到达角、出发角测向设备及其载波频偏估计方法技术

本申请公开了一种到达角、出发角测向设备，以及用于到达角测向设备和出发角测角设备的载波频偏估计方法。其中，到达角测向设备的载波频偏估计方法包括：确定天线切换模式，天线切换模式包括至少一个连续重复天线模式；按照天线切换模式切换天线，接收目标设备发送的包含测向信息的信号，得到相应的采样点；对每个连续重复天线模式的每段采样数据，计算从第二个采样点开始的每个采样点的采样时刻对应的载波频偏估计值；基于已得到频偏估计值的采样时刻对应的频偏估计值，通过插值得到未得到频偏估计值的其他采样时刻对应的载波频偏估计值。本公开的载波频偏估计方法可以适用于较大的频偏范围，并可跟踪载波频率漂移，从而提高测向精度。高测向精度。高测向精度。

【技术实现步骤摘要】
到达角、出发角测向设备及其载波频偏估计方法


[0001]本申请涉及无线通信
，特别地，涉及一种到达角、出发角测向设备及其载波频偏估计方法。

技术介绍

[0002]无线电测向技术广泛应用于各种无线设备中。
[0003]蓝牙协议从5.1版本开始，其低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，BLE)标准中增加了测向功能，支持两种测向方法，即到达角(Angle ofArrival，AoA)方法和出发角(Angle ofDeparture，AoD)方法。图1A示出了到达角测向方法原理示意图，其中，发射设备使用单根天线发射信号，接收设备使用两根以上的天线组成的天线阵列，并按照一定的天线切换模式，轮流使用各个天线接收信号，利用信号到达接收设备不同天线的相位不同，计算出发射设备相对于接收设备的天线阵列的角度，即AoA。图1B示出了出发角测向方法原理示意图，其中，发射设备使用两根以上的天线组成的天线阵列，并按照预设的天线切换模式，轮流使用各个天线发射信号，接收设备使用单根天线接收信号，利用发射设备不同天线的信号到达接收设备的相位不同，计算出接收设备相对于发射设备的天线阵列的角度，即AoD。
[0004]然而，由于接收设备与发射设备的振荡器不匹配，以及发射设备或者接收设备的频率漂移等原因，导致接收信号不可避免的存在载波频偏，载波频偏主要包括接收设备和发射设备之间的固定的载波偏差和频率漂移，载波频偏会反映在AoA/AoD估计中采样数据的相位中，进而影响角度估计的准确度。
[0005]针对上述问题，文献CN115051741A提出一种消除BLE测向载波频偏影响获得相位延时的方法，该方法通过将天线切换模式配置为特定的切换模式，从而在不需要估计载波频偏的情况下，获得天线间与角度相关的相位差。然而，由于该方法使用的特定天线切换模式，导致该方法能够消除的频偏范围较小。对于时隙长度为1us的情况，该方法可消除的最大频偏为125kHz；对于时隙长度为2us的情况，可消除的最大频偏为62.5kHz。考虑到实际中有噪声的情况，可消除频偏范围会更小。而蓝牙协议对BLE设备的中心频率偏差不超过
±
150kHz，由此可见，该专利的方法无法覆盖BLE设备允许的全部频偏范围。此外，该专利中使用的特定天线切换模式，会使某一根天线的采样点数远多于其它天线，无法均匀使用各个天线，导致该专利的角度估计精度较低。

技术实现思路

[0006]本申请的一个目的在于提供一种载波频偏估计方法，到达角测向设备和出发角测角设备，以解决到达角或出发角测向设备接收信号中存在的载波频偏和频率漂移的影响，提高角度估计精度。
[0007]本申请的一个方面，提供了一种用于到达角测向设备的载波频偏估计方法，所述到达角测向设备包括至少两根天线，所述方法包括：确定天线切换模式，所述天线切换模式包括至少一个连续重复天线模式；按照所述天线切换模式切换天线，接收目标设备发送的
包含测向信息的信号，得到相应的采样点；对每个连续重复天线模式的每段采样数据，计算从第二个采样点开始的每个采样点的采样时刻对应的载波频偏估计值；以及基于已得到频偏估计值的采样时刻对应的频偏估计值，通过插值得到未得到频偏估计值的其他采样时刻对应的载波频偏估计值。
[0008]在一些实施例中，在通过插值得到未得到频偏估计值的其他采样时刻对应的载波频偏估计值之后，所述方法还包括：对各个采样时刻对应的载波频偏估计值进行滤波，以滤波后的结果作为新的载波频偏估计值。
[0009]在一些实施例中，所述到达角测向设备的接收时间窗包括参考时段，以及位于参考时段之后的交替分布的切换时隙和采样时隙；按照所述天线切换模式切换天线，接收目标设备发送的包含测向信息的信号，得到相应的采样点，包括：在所述参考时段，使用所述天线切换模式中的第一个天线接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号；按所述天线切换模式的天线排列顺序，依次在每个切换时隙，将天线切换为所述天线切换模式中的下一个天线；以及在每个采样时隙，使用上一个切换时隙切换的天线接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号。
[0010]在该实施例中，按所述天线切换模式的天线排列顺序，依次在每个切换时隙，将天线切换为所述天线切换模式中的下一个天线，包括：在每个切换时隙，若切换前的天线和切换后的天线为同一根天线，则在该切换时隙接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号。
[0011]在该实施例中，所述采样时隙和所述切换时隙的时长相同。
[0012]在一些实施例中，对每个连续重复天线模式的每段采样数据，计算从第二个采样点开始的每个采样点的采样时刻对应的载波频偏估计值，包括：对从所述第二个采样点开始的每个采样点，计算该采样点与前一采样点的相位差，再减去载波时延相位差，得到该采样点的采样时刻对应的载波频偏相位偏差；基于所述载波频偏相位偏差和采样周期计算出该采样点的采样时刻对应的载波频偏估计值。
[0013]在一些实施例中，所述包含测向信息的信号由所述目标设备使用单根天线发送。
[0014]在一些实施例中，所述到达角测向设备为蓝牙低功耗设备，所述包含测向信息的信号为恒定音调扩展信号。
[0015]本申请的第二方面，提供了一种用于出发角测向设备的载波频偏估计方法，包括：确定目标设备的天线切换模式，判断所述天线切换模式是否包括至少一个连续重复天线模式；响应于所述天线切换模式包括至少一个连续重复天线模式，接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号，得到相应的采样点；对与所述目标设备的每个连续重复天线模式对应的每段采样数据，计算从第二个采样点开始的每个采样点的采样时刻对应的载波频偏估计值；以及基于已得到频偏估计值的采样时刻对应的频偏估计值，通过插值得到未得到频偏估计值的其他采样时刻对应的载波频偏估计值。
[0016]在一些实施例中，通过插值得到未得到频偏估计值的其他采样时刻对应的载波频偏估计值之后，所述方法还包括：对各个采样时刻对应的载波频偏估计值进行滤波，以滤波后的结果作为新的载波频偏估计值。
[0017]在一些实施例中，所述目标设备的发送时间窗包括交替分布的采样时隙和切换时隙；接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号，得到相应的采样点包括：在每个采样时
隙接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号。
[0018]在一些实施例中，对与所述目标设备的每个连续重复天线模式对应的每段采样数据，计算从第二个采样点开始的每个采样点的采样时刻对应的载波频偏估计值包括：对从所述第二个采样点开始的每个采样点，计算该采样点与前一采样点的相位差，再减去载波时延相位差，得到该采样点的采样时刻对应的载波频偏相位偏差；基于所述载波频偏相位偏差和采样周期计算出该采样点的采样时刻对应的载波频偏估计值。
[0019]在一些实施例中，接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号包括：使用单根天线接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号。
[0020]在一些实施例中，所述到达角测向设备为蓝牙低功耗设备，所述包含测向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于到达角测向设备的载波频偏估计方法，所述到达角测向设备包括至少两根天线，其特征在于，所述方法包括：确定天线切换模式，所述天线切换模式包括至少一个连续重复天线模式；按照所述天线切换模式切换天线，接收目标设备发送的包含测向信息的信号，得到相应的采样点；对每个连续重复天线模式的每段采样数据，计算从第二个采样点开始的每个采样点的采样时刻对应的载波频偏估计值；以及基于已得到频偏估计值的采样时刻对应的频偏估计值，通过插值得到未得到频偏估计值的其他采样时刻对应的载波频偏估计值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过插值得到未得到频偏估计值的其他采样时刻对应的载波频偏估计值之后，所述方法还包括：对各个采样时刻对应的载波频偏估计值进行滤波，以滤波后的结果作为新的载波频偏估计值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述到达角测向设备的接收时间窗包括参考时段，以及位于参考时段之后的交替分布的切换时隙和采样时隙；按照所述天线切换模式切换天线，接收目标设备发送的包含测向信息的信号，得到相应的采样点，包括：在所述参考时段，使用所述天线切换模式中的第一个天线接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号；按所述天线切换模式的天线排列顺序，依次在每个切换时隙，将天线切换为所述天线切换模式中的下一个天线；以及在每个采样时隙，使用上一个切换时隙切换的天线接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按所述天线切换模式的天线排列顺序，依次在每个切换时隙，将天线切换为所述天线切换模式中的下一个天线，包括：在每个切换时隙，若切换前的天线和切换后的天线为同一根天线，则在该切换时隙接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采样时隙和所述切换时隙的时长相同。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对每个连续重复天线模式的每段采样数据，计算从第二个采样点开始的每个采样点的采样时刻对应的载波频偏估计值，包括：对从所述第二个采样点开始的每个采样点，计算该采样点与前一采样点的相位差，再减去载波时延相位差，得到该采样点的采样时刻对应的载波频偏相位偏差；基于所述载波频偏相位偏差和采样周期计算出该采样点的采样时刻对应的载波频偏估计值。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包含测向信息的信号由所述目标设备使用单根天线发送。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述到达角测向设备为蓝牙低功耗设备，所述包含测向信息的信号为恒定音调扩展信号。9.一种用于出发角测向设备的载波频偏估计方法，其特征在于，所述方法包括：
确定目标设备的天线切换模式，判断所述天线切换模式是否包括至少一个连续重复天线模式；响应于所述天线切换模式包括至少一个连续重复天线模式，接收所述目标设备发送的包含测向信息的信号，得到相应的采样点；对...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾亦夫，
申请(专利权)人：重庆希微科技有限公司，
类型：发明
国别省市：