超低功耗短距离无线通信干扰源精准定位方法

2023-09-02向巍

通信电源技术 2023年14期

向巍

（杰创智能科技股份有限公司，广东广州 510700）

0 引言

我国电子技术发展迅速，各种便携式通信设备和家用电器种类越来越多，因此诞生了短距离无线通信技术。超低功耗短距离无线通信干扰源精准定位方法，能够突破时间和空间的限制，还可以促进通信行业的发展。通信在商业和社会经济的发展中开始占有主角地位，人们对通信速度和传输容量也有较高要求，因此短距离的无线通信技术发挥了重要作用，现已成为人们交流的主要技术手段之一[1]。

1 短距离无线通信技术概念

无线通信技术在人们工作生活中扮演着关键的角色，低功耗与微型化是其主要优势。其中短距离无线传输在很多领域获得广泛应用，它可以解决由于环境约束而不利于有线布置的问题。短距离无线通信技术的概念是不超过1 m 时利用的一种通信技术。其中包括计算机网络电子技术和无线通信技术等，这些短距离无线通信的数据传输速率维持在100 Mb/s 的范围内。低速短距离无线通信技术能够保证数据传输速率在1 Mb/s 内。在局域网高速发展的过程中，也会出现多种多样的短距离无线通信技术，其中有射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术、蓝牙（Bluetooth）、紫蜂技术（ZigBee）、超宽带（UWB）等，利用这些技术，可以有效促进短距离无线通信技术的快速发展[2]如图1 所示。

图1 通信定位基站

2 短距离无线通信技术的类型

2.1 射频识别技术

射频识别技术可以在同一个空间之内进行短距离传输，利用该技术可以科学地识别多种多样的物体，并且可以将物体的形象展示出来，利用非直接接触性操控方式展开具体工作。射频技术主要有3 个部分，其中包括信息标签和信息读写器。射频识别系统可以有效读取数据，且操作快捷，也可以很好地表达出多项信息传递领域，信息传递层次更加安全[3-5]。

2.2 蓝牙技术

蓝牙技术在短距离传输中，可以传输一些语音图像，有效抗干扰，并且保证传输的质量，共享信息资源。基于蓝牙系统，可以进一步构造一个完整的信息系统，搭建一个系统化无线通信网络，加强信息传输工作效率。除此之外，利用蓝牙技术能够有效降低各方面工作成本，并且可以脱离电缆展开工作，保证信息传输的效率和质量。如果把蓝牙技术应用于家电设备，使人们可以方便快捷地操控电器，提高人们的生活质量。但蓝牙技术投放的成本量相对来讲比较大，而且在实际应用中，也会存在一定的弊端，因此进一步提高远距离的信息传输效率[6,7]。蓝牙技术示意如图2 所示。

图2 蓝牙技术

2.3 紫蜂技术

紫蜂技术属于一种新型的技术，可以控制延时率，降低能源消耗，还可以减少投入成本，目前已被广泛应用于多个领域。在移动设备中，利用紫蜂技术能够进行远距离传输，并且有更加精准的定位功能。紫峰技术还有庞大的储存容量，广泛的应用范围，比如在智能化建筑领域、医疗领域以及军事领域中，应用效果较好。

2.4 超宽带技术

超宽带技术用途范围广，价值突出，能够高效传输一些信息，也可以让测量工作更加的精准，另外能够在无线监测工作中可以发挥其高效的优点。在无线通信领域，超宽带技术可以广泛应用于无线多媒体工作和网络工作，发挥出智能化功能。通过利用超宽带技术，也可以保证工作范围的广泛性[8]。

3 无线通信干扰源定位

3.1 对数衰减模型构建

无线通信网络一般包含传感器节点、汇聚节点以及管理节点3 部分[9]。传感器节点在目标范围内利用自组织形式收集信息并进行处理，此外还要与其他节点进行合作，共同完成其它工作。汇聚节点能够与外部网络相连，实现管理节点对网络的访问和管理。为实现干扰源准确定位，所有节点都处于静止状态，布置完网络后，节点不再移动，即网络运行过程中，节点位置固定。网络运行过程中，节点能够接收信号功率，并将其当做网络信息进行通信。节点能够在网络运行时，结合具体情况更新邻居节点列表。在无线通信过程中会出现路径损耗现象，导致信号强度逐渐减小，如图3 所示。

图3 无线通信路径

3.2 节点干扰判断

干扰源距离不同，通信受到的干扰情况也不同。结点位置越接近干扰源，所受到的干扰越严重，甚至无法保持正常通信，导致网络黑洞；而没有受到干扰的节点，通信能力不会受到影响。邻居列表中会减少遭到干扰的节点，这些节点在通信网络中呈现环形分布，处在最大干扰区域。当网络遭到不同程度干扰后，邻居节点列表会出现一定改变，节点能够结合网络信息来判断是否遭到干扰，根据上述出现的不同干扰情况，利用网格聚类方法明确干扰源数量，并对其所在区域进行初步划分。

3.3 干扰源精准定位

在确定每个干扰源所在的区域后，针对运动干扰源，构建二次多项式运动模型。该模型在固定时间段内结合定位坐标、速度与加速度构建干扰源运动模型。由于节点采样时间较短，参数不会出现较大变化，因此结合运动学理论，将上述运动模型变换为二次多项式干扰源运动模型，如果干扰源加速度固定，通过及时更新拟合数据即可抑制定位误差，从而提高运动模型对干扰源运动的自适应性，如图4 所示。