CN105637823A - 适合于信道估计的具有2的幂的指数维度的三元序列 - Google Patents
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Abstract
描述了用于位置跟踪系统中的信道估计的方法、系统和设备。所述方法、系统和设备可以包括用于确定和/或设计用于在位置跟踪系统中实现的、理想的或半理想的序列(包括前导码序列)的工具和技术。可以确定并采用具有2的指数维度的序列(例如,三元序列),这可以帮助降低实现复杂度和/或操作功耗。可以使用均方误差和/或最大自相关峰值性能度量来确定序列。
Description
交叉引用
本专利申请要求享有由Ekbatani等人于2013年10月9日递交的、名称为“TernarySequencesWithPowerofTwoExponentDimensionalitiesSuitableforChannelEstimation,”的美国专利申请No.14/049,256的优先权,所述申请已经转让给本申请的受让人。
背景技术
在某些室内环境和企业环境中,容易地定位各种类型的资产或人员或定位二者可能是重要的。医院、零售店和仓库可能都是此类环境的例子。在室内环境中用来监控资产或人员的位置的精确性和速度在确定跟踪系统的有用性中可能是重要因素。另外,具有成本有效的、可缩放的、并且能够提供连续、精确和准确的位置监控的跟踪系统也是期望的。
可以使用不同的系统和设备来定位特定室内环境中的资产和/或人员。遍及室内环境的至少一部分所部署的超宽带(UWB)网络或者某种其它射频网络可以被配置为执行室内跟踪。系统可以采用在室内环境中的特定位置处放置的多个接入点(AP)。还可以将位置跟踪标签附着到要跟踪的每个移动资产和/或每个人员。标签可以发送波形(例如,信标信号),这些波形由用于测距测量的AP接收,以确定标签与接收该波形的AP之间的距离。一旦获得标签与至少三个不同AP之间的距离,就可以使用三角测量或三边测量来估计标签所附着到的资产或人员的位置。
确定AP与标签之间的距离可以包括:确定标签与不同AP之间的往返延迟。但是,在许多情况下,信道估计可能在确定往返时间延迟之前发生。
发明内容
概括地说,所描述的特征涉及用于信道估计的一种或多种改进的方法、系统和/或设备。这些方法、系统和/或设备可以包括确定并利用适合于信号估计的序列。在一些情况下,采用理想的或半理想的序列,包括具有2的指数维度的序列——例如三元(ternary)序列。
描述了一种用于执行信道估计的方法。可以选择包括理想的循环自相关(circularautocorrelation)的初始实数序列。可以对所述初始实数序列的长度执行初始修改。可以将所述初始实数序列的频率响应转换至时域。
在一个实施例中,可以将所述初始实数序列的所述时域量化为具有最优阈值的预定数量的等级,以及可以至少部分地基于所述初始实数序列的经初始修改的长度和经量化的时域来迭代地计算性能度量。量化可以包括应用三级量化。
在一个例子中,可以至少部分地基于对所述性能度量的所述迭代计算中的每个迭代计算,来做出关于是否要对所述初始实数序列的所述长度执行额外修改的确定。所述初始实数序列的所述长度可以是2d-1。在一个例子中,所述性能度量可以包括均方误差函数。在一个例子中,所述性能度量可以包括最大自相关峰值度量。当达到最小均方误差时,可以做出执行所述额外修改的确定。执行所述初始修改可以包括在所述初始实数序列内添加元素。
还描述了一种用于执行信道估计的系统。所述系统可以包括:用于选择包括理想的循环自相关的初始实数序列的单元;用于对所述初始实数序列的长度执行初始修改的单元;以及用于将所述初始实数序列的频率响应转换至时域的单元。
还描述了一种用于执行信道估计的装置。所述装置可以包括处理器和存储器,所述存储器与所述处理器进行电通信。指令可以存储在所述存储器中。所述指令可以由所述处理器执行以用于:选择包括理想的循环自相关的初始实数序列;对所述初始实数序列的长度执行初始修改;以及将所述初始实数序列的频率响应转换至时域。
还描述了一种用于信道估计的计算机程序产品。所述计算机程序产品可以包括存储有指令的非暂时性计算机可读介质,所述指令可由处理器执行以用于:选择包括理想的循环自相关的初始实数序列;对所述初始实数序列的长度执行初始修改;以及将所述初始实数序列的频率响应转换至时域。
通过以下详细描述、权利要求书和附图,所描述的方法、系统和设备的适用性的进一步范围将变得显而易见。消息描述和特定的例子是仅通过说明的方式来给出的,这是因为在本描述的精神和范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
附图说明
通过参考以下附图,可以实现对本发明的性质和优势的进一步理解。在附图中,类似的组件或特征可以具有相同的附图标记。此外,相同类型的各种组件可以通过在附图标记后附上破折号以及在相似部件之间进行区分的第二标记来加以区分。只要在说明书中仅使用了第一附图标记,则该描述适用于具有相同的第一附图标记的类似组件中的任何一个,而不考虑第二附图标记。
图1A和图1B示出了根据各个实施例的位置跟踪系统的例子;
图2A和图2B示出了根据各个实施例的可以在位置跟踪系统中采用的示例性设备的框图;
图3示出了根据各个实施例的位置跟踪系统的例子的框图;
图4示出了根据各个实施例的位置跟踪系统的例子的框图;
图5示出了根据各个实施例的位置跟踪系统的例子的框图;
图6是根据各个实施例的位置跟踪系统内的通信的方法的流程图;
图7是根据各个实施例的位置跟踪系统内的通信的方法的流程图;
图8是根据各个实施例的位置跟踪系统内的通信的方法的流程图;
图9是根据各个实施例的位置跟踪系统内的通信的方法的流程图。
具体实施方式
描述了与位置跟踪系统中的信道估计相关的方法、系统和设备。这些方法、系统和设备可以包括确定或设计(或者确定并设计)用于与确定位置跟踪标签的位置一起使用的序列。为了达到低的实现复杂度,可能期望采用具有最小周期维度是2的幂的前导码序列。在一些情况下,使用这种2的指数维度序列(例如,N=2d)将允许基于基2(radix-2)快速傅里叶变换(FFT)引擎来实现信道估计方案,这转而可以降低电路复杂度。
设计具有2的指数维度的序列(例如,三元序列)可以包括求解某些最优化问题。在一些实例中,序列确定要求修改序列的长度或修改序列的频谱响应或修改这二者。
以下描述提供了例子,其并非是对权利要求中所阐述的范围、适用性或配置的限制。在不偏离本公开内容的精神和范围的情况下,可以对所讨论的要素的功能和布置做出改变。各个实施例可以视情况省略、替代或添加各个过程或组件。例如,可以按照与所描述的顺序不同的顺序来执行所描述的方法,并且可以添加、省略或组合各个步骤。另外,关于某些实施例来描述的特征可以组合到其它实施例中。以下描述互换地使用术语DTX和非连续传输。
首先,图1A描绘了根据各个实施例的位置跟踪系统100的例子。遍及与室内和/或企业环境相关联的覆盖区域110,系统100提供对资产(例如,对象)或人员或二者的位置跟踪。在一些实施例中,覆盖区域110表示建筑物(例如,医院、零售店或仓库)内的覆盖区域。在覆盖区域110内,在特定位置处可以部署多个AP105,如可以部署多个标签115(还被称为标签单元和位置跟踪标签),其中在覆盖区域110内可以跟踪标签115。由于AP105的静止性质,因此任意两个AP105之间的精确距离通常是已知的,或者可以通过系统100的操作来确定。任何两个AP105可以通过测距操作(其可以是双向测距操作)来确定它们自身之间的距离。可以经由通信链路125来执行测距操作。
图1A中所示出的AP105的布置旨在作为非限制性的例子。可以以与图1A中所描绘的方式或模式不同的方式或模式在覆盖区域110内部署或分布AP105。例如,可以以距彼此不同的距离来布置AP105。在一些情况下,覆盖区域110表示二维部署,例如建筑物内的单层。但是在一些实施例中,通过将AP105中的一些AP105放置在覆盖区域110内的建筑物的不同层或不同水平上,以三维方式来部署AP105。
标签单元115中的每个标签单元可以附着到覆盖区域110内被跟踪的人员的资产。标签单元115可以装备有窄带收发机或UWB发射机或二者。标签单元115还可以具有一个或多个振荡器或定时器,或具有二者。每个振荡器均可以产生重复的震荡的电信号,该信号是可调节的和/或可变的。这些信号可以基于和或包括具有2的指数维度的序列。
图1A描绘了在位置A、B、C、D、E和F处具有六个标签单元115的示例性位置跟踪系统100。经过一段时间,这些位置可以随着标签115所附着到的资产或人员在覆盖区域110内移动或被移动而变化。被示出为具有六个标签115的系统100旨在作为位置跟踪系统的非限制性例子。本领域技术人员将认识到,系统100是可缩放的,并且系统100能够跟踪更多或更少的资产或人员。
系统100包括跟踪管理服务器150,该跟踪管理服务器150还可以被称为标签跟踪管理服务器或者位置跟踪服务器。在一些实施例中,跟踪管理服务器150通过网络140连接到AP105。连接可以是通过与AP105相关联的无线网络的方式。跟踪管理服务器150可以执行与信道估计相关的各种功能,包括:确定提供针对信道估计的低实现复杂度的序列。跟踪管理服务器150还可以估计覆盖区域110内被跟踪的资产或人员的位置。
AP105可以通过发送和/或接收UWB信号来互相通信。AP105之间的信道(其与通信链路125相关联)通常以噪声和信号降级阻抗(degradingimpedance)为特征。在一些情况下,AP105间通信包括信道估计步骤。在该通信中AP105可以采用理想的或半理想的序列,这可以允许较小复杂度的接收机和/或发射机电路。
接着,图1B示出了在AP105和标签115之间经由通信链路135的传输或广播。在一些实施例中,标签115使用UWB和窄带信号中任一者或二者,经由通信连接135来与AP105通信。标签115主要利用窄带还是UWB来进行通信可以依赖于标签115是移动的还是静止的。
标签115可以通过发送和/或接收UWB信号来与AP105通信。例如,标签115可以对信号进行广播,其中该信号由多个AP105来接收。对于接收到信号的每个AP105,跟踪管理服务器150可以确定与信号广播和每个进行接收的AP105相关联的往返延迟。在一些情况下,确定标签115的位置(例如,其必须被断言,以确定往返延迟)的初始步骤是信道估计。
举例而言,信道估计涉及根据对信号的观测来估计向量h:
yR[n]=x[n]*h+wR[n](1)
其中,x[n]是跨域一个周期N的持续时间的发送序列向量,并且wR[n]是具有方差的高斯噪声向量。
在一些实例中,例如在没有用户干扰的实例中,可以通过下式来用公式表示信道向量的无偏估计量:
其中,F是N×N的归一化FFT矩阵
并且Θ是对角矩阵,其中对角元素等于序列x[n]在一个周期上的傅里叶变换
矩阵Θ的对角元素可以被定义为θi(i=0,1,…,N-1)。
另外,算子可以指代对向量的直接傅里叶变换(DFT)运算——例如,类似于MATLAB中的fft(·)函数。
根据Parseval的理论,可以显示
使用迹算子Tr{*}。此外,观测信号的信噪比(SNR)可以被定义为:
参考式1,基本信道估计可以涉及确定用以根据对yR[n]的观测来对x[n]卷积运算取反的线性滤波器。因此,在一些情况下,信道估计涉及向yR[n]应用滤波器其具有等于对角矩阵Θ-1(Θ-1是对角矩阵Θ的逆)的频率响应。例如:
式2的表达式FHΘ-1FyR可以对相关的滤波运算(例如,解卷积)建模。式7中信道估计的均方误差(MSE)可以被表示为:
其中,|Θ|-2是对角矩阵,其对角元素等于
因此,MSE度量可以按如下来定义:
MSEL=10×log(Tr{|Θ|-2}Tr{|Θ|2})(9)
在一些情况下,例如对于具有平坦幅度的频率响应的前导码序列,MSEL的最优值(例如,最小值)是0dB。在一些实施例中,例如,对于在m序列上构造的前导码,MSEL值是其随着序列长度增加而接近3dB。
达到具有无偏估计的最小可能MSE的前导码序列可能是以下最优化问题的期望解:
其中,θi是矩阵Θ的对角元素,C是与SNR成比例的常量,并且是N维实数空间。使用拉格朗日(Lagrange)方法,可以限制最优化问题10的解空间,使得满足最优化问题10的解具有以下形式:
|θ0|2=|θ1|2=…=|θN-1|2(11)
与具有线性无偏估计量的最小MSE相对应的前导码序列具有平坦幅度的频率响应。在一些情况下,呈现出式11中所阐述的属性的序列被称为理想的序列。这种序列可能不会以任意维度存在。为了达到针对信道估计的低实现复杂度,确定具有2的幂的最小周期维度(例如,N=2d)的前导码序列可能是有利的。
本领域技术人员将注意到,通常来说,可能不会依赖于短长度的序列来达到本文所描述的相同的有益效果。在一些情况下,脉冲串应当包含室内信道的完整长度。短的序列可能不适合于此。因此,为了使用短的序列,在序列的元素之间进行上采样(例如,插入一个或多个零)可能是必要的。这种上采样可能导致在发射机电路处引起高的峰均功率比(PAPR)的分辨率,而这转而可能引起高于期望的实现复杂度。因此期望确定用于避免这些负面问题的序列,例如,平凡维度(例如,2的指数或3的指数)的半理想序列——同时在高速率(例如,高分辨率)采样范式中还具有充足的长度来包含室内信道。
在一些实施例中,这包括选择具有理想的循环自相关的初始实数序列。例如,可以选择初始m序列x[n]。序列x[n]可以具有长度2d-1,其中d可以是生成多项式的次数。可以修改初始实数序列的长度。在一些实施例中,将元素0添加到序列内的位置k=0处。根据一些实施例,获取对矩阵Θ的傅里叶变换,使得随后可以获取具有统一幅度的、Θ的相位响应(例如,频率响应),并且可以将得到的对角矩阵定义为本领域技术人员将注意到,唯相位(phase-only)频谱转换为理想的序列;但是对应的时域序列可能不再是三元的。初始实数序列的频率响应因此可以转换至时域。例如,可以推导出的傅里叶逆变换并且定义为应当认识到,半理想的序列的相位频谱可以是共轭对称向量,并且因此,对应的时间响应可以是实数向量。
可以将初始实数序列的时域量化为在最优阈值内的预定数量的等级。因此,在一些情况下,向应用量化(例如,三级量化)以得到其中可以是三元序列。
可能期望采用三元序列,这是因为三元序列可能允许使用低复杂度冲击无线电路设计技术的、相对简单的实现方式。三元序列可以避免向冲击无线脉冲发生器应用额外调制器的需求。在三元序列{0,1,-1}中,例如,0可以是静默,1可以表示正极性脉冲,而-1可以表示负极性脉冲。本领域技术人员将认识到,许多低功率设备可以合适地实现这种在码片和/或操作功耗方面具有低复杂度的脉冲串序列。
通过说明的方式,
在一些实施例中,将对称的量化级定义为η=0.6,可以通过1维扫描来对该量化级进行最优化,以使对应的MSEL最小化。随后可以将序列转换至频率域Θo,并且可以应用最优化度量(其还可以被称为性能度量)MSEL=10×log(Tr{|Θ|-2}Tr{|Θ|2})。在一些情况下,基于序列的经初始修改的长度和经量化的时域来迭代地计算性能度量。例如,通过跨越位置索引k=1,…,N进行扫描,直到达到最小MSEL为止。因此,确定半理想的序列可以包括:基于迭代计算来确定是否要对初始实数序列的长度执行额外修改。与最小MSEL相关联的频率响应Θo可以表示位置跟踪系统中要采用的候选序列。这种候选序列可以被称为具有2的指数维度的半理想序列。
在一些实施例中,性能度量包括最大自相关峰值A。可以基于最小MSEL和/或最大自相关峰值来选择前导码序列(例如,前导码基序列)。采用MSEL可能导致对较低SNR观测的增加的灵敏度。使用最小MSE度量可以允许设备以较低的SNR环境和/或以较长的接收范围来操作。在其它情况下,使用最大自相关峰值可以导致降低的发射机电路复杂度,这是因为峰均功率比会随着更大的前导码长度而减小。例如,在实现复杂度不是主要顾虑的情形下,可以存在平凡解序列确定,例如,x[n]=1。因此,x[n]=[+1,+1,+1,-1]是一个例子,其中N=4并且A=4。这些序列可以导致2的指数的前导码基序列,并且都可以导致MSEL=0dB。
接着,转到图2A,图2A是示出了根据各个实施例的、被配置用于与位置跟踪系统进行通信的设备200的框图。设备200可以是信道估计模块205,该信道估计模块205可以是参考图1A和图1B所描述的标签115、AP105和/或跟踪管理服务器150的例子或方面。在一些实施例中,设备200是处理器。设备200可以包括接收机模块210、序列生成模块215、和/或发射机模块220。接收机模块210可以接收从例如标签115和/或AP105发送的信号。另外地或替代地,设备200可以被配置有接收滤波器,该接收滤波器被最优化为接收理想的和/或半理想的序列。
序列生成模块215可以处理由接收机模块210接收到的信号或者对该信号的处理进行控制。序列生成模块还可以是用于执行与信道估计相关的功能(包括确定具有2的指数维度的半理想序列)的单元。在一些实施例中,序列生成模块确定并生成用于位置跟踪系统100的优选的前导码序列。序列生成模块可以采用上面所讨论的用于确定序列的工具和技术。例如,序列生成模块的各个方面可以基于上面的讨论来求解上面的最优化问题10。发射机模块220可以发送由序列生成模块215生成的序列。
可以在单个设备中实现接收机模块210、序列生成模块215和/或发射机模块220。在一些实施例中,利用适于在硬件中执行适用功能中的一些或全部适用功能的一个或多个专用集成电路(ASIC),来单独地或共同地实现设备200的组件。替代地,可以由一个或多个处理单元(或内核)在一个或多个集成电路上执行所述功能。在其它实施例中,使用其它类型的集成电路(例如,结构化/平台ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)、以及其它半定制集成电路(IC)),其中可以以本领域已知的任何方式来对所述其它类型的集成电路编程。还可以利用体现在存储器中的、被格式化为由一个或多个通用或专用处理器来执行的指令,来全部或部分地实现每个单元的功能。
图2B示出了根据各个实施例的、被配置用于位置跟踪系统中的通信的设备200-a的框图。设备200-a可以是图2A的设备200的例子;设备200-a还可以执行与参考图2A所描述的功能大体上相同的功能。设备200-a可以是信道估计模块205-a,并且设备200-a可以是参考图1A、图1B和图2A所描述的AP105、标签115和/或跟踪管理服务器150的一个或多个方面的例子。在一些实施例中,设备200-a是处理器。设备200-a可以包括接收机模块210-a、序列生成模块215-a和发射机模块220-a中的一个或多个。例如,这些模块可以被配置为执行与图2A的设备200的对应模块大体上相同的功能。
序列生成模块215-a可以装备有被配置为确定前导码序列的子模块。例如,序列生成模块215-a可以确定用于位置跟踪系统100中的理想的或半理想的序列。序列生成模块215-a可以在序列选择模块225处选择初始实数序列。初始实数序列可以是三元或二元序列。例如,m序列(其是二元序列(例如,序列{+1,-1}))可以用作三元序列的N维搜索空间中的初始向量点。在一些情况下,初始实数序列具有长度2d-1。另外地或替代地,可以从具有大的自相关峰值和/或小的旁瓣的、设定数量的可能序列中选择初始实数序列,或者可以随机地生成初始实数序列。在一些实例中,选择具有期望的相关模式(correlationpattern)的起始序列导致N维搜索空间内更佳的局部最优解。
序列生成模块215-a可以包括长度修改模块230,该长度修改模块230可以对由序列选择模块225所选择的实数序列的长度执行初始修改。例如,长度修改模块230可以将元素0添加到由序列选择模块225所选择的实数序列。序列生成模块215-a还可以包括频率时间转换模块240。在一些实施例中,频率时间转换模块240对初始实数序列的频率响应采用傅里叶逆变换。
序列生成模块250还可以包括量化模块250。量化模块250可以将初始实数序列的时域量化为具有最优阈值的预定数量的等级。例如,量化模块250可以对经变换的序列采用三级量化,以确定三元序列。采用更高级的量化(例如,大于三)可以增加搜索空间中的自由度,并且可以引起更佳的MSE性能。但是,在一些情况下,这可能增加发射机模块的实现复杂度和功耗。
另外地或替代地,序列生成模块215-a可以包括计算模块,该计算模块可以基于序列的经初始修改的长度和经量化的时域来迭代地计算(或求解)性能度量。在一些情况下,计算模块260采用MSE性能度量,例如上面所描述的MSEL。在其它实施例中,计算模块260使用最大自相关峰值度量。在其它实例中,计算模块260计算MSE和最大自相关峰值二者。计算模块260还可以被配置为:确定序列生成模块215-a的各方面是否应当对初始实数序列的长度执行额外修改。
可以在单个设备(例如,当该设备负责双向通信时)中实现接收机模块210-a、序列生成模块215-a和/或发射机模块220-a。在一些情况下,利用适于在硬件中执行适用功能中的一些或全部适用功能的一个或多个专用集成电路(ASIC),来单独地或共同地实现设备200-a的组件。替代地,可以由一个或多个处理单元(或内核)在一个或多个集成电路上执行所述功能。在其它实施例中,使用其它类型的集成电路(例如,结构化/平台ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)、以及其它半定制集成电路(IC)),其中可以以本领域已知的任何方式来对所述其它类型的集成电路编程。还可以利用体现在存储器中的、被格式化为由一个或多个通用或专用处理器来执行的指令,来全部或部分地实现每个单元的功能。
现在转到图3,图3示出了根据各个实施例的、被配置用于位置跟踪系统内的通信的系统300的框图。在一些实施例中,系统300包括跟踪管理服务器150-a,该跟踪管理服务器150-a可以是图1A和图1B的跟踪管理服务器150。跟踪管理服务器150-a可以包括序列生成模块215-b、处理器模块310、存储器模块320(以及软件325)、网络通信模块330、迭代模块340。跟踪管理服务器150-a的组件中的每个组件可以互相通信。
根据一些实施例,跟踪管理服务器150-a可以执行参考信道估计模块210(其是参考图2A和图2B所描述的)所描述的功能中的一些或全部功能。例如,跟踪管理服务器可以被配置为确定具有2的指数维度的半理想的序列。序列生成模块215-b可以执行与参考图2B所描述的序列生成模块215-a大体上相同的功能。在一些实施例中,迭代模块340被配置为:确定序列生成模块215-b的各方面是否应当对初始实数序列的长度执行额外修改。
处理器模块310也可以执行与信道估计相关的各种操作,包括确定前导码序列;并且,在一些实施例中,处理器模块310包括智能硬件设备(例如,CPU)。跟踪管理服务器150-a还可以通过网络通信模块330来与网络140-b进行通信,以向确定和/或使用某些序列的AP105发送信息和/或从所述AP105接收信息。同样地,跟踪管理服务器150-a可以发送或接收与所识别的或正在识别的信道特征相关的信息。网络140-b可以是图1A和图1B的网络140的例子。
存储器模块320可以包括RAM或ROM或二者。在一些实施例中,存储器模块320存储包含指令的计算机可读、计算机可执行软件代码325,其中所述指令被配置为当其被执行时,使得处理器模块310、序列生成模块215-b和/或迭代模块340执行本文所描述的各种功能。在其它实施例中,软件代码325可能不可由处理器模块310直接地执行;但是软件代码325可以被配置为使得计算机(例如,当被编译并执行时)执行本文所描述的功能。
可以在单个设备中实现跟踪管理服务器150-a的各个模块。在一些情况下,利用适于在硬件中执行适用功能中的一些或全部适用功能的一个或多个专用集成电路(ASIC),来单独地或共同地实现跟踪管理服务器150-a的组件。替代地,可以由一个或多个处理单元(或内核)在一个或多个集成电路上执行所述功能。在其它实施例中,使用其它类型的集成电路(例如,结构化/平台ASIC、现场可编程门阵列(FPGA)、以及其它半定制集成电路(IC)),其中可以以本领域已知的任何方式来对所述其它类型的集成电路编程。还可以利用体现在存储器中的、被格式化为由一个或多个通用或专用处理器来执行的指令,来全部或部分地实现每个单元的功能。
接着,图4描绘了根据各个实施例的、被配置用于位置跟踪系统内的通信的系统400的框图。系统400可以包括AP105-c和105b至105-f,该AP105-c和105b至105-f可以是参考图1A、图1B、图2A和图2B所描述的AP105的例子。AP105-a可以包括存储器模块410,其中在一些实施例中,存储器模块410包括软件(SW)模块415。AP105-a可以包括处理器模块420、收发机模块430、天线模块435、网络通信模块440和/或序列分布模块450。AP105-a的组件中的每个组件可以互相通信。网络通信模块440可以与网络140-a进行通信,该网络140-a可以是图1A和图1B的网络140的例子。
在一些实施例中,AP105-a还包括序列生成模块215-c,该序列生成模块215-c可以执行图2A和图2B的序列生成模块215的大体上相同的功能。举例而言,序列生成模块215-c被配置为执行与信道估计相关的功能,包括确定前导码序列。另外地或替代地,AP105-a可以包括序列分布模块450,该序列分布模块450可以向标签115发送或者以其他方式传送所确定的序列。
存储器模块410可以包括随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)。在一些实施例中,存储器模块410还存储包含指令的计算机可读、计算机可执行软件(SW)代码415,所述指令被配置为:当其被执行时,使得处理器模块420和/或序列生成模块215-c执行与确定和利用序列相关的各种功能,如本文所描述的。在其它实施例中,软件(SW)代码415可能不可由处理器模块420直接地执行;但是SW代码415可以被配置为使得例如计算机(当被编译并执行时)执行本文所描述的功能。
处理器模块420可以包括智能硬件设备,例如中央处理单元(CPU)。处理器模块420可以执行与确定前导码序列相关联的各种操作以及额外的信道估计功能。处理器模块420可以使用例如通过网络140-a从跟踪管理服务器150接收到的信息,来确定要采用的序列。例如,跟踪管理服务器150可以确定前导码序列(其可以是三元序列)以用于系统100中。跟踪管理服务器150可以向AP105-a发送与序列相关的信息(或者序列本身)。AP105-a转而可以使用该序列,或者AP105-a可以将关于序列的信息中继到标签115-a,并且标签115-a可以采用该序列。
AP105-a的一些实施例包括单个天线;其它实施例包括多个天线。从标签115-a发送的信号可以由AP105-a经由天线模块440中的天线来接收。AP105-c还可以与其它AP(例如,AP105-b至105-f)进行无线通信。
接着,图5示出了根据各个实施例的、被配置用于位置跟踪系统内的通信的系统500的框图。系统500可以包括标签单元115-b。在一些实施例中,标签单元115-b包括图1A和图B其中之一或二者的标签单元115的一个或多个方面。标签单元115-b可以包括控制器模块510、存储器模块520(其可以包括软件(SW)模块525)、收发机模块530、和/或天线模块540。标签单元115-b的组件中的每个组件可以互相通信。
在一些情况下,标签单元115-b包括序列生成模块215-d,该序列生成模块215-d可以执行与图2A和图2B的序列生成模块215大体上相同的功能。举例而言,序列生成模块215-d被配置为执行与信道估计相关的功能,包括确定前导码序列。
在一些实施例中,控制器模块510包括逻辑单元或代码,或包括二者,所述逻辑单元或代码使得控制器模块510对标签单元115-b的操作进行控制。例如,控制器模块510可以包括微控制器或状态机,以控制收发机模块530对由序列生成模块215-d所确定的前导码序列进行广播。在一些情况下,收发机模块530经由天线模块540从一个或多个AP105接收关于标签单元115-b应当用于信号广播的序列的信息。
存储器模块520可以包括随机存储存储器(RAM)或只读存储器(ROM),或包括二者。在一些实施例中,存储器模块520存储包含指令的计算机可读、计算机可执行软件(SW)代码525,所述指令被配置为:当其被执行时,使得控制器模块510执行本文所描述的用于确定序列和/或用于根据所确定的序列来控制标签单元115-b的各种功能。在其它实施例中,软件代码525不可由控制器模块510直接地执行,但是其可以被配置为使得例如计算机(当被编译并执行时)执行本文所描述的功能。
图5示出了对标签单元115-b和若干个AP105之间的信号的广播和接收。在系统500中,示出了若干个AP105-g至105-k与标签单元115-b进行通信;但是标签单元115-b可以与更多或更少的AP105进行通信。通过说明的方式,通过使用收发机模块530,标签单元115-b可以向若干个AP105发送基于具有2的指数维度的半理想序列的信号。跟踪管理服务器150可以部分地基于与接收该信号的AP105-g至105-k相关联的相应往返延迟,来执行信道估计。
现在参考图6,图6示出了根据各个实施例的流程图,该流程图示出了位置跟踪系统内的通信的方法600。举例而言,方法600是使用图1A、图1B、图2A、图2B、图3、图4和图5的设备和系统100、200、200-a、300、400和500中的一个或多个来实现的。
在框605处,该方法可以包括选择初始实数序列,初始实数序列可以具有理想的循环自相关。在一些情况下,框605处的操作可以由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或序列选择模块225;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
在框610处,该方法可以涉及对初始实数序列的长度执行初始修改。在一些实例中,框610处的操作可以由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或长度修改模块230;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
随后,在框615处,该方法可以包括将初始实数序列的频率响应转换至时域。框615处的操作可以例如由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或频率时间转换模块240;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
接着,图7示出了根据各个实施例的流程图,该流程图示出了位置跟踪系统内的通信的方法700。方法700可以是使用图1A、图1B、图2A、图2B、图3、图4和图5的设备和系统100、200、200-a、300、400和500中的一个或多个来实现的。
在框705处,该方法可以包括选择初始实数序列,该初始实数序列可以具有理想的循环自相关。在一些情况下,框705处的操作可以由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或序列选择模块225;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
在框710处,该方法可以涉及对初始实数序列的长度执行初始修改。在一些实例中,框710处的操作可以由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或长度修改模块230;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
随后,在框715处,该方法可以包括将初始实数序列的频率响应转换至时域。框715处的操作可以例如由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或频率时间转换模块240;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
在框720处,该方法还可以包括将初始实数序列的时域量化为具有最优阈值的预定数量的等级。框720处的操作可以例如由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或量化模块250;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
接着,在框725处,该方法可以涉及:基于序列的经初始修改的长度和经量化的时域来迭代地计算性能度量。框725的操作可以例如由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或计算模块260;图3的序列生成模块215-b和/或迭代模块340;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
在框730处,该方法还可以包括:基于对性能度量的迭代计算中的每个迭代计算,来确定是否要对初始实数序列的长度执行额外修改。在一些情况下,初始实数序列的长度可以是2d-1。在一些情况下,框730的操作可以由以下各项来实现:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或计算模块260;图3的序列生成模块215-b和/或迭代模块340;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
图8示出了根据各个实施例的流程图,该流程图示出了位置跟踪系统内的通信的方法800。方法800可以是使用图1A、图1B、图2A、图2B、图3、图4和图5的设备和系统100、200、200-a、300、400和500中的一个或多个来实现的。
在框805处,该方法可以包括选择初始实数序列,该初始实数序列可以具有理想的循环自相关。在一些情况下,框805处的操作可以由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或序列选择模块225;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
在框810处,该方法可以涉及对初始实数序列的长度执行初始修改,这可以包括在初始实数序列内添加元素。在一些实例中,框810处的操作可以由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或长度修改模块230;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
随后,在框815处,该方法可以包括将初始实数序列的频率响应转换至时域。框815处的操作可以例如由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或频率时间转换模块240;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
在框820处,该方法还可以包括应用三级量化,以将初始实数序列的时域量化为具有最优阈值的预定数量的等级。框820处的操作可以例如由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或量化模块250;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
接着,在框825处,该方法可以涉及:基于序列的经初始修改的长度和经量化的时域来迭代地计算均方误差。框825的操作可以例如由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或计算模块260;图3的序列生成模块215-b和/或迭代模块340;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
在框830处,该方法还可以包括:当达到最小均方误差时,确定是否要对初始实数序列的长度执行额外修改。在一些情况下,初始实数序列的长度可以是2d-1。在一些情况下,框830的操作可以由以下各项来实现:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或计算模块260;图3的序列生成模块215-b和/或迭代模块340;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
随后,图9示出了根据各个实施例的流程图,该流程图示出了位置跟踪系统内的通信的方法900。可以使用图1A、图1B、图2A、图2B、图3、图4和图5的设备和系统100、200、200-a、300、400和500中的一个或多个来实现方法900。
在框905处,该方法可以包括选择初始实数序列,该初始实数序列可以具有理想的循环自相关。在一些情况下,框905处的操作可以由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或序列选择模块225;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
在框910处,该方法可以涉及对初始实数序列的长度执行初始修改。在一些实例中,框910处的操作可以由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或长度修改模块230;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
随后,在框915处,该方法可以包括将初始实数序列的频率响应转换至时域。框915处的操作可以例如由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或频率时间转换模块240;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
在框920处,该方法还可以包括将初始实数序列的时域量化为具有最优阈值的预定数量的等级。框920处的操作可以例如由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或量化模块250;图3的序列生成模块215-b;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
接着,在框925处,该方法可以涉及:基于序列的经初始修改的长度和经量化的时域,来迭代地计算最大自相关峰值度量。框925的操作可以例如由以下各项来执行:图1A和图1B的AP105、标签单元115和/或跟踪管理服务器150;图2A的序列生成模块215;图2B的序列生成模块215-a和/或计算模块260;图3的序列生成模块215-b和/或迭代模块340;图4的序列生成模块215-c;和/或图5的序列生成模块215-d。
上面结合附图所阐述的具体描述描述了示例性实施例,并且不代表可以实现的或在权利要求书的范围内的仅有实施例。贯穿本描述所使用的术语“示例性”意味着“用作例子、实例或说明”,并非意味着“优选的”或“比其它实施例有优势”。出于提供对所描述技术的理解的目的,详细描述包括特定的细节。然而,可以在没有这些特定细节的情况下实践这些技术。在一些实例中,以框图形式示出公知的结构和设备,以便避免模糊所描述的实施例的概念。
可以使用各种不同的技术和技艺中的任意技术和技艺来表示信息和信号。例如,贯穿上面的描述所提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以由电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子,或者其任意组合来表示。
可以利用被设计为执行本文所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意组合,来实现或执行结合本文公开内容所描述的各种示例性框和模块。通用处理器可以是微处理器,但在替代方案中,该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合,例如,DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核相结合,或者任何其它此种配置。
可以用硬件、由处理器执行的软件、固件,或者其任意组合来实现本文所描述的功能。如果用由处理器执行的软件来实现,则所述功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或者通过其进行传输。其它的例子和实现方式落入本公开内容和所附权利要求书的范围和精神内。例如,由于软件的本质,可以使用由处理器执行的软件、硬件、固件、硬连线或者任意这些项的组合来实现上面所描述的功能。用于实现功能的特征还可以物理地位于各个位置,包括分布为使得在不同物理位置处实现功能的一部分。此外,如本文所使用的(包括在权利要求中所使用的),如在由“中的至少一个”作为后缀的项目列表中所使用的“或”指示分离性的列表,使得例如“A、B或C中的至少一个”的列表意指:A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即,A和B和C)。
计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质二者,其中通信介质包括有助于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是能够由通用计算机或专用计算机存取的任何可用介质。通过举例而非限制性的方式,计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或者其它光盘存储、磁盘存储或者其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码单元并且能够由通用计算机或专用计算机或通用处理器或专用处理器存取的任何其它介质。另外,任何连接适当地称为计算机可读介质。例如,如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或者其它远程源传输的,则同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术包括在介质的定义中。如本文所使用的,磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘,其中磁盘通常磁性地复制数据,而光盘利用激光来光学地复制数据。上面各项的组合也包括在计算机可读介质的范围内。
提供对本公开内容的先前描述,以使得本领域技术人员能够做出或使用本公开内容。对本公开内容的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的,并且在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下,本文所定义的一般性原理可以应用于其它变型。因此,本公开内容并非是要受限于本文所描述的例子和设计方案,而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。
Claims (30)
1.一种用于执行信道估计的方法,包括:
选择包括理想的循环自相关的初始实数序列;
对所述初始实数序列的长度执行初始修改;以及
将所述初始实数序列的频率响应转换至时域。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:
将所述初始实数序列的所述时域量化为具有最优阈值的预定数量的等级;以及
至少部分地基于所述初始实数序列的经初始修改的长度和经量化的时域,来迭代地计算性能度量。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述量化包括应用三级量化。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括:
至少部分地基于对所述性能度量的所述迭代计算中的每个迭代计算,来确定是否要对所述初始实数序列的所述长度执行额外修改,所述初始实数序列的所述长度是2d-1。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述性能度量包括均方误差函数。
6.根据权利要求4所述的方法,其中,所述性能度量包括最大自相关峰值度量。
7.根据权利要求4所述的方法,还包括:
当达到最小均方误差时,确定执行所述额外修改。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,执行所述初始修改包括:在所述初始实数序列内添加元素。
9.一种用于执行信道估计的系统,包括:
用于选择包括理想的循环自相关的初始实数序列的单元;
用于对所述初始实数序列的长度执行初始修改的单元;以及
用于将所述初始实数序列的频率响应转换至时域的单元。
10.根据权利要求9所述的系统,还包括:
用于将所述初始实数序列的所述时域量化为具有最优阈值的预定数量的等级的单元;以及
用于至少部分地基于所述初始实数序列的经初始修改的长度和经量化的时域,来迭代地计算性能度量的单元。
11.根据权利要求10所述的系统,其中,所述量化包括应用三级量化。
12.根据权利要求9所述的系统,还包括:
用于至少部分地基于对所述性能度量的所述迭代计算中的每个迭代计算,来确定是否要对所述初始实数序列的所述长度执行额外修改的单元,所述初始实数序列的所述长度是2d-1。
13.根据权利要求12所述的系统,其中,所述性能度量包括均方误差函数。
14.根据权利要求12所述的系统,其中,所述性能度量包括最大自相关峰值度量。
15.根据权利要求12所述的系统,还包括:
用于当达到最小均方误差时,确定执行所述额外修改的单元。
16.根据权利要求9所述的系统,其中,执行所述初始修改包括:在所述初始实数序列内添加元素。
17.一种用于执行信道估计的装置,包括:
处理器;
存储器,其与所述处理器进行电通信;以及
存储在所述存储器中的指令,所述指令可由所述处理器执行用于:
选择包括理想的循环自相关的初始实数序列;
对所述初始实数序列的长度执行初始修改;以及
将所述初始实数序列的频率响应转换至时域。
18.根据权利要求17所述的装置,其中,所述指令还可由所述处理器执行用于:
将所述初始实数序列的所述时域量化为具有最优阈值的预定数量的等级;以及
至少部分地基于所述初始实数序列的经初始修改的长度和经量化的时域,来迭代地计算性能度量。
19.根据权利要求18所述的装置,其中,可由所述处理器执行以用于量化的所述指令包括:可由所述处理器执行以用于应用三级量化的指令。
20.根据权利要求17所述的装置,其中,所述指令还可由所述处理器执行以用于:
至少部分地基于对所述性能度量的所述迭代计算中的每个迭代计算,来确定是否要对所述初始实数序列的所述长度执行额外修改,所述初始实数序列的所述长度是2d-1。
21.根据权利要求20所述的装置,其中,所述性能度量包括均方误差函数。
22.根据权利要求20所述的装置,其中,所述性能度量包括最大自相关峰值度量。
23.根据权利要求20所述的装置,其中,所述指令还可由所述处理器执行以用于:当达到最小均方误差时,确定执行所述额外修改。
24.根据权利要求17所述的装置,其中,可由所述处理器执行以用于执行所述初始修改的所述指令包括:可由所述处理器执行以用于在所述初始实数序列内添加元素的指令。
25.一种用于信道估计的计算机程序产品,所述计算机程序产品包括存储有指令的非暂时性计算机可读介质,所述指令可由处理器执行以用于:
选择包括理想的循环自相关的初始实数序列;
对所述初始实数序列的长度执行初始修改;以及
将所述初始实数序列的频率响应转换至时域。
26.根据权利要求25所述的计算机程序产品,其中,所述指令还可由所述处理器执行以用于:
将所述初始实数序列的所述时域量化为具有最优阈值的预定数量的等级;以及
至少部分地基于所述初始实数序列的经初始修改的长度和经量化的时域,来迭代地计算性能度量。
27.根据权利要求26所述的计算机程序产品,其中,可由所述处理器执行以用于量化的所述指令包括:可由所述处理器执行以用于应用三级量化的指令。
28.根据权利要求26所述的计算机程序产品,其中,所述指令还可由所述处理器执行以用于:
至少部分地基于对所述性能度量的所述迭代计算中的每个迭代计算,来确定是否要对所述初始实数序列的所述长度执行额外修改,所述初始实数序列的所述长度是2d-1。
29.根据权利要求28所述的计算机程序产品,其中,所述性能度量包括均方误差函数。
30.根据权利要求28所述的计算机程序产品,其中,所述性能度量包括最大自相关峰值度量。
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