一种应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计方法技术

本发明专利技术涉及一种应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计方法及系统。所述估计方法包括以下步骤：信号及单点功率累加步骤；线性功率值计算步骤；SNR映射步骤；粗略SNR值估计步骤；精细SNR值计算步骤，根据推导公式，计算出SNR粗略估计值与实际值之间的关系式，并利用推导的关系式计算出精细的SNR值；线性功率值获取步骤，将SNR反映射查找表查出此时对应的dBm功率值，并将dBm功率值查表转换为对应的线性功率值；输出步骤，根据线性功率值查表转dB值，输出RSSI。本发明专利技术利用低功耗蓝牙信号恒包络相位调制特性及射频和接收链路上的相关参数，将接收功率dBm值映射为接收信号SNR估计值，扣除射频和基带接收链路各部分增益，进而转换为接收天线处接收信号的RSSI值。线处接收信号的RSSI值。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计方法


[0001]本专利技术涉及一种应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计方法。

技术介绍

[0002]低功耗蓝牙是一种工作于2.4G ISM频段的无线短距离通信标准，主要应用于低速近距离的数据传输，具有低成本、低功耗等特点。在低功耗蓝牙V5.x版本中，由于PHY层引入了编码模式，因此在该模式下可以支持传输更远的距离，较低的接收解调门限同时也意味着信号能够在更低的SNR下正常解调，然而，由于在低SNR场景下，噪声功率影响突出，导致RSSI计算受噪声影响较大。
[0003]现有技术中至少存在如下问题：
①
在BLE信号的RSSI计算方法中，往往是先统计一段时间内接收信号的平均功率，然后利用统计到的信号的平均功率去计算RSSI值。该方法在高信噪比场景下的精度尚可，但一旦信噪比较低时，由于受噪声影响，由该方法估计得到的RSSI与实际值偏离较大，偏离程度与噪声功率大小成正比。
②
传统BLE接收机RSSI 估计方法中，由于采用有限个采样点进行信号功率估计，且由于资源开销问题，用于进行功率统计的采样点数不宜过多，导致信号功率统计受单点噪声波动影响较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为解决现有技术的不足，提供了一种应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计方法,所述估计方法包括以下步骤：
[0005]信号及单点功率累加步骤，在N＝mN
s
个采样点的滑动统计窗长内分别对接收基带信号及信号的单点功率进行累加，分别得到累加输出值D和P，N
s
为过采样倍数；
[0006]线性功率值计算步骤，根据计算得到的D和P值，信号的同相和正交分量分别减去D，消除直流分量带来的影响，同时，根据线性功率P＝P
‑
D2, 得到带噪信号的线性功率值；
[0007]SNR映射步骤，利用线性功率值计算步骤中得到的P，查表转换为dBm 值，与基带信号的SNR进行映射；
[0008]粗略SNR值估计步骤，根据接收功率P与SNR的映射关系，输出SNR 的粗略估计值；
[0009]精细SNR值计算步骤，根据下述推导公式，
[0010][0011]计算出SNR粗略估计值与实际值之间的关系式，并利用推导的关系式计算出精细的SNR值；
[0012]线性功率值获取步骤，将SNR反映射查找表查出此时对应的dBm功率值，并将dBm功率值查表转换为对应的线性功率值；
[0013]输出步骤，根据线性功率值查表转dB值，输出RSSI。
[0014]所述输出步骤之前还包括：
[0015]高精度的线性功率值获取步骤，经过反映射得到的线性功率值经过IIR 低通滤波器进行平滑，计算出稳定且具有高精度的线性功率值。
[0016]所述m为2或者3。
[0017]一种应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计系统,所述系统包括：
[0018]信号及单点功率累加单元，在N＝mN
s
个采样点的滑动统计窗长内分别对接收基带信号及信号的单点功率进行累加，分别得到累加输出值D和P，N
s
为过采样倍数；
[0019]线性功率值计算单元，根据计算得到的D和P值，信号的同相和正交分量分别减去D，消除直流分量带来的影响，同时，根据线性功率P＝P
‑
D2, 得到带噪信号的线性功率值；
[0020]SNR映射单元，利用线性功率值计算步骤中得到的P，查表转换为dBm 值，与基带信号的SNR进行映射；
[0021]粗略SNR值估计单元，根据接收功率P与SNR的映射关系，输出SNR 的粗略估计值；
[0022]精细SNR值计算单元，根据下述推导公式，
[0023][0024]计算出SNR粗略估计值与实际值之间的关系式，并利用推导的关系式计算出精细的SNR值；
[0025]线性功率值获取单元，将SNR反映射查找表查出此时对应的dBm功率值，并将dBm功率值查表转换为对应的线性功率值；
[0026]输出单元，根据线性功率值查表转dB值，输出RSSI。
[0027]所述系统还包括：
[0028]高精度的线性功率值获取单元，经过反映射得到的线性功率值经过IIR 低通滤波器进行平滑，计算出稳定且具有高精度的线性功率值。
[0029]所述m为2或者3。
[0030]本专利技术利用低功耗蓝牙信号恒包络相位调制特性及射频和接收链路上的相关参数，将接收功率dBm值映射为接收信号SNR估计值，扣除射频和基带接收链路各部分增益，进而转换为接收天线处接收信号的RSSI值。
[0031]本专利技术针对低信噪比下分段统计易受噪声影响导致不同段信号功率估计波动较大的特点，引入IIR低通滤波器对统计信号功率进行平滑，提升功率估计的精度和稳定性。
[0032]参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
附图说明
[0033]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0034]图1为应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计方法示意图。
[0035]图2为本专利技术不同信噪比夏SNR粗估计值与精细估计值的关系仿真图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
[0038]现有技术中至少存在如下问题：
①
在BLE信号的RSSI计算方法中，往往是先统计一段时间内接收信号的平均功率，然后利用统计到的信号的平均功率去计算RSSI值。该方法在高信噪比场景下的精度尚可，但一旦信噪比较低(详见图2)时，由于受噪声影响，由该方法估计得到的RSSI与实际值偏离较大，偏离程度与噪声功率大小成正比。
②
传统BLE接收机RSSI 估计方法中，由于采用有限个采样点进行信号功率估计，且由于资源开销问题，用于进行功率统计的采样点数不宜过多，导致信号功率统计受单点噪声波动影响较大。
[0039]如图1，应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计方法，具体如下：
[0040]1、在N＝mN
s
个采样点的滑动统计窗长内分别对接收基带信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计方法,其特征在于，所述估计方法包括以下步骤：信号及单点功率累加步骤，在N＝mN
s
个采样点的滑动统计窗长内分别对接收基带信号及信号的单点功率进行累加，分别得到累加输出值D和P，N
s
为过采样倍数；线性功率值计算步骤，根据计算得到的D和P值，信号的同相和正交分量分别减去D，消除直流分量带来的影响，同时，根据线性功率P＝P
‑
D2,得到带噪信号的线性功率值；SNR映射步骤，利用线性功率值计算步骤中得到的P，查表转换为dBm值，与基带信号的SNR进行映射；粗略SNR值估计步骤，根据接收功率P与SNR的映射关系，输出SNR的粗略估计值；精细SNR值计算步骤，根据下述推导公式，计算出SNR粗略估计值与实际值之间的关系式，并利用推导的关系式计算出精细的SNR值；线性功率值获取步骤，将SNR反映射查找表查出此时对应的dBm功率值，并将dBm功率值查表转换为对应的线性功率值；输出步骤，根据线性功率值查表转dB值，输出RSSI。2.根据权利要求1所述的一种应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计方法,其特征在于，所述输出步骤之前还包括：高精度的线性功率值获取步骤，经过反映射得到的线性功率值经过IIR低通滤波器进行平滑，计算出稳定且具有高精度的线性功率值。3.根据权利要求1所述的一种应用于低功耗蓝牙的高精度RSSI估计方法,其特征在于，所述m为2或者3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王存立，
申请(专利权)人：上海兆煊微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：