室內(nèi)定位系統(tǒng)—接收機(jī)

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1、室內(nèi)定位系統(tǒng)—接收機(jī)（原ISM項(xiàng)目）一、框圖基本技術(shù)參數(shù)：1、載波頻率：2.45GHz±5PPM；2、接收靈敏度：-93~-99dBm；3、最大接收電平：-35dBm；4、天線開(kāi)關(guān)隔離度：≥35dB；5、調(diào)制方式：BPSK+ASK；6、BPSK碼速率：80Mbps（數(shù)據(jù)）及10Mbps（同步信號(hào)）；7、碼長(zhǎng)：1024bitsM序列（數(shù)據(jù)）及128bitsM序列（同步信號(hào)）；8、射頻脈沖寬度：12.8uS（同步信號(hào)）及38.4uS（數(shù)據(jù)）；9、天線接口：六個(gè)SMA座/50Ω；（SMB？）10、電源：

2、~220V/50Hz和~110V/60Hz；11、體積：xx×xx×xxmm3；12、重量：xxg；1、工作溫度：-20℃~+60℃；2、可靠性：MTBFxxx小時(shí)。一、工作原理該接收機(jī)通過(guò)比較接收到的六路信號(hào)，得到發(fā)射機(jī)的位置信息，然后通過(guò)USB接口送給PC機(jī)進(jìn)行處理。六路信號(hào)是通過(guò)放在六個(gè)不同位置的天線接收到的，六路信號(hào)的時(shí)間差，或相位差與每個(gè)天線與發(fā)射機(jī)的距離有關(guān)。通過(guò)計(jì)算六路信號(hào)的時(shí)間差和相位差，即可得到每個(gè)天線與發(fā)射機(jī)的距離，也就可以確定發(fā)射機(jī)的位置了。該接收機(jī)處理六個(gè)天線的信號(hào)是分時(shí)工

3、作的，六路信號(hào)通過(guò)一個(gè)六選一的射頻開(kāi)關(guān)選擇一路進(jìn)行處理，處理包括計(jì)算載波的相位，計(jì)算相關(guān)峰的時(shí)間（相對(duì)于統(tǒng)一的同步脈沖），以及解調(diào)出數(shù)據(jù)。接收機(jī)在進(jìn)行上述的三個(gè)主要功能之前必須同步，同步包括碼同步和載波同步。當(dāng)接收機(jī)的本振頻率與發(fā)射機(jī)的頻率差別很小時(shí)，接收機(jī)內(nèi)的數(shù)字相關(guān)器可以把同步信號(hào)解調(diào)出來(lái)，這個(gè)同步信號(hào)是128位10Mbps速率的M序列偽隨機(jī)碼進(jìn)行BPSK調(diào)制的射頻脈沖信號(hào)。解調(diào)出來(lái)的是同步信號(hào)相關(guān)峰，由于噪聲等各種原因，該信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間不是固定的，它有約±100nS的誤差。所以，該信號(hào)只能用

4、作粗同步。如果接收機(jī)的本振頻率與發(fā)射機(jī)的頻率相差較大，相關(guān)峰根本解不出來(lái)，這時(shí)就要通過(guò)載波頻率掃描，使得接收機(jī)內(nèi)的數(shù)字相關(guān)器可以把同步信號(hào)解調(diào)出來(lái)。數(shù)字相關(guān)器解調(diào)出來(lái)的相關(guān)峰信號(hào)，有幅度和相位信息。當(dāng)發(fā)射機(jī)天線與接收機(jī)天線距離固定時(shí)，如果發(fā)射頻率與接收本振的頻率相等，則相關(guān)峰的相位是不變的，相關(guān)峰的相位在時(shí)間上的變化取決于發(fā)射頻率與接收機(jī)本振的頻率差。所以，通過(guò)計(jì)算相關(guān)峰的相位在時(shí)間上的變化量，可以讓接收機(jī)本振的頻率與發(fā)射頻率相等。這就是載波同步原理。因?yàn)橥叫盘?hào)相關(guān)峰的晃動(dòng)較大，不能直接用作同步

5、脈沖，所以必須恢復(fù)同步脈沖?？梢栽O(shè)計(jì)一個(gè)同步脈沖振蕩器，該振蕩器就是一個(gè)3936的計(jì)數(shù)器，輸入時(shí)鐘為20MHz，所以振蕩器的周期為196.8uS。如果載波頻率和相位已經(jīng)與發(fā)射機(jī)同步了，20MHz的TCXO的頻率也與發(fā)射端同步了（TCXO的頻率可以微調(diào)），同步脈沖振蕩器的輸出脈沖頻率與發(fā)射端也就同步了。同步脈沖的相位可以通過(guò)比較同步信號(hào)相關(guān)峰的時(shí)間來(lái)同步。如果同步脈沖和載波都已經(jīng)同步了，就可以進(jìn)行碼同步過(guò)程。因?yàn)橥矫}沖已經(jīng)同步了，所以可以確定數(shù)據(jù)信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間，但誤差比較大，約±100nS，這相當(dāng)

6、于±8碼片。通過(guò)滑動(dòng)接收端本地碼，可以搜索到數(shù)據(jù)信號(hào)出現(xiàn)的準(zhǔn)確時(shí)間。一旦搜索到數(shù)據(jù)信號(hào)出現(xiàn)的準(zhǔn)確時(shí)間，碼同步過(guò)程也就完成了，以后在每個(gè)周期還需要碼跟蹤。需要注意的是，因?yàn)閿?shù)據(jù)信號(hào)在發(fā)射端是通過(guò)四個(gè)天線發(fā)射的，在接收端又是通過(guò)六個(gè)天線接收的，所以，碼的同步搜索和跟蹤就有24個(gè)通道。這就得到24組數(shù)據(jù)，每組各有兩個(gè)數(shù)和一個(gè)標(biāo)志位，兩個(gè)數(shù)分別是延時(shí)量和相位，標(biāo)志位是該組數(shù)據(jù)是否有效。這24組數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理之后需要輸出給PC機(jī)。數(shù)據(jù)信號(hào)的脈沖寬度為38.4uS，它的PN碼是三個(gè)周期的1024bits偽碼，接

7、收機(jī)的本地PN碼也是三個(gè)周期的1024bits偽碼，與發(fā)射端完全一樣，但是，第一個(gè)周期要超前半個(gè)碼片，第三個(gè)周期要滯后半個(gè)碼片，中間一個(gè)周期不超前也不滯后。這樣，相關(guān)后的信號(hào)幅度是一個(gè)三級(jí)站臺(tái)形，如果中間一個(gè)周期剛好與發(fā)射端同步，相關(guān)后的信號(hào)幅度中間最大，第一與第三相等，并且等于中間的一半。但是，由于本地PN碼的時(shí)間不是連續(xù)可變的，所以嚴(yán)格同步很難做到。不過(guò)，只要得到三個(gè)周期的幅度，也可以準(zhǔn)確計(jì)算出數(shù)據(jù)信號(hào)的脈沖的時(shí)間。數(shù)據(jù)信號(hào)的脈沖的中間周期帶有一位數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算信號(hào)三個(gè)周期的相位關(guān)系，可以解出

8、該數(shù)據(jù)。一、研制計(jì)劃2008-5-9：思考初步方案，查找資料。2008-5-16：資料查找消化完成，優(yōu)化方案，開(kāi)始設(shè)計(jì)電路，提出關(guān)鍵器件清單。開(kāi)始立項(xiàng)。2008-5-26：基本方案初評(píng)，電路設(shè)計(jì)完成，開(kāi)始軟件仿真驗(yàn)證，開(kāi)始關(guān)鍵電路驗(yàn)證，提出采購(gòu)器件清單；2008-6-5：補(bǔ)充提出采購(gòu)器件清單；2008-6-23：軟件仿真驗(yàn)證完成，關(guān)鍵電路驗(yàn)證完成，修改電路圖，第一版方案設(shè)計(jì)完成評(píng)審，主要器件都已經(jīng)確定到貨期，部分器件已經(jīng)到貨，開(kāi)始PCB設(shè)計(jì)，PCB設(shè)計(jì)的同時(shí)修改電路圖。2008-6