参考了https://blog.csdn.net/qq_20386411/article/details/83374094
高频率信号：
频率越高，穿透能力（不变方向）越强，信号穿透会损失很大能量，所以传输距离越近，波长越短，饶射（衍射效果）能力越弱。
RSS：是指客户端接收的无线信号强度（Received Signal Strength），属于MAC层，来自每个数据包。比如手机上，我们经常会看到 Wi-Fi 信号不满格，一般认为信号不好。我个人理解就是指 RSS 不够强。一般 RSS 的强度受到三个方面影响：1）路径衰减；2）遮挡；3）多径效应。利用当前的WiFi设备获取的RSS不太精确，不过可以利用RSS信息做一些应用，例如室内定位、目标对象移动侦测一类的。
CSI：是衡量信道情况的信道状态信息（Channel State Information）,属于PHY层，来自OFDM系统下解码的子载波。CSI是细粒度的物理信息，对环境更加敏感，所以应用于动作识别，手势识别，击键识别，跟踪等领域
目前的基于802.11n协议的WIFI技术采用MIMO-OFDM系统（即AP多个发射天线，接收网卡多个接收天线，且利用OFDM技术进行载波调制），在20MHZ HT传输模式中，一个无线通信信道利用OFDM技术被调制为64个子载波，子载波标号为[-28,-1]和[1,28]，中心直流子载波标号为0，用于传送空符号。IEEE 802.11n使用了其中56个子载波，且其中52个用于传输数据信号，4个用于传输导频信号。利用Daniel Halperin提供的工具软件，可以获取其中30个子载波的具体信息。如图2所示。（为什么只能获得30个？由802.11n协议和intel 5300网卡决定，目前基于Atheros网卡设备可以获得全部56个载波信息）
频域下的信道模型信道可以被 模型表示，各自代表接受到的和发射的信号向量，代表信道噪音向量,是信道矩阵，信道矩阵以信道状态信息的格式表示。具体来说,当前的WiFi标准(如IEEE)求信道状态信息就是求信道矩阵H
MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出）技术：指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量.
其中分集和复用又是MIMO的两项最基本的技术。简单来说，分集就是把一个数据重复发送多次，以保证接收端能够正确收到，在MIMO系统中，可以利用多个发射天线同时发送相同的信息，接收端也同时接收并解析出来，从而提高了传输准确性。而复用则是指利用所有的资源来发送不同的数据，在MIMO系统中，可以利用多个天线对发送不同的信息，从而提高通信的速度。从概念上来说，这又是一个鱼与熊掌兼得的问题？事实上，一套完整的通信物理层协议会定义许多种发送方式。在实际通信过程中，收发双方会根据即时的通信条件和传播环境等因素，自适应的调整并选择最优的方式进行通信。比如，当无线信道条件很差的时候，会更多的用到分集技术，来保证通信的可靠性；当信道条件良好的时候，就会选择复用，每次多发一些数据，以提高传输的速率。具体的发送方式也更加复杂，采取的是从时间和空间的两个角度发送——空时编码（具体与本研究无关，但需要注意的是，因为分集的存在，设备收发天线可能存在选择问题）。
接收端的等效基带信号、多径衰落： 在静态场景下（每条路径的多普勒频移为0), 设发射信号的等效基带信号为, 其共沿条路径到达接收机， 忽略噪声的影响， 则接收端的等效基带信号为
式中，时对应LOS路径，表示第条路径在时刻的幅值， 其值与大尺度路径损耗和阴影衰落相关。表示第条路径的传播时延，为载波 频率，则为时延造成的相位偏移。由此可见， 由于、 的不断变化，会使得多径信号幅值和相位不断变化。根据信号同相增强，反相消减原理， 具有不同幅值和相位的多径信号叠加后会造成合成信号的幅度和相位发生剧烈波动， 即产生多径衰落。
时间色散：除了引发接收信号强度衰落或波动以外， 不同多径信号由于到达时间的差异在时域上叠加会产生时间色散现象[^80], 从而容易造成两个连续发送的符号数据（码元）之间发生混叠， 引起符号间干扰(Inter-Symbol Interference, ISI), 影响网络通信质量。无线网络受时间色散的影响程度可通过时延扩展来衡量，如最大时延扩展其表示最早和最晚到达接收机的多径分量之间的时延差。
相干带宽： 与时延扩展相关的另一个信道参数是相干带宽, 实际应用中其数值可定义为的倒数， 即。 无线通信中的信道基本均为包含一定频段的带宽信道， 相干带宽则用于表征信道中两个频率分量之间相关性程度。 当两个不同频率信号间隔小于时， 信号间的相关性较高， 信号呈现一致性衰落；而当信号间隔大于时， 不同频率信号的相关性减弱， 呈现近似独立性衰落 [^80] 。
频率色散：当发射机和接收机之间存在相对运动或信道中存在运动物体时， 会使得多径信号产生多普勒频移而引入新的频率成分， 造成接收信号的频谱相对于发射信号频谱被扩展，该现象即为频率色散。频率色散反映了信道的时变特性，可通过多普勒扩展或相干时间进行表征。
多普勒扩展：类似于时延扩展，多普勒扩展表征的是信道时变特性所能引起的频谱展宽程度，可取值为。
设接收机相对于发射机的运动速度为, 信号波长为，则多径信号中可产生的最大多普勒频移为。
相干时间:可定义为。 在相干时间间隔内， 两个到达信号的相关性较强，受频率色散影响程度相近；反之，两个到达信号相关性较小， 受频率色散的影响差别较大。 在无线通信中， 当符号周期或信道带宽时， 频率色散会严重影响正常通信， 此时信道为快衰落信道。 而当或时， 信道受频率色散影响较小， 信道变为慢衰落信道。
时间色散（或时延扩展）制约了无线信道容量的上限，使得系统在相邻码元之间必须留有一定的时间间隔以应对ISI。频率色散（或多普勒扩展）限定了无线信道容量的下限，** 实际应用中， 通常要求信道带宽, 以减轻多普勒频移对系统的干扰。
NIC：网络接口卡（5300网卡），Intel 5300 NIC只能反映出CSI56个子载波中的30个
OFDM（orthogonal frequency division modulation）：总频谱被划分为多个正交的（20MHz）分成多个（56）频率子带（称为子载波），无线数据使用相同的调制和编码方法在子载波上传输
信道频率响应（ChannelFrequence Response,CFR）：信号在不同频率范围内，信号特性的响应，一般包含幅度/频率和相位/频率两种响应。
信道冲激响应（Channel Impulse Response, CIR）：信号经过不同时间（不同的传播路径导致传播所需时间不同）到达接收方的信号能量值。CIR和CFR满足互为傅里叶变换。
基于信号处理理论，接收信号通常可表示为发射信号与信道冲激响应(Channel Impulse Response, CIR)的卷积 [^78] 。 在实际分析时， 常将带通信道转换成等效基带信道，即采用等效基带信道冲激响应对网络信道进行建模。因此公式(2.6) 中的接收信号可展示为
式中如为时延引起的相移与多普勒频移引起的相移之和， 且一般认为 与路径损耗和阴影衰落相关的之间是相互独立的。即为等效基带冲激响应， 参数指示了无线信道的时变特性。表示时刻发射的信号脉冲在时刻的响应结果。
注：关于0x4101的具体说明如下
14-16位全设置为1，表示分别打开天线1、2、3
13位：保护间隔，1表示0.4微秒，0表示0.8微秒
12位：重复在20MHz信道1上的数据，b11位必须设置为一
11位：WiFi信道的带宽，1表示40MHz，0表示20MHz
10位：绿色域序列为1，传统序列为0
9位：调制类型，CCK为1,OFDM为0
8位：高吞吐率模式速率为1，传统模式速率为0
5-7位：默认3个0
3-4位：单流-0，双流-2，三流-3
0-2位：速率选择位
总共17位
无线信道一般用信道的冲击响应（Channel Impulse Response，CIR）来对信道的多径效应进行描述，在线性时不变的假设条件下，信道冲击响应可用下式表示
1.信号处理
1.1降噪
1.2信号转换
1.3信号提取
信号提取是从原始或预处理的CSI测量数据中提取目标信号。有时需要阈值化、滤波或信号压缩来去除不相关或冗余的信号。在某些情况下，它需要多个信号源的组合和数据插值来获得更多的信息。
1.3.1过滤和阈值化。
高,低,和带通滤波器广泛用于提取具有一定主频的信号。例如，平均静息呼吸速率
成年人每分钟呼吸12到18次。基于wifi的呼吸监测可以使用BPF捕捉由吸气和呼气对胸部运动造成影响。它还可以滤除运动引起高频成分。滤波的输入信号为通常来自FFT、DHT或STFT。Butterworth通滤波器由于其在通带和通带的单调性振幅响应和截止频率周围的快速转出，而得到广泛的应用。可以使用高通滤波器(HPFs)从具有相对稳定信号反射的静态对象中滤除信号。基于wifi
手势识别可以利用HPF提取人体运动所反映的目标信号，如如图4所示。小波滤波器与小波变换相结合，也可用于离群点的去除。在时域内，阈值化可以用来提取具有一定功率级的信号，即AoAs，ToFs等等。由式(1)可知，CSI受到多径信道无线信号的影响。无设备的人体跟踪可以通过去除最短ToF来排除直接路径信号。利用功率延迟分布(PDP)可以计算出不同路径的ToFs见第4.1节。当用户不做手势时基于wifi的手势识别可以使用阈值来排除信号。如图5a所示，当用户在做手势时，TX3的RSS比静态时高。当用户在做手势时，CSI的振幅也在不同的范围内，如图5b所示。其他指标的阈值化，如CSI互相关，可用于信号压缩
1.3.2信号压缩。
处理原始CSI测量有时需要大量的计算资源。例如，20MHz的3TX/3RX、52个子载波和100个CSI样本，每个值用32位表示,大小(H) = 3×3×52×100×32/8 = 187200字节。原始CSIs可以通过降维技术(如主/独立组件分析(PCA/ICA)、奇异值分解(SVD)等或度量(如)进行自/相互相关、欧氏距离、分布函数等。信号压缩也可以从不同域中的原始CSI测量中删除冗余和不相关的信息。PCA和ICA广泛用于特征提取和盲信号分离。PCA使用正交变换将矩阵转换成一组主成分。输入假设是一组可能相关的变量，主成分是一组线性无关的变量。主成分分析可以通过奇异值分解或特征值分解来实现输入的协方差或相关矩阵。ICA假设输入信号是一个混合的非-统计上独立的高斯分量。它使统计独立性最大化通过最小化相互信息或最大化非高斯性，即峰度。许多PCA和ICA组件可以丢弃。对于CSI矩阵的时间序列，如果相邻样本高度相关多余的测量值可以被消除。
1.3.33.3.3信号成分。
一些WiFi传感应用需要来自多个设备、载波频带、数据包等的CSIs。例如，SpotFi[46]需要来自多个WiFi设备和多个数据包的CSIs来精确估计AoAs和ToFs，以便分米级定位。Chronos[87]使用一个WiFi AP进行分米级定位需要多个频段，4.1节给出了使用信号组合的WiFi传感算法。
2.算法
2.1基于模型
(1)基于物理理论的理论模型或基于经验测量的统计模型对X进行建模;
(2)利用X模型推断f(·);
(3)利用模型函数f(·)预测Y，测量X，有时辅以优化算法。
理论模型:
##### 1.菲涅耳区模型（基于物理理论），到达/离开角度，飞行时间，振幅衰减，相移，多普勒扩展，功率延迟剖面，多径衰落，无线电传播:反射，折射，衍射，吸收，极化，散射;
##### 2.Rician衰落（基于统计模型），功率谱密度，相干性时间/频率,自我/交叉相关性;算法:音乐，阈值，峰谷检测，最小化或最大化
2.1.1理论模型。
如2.1节式(1)所示，CSI是表示多径MIMO信道CFR的复数值矩阵。发射端和接收端之间的距离以及包括射电反射、折射、衍射、吸收、偏振和散射在内的多径效应影响着CSI的幅值衰减和相移。自由空间传播的振幅衰减是
Pr /Pt = DtDr (λ/4πd)2 , d ≫ λ,
dtdr是发射机和接收机的天线方向性,载波波长λ,d是发射机和接收机之间的距离。它通过LoS路径模拟无线信号在自由空间中的传播。在现实场景中，还有其他对象和人。由式(1)可知，每条路径的时延影响相移。当发射机或接收机的运动速度低于介质中无线电波的速度时，相移也会受到多普勒效应的影响。观测频率为f = f0(c +vr)/(c +vt)，其中vr和vt分别为接收机和发射机相对于介质的速度，c为无线电波的速度，f0为原始载波频率。多普勒相移是一种有效的运动检测和速度估计模型。
2.2基于学习
(1)训练:通过培训样本X '和Y '学习f(·);
(2)推理:通过学习函数f(·)预测Y，测量X。
学习算法:决策树、朴素贝叶斯、动态时间包装、k近邻、支持向量机、自组织映射、隐马尔可夫模型、卷积/递归神经网络、长短时记忆
2.3混合
(1)建模问题,Y = f(g(X));
(2)通过基于建模或学习的算法得到f(.)和g(.)
(3)用模型或学习函数f(g(.))和测量X预测Y
基于建模g(.)到基于学习f(.):
(1)通过多普勒扩展提取移动数据-》通过knn识别手势
(2)通过信道频率响应估计特征的位置和方向-》通过knn识别手势