[发明专利]基于软件无线电平台的WLAN测距方法

权利要求书

1.一种基于软件无线电平台的WLAN测距方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一、设计接收机的流图，保证获取的CSI是单次运行得到的数据而不存在之前数据的干扰；

步骤二、设计发射机的流图，使得发射机的信号相关参数与接收机的一致；

步骤三、启动发射机与接收机，获取原始的CSI相位φ_i,k，可以表示为

φ_i,k＝θ_i,k-k·(λ_pdd+λ_sfo)+β_i

其中k为子载波编号，φ_i,k是实际获取的第i个数据包的第k个子载波的相位，θ_i,k是第i个数据包的第k个子载波由信号传播时延造成的相位偏移，λ_pdd是由包检测时延导致的相位偏移，λ_sfo是由采样频率偏移造成的相位偏移，β_i是第i个数据包由载波频率偏移造成的相位偏移；

步骤四、通过使用GPSDO消除采样频率偏移，GPSDO通过获取GPS使用的高精度原子钟的时钟作为本地的时钟，从而能够解决两台设备间参考时钟不一致的问题，得到消除采样频率偏移后的相位

步骤五、除载波频率偏移对接收信号初相的影响，由于载波频率一般高达2GHz到5GHz之间，要产生收发两端完全一致的载波频率比较困难，因此需要把第一个用于通信的子载波的相位值归一化到零以保证多个数据包之间的初始相位偏移一致，从而消除由载波频率偏移带来的初始相位偏移影响，得到不受载波频率偏移的相位为

步骤六、消除包检测时延带来的线性相位误差，在通用软件无线电平台中，可以通过设置提前采样的时间为零来使得包检测时延带来的相位误差λ_pdd为零，这样就能得到

步骤七、求得子载波相位误差的累积值与相对距离差的关系，先使用三次样条插值得到在子载波间未模糊的相位再计算得到第i个数据包最后一个通信子载波与第一个通信子载波的相位差c为光速，d为传播距离，同时可以得到

步骤八、先使用一段较短的长度d⁽⁰⁾对软件无线电进行相位校正得到初始的子载波间相位差

步骤九、测量实际距离d⁽¹⁾对应的消除误差后的子载波间相位差为

步骤十、通过将步骤九与步骤八得到的两个子载波间的相位差相减得到其中Δd＝d⁽¹⁾-d⁽⁰⁾，通过Δθ⁽²⁾就可以计算得到Δd，然后加上之前校正时用的距离d⁽⁰⁾，就能够得到实际距离d⁽¹⁾＝d⁽⁰⁾+Δd。

2.根据权利要求1所述的一种基于软件无线电平台的WLAN测距方法，其特征在于，所述步骤四包括以下步骤：

步骤四(一)、为两台软件无线电设备添加GPSDO模块，配置参考时钟为内置的GPSDO时钟，并为GPSDO模块连接好天线，确认能够正确使用GPSDO时钟；

步骤四(二)、设置发送机和接收机流图中的时钟源为GPSDO，并设置同步方式为PC同步；

步骤四(三)、执行流图并调节收发机的增益，使得接收机接收信号的星座图能够聚集成一个较小的点，以防止信号特征不理想对相位造成影响；

步骤四(四)、由于本振源一致，因此可以保证采样频率偏移的影响可以忽略，可以得到消除采样频率偏移后的相位

3.根据权利要求1所述的一种基于软件无线电平台的WLAN测距方法，其特征在于，所述步骤五包括以下步骤：

步骤五(一)、获取第一个通信子载波的相位，并得到消除采样频率偏移后的子载波的相位

步骤五(二)、将所有子载波的相位减去第一个通信子载波的相位使得所有数据包的子载波的初始相位为零，得到消除采样频率偏移β_i后的相位为：

4.根据权利要求1所述的一种基于软件无线电平台的WLAN测距方法，其特征在于，所述步骤七包括以下步骤：

步骤七(一)、通过步骤六可以得到消除各种误差后的子载波的相位值但是由于整周模糊度的存在会导致其在2π范围内模糊，这里使用三次样条插值得到在子载波间未模糊的相位可以得到第一个用于通信的子载波的相位为零；

步骤七(二)、对于20M带宽的信号，其用于通信的子载波总共有52个，因此最后一个用于通信的子载波的相位

步骤七(三)、假设第i个数据包的传播时延c为光速，d为传播距离，其相位为θ_i,1＝2π·f_c1·τ，f_c1为第一个用于通信的子载波的频点，而θ_i,1＝2π·f_c52·τ，f_c52为最后一个用于通信的子载波的频点，因此可以得到第i个数据包最后一个通信子载波与第一个通信子载波的相位差Δθ_i＝2π·(f_c52-f_c1)·τ，对于IEEE 802.11 n协议，其相邻子载波间的间隔为0.3125MHz，可以计算得到