一种识别无线信号的视距传播路径的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种识别无线信号的视距传播路径的方法及装置，该方法包括：从接收到的待测无线信号中获取每个天线对应的CSI；根据每个天线对应的CSI分别计算出每个天线与其他天线的相位差的方差；根据公式一计算出每个方差对应的相位差因子，其中，所述公式一为：计算所有相位差因子的中值；判断所述中值是否小于等于预设的相位差因子阈值，如果是，则确定所述无线信号为视距传播，否则，确定所述无线信号为非视距传播。通过该方法及装置，能够在带宽极度受限的无线网络中实现实时识别无线信号的视距传播路径。

【技术实现步骤摘要】
一种识别无线信号的视距传播路径的方法及装置
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种识别无线信号的视距传播路径的方法及装置。
技术介绍
无线数据传输协议WiFi技术孕育和滋生了一系列移动和普适计算应用，例如包括室内定位、手势识别、活动检测等，许多已经超出无线数据传输本身。这些应用大多依赖于对无线信号特征的精细分析和建模，而非视距传播会对这些应用造成不良影响。无线信号的非视距传播会造成无线信号质量下降，进而影响通信链路质量，并使得信号传播的理论模型失效。通常，信号经过非视距传播会变得更不稳定，即接收信号强度波动和跳变得更剧烈。非视距传播导致的低信号强度、高丢包率和低传输速率是造成无线上网体验糟糕的一个重要因素。除了无线通信本身，许多移动应用也深刻依赖于视距传播路径。例如，在基于时间或者能量的距离测量或者角度估计应用中，非视距传播会造成显著的偏差。即便是对基于无线信号指纹的室内定位技术，多径效应造成的接收信号强度波动也会给定位精度带来巨大挑战。其他的一些应用比如能量收集、设备无关的定位等也依赖于视距传播路径的存在。在非视距传播环境下，这些应用的效果与性能将大打折扣。通过上述描述可见，准确的识别当前WIFI无线信号是视距传播还是非视距传播会在克服非视距传播负面影响中发挥很大作用。例如，如果已知视距/非视距条件，发射机可以调整特定的链路设置比如发射功率、数据传输率等以保证较高的吞吐率和稳定的传输。位置服务则可以调整模型参数或者切换不同的模型以维持高质量服务。现有技术中，通过以下方法来判断无线信号是视距传播还非视距传播：有的方法是通过分析特定信道参数(例如卡帕因子)所服从的分布来预测视距/非视距条件，这些统计模型大多需要通过专用的信道监听器进行精确的信道测量，或者需要长时间的测量；有的方法是通过超宽带来测量延时或者距离，来判断无线信号是视距传播还非视距传播，这种方法无法应用于WiFi网络，因为WiFi的带宽极度受限(只有20～40MHz)，通过该方法在室内环境下无法分辨多径传播。
技术实现思路
本专利技术提供了一种识别无线信号的视距传播路径的方法及装置，能够在带宽极度受限的无线网络中实现实时识别无线信号的视距传播路径。一方面，本专利技术提供了一种识别无线信号的视距传播路径的方法，包括：S1：从接收到的待测无线信号中获取每个天线对应的信道状态信息CSI；S2：根据每个天线对应的CSI分别计算出每个天线与其他天线的相位差的方差；S3：根据公式一计算出每个方差对应的相位差因子，其中，所述公式一为：所述为相位差因子，所述n为所述待测无线信号的子载波的总数，所述σ2为所有方差中的任意一个方差，所述|H(fi)|为σ2所对应的两个天线在第i个子载波上的平均信号强度，i，j，n均为正整数；S4：计算所有相位差因子的中值；S5：判断所述中值是否小于等于预设的相位差因子阈值，如果是，则确定所述无线信号为视距传播，否则，确定所述无线信号为非视距传播。进一步地，在所述S1之后，在所述S2之前还包括：对每个CSI进行滤波。进一步地，在所述S1之前还包括：S0：判断用于识别无线信号的视距传播路径的装置的用于表征所述装置移动状态的移动参数是否小于等于预设的移动参数阈值，如果是，则执行步骤S1，否则，执行步骤S0。进一步地，在所述S0之前还包括：获取所述移动参数。另一方面，本专利技术提供了一种识别无线信号的视距传播路径的装置，包括：获取单元，用于从接收到的待测无线信号中获取每个天线对应的信道状态信息CSI；方差计算单元，用于根据每个天线对应的CSI分别计算出每个天线与其他天线的相位差的方差；因子计算单元，用于根据公式一计算出每个方差对应的相位差因子，其中，所述公式一为：所述为相位差因子，所述n为所述待测无线信号的子载波的总数，所述σ2为所有方差中的任意一个方差，所述|H(fi)|为σ2所对应的两个天线在第i个子载波上的平均信号强度，i，j，n均为正整数；中值计算单元，用于计算所有相位差因子的中值；识别单元，用于判断所述中值是否小于等于预设的相位差因子阈值，如果是，则确定所述无线信号为视距传播，否则，确定所述无线信号为非视距传播。进一步地，该装置还包括：滤波单元，用于对所述获取单元获取的每个CSI进行滤波，将滤波后的每个CSI输出给所述方差计算单元。进一步地，该装置还包括：状态判断单元，用于不断判断用于表征所述装置移动状态的移动参数是否小于等于预设的移动参数阈值，如果是，则使能所述获取单元。进一步地，该装置还包括：移动参数获取单元，用于获取所述移动参数。进一步地，该装置还包括：惯性传感器，用于输出所述移动参数。进一步地，所述惯性传感器包括：加速度传感器、陀螺仪。本专利技术提供了一种识别无线信号的视距传播路径的方法及装置，通过获取无线信号的CSI，计算天线之间的相位差的方差来识别无线信号的视距传播路径的方法，能够在带宽极度受限的无线网络中实现实时对无线信号是视距传播还非视距传播的判断。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种识别无线信号的视距传播路径的方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种识别无线信号的视距传播路径的装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。物理层的CSI(ChannelStateInformation，信道状态信息)是比传统的MAC(MediaAccessControl，媒体介入控制层)层接收信号强度指示值(ReceivedSignalStrengthIndicator，RSSI)更为细粒度的信道表征量，比RSSI具有更强的无线信号多径传播刻画能力。本专利技术实施例通过CSI来识别无线信号的视距传播路径。CSI可以表征为信道频率响应(ChannelFrequencyResponse，CFR)的形式，其中，每个天线对应一条CSI，每一条CSI记录包含一组值，每个值表征OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用)的一个子载波上的信道响应，可表示如下：其中，H(fk)是中心频率为fk的子载波的信道响应，||H(fk)||和∠H(fk)分别表示H(fk)的幅度和相位。在实际中，由于相位测量包含噪音和误差，第i个子载波的信道响应的相位信息可以表示为：其中，φi表示真实的理想相位，δ是造成上式中间项相位偏移的接收无线信号的装置的时间偏差，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种识别无线信号的视距传播路径的方法，其特征在于，包括：S1：从接收到的待测无线信号中获取每个天线对应的信道状态信息CSI；S2：根据每个天线对应的CSI分别计算出每个天线与其他天线的相位差的方差；S3：根据公式一计算出每个方差对应的相位差因子，其中，所述公式一为：所述为相位差因子，所述n为所述待测无线信号的子载波的总数，所述σ2为所有方差中的任意一个方差，所述|H(fi)|为σ2所对应的两个天线在第i个子载波上的平均信号强度，i，j，n均为正整数；S4：计算所有相位差因子的中值；S5：判断所述中值是否小于等于预设的相位差因子阈值，如果是，则确定所述无线信号为视距传播，否则，确定所述无线信号为非视距传播。

【技术特征摘要】
1.一种识别无线信号的视距传播路径的方法，其特征在于，包括：S1：从接收到的待测无线信号中获取每个天线对应的信道状态信息CSI；S2：根据每个天线对应的CSI分别计算出每个天线与其他天线的相位差的方差；S3：根据公式一计算出每个方差对应的相位差因子，其中，所述公式一为：所述ρ为相位差因子，所述n为所述待测无线信号的子载波的总数，所述σ2为所有方差中的任意一个方差，所述|H(fi)|为σ2所对应的两个天线在第i个子载波上的平均信号强度，i，j，n均为正整数；S4：计算所有相位差因子的中值；S5：判断所述中值是否小于等于预设的相位差因子阈值，如果是，则确定所述无线信号为视距传播，否则，确定所述无线信号为非视距传播。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S1之后，在所述S2之前还包括：对每个CSI进行滤波。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S1之前还包括：S0：判断用于识别无线信号的视距传播路径的装置的用于表征所述装置移动状态的移动参数是否小于等于预设的移动参数阈值，如果是，则执行步骤S1，否则，执行步骤S0。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述S0之前还包括：获取所述移动参数。5.一种识别无线信号的视距传播路径的装置，其特征在于，包括：获取单元，用于从接收到的待测无线信号中获取每个天线对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴陈沭，杨铮，刘云浩，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11