【摘 要】
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在WLAN中引入感知测量具有十分可观的前景,在不添加额外硬件的情况下,WLAN感知可以实现目标物体的定位与速度测量、人体活动识别、跌倒检测以及手势识别等。WLAN感知可以分为雷达和信道状态信息(Channel State Information,CSI)两种形式,雷达方式的WLAN感知可通过单个包含了感知信号的物理层协议数据单元(Physical layer Protocol Data Unit,
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在WLAN中引入感知测量具有十分可观的前景,在不添加额外硬件的情况下,WLAN感知可以实现目标物体的定位与速度测量、人体活动识别、跌倒检测以及手势识别等。WLAN感知可以分为雷达和信道状态信息(Channel State Information,CSI)两种形式,雷达方式的WLAN感知可通过单个包含了感知信号的物理层协议数据单元(Physical layer Protocol Data Unit,PPDU)完成一次完整的测量,CSI方式的WLAN感知则需要对比多个PPDU中CSI特征的变化来完成。使用STA进行WLAN感知获得的是无源目标相对于STA的速度和距离等信息,为了得到目标在环境中的绝对位置,需要同时对STA进行定位,但如果STA具有一定的移动性,频繁地进行STA的定位会产生较多的信令交互开销,并会对感知结果造成影响。本文研究了单AP场景下的WLAN感知调度方案。论文对IEEE802.11az标准中的精细时间测量(Fine Timing Measurement,FTM)技术进行了介绍与分析,FTM是一种用于有源定位的测距过程,它可以获得一个STA到另一个STA或者AP的距离。为此本文提出了一种有源与无源融合的WLAN感知方案,将感知信号的收发过程插入到FTM流程中间,并对流程中相应的帧进行设计,使得在WLAN感知的过程中能够实时地获取STA的位置和速度信息,从而消除STA的移动性带来的影响。仿真结果表明,所提方案能够有效地解决室内场景中STA具有移动性的问题,并且能够在现有技术的基础上节约四分之一以上的信令交互开销。在目标物体的定位等感知应用中,联合多个STA进行测量能够提高感知结果的精度,因此本文考虑将STA移动性问题拓展到多AP场景中,提出了基于雷达的WLAN感知调度方案和基于CSI的WLAN感知调度方案。两种方案中有源和无源定位在同一个流程完成,并且都基于多边定位的原理得到定位结果,多个STA在主AP的调度下有序地进行感知测量。为进一步解决STA的移动性问题,基于雷达的WLAN感知调度方案中给出了感知STA的选择算法,通过排除速度过大的STA,以感知信息最大化的原则进行选择,从而达到最佳的感知效果。与雷达方式不同,基于CSI的WLAN感知调度方案保证了NDP(Null Data PPDU)传输的周期性,这对CSI数据的处理非常有利,仿真结果表明,在不同的工作频段中该方案都能满足室内场景中NDP的周期需求。
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