使用相位差的无线电频率范围制造技术

本公开的实施例描述了用于基于在单元之间交换的无线电信号在成对的无线电单元之间进行射频(RF)测距的机制。示例性无线电系统可以包括：第一无线电单元，被配置为发送第一无线电信号，以及第二无线电单元，被配置为接收第一无线电信号，基于第一无线电信号调整第二无线电单元的参考时钟信号，和发送基于调整的参考时钟信号产生的第二无线电信号。这样的无线电系统可以进一步包括处理单元，用于基于第一无线电单元发送的第一无线电信号和在第一无线电单元接收的第二无线电信号之间的相位差来确定第一和第二无线电单元之间的距离。第一无线电单元。公开的机构可以使用低成本、低功率的无线电单元来实现精确的RF测距。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用相位差的无线电频率范围相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月17日提交的序列号为15/955,049的美国非临时专利申请的利益和优先权，其名称为“使用相位差的无线电频率范围”，该申请全文以引用方式并入本文。
本公开总体上涉及无线电系统，并且更具体地，涉及通过使用相位差来估计射频(RF)距离。
技术介绍
无线电系统是一种以电磁波形式在大约3千赫兹(kHz)至300吉赫兹(GHz)的RF范围内发送和接收信号的系统。无线电系统通常用于无线通信。同一无线电系统中的两个无线电模块可以使用诸如BluetoothTM，无线局域网(WLAN)或IEEE802.15.4兼容协议之类的协议无线交换信息。这种无线电系统的一些示例包括无线传感器网络、支持蓝牙的手机和智能家居系统。在某些设置中，可希望能够自动确定两个无线电单元之间的距离(即，在没有或只有最小用户干预的情况下)，该过程称为“RF测距”。例如，在移动设备和具有RF测距的多个接入点之间的成对范围测量可以识别移动设备的位置。确定两个无线电单元之间距离的一种方法是采用基于相位的测量，其中分析信号之间的相位差以估计距离。在这样的测量中，需要同步不同无线电单元的参考时钟信号，以使其在特定应用指定的严格定时容限内。这种同步可能很难实现，尤其是在高时钟速度下。附图说明为了提供对本公开及其特征和优点的更完整的理解，结合附图参考以下描述，其中，相同的附图标记表示相同的部分，其中：图1A提供了示出根据本公开的一些实施例的示例无线电系统的框图；图1B提供了示出根据本公开的其他实施例的示例无线电系统的框图；图2A提供了示出根据本公开的一些实施例的示例无线电单元的框图；图2B提供了示出根据本公开的其他实施例的示例无线电单元的框图；图3呈现了根据本公开的一些实施例的操作无线电系统以基于相位差来测量第一无线电单元与第二无线电单元之间的距离的示例方法的流程图；图4提供了根据本公开的一些实施例的框图，其示出了其中第一无线电单元使用图3所示的方法出于距离测量的目的向第二无线电单元发送信号的布置；图5提供了根据本公开的一些实施例的框图，其中为了使用图3所示的方法进行距离测量，第二无线电单元向第一无线电单元发送伪反射信号。图6提供了根据本公开的一些实施例的使用图3所示的方法进行的距离测量的各个方面的图示；图7提供了示出根据本公开的一些实施例的示例数据处理系统的框图，该示例数据处理系统可以被配置为实现图3中所示的方法的至少一部分。具体实施方式综述本公开的系统、方法和设备每个都具有几个创新方面，没有任何一个单独地负责本文公开的所有期望属性。在以下描述和附图中阐述了本说明书中描述的主题的一种或多种实施方式的细节。本公开的实施例提供了用于RF测距的机制，即用于基于在一对成对的无线电单元之间交换的无线电信号来确定它们之间的距离。特别地，公开的机制使用相位差测量来确定成对的不同无线电单元之间的距离。一方面，示例性无线电系统可包括：第一无线电单元，被配置为发送第一无线电信号(例如第一射频信号)；和第二无线电单元，被配置为接收第一无线电信号，基于第一无线电信号调整第二无线电单元的参考时钟信号，并发送基于调整后的参考时钟信号产生的第二无线电信号(例如第二RF信号)。这种无线电系统可以进一步包括数据处理单元，该数据处理单元被配置为基于由第一无线电单元发送的第一无线电信号与由第二无线电单元发送但在第一无线电单元接收的第二无线电信号之间的相位差，确定第一无线电单元与第二无线电单元之间的距离。基于第一无线电信号自动调节第二无线电单元的参考时钟信号可以消除或至少减轻要求第一无线电单元和第二无线电单元的参考时钟之间同步的负担。所公开的机制可以使用低成本、低功率的无线电单元来实现精确的RF测距，并且可能特别适合于使现有的无线电系统(例如用于无线数据通信的那些无线电系统)提供距离测量。因为第一无线电单元是发送另一个无线电单元(例如第二无线电单元)使用的无线电信号的单元，以使其参考时钟信号适应所述无线电信号，所以在以下描述中，第一无线电单元可以称为“锚定器”(或称为“主机”)，而第二无线电单元可能称为“标签”(或称为“从属”)。通常，术语“无线电单元”是指能够例如使用任何适当分配的频带来发送和接收无线电信号的单元，并且可替代地可以被称为“TX/RX单元”。在下文中，术语“无线电信号”和“RF信号”可以互换使用，但是总的来说，本文提供的描述可以适用于除了RF波之外的无线电频谱(即电磁辐射的光谱而不是光谱)中的信号，例如适用于微波信号和/或太赫兹辐射。如本领域技术人员将理解的，本公开的各方面，特别是使用如本文所述的使用相差测量的RF测距的各方面，可以以各种方式来体现–例如作为方法、系统、计算机程序产品或计算机可读存储介质。因此，本公开的方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件和硬件方面的实施例的形式，这些方面在本文中通常都可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。可以将本公开中描述的功能实现为由一台或多台计算机的一个或多个硬件处理单元，例如一个或多个微处理器执行的算法。在各种实施例中，本文描述的每种方法的不同步骤和步骤的一部分可以由不同的处理单元执行。此外，本公开的方面可以采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品体现在一个或多个计算机可读介质中，优选地是非暂时性的，其上存储有体现，例如存储的计算机可读程序代码。在各种实施例中，例如，可以将这样的计算机程序下载(更新)到现有设备和系统(例如，下载到现有无线电单元和/或其控制器等)，或者在制造这些设备和系统时进行存储。。以下详细描述给出了特定某些实施例的各种描述。但是，本文所述的创新可以以多种不同的方式体现，例如，如权利要求书或选择的示例所定义和涵盖的那样。在以下描述中，参考附图，其中相似的附图标记可以指示相同或功能相似的元件。将理解的是，附图中示出的元件不必按比例绘制。此外，将理解的是，某些实施例可以包括比图中示出的更多的元件和/或图中示出的元件的子集。此外，一些实施例可以结合来自两个或更多个附图的特征的任何合适的组合。为了方便起见，如果存在用不同字母表示的附图的集合，例如图1A-1B，则在不使用字母例如“图1”的情况下可以将这样的集合称为。该描述可以使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，其可以分别指代相同或不同实施例中的一个或多个。除非另有说明，否则使用序数形容词“第一”、“第二”和“第三”等来描述一个共同的对象，仅表示正在引用相同对象的不同实例，而无意于暗示这样描述的对象必须在时间、空间、等级或任何其他方式上以给定的顺序。使用本领域技术人员通常用来向本领域其他技术人员传达其工作实质的术语来描述示例性实施例的各个方面。术语“基本上”、“大约”、“大概”等如本文所述或本领域已知的，通常指基于特定值的上下文在目标值的+/-20％以内。根据以下描述和权利要求，本公开的其他特征和优点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无线电系统，包括：/n第一无线电单元，被配置为发送第一无线电信号；和/n第二无线电单元，被配置为接收所述第一无线电信号，基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号，并发送基于调整的参考时钟信号产生的第二无线电信号；和/n数据处理单元，被配置为基于在所述第一无线电单元处接收的第一无线电信号与第二无线电信号之间的相位差来确定所述第一无线电单元与所述第二无线电单元之间的距离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180417 US 15/955,0491.无线电系统，包括：
第一无线电单元，被配置为发送第一无线电信号；和
第二无线电单元，被配置为接收所述第一无线电信号，基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号，并发送基于调整的参考时钟信号产生的第二无线电信号；和
数据处理单元，被配置为基于在所述第一无线电单元处接收的第一无线电信号与第二无线电信号之间的相位差来确定所述第一无线电单元与所述第二无线电单元之间的距离。


2.根据权利要求1所述的无线电系统，其中所述第二无线电单元被配置为通过以下方式调节所述第二无线电单元的参考时钟信号：
基于在所述第二无线电单元处接收的第一无线电信号的频率，所述第二无线电单元设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的频率，和
基于在所述第二无线电单元处接收的第一无线电信号的相位，所述第二无线电单元设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的相位。


3.根据权利要求2所述的无线电系统，其中所述第二无线电单元被配置为在设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的频率之后，设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的相位。


4.根据权利要求2所述的无线电系统，其中所述第二无线电单元被配置为将所述第一无线电信号下变频以产生第一中频(IF)信号，并且其中基于第一无线电信号的频率来设置第二无线电单元的参考时钟信号的频率包括：将所述第二无线电单元的参考时钟信号的频率设置为基本等于所述第一IF信号的频率。


5.根据权利要求4所述的无线电系统，其中基于第一无线电信号的相位来设置第二无线电单元的参考时钟信号的相位包括：将所述第二无线电单元的参考时钟信号的相位设置为基本等于所述第一IF信号的相位。


6.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中所述第二无线电单元包括数控振荡器，被配置为产生所述参考时钟信号作为基带本地振荡器信号。


7.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中所述数据处理单元被配置为进一步基于在所述第二无线电单元处接收的第一无线电信号的大小或/和在所述第一无线电单元处接收的第二无线电信号的大小来确定距离。


8.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中所述数据处理单元被配置为确定多个测量中的每个测量的相位差，其中，在不同的测量中所述第一无线电信号具有不同的频率。


9.根据权利要求8所述的无线电系统，其中所述数据处理单元被配置为基于针对所述多个测量确定的相位差来确定所述距离。


10.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
所述第一无线电信号具有第一频率，
所述第一无线电单元还被配置为发送具有第二频率的第三无线电信号，
所述第二无线电单元还被配置为接收第三无线电信号，基于所述第三信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号，以及发送基于所述第二无线电单元的调整后的参考时钟信号产生的第四无线电信号，以及
所述数据处理单元被配置为进一步基于所述第一无线电单元发送的第三信号与在所述第一无线电单元接收的第四信号之间的相位差来确定所述第一无线电单元与所述第二无线电单元之间的距离。


11.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
基于设置为第一参考时钟频率的第一无线电单元的参考时钟信号生成第一无线电信号，
在所述第二无线电单元基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号之后，所述第一无线电单元被配置为以预定的频率差来调整所述第一无线电单元的参考时钟信号，使得将所述第一无线电单元的调整后的参考时钟信号设置为第二参考时钟频率，所述第二参考时钟频率与所述第一参考时钟频率相差预定的频率差，以及所述第二无线电单元被配置为通过预定的频率差进一步调整所述第二无线电单元的调整后的参考时钟信号，
所述第一无线电单元还被配置为发送基于所述第一无线电单元的调整后参考时钟信号产生的具有第二频率的第三无线电信号，和
所述数据处理单元被配置为进一步基于在所述第二无线电单元处接收的第三信号与以预定义的频率差进一步调整的第二无线电单元的调整后的参考时钟信号之间的相位差来确定所述第一无线电单元与所述第二无线电单元之间的距离。


12.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
基于设置为第一参考时钟频率的第一无线电单元的参考时钟信号生成第一无线电信号，
在所述第二无线电单元基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号之后，所述第一无线电单元被配置为以预定的频率差来调整所述第一无线电单元的参考时钟信号，使得将所述第一无线电单元的调整后的参考时钟信号设置为第二参考时钟频率，所述第二参考时钟频率与所述第一参考时钟频率相差预定的频率差，以及所述第二无线电单元被配置为通过预定的频率差进一步调整所述第二无线电单元的调整后的参考时钟信号，
所述第二无线电单元还被配置为发送基于以预定义的频率差进一步调整的第二无线电单元的调整后的参考时钟信号而产生的具有第二频率的第三无线电信号，和
所述数据处理单元被配置为进一步基于在所述第一无线电单元处接收的第三信号与所述第一无线电单元的调整后的参考时钟信号之间的相位差来确定所述第一无线电单元与所述第二无线电单元之间的距离。


13.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
基于设置为第一参考时钟频率的第一无线电单元的参考时钟信号生成第一无线电信号，
在所述第二无线电单元基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号之后，所述第一无线电单元和所述第二无线电单元中的每一个被配置为执行相位相干跳频，以将它们各自的参考时钟信号改变预定的频率差，
所述第一无线电单元还被配置为发送基于在所述相位相干跳频之后的第一无线电单元的参考时钟信号产生的具有第二频率的第三无线电信号，和
所述数据处理单元被配置为进一步基于在所述第二无线电单元处接收的第三信号与在所述相位相干跳频之后第二无线电单元的调整后的参考时钟信号之间的相位差来确定第一无线电单元和第二无线电单元之间的距离。


14.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
基于设置为第一参考时钟频率的第一无线电单元的参考时钟信号生成第一无线电信号,
在所述第二无线电单元基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号之后，所述第一无线电单元和所述第二无线电单元中的每一个被配置为执行相位相干跳频，以将它们各自的参考时钟信号改变预定的频率差,
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US