安全超宽带测距制造技术

一种用于无线通信系统中的方法，该无线通信系统包括发射器和接收器，该方法包括：在接收器中接收包括多个信道失真同步码和多个信道失真密码的数据，在接收器生成接收器密码序列，该接收器密码序列包括多个接收器密码，分析接收的数据以标识接收的数据中的多个信道失真密码和多个接收器密码之间的相关性，在累加器中将标识的相关性累加为累加器数据，标识累加器数据中的一个或多个峰值，标识累加器数据中满足一个或多个准则的第一相关性峰值，使用该第一相关性峰值来标识来自发射器的数据包的第一路径。包的第一路径。包的第一路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】安全超宽带测距


[0001]本专利技术一般涉及无线通信系统，尤其涉及适于执行安全超宽带(ultra
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wideband，“UWB”)信道探测和测距的无线通信系统。

技术介绍

[0002]例如，在超宽带(“UWB”)通信系统中，UWB发射器执行一系列特殊处理步骤，以准备有效载荷数据用于经由基于包的UWB信道传输。在接收时，UWB接收器执行对应的一系列反向步骤，以恢复数据有效载荷并计算距离。在IEEE标准802.15.4(“802.15.4”)和802.15.4a(“802.15.4a”)中完整描述了这两系列处理步骤的细节，在本文提交这些标准的副本，并通过引用将其全部内容明确并入本文。众所周知，这些标准描述了系统的发送部分和接收部分的所需功能，但仅规定了系统的发送部分的实施方式细节，允许实施者选择如何实施接收部分。
[0003]一个或多个实施人员已经开发了用于UWB通信系统的某些改进，在以下未决申请或已公布的专利中充分描述了这些改进，所有这些申请或专利的全部内容都被明确地并入本文：
[0004]“A Method and Apparatus for Transmitting and Receiving Convolutionally Coded Data”，US7636397，2009年12月22日公开；
[0005]“A Method and Apparatus for Generating Codewords”，US7787544，2010年7月31日公开；
[0006]“A Method and Apparatus for Transmitting and Receiving Convolutionally Coded Data”，US8358709，2013年1月22日公开；以及
[0007]“Receiver for Use in an Ultra
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Wideband Communication System”，US8437432，2013年5月7日公开；
[0008]“Convolution Code for Use in a Communication System”，US8677224，2014年3月18日公开；
[0009]“Adaptive Ternary A/D Converter for Use in an Ultra
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Wideband Communication System”，US8436758，2013年5月7日公开；
[0010]“Receiver for Use in an Ultra
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Wideband Communication System”，US8760334，2014年6月24日公开；
[0011]“Receiver for Use in an Ultra
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Wideband Communication System”，US9054790，2015年6月9日公开；
[0012]“Adaptive Ternary A/D Converter for Use in an Ultra
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Wideband Communication System”，US9325338，2016年4月26日公开。
[0013]“Secure Channel Sounding”，PCT申请EP2017/052564，于2017年2月6日提交，并于2017年8月10日公布为WO/2017/134310。

技术实现思路

[0014]本专利技术的各方面在独立权利要求中阐述，优选的特征在从属权利要求中阐述。
[0015]本文描述了一种用于包括发射器和接收器的无线通信系统的方法，该方法包括：在接收器中接收包括多个信道失真密码的数据；在接收器生成接收器密码序列，该接收器密码序列包括多个接收器密码；分析接收的数据以标识接收的数据中的多个信道失真密码与多个接收器密码之间的相关性；在累加器中将标识的相关性累加为累加器数据；标识累加器数据中的一个或多个峰值；标识累加器数据中满足一个或多个准则的第一相关性峰值；使用第一相关性峰值来标识来自发射器的数据包的第一路径。
[0016]最终的目标是计算到达时间(time
‑
of
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arrival，TOA)，TOA随后可以被用来计算飞行时间，再计算接收器和发射器之间的距离。为此，需要标识与发射器和接收器之间的包的第一路径或最直接路径相关的相关性峰值(例如，后面的峰值可能指示接收到相同的包，但是该相同的包从一个或多个表面反射，因此到达接收器需要更长时间)。然而，例如，如果恶意攻击在累加器数据中创建峰值或累加器数据中存在大量噪声，则可能存在可以被标识为第一峰值的若干峰值。因此，累加器数据中的一个或多个标识的峰值中的一个峰值会被标识或选择为指示第一路径(但仅当该峰值满足一个或多个准则时)。换言之，累加器数据中标识的一个或多个峰值是候选的第一路径峰值。可能存在一个以上的准则用于接受上述峰值来计算飞行时间，在这些情况下，该峰值必须满足一个以上的准则(在大多数情况下必须满足全部准则)。在一些情况下，这些准则被称为接受一个峰值作为用于计算飞行时间的第一相关性峰值的最终准则。
[0017]当然，发射器和接收器可以是既能够发射又能够接收的设备。在一些场景下，发射器能够进行发送，也能进行接收，而接收器只能接收(但不能发送)消息或包。
[0018]优选地，上述方法是测距方法和/或上述无线通信系统是超宽带UWB网络。
[0019]优选地，上述累加器是接收器的一部分。
[0020]接收的数据可以包括从发射器发送的数据包，该数据包已经在接收信道上失真。
[0021]第一相关性峰值通常是满足一个或多个准则的时间上最早的相关性峰值。
[0022]第一路径通常是数据信号或数据包从发射器到达接收器的第一路径。在无线通信中，由于信号的散射、反射、或折射，在发射器和接收器之间，无线信号可能有若干路径。例如，直接路径(或“视线”路径)将是最短的路径(例如一条直线)，因此首先到达发射器的数据信号(称为“第一路径”)通常已经通过直接路径到达接收器。标识经过直接路径的数据信号以及该信号何时到达接收器是有用的，因为这可以提供关于从接收器到发射器的距离和/或方向的准确信息。当数据信号在发射器和接收器之间被反射或折射时，可能会出现间接路径，该数据信号将比经过第一路径(或直接路径)的数据信号更晚到达接收器，因为该数据信号将传播更长的距离。
[0023]优选地，接收的数据是多个脉冲的形式。
[0024]该方法还可以包括在接收器中接收包括多个信道失真同步码的数据。信道失真同步码可用于信道探测，这可以改进数据包的接收。
[0025]上述方法可以包括执行一个或多个诊断测试以验证在接收数据期间接收器性能和参数在预期限制内。如果某些诊断检查失败，则累加器数据中标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于超宽带(UWB)无线通信系统中的方法，所述UWB无线通信系统包括发射器和接收器，所述方法包括：在所述接收器中接收包括多个信道失真密码的数据；在所述接收器生成接收器密码序列，所述接收器密码序列包括多个接收器密码；分析接收的所述数据，以标识接收的所述数据中的所述多个信道失真密码与所述多个接收器密码之间的相关性；在累加器中将标识的所述相关性累加为累加器数据；标识所述累加器数据中的一个或多个峰值；标识所述累加器数据中满足一个或多个准则的第一相关性峰值；以及使用所述第一相关性峰值来标识来自所述发射器的数据包的所述第一路径。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：对标识的所述累加器数据中满足一个或多个准则的所述第一相关性峰值应用一个或多个对策检查；以及如果未通过所述一个或多个对策检查，则拒绝标识的所述第一路径和/或拒绝所述数据包。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述标识所述累加器数据中满足一个或多个准则的第一相关性峰值的步骤包括：将所述一个或多个峰值与阈值进行比较，以标识超过所述阈值的第一相关性峰值。4.根据权利要求3所述的方法，还包括基于以下中的一个或多个来计算所述阈值：所述密码序列的长度；所述密码序列的脉冲重复频率(PRF)；使用的发射功率；一个或多个旁瓣最小化接收器算法的配置，所需的安全级别；以及所述接收器增益的静态配置。5.根据权利要求3或4所述的方法，还包括：测量一个或多个参数；以及基于测量的所述一个或多个参数计算所述阈值。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述一个或多个参数选自：所述累加器(或如果使用了多个累加器，则多个累加器)中的平均噪声级别；在预期的第一路径之前的所述累加器数据中的一个或多个最高峰值的幅度；多径反射强度和多径分布；载波频率偏移(CFO)；在所述接收器应用的自动增益控制(AGC)的动态行为；模数转换器(ADC)的配置，优选地，包括收敛的ADC阈值。7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，计算所述阈值包括将所述阈值设置为至少预定的最小阈值。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，接收的所述数据还包括信道失真同步码、帧起始定界符、和/或有效载荷数据；并且其中，标识所述累加器数据中满足一个或多
个准则的第一相关性峰值包括：记录在所述接收器处在接收所述信道失真密码期间的一个或多个模数输出统计；记录在所述接收器处在接收所述同步码、所述帧起始定界符、以及所述有效载荷数据中的至少一个期间的一个或多个模数输出统计；以及其中，标识所述累加器数据中满足一个或多个准则的第一相关性峰值包括：确定在接收所述信道失真密码期间的所述一个或多个统计的值与在接收所述同步码、所述帧起始定界符、以及所述有效载荷数据中的至少一个期间的所述统计的值相差不大于预定差值。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，接收的所述数据还包括信道失真同步码、帧起始定界符、和/或有效载荷数据；并且其中，标识所述累加器数据中满足一个或多个准则的第一相关性峰值包括：记录在所述接收器处在接收所述信道失真密码期间的第一组一个或多个模数输出统计；记录在所述接收器处在接收所述同步码、所述帧起始定界符、以及所述有效载荷数据中的至少一个期间的第二组一个或多个模数输出统计；以及其中，标识所述累加器数据中满足一个或多个准则的第一相关性峰值包括：确定所述同步码、所述帧起始定界符、以及所述有效载荷数据中的所述至少一个与所述密码之间的脉冲重复频率(PRF)的变化；以及基于确定的所述变化缩放第一组模数输出统计；以及确定第一组的缩放值与第二组的值相差不大于预定差值；或基于确定的所述变化缩放所述第二组模数输出统计；以及确定第二组的缩放值与第一组的值相差不大于预定差值。10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述一个或多个模数输出统计指示所述模数转换器的能量级别，优选地，指示每单位时间的能量率。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述接收器密码序列包括多个密码符号，并且其中，分析接收的所述数据包括：标识所述接收器密码序列中的所述多个密码符号中的每一个密码符号与接收的所述数据中的所述多个信道失真密码的相关性强度(以及优选地，相位)；以及对具有高于指定的最小相关性强度阈值的相关性强度并且优选地还在相位限制内的符号进行计数；以及其中，所述一个或多个准则包括：所述接收器密码序列中具有高于相关性强度阈值的相关性强度(并且优选地，还在相位限制内)的符号的比例高于预定的符号相关比例阈值。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个准则基于监测所述随时间变化的累加器增长率，优选地，所述累加器数据中的所述第一相关性峰值的所述增长率或所述第一路径峰值的预期位置处的增长率。13.根据权利要求12所述的方法，其中，监测所述随时间变化的累加器增长率包括：基于所述累加器数据计算线性增长函数；以及将所述随时间变化的累加器增长率与所述线性增长函数进行比较；并且其中，所述一
个或多个准则中的一个准则包括：所述累加器增长率与所述线性增长函数的偏离小于预定的增长率偏离阈值。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：使用所述第一路径计算所述发射器和所述接收器之间的所述飞行时间和/或距离。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：在同步累加器中累加接收的所述信道失真同步数据中的相关性；基于所述同步累加器中的第一相关性峰值计算所述发射器和所述接收器之间的第一飞行时间；基于所述累加器数据中的第一相关性峰值计算所述发射器和所述接收器之间的第二飞行时间；并且其中，计算所述第二飞行时间包括：仅当计算出的所述第一飞行时间与计算出的所述第二飞行时间相差小于预定的飞行时间差阈值时，才接受所述第二飞行时间。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，接收的所述数据中的所述信道失真密码与至少第一数据包和第二数据包对应，并且其中，所述方法还包括：基于所述密码累加器数据中满足所述第一数据包中的所述一个或多个准则的所述第一相关性峰值，计算所述发射器和所述接收器之间的第一飞行时间；基于所述密码累加器数据中满足所述第二数据包中的所述一个或多个准则的所述第一相关性峰值，计算所述发射器和所述接收器之间的第二飞行时间；确定计算出的所述第一飞行时间和计算出的所述第二飞行时间之间的差值；以及仅当计算出的所述第一飞行时间和计算出的所述第二飞行时间相差小于预定的飞行时间差阈值时，才接受所述第一飞行时间或所述第二飞行时间中的一个，作为标识数据包从所述发射器到所述接收器的所述第一路径。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，标识所述累加器数据中的相关性峰值满足一个或多个准则包括：确定所述峰值之前的所述累加器中的所述累加器数据的分布；以及如果所述累加器中的所述累加器数据的所述分布基本上为正态分布，则标识所述峰值满足所述一个或多个准则中的一个准则。18.根据权利要求17的方法，其中，确定所述累加器数据的所述分布包括：计算所述峰值之前的所述累加器数据的...

【专利技术属性】
技术研发人员：加洛斯罗，
申请(专利权)人：戴卡维夫有限公司，
类型：发明
国别省市：