权重；最后，对ADCFP指纹采用按行按列压缩的存储方法得到三种压缩指纹，进一步减少指纹数据量，并引入中心到达角(Central Angle of Arrival, CAOA)聚类算法缩短定位时长。仿真结果表明，ADCFP指纹矩阵2 m精度可靠性可达89.2%,采用卡方距离相较于曼哈顿距离的平均定位误差降低了5.63%,改进次方WKNN算法相较于传统WKNN算法平均定位误差降低了4.45%,引入CAOA聚类算法可使定位速度提升为未聚类情况下的1.72倍，平均定位误差较K均值聚类算法降低了44.05%,定位性能有较大提升。

• 单位
  东南大学