CN109450563A - 一种WiFi芯片相位偏移矫正方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种WiFi芯片相位偏移矫正方法，本发明通过交换连接至接收机的线材的方式，移除了线材引入的相位偏移；通过对待矫正接收机的多次测量，建立了所有可能的相位偏移值表格；利用已知到达角的发射端发射信号并进行到达角估计，搜索出能给出正确到达角估计的相位偏移值作为估计值。利用本发明的矫正方法，能够快速实现对WiFi芯片中天线之间的相位偏移的精确矫正，从而降低了基于WiFi的阵列信号处理系统在实际布置中的人力和时间开销。

Description

一种WiFi芯片相位偏移矫正方法

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种WiFi芯片相位偏移矫正方法。

背景技术

利用天线阵列接收信号并对其进行分析与处理的相关技术统称为阵列信号处理，它作为现代信号处理的一项重要内容，在雷达，声纳，成像等领域具有广泛应用。WiFi作为一项无线局域网技术，已经深入千家万户；除了基本的通信功能之外，WiFi是否能够提供更多的例如室内定位、人体探测追踪等功能已经成为近年来的研究热点，WiFi芯片所提供的信道状态信息为这些功能的实现提供了可能。

为了提高通信速率，WiFi芯片往往装配有多根天线；受此启发，研究者们将阵列信号处理技术应用于基于WiFi的室内定位，人体探测等系统中，取得了较好的性能。然而，在WiFi 芯片中，不同天线上的信号经过不同通道完成下变频、采样、信道状态信息测量等操作。由于WiFi芯片在设计之初并未考虑进行阵列信号处理的需求，故其不同接收天线之间测得的信道状态信息会存在相位偏移；而阵列信号处理要求天线之间相位的精确同步，从而使得信道状态信息的原始测量值无法直接使用。为了解决这一问题，研究者们已经提出了多种方法对相位偏移进行矫正；然而现有方法或是要求花费大量时间完成繁琐的矫正步骤，或是矫正的精确度受限，无法提供快速可靠的相位偏移矫正，从而使得基于WiFi的阵列信号处理系统无法在实际环境中布置。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种WiFi芯片相位偏移矫正方法；为实现该目的，本发明采用的技术方案如下：

一种WiFi芯片相位偏移矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、选定接收机的一个通道作为参考通道，其他通道作为待矫正通道；

步骤2、采用同轴线和功分器，将接收机的参考端口及任一待矫正端口与发射机连接，接收机测得此时的信道状态信息值；

步骤3、将连接至待矫正端口和参考端口的同轴线交换，接收机测得此时信道状态信息值；

步骤4、将步骤2和步骤3中测得的信道状态信息值取平均并归一化作为该待矫正端口的相位偏移估计值，并记录；

步骤5、更换待矫正端口，重复步骤2至步骤4直至遍历完所有待矫正端口；

步骤6、重启设备，再次重复步骤2至步骤5；

步骤7、重复步骤6数次，建立所有可能的相位偏移值表格；

步骤8、从已知到达角的发射端发射信号，采用相位偏移值表格中所有相位偏移估计值对接收机测得信道状态信息进行矫正，搜索出正确到达角估计对应的相位偏移估计值，作为此接收机的相位偏移校正量；

步骤9、根据步骤8得到的相位偏移校正量，对接收机测得的信道状态信息进行矫正。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种WiFi芯片相位偏移矫正方法，利用本发明的矫正方法，能够快速实现对 WiFi芯片中天线之间的相位偏移的精确矫正，从而降低了基于WiFi的阵列信号处理系统在实际布置中的人力和时间开销。

附图说明

图1为本发明实施例中采用错误的相位偏移值矫正得到的到达角估计结果。

图2为本发明实施例中采用正确的相位偏移值矫正得到的到达角估计结果

图3为本发明实施例中采用本发明矫正方法矫正后到达角估计的准确度

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

本实施例提供一种WiFi芯片相位偏移矫正方法，本实施例中采用的WiFi芯片为Intel 5300，该芯片具有三个射频通道，设定一个通道为参考通道，剩余两个通道为待矫正通道；设定信号的中心频率为5.31GHz，带宽为40MHz；首先进行步骤1至步骤6，得到该芯片所有相位偏移可能值如下表所示：

	待矫正通道一	待矫正通道二
			可能值一	-2.3332弧度	-0.1824弧度
可能值二	0.7448弧度	2.8323弧度

从上表中可以看出，每个通道的相位偏移具有两个可能值；之后进行步骤7至步骤9。

从已知到达角的发射端发射信号，利用上表中所有相位偏移的可能值对接收端测到的信道状态信息进行矫正，选择能够给出正确到达角的相位偏移值作为相位偏移矫正量；利用错误和正确相位偏移值得到的到达角估计结果如图1和图2所示，从图中可以看出只有在使用正确相位偏移值进行矫正时才能获得正确的方位角估计结果；完成对相位偏移值的的估计后，利用该相位偏移值矫正测得的信道状态信息，对未知位置的发射端的到达角进行估计，在不同位置进行50次实验得到的到达角估计准确度如图3所示；从图中可以看出，通过本发明的算法的矫正，利用WiFi芯片构建的阵列信号处理系统可以给出准确的到达角估计，从而验证了本发明方法的正确性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (1)

1.一种WiFi芯片相位偏移矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、选定接收机的一个通道作为参考通道，其他通道作为待矫正通道；

步骤2、采用同轴线和功分器，将接收机的参考端口及任一待矫正端口与发射机连接，接收机测得此时的信道状态信息值；

步骤3、将连接至待矫正端口和参考端口的同轴线交换，接收机测得此时信道状态信息值；

步骤4、将步骤2和步骤3中测得的信道状态信息值取平均并归一化作为该待矫正端口的相位偏移估计值，并记录；

步骤5、更换待矫正端口，重复步骤2至步骤4直至遍历完所有待矫正端口；

步骤6、重启设备，再次重复步骤2至步骤5；

步骤7、重复步骤6数次，建立所有可能的相位偏移值表格；

步骤8、从已知到达角的发射端发射信号，采用相位偏移值表格中所有相位偏移估计值对接收机测得信道状态信息进行矫正，搜索出正确到达角估计对应的相位偏移估计值，作为此接收机的相位偏移校正量；

步骤9、根据步骤8得到的相位偏移校正量，对接收机测得的信道状态信息进行矫正。