[發明專利]一種信號測距和定位方法

有效

• 申請號: 201310579479.4
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103648160B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 王東林;楊翰;曹輝
• 申請（專利權）人: 蘇州锘網電子科技有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W4/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本專利屬于信號測距定位領域， 在信號帶寬和發射功率固定的前提下，此信號具有最高的測距和定位精度。

背景技術

如圖1所示，OFDM信號的頻域表示，OFDM信號在通信領域中應用時，因為通信追求的是傳輸速率, 雖然每個用戶只用其中的一部分,但仍然會用完所有的子載波。

在定位，PN（或者CDMA）信號一直是主流，這是因為PN在GPS中應用的成功。 包括在WiMax中， 雖然通信用OFDM，但是定位還是用PN信號。

現存文獻指出，測距或定位系統的延時估計中，OFDM比通常所用的偽隨機序列更好，相同的信噪比下，OFDM測距或定位精度更高；相同的測距或定位精度下，OFDM所需要的信噪比要比偽隨機序列低4.8dB。

在利用OFDM對信道進行子載波化后，在部分子載波上加載傳輸數據的傳輸技術為OFDMA，目前文獻所提出的OFDMA在定位中的應用， 是把整個OFDM的子載波按塊分給每個用戶，比如一個OFDM信號具有1024個子載波，用戶（或者是發射機，或者是基站： 看情況）4個， 分配如下： 前256個子載波分給用戶1，再256個子載波分給用戶2，再256個子載波分給用戶3，最后256個子載波分給用戶在通信上， 這個分配沒有問題； 在定位上，如此分配會導致mean square bandwidth的下降， 定位精度嚴重下降。

發明內容

1、本發明的目的。

為了解決現有技術中OFDM和OFDMA信號在測距或定位時精度嚴重下降,信號之間相互干擾的情況，而提出一種OFDMA信號測距和定位方法，以提高測距和定位的精度。

2、本發明所采用的技術方案。

一種信號測距方法，包括一個發射機發送信號到一個接收機，其中信號只占用兩端的子載波，兩端子載波中間的噪聲進行前端過濾后發射，接收機檢測到信號并估計出信號傳播的距離，即是發射機和接收機之間的距離。

一種信號測距裝置，包括一個發射機和一個接收機：

其中發射機發射的信號測距方法所述，信號只占用兩端的子載波，兩端子載波中間的噪聲進行前端過濾后發射，接收機檢測到信號并估計出信號傳播的距離，即是發射機和接收機之間的距離。

更進一步，發射信號測距方法：產生第0和N-1個子載波為高電平，中間N-2個子載波都為低電平的數據源信號，由串行轉為并行，經過傅里葉逆變換后，由并行轉為串行，再將信號放大后發射；接收第0和N-1個子載波為高電平，中間N-2個子載波都為低電平信號，并將信號放大，再將串行信號轉為并行信號，經過傅里葉變換，過濾掉中間子載波上的噪聲，再將并行信號轉為串行信號，同時，在接收本地將原始發射信號進行復制，本地振蕩器將原始發射信號轉為高頻信號，并基于二維搜索進行信號獲取，再經過去多普勒影響和延時粗估計的計算后，進一步對跟蹤信號進行精確的延時估計，確定位置。

更進一步，發射信號定位方法：從不同地點的發射機同時發送定位信號尋求位置信息，通過1個地點接收機接收，對于第k個發射機， k=1，2，3，4，第k-1和N+k-5個子載波為高電平，其他N-2個子載波都為低電平，發射的信號帶寬相同，兩端子載波的帶寬相同，子載波之間的距離相同，每個發射機按照上述的發射信號測距方法發射信號，并最后通過接收單元接收信號通過定位算法進行定位。

一種信號測距裝置：包括一個發射機和一個接收機，其中發射機包括信號發生器、串行轉并行電路、傅里葉逆變換模塊、并行轉串行電路、信號放大電路及發射電路；接收機包括前端放大與接收電路、串行轉并行電路、傅里葉變換模塊、濾波器、并行轉串行電路、本地測距信號復制器、本地振蕩器；信號發生器將第0和N-1個子載波為高電平，中間N-2個子載波都為低電平的信號輸入到串行轉并行電路，再經過傅里葉逆變換模塊后，由并行轉串行電路進行將信號由并行轉為串行，在經過前端放大電路將信號放大，經過發射電路將信號發射進行定位；前段放大與接收電路接收第0和N-1個子載波為高電平，中間N-2個子載波都為低電平的頻域信號，并將信號放大，通過串行轉并行電路將串行頻域信號轉為并行頻域信號，經過傅里葉變換模塊后，通過濾波器過濾掉中間子載波上的噪聲，再經過并行轉串行電路將并行信號轉為串行信號，同時，在接收本地將原始發射信號通過本地測距信號復制器進行復制，本地振蕩器將原始發射信號轉為高頻信號，并通過處理器進行基于二維搜索進行信號獲取，再經過去多普勒影響和延時粗估計的計算后，通過跟蹤信號進行精確估計，獲取延時估計，確定位置。