Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Increasing Accuracy of Location Determination: Exploiting Phase Change Reconstruction and Timing Measurements
KTH, School of Information and Communication Technology (ICT), Communication Systems, CoS. (CCSlab)
2007 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The thesis deals with improving location determination when using time of flight of radio signals to determine the location of a radiator. The goal of this project is to enhance an existing wireless data access point to perform an accurate measurement of the time of arrival of a data signal from a transmitter, and to combine this information with information from additional wireless data access points to determine the location of the transmitter.

There have been a number of earlier efforts in indoor location determination system using different technologies. Many of which used signal strength analysis and they have low tolerance to moving obstacles such as humans, which frequently are the most usual dynamic obstacles in indoors. In this thesis, the proposed solution utilizes time stamping and sample correlation to utilize properties of the signal waveform, which has not previously been examined by researchers other than the examiner and advisor.

The main contribution of the project is a detailed analysis and design of a solution, as well as a comparison with other potential solutions. The main purpose of this solution is to increase the timing accuracy to below the duration of a single symbol. The wireless device that has been analyzed implements the IEEE 802.11b protocol. Several investigations have been done to determine the best way of extracting information from the 802.11b data frame and symbol sequence; here we utilize a correlator to determine the time of arrival of a specific sequence of symbols in a data frame. The time stamping of a stream of samples has been implemented in an Altera FPGA to get a deterministic computation time.

Instead of decoding the incoming I&Q signals and mapping them to bits, the correlator is used to detect the unique sequence containing PSK encoded and Barker code spread scrambled ones , as this sequence always appears at the start of each data frame. The advantage of this approach is that using of samples of the waveform instead of bits gives a significant enhancement in timing resolution.

The design documents of this work include detailed descriptions, simulations, and plots. A number of simulations have been done to show the timing accuracy and standard deviation, as well as comparisons with several different approaches. Several potential optimizations have also been discussed in the report.

Simulation code for MATLAB and implementation code for the FPGA has been included in appendices in the end of this thesis.

Abstract [sv]

Denna rapport beskriver ett examensarbete som utgår ifrån att förbättra noggrannhet av en lokaliseringsteknik som tillämpar flygtiden av radiosignal för att mäta positionen av utsändaren. Målet av detta arbete är att förstärka en befintlig trådlösdata accesspunkt för att utföra en noggrann mätning av signals anländning från sändaren, och kombinera denna information från ytterliga trådlösdata accesspunkter för att lokalisera sändaren. Det har varit ett antal utvecklingar med olika teknologier för att ta fram en lösning för inomhus lokaliseringssystem. Många av de förslag som har kommit fram tillämpa signalstyrka och har en dålig tolerans av rörande hinder så som människor, vilka är det vanligaste fallet inomhus. Denna rapport ger ett förlag att lösa detta problem med att tillämpa tidstämpel och sampelkorrelation för att utnyttja egenskaper av signalens vågform, ett förlag som inte har blivit undersökt mycket av andra forskare.

Stor del av denna rapport består av detaljerad analys och lösningsdesign, plus en jämförelse med andra potentiella lösningar. Meningen med denna lösning är att öka noggrannhet till att felmarginal i tid ska ligga under en symboltid.

Den trådlösa enhet som har analyserats implementerar IEEE 802.11b protokollen. Flera undersökningar har utförts för att bestämma det bästa sättet att extrahera information från 802.11b dataramer och symbolsekvenser. För att göra det har vi implementerat en korrelator för att bestämma anländningstid av specifika symbolsekvenser i en dataram. En Altera FPGA har använts för att tidstämpla inkommande sampel för att ge en deterministisk beräkningstid.

Istället för att avkoda inkommande I&Q signaler och mappa dem till bitar, har vi valt att implementera korrelator så att den opererar direkt på PSK-modulerade och Barkerkod-spridda ettor, eftersom att det visar sig att denna sekvens alltid visar sig i början av varje dataram. Fördelen med denna lösning är att direktanvändning av sampel ger en signifikant ökning på tidsupplösning jämfört med bitar.

Designdokumentet av detta examensarbete består av detaljerade beskrivningar, simuleringar och grafer. Ett antal simuleringar har utförts för att visa tidsnoggrannhet och medelfel, plus jämförelser mellan olkia lösningsförslag. Olika möjliga optimeringar har också diskuterats i rapporten.

Simuleringskod för MATLAB och implementeringskod FPGA bifogas i appendix slutet av denna rapport.

Place, publisher, year, edition, pages
2007. , 50 p.
Series
Trita-ICT-COS, ISSN 1653-6347 ; kth.se COS/CCS 2007-14
Keyword [en]
IEEE 802.11b, Correlation, Time stamping, FPGA, PSK
Keyword [sv]
IEEE 802.11b, korrelation, Tidstämpel, FPGA, PSK
National Category
Communication Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-91993OAI: oai:DiVA.org:kth-91993DiVA: diva2:511768
Subject / course
Computer Communication
Educational program
Master of Science - Wireless Systems
Presentation
2007-03-23, Seminar room Kollektorn at Electrum 3, Isafjordsgatan 28, Kista, 13:00 (English)
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-03-23 Created: 2012-03-23 Last updated: 2012-03-23Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1101 kB)181 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1101 kBChecksum SHA-512
5cfe309f16e1d554c02afa1782c928509e19f98b4ddfe91825297d8613c5e9800203b1f5a8b8409fa57d8f536208a0adf9aa9bd022d6e7fe3dffc2de9b1b0157
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Ji, Lin
By organisation
Communication Systems, CoS
Communication Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 181 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 118 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf