确定运动物体直接反射的无线信号的多普勒频移的方法技术

本发明专利技术提供一种用于确定运动物体直接反射的无线信号的多普勒频移的方法。本发明专利技术利用2根天线上的信道状态信息即CSI的共轭相乘，消除了无线收发设备不同步导致的随机相移，使得能够从信道状态信息的相位信息中获取到完整的多普勒频移信息——包括大小和方向。本发明专利技术通过移除均值的方式，消除了静态路径的频率信息对多普勒频移的影响，从而获得更加准确的频率估计。本发明专利技术利用多重信号分类算法(Multiple Signal Classification(MUSIC))，根据实际采样间隔估计频率谱，避免了实际无线收发系统采样不均匀对频率估计精度的影响。

Method for determining Doppler frequency shift of radio signal directly reflected by moving object

The present invention provides a method for determining the Doppler frequency shift of a radio signal that is directly reflected by a moving object. The invention uses the channel state information 2 antennas on the conjugate multiplication of CSI, eliminating the wireless transceiver device is not synchronized due to the random phase shift enables the phase information from the channel state information to obtain the complete Doppler frequency shift information - including the size and direction. The invention eliminates the influence of the frequency information of the static path on the Doppler frequency shift by removing the mean value, thereby obtaining more accurate frequency estimation. The invention uses multiple signal classification algorithm (Multiple Signal Classification (MUSIC)), according to the actual sampling interval estimation of frequency spectrum, avoiding the actual wireless transceiver system for uneven sampling frequency estimation precision influence.

【技术实现步骤摘要】
确定运动物体直接反射的无线信号的多普勒频移的方法
本专利技术涉及无线信号
，尤其涉及一种确定运动物体直接反射的无线信号的多普勒频移的方法。
技术介绍
无线信号在传输过程中，不仅仅通过收发设备之间的直接通路到达接收端，同时也会经过传输环境中的物体(地面、人、墙、家具等)反射到达接收端，这也被称为多径传输。如果一条路径信号的发射端、反射体或者接收端在不断运动，会导致在接收端测量到的信号频率与实际发射端发出信号频率之间存在一个偏移，该频率偏移被称为该路径信号的多普勒频移。当在无线信号的传输空间中存在有一个正在运动的物体，该物体会反射无线信号被接收端所接收。如果能分辨出该运动物体反射信号的多普勒频移，就能从中获得有关该活动物体的运动速度特征，从而用于分析运动物体的状态(例如，速度变化、走、跑、摔倒等)或对运动物体进行追踪等等。然而，目前常见的商业射频通信系统上(Wi-Fi、RFID、蜂窝网络等)使用的信号频率在几百兆到几十G之间。在这样高频无线系统上，运动物体带来的多普勒频移只有几十赫兹。想要在高频信号上提取到如此“微小”的频率偏移，需要较高精度的频域采样。1986年，美国RalphO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定运动物体的状态的方法，所述方法包括：无线信号接收端从其具有的至少两根天线上同时分别接收来自同一发射端的无线信号；所述接收端在多个时刻采集所述至少两根天线的每根上的信道状态信息即CSI，并将在同一时刻分别在所述至少两根天线中的两根天线上采集的CSI进行处理，以除去所述接收端和所述发射端之间的信号的随机相位偏移；根据除去随机相位偏移的CSI来确定所述运动物体直接反射的无线信号的多普勒频移。

【技术特征摘要】
1.一种用于确定运动物体的状态的方法，所述方法包括：无线信号接收端从其具有的至少两根天线上同时分别接收来自同一发射端的无线信号；所述接收端在多个时刻采集所述至少两根天线的每根上的信道状态信息即CSI，并将在同一时刻分别在所述至少两根天线中的两根天线上采集的CSI进行处理，以除去所述接收端和所述发射端之间的信号的随机相位偏移；根据除去随机相位偏移的CSI来确定所述运动物体直接反射的无线信号的多普勒频移。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理包括将在同一时刻分别在所述至少两根天线中的两根天线上采集的CSI进行共轭相乘。3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括根据所述运动物体直接反射的无线信号的多普勒频移，确定所述运动物体反射信号的路径长度的变化速度，从而得到所述运动物体的运动状态。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述共轭相乘包括将所述至少两根天线中的一个上采集的第一CSI与另一个天线上采集的第二CSI的共轭复数相乘，其中，所述第一CSI和所述第二CSI是在同一时刻采集的。5.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：处理所述除去随机相位偏移的CSI以消除静态路径信号成分，并根据经处理的消除静态路径信号成分的CSI确定所述运动物体直接反射的无线信号的多普勒频移。6.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：将多个时刻采集的所述除去随机相位偏移的CSI中的每个减去由全部所述除去随机相位偏移的CSI所计算出的均值。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述静态路径信号包括直接通路信号和只经过静态物体反射的信号。8.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：将所述经处理的消除静态路径信号成分的CSI中包含的各个子载波的CSI信息作为采样的快照，以便构造CSI矩阵并利用多重信号分类算法即MUSIC确定频率谱，并根据所述频率谱来确定所述运动物体直接反射的无线信号的多普勒频移。9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：选择所述频率谱中的最高谱峰对应的频率值作为所述运动物体直接反射的无线信号的多普勒频移。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述构造CSI矩阵并利用多重信号分类算法即MUSIC确定频率谱包括将多个时刻采集到的CSI构成天线阵列信号向量X(f)，并将其进行如下处理：其中，M是CSI采样的个数，K是每个采样包含的子载波的个数，Δtm是第m个CSI采样和第1个CSI采样的时间间隔，其可以根据采集到的CSI的时间戳来确定；L是空间中需要进行频率估计的路径数；vl是第l条路径的长度变化速度，其对应的多普勒频移为f是使用信号的中心频率；sl(fk)是第l条路径在第一次采样t0时在第k个子载波上的信道信息；N(f)是噪声矩阵，A的每个列向量被称为一个导向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大庆，李翔，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11