具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井wifi系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】WIFI技術(shù)適用于礦井寬帶無(wú)線傳輸及通信，但其測(cè)距能力薄弱導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確，為此，本發(fā)明提供了一種具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井WIFI系統(tǒng)。在移動(dòng)站上采用m序列對(duì)測(cè)距的WIFI信號(hào)進(jìn)行二次擴(kuò)頻，基站設(shè)計(jì)雙數(shù)字匹配濾波器擴(kuò)頻碼捕獲算法對(duì)此測(cè)距信號(hào)進(jìn)行捕獲：高速數(shù)字匹配濾波器對(duì)二次擴(kuò)頻信號(hào)的m序列進(jìn)行捕獲，獲得精測(cè)時(shí)間，精測(cè)時(shí)間決定了測(cè)距精度為0.49m；低速的數(shù)字濾波器對(duì)WIFI信號(hào)的Barker序列進(jìn)行捕獲，得到粗測(cè)時(shí)間，粗測(cè)時(shí)間決定了測(cè)距范圍為300m。系統(tǒng)特別為測(cè)距設(shè)計(jì)了兩個(gè)獨(dú)立于現(xiàn)有WIFI系統(tǒng)的MAC控制幀，測(cè)距不影響系統(tǒng)的正常WIFI通信。本發(fā)明為在礦井WIFI系統(tǒng)上開發(fā)人員精確定位系統(tǒng)提供了可靠的技術(shù)支持。
【專利說明】
具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井WIFI系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種在WIFI通信系統(tǒng)中進(jìn)行精確測(cè)距的方法，具體是在傳統(tǒng)的WIFI 通信系統(tǒng)中采用直接序列對(duì)WIFI信號(hào)進(jìn)行二次擴(kuò)頻以實(shí)現(xiàn)WIFI系統(tǒng)的精確測(cè)距，屬無(wú)線 電/WIFI定位技術(shù)領(lǐng)域，適用于煤礦井下通信系統(tǒng)與工作人員定位系統(tǒng)的集成。
【背景技術(shù)】
[0002] 井下人員定位系統(tǒng)和礦井通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)屬于煤礦"六大安全避險(xiǎn)系統(tǒng)"，對(duì)保障煤 礦安全生產(chǎn)發(fā)揮重大作用。WIFI技術(shù)在各行各業(yè)中已被廣泛使用，其具有傳輸距離遠(yuǎn)、帶 寬高、組網(wǎng)容易的特點(diǎn)，基站的部署便捷，可移動(dòng)的終端能就近接入系統(tǒng)，另外，還可統(tǒng)一進(jìn) 入工業(yè)以太網(wǎng)，不需要另布有線通信網(wǎng)絡(luò)，這些先天的優(yōu)越性，適應(yīng)礦井無(wú)線通信的環(huán)境需 求，在部分煤礦企業(yè)中已經(jīng)有較為成熟的應(yīng)用。
[0003] 任何定位系統(tǒng)，首先要獲取移動(dòng)目標(biāo)與定位基站之間的距離。一般的無(wú)線定位系 統(tǒng)，都可以歸納于基于時(shí)間測(cè)距的系統(tǒng)和基于信號(hào)強(qiáng)度測(cè)距的系統(tǒng)。WIFI通常被認(rèn)為是基 于信號(hào)強(qiáng)度測(cè)距的：它采用測(cè)算節(jié)點(diǎn)之間連接信號(hào)強(qiáng)度（RSSI)的方法，利用無(wú)線信號(hào)傳輸 衰減模型估算出節(jié)點(diǎn)間傳輸距離。由于多徑、障礙物、繞射等因素，無(wú)線電傳播路徑損耗是 不確定的，與理論值相比有較大差距，地面上，RSSI達(dá)到3m精度的最大測(cè)量范圍在10-20m， 而在井下，多徑更為嚴(yán)重，電磁環(huán)境更為惡劣，故而原有的WIFI定位機(jī)制不適用于礦井。根 據(jù)WIFI標(biāo)準(zhǔn)，直接序列擴(kuò)頻（Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)技術(shù)是其物理層 采用的主要實(shí)現(xiàn)方式，IEEE802. 11商業(yè)應(yīng)用采用擴(kuò)頻碼片是長(zhǎng)度為11BAKER碼，處理增益 10dB左右，直接以WIFI的物理信號(hào)作為測(cè)距信號(hào)，其時(shí)間精度顯然不夠，故一般WIFI系統(tǒng) 不提供基于時(shí)間的測(cè)距方法。
[0004] 由于以上的一些因素，現(xiàn)有的WIFI通信技術(shù)，并不能提供精確的測(cè)距數(shù)據(jù)，只能 提供大致的定位范圍，沒有辦法在一般通用的WIFI設(shè)備上來獲取所需要的精確距離信息， 因而無(wú)法在現(xiàn)有的WIFI通信系統(tǒng)上建設(shè)精確的人員定位系統(tǒng)。在WIFI通信系統(tǒng)外，還需 要另建井下的人員定位系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致井下的人員定位系統(tǒng)和通信系統(tǒng)相互獨(dú)立，信息無(wú)法 共享和交互。不利于管理和信息的綜合處理，同時(shí)也導(dǎo)致了井下的通信線路的二次建設(shè)，增 加整體系統(tǒng)維護(hù)的難度。因此，為了更好地發(fā)揮WIFI技術(shù)在礦井無(wú)線寬帶應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，解 決WIFI系統(tǒng)的測(cè)距瓶頸，在原有的系統(tǒng)上提高測(cè)距能力，對(duì)于在煤礦WIFI平臺(tái)上建立人員 定位和通信聯(lián)絡(luò)一體化的系統(tǒng)具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有WIFI系統(tǒng)不能提供精確的測(cè)距信息的固有系統(tǒng)問題，本發(fā)明提供 了一種具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井WIFI通信系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，利用已有的WIFI平 臺(tái)，采用了 DSSS-DSSS結(jié)合的信號(hào)新體制，在不影響原有WIFI系統(tǒng)正常工作情況下，擴(kuò)頻復(fù) 用WIFI信號(hào)，提高WIFI信號(hào)碼速，利用FPGA處理器PN碼捕獲二次擴(kuò)頻后的WIFI信號(hào)，可 獲得通信雙方更高精度的信號(hào)傳播時(shí)間，實(shí)現(xiàn)二者間精確的測(cè)距，為煤礦井下人員精確定 位系統(tǒng)建設(shè)提供了可靠的技術(shù)支持。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井 WIFI系統(tǒng)，包括具有擴(kuò)頻測(cè)距功能的WIFI基站和具有二次擴(kuò)頻功能的WIFI移動(dòng)站；
[0007] 所述的WIFI基站包括基站W(wǎng)IFI模塊、多載波擴(kuò)頻解調(diào)器、FPGA處理器、基站射頻 收發(fā)器、基站信號(hào)通道選擇開關(guān)、基站雙工器；所述的基站射頻收發(fā)器與基站雙工器雙向連 接，所述基站W(wǎng)IFI模塊的輸出端口與基站射頻收發(fā)器的發(fā)射信號(hào)輸入端口連接，用于將生 成的測(cè)距詢問幀及其它的WIFI幀通過基站射頻收發(fā)器經(jīng)基站雙工器發(fā)送給WIFI移動(dòng)站； 所述基站信號(hào)通道選擇開關(guān)的一端與基站射頻收發(fā)器的接收信號(hào)輸出端口連接，另一端有 兩個(gè)連接口，其中一個(gè)連接口與基站W(wǎng)IFI模塊的輸入端口連接，形成通常的WIFI信號(hào)接收 通道，另一個(gè)連接口與多載波擴(kuò)頻解調(diào)器的信號(hào)輸入端口連接，經(jīng)多載波擴(kuò)頻解調(diào)器的信 號(hào)輸出端口連接到基站W(wǎng)IFI模塊的輸入端口上，形成測(cè)距信號(hào)接收通道；基站W(wǎng)IFI模塊 與FPGA處理器雙向連接；所述的多載波擴(kuò)頻解調(diào)器用于對(duì)基站收到的二次擴(kuò)頻WIFI信號(hào) 進(jìn)行載波解調(diào)，它的一個(gè)輸出口與FPGA處理器的輸入端口連接，用以將載波解調(diào)后形成的 數(shù)字基帶信號(hào)送入FPGA處理器進(jìn)行二次擴(kuò)頻信號(hào)的同步捕獲；FPGA處理器的一個(gè)輸出端 口與多載波擴(kuò)頻解調(diào)器的一個(gè)輸入端口連接，將FPGA處理器生成的本地解擴(kuò)碼送入多載 波擴(kuò)頻解調(diào)器，用以對(duì)二次擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，測(cè)距信號(hào)經(jīng)解調(diào)解擴(kuò)后的送入基站W(wǎng)IFI模 塊；FPGA處理器對(duì)二次擴(kuò)頻信號(hào)成功捕獲的同時(shí)，利用獲得的同步時(shí)間進(jìn)行精確測(cè)距；所 述的FPGA處理器控制端口分別與其它各模塊相連，控制各模塊協(xié)調(diào)工作；
[0008] 所述的WIFI移動(dòng)站包括移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊、多載波擴(kuò)頻調(diào)制器、微控制器、移動(dòng)站 射頻收發(fā)器、移動(dòng)站雙工器和移動(dòng)站信號(hào)通道選擇開關(guān)，所述移動(dòng)站射頻收發(fā)器與移動(dòng)站 雙工器雙向連接，所述移動(dòng)站射頻收發(fā)器的接收信號(hào)輸出端口與移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊的輸入 端口連接，用于將接收到的測(cè)距詢問幀及其它的WIFI幀發(fā)送給移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊；所述移動(dòng) 站信號(hào)通道選擇開關(guān)一端與移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊的輸出端口連接，另一端有兩個(gè)連接口，其中 一個(gè)連接口與移動(dòng)站射頻收發(fā)器的發(fā)射信號(hào)輸入端口連接，形成通常的WIFI信號(hào)發(fā)送通 道，另一個(gè)連接口與多載波擴(kuò)頻調(diào)制器的信號(hào)輸入端口連接，經(jīng)多載波擴(kuò)頻調(diào)制器的信號(hào) 輸出端口連接到移動(dòng)站射頻收發(fā)器的發(fā)射信號(hào)輸入端口上，形成測(cè)距信號(hào)發(fā)送通道；移動(dòng) 站W(wǎng)IFI模塊根據(jù)測(cè)距詢問幀生成測(cè)距響應(yīng)幀，并進(jìn)行第一次擴(kuò)頻，多載波擴(kuò)頻調(diào)制器對(duì)移 動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊送入的測(cè)距響應(yīng)幀進(jìn)行第二次擴(kuò)頻，經(jīng)過二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀通過移 動(dòng)站射頻收發(fā)器經(jīng)移動(dòng)站雙工器發(fā)送給WIFI基站；所述的微控制器控制端口分別與其它 各模塊相連，控制各模塊協(xié)調(diào)工作。
[0009] 系統(tǒng)通過特定的測(cè)距詢問幀/測(cè)距響應(yīng)幀來啟動(dòng)WIFI基站與指定的WIFI移動(dòng)站 之間的測(cè)距功能并完成二者之間距離的測(cè)定。
[0010] 所述的測(cè)距詢問幀、測(cè)距響應(yīng)幀均由幀控制、持續(xù)時(shí)間、接收站點(diǎn)地址、發(fā)送站點(diǎn) 地址、幀校驗(yàn)序列5個(gè)域組成；測(cè)距詢問幀的類型為控制幀，其子幀類型為0001，為802. 11 協(xié)議保留未用，持續(xù)時(shí)間為一個(gè)測(cè)距響應(yīng)幀時(shí)間外加三個(gè)短幀間間隔；測(cè)距響應(yīng)幀的類型 為控制幀，其子幀類型為0010,為802. 11協(xié)議保留未用，持續(xù)時(shí)間為一個(gè)短幀間間隔。 [0011] 所述的二次擴(kuò)頻采用了直接序列擴(kuò)頻體制：在WIFI的物理層采用長(zhǎng)度為11的 Barker碼對(duì)測(cè)距響應(yīng)幀擴(kuò)頻，采用BPSK調(diào)制；多載波擴(kuò)頻調(diào)制器采用m序列對(duì)測(cè)距響應(yīng)幀 進(jìn)行第二次擴(kuò)頻，m序列碼長(zhǎng)為7。
[0012] 所述的WIFI基站包括基站接口層部件，提供了 UART、SPI、GPIO、USB數(shù)據(jù)通訊接 口；所述的WIFI移動(dòng)站包括移動(dòng)站接口層部件，提供了 UART、SPI、GPI0、USB數(shù)據(jù)通訊接口。
[0013] 所述的基站射頻收發(fā)器及移動(dòng)站射頻收發(fā)器均支持802. lln協(xié)議。
[0014] 實(shí)現(xiàn)二次擴(kuò)頻進(jìn)行精確測(cè)距功能的方法包括以下步驟：
[0015] (l)WIFI基站啟動(dòng)精確測(cè)距功能，由基站W(wǎng)IFI模塊生成測(cè)距詢問幀，并將所述的 測(cè)距詢問幀經(jīng)基站射頻收發(fā)器發(fā)送給WIFI移動(dòng)站，同時(shí)FPGA處理器控制基站通道選擇開 關(guān)選擇連通測(cè)距信號(hào)接收通道；
[0016] ⑵WIFI移動(dòng)站接收到所述的測(cè)距詢問帖，由移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊根據(jù)所述的測(cè)距 詢問幀生成測(cè)距響應(yīng)幀，同時(shí)微處理器控制移動(dòng)站信號(hào)通道選擇開關(guān)連通測(cè)距信號(hào)發(fā)送通 道；
[0017] (3)WIFI移動(dòng)站啟動(dòng)二次擴(kuò)頻功能，由多載波擴(kuò)頻調(diào)制器對(duì)所述的測(cè)距響應(yīng)幀進(jìn) 行二次擴(kuò)頻，將二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀經(jīng)移動(dòng)站射頻收發(fā)器發(fā)送給所述的WIFI基站，然 后微處理器控制移動(dòng)站信號(hào)通道選擇開關(guān)置為正常的WIFI信號(hào)通道；
[0018] (4)所述的WIFI基站通過基站射頻收發(fā)器接收二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀，并由基 站射頻收發(fā)器將二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀發(fā)送給多載波擴(kuò)頻解調(diào)器，所述的多載波擴(kuò)頻解 調(diào)器對(duì)二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀進(jìn)行解調(diào)形成數(shù)字基帶信號(hào)，并將所述的數(shù)字基帶信號(hào)發(fā) 送給FPGA處理器；
[0019] (5)所述的FPGA處理器設(shè)置高速的亞碼片級(jí)數(shù)字匹配濾波器和低速的數(shù)字匹配 濾波器相配合的雙數(shù)字匹配濾波器擴(kuò)頻碼捕獲算法，通過所述的雙數(shù)字匹配濾波器擴(kuò)頻碼 捕獲算法產(chǎn)生本地m序列解擴(kuò)碼，F(xiàn)PGA處理器獲得二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀的傳播時(shí)間， 計(jì)算得到所述的WIFI基站與WIFI移動(dòng)站之間的距離；
[0020] (6)基站W(wǎng)IFI模塊根據(jù)所述的測(cè)距響應(yīng)幀得到此次測(cè)距過程的數(shù)據(jù)信息，所述的 數(shù)據(jù)信息包括WIFI移動(dòng)站地址、測(cè)距時(shí)刻。
[0021] 所述步驟（3)中，多載波調(diào)制采用正交頻分復(fù)用技術(shù)，其調(diào)制子載波分別占據(jù) WIFI的奇數(shù)信道。
[0022] 所述步驟（5)中，雙數(shù)字匹配濾波器擴(kuò)頻碼捕獲算法包括下列步驟：
[0023] A.設(shè)置捕獲m序列的高速亞碼片級(jí)數(shù)字匹配濾波器抽頭系數(shù)LPNm及捕獲Barker 碼的低速數(shù)字匹配濾波器抽頭系數(shù)LPNb，并設(shè)置好相應(yīng)的捕獲門限值；
[0024] B.對(duì)輸入的數(shù)字基帶信號(hào)8倍碼速采樣，Tc為m序列的碼元寬度，則采樣時(shí)鐘為 Tc/8,采樣信號(hào)按順序存入移位寄存器Rm中；
[0025] C.延時(shí)一個(gè)Tc，將移位寄存器Rm的值與LPNm作相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算值與所設(shè)置的門 限值相比較，如未超過門限值，則再重復(fù)本步驟，直至超過門限值為止，記下本步驟重復(fù)次 數(shù)ic ;
[0026] D.將當(dāng)前移位寄存器Rm分別前后各移1位，均延時(shí)7Tc后，分別與LPNm作相關(guān)運(yùn) 算，比較前移和后移兩種情況下相關(guān)運(yùn)算的相關(guān)值，確定相關(guān)值增加的方向；
[0027] E.將Rm按相關(guān)值增加的方向移動(dòng)1位，延時(shí)7Tc后，與LPNm作相關(guān)運(yùn)算，如果相 關(guān)值仍然遞增，則重復(fù)執(zhí)行本步驟，直至相關(guān)運(yùn)算值不再增加為止，記下移位寄存器Rm的 移位次數(shù)isc ;
[0028] F.得到m序列的傳播延時(shí)：tac = ic*Tc+isc*l/8Tc，并依據(jù)該延時(shí)產(chǎn)生本地m序 列解擴(kuò)碼，對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行m序列碼解擴(kuò)；
[0029] G.對(duì)輸入的已進(jìn)行m序列解擴(kuò)的數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行采樣，此時(shí)降低采樣頻率，采 樣時(shí)鐘為一個(gè)Barker碼持續(xù)時(shí)間Tb，采樣信號(hào)存入移位寄存器RB中；
[0030] H.延時(shí)Tb，將RB與LPNb做相關(guān)運(yùn)算，相關(guān)運(yùn)算值如未超過所設(shè)置的門限值，則重 復(fù)本步驟，直至超過門限值為止，記下重復(fù)次數(shù)ib ;
[0031] I.利用sy來表示Barker碼相關(guān)峰值位置關(guān)系，若相關(guān)值滯后峰值，sy = 1，否則， sy = -1 ;得到測(cè)距響應(yīng)幀傳播時(shí)間：tp = ib*Tb+sy*tac，計(jì)算出WIFI基站與移動(dòng)站之間的 距離：d = tp*c ;c為光速。
[0032] 本發(fā)明有以下4點(diǎn)有益效果：
[0033] 1.在現(xiàn)有的WIFI系統(tǒng)上集成了精確的測(cè)距功能，利用已有的通信網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需在無(wú) 線接入網(wǎng)側(cè)增加設(shè)備，對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不做任何改動(dòng)，即可獲得精確的測(cè)距數(shù)據(jù)，有效解決了在 現(xiàn)有的WIFI通信系統(tǒng)上建設(shè)人員定位系統(tǒng)的難題，為人員定位系統(tǒng)，礦井通信聯(lián)絡(luò)一體化 建設(shè)提供了可靠的技術(shù)支持，從而避免井下的人員定位系統(tǒng)的二次建設(shè)，節(jié)約了財(cái)力和人 力成本，有利于系統(tǒng)整體的維護(hù)和升級(jí)。
[0034] 2.所提供的測(cè)距方法利用了 WIFI保留幀構(gòu)造了測(cè)距過程所用到的測(cè)距詢問幀/ 測(cè)距響應(yīng)幀，無(wú)縫對(duì)接802. 11協(xié)議，透明地在WIFI系統(tǒng)中嵌入了基于時(shí)間的測(cè)距功能，這 種測(cè)距功能的集成，由于不會(huì)對(duì)原有WIFI的MAC層協(xié)議造成影響，不用改變WIFI內(nèi)部硬件 結(jié)構(gòu)，測(cè)距并不干涉或影響WIFI的通信功能，因此，本發(fā)明應(yīng)用于礦井定位系統(tǒng)和通信系 統(tǒng)建設(shè)，能充分保證定位系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的兼容性，信息可以共享和交互。方便系統(tǒng)管理和 信息的綜合處理。
[0035] 3.測(cè)距性能突出，具有實(shí)時(shí)性，測(cè)量距離長(zhǎng)，測(cè)距精度高，的特點(diǎn)。測(cè)距詢問幀/測(cè) 距響應(yīng)幀的構(gòu)造，只包括基本的幀域，幀長(zhǎng)很短，而且持續(xù)時(shí)間設(shè)定為最短的SIFS (短幀間 間隔），即幀間隔不超過84微秒，捕獲算法是在高速FPGA處理器完成的，因此，一次測(cè)距過 程不超lms，具有實(shí)時(shí)性。測(cè)量范圍取決于一個(gè)WIFI同步頭符號(hào)所持續(xù)的時(shí)間，WIFI同步 頭符號(hào)碼速為IMb/s，因此，測(cè)距范圍可達(dá)300m，這個(gè)范圍與WIFI在煤礦井下的覆蓋范圍大 致一樣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過WIFI原有的基于RSSI測(cè)量范圍。基于高速FPGA所設(shè)計(jì)的1/8亞碼片級(jí) 的數(shù)字匹配濾波器實(shí)現(xiàn)m序列的捕獲，二次擴(kuò)頻碼長(zhǎng)為7，WIFI自身擴(kuò)頻碼長(zhǎng)11，故整體測(cè) 距精度為〇. 48m，適合人員定位系統(tǒng)的精度要求。
[0036] 4.系統(tǒng)具有抗多徑干擾能力。擴(kuò)頻技術(shù)具有較強(qiáng)的抗多徑干擾能力，而本發(fā)明采 用的是雙擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行測(cè)距，因此，能夠礦井空間狹窄，多徑損耗嚴(yán)重的環(huán)境。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的組成原理圖。
[0038] 圖2是本發(fā)明測(cè)距詢問幀/測(cè)距響應(yīng)幀示意圖。
[0039] 圖3是本發(fā)明多載波擴(kuò)頻調(diào)制器的組成框圖。
[0040] 圖4是本發(fā)明多載波擴(kuò)頻解調(diào)器的組成框圖。
[0041] 圖5是本發(fā)明雙數(shù)字匹配濾波器擴(kuò)頻碼捕獲算法流程圖。
[0042] 圖中1.具有擴(kuò)頻測(cè)距功能的WIFI基站，2.具有二次擴(kuò)頻功能的WIFI移動(dòng)站。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0044] 圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的組成框圖，不執(zhí)行測(cè)距功能時(shí)，具有擴(kuò)頻測(cè)距功能的WIFI基 站1與具有二次擴(kuò)頻功能的WIFI移動(dòng)站2之間進(jìn)行的是距常的WIFI通信。此時(shí)，它們相 當(dāng)于一般意義上的WIFI基站和WIFI移動(dòng)站。
[0045] 執(zhí)行測(cè)距時(shí)，WIFI基站1中的基站W(wǎng)IFI模塊11生成特定的測(cè)距詢問幀，測(cè)距詢問 幀格式如圖2所示，由幀控制、持續(xù)時(shí)間、接收站點(diǎn)地址、發(fā)送站點(diǎn)地址、幀校驗(yàn)序列5個(gè)域 組成，特別地，測(cè)距詢問幀的類型為控制幀，其子幀類型為0001，為802. 11協(xié)議保留未用， 不會(huì)對(duì)原有WIFI的MAC層協(xié)議造成影響，其中，接收站點(diǎn)地址指示執(zhí)行測(cè)距的WIFI移動(dòng) 站，即接收測(cè)距詢問幀的WIFI移動(dòng)站地址，發(fā)送站點(diǎn)地址是指發(fā)出測(cè)距詢問幀的WIFI基站 地址。測(cè)距詢問幀經(jīng)基站射頻收發(fā)器14通過基站雙工器15經(jīng)天線發(fā)射，這個(gè)過程跟一般 的WIFI信號(hào)傳播一樣。同時(shí)，在FPGA處理器10控制下，基站選擇開關(guān)13連通信號(hào)的測(cè)距 接收通道。
[0046] WIFI移動(dòng)站2接收到WIFI基站1發(fā)來的測(cè)距詢問幀，由移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊21生 成特定的測(cè)距響應(yīng)幀，測(cè)距響應(yīng)幀格式如圖2所示，類型為控制幀，其子幀類型為0010， 為802. 11協(xié)議保留未用，持續(xù)時(shí)間為一個(gè)SIFS (短幀間間隔），由幀控制、持續(xù)時(shí)間、 接收站點(diǎn)地址、發(fā)送站點(diǎn)地址、幀校驗(yàn)序列5個(gè)域組成，其中的接收站點(diǎn)地址從測(cè)距詢 問幀的發(fā)送站點(diǎn)地址復(fù)制得到。與此同時(shí)，在微控制器20控制下，移動(dòng)站選擇開關(guān)23 指向信號(hào)的測(cè)距發(fā)送通道，為說明問題方便，設(shè)測(cè)距響應(yīng)幀加上物理層幀頭后，可表示 成
Td是一位數(shù)據(jù)bit持續(xù)時(shí)間，根據(jù)WIFI協(xié)議，T d = IX 10 6 秒，移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊21對(duì)d(t)進(jìn)行第一次擴(kuò)頻，擴(kuò)頻碼為11位Barker碼，表示為：
Tb = Td/ll，則 WIFI 測(cè)距詢問幀可表示為：sw(t) =b(t)d(t) ;sw(t) 經(jīng)移動(dòng)站選擇開關(guān)23進(jìn)入到多載波擴(kuò)頻調(diào)制器22中進(jìn)行二次擴(kuò)頻，多載波擴(kuò)頻調(diào)制器22 結(jié)構(gòu)如圖3所示，3級(jí)m序列發(fā)生器在時(shí)鐘電路控制下，產(chǎn)生長(zhǎng)度為7的m序列，表示成：
'其中I； = Tb/7 ;sw(t)首先經(jīng)過一個(gè)串并轉(zhuǎn)換電路，分成7路，在7個(gè) J 子載波通道內(nèi)完成擴(kuò)頻操作，多載波擴(kuò)頻調(diào)制器22內(nèi)有7個(gè)載波調(diào)制器以及7個(gè)頻率振蕩 器，分別利用WIFI的1，3, 5, 7,9,11，13信道完成0FDM擴(kuò)頻調(diào)制，這樣，能夠?qū)U(kuò)頻后的信 號(hào)帶寬限制在ISM所要求的帶寬內(nèi)，滿足WIFI信號(hào)帶寬要求。經(jīng)多載波擴(kuò)頻調(diào)制器22出 來的信號(hào)可表示成：，'經(jīng)移動(dòng)站射頻收發(fā)器24及移動(dòng)站雙 J=^
工器25發(fā)射。同時(shí)，微控制器20控制移動(dòng)站選擇開關(guān)23指向正常的WIFI通信通道。
[0047] WIFI基站1接收到經(jīng)二次擴(kuò)頻的測(cè)距響應(yīng)帖，送入多載波擴(kuò)頻解調(diào)器12中解調(diào)解 擴(kuò)。其中FPGA實(shí)現(xiàn)m序列的同步捕獲。圖4所示的是多載波擴(kuò)頻解調(diào)器12與FPGA處理 器10聯(lián)合的解調(diào)解擴(kuò)系統(tǒng)，多載波擴(kuò)頻解調(diào)器12提供了 7個(gè)通道的子載波解調(diào)器及相應(yīng) 的振蕩器，各子載波通道經(jīng)載波解調(diào)后，經(jīng)過由時(shí)鐘電路控制的并/串轉(zhuǎn)換電路，得到的數(shù) 字帶信號(hào)可表示為：
中，tco'及tac'表示由于信號(hào) 的傳播引起接收到的信號(hào)與原信號(hào)之間的時(shí)延。將h(t)經(jīng)I/O 口送入FPGA進(jìn)行擴(kuò)頻碼 同步捕獲，擴(kuò)頻碼同步捕獲算法如圖5所示，具體過程分如下兩步，第一步，在高速亞碼片 級(jí)數(shù)字匹配濾波器實(shí)現(xiàn)m序列的捕獲，獲得時(shí)間時(shí)延tac，生成本地m序列解擴(kuò)碼：
[0048] 1.設(shè)置捕獲m序列的高速亞碼片級(jí)數(shù)字匹配濾波器LPNm及捕獲Barker碼的低速 數(shù)字匹配濾波器抽頭系數(shù)LPNb，并設(shè)置相應(yīng)的門限值mThValue及bThValue ;
[0049] 2.對(duì)輸入的數(shù)字基帶信號(hào)8倍采樣，采樣時(shí)鐘Tsa = Tc/8, Tc為m序列的碼元寬 度，采樣信號(hào)存入移位寄存器Rm中。
[0050] 3.延時(shí)Tc，LPNm與Rm作相關(guān)運(yùn)算,運(yùn)算值RmValue與門限值mThValue相比較， 如未超過門限值mThValue,則再重復(fù)本步驟。重復(fù)一次，計(jì)數(shù)器ic自增1 ;
[0051] 4.設(shè)置跟蹤標(biāo)志TFlag = RmValue ;跟蹤計(jì)數(shù)器isc = 0,將Rm前移1位，isc = isc+1 ;延時(shí)7Tc后，LPNm與Rm作相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算值RmValue與跟蹤標(biāo)志Tflag比較，如未 超過，isc置0后轉(zhuǎn)步驟6,否則順序執(zhí)行5 ;
[0052] 5.將Rm前移1位，isc = isc+1 ;延時(shí)7Tc后，LPNm與Rm作相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算值 RmValue與跟蹤標(biāo)志Tflag比較，如超過，則TFlag = RmValue ;并再次執(zhí)行此步驟，一直重 復(fù)到RmValue低于跟跟蹤標(biāo)志Tflag,轉(zhuǎn)步驟7 ;
[0053] 6.將Rm后移1位，isc = isc-Ι ;延時(shí)7Tc后，LPNm與Rm作相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算值 RmValue與跟蹤標(biāo)志Tflag比較，如超過，則TFlag = RmValue ;并再次執(zhí)行此步驟，一直重 復(fù)到RmValue低于跟跟蹤標(biāo)志Tflag,;
[0054] 7.捕獲m序列成功，并得到序列的傳播延時(shí)：tac = ic*Tc+isc*l/8Tc，并依據(jù)此 時(shí)延產(chǎn)生本地m序列對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解擴(kuò)；
[0055] 如圖4所示，第一步算法產(chǎn)生的本地m序列，與接收的匕⑴相乘，可表示為：
，其中tac是實(shí)際時(shí)延tac'的逼近，誤差不超過 1/8碼片，因此，解擴(kuò)后，得到通常的WIFI信號(hào)
以上m序列的捕獲， 最長(zhǎng)在兩個(gè)Barker碼片周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)粗同步，最長(zhǎng)在4個(gè)Barker碼片周期內(nèi)將捕獲的時(shí)間 誤差限制在1/8碼片內(nèi)。
[0056] 第二步，將上一步解擴(kuò)的數(shù)字基帶信號(hào)
再次引入FPGA，由 FPGA內(nèi)部的低速數(shù)字匹配濾波器進(jìn)行Barker碼的捕獲，這一步僅僅是需要得到Barker碼 的粗同步：
[0057] 1.對(duì)輸入的
基帶信號(hào)降低采樣頻率，采樣時(shí)間為Tsa = Tb， Tb為一個(gè)Barker碼持續(xù)時(shí)間，采樣信號(hào)存入移位寄存器RB中，將計(jì)數(shù)器ib置0。
[0058] 2.延時(shí)Tb，將RB與LPNb做相關(guān)運(yùn)算，RbValue如未超過bThValue,則重復(fù)本步 驟，直至超過為止；重復(fù)一次，計(jì)數(shù)器ib自增1。
[0059] 3.可求得 teo = ib*Tb ;貝U tco 為實(shí)際時(shí)延 tco'的逼近；設(shè) syflag = RbValue， 延時(shí)Tb，將RB與LPNb做相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算值RbValue如大于syflag，則sy = -1 ;反之，sy = 1 ;
[0060] 以上操作，最多在11個(gè)WIFI符號(hào)周期內(nèi)完成。
[0061] 綜合以上兩步，得到測(cè)距響應(yīng)幀傳播時(shí)間：tp = tco+sy*tac。
[0062] 由基站W(wǎng)IFI模塊11得到發(fā)送測(cè)距響應(yīng)幀的WIFI移動(dòng)站地址，從而計(jì)算出WIFI基 站與WIFI移動(dòng)站之間的距離：d = tp*c ;c為光速。計(jì)算結(jié)果及其它相應(yīng)數(shù)據(jù)可放至SRAM16 中保存，供其它進(jìn)程調(diào)用。
[0063] FPGA處理器10控制基站選擇開關(guān)13指向正常的WIFI信號(hào)通道，結(jié)束此次測(cè)距操 作。
[0064] 通過以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的具體描述，PN碼捕獲算法不超過13個(gè)WIFI 符號(hào)周期，因此，測(cè)距的時(shí)間主要取決于測(cè)距詢問幀和測(cè)距響應(yīng)幀的發(fā)送和接收時(shí)間。測(cè)距 詢問幀和測(cè)距響應(yīng)幀設(shè)置成短的控制幀，幀長(zhǎng)20字節(jié)，加上物理頭的24字節(jié)，實(shí)際物理發(fā) 送為44字節(jié)，符號(hào)速率為IMb/s，兩個(gè)幀發(fā)送時(shí)間大約為504微秒，時(shí)間幀間3個(gè)SIFS時(shí)間 共計(jì)84微秒，所以一般情況下，測(cè)距時(shí)間不超過600微秒，具有實(shí)時(shí)性。所采用的雙擴(kuò)頻方 法提高了時(shí)間分辨率，分辨率為1/11/7/8 = 1.62X10 9s，因此，測(cè)距精度可達(dá)到0.48m，測(cè) 距范圍定為一個(gè)WIFI碼周期所持續(xù)的時(shí)間，即一個(gè)WIFI數(shù)據(jù)碼的持續(xù)時(shí)間，光所能傳播的 距離，則測(cè)距范圍為300m。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井WIFI系統(tǒng)，其特征在于：所述的礦井WIFI 系統(tǒng)包括具有擴(kuò)頻測(cè)距功能的WIFI基站和具有二次擴(kuò)頻功能的WIFI移動(dòng)站； 所述的WIFI基站包括基站W(wǎng)IFI模塊、多載波擴(kuò)頻解調(diào)器、FPGA處理器、基站射頻收發(fā) 器、基站信號(hào)通道選擇開關(guān)、基站雙工器；所述的基站射頻收發(fā)器與基站雙工器雙向連接， 所述基站W(wǎng)IFI模塊的輸出端口與基站射頻收發(fā)器的發(fā)射信號(hào)輸入端口連接，用于將生成 的測(cè)距詢問幀及其它的WIFI幀通過基站射頻收發(fā)器經(jīng)基站雙工器發(fā)送給WIFI移動(dòng)站；所 述基站信號(hào)通道選擇開關(guān)的一端與基站射頻收發(fā)器的接收信號(hào)輸出端口連接，另一端有兩 個(gè)連接口，其中一個(gè)連接口與基站W(wǎng)IFI模塊的輸入端口連接，形成通常的WIFI信號(hào)接收 通道，另一個(gè)連接口與多載波擴(kuò)頻解調(diào)器的信號(hào)輸入端口連接，經(jīng)多載波擴(kuò)頻解調(diào)器的信 號(hào)輸出端口連接到基站W(wǎng)IFI模塊的輸入端口上，形成測(cè)距信號(hào)接收通道；基站W(wǎng)IFI模塊 與FPGA處理器雙向連接；所述的多載波擴(kuò)頻解調(diào)器用于對(duì)基站收到的二次擴(kuò)頻WIFI信號(hào) 進(jìn)行載波解調(diào)，它的一個(gè)輸出口與FPGA處理器的輸入端口連接，用以將載波解調(diào)后形成的 數(shù)字基帶信號(hào)送入FPGA處理器進(jìn)行二次擴(kuò)頻信號(hào)的同步捕獲；FPGA處理器的一個(gè)輸出端 口與多載波擴(kuò)頻解調(diào)器的一個(gè)輸入端口連接，將FPGA處理器生成的本地解擴(kuò)碼送入多載 波擴(kuò)頻解調(diào)器，用以對(duì)二次擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)，測(cè)距信號(hào)經(jīng)解調(diào)解擴(kuò)后的送入基站W(wǎng)IFI模 塊；FPGA處理器對(duì)二次擴(kuò)頻信號(hào)成功捕獲的同時(shí)，利用獲得的同步時(shí)間進(jìn)行精確測(cè)距；所 述的FPGA處理器控制端口分別與基站W(wǎng)IFI模塊、多載波擴(kuò)頻解調(diào)器和基站信號(hào)通道選擇 開關(guān)的控制端口相連，控制所連接的各模塊協(xié)調(diào)工作； 所述的WIFI移動(dòng)站包括移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊、多載波擴(kuò)頻調(diào)制器、微控制器、移動(dòng)站射頻 收發(fā)器、移動(dòng)站雙工器和移動(dòng)站信號(hào)通道選擇開關(guān)，所述移動(dòng)站射頻收發(fā)器與移動(dòng)站雙工 器雙向連接，所述移動(dòng)站射頻收發(fā)器的接收信號(hào)輸出端口與移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊的輸入端口 連接，用于將接收到的測(cè)距詢問幀及其它的WIFI幀發(fā)送給移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊；所述移動(dòng)站信 號(hào)通道選擇開關(guān)一端與移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊的輸出端口連接，另一端有兩個(gè)連接口，其中一個(gè) 連接口與移動(dòng)站射頻收發(fā)器的發(fā)射信號(hào)輸入端口連接，形成通常的WIFI信號(hào)發(fā)送通道，另 一個(gè)連接口與多載波擴(kuò)頻調(diào)制器的信號(hào)輸入端口連接，經(jīng)多載波擴(kuò)頻調(diào)制器的信號(hào)輸出端 口連接到移動(dòng)站射頻收發(fā)器的發(fā)射信號(hào)輸入端口上，形成測(cè)距信號(hào)發(fā)送通道；移動(dòng)站W(wǎng)IFI 模塊根據(jù)測(cè)距詢問幀生成測(cè)距響應(yīng)幀，并進(jìn)行第一次擴(kuò)頻，多載波擴(kuò)頻調(diào)制器對(duì)移動(dòng)站 WIFI模塊送入的測(cè)距響應(yīng)幀進(jìn)行第二次擴(kuò)頻，經(jīng)過二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀通過移動(dòng)站射 頻收發(fā)器經(jīng)移動(dòng)站雙工器發(fā)送給WIFI基站；所述的微控制器控制端口分別與移動(dòng)站W(wǎng)IFI 模塊和移動(dòng)站信號(hào)通道選擇開關(guān)的控制端口相連，控制所連接模塊協(xié)調(diào)工作。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井WIFI系統(tǒng)，其特征在 于，系統(tǒng)通過特定的測(cè)距詢問幀/測(cè)距響應(yīng)幀來啟動(dòng)WIFI基站與指定的WIFI移動(dòng)站之間 的測(cè)距功能并完成二者之間距離的測(cè)定。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井WIFI系統(tǒng)，其特征在 于，所述的測(cè)距詢問幀、測(cè)距響應(yīng)幀均由幀控制、持續(xù)時(shí)間、接收站點(diǎn)地址、發(fā)送站點(diǎn)地址、 幀校驗(yàn)序列5個(gè)域組成；測(cè)距詢問幀的類型為控制幀，其子幀類型為0001，為802. 11協(xié)議 保留未用，持續(xù)時(shí)間為一個(gè)測(cè)距響應(yīng)幀時(shí)間外加三個(gè)短幀間間隔；測(cè)距響應(yīng)幀的類型為控 制幀，其子幀類型為〇〇1〇,為802. 11協(xié)議保留未用，持續(xù)時(shí)間為一個(gè)短幀間間隔。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井WIFI系統(tǒng)，其特征在 于，所述的二次擴(kuò)頻采用了直接序列擴(kuò)頻體制：在WIFI的物理層采用長(zhǎng)度為11的Barker 碼對(duì)測(cè)距響應(yīng)幀擴(kuò)頻，采用BPSK調(diào)制；多載波擴(kuò)頻調(diào)制器采用m序列對(duì)測(cè)距響應(yīng)幀進(jìn)行第 二次擴(kuò)頻，m序列碼長(zhǎng)為7。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井WIFI系統(tǒng)，其特征在 于，所述的WIFI基站包括基站接口層部件，提供了 UART、SPI、GPIO、USB數(shù)據(jù)通訊接口；所 述的WIFI移動(dòng)站包括移動(dòng)站接口層部件，提供了 1^訂、5?1、6卩10、1^8數(shù)據(jù)通訊接口。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有二次擴(kuò)頻精確測(cè)距功能的礦井WIFI系統(tǒng)，其特征在 于，所述的基站射頻收發(fā)器及移動(dòng)站射頻收發(fā)器均支持802. Iln協(xié)議。7. -種采用如權(quán)利要求1所述礦井WIFI系統(tǒng)的精確測(cè)距方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) WIFI基站啟動(dòng)精確測(cè)距功能，由基站W(wǎng)IFI模塊生成測(cè)距詢問幀，并將所述的測(cè)距 詢問幀經(jīng)基站射頻收發(fā)器發(fā)送給WIFI移動(dòng)站，同時(shí)FPGA處理器控制基站通道選擇開關(guān)選 擇連通測(cè)距信號(hào)接收通道； (2) WIFI移動(dòng)站接收到所述的測(cè)距詢問幀，由移動(dòng)站W(wǎng)IFI模塊根據(jù)所述的測(cè)距詢問幀 生成測(cè)距響應(yīng)幀，同時(shí)微處理器控制移動(dòng)站信號(hào)通道選擇開關(guān)連通測(cè)距信號(hào)發(fā)送通道； (3) WIFI移動(dòng)站啟動(dòng)二次擴(kuò)頻功能，由多載波擴(kuò)頻調(diào)制器對(duì)所述的測(cè)距響應(yīng)幀進(jìn)行二 次擴(kuò)頻，將二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀經(jīng)移動(dòng)站射頻收發(fā)器發(fā)送給所述的WIFI基站，然后微 處理器控制移動(dòng)站信號(hào)通道選擇開關(guān)置為正常的WIFI信號(hào)通道； (4) 所述的WIFI基站通過基站射頻收發(fā)器接收二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀，并由基站射 頻收發(fā)器將二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀發(fā)送給多載波擴(kuò)頻解調(diào)器，所述的多載波擴(kuò)頻解調(diào)器 對(duì)二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀進(jìn)行解調(diào)形成數(shù)字基帶信號(hào)，并將所述的數(shù)字基帶信號(hào)發(fā)送給 FPGA處理器； (5) 所述的FPGA處理器設(shè)置高速的亞碼片級(jí)數(shù)字匹配濾波器和低速的數(shù)字匹配濾波 器相配合的雙數(shù)字匹配濾波器擴(kuò)頻碼捕獲算法，通過所述的雙數(shù)字匹配濾波器擴(kuò)頻碼捕獲 算法產(chǎn)生本地m序列解擴(kuò)碼，F(xiàn)PGA處理器獲得二次擴(kuò)頻后的測(cè)距響應(yīng)幀的傳播時(shí)間，計(jì)算 得到所述的WIFI基站與WIFI移動(dòng)站之間的距離； (6) 基站W(wǎng)IFI模塊根據(jù)所述的測(cè)距響應(yīng)幀得到此次測(cè)距過程的數(shù)據(jù)信息，所述的數(shù)據(jù) 信息包括WIFI移動(dòng)站地址、測(cè)距時(shí)刻。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)二次擴(kuò)頻進(jìn)行精確測(cè)距功能的方法，其特征在于，步驟 (3)中，多載波調(diào)制采用正交頻分復(fù)用技術(shù)，其調(diào)制子載波分別占據(jù)WIFI的奇數(shù)信道。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的實(shí)現(xiàn)二次擴(kuò)頻進(jìn)行精確測(cè)距功能的方法，其特征在于，步驟 (5)中，雙數(shù)字匹配濾波器擴(kuò)頻碼捕獲算法包括下列步驟： (1) 設(shè)置捕獲m序列的高速亞碼片級(jí)數(shù)字匹配濾波器抽頭系數(shù)LPNm及捕獲Barker碼 的低速數(shù)字匹配濾波器抽頭系數(shù)LPNb，并設(shè)置好相應(yīng)的捕獲門限值； (2) 對(duì)輸入的數(shù)字基帶信號(hào)8倍碼速采樣，Tc為m序列的碼元寬度，則采樣時(shí)鐘為 Tc/8,采樣信號(hào)按順序存入移位寄存器Rm中； (3) 延時(shí)一個(gè)Tc,將移位寄存器Rm的值與LPNm作相關(guān)運(yùn)算，運(yùn)算值與所設(shè)置的門限值 相比較，如未超過門限值，則再重復(fù)本步驟直至超過門限值，記下本步驟重復(fù)次數(shù)ic ; (4) 將當(dāng)前移位寄存器Rm分別前后各移1位，均延時(shí)7Tc后，分別與LPNm作相關(guān)運(yùn)算， 比較前移和后移兩種情況下相關(guān)運(yùn)算的相關(guān)值，確定相關(guān)值增加的方向； (5) 將Rm按相關(guān)值增加的方向移動(dòng)1位，延時(shí)7Tc后，與LPNm作相關(guān)運(yùn)算，如果相關(guān)值 仍然遞增，則重復(fù)執(zhí)行本步驟，直至相關(guān)運(yùn)算值不再增加為止，記下移位寄存器Rm的移位 次數(shù)isc ; (6) 得到m序列的傳播延時(shí)：tac = ic*Tc+isc*l/8Tc，并依據(jù)該延時(shí)產(chǎn)生本地m序列 解擴(kuò)碼，對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行m序列碼解擴(kuò)； (7) 對(duì)輸入的已進(jìn)行m序列解擴(kuò)的數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行采樣，此時(shí)降低采樣頻率，采樣時(shí) 鐘為一個(gè)Barker碼持續(xù)時(shí)間Tb,采樣信號(hào)存入移位寄存器RB中； (8) 延時(shí)Tb,將RB與LPNb做相關(guān)運(yùn)算，相關(guān)運(yùn)算值如未超過所設(shè)置的門限值，則重復(fù) 本步驟，直至超過門限值為止，記下重復(fù)次數(shù)ib ; (9) 利用sy來表示Barker碼相關(guān)峰值位置關(guān)系，若相關(guān)值滯后峰值，sy = 1，否則，sy =-1 ;得到測(cè)距響應(yīng)幀傳播時(shí)間：tp = ib*Tb+sy*tac，計(jì)算出WIFI基站與WIFI移動(dòng)站之 間的距離：d = tp*c ;c為光速。
【文檔編號(hào)】H04W84/12GK105898707SQ201410505328
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年9月28日
【發(fā)明人】孫繼平, 蔣恩松
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)