针对频率误差的粗略和精细补偿制造技术

公开了在基于多载波相位的测距中使用混合RF

【技术实现步骤摘要】
针对频率误差的粗略和精细补偿


[0001]本公开一般涉及用于使用短程窄带无线信号进行定位和测距的技术，并且更具体地，涉及用于针对系统中的频率误差进行补偿的方法和系统，其提供亚米级精度和安全距离测量以用于使用诸如蓝牙技术之类的窄带无线电的定位以及测距应用。

技术介绍

[0002]对个人财产和受限区域的安全进入和访问越来越依赖于远程数字钥匙的使用。一种解决方案是被动进入被动启动(PEPS)应用，该应用提供亚米级精度和安全距离测量，以用于使用诸如低功耗蓝牙(BLE)或IEEE 802.15.4之类的窄带无线电定位汽车钥匙。在PEPS应用的一种实现方式中，汽车上的主集线器和多个传感器使用来自钥匙的基于相位的测距和接收信号强度指示器(RSSI)信息来测量到达角/到达方向(例如，蓝牙核心规范5.1中的AoA/AoD)来估计钥匙的位置。然而，为了提高测距精度，PEPS应用可能需要在主集线器和钥匙之间交换频率误差信息，增加了复杂性和开销。当使用PEPS或其他测距和定位应用时，期望提高精确度并降低测距和定位远程数字钥匙的复杂性。
附图说明
[0003]所描述的实施例及其优点可以通过参考以下结合附图进行的描述而得到最好的理解。这些附图不以任何方式限制本领域技术人员在不脱离所描述实施例的精神和范围的情况下可以对所描述实施例进行的形式和细节上的任何改变。
[0004]图1是示出根据本公开的一个方面的用于汽车钥匙定位的基于相位的安全测距的应用的框图；
[0005]图2示出了根据本公开的一个方面的用于从主集线器定位汽车钥匙的基于相位的安全测距的多个循环；
[0006]图3示出了根据本公开的一个方面的设备的基于相位的安全测距循环的校准同步时隙中的状态；
[0007]图4示出了根据本公开的一个方面的结合使用用于精细频率补偿的数字混频器使用RF粗频率补偿来去除FSKE的功能框图；
[0008]图5示出了根据本公开的一个方面的结合使用用于精细频率补偿的CORDIC使用RF粗频率补偿来去除FSKE的功能框图；
[0009]图6示出了根据本公开的一个方面的实现基于相位的安全测距循环的芯片组的功能框图；
[0010]图7示出了根据本公开的一个方面的使用RF中的粗略频率补偿和数字域中的精细频率补偿的组合来补偿用于基于多载波相位的测距的反射器或发起器处的FSKE的方法700的流程图。
具体实施方式
[0011]本文描述了主题技术的各个方面和变体的示例并且在附图中示出。以下描述并不旨在将本专利技术限制于这些实施例，而是使本领域技术人员能够制造和使用本专利技术。
[0012]PEPS应用的一种实现方式使用安全的基于多载波相位的测距来进行距离测量和定位，其中在多个载波上测量两个设备之间的双向相位差。在基于相位的测距中，发起器(initiator)和反射器这两个设备在不同的载波频率上交换多个恒定音调(CT)，以减轻多径衰落和干扰。发起器是发起测距的设备，并且反射器是响应发起器请求的设备。在使用基于相位的测距来定位汽车钥匙的应用中，发起器(例如，汽车中的主测距设备)和反射器(例如，钥匙)可以对彼此的CT执行相位测量。在多次CT交换结束时，发起器和反射器可以交换他们的相位测量结果来估计钥匙的范围和位置。PEPS应用要求测距和定位测量足够安全以抵御入侵者，例如中间人、相位操纵、相位翻转和符号级攻击。
[0013]为了保护使用CT的基于相位的测距解决方案免受翻转和相位操纵攻击，可以通过交换分组来测量发起器和反射器设备之间的往返时间(RTT)。例如，发起器可以朝反射器发送CT或RTT分组。作为响应，反射器可以将其自己的CT或RTT分组发回给发起器。可以使用基于相位的测距和RTT技术二者来测量两个设备之间的距离。只要两次测量之间的估计距离差小于阈值(例如3米)，就可以认为基于相位的测距结果是安全的。在基于多载波相位的测距和RTT操作中，可以在多个信道上重复测距和定位测量。
[0014]为了提高基于相位的安全测距的准确性，发起器可以估计发起器和反射器之间的相对频率误差，以针对相对频率误差和相对时序误差(relative timing error)进行补偿。相对频率误差可能包括发起器和反射器之间的相对晶体(crystal)误差以及与晶体无关的项，如等式1所示：
[0015][0016]其中，f
err，k
是在载波频率f
k
下测量的相对频率误差；ppm
r
是反射器的晶体误差，单位为百万分之几；ppm
i
是发起器的晶体误差；FSKE
r，k
为载波频率f
k
下反射器的频率系统已知误差(FSKE)；并且FSKE
i，k
是发起器在载波频率f
k
下的FSKE。FSKE是无线电在生成已知载波频率的同时所具有的已知频率误差。FSKE与晶体精度无关。这意味着，即使设备的晶体精度为0ppm，载波频率仍可能具有FSKE误差，并且设备可能不能或无法修复FSKE。FSKE是固定值(对于每个信道或载波频率)，它不会随诸如温度或电压之类的环境变量而变化，并且对于整个产品样本来说它是相同的值。
[0017]如等式1所示，发起器(或反射器)可以基于频率f
k
(f
err，k
/f
k
)下的相对频率误差测量值来估计相对只要在频率f
k
下反射器的FSKE(FSKE
r，k
)和发起器的FSKE(FSKE
i，k
)是已知的。基于对反射器和发起器在另一个频率下的FSKE的了解，发起器可以使用估计的相对ppm来计算另一频率下的相对频率误差。然后，发起器可以针对发起器和反射器之间的相对频率误差和相对时序误差进行补偿。因此，在基于相位的安全测距中，在发起器和反射器开始任何测距程序之前，FSKE
r，k
≠0的反射器可以通知发起器跨所有载波频率k＝1到n的FSKE
r，k
的整个表。FSKE
r，k
≠0的反射器可以在配置阶段期间预先传送其整个表。如果反射器对于所有k支持FSKE
r，k
＝0，那么它可能会丢弃该交换，从而节省配对时间和通信开销。
[0018]本文描述了在使用基于多载波相位的测距解决方案的PEPS应用中使用混合RF
‑
数字方法使反射器或发起器无线电中的FSKE＝0(或接近0)的技术的各个方面。混合RF
‑
数字方法结合了RF域中的粗略频率补偿技术和数字域中的精细频率补偿技术，以消除反射器或发起器处所有载波频率上的FSKE。在RF域中执行的粗略频率补偿可以使用锁相环(PLL)来乘以晶体频率以接近目标载波频率来针对目标载波频率下的已知FSKE的粗略部分进行补偿。精细频率补偿可以使用数字技术来去除已知FSKE中未被RF补偿的剩余部分。与仅使用RF
‑
PLL去除FSKE的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于在两个设备之间进行测距的方法，包括：由第一设备确定所述第一设备用于向第二设备发送测距信号的目标信道的目标频率，其中，所述目标频率针对与所述第一设备的所述目标信道相关联的频率系统已知误差(FSKE)进行补偿；由所述第一设备通过在射频(RF)域中以粗略频率偏移对第一信号进行移位来生成所述目标频率；以及由所述第一设备通过在数字域中以精细频率偏移对所述测距信号进行移位来生成所述第一信号，其中，所述粗略频率偏移与所述精细频率偏移结合以针对所述FSKE补偿所述目标频率。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述第一设备基于与所述第一设备的所述目标信道相关联的所述FSKE来确定所述粗略频率偏移和所述精细频率偏移。3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在所述RF域中以所述粗略频率偏移对所述第一信号进行移位来生成所述目标频率包括：由所述第一设备配置锁相环(PLL)以生成所述粗略频率偏移，其中，所述PLL的频率分辨率在所述粗略频率偏移中产生未能针对所述FSKE完全补偿所述目标频率的频率误差。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述数字域中的所述精细频率偏移针对所述RF域中的所述粗略频率偏移中的所述频率误差进行补偿，以针对所述FSKE完全补偿所述目标频率。5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在所述数字域中以所述精细频率偏移对所述测距信号进行移位来生成所述第一信号包括：基于所述精细频率偏移来确定在周期性采样间隔下的数字频移；以及使用数字混频器将所述测距信号与在所述周期性采样间隔下的所述数字频移进行混合，以生成所述第一信号。6.根据权利要求1所述的方法，其中，通过在所述数字域中以所述精细频率偏移对所述测距信号进行移位来生成所述第一信号包括：基于所述精细频率偏移确定在周期性采样间隔下的相位旋转；以及使用坐标旋转数字计算机(CORDIC)来以所述周期性采样间隔下的所述相位旋转对所述测距信号进行旋转，以生成所述第一信号。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：测量与所述第一设备的多个信道相关联的FSKE；将与所述多个信道相关联的FSKE存储在表中；以及由所述第一设备基于所述表来针对所述目标信道确定所述粗略频率偏移和所述精细频率偏移。8.根据权利要求7所述的方法，其中，将与所述多个信道相关联的FSKE存储在所述表中包括：确定由与所述多个信道相关联的FSKE共享的共同项；从与所述多个信道相关联的FSKE中去除所述共同项；以及存储与所述多个信道相关联的去除了所述公共项的FSKE以减小所述表的大小。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：由所述第一设备在所述目标信道的所述目标频率上向所述第二设备发送所述测距信号，而不向所述第二设备传送与所述第一设备的所述目标信道相关联的FSKE。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测距信号是用于在所述第一设备和所述第二设备之间进行测距的恒定音调信号或往返飞行时间(RTT)分组。11.一种装置，包括：发射器，其包括射频(RF)域和数字域，所述发射器被配置为向目标设备发送发起测距信号；接收器，其被配置为接收来自所述目标设备的反射测距信号；以及处理器，其被配置为：确定用于向所述目标设备发送测距信号的目标信道的目标频率，其中，所述目标频率针对与所述装置的所述目标信道相关联的频率系统已知误差(FSKE)进行补偿；其中，所述发射器被配置为：通过在所述RF域中以粗略频率偏移对第一信号进行移位来生成所述测距信号的所述目标频率；以及通过在所述数字域中以精...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：赛普拉斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：