Colocación SS-ToA en sistemas inalámbricos basada en las pérdidas de propagación: investigación sobre las desviaciones del exponente de pérdidas

Abstract

[ESP] Uno de los principales requerimientos en las comunicaciones móviles consiste en la localización del terminal móvil. A pesar del incompleto conocimiento de la radio-propagación causada, por ejemplo, por la estimación del exponente de pérdidas (PLE), y las posibles fluctuaciones de dicho exponente, los sistemas inalámbricos de localización deben determinar la posición del móvil con la mayor precisión posible. En este proyecto, se ha estudiado la localización inalámbrica a través del tiempo de llegada (ToA) desde la estación móvil hasta la estación base. El objetivo de este estudio es extender la aplicación del método híbrido del ancho de señal y el tiempo de llegada (SS-ToA) a señales con diferentes formas de onda, por ejemplo, la segunda derivada del pulso Gaussiano y una señal MSK (”minimum-shift keying”), y la investigación del estimador de máxima verosimilitud (ML) en la estimación del ToA en presencia del conocimiento imperfecto del PLE. Se ha evaluado la estimación del ToA basada en el método SS-ToA bajo el conocimiento imperfecto del PLE utilizando técnicas asintóticas de análisis. Entre los cuatro métodos teóricos de estimación obtenidos, la expansión de la serie de Taylor con el cálculo del valor esperado de la derivada cruzada proporciona los resultados más precisos para el análisis teórico del estimador ML. Además, se obtiene que en la región de umbral, el estimador ML supera al estimador MC para valores pequeños del PLE, como ±° = 0:5, en el caso de interiores, y para valores moderado, por ejemplo ±° = 1, en el caso de exteriores. Sin embargo, en la región asintótica, los estimadores MC y ML bajo el conocimiento perfecto del PLE proporcionan mayor precisión que el estimador ML teniendo en cuenta el error en el PLE [ENG] One of the requirements in wireless communications is the knowledge of the mobile location. Despite the uncertain knowledge of the radio propagation caused by, e.g., the estimation of the path loss exponent (PLE), and the possible fluctuation of the PLE, wireless localization systems have to determine the mobile position as accurately as possible. In this thesis, we consider the wireless geolocation or localization using the radio signals based on their time of arrival (ToA). The objective of this work is to extend the application of the hybrid mix of the signal strength and the time of arrival (SS-ToA) to several signal waveforms, e.g., a second-derivative Gaussian monocycle pulse and a minimum-shift keying signal, and to investigate the performance of the maximum likelihood (ML) estimator in the ToA estimation under the imperfect PLE. We evaluate the ToA estimation performance of the ML estimator based on the SS-ToA method under the imperfect PLE by using asymptotic analysis techniques. It appears that among four derivations, the Taylor expansion with the expectation of the cross-derivative provides the most accurate results for analytically capturing the asymptotic performance of the ML estimator In the threshold region, the ML estimator outperforms the maximum correlation (MC) estimator for the small PLE error, e.g., ±° = 0:5 in the indoor case, and the moderate PLE error, e.g., ±° = 1 in the outdoor case. However, in the asymptotic region the MC and ML estimators under the perfect PLE outperform the ML estimator with the imperfect PLE.