Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ＩＳＳＮ １００１—９０８１ ２０１６—０８．１０ ｈｔｔｐ：，， ． ｏｃａ．ｃｎ 计算机应用，２０１６，３６（８）：２１７０—２１７４ 文章编号：１００ｌ一９０８１（２０１６）０８．２１７０．０５ ＣＯＤＥＮ ＪＹＩＩＤＵ ｄｏｉ：１０．１１７７２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—９０８１．２０１６．０８．２１７０ 基于波束成形的６０ ＧＨｚ无线局域网络定位算法 刘 兴，张浩，徐凌伟 （中国海洋大学信息科学与工程学院，山东青岛２６６１００） （￥通信作者电子邮箱ｌｉｕｘｉｎｇ３９０ｌ＠１６３．ｅｃｒｕ） 摘要：针对６０ ＧＨｚ信号在非视距（ＮＬＯＳ）环境下测距困难的问题，提出一种基于波束成形的６０ ＧＨｚ无线局域 网络（ＷＬＡＮ）定位算法。首先，通过借助波束成形技术进行最强路径搜索，波束成形算法将天线的最大增益方向指向 接收最强多径信号的方向，在增强搜索鲁棒性的同时扩大了定位覆盖范围；然后，对ＮＬＯＳ条件下的时延偏差进行建 模，重构ＮＬＯＳ测量数据；最后，为进一步提高定位精度，设置检测阈值，引入异常值检测机制。采用Ｍａｔｌａｂ仿真平台 在ｓ Ｉ ｓ—ＳＴＡｓ信道模型进行仿真，结果表明，ＮＬＯＳ环境下基于传统相干估计的到达时间（ＴＯＡ）定位算法的定位误差 约为２ ｍ，定位成功率仅为０．５％，而采用基于波束成形的６０ ＧＨｚ定位算法后，定位误差降低至１．０２ ａｍ，定位成功率 高达９４％。因此，波束成形技术为ＮＬＯＳ环境下的６０ ＧＨｚ定位提供了解决思路，有效地提高了６０ ＧＨｚ室内定位精度 和定位成功率。 关键词：６０ＧＨｚ信号；非视距定位算法；波束成形；最强路径搜索；异常值检测 中图分类号：ＴＮ９２ 文献标志码：Ａ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎ ６０ ＧＨｚ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ＬＩＵ Ｘｉｎｇ。．ＺＨＡＮＧ Ｈａｏ．ＸＵ Ｌｉｎｇｗｅｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２６６１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ ｒａｎｇｉｎｇ ｄｉｉｃｕｌｆｔｉｅｓ ｗｉｔｈ ６０ ＧＨｚ ｓｉｇｎａｌｓ ｉｎ Ｎｏｎ Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ（ＮＬＯＳ）ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａ ｎｅｗ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｉｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＷＬＡＮ）ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ ｐａｔｈ ｂｙ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ａｎｔｅｎｎａｓ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｐａｔｈ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ．Ｔｈｅ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ ｗａｓ ｅｎｈａｎｃｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｃｏｖｅｒａｇｅ ｗａｓ ｅｘｐａｎｄｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｂｉａｓ ｉｎ ＮＬＯＳ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｍｏｄｅｌｅｄ ａｓ ａ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｒａｎｄｏｍ ｖａｒｉａｂｌｅ ｔｏ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｔｈｅ ＮＬＯＳ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｏ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ，ｔｈｅ ｏｕｔｌｉｅｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｓｅｔｔｉｎｇ ａ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ．Ｔｈｅ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ Ｍａｔｌａｂ ｕｓｉｎｇ ＳＴＡｓ—ＳＴＡｓ（ＳＴＡｔｉｏｎｓ—ＳＴＡｔｉｏｎｓ）ｃｈａｎｎｅｌ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ （ＴＯＡ）ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｅｒｒｏｒ ａｔ ａｂｏｕｔ ２ ｍ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ １ ｍ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｗａｓ ｊｕｓｔ ０．５％ｕｎｄｅｒ ＮＬＯＳ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｅｒｒｏｒ ａｔ １．０２ ａｍ．ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ １ ｍ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｒｅａｃｈｅｄ ９４％．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ６０ ＧＨｚ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ＮＬＯＳ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：６０ ＧＨｚ ｓｉｇｎａｌ；Ｎｏｎ Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ（ＮＬＯＳ）ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ；ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ ｐａｔｈ ｓｅａｒｃｈ； ０ｕｔｌｉｅｒ ｄｅｔｅｃｔｉｏ” ０ 引言 随着无线定位技术的Ｅｔ趋成熟以及定位精度逐渐提高， 用户对于高精度位置服务的需求也在急剧增长 容量等各个方面都存在难以克服的缺陷。 免许可的高达约７ ＧＨｚ的带宽使得６０ ＧＨｚ无线通信技 术迅速成为当前的研究热点 ，在通信方面得到广泛的关 注。与超宽带（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ—ｂａｎｄ，ＵＷＢ）相比，脉冲下的 。但是由 于技术本身物理性的，目前在定位精度、覆盖范围和定位 都表现出比ＵＷＢ更优异的定位潜能，并有望实现ｍｍ级定 位；６０ ＧＨｚ信号的材料损耗特性更是能够为以房间为单位的 网络提供隐私性。且得益于６０ ＧＨｚ全球频谱规范，其产品可 在全球范围内部署－ｏ 。 文献［７］在６０．５ ＧＨｚ附近进行接收信号强度指示 （Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ，ＲＳＳＩ）定位实验，分别在 不同的底座材料上、不同的发射器和接收器的相对高度下对 发射器和接收器之间的ＲＳＳＩ值进行测量，实验表明当底座材 料为毫米波吸收器或者将发射器和接收器同时升高２０ ｃｍ时 ６０ ＧＨｚ信号具有更高的时间分辨率以及高达１０ ｗ的发射功 率 Ｊ，这些优势使得６０ ＧＨｚ能够在室内定位和室外定位方面 多径效应最弱，并在这两种情况下实现了３ ｅｍ定位精度。 Ｊａｆａｒｉ等 则提出了一种新的到达时间差（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｏｆ 收稿日期：２０１６．们．１５；修回日期：２０１６－０３—１７。 基金项目：国家自然科学基金资助项目（４１５２７９０１，６１３０１１３９）。 作者简介：刘兴（１９９Ｏ一），女，山东新泰人，博士研究生，主要研究方向：定位算法、室内定位； 张浩（１９７５一），男，江苏连云港人，教授，博 士，主要研究方向：超宽带通信、卫星导航、水下定位；徐凌伟（１９８７一），男，山东高密人，博士研究生，主要研究方向：多人多出通信。 第８期 刘兴等：基于波束成形的６０ ＧＨｚ无线局域网络定位算法 ｓ（ｔ）＝Ｐ（ｔ）ＣＯＳ（２ ）＝ Ａ ｅｘｐ（一２ （ｔ／ａ） ）·ＣＯＳ（２，ｒｒｆ￣ｔ） ２１７１ Ａｒｒｉｖａｌ，ＴＤＯＡ）获取方法，此方法基于６０ ＧＨｚ多人单出 （Ｍｕｈｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＳＯ）系统，可以与通信同时进 行，并对非视距（Ｎｏｎ Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉ ｇｈｔ，ＮＬＯＳ）定位的影响进行了 （１） 其中： 为脉冲能量， 为脉冲成形因子， 为载波信号中心 频率。载波６０ ＧＨｚ信号的功率谱密度 （ 为： １ 实验验证。文献［９］为６０ ＧＨｚ室内定位设计了４０ ａｍ ＣＭＯＳ （Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）接收器来应对伴 随着高带宽带来的基带功率损耗问题，在４ Ｉ１３范围内实现ｍ１３１ 级精度。 （ ：下１［ （ｆ一 ）＋ （一ｌ厂一 ）］ （２） 其中： 。（ 代表基带脉冲Ｐ（ｔ）的频谱。取脉冲成形因子Ｏｔ 为０．５８ ｎｓ，载波中心频率 为６０．５ ＧＨｚ，脉冲宽度 为１ ｎｓ， 目前国际上对于６０ ＧＨｚ定位技术的研究较少且相对分 散，没有完整的理论体系，因此研究基于６０ ＧＨｚ的无线定位 技术具有重要的理论指导和实际应用价值。 虽然氧气在６０ ＧＨｚ频段对电磁波的吸收达到峰值，但是 在室内范围这一衰减可以忽略；但使用６０ ＧＨｚ进行定位仍然 面临物理性的挑战，原因是６０ ＧＨｚ信号具有更大的材料阻挡 损耗，在ＮＬＯＳ环境下测距困难。波束成形，是指通过对来自 各个方向上的信号进行加权处理，形成所需的理想信号。在 目前无线通信系统中，波束成形技术是提高网络传输速率、覆 盖范围和通信性能的主要手段 。因此，本文提出一种基于 波束成形的６０ ＧＨｚ无线局域网络定位算法，通过搜索最大 径，结合信道特性实现精确测距，并结合异常值检测机制，进 一步提高定位性能。在８０２．１１ａｄ标准提出的典型场景下对 本文算法进行仿真分析，结果表明本文算法对视距（Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓｉｇｈｔ，ＬＯＳ）、ＮＬＯＳ环境下的定位性能均有提高，ＬＯＳ环境下 能实现ｍｍ级定位，ＮＬＯＳ环境下能实现ｃｍ级定位，定位性 能明显高于传统相干估计算法，且异常值检测机制也在一定 程度上提高了定位精度，验证了算法的有效性。 １ ６０ ＧＨｚ定位系统模型 与传统的定位技术类似，将６０ ＧＨｚ定位系统分为信号发 射、信号传输、信号接收、数据处理四大模块分别进行建模分 析，如图１所示。其中基站和目标节点均可部署发射和接收 模块，并均可进行数据处理。当接收端从接收信号中提取出 定位所需的到达时间（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ，ＴＯＡ）、到达角度 （Ａｎｇｕｌａｒ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ，ＡＯＡ）或者ＲＳＳＩ信息后，再由相应的定位 算法进行定位，最终得到目标节点的估计位置。 图１ ６０ＧＨｚ定位系统框图 １．１ ６０ ＧＨｚ发射信号 ６０ ＧＨｚ无线局域网络采用８０２．１ｌａｄ标准，发射信号使用 单载波６０ ＧＨｚ信号和正交频分复用（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＯＦＤＭ）６０ ＧＨｚ信号 ，本文为充分利 用６０ ＧＨｚ信号超高的时间分辨率的优势，采用单载波 ６０ ＧＨｚ，基带脉冲Ｐ（ｔ）采用基本高斯脉冲，信号时域表达式 如式（１）： 则归一化后的单载波６０ ＧＨｚ信号时频特性如图２所示。 时间／ｎｓ 频率／ＧＨｚ （ａ）时域波形 （ｂ）功率谱密度 图２单载波６０ ＧＨｚ信号时频特性图 １．２传输信道模型 ８０２．１１ａｄ标准给出了会议环境、办公环境和生活环境三 种典型场景下的信道模型 ，并分别对ＬＯＳ和ＮＬＯＳ传播条 件下的信号传播路径通过射线追踪的方式进行统计，得出信 道的冲击响应以及传播路径损耗模型。通用的信道冲击响应 可以表示为： ｆ＾（￡）＝∑Ａ Ｃ （￡一Ｔ‘ ） ｛ （３） 【Ｃ“ （ ）＝∑ “ ６（ｔ一．ｒ“ ） 其中：信道冲击响应呈簇到达现象，Ａ“’和 “’分别代表第ｉ 簇信号的平均增益和到达时延，Ｃ“’表示第ｉ簇信号的冲击 响应，艿（·）表示脉冲函数，ａ“’”和ｒ‘ ’分别代表第ｉ簇中第 ｋ条多径信号的幅值和时延。 以会议环境下ＳＴＡｔｉｏｎｓ．ＳＴＡｔｉｏｎｓ（ＳＴＡｓ—ＳＴＡｓ）信道为例， 对应的ＬＯＳ和ＮＬＯＳ传播情况下的信道冲击响应如图３ 所示 兽 善 泊 伯 是 是 测 测 坦 地 １ ｌ｜Ｉｌｊ ｊ 止 １ ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ 时间／ｎｓ 时间／ｎｓ （ａ）ＬＯＳ （ｂ）ＮＬＯＳ 图３ ＳＴＡｓ．ＳＴＡｓ信道冲击响应 当存在ＬＯＳ分量时，首达径即ＬＯＳ路径，信号的强度比 多径信号高１个数量级以上，可以根据首达信号准确估计出 基站和目标节点问的距离；而在不存在ＬＯＳ径的环境中，信 号通过反射、散射等路径到达接收端，多径信号的强度相当， 由于路径不确定，到达时间也就相对分散，若采用传统相干估 计算法，信号在与接收端噪声叠加后，导致最大径信号的偏 移，因此估计距离的误差较大，从而直接影响定位性能。 ２１７２ 计算机应用 第３６卷 ２基于波束成形的定位算法 ２．１算法原理 传统的定位算法中，针对ＮＬＯＳ的情形，大多采取摒弃 法 ，即首先根据先验信息对ＬＯＳ／ＮＬＯＳ测量值进行判断， 然后只取ＬＯＳ下的数据，丢弃ＮＬＯＳ测量值，这种方法在传统 的定位系统中很大程度上提高了定位精度，但ＮＬＯＳ丢弃法 更适用于节点密度较高、测量数据充足的条件。６０ ＧＨｚ与窄 带信号、甚至与ＵＷＢ都有明显的区别，它具有较高的材料阻 方向上的天线增益较小，增强了搜索的鲁棒性。 步骤２以系统发射信号为模板信号，通过相关接收 ］ 的方式，搜索最强路径，得到对应的时延信息。最强路径的 ＴＯＡ估计值 …由式（９）得出： …＝ａｒｇ ｍａｘ ｆ，（ｔ）ｓ（ｔ一．ｒ）ｄｔ （９） 其中：ｒ（ｔ）为接收信号；ｓ（ｔ）为发射信号，如式（１）。 步骤３根据最强路径时延手…统计规律，设置相应的 阈值８，依据式（１０）判别ＬＯＳ／ＮＬＯＳ传播环境。记对目标节 挡，一旦信号遇到障碍物，所得到的测量值均为ＮＬＯＳ数据， 使用ＮＬＯＳ丢弃法已经无法完成定位，而大量的实验证明，室 内和室外许多材料在毫米波频段范围内的反射性能很好，有 些材料的反射系数超过０．７ 。因此，本文拟通过最强路径 搜索来创建链接，解决ＮＬＯＳ环境下６０ ＧＨｚ无法定位的 难题。 从图３可以看出，在ＮＬＯＳ环境下，多条多径信号的强度 相当，这给最强路径的搜索带来模糊性，波束成形技术则提供 了解决这个问提的思路。波束成形可以通过对发射或者接收 信号进行处理，实现定向信号传输或接收。本文在接收端部 署可控定向天线 ，采用基于最大功率搜索的波束成形算 法，将天线最大增益方向指向此路径，可以明显提高最强路径 的信号强度，增大与其他路径信号的功率差，同时扩大信号的 覆盖范围。 使用圆对称高斯函数来描述可控定向天线的主瓣增益， 表达式如式（４）： Ｇ（０， ）＝Ｇｏ ｅｘｐ（一 ） （４） 其中：Ｇｎ是最大天线增益；０和 分别表示信号到达俯仰角 和方位角；Ｏ／是相关系数，由半功率波束宽度（Ｈａｌｆ Ｐｏｗｅｒ Ｂａｎｄ Ｗｉｄｔｈ，ＨＰＢＷ）决定，如式（５）。 ＝４ ｉｎ（２）／ＨＰＢ （５） 将式（４）转换成ｄＢ的形式为： ， 一 、２ Ｇ＝Ｇ。一ｌ２×（ 丽ｏ） （６） 其中，最大天线增益Ｇ 可以通过近似理想圆形孑Ｌ径天线计算 得到： Ｇｆ１＝［１．６１６２／ｓｉｎ（ＨＰＢＷ／２）］ （７） 主波束宽度定义为在最大天线增益两侧，增益减小２０ ｄＢ 的两点间的夹角，因此式（６）近似为： ０ Ｌ＝２．６×ＨＰＢＷ （８） 其他方向上的天线增益设置为旁瓣增益级别的常数，以 覆盖整个４ｗ角度范围。可以看出，天线的半波束宽度ＨＰＢＷ 完全决定了天线的模式和波束成形算法中多径信号的权值， 也就确定了采用基于最大功率搜索的波束成形算法之后多径 信号的强度。 ２．２算法流程 步骤１ 对多径信号采用波束成形算法。仍以１．２节中 会议环境下ＳＴＡｓ—ＳＴＡｓ信道为例，可控定向天线的半波束宽 度ＨＰＢＷ＝３０。，经过波束成形算法之后的信道冲击响应如 图４所示。不论是ＬＯＳ还是ＮＬＯＳ传播环境，采用波束成形 算法后最强路径方向上获得比较大的增益，而其他多径信号 点 的Ｋ次最强路径时延测量值集合为 …＝＝｛子 ，手 ’， …，子 ｝，假设其服从高斯分布，方差为 ，记ＬＯＳ／ＮＬＯＳ 标志为＿厂（ ），取值１表示ＬＯＳ，取值０表示ＮＬＯＳ，则判决公 式为： 三 善 是 １ 时间／ｎｓ 时间／ｎｓ （ａ）ＬＯＳ 【ｂ）ＮＬＯＳ 图４波束成形ＳＴＡｓ—ＳＴＡｓ信道冲击响应 步骤４估计基站与目标节点问的直达距离。 １）当厂（Ｏ－）＝１，传播条件为ＬＯＳ时，ＬＯＳ分量即为最强 路径，由式（９）得出的ＴＯＡ估计值手…即为直达路径时延估 计值手，取多次测量平均值，则估计距离ｄ：ｃ手…。 ２）当＿厂（ ）＝０，传播条件为ＮＬＯＳ时，不存在ＬＯＳ分量， 或者ＬＯＳ路径信号无法检测，最强路径为经过反射、散射等 路径到达接收端的信号，估计值孚…相对直达路径时延旱存 在较大的正偏差。因此，可以构造关于距离的最强路径到达 时延随机变量，修正ＮＬＯＳ估计误差。在ＳＴＡｓ—ＳＴＡｓ信道中， ＳＴＡｓ均处于同一水平面上，故忽略高度信息。 ；，…＝￣／（ — ） ＋（Ｙ—Ｙ ） ／ｃ＋Ｓ （１１） 其中：（ ，Ｙ）为目标节点真实坐标；（ ，Ｙ ）为第 个基站的 坐标；Ｃ为电磁波在自由空间中的传播速度，取值为３× １０ ｍ／ｓ；Ｓ为最强ＮＬＯＳ路径时延与直达路径时延的差值，服 从高斯分布，均值为ｍ ，方差为 ，其值可由实验测量 统计得出。 因此，ＮＬＯＳ下的直达距离估计值可以表示为： ｄ＝ｃ·（ …一Ｓ） （１２） 步骤５提出测量异常值检测机制，设置检测门限 ，当 测距误差大于此门限值时，则认为测距失败，丢弃本次测量 值，待所有测量值收集完毕后，使用基本的最小二乘估计 （Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，ＬＳＥ）法 给出定位结果。 ３仿真结果分析 ３．１仿真环境 采用Ｍａｔｌａｂ仿真平台在ＳＴＡｓ．ＳＴＡｓ信道模型下对本文提 第８期 刘兴等：基于波束成形的６０ ＧＨｚ无线局域网络定位算法 ２１７３ 出的基于波束成形的６０ ＧＨｚ ＷＬＡＮ网络定位算法进行仿真分 析，仿真环境为１０ ｍ Ｘ ８ ｍ Ｘ ３ ｍ的会议室，目标节点ＭＳ （Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）随机分布于会议室中间６ ｍ Ｘ ６ ｍ、距离地面 １ １１１的工作平台上，而基站Ｂｓ（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）则位于工作台的４ 个顶点处。仿真环境平面图如图５所示，接收端 接收发射 端Ｔｘ发射信号经ＬＯＳ路径、墙壁和天花板一次反射路径、墙壁 一为本文对最强路径时延与直达路径时延差值的建模提供实验 依据。 由于仿真中假设多径信号仅由墙壁或天花板的一次反射 而来，这样接收到的多径信号到达方向间距较大，对角度分辨 率的要求较低，因此，即便在可控定向天线的半波束宽度较大 的情况下，基于最大功率搜索的波束成形算法也能很好地区 分ＮＬＯＳ环境中的多径信号，测距精度较高。但在实际的 墙壁和墙壁一天花板二次反射路径到达的多径信号” ，为简 化计算，假设最强路径来自于墙壁或天花板的一次反射路径。 ３．２仿真结果 ３．２．１测距性能分析 节点发射信号形式如式（１），信号功率为４０ ｄＢｍ，脉冲宽 度为１ ｎｓ，载波中心频率为６０．５ ＧＨｚ，采样频率为１２０ ＧＨｚ，为 波束成形算法提供权值的可控向定向天线的半波束宽度 ＨＰＢＷ＝３０。。假设随机选取的目标节点ＭＳ距离基站ＢＳ１的 真实距离ｄ：４ ｉｎ，最强ＮＬＯＳ路径时延与直达路径时延的差 值Ｓ的均值ｍ 为真实差值，标准差 ＝０．２ ｎｓ，ＬＯＳ／ ＮＬＯＳ判别阈值８ Ｉ１ ０．５ ｎｓ，异常值检测ｆ－ｊ限 ＝１ ｍ，分别在 ＬＯＳ和ＮＬＯＳ传播条件下对传统相干估计算法和本文算法的 测距性能进行仿真分析，仿真次数Ｎ＝１００，距离估计误差概 率累积分布如图６所示。 瓣 垦 梧 聃｛； 距离估计误差，ｃｍ 距离估计误差／ｃｍ （ａ）ＬＯＳ （ｂ）ＮＬＯＳ 图６ ＳＴＡｓ－ＳＴＡｓ信道距离估计误差概率累积分布图 从图６可以看出，在ＬＯＳ和ＮＬＯＳ信道下，本文算法对测 距结果均有提高，在ＬＯＳ信道下，由于存在直达路径，所以传 统相干估计算法已能够取得较好的测距精度，测距误差在 ２ ｅｍ之内的累积概率达８８％，基于波束成形的定位算法在一 定程度上提高了接收端的信噪比，因此即便在ＬＯＳ环境下也 有约５％的概率提升。而在ＮＬＯＳ信道下，依据本文提出的异 常值检测机制，认为测距误差在１ ｎｌ以上的测量值为异常值， 则利用传统相干估计算法进行测距的成功率仅为２％，而本 文算法对ＮＬＯＳ测量误差进行修正后，测距误差在１０ ｃｎｌ之内 的累积概率达９０％，误差１５ ａｍ之内达９８％，测距性能有明显 的提升。另一方面，从图６（ｂ）看出，采用传统相干估计算法 进行测距时，测距误差分布在２．８～３．０ ｍ的概率约为９０％， ＮＬＯＳ环境中，多径来源较多，方向间距变小，需要较窄的天 线半波束宽度来提高测距性能。 ３．２．２定位结果 以基站ＢＳ２为坐标原点，在工作平台范围内随机产生一 个节点作为目标节点ＭＳ，采用ＬＳＥ方法定位，对传统的相干 估计算法和本文算法进行比较，仿真次数Ｎ＝１００，定位结果 如图７所示。 ·基站ＢＳ１～ＢＳ４ ★ＭＳ真实坐标 。传统ＴＯＡ定位算法 ＋本文算法剔除奇异值 ＋本文算法未剔除奇异值 ｇ ５ ４ ３ ２ １ ０ ☆ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ Ｘ｜ｍ （ａ）ＳＴＡｓ．ＳＴＡｓ ＬＯＳ信道位置估计 ｘ｜ｉｎ （ｂ）ＳＴＡｓ—ＳＴＡｓ ＮＬＯＳ信道位置估计 图７ ＳＴＡｓ．ＳＴＡｓ场景定位结果 如图７所示，在ＬＯＳ环境中，采用本文算法与传统的 ＴＯＡ定位算法所估计的ＭＳ坐标与真实坐标非常接近，定位 精度较高；而在ＮＬＯＳ环境中，传统ＴＯＡ定位算法所得到的 ＭＳ位置估计值严重偏离真实坐标值，本文算法在采用波束成 形的基础上对ＮＬＯＳ距离测量值进行修正，从而显著提高了 定位精度。 为了对本文算法性能进行定量分析，取位置估计均方根 误差（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ，ＲＭＳＥ）的均值作为定位性能衡 量标准： Ｎ ＲＭＳＥ＝ １∑、 丽 （１３） 其中：（ ，Ｙ）为目标节点真实位置，（互 ， ）为第 次仿真目标 节点的估计坐标。ＲＭＳＥ仿真结果如表１所示，使用传统 ＴＯＡ定位算法在ＮＬＯＳ环境下定位失败，而本文算法则实现 了ａｍ级定位。 ６ ２ｌ７４ 计算机应用 第３６卷 表１ ＲＭＳＥ仿真结果Ｈｉ 进一步降低随机性对定位性能分析的影响，取定位成功 率作为衡量定位性能的另一指标。本文所选用的仿真环境为 为１０ Ｉｌｌ Ｘ ８ ＩＴＩ Ｘ３ ｍ的会议室，因此取定位成功与否的判断阈 值为１ ｍ，认为定位误差大于１ ｎｌ的定位结果为定位失败。在 ＬＯＳ和ＮＬＯＳ环境下，分别采用本文算法和传统ＴＯＡ定位算 法进行１ ０００次定位仿真实验，统计结果如表２所示。可以看 出，使用传统ＴＯＡ定位算法在ＮＬＯＳ环境中几乎无法成功定 位，而本文算法的定位成功率则高达９４％。 表２定位成功率仿真结果 ％ ４ 结语 根据６０ ＧＨｚ毫米波信号超高的时间分辨率的特点，本文 提出使用６０ ＧＨｚ信号进行定位，并构建了６０ ＧＨｚ定位系统 框架，为定位算法研究提供依据。基于波束成形的思想，本文 提出了一种最强路径搜索算法，波束成形为最强路径的搜索 提高了鲁棒性，通过找到最强信号路径，结合６０ ＧＨｚ室内信 道模型对ＮＬＯＳ时延偏差进行建模，从而重构ＮＬＯＳ测量数 据；并引入测量异常值检测机制，通过设置合理的检测门限， 进一步提高定位精度。通过采用Ｍａｔｌａｂ仿真平台在ＳＴＡｓ— ＳＴＡｓ信道模型进行仿真分析，在ＬＯＳ环境下能实现ｆｉｌｍ级定 位精度，在ＮＬＯＳ环境下也可实现ｃｍ级定位精度，且定位成 功率高达９４％，验证了本文算法的有效性。但是本文算法也 存在一定的，对于ＮＬＯＳ时延偏差的建模依赖于实验数 据的维度，数据量越大，建模精度越高，因此，如何在于实 验数据的情况下利用６０ ＧＨｚ信号的反射模型提高定位精度 是下一步研究的方向之一。 参考文献： ［１】 ＧＥＮＴＩＬＥ Ｃ，ＡＬＳＩＮＤＩ Ｎ，ＲＡＵＬＥＦＳ Ｒ，ｅｔ ａ１．Ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈ． ｎｉｑｕｅｓ：Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｍ］．Ｂｅｒｌｉｎ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ—Ｖｅｒｌａｇ， ２０１３：ｌ一５． ［２】 肖竹，黑永强，于全，等．脉冲超宽带定位技术综述［Ｊ】．中国科学 Ｆ辑：信息科学，２００９，３９（１０）：１１１２—１１２４．（ＸＩＡＯ Ｚ，ＨＥＩ Ｙ Ｑ， ＹＵ Ｑ，ｅｔ ａ１．Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒａｄｉｏ ｕｌｔｒａ—ｗｉｄｅｂａｎｄ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ Ｓｅｒｉｅｓ Ｆ：Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ２００９，３９（１０）：ｌｌ１２一ｉ１２４．） ［３］ ＥＭＡＭＩ Ｓ．ＵＷＢ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ：Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ６０ ＧＨｚ： Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ［Ｍ］．Ｂｅｒｌｉｎ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ—Ｖｅｒｌａｇ， ２０１３：１３ｌ一１３３． 【４】ＤＡＮＩＥＬＳ Ｒ Ｃ，ＡＵＳ￣Ｎ，ＨＥＡＴＨ Ｒ Ｗ，Ｊｒ．６０ Ｇｔｔｚ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｅｏｎｌ－ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｖｅｈｉｃｕｌｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｇａｚｉｎｅ，２００７，２（３）：４１—５０． ［５］ Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｄｅ ｏｆ ｆｅｄｅｒａｌ ｒｅｇ— ｕｌａｔｉｏｎｓ：ｐａｒｔ １５。——ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｅｖｉｃｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ：Ｓｕｂｐａｒｔ Ｆ Ｕｌｔｒａ—Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｓ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ：Ｕ．Ｓ．Ｇｏｖｅｒｎ— ｍｅｎｔ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｏｆｆｉｃｅ，２００６：５０１—５２５． ［６］ ＲＡＰＰＡＰＯＲＴ Ｔ Ｓ，ＨＥＡＴＨ Ｒ Ｗ．ＤＡＮＩＥＬＳ Ｒ Ｃ，ｅｔ ａ１．Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ Ｗａｖｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｍ］．Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ，ＮＪ：Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕ． ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，２０１４：５—６ 【７】 ＦＡＮＧ Ｈ．６０ ＧＨｚ ＲＳＳ ｆｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｗｉ出ｏｍｎｉ—ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ａｎｄ ｈｏｒｎ ａｎｔｅｎｎａｓ［Ｄ］．Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ：Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ，２０１０： ４０—４８． ［８］ ＪＡＦＡＲＩ Ａ，ＳＡＲＲＡＺＩＮ Ｊ，ＬＡＵＴＲＵ Ｄ．ｅｔ ａ１．ＮＬ０Ｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ６０ ＧＨｚ ｉｎｄｏｏｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｎｅｗ ＴＤＯＡ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｐ— ｐｒｏａｃｈ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ４３ｒｄ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｎ￣ｒ－ ｅｎｅｅ．Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ ＮＪ：ＩＥＥＥ ２０１３：３３０—３３３． ［９］ ＲＥＤＡＮＴ Ｔ，ＡＹＨＡＮ Ｔ，ＤＥ ＣＬＥＲＣＱ Ｎ，ｅｔ ａ１．Ａ ４０ ｎｍ ＣＭＯＳ ｒｅｃｅｉｖｅｒ ｆｏｒ ６０ ＧＨｚ ｄｉｓｃｒｅｔｅ－－ｃａｒｒｉｅｒ ｉｎｄｏｏｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｉｎｔｏ－－ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｔ ４ ｍ ｒａｎｇｅ【Ｃ】／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２０１４ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａ· ｔｉｏｎａｌ Ｓｏｌｉｄ—Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ：ＩＥＥＥ， ２０１４：３４２—３４３． ［１Ｏ］ 邹卫霞，杜光龙，李斌，等．６０ ＧＨｚ毫米波通信中一种新的波束 搜索算法［Ｊ］．电子与信息学报，２０１２，３４（３）：６８３—６８８．（ＺＯＵ Ｗ Ｘ．ＤＵ Ｇ Ｌ．Ｌ１ Ｂ。ｅｔ ａ１．Ａ ｎｏｖｅｌ ｂｅａｍ ｓｅａｒｃｈ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ６０ ＧＨｚ ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ ｗａｖｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ『Ｊ１．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，３４（３）：６８３—６８８．） ＭＡＩ ＳＥＶ Ａ ＥＲＣＥＧ Ｖ．ＰＥＲＡＨＩＡ Ｅ．ｅｔ ａ１．ＩＥＥＥ Ｄｏｅｕｍｅｎｔ ８０２．１１－０９／０３３４ｒ８：Ｃｈａｎｎｅｌ ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ ６０ ＧＨｚ ＷＬＡＮ ｓｙｓｔｅｍｓ 【Ｓ】．Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ：ＩＥＥＥ，２０１０：４—６． ［１２】 ＪＩ Ｙ，ＹＵ Ｃ，ＷＥＩ Ｊ，ｅ￡ａ１．Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｂｉａｓ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ２０１４，６２（５）：３００４—３０１６． 【１３］ ＷＡＮＧ Ｌ，ＣＨＥＮ Ｊ，ＷＥＩ Ｘ，ｅｔ ａ１．Ｆｉｒｓｔ．ｏｒｄｅｒ－ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ＭＩＭ０ ｃｈａｎｎｅｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ６Ｏ ＧＨｚ ＮＬＯＳ ｉｎｄｏｏｒ ＷＬＡＮ ｓｙｓｔｅｍｓ【Ｃ】／／Ｐｒｏ— ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２０１４ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉ— ｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ ＮＪ：ＩＥＥＥ．２０１４：２９８—３０２． ［１４］ 褚炜．基于定向天线的无线Ｍｅｓｈ网络ＭＡＣ机制的研究［Ｄ】． 西安：西安电子科技大学，２００７：１４—１９．（ＺＨＵ Ｗ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ＭＡＣ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ａｎｔｅｎｎａｓ ｂａｓｅｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｅｓｈ ｎｅｔ— ｗｏｒｋｓ［Ｄ］．Ｘｉ’ａｎ：Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００７：１４—１９．） ［１５］ ＣＨＥＮ Ｔ．ＹＡＮＧ Ｚ．ＬＩＵ Ｙ．ｅｔ ａ１．Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ—ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｄ－Ｈｏｃ ａｎｄ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐａｒａｌｌｅｌ ａｎｄ Ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２０１４，２５（１）： １４６一ｌ５５． ［１６］ ＡＲＡＢＬＯＵＥＩ Ｒ，ＷＥＲＮＥＲ Ｓ ＨＵＡＮＧ Ｙ Ｆ，ｅｔ ａｌ Ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｅｄ ｌｅａｓｔ ｍｅａｎ—ｓｑｕａｒｅ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｉｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，２０１４，６２（２）：４７２—４８４． Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ Ｔｈｉｓ ｗｏｒｋ ｉｓ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎ— ｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（４１５２７９０１，６１３０１ １３９）． ＬＩＵ Ｘｉｎｇ，ｂｏｒｎ ｉｎ １９９０，Ｐｈ．Ｄ．ｃａｎｄｉｄａｔｅ．Ｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｅｒｅｓｔｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｉｎｄｏｏｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ． ＺＨＡＮＧ Ｈａｏ，ｂｏｒｎ ｉｎ １９７５，Ｐｈ．Ｄ．，ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ．Ｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｅｒ－ ｅｓｔｓ ｉｎｃｌｕｄｅ Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ（ＵＷＢ）ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ， ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ． ＸＵ Ｌｉｎｇｗｅｉ，ｂｏｒｎ ｉｎ １９８７，Ｐｈ．Ｄ．ｃａｎｄｉｄａｔｅ．Ｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｅｒ－ ｅｓｔｓ ｉｎｃｌｕｄｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ—Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ【Ｍ１ＭＯ）ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．
