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Theses Year : 2011

Fingerprinting based Localization of Mobile Terminals

Localisation de Terminaux Mobiles par Exploitation d'Empreintes

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Abstract

For the past few years, there has been a high interest in mobile terminal (MT) positioning. The primary motivation for the development of mobile positioning systems was due to the mandatory requirement of E-911 service by the U.S. FCC. Although the starting was because of security-emergency need, later it has found various applications in many fields, e.g., to increase data throughput in cellular systems. There exist many algorithms developed for the MT localization problem. The traditional geometrical localization methods are designed to work under line-of-sight (LoS) conditions. However, LoS conditions might not always be present between the base station (BS) and the MT. Therefore, fingerprinting-based localization techniques which are also the subject of this thesis attract attention because of their ability to work also in multipath and non-line-of-sight (NLoS) environments. In this thesis, we introduce new fingerprinting algorithms, namely power delay Doppler-profile fingerprinting (PDDP-F) algorithms exploiting the mobility of the MT. The purpose is to increase the localization accuracy by utilizing the Doppler dimension. We also investigate the localization performances of power delay-profile fingerprinting (PDP-F) and PDDP-F algorithms via the derivation of Cramer-Rao bounds (CRBs). The impact of the network geometry is also studied. Another subject we deal with is the pairwise error probability (PEP) analysis for PDP-F methods. PEP is a well-known notion in digital communications, and we import it into the field of localization to derive the probability of making a decision in favor of a wrong position. The last topic we work on is about MT tracking based on adaptive Kalman filtering. Various mobility models are compared in terms of their position prediction errors.
Depuis plusieurs années, le positionnement de terminal mobile reçoit un intérêt particulièrement grand. La motivation principale pour le développement de système de positionnement mobile provient essentiellement d'une nécessité imposée par le service E-911 de l'U.S FCC. Bien qu'au départ ils ont été utilisés pour les besoins des systèmes de sécurité d'urgence, aujourd'hui ils trouvent des applications dans de nombreux domaine tel que les systèmes cellulaires. Il existe de nombreux algorithmes développés pour le problème de localisation MT. Les méthodes traditionnelles de localisation géométrique sont conçues pour fonctionner sous les conditions de line-of-sight (LoS). Cependant, les conditions LoS pourrait ne pas être toujours présentes entre la station de base (BS) et le MT. Par conséquent, les techniques de localisation basée sur fingerprinting qui sont également l'objet de cette thèse attire l'attention en raison de leur capacité à travailler aussi en multi trajet et dans des environnements non-line-of-sight (NLoS). Dans cette thèse, nous introduisons de nouveaux algorithmes de fingerprinting, à savoir l'algorithme de power delay Doppler profile-fingerprinting (PDDP-F) qui exploite la mobilité du MT. Le but est d'augmenter la précision de localisation en utilisant la dimension Doppler. Nous étudions également les performances de localisation des algorithmes power delay profile-fingerprinting (PDP-F) et PDDP-F via la dérivation des bornes de Cramer-Rao (CRBs). L'impact de la géométrie du réseau est également étudié. Un autre sujet nous nous occupons est l'analyse de la probabilité d'erreur par paires (PEP) pour les méthodes PDP-F. Le PEP est une notion bien connue dans les communications numériques, et nous l'importons dans le domaine de la localisation pour dériver la probabilité de prendre une décision en faveur d'une mauvaise position. Le dernier sujet sur lequel nous avons travaillé est le suivi adaptatif de l'environ MT en utilisant un filtre de Kalman. Différents modèles de mobilité sont comparés en termes de leurs erreurs de prédiction de position.
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Dates and versions

pastel-00670218 , version 1 (14-02-2012)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00670218 , version 1

Cite

Turgut Mustafa Öktem. Fingerprinting based Localization of Mobile Terminals. Signal and Image processing. Télécom ParisTech, 2011. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00670218⟩
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