用于根据环境条件选择超宽带前导码的系统和方法技术方案

一种超宽带(UWB)无线通信系统包括第一无线收发器，第一无线收发器输出具有第一前导码的数据单元，第一前导码包括用于执行飞行时间距离测量的数据；第二无线收发器，第二无线收发器用第二前导码代替所述数据单元的所述第一前导码，以提供与使用所述第二无线收发器的环境相应的所述第一和第二无线收发器之间的所述飞行时间距离测量所需的性能水平；以及在所述第一和第二无线收发器之间的通信链路，所述通信链路将具有所述第一前导码的所述数据单元从所述第一无线收发器传输到所述第二无线收发器，将所述第二前导码从所述第二无线收发器传输到所述第一无线收发器，并且使用所述第二前导码在所述第一和第二无线收发器之间交换后续电子通信。

【技术实现步骤摘要】
用于根据环境条件选择超宽带前导码的系统和方法
本公开大体上涉及超宽带(UWB)无线通信，且更具体地说，涉及根据使用UWB装置的环境处理前导码序列的例如收发器的UWB装置。
技术介绍
与其它无线技术相比，UWB技术因其卓越的定位精度和高数据吞吐量而被用于无线应用。UWB装置通常在大于100MHz的带宽上输出功率，以便允许确定飞行时间(ToF)或相关的信号强度测量，从而精确估计传输器和接收器之间的距离。由UWB装置生成的飞行时间估计会受到存在例如由环境中的反射或阻尼材料引起的环境噪声的极大影响，并且导致UWB范围测量的误差源包括非视线、时钟漂移和干扰，以及导致ToF计算的不精确估计。特别是作为IEEE802.15.4系统的一部分的装置通常在例如用户装置和UWB基本单元之间传输500MHz或1GHz脉冲，这些脉冲在例如包、帧等数据单元中按符号分组。通常，在每个数据包的开始处的前导码与相关数据一起被传输到接收器，以使传输器和接收器同步以生成ToF数据。接收装置使所接收的符号与预定的前导码序列相关，并且生成指示何时接收到前导码序列的信道脉冲响应(CIR)。第一路径检测过程或类似者使用此信息来估计飞行时间。IEEE802.15.4配置通常被构造并布置成支持不同类型的UWB前导码，其可以在适当应用中采用的脉冲重复频率、采用例如三进制或二进制的各种样本大小、使用已知或随机符号或其它系列的脉冲等方面发生变化。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种超宽带(UWB)无线通信系统，包括：>第一无线收发器，所述第一无线收发器输出具有第一前导码的数据单元，所述第一前导码包括用于执行飞行时间距离测量的数据；第二无线收发器，所述第二无线收发器用第二前导码代替所述数据单元的所述第一前导码，以提供与使用所述第二无线收发器的环境相应的所述第一和第二无线收发器之间的所述飞行时间距离测量所需的性能水平；以及在所述第一和第二无线收发器之间的通信链路，所述通信链路将具有所述第一前导码的所述数据单元从所述第一无线收发器传输到所述第二无线收发器，将所述第二前导码从所述第二无线收发器传输到所述第一无线收发器，并且使用所述第二前导码在所述第一和第二无线收发器之间交换后续电子通信。根据一个或多个实施例，所述通信链路在超宽带信号中传输所述数据单元，所述超宽带信号按照IEEE802.15.4标准以每秒预定数目的位被格式化成包括多个符号。根据一个或多个实施例，所述第二无线收发器使所接收的符号与预定的前导码序列相关，并且生成指示何时接收到所述前导码序列的信道脉冲响应(CIR)。根据一个或多个实施例，UWB无线通信系统另外包括专用硬件处理器，所述专用硬件处理器执行第一路径检测过程以处理所述CIR或类似者以估计所述飞行时间距离测量。根据一个或多个实施例，所述第二无线收发器包括：相关器模块，所述相关器模块接收并解调来自所述通信链路的所述超宽带信号并使每个所接收的UWB符号与已知序列相关；信道脉冲响应(CIR)处理器，所述CIR处理器根据所述每个UWB符号与所述已知序列的相关性结果生成CIR；以及检测算法处理器，所述检测算法处理器处理所述CIR并将所述数据单元的初始传输的时间与到达时间进行比较以估计所述飞行时间距离测量。根据一个或多个实施例，UWB无线通信系统另外包括能量估计器处理器，所述能量估计器处理器提供用于将UWB脉冲模板调谐到所述UWB符号的参考信号。根据一个或多个实施例，UWB无线通信系统另外包括前导码选择器，所述前导码选择器通过所述CIR处理器选择所述第二前导码，所述CIR处理器执行CIR分析过程以使所述第一无线收发器的传输器与所述第二无线收发器的接收器同步以生成估计所述飞行时间距离测量所需的数据。根据一个或多个实施例，UWB无线通信系统另外包括前导码选择器，所述前导码选择器响应于所述第二无线收发器激活传感器以检测所述环境来选择所述第二前导码。根据本专利技术的第二方面，提供一种超宽带(UWB)无线收发器，包括：天线，所述天线检测并量化UWB信号；检测算法处理器，所述检测算法处理器处理所述超宽带信号的数据单元以计算所述信号的到达时间；以及前导码选择器，所述前导码选择器选择所述数据单元的前导码，使得所述所计算的到达时间说明使用所述无线收发器的环境。根据一个或多个实施例，所述天线可在所述UWB信号的一个或多个频带内接收所述信号作为一组UWB脉冲，并且其中所述UWB无线收发器另外包括相关器模块，所述相关器模块产生在频率和相位上与所述一组UWB脉冲中的一个脉冲相匹配的脉冲以执行脉冲对相关函数。根据一个或多个实施例，UWB无线收发器另外包括能量估计器处理器，所述能量估计器处理器提供用于将包括所述UWB脉冲的模板调谐到所述UWB符号的参考信号。根据一个或多个实施例，UWB无线收发器另外包括专用硬件处理器，所述专用硬件处理器使用所述脉冲对相关函数执行第一路径检测过程以处理指示接收到所述数据单元的时间的信道脉冲响应(CIR)，所述CIR又被处理成估计飞行时间距离测量。根据一个或多个实施例，所述前导码选择器选择所述前导码以减少与距离相关测量相关联的误差。根据一个或多个实施例，UWB无线收发器另外包括CIR处理器，所述CIR处理器执行CIR分析过程以使所述第一无线收发器的传输器与所述第二无线收发器的接收器同步，其中所述前导码选择器响应于所述CIR处理器执行所述CIR分析而选择所述前导码，以生成估计所述飞行时间距离测量所需的飞行时间数据。根据一个或多个实施例，所述前导码响应于所述收发器激活传感器以检测所述环境而选择所述前导码。根据本专利技术的第三方面，提供一种用于确定第一超宽带(UWB)装置与第二UWB装置之间的距离的方法，包括：由所述第二UWB装置接收包括第一前导码的数据单元，所述第一前导码的内容易于受到所述第二UWB装置的环境的影响；以及用第二前导码代替所述第一前导码，所述第二前导码说明使用所述第二UWB装置的所述环境。根据一个或多个实施例，该方法另外包括：通过所述第二UWB将所述第二前导码传输到所述第一UWB装置；以及使用所述第二前导码在所述第一和第二UWB装置之间交换后续电子通信。根据一个或多个实施例，该方法另外包括：通过执行CIR分析过程的信道脉冲响应(CIR)处理器选择所述第二前导码；以及响应于所述CIR分析，使所述第一UWB装置的传输器和所述第二UWB装置的接收器同步，以生成估计包括所述第二前导码的飞行时间距离测量所需的数据。根据一个或多个实施例，该方法另外包括：响应于对所述环境的先验检测选择所述第二前导码。根据一个或多个实施例，所述第二前导码是根据所述第二UWB装置的所述环境选择的ipatov前导码或随机或安全前导码。附图说明本专利技术是以例子的方式示出且不受附图的限制，附图中相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超宽带(UWB)无线通信系统，其特征在于，包括：/n第一无线收发器，所述第一无线收发器输出具有第一前导码的数据单元，所述第一前导码包括用于执行飞行时间距离测量的数据；/n第二无线收发器，所述第二无线收发器用第二前导码代替所述数据单元的所述第一前导码，以提供与使用所述第二无线收发器的环境相应的所述第一和第二无线收发器之间的所述飞行时间距离测量所需的性能水平；以及/n在所述第一和第二无线收发器之间的通信链路，所述通信链路将具有所述第一前导码的所述数据单元从所述第一无线收发器传输到所述第二无线收发器，将所述第二前导码从所述第二无线收发器传输到所述第一无线收发器，并且使用所述第二前导码在所述第一和第二无线收发器之间交换后续电子通信。/n

【技术特征摘要】
20190924 US 16/580,4951.一种超宽带(UWB)无线通信系统，其特征在于，包括：
第一无线收发器，所述第一无线收发器输出具有第一前导码的数据单元，所述第一前导码包括用于执行飞行时间距离测量的数据；
第二无线收发器，所述第二无线收发器用第二前导码代替所述数据单元的所述第一前导码，以提供与使用所述第二无线收发器的环境相应的所述第一和第二无线收发器之间的所述飞行时间距离测量所需的性能水平；以及
在所述第一和第二无线收发器之间的通信链路，所述通信链路将具有所述第一前导码的所述数据单元从所述第一无线收发器传输到所述第二无线收发器，将所述第二前导码从所述第二无线收发器传输到所述第一无线收发器，并且使用所述第二前导码在所述第一和第二无线收发器之间交换后续电子通信。


2.根据权利要求1所述的UWB无线通信系统，其特征在于，所述通信链路在超宽带信号中传输所述数据单元，所述超宽带信号按照IEEE802.15.4标准以每秒预定数目的位被格式化成包括多个符号。


3.根据权利要求2所述的UWB无线通信系统，其特征在于，所述第二无线收发器使所接收的符号与预定的前导码序列相关，并且生成指示何时接收到所述前导码序列的信道脉冲响应(CIR)。


4.根据权利要求3所述的UWB无线通信系统，其特征在于，另外包括专用硬件处理器，所述专用硬件处理器执行第一路径检测过程以处理所述CIR或类似者以估计所述飞行时间距离测量。


5.根据权利要求1所述的UWB无线通信系统，其特征在于，所述第二无线收发器包括：
相关器模块，所述相关器模块接收并解调来自所述通信链路的所述超宽带信号并使每个所接收的UWB符号与已知序列相关；
信道...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利波·卡萨马西马，沃尔夫冈·埃贝尔，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL