从CSI指纹到TDOA时差：基于LW-B210的5G室内定位验证系统来了

从CSI指纹到TDOA时差：基于LW-B210的5G室内定位验证系统来了

室内高精度定位是5G无线感知、下一代通信网络的核心研究方向，针对高校课题组、科研单位开展定位算法实测、无线信道建模、多域信道观测研究的试验需求，珞光电子推出基于LW-B210软件无线电的三节点协同 5G 室内定位完整验证系统。

系统概述

5G室内定位系统基于LW-B210软件无线电平台搭建，采用自发自收闭环架构，由3台LW-B210射频收发节点、工控机（笔记本电脑）、OctoClock‑LW‑G时钟源及配套天线组成。

系统可通过选配时钟源统一输出10MHz频率参考与PPS时间同步信号，分发至3台LW-B210设备，实现多节点高精度时钟同步；每台LW-B210通过USB 3.0独立接入一台工控机，由多机协同完成类5G NR定位参考信号/自定义宽带OFDM信号生成、同步收发控制、IQ数据实时采集及信号分析、TDOA/指纹定位算法验证、轨迹显示与实验数据存储。

LW-B210支持2Tx/2Rx、70MHz--6GHz频率覆盖、单通道最大约56MHz实时带宽，具备外部10MHz与PPS同步接口，适配小规模5G室内定位原型验证与科研实验场景；整套平台可稳定输出CSI、RSSI、TOA/TDOA等关键观测量，支持定位算法开发与性能验证，具备良好的扩展性与二次开发能力。

硬件组成

系统连接拓扑

（1）CLK和PPS触发的连接

OctoClock‑LW‑G时钟源为选配组件，可提供8路10MHz时钟信号与8路PPS同步信号。TOA/TDOA定位需严格同步，建议配置。将时钟源的10MHz输出接至LW-B210的REF IN端口，PPS OUT接至LW-B210的PPS IN端口，实现多设备高精度时间同步。

（2）射频的连接

每台LW-B210设备支持两个接收通道和两个发射通道，各射频通道通过射频线缆连接到天线。

（3）数据的连接

各SDR设备通过USB 3.0接口将基带数据传输至对应工控机，完成数据交互与实时处理。

软件架构

本系统软件采用分层模块化架构设计，基于UHD驱动实现硬件控制，具体分为以下七层：

1. UHD设备控制层

2. 5G NR信号生成层

3. 同步控制层

4. IQ数据采集层

5. 实时频谱与相关峰显示层

6. 信道特征提取层

7. 定位算法层

定位模式

模式一：指纹定位模式

指纹定位模式下，两个B210作为发射节点，一个B210作为接收节点。

推荐提取的定位特征包括但不限于：

☆ RSSI/RSRP

☆ CSI幅度与相位

☆ SNR

模式二：TDOA定位模式

TDOA模式下，一个B210作为发射节点，其余两个B210作为同步接收节点。

系统通过相关峰检测实现到达时间估计，并进一步计算各接收节点之间的到达时间差。

TDOA核心关系：

到达时间差:

对应距离差：

其中光速：

规格参数

本系统依托LW-B210软件无线电设备实现5G信号收发，主要技术指标如下：

（1）定位系统覆盖范围20*20米；

单基站静态定位精度优于2米（67%概率）；

可验证单基站定位方法以及多基站定位方法；

支持机器学习等定位算法；

（2）提供二次开发接口；

支持基于5G信号CSI和RSSI等的室内定位和感知算法开发；

（3）可输出信道状态信息(CSI)、信号强度标识(RSSI)、信号到达时间或时间差(TOA/TDOA)等观测量。

系统特点与应用方向

☆ 支持指纹定位与TDOA定位

☆ 支持多设备同步采集

☆ 支持实时IQ数据录制

☆ 支持CSI等信道特征分析

☆ 适用于5G室内定位科研验证

☆ 具备后续扩展更多SDR节点的能力

该系统适用于5G室内定位、无线信道建模、CSI感知、轨迹跟踪、高精度同步采集以及AI定位算法验证等科研方向。

结语

本套基于 LW-B210 搭建的5G室内TDOA / 指纹定位验证系统，依托 OctoClock-LW-G 纳秒级同步时钟实现＜2 米静态定位精度，完整覆盖两种主流室内定位算法的实验需求。平台底层 IQ 原始数据全开放、软件支持二次开发，兼顾教学实训、课题算法迭代与信道建模研究，是轻量化、高性价比的科研实测解决方案。

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