调整DFT系数以补偿用于分数时间确定的探测序列期间的频率偏移制造技术

接收器包括对与探测序列相关联的正音执行第一单音DFT的第一离散傅立叶变换(DFT)块。第二DFT块对与探测序列相关联的负音执行第二单音DFT。DFT系数产生块基于正音的标称频率以及发送器频率和接收器频率之间的估计的频率偏移来产生第一DFT系数。DFT系数产生块基于负音的标称频率和估计的频率偏移来产生第二DFT系数。DFT块中的乘法器将探测序列的I和Q值与系数相乘。DFT模块中的累加器对乘法器输出进行累加。反正切函数接收来自第一和第二DFT块的平均累加值，并提供用于计算分数定时的第一和第二相位值。和第二相位值。和第二相位值。

【技术实现步骤摘要】
调整DFT系数以补偿用于分数时间确定的探测序列期间的频率偏移


[0001]本公开涉及通信系统，并且更具体地涉及用于无线节点之间的距离测量的射频(RF)装置和相关的方法。

技术介绍

[0002]无线节点之间的距离可以通过短距离射频通信系统(例如，符合蓝牙
TM
、蓝牙
TM
低功耗(BLE)、Zigbee
TM
或其他网络协议标准)中的分组交换使用相位测量或基于时间的距离测量来确定。精确的距离测量在短距离无线技术中非常有用，可用来提高设备的定位能力，增强安全性，并以其他方式提供更多样的短距离无线物联网(IoT)应用。无线节点中使用的本地振荡器彼此独立，并且距离测量会受到无线节点中振荡器的频率偏移的影响。因此，期望考虑频率偏移的用于距离测量的改进技术。

技术实现思路

[0003]因此，在一个实施例中，接收器包括第一离散傅立叶变换(DFT)块。第一DFT块包括被耦合以接收所接收信号的虚部、所接收信号的实部和第一复数DFT系数的第一复数乘法器。第一累加器被耦合到第一复数乘法器的实部输出并提供第一累加实部值。第二累加器接收第一复数乘法器的虚部输出并提供第一累加虚部值。DFT系数产生函数部分地基于发送器频率和接收器频率之间的一个或多个估计的频率偏移来产生第一复数DFT系数，并将第一DFT系数提供给第一复数乘法器。
[0004]在实施例中，反正切函数接收第一累加实部值的平均值和第一累加虚部值的平均值并提供第一相位值。
[0005]在实施例中，第二DFT块包括被耦合以接收所接收信号的虚部、所接收信号的实部和第二复数DFT系数的第二复数乘法器。第三累加器被耦合到第二复数乘法器的实部输出并提供第二累加实部值。第四累加器接收第二复数乘法器的虚部输出并提供第二累加虚部值。DFT系数产生函数部分地基于一个或多个估计的频率偏移来产生第二复数DFT系数。反正切函数接收第二累加实部值的平均值和第二累加虚部值的平均值并提供第二相位值。
[0006]在另一个实施例中，一种用于确定分数定时的方法，包括在接收设备处从发送设备接收交替的1和0的探测序列。由第一离散傅立叶变换(DFT)块的第一复数乘法器使用的第一系数是部分地基于与发送设备相关联的第一频率和与接收设备相关联的第二频率之间的频率偏移的频率偏移估计的。DFT块提供第一DFT输出。由第二DFT块的第二复数乘法器使用的第二系数部分地基于频率偏移估计。第二DFT块提供第二DFT输出。确定基于第一DFT输出的第一相位和基于第二DFT输出的第二相位。这些相位用于确定分数定时。
[0007]在另一个实施例中，接收器包括对与探测序列相关联的正音执行第一单音DFT的第一离散傅立叶变换(DFT)块。第二DFT块对与探测序列相关联的负音执行第二单音DFT。DFT系数产生电路产生基于正音的标称频率以及发送器频率和接收器频率之间的一个或多
个频率偏移估计的第一DFT系数，并将第一DFT系数提供给第一DFT块。DFT系数产生电路还产生基于负音的标称频率和频率偏移估计的第二DFT系数，并将第二DFT系数提供给第二DFT块。
附图说明
[0008]通过参考附图可以更好地理解本专利技术，并且其众多目的、特征和优点对于本领域技术人员来说是显而易见的。
[0009]图1示出了无线通信系统，其包括与第二通信设备通信耦合的第一通信设备，第一通信设备具有发送器和接收器，第二通信设备具有发送器和接收器。
[0010]图2示出了一种涉及在两个通信设备之间交换分组的被称为往返时间(RTT)的距离测量形式。
[0011]图3示出了可以使用分数定时来确定和校正的时间误差。
[0012]图4示出了正在提供给接收器的交替的1和0的探测序列，其产生用于确定分数定时的音调输出。
[0013]图5示出了根据实施例的接收器。
[0014]图6示出了离散傅立叶变换(DFT)块的实施例的附加细节。
[0015]图7示出了与探测序列的传输相关的定时图。
[0016]图8示出了实施例的操作的流程图，该操作通过基于估计的频率误差调整本地振荡器或数字混频器来补偿探测序列期间的频率偏移的。
[0017]图9示出了通过基于估计的频率偏移调整DFT系数来补偿分数定时测量期间发送和接收设备之间的频率偏移的实施例。
[0018]图10示出了与DFT块相关的其他细节。
[0019]图11示出了接收器中的操作的流程图，该操作通过基于估计的频率偏移调整DFT系数来补偿在探测序列期间进行的分数测量期间的频率偏移。
[0020]在不同的附图中使用相同的附图标记指示相似或相同的项目。
具体实施方式
[0021]参考图1，无线通信系统100的实施例包括通信设备102(包括发送器104和接收器106)和通信设备112(包括发送器114和接收器116)。距离D将通信设备102与通信设备112分开。尽管通信设备102和通信设备112被示出为各自仅包括一个天线，但是在其他实施例中，通信设备102和通信设备112各自包括多个天线。在实施例中，无线通信系统100符合为低功率和低延迟应用设计的BLE通信协议。然而，在其他实施例中，无线通信系统100符合其他通信协议(例如，经典蓝牙、Zigbee或其他短距离射频协议标准)。本地振荡器105和本地振荡器115分别提供在通信设备102和通信设备112的收发器功能中使用的信号。数据处理电路107和138分别耦合到存储器103和136。本文将进一步描述数据处理电路的操作。注意，每个通信设备中的发送器和接收器共享数据处理电路。
[0022]图2示出了一种被称为往返时间(RTT)的距离测量形式，其涉及在发起方(initiator)设备202(例如，图1中的通信设备102)和反应方(reflector)设备212(例如，图1中的反应方设备112)之间交换分组。发起方202和反应方212之间存在时间偏移Δ秒。在发
起方的时间t1，反应方时间为t1+Δ。在时间t1，发起方向反应方发送分组(符号s1)。符号S1在反应方时间t2+Δ到达反应方。从发起方设备202行进到反应方设备212所花费的时间被称为飞行时间(ToF)。前向ToF 214＝t2+Δ
‑
t1。在时间t3+Δ，反应方212向发起方202发送符号s2，该发起方202在时间t4接收s2。反向TOF＝t4
‑
(t3+Δ)。往返ToF＝(t2
‑
t1)+(t4
‑
t3)。对于往返时间计算，时钟偏移Δ相互抵消。通过交换包括发送和接收符号或分组的本地时间的符号或分组，可以确定粗略的往返时间。单向飞行时间以及距离可以通过将往返时间除以2来确定。图1所示的距离D由(单向ToF)
×
c确定，其中c是光速。
[0023]在实施例中，距离测量的目标分辨率是0.5m。即，目标是确定精确到0.5m以内的距离。由于无线电波以光速c(3x108m/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种接收器，包括：第一离散傅立叶变换DFT块，所述第一DFT块包括：第一复数乘法器，被耦合以接收所接收信号的虚部和所接收信号的实部并接收第一复数DFT系数；以及第一累加器，接收所述第一复数乘法器的实部输出并提供第一累加实部值；第二累加器，接收所述第一复数乘法器的虚部输出并提供第一累加虚部值；以及DFT系数产生函数，部分地基于发送器频率和接收器频率之间的一个或多个估计的频率偏移来产生所述第一复数DFT系数，并将所述第一复数DFT系数提供给所述第一复数乘法器。2.根据权利要求1所述的接收器，还包括：反正切函数，被耦合以接收所述第一累加实部值的平均值和所述第一累加虚部值的平均值并提供第一相位值。3.根据权利要求2所述的接收器，还包括：第二DFT块，所述第二DFT块包括：第二复数乘法器，被耦合以接收所接收信号的虚部和所接收信号的实部以及第二复数DFT系数；以及第三累加器，接收所述第二复数乘法器的实部输出并提供第二累加实部值；第四累加器，接收所述第二复数乘法器的虚部输出并提供第二累加虚部值，其中所述DFT系数产生函数部分地基于所述一个或多个估计的频率偏移来产生所述第二复数DFT系数；并且其中，所述反正切函数被耦合以接收所述第二累加实部值的平均值和所述第二累加虚部值的平均值并提供第二相位值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的接收器，其中，所接收信号是用交替的1和0模式产生的探测序列。5.根据权利要求4所述的接收器，其中，至少部分地使用在所述探测序列之前接收的序列来产生所述估计的频率偏移。6.根据权利要求1至3中任一项所述的接收器，还包括：分数定时逻辑，基于所述第一相位值和所述第二相位值之间的差来确定分数定时值。7.根据权利要求4所述的接收器，其中，所述第一DFT块对与所述探测序列相关联的正音执行第一单音DFT，所述第二DFT块对与所述探测序列相关联的负音执行第二单音DFT。8.根据权利要求7所述的接收器，其中，所述正音标称为500kHz或1000kHz，而所述负音标称为
‑
500kHz或
‑
1000kHz。9.根据权利要求7所述的接收器，其中，所述第一DFT系数通过将所述正音的标称频率的标称第一系数调整Φn来产生，其中Φ(n)＝e
j2πΔfn/(2
×
OSR
×
500kHz)
，其中Δf是所述频率偏移估计，OSR是过采样率。10.根据权利要求9所述的接收器，其中，所述第二DFT系数通过将所述负音的标称频率的标称第二系数调整Φn来产生，其中Φ(n)＝e
j2πΔfn/(2
×
OSR
×
500kHz)
。11.一种用于在接收器中确定分数定时的方法，包括：在接收设备处从发送设备接收交替的1和0的探测序列；
产生由第一离散傅立叶变换DFT块的第一复数乘法器使用的第一系数，所述第一系数部分地基于与所述发送设备相关联的第一频率和与所述接收设备相关联的第二频率之间的频率偏移的频率偏移估计；从所述第一DFT块提供第一DF...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：硅谷实验室公司，
类型：发明
国别省市：