CN114760648A - 一种云端wifi信号的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种云端wifi信号的处理方法，包括，多路径衰落信道接收需要传输至云端的商业wifi射频信号，利用改进的处理装置对所述商业wifi射频信号进行备份、压缩处理；基于时延扩展性计算所述商业wifi射频信号的时间差；利用所述时间差计算所述商业wifi射频信号的相位差；根据所述相位差判断所述商业wifi射频信号的四种情况，若为增强，则直接传输至所述云端，反之，则对其进行增强处理，再传输至所述云端。本发明通过对射频信号的判断、增强处理，降低驻波比，提高行波系数，增加了信号传输的抗干扰性和流畅性，极大地提高了商业wifi的市场适用性。

Description

一种云端wifi信号的处理方法

技术领域

本发明涉及wifi射频信号增强处理的技术领域，尤其涉及一种云端wifi信号的处理方法。

背景技术

目前，我国的商业WiFi已经走过了发展初级阶段，在商业WiFi发展初级阶段，运营商、商业WiFi方案提供商、商户等通过自主采购、安装硬件、自建网络等方式提供商业WiFi无线网络，这带来了硬件购买与维护成本高、网络质量不稳定等问题；近年来，我国的商业WiFi市场进一步成熟，出现了专业第三方运营厂商，采用“云+端”的运营模式为商户及个人用户提供更为优质的WiFi网络及附加服务，商户运营成本降低，用户体验得到了提升。

随着商业WiFi质量与功能继续升级，更多应用服务接入，商业WiFi服务质量提升得益于市场竞争的升级，不断提升用户体验成为商业WiFi获取数据、占据市场份额的必要措施，同时，商业WiFi厂商将继续关注其WiFi网络的稳定性与上网速率的提升。

商业WiFi功能升级，不再局限于网络服务，首先，商户进行商业WiFi的铺设有助于实现O2O的闭环，商业WiFi将不再局限于提供简单的联网服务，应用服务成为下一个增长点，随着WiFi网络应用的增长，WiFi承载的功能将更加多元化；其次，商业WiFi网络接入服务是其向用户提供的最基本的服务，基于对用户在无线网络上的行为数据的抓取，商业WiFi可以获取具有更多商业价值的用户数据；最后，对于大型商业场所而言，通过监测与AP连接的终端，可以对其场所内的人流量数据进行实时监测与分析。

然而，商业WIFI又出现了新的问题，由于商超等作为公共场所，客流量大，终端类型丰富，为了满足客户需求，就需要接入大量的AP(无线接入点)，但是接入的AP过多，过密会存在着相互之间干扰的问题，且影响云端信道的管理和传输，进而影响整个商业WIFI网速，降低用户的上网体验，为了解决上述问题，现有技术通常限制每个用户的最大上网带宽来达到保证每个用户的上网体验，但是其中还存在的问题就是，商业WIFI的整体带宽利用率下降，并且该限速方案使得用户的网络资源不够用，而有的用户用不了限定的网速带宽，造成资源的浪费。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：如何提高商业wifi在云端技术中的信道传输性能和抗干扰性。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，通过多路径衰落信道接收需要传输至云端的商业wifi射频信号，利用改进的处理装置对所述商业wifi射频信号进行备份、压缩处理；基于时延扩展性计算所述商业wifi射频信号的时间差；利用所述时间差计算所述商业wifi射频信号的相位差；根据所述相位差判断所述商业wifi射频信号的四种情况，若为增强，则直接传输至所述云端，反之，则对其进行增强处理，再传输至所述云端。

作为本发明所述的一种云端wifi信号的处理方法的一种优选方案，其中：计算所述时间差包括，

ΔT＝T_n-T_n-1

其中，T为时间，n为常数。

作为本发明所述的一种云端wifi信号的处理方法的一种优选方案，其中：计算所述相位差包括，

其中，

为初相，[R(T)]时间互相关函数。

作为本发明所述的一种云端wifi信号的处理方法的一种优选方案，其中：所述四种情况包括，信号增强、信号减弱、信号消失和数据损坏。

作为本发明所述的一种云端wifi信号的处理方法的一种优选方案，其中：所述判断包括，

当所述商业wifi射频信号的相位差介于0°和120°之间时，则为所述信号增强；

当所述商业wifi射频信号的相位差介于121°和179°之间时，则为所述信号减弱；

当所述商业wifi射频信号的相位差为180°时，则为所述信号消失；

当所述商业wifi射频信号的主信号与反射信号存在时间差，导致比特互相重叠而出现码间干扰时，则为所述数据损坏。

作为本发明所述的一种云端wifi信号的处理方法的一种优选方案，其中：所述增强处理包括，

降低驻波比；

提高行波系数；

所述驻波比越小，则增强处理越好，信号传输越流畅。

作为本发明所述的一种云端wifi信号的处理方法的一种优选方案，其中：所述驻波比的阈值区间设置为[1,1.5)。

作为本发明所述的一种云端wifi信号的处理方法的一种优选方案，其中：所述多路径衰落信道包括rayleighchan函数和filter函数；

所述rayleighchan函数包括，chan＝rayleighchan(t,f)，其中，所述rayleighchan函数是生成所述多路径衰落信道，t为采样时间，f为最大多普勒频移；

所述filter函数包括，y＝filter(chan,x)，所述filter函数是让商业wifi射频信号x通过所述多路径衰落信道，y是接收信号。

作为本发明所述的一种云端wifi信号的处理方法的一种优选方案，其中：所述改进的处理装置为添加至所述多路径衰落信道中的处理中间站，其包括微型压缩处理模块、数据分析补偿模块、数据镜像模块；

所述数据分析补偿模块内设置窄带理论以对所述商业wifi射频信号进行分析，若时域越宽，则频域越窄，若时域越窄，则频域越宽，再利用导频操作对分析后的信号进行补偿处理；

所述数据镜像模块内添加镜像技术，将分析后的所述商业wifi射频信号进行数据镜像，保存留档；

所述微型压缩处理模块内搭载微型压缩器，其用于对分析后的、镜像留档后的所述商业wifi射频信号进行压缩处理。

本发明的有益效果：本发明通过对射频信号的判断、增强处理，降低驻波比，提高行波系数，增加了信号传输的抗干扰性和流畅性，极大地提高了商业wifi的市场适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一个实施例所述的一种云端wifi信号的处理方法的流程示意图；

图2为本发明第一个实施例所述的一种云端wifi信号的处理方法的码间干扰形成的数据损坏波形示意图；

图3为本发明第二个实施例所述的一种云端wifi信号的处理方法的信号增强滤波器电路示意图；

图4为本发明第二个实施例所述的一种云端wifi信号的处理方法的信号增强滤波器电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应比较示意图；

图5为本发明第二个实施例所述的一种云端wifi信号的处理方法的信号传输抗干扰性能对比示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

目前，由于商超等作为公共场所，客流量大，终端类型丰富，为了满足客户需求，就需要接入大量的AP(无线接入点)，但是接入的AP过多，过密会存在着相互之间干扰的问题，且影响云端信道的管理和传输，进而影响整个商业WIFI网速，降低用户的上网体验，为了解决上述问题，现有技术通常限制每个用户的最大上网带宽来达到保证每个用户的上网体验，但是其中还存在的问题就是，商业WIFI的整体带宽利用率下降，并且该限速方案使得用户的网络资源不够用，而有的用户用不了限定的网速带宽，造成资源的浪费。

传统的商业wifi信号虽然与云端技术有所连接，以此求得信号大面积覆盖，但并不能保障信号的稳定传输性能和抗干扰性，尤其是在商场如此复杂的建筑群中，很多时候都会出现信号减弱、消失、数据损坏的情况，因此，如何能够在“云端+商业wifi信号”下实现较为流畅、稳定的信号传输，是目前急需解决的难题。

参照图1和图2，为本发明的第一个实施例，提供了一种云端wifi信号的处理方法，具体包括：

S1：通过多路径衰落信道接收需要传输至云端的商业wifi射频信号，利用改进的处理装置对商业wifi射频信号进行备份、压缩处理。其中需要说明的是：

多路径衰落信道包括rayleighchan函数和filter函数；

rayleighchan函数包括，chan＝rayleighchan(t,f)，其中，rayleighchan函数是生成多路径衰落信道，t为采样时间，f为最大多普勒频移；

filter函数包括，y＝filter(chan,x)，filter函数是让商业wifi射频信号x通过多路径衰落信道，y是接收信号。

优选的，改进的处理装置为添加至多路径衰落信道中的处理中间站，其包括微型压缩处理模块、数据分析补偿模块、数据镜像模块；

数据分析补偿模块内设置窄带理论以对商业wifi射频信号进行分析，若时域越宽，则频域越窄，若时域越窄，则频域越宽，再利用导频操作对分析后的信号进行补偿处理；

数据镜像模块内添加镜像技术，将分析后的商业wifi射频信号进行数据镜像，保存留档；

微型压缩处理模块内搭载微型压缩器，其用于对分析后的、镜像留档后的商业wifi射频信号进行压缩处理。

具体的，窄带意味着信号在阵列上的延迟比信号的时域宽度小得多，从而信号包络沿这列的延迟可以忽略不计，故阵列孔径内的各振元复包络不变，反之，若复包络有变化，则通常认为是宽带信号。

S2：基于时延扩展性计算商业wifi射频信号的时间差。本步骤需要说明的是，计算时间差包括：

ΔT＝T_n-T_n-1

其中，T为时间，n为常数。

具体实现过程的部分运行代码示意如下：

S3：利用时间差计算商业wifi射频信号的相位差。其中还需要说明的是，计算相位差包括：

其中，

为初相，[R(T)]时间互相关函数。

具体实现过程的部分运行代码示意如下：

S4：根据相位差判断商业wifi射频信号的四种情况，若为增强，则直接传输至云端，反之，则对其进行增强处理，再传输至云端。参照图2，本步骤还需要说明的是，四种情况包括：

信号增强、信号减弱、信号消失和数据损坏。

具体的，判断包括：

当商业wifi射频信号的相位差介于0°和120°之间时，则为信号增强；

当商业wifi射频信号的相位差介于121°和179°之间时，则为信号减弱；

当商业wifi射频信号的相位差为180°时，则为信号消失；

当商业wifi射频信号的主信号与反射信号存在时间差，导致比特互相重叠而出现码间干扰时，则为数据损坏。

进一步的，增强处理包括：

降低驻波比；

提高行波系数；

驻波比的阈值区间设置为[1,1.5)，行波系数为驻波比的倒数；

驻波比越小，则增强处理越好，信号传输越流畅。

简单的说，驻波比一般用于描述阻抗的匹配情况，驻波比越小，则说明无线射频信号的传输效果越好，一般要求驻波比小于1.5，且越接近1，其效果越好。

驻波比计算如下：

σ＝(1+y)÷(1-y)*τ

其中，k为传输信号的反向功率，g为传输信号的正向功率，y为反射系数，x为回波损耗系数，τ为增强系数。

优选的，本发明通过对射频信号的判断、增强处理，降低驻波比，提高行波系数，增加了信号传输的抗干扰性和流畅性，极大地提高了商业wifi的市场适用性。

实施例2

参照图3、图4和图5，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种云端wifi信号的处理方法的验证，具体包括：

为了更好地对本发明方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例选择以传统的wifi信号处理方法中经常搭载的巴特沃斯带通滤波器与本发明方法进行对比测试，以科学论证的手段对比实验结果，以验证本发明方法所具有的的真实效果。

本实施例还需要说明的是，传统的wifi信号处理方法通过带通滤波器进行滤波处理，由此优化信号传输性能，但是传统的wifi信号处理方法虽然能够做到仅允许特定频率通过的同时对其余频率的信号进行抑制，但是由于带通滤波器的种类繁多，各个类型的设计差异也很大，这就导致了在传统滤波器的设计方法中不可避免地要进行大量的理论计算与分析，不但损失了宝贵的时间，同时也提升了电路的设计门槛，增加信道负担。

进一步的，传统的巴特沃斯带通滤波器幅频响应在通带中具有最平幅度特性，但是从通带到阻带衰减较慢，如果对于过渡带要求稍高，则需要增加阶数来实现。

参照图3和图4，本实施例选择将实施例1中提供的信号增强(降低驻波比)程序搭载至改进的增强滤波器内运行，其包括两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的共模输入电压范围较宽，差模输入电压范围等于电源电压范围，单电源供电电压3-32V，双电源供电±1.5-±16V，单位增益带宽为1MHz，同时具有低功耗的功能。

由图3所示，本实施例改进的信号增强滤波电路的幅频响应与高通、低通滤波电路的幅频响应进行比较，不难发现低通与高通滤波电路相串联(图4)可以构成带通滤波电路，条件是低通滤波电路的截止角频率WH大于高通电路的截止角频率WL，两者覆盖的通带就提供了一个带通响应。

再进一步的，传统的巴特沃斯带通滤波器幅频响应在通带中具有最平幅度特性，但是从通带到阻带衰减较慢，实时性不高，抗干扰性不强；为验证本发明方法相对于传统方法具有更高的抗干扰性和较好的实时性，本实施例中将采用传统的巴特沃斯带通滤波器与本发明方法分别对某一线城市商场内的云端wifi信号进行抗干扰性的仿真模拟测试。

测试环境：(1)在Matlab环境下，通过编写程序让二进制数据经过信号调制，再让信号通过多路径信道，并在接收端进行QPSK解调后计算其信道条件下的误码性能；

(2)分别对传统方法和本发明方法进行程序编码，并导入Matlab仿真平台进行模拟运行；

(3)观测仿真过程，输出仿真结果后进行记录分析。

本实施例提供的信号增强滤波器的传递函数包括：

w₀＝50*2*p_i

B＝0.2

其中，w₀是滤波器的中心频率，B为带通的频宽比，此处的中心频率设定为50HZ，则带通的带宽为50*0.2＝10HZ。

参照图5，可见，仅仅在50Hz附近有大于0的增益，其他频率点都被抑制了，即验证了本发明所具有的强抗干扰性。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种云端wifi信号的处理方法，其特征在于：包括，

通过多路径衰落信道接收需要传输至云端的商业wifi射频信号，利用改进的处理装置对所述商业wifi射频信号进行备份、压缩处理；

基于时延扩展性计算所述商业wifi射频信号的时间差；

利用所述时间差计算所述商业wifi射频信号的相位差；

根据所述相位差判断所述商业wifi射频信号的四种情况，若为增强，则直接传输至所述云端，反之，则对其进行增强处理，再传输至所述云端。

2.根据权利要求1所述的云端wifi信号的处理方法，其特征在于：计算所述时间差包括，

ΔT＝T_n-T_n-1

其中，T为时间，n为常数。

3.根据权利要求2所述的云端wifi信号的处理方法，其特征在于：计算所述相位差包括，

其中，

为初相，[R(T)]时间互相关函数。

4.根据权利要求1～3任一所述的云端wifi信号的处理方法，其特征在于：所述四种情况包括，信号增强、信号减弱、信号消失和数据损坏。

5.根据权利要求4所述的云端wifi信号的处理方法，其特征在于：所述判断包括，

当所述商业wifi射频信号的相位差介于0°和120°之间时，则为所述信号增强；

当所述商业wifi射频信号的相位差介于121°和179°之间时，则为所述信号减弱；

当所述商业wifi射频信号的相位差为180°时，则为所述信号消失；

当所述商业wifi射频信号的主信号与反射信号存在时间差，导致比特互相重叠而出现码间干扰时，则为所述数据损坏。

6.根据权利要求5所述的云端wifi信号的处理方法，其特征在于：所述增强处理包括，

降低驻波比；

提高行波系数；

所述驻波比越小，则增强处理越好，信号传输越流畅。

7.根据权利要求6所述的云端wifi信号的处理方法，其特征在于：所述驻波比的阈值区间设置为[1,1.5)。

8.根据权利要求1所述的云端wifi信号的处理方法，其特征在于：所述多路径衰落信道包括rayleighchan函数和filter函数；

所述rayleighchan函数包括，chan＝rayleighchan(t,f)，其中，所述rayleighchan函数是生成所述多路径衰落信道，t为采样时间，f为最大多普勒频移；

所述filter函数包括，y＝filter(chan,x)，所述filter函数是让商业wifi射频信号x通过所述多路径衰落信道，y是接收信号。

9.根据权利要求8所述的云端wifi信号的处理方法，其特征在于：所述改进的处理装置为添加至所述多路径衰落信道中的处理中间站，其包括微型压缩处理模块、数据分析补偿模块、数据镜像模块；

所述数据分析补偿模块内设置窄带理论以对所述商业wifi射频信号进行分析，若时域越宽，则频域越窄，若时域越窄，则频域越宽，再利用导频操作对分析后的信号进行补偿处理；

所述数据镜像模块内添加镜像技术，将分析后的所述商业wifi射频信号进行数据镜像，保存留档；

所述微型压缩处理模块内搭载微型压缩器，其用于对分析后的、镜像留档后的所述商业wifi射频信号进行压缩处理。

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