CN111327337B - 用于到达角估计的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于到达角估计的系统和方法。一种用于操作无线接收器的方法包括在第一天线和第二天线处接收来自发射器的无线信号。所述无线信号包括信号载波和调制到所述信号载波上的一个或多个数据码元。解码所述无线信号中的所述一个或多个数据码元以确定码元相位贡献。在一个或多个码元周期期间估计所述第一天线和所述第二天线处的所述无线信号的相位以分别提供第一组相位测量和第二组相位测量。从所述第一组相位测量和所述第二组相位测量中去除所述码元相位贡献，以分别提供第一组校正的相位测量和第二组校正的相位测量，所述第一组校正的相位测量和所述第二组校正的相位测量用于估计所述无线信号的到达角。

Description

用于到达角估计的系统和方法
技术领域
本公开涉及用于估计无线信号的到达角的系统和方法，并且具体地涉及用于估计标准不可知的无线信号的到达角的系统和方法，其标准不可知是因为它们不要求针对到达角估计而特别设计的标准化协议或信令方案。
背景技术
在无线接收器处测量的无线信号的到达角指示无线信号相对于无线接收器传输的方向。到达角提供关于发射器与接收器之间的空间关系的信息，因此示出了诸如室内位置服务、资产跟踪和服务发现等若干无线应用的前景。可以通过检测在不同天线处接收的无线信号之间的相位差来估计无线信号的到达角。传统的到达角估计要求传输商定的专有或标准化无线信号(诸如恒定音调)，使得无线信号的接收器可以适当地估计无线信号在不同天线上接收时的相位差。这种方法不能与不具有这些商定的用于到达角估计的信令方案的先前或未来几代无线系统向后兼容。这妨碍了这些有希望的应用的广泛采用。鉴于上述情况，需要用于到达角估计的改进的系统和方法。
发明内容
在一个实施方案中，一种用于操作无线接收器的方法开始于在第一天线和第二天线处接收来自发射器的无线信号。无线信号包括信号载波和调制到信号载波上的一个或多个数据码元。接下来，解码无线信号中的一个或多个数据码元以确定码元相位贡献。码元相位贡献是由于一个或多个数据码元的调制而导致的信号载波的这些特征的相位、振幅、频率或任何组合的变化。在不同的码元周期期间，将一个或多个数据码元各自调制到信号载波上。接下来，在一个或多个码元周期期间估计第一天线处的无线信号的相位，以提供第一组相位测量。在一个或多个码元周期期间也估计第二天线处的无线信号的相位，以提供第二组相位测量。从第一组相位测量和第二组相位测量中去除码元相位贡献，以提供第一组校正的相位测量和第二组校正的相位测量。然后使用第一组校正的相位测量和第二组校正的相位测量来估计无线信号的到达角。通过确定码元相位贡献并将其从第一组相位测量和第二组相位测量中去除，可以对任何任意数据分组执行精确的到达角估计，从而放弃对发射器中专门商定或符合标准的信令方案的需要。
在一个实施方案中，无线接收器包括第一天线和第二天线、解码器电路、相位估计电路和到达角估计电路。第一天线和第二天线各自被配置为接收来自发射器的无线信号，其中无线信号包括信号载波和调制到信号载波上的一个或多个数据码元。解码器电路被耦合到第一天线和第二天线，并且被配置为接收来自第一天线和第二天线的无线信号的至少一部分，并解码无线信号中的一个或多个数据码元以确定码元相位贡献。码元相位贡献是由于一个或多个数据码元的调制而导致的信号载波的这些特征的相位、振幅、频率或任何组合的变化。在不同的码元周期期间，将一个或多个数据码元各自调制到信号载波上。相位估计电路被耦合到第一天线、第二天线和解码器电路，并且被配置为在一个或多个码元周期估计在第一天线和第二天线处接收的无线信号的相位，以分别提供第一组相位测量和第二组相位测量。此外，相位估计电路被配置为从第一组相位测量和第二组相位测量中去除码元相位贡献，以分别提供第一组校正的相位测量和第二组校正的相位测量。到达角估计电路被耦合到相位估计电路并且被配置为基于第一组校正的相位测量和第二组校正的相位测量来估计无线信号的到达角。通过确定码元相位贡献并将其从第一组相位测量和第二组相位测量中去除，可以对任何任意数据分组执行精确的到达角估计，从而放弃对发射器中专门商定或符合标准的信令方案的需要。
本领域技术人员将理解本公开的范围，并在结合附图阅读优选实施方案的以下具体实施方式之后实现其另外的方面。
附图说明
结合在本说明书中并形成本说明书一部分的附图说明了本公开的几个方面，并与说明一起用于解释本公开的原理。
图1是根据本公开的一个实施方案示出一种用于操作无线接收器的方法的流程图。
图2是根据本公开的一个实施方案示出无线接收器的框图。
图3是根据本公开的一个实施方案示出数据分组的图。
图4是根据本公开的一个实施方案示出数据分组流的图。
图5是根据本公开的一个实施方案示出数据分组流的图。
图6是根据本公开的一个实施方案示出数据分组流的图。
图7是根据本公开的一个实施方案示出相位估计电路的图。
图8是根据本公开的一个实施方案示出相位估计电路的图。
图9是根据本公开的一个实施方案示出用于到达角估计的数据分组的图。
图10是根据本公开的一个实施方案示出用于到达角估计的一系列重复数据码元的图。
具体实施方式
下面阐述的实施方案表示使本领域技术人员能够实践实施方案并说明实践实施方案的最佳模式的必要信息。在根据附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念并且将认识到本文未特别提出的这些概念的应用。应该理解，这些概念和应用属于本公开和所附权利要求的范围。
应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开来。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本公开的范围。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联所列项目的任何和所有组合。
应当理解，当诸如层、区域或基片的元件被称为“在另一元件上”或“延伸到另一元件上”时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”时，不存在中间元件。同样地，应当理解，当诸如层、区域或基片的元件被称为“在另一元件上方”或“在另一元件上方延伸”时，它可以直接在另一元件上方或者在另一元件上方延伸，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上方”或“直接在另一元件上方延伸”时，不存在中间元件。还应该理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。
本文可以使用诸如“下面”或“上面”或“之上”或“之下”或“水平”或“竖直”的相对术语来描述一个元件、层或区域与另一元件、层或区域之间的关系，如图所示。应当理解，除了图中描绘的方向之外，这些术语和上面讨论的那些术语旨在包含设备的不同方向。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。应进一步理解的是，本文使用的术语“包括”和/或“包含”指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语) 具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解的是，本文使用的术语应被解释为具有与其在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确如此定义，否则将不在理想化或过于正式的意义上解释。
图1是根据本公开的一个实施方案示出一种用于估计无线信号的到达角的方法的流程图。首先，在第一天线和第二天线处接收无线信号(步骤100)。无线信号包括信号载波和调制到信号载波上的一个或多个数据码元。一个或多个数据码元可以是一个或多个数据分组的一部分，使得无线信号包括一个或多个数据分组。接下来，确定一个或多个数据分组中的至少一个数据分组的分组长度(步骤102)。确定至少一个数据分组的分组长度可以包括解码数据分组的至少一部分。例如，确定至少一个数据分组的分组长度可以包括解码数据分组的分组头，其包括数据分组的长度。如本文所讨论的，解码数据分组或其一部分包括从数据分组或其一部分恢复数据。本领域技术人员将容易理解这样做的必要步骤(即，解调、模数转换等)，因此本文不讨论这些步骤。接下来，对包括一个或多个数据码元的无线信号的一部分进行解码以确定码元相位贡献(步骤104)。具体地，无线信号在包括数据码元的多个码元周期中的每一个周期被解码，如下面所讨论的。如本文所讨论的，码元相位贡献是由于将一个或多个数据码元调制到信号载波上而导致的信号载波的相位的变化。为了确定码元相位贡献，必须解码一个或多个数据码元，这可能要求上面确定的分组长度。
接下来，估计第一天线处的无线信号的相位以提供第一组相位测量(步骤106)。此外，估计第二天线处的无线信号的相位以提供第二组相位测量(步骤108)。值得注意的是，第一组相位测量和第二组相位测量中的每一个是在数据分组的码元周期期间的离散相位测量，因此包括码元相位贡献。换言之，并且如下面详细讨论的，通常在一个或多个数据码元中的不同数据码元期间连续地估计第一组相位测量和第二组相位测量。因此，第一组相位测量和第二组相位测量之间的相位差部分地归因于第一天线与第二天线之间的空间关系，并且部分地归因于码元相位贡献。到达角估计要求知道第一组相位测量与第二组相位测量之间的相位差，这仅仅归因于第一天线与第二天线之间的空间关系。因此，码元相位贡献被从第一组相位测量中去除，以提供第一组校正的相位测量(步骤110)，并被从第二组相位测量中去除以提供第二组校正的相位测量(步骤112)。当从第一组相位测量和第二组相位测量中去除码元相位贡献时，分别产生的第一组校正的相位测量和第二组校正的相位测量本质上是无线信号的信号载波的相位测量。因此，第一组校正的相位测量与第二组校正的相位测量之间的相位差仅仅归因于第一天线与第二天线之间的空间关系，而不是归因于码元相位贡献。最后，基于第一组校正的相位测量和第二组校正的相位测量来估计无线信号的到达角(步骤114)。使用第一组校正的相位测量和第二组校正的相位测量来估计无线信号的到达角可以以本领域技术人员容易理解的任何数量的方式实现，所有这些在本文中都被考虑。虽然未示出，但是解码的数据码元可以像通常那样被传递到上游电路并被随后作用。
图2示出了根据本公开的一个实施方案的用于估计无线信号的到达角的接收器电路10。接收器电路10包括第一天线12A、第二天线12B、天线切换电路14、解码器电路16、相位估计电路18和到达角估计电路20。第一天线12A和第二天线12B经由天线切换电路14 耦合到解码器电路16和相位估计电路18。相位估计电路18进一步耦合在解码器电路16与到达角估计电路20之间。虽然解码器电路 16、相位估计电路18和到达角估计电路20在接收器电路10中被示为单独的部件，但是它们可以被组合起来或进一步分成任何数量的不同组件而不脱离本公开的原理。虽然未示出，但是接收器电路10还可以包括天线切换电路14、解码器电路16与相位估计电路18之间的解调电路。
接收器电路10被配置为根据上面参考图1讨论的方法估计无线信号的到达角。在第一天线12A和第二天线12B处接收无线信号。为了避免为天线12中的每一个复制RF前端硬件、解码器电路16、相位估计电路18和到达角估计电路20，实际的低功率低成本系统将要求天线切换电路14切换耦合到解码器电路16和相位估计电路18 的天线12，允许相位估计电路18在第一天线12A和第二天线12B处估计无线信号的相位以分别提供第一组相位测量和第二组相位测量。这种天线切换将引入瞬变效应，使相位和码元估计复杂化。解码器电路16解码无线信号中的分组长度和一个或多个数据码元，其被相位估计电路18用来生成第一组校正的相位测量和第二组校正的相位测量。到达角估计电路20使用第一组校正的相位测量和第二组校正的相位测量来估计无线信号的到达角。
图3示出了根据本公开的一个实施方案的示例性数据分组22。数据分组22包括前导码24和数据26。数据26包括多个数据码元(如 S1至SN所示)。每个数据码元的边界表示该数据码元的码元周期。这表示传输数据码元的时间量。上面讨论的相位测量在一个或多个数据码元周期期间完成。依据承载数据分组22的无线信号的格式，传输每个数据码元的时间或如上面所讨论的码元周期可以是不同的。例如，如果无线信号是Zigbee无线信号，则码元周期将比无线信号是蓝牙低功耗(BTLE)无线信号时明显更长。当如上面所讨论在接收器电路10的天线12之间切换以测量第一天线12A和第二天线12B 处的相位时，引入了破坏信号的切换瞬变。如果码元周期足够长，则天线切换电路14可以在码元之间的边界处在第一天线12A与第二天线12B之间切换，并且仍然有足够的未损坏信号可用于解码器电路 16以可靠地解码数据码元和相位估计电路18以可靠地估计输入无线信号的相位。因此，可以使用单个数据分组来确定无线信号的到达角。
然而，如果码元周期太短(例如，短于或等于切换瞬变)，则切换瞬变可以防止解码器电路16检测到数据码元。在这种情况下，估计无线信号的到达角可能要求多于单个数据分组。本公开不是要求提供多于单个数据分组的专用发射器电路以促进到达角估计，而是提出使用众所周知的标准化重发协议来获得执行到达角估计所需的附加数据分组。例如，如果接收器未确认，则许多无线标准要求重发分组。通过利用这种重发协议，可以由接收器获得到达角估计所需的多个数据分组，而无需发射器的任何专门化。
图4是根据本公开的一个实施方案示出用于到达角估计的数据分组流的图。数据分组流开始于第一时隙28，在该时隙中原始数据分组被传输。接收器电路10可以解码原始数据分组以确定分组长度和其中的数据码元。因此，在第一时隙28期间，天线切换电路14可以将天线12中的单个天线耦合到解码器电路16，使得切换瞬变不干扰数据码元的解码。在第二时隙30中，接收器电路10不响应，从而通过不确认接收到原始数据分组的方式来请求重发。因此，在第三时隙32中，传输重发的数据分组。接收器电路10可以使用重发的数据分组通过切换耦合到相位估计电路18的天线12来估计第一天线12A 和第二天线12B处的无线信号的相位。具体而言，天线切换电路14 可以在重发的数据分组中的数据码元的边界处切换耦合到相位估计电路18的天线12，使得在传输数据码元中的不同数据码元的过程中发生第一组相位测量和第二组相位测量。每次天线切换时都可以引入切换瞬变，因此在从未损坏的码元边界开始进行相位估计之前，可以忽略一些数据码元以使瞬变效应稳定。最后，在第四时隙34中，接收器电路10可以确认接收到重发的分组。
图5是根据本公开的附加实施方案示出用于到达角估计的数据分组流的图。数据分组流基本上类似于图4中所示的数据分组流，除了接收器电路10在第一时隙28中解码原始数据分组的一部分以确定分组长度，同时还使用原始数据分组在第一天线12A和第二天线12B 处估计无线信号的相位。因此，天线切换电路14可以在第一时隙28 的第一部分期间将其中一个天线12耦合到解码器电路16，以精确地确定原始数据分组的分组长度，并随后开始在第一天线12A与第二天线12B之间切换以估计每个天线12处的相位。接收器电路10进一步对来自重发的数据分组的数据码元进行解码，因此天线切换电路 14在第三时隙32期间将其中一个天线12耦合到解码器电路16，并且在此期间不执行天线切换。
图6是根据本公开的附加实施方案示出用于到达角估计的数据分组流的图。数据分组流开始于第一时隙36，在该时隙中原始数据分组被传输。接收器电路10可以解码原始数据分组的一部分以确定分组长度。天线切换电路14可以在第一时隙36期间将其中一个天线 12耦合到解码器电路16，从而可以精确地确定分组长度。在第二时隙38中，接收器电路10不响应，从而通过不确认接收到原始分组的方式来请求重发。因此，在第三时隙40中，传输第一重发的数据分组。接收器电路可以使用第一重发的数据分组通过在第三时隙40期间切换耦合到相位估计电路18的天线12来估计第一天线12A和第二天线12B处的无线信号的相位。具体而言，天线切换电路14可以在第一重发的数据分组中的数据码元之间的边界处切换耦合到相位估计电路18的天线12，使得在传输数据码元中的不同数据码元的过程中发生第一组相位测量和第二组相位测量。在第四时隙42中，接收器电路10再次不响应，从而通过不确认接收到第一重发的数据分组的方式来请求重发。因此，在第五时隙44中，传输第二重发的数据分组。接收器电路10可以使用第二重发的数据分组来解码其中的数据码元。因此，在第五时隙44期间，天线切换电路14可以将天线 12中的单个天线耦合到解码器电路16，使得切换瞬变不干扰第二重发的数据分组中的数据码元的解码。最后，在第六时隙46中，接收器电路10可以确认接收到第二重发的数据分组。
值得注意的是，以上数据分组流仅仅是示例性的。本领域技术人员将容易理解，前述概念可以以许多不同方式应用，所有这些方式都在本文中考虑。
图7示出了根据本公开的一个实施方案的相位估计电路18的细节。相位估计电路18包括相位测量电路48和码元相位贡献消除电路 50。相位测量电路48包括边缘检测器电路52，其被配置为接收无线信号的同相分量I_IN和正交分量Q_IN(如上面所讨论的，这些可以由接收器电路10中的解调器(未示出)提供)。假设接收器电路10 是硬限制的，则无线信号的同相分量I_IN和正交分量Q_IN被提供为二进制信号，使得仅其边缘包含信息。边缘检测器电路52提供边缘检测信号E_DET和边缘校正信号E_CORR。边缘检测信号E_DET 表示存在无线信号的同相分量I_IN或正交分量Q_IN的上升沿或下降沿。边缘校正信号E_CORR提供边缘偏移值，该值取决于检测到哪个分量的边缘。
当检测到的边缘是无线信号的同相分量I_IN的上升沿时，边缘校正信号E_CORR被提供为+180。当检测到的边缘是无线信号的同相分量I_IN的下降沿时，边缘校正信号E_CORR被提供为0。当检测到的边缘是无线信号的正交分量Q_IN的上升沿时，边缘校正信号E_CORR被提供为+270。当检测到的边缘是无线信号的正交分量 Q_IN的下降沿时，边缘校正信号E_CORR被提供为+90。
边缘检测信号E_DET被提供给采样器54，响应于此，采样器被触发以对锯齿波振荡器56的输出进行采样。锯齿波振荡器56提供锯齿波输出ST_OSC，其振幅以由来自码元相位贡献消除电路50的工作频率信号F_OP确定的频率在0-360间变化。当由边缘检测信号 E_DET触发时，采样器54将采样的锯齿波输出ST_OSC(t)提供给加法器58。加法器58还从边缘检测电路52接收边缘校正信号E_CORR，并将这两者相加以提供相位估计PH_EST。将相位估计信号PH_EST 提供给平均电路60，平均电路60将相位估计信号PH_EST与一个或多个先前相位估计信号进行平均，以提供平均相位估计 AVG(PH_EST)。平均电路60包括平均加法器62、延迟器64和除法器66。将相位估计信号PH_EST提供给加法器62，其中该信号被添加到延迟器64中保持的一个或多个先前相位估计。组合的相位估计被提供给除法器66，其中它们被除以相位估计的数量以提供平均相位估计AVG(PH_EST)。关于相位测量电路48的进一步细节可以在共同转让和共同未决的美国专利申请号16/175,184中找到，其内容通过引用以其整体结合于此。
码元相位贡献消除电路50包括频率选择器电路68，其接收正频率偏移信号+Δf、负频率偏移信号-Δf和数据码元DATA_SYM，并将正频率偏移信号+Δf和负频率偏移信号-Δf提供为频率偏移值F_OFF。正频率偏移信号+Δf和负频率偏移信号-Δf中的哪一个取决于数据码元DATA_SYM。本领域技术人员将理解，在连续相位频移键控 (CPFSK)系统中，频率被调制±Δf以传送不同的数据码元。例如，在BTLE系统中，频率被调制±250kHz，而对于Zigbee系统，频率被调制±500kHz。因此，频率偏移值F_OFF表示数据码元DATA_SYM。
频率偏移值F_OFF被加法器70添加到无线信号的已知中间频率 F_IF和无线信号的估计载波频率偏移CF_OFF，以提供工作频率信号 F_OP。例如，当解码其中一个数据分组的前导码时，可以确定载波频率偏移CF_OFF。工作频率信号F_OP被提供给相位估计电路50和乘法器72，其中它被乘以码元周期P_SYM*2π以提供码元相位贡献SYM_PH_CN，如上面所讨论的，码元相位贡献SYM_PH_CN是由于调制当前数据码元DATA_SYM而导致的信号载波的相位。码元相位贡献SYM_PH_CN与为数据分组中的在前码元先前确定的码元相位贡献累加，以提供累加的码元相位贡献ACC(SYM_PH_CN)。这是因为在CPFSK系统中，每个数据码元的码元相位贡献受到其前面的数据码元的码元相位贡献的影响。累加器74包括加法器76和延迟器78。码元相位贡献SYM_PH_CN被提供给加法器76，其中它被添加到延迟器78中保持的一个或多个先前码元相位贡献。
累加的码元相位贡献ACC(SYM_PH_CN)被提供给相位测量电路 48中的减法器80，其中它被从平均相位估计AVG(PH_EST)中减去以提供校正的相位CORR_PH。如上面所讨论的，校正的相位仅指示载波信号的相位，而没有码元相位贡献的影响。值得注意的是，虽然相位测量电路48可能不在分组的每个数据码元期间测量无线信号的相位，但是码元相位贡献消除电路50仍然为分组中的每个码元累加码元相位贡献，因为，如上面所讨论的，每个数据码元的码元相位贡献可能取决于每个在前数据码元的码元相位贡献。
图8示出了根据本公开的附加实施方案的相位估计电路18的细节。再次，相位估计电路18包括相位测量电路48和码元相位贡献消除电路50。虽然码元相位贡献消除电路50与图7中的相同，但是相位测量电路48相反包括CORDIC 82、相关电路84、ARCTAN电路 86和减法器88。CORDIC 82接收无线信号并将它们分成同相分量I 和正交分量Q。相关电路84将同相分量I和正交分量Q与多个已知码元模式SYM_PATS相关联，以检测数据码元DATA_SYM。ARCTAN电路86将数据码元转换成相位估计PH_EST。减法器电路 88从码元相位贡献消除电路50中减去累加的码元相位贡献 ACC(SYM_PH_CN)，以提供校正的相位CORR_PH。如上面所讨论的，校正的相位仅指示载波信号的相位，而没有码元相位贡献的影响。
在某些情况下，出于到达角估计的目的，仍然可能希望传输特定数据分组。然而，此分组仍然可以与发射器所采用的无线标准兼容，同时为到达角估计提供改进的精确度和性能。首先，可以传输已知的数据码元序列。通过传输已知的数据码元序列，放弃了与检测码元相位贡献相关联的开销。此外，通过允许选择提高到达角估计的精确度的期望的码元序列和分组长度，这样做可以提供改进的性能。因此，图9示出了根据本公开的一个实施方案的用于到达角估计的数据分组90。数据分组90包括前导码、起始帧定界符(SFD)、帧头、一些已知数据、多个重复数据码元以及循环冗余校验(CRC)。已知数据包括许多随机或已知数据码元，用于改进初始时间和频率估计。重复码元包括长的数据码元序列，这使得接收器更容易估计到达角。在前导码和SFD期间，接收器电路10可以使用众所周知的系统和方法来同步到数据分组。在帧头和已知数据期间，接收器电路10可以使用众所周知的系统和方法来执行频率跟踪以估计频率和定时偏移。已知数据可以改进频率和定时偏移的可靠性，因为其长度可以显著长于任意数据分组中的频率跟踪可用的长度。最后，接收器电路10可以在重复码元期间估计无线信号的相位。由于预先知道重复码元并且可以控制重复码元的数量，因此可以相对于任意数据分组的使用改进相位估计的精确度并因此改进到达角估计。此外，可以选择用于重复码元的数据码元，以通过选择具有1或0码片的长序列的数据码元来使相位估计更容易。
本领域技术人员将理解，在最小频移键控(MSK)调制方案中，每个数据码元由表示为1或0的多个码片组成，如图10所示，其示出了重复三次的MSK数据码元92。如图所示，每个数据码元包含一串六个连续的0码片。如下面所讨论的选择此类码元和测量相位可以为接收器执行的相位测量提供改进的精确度，并因此提供所得到的到达角估计。首先，在码元中的相同位置处每个码元切换一次天线12 可以减少码元间干扰(ISI)对相位估计的影响，因为当以这种方式执行时，ISI贡献在每个天线上将是相同的。接下来，通过在所示的相位测量周期之前几微秒切换天线，可以避免切换瞬变对相位测量的影响。最后，通过在1或0码片的长序列(图10所示的示例中为0 码片)期间执行相位测量，相位估计对于定时同步误差更稳健。只要相位测量周期保持在1或0码片的序列内，固定定时误差就不会影响到达角估计的精确度。值得注意的是，无论数据码元是否是提前知道的，都可以应用最后这种测量技术。换言之，如果提前不知道，则可以检测数据码元，并且仍然可以在码元内的精确度可能性较高的优选位置执行相位估计(例如在长串的1或0码片期间，如上面所讨论的)。
本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施方案的改进和修改。所有此类改进和修改都被认为是在本文公开的概念和随后的权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种用于操作无线接收器的方法，其包括：
·在第一天线和第二天线处接收来自发射器的无线信号，所述无线信号包括信号载波和调制到所述信号载波上的一个或多个数据码元，其中所述一个或多个数据码元中的每一个在不同的码元周期期间被调制到所述信号载波上；
·解码所述无线信号中的所述一个或多个数据码元以确定码元相位贡献，其中所述码元相位贡献是由于所述一个或多个数据码元的调制而导致的所述信号载波的相位的变化；
·在一个或多个码元周期估计所述第一天线处接收的所述无线信号的相位，以提供第一组相位测量；
·在一个或多个码元周期估计所述第二天线处接收的所述无线信号的相位，以提供第二组相位测量；
·从所述第一组相位测量中去除所述码元相位贡献，以提供第一组校正的相位测量；
·从所述第二组相位测量中去除所述码元相位贡献，以提供第二组校正的相位测量；以及
·分析所述第一组校正的相位测量和所述第二组校正的相位测量，以估计所述无线信号的到达角。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
·解码所述无线信号的第一部分中的所述一个或多个数据码元；
·估计所述第一天线处接收的所述无线信号的相位包括在所述无线信号的所述第一部分内估计所述第一天线处接收的所述无线信号的相位；以及
·估计所述第二天线处接收的所述无线信号的相位包括在所述无线信号的所述第一部分内估计所述第二天线处接收的所述无线信号的相位。
3.如权利要求1所述的方法，其中：
·解码所述无线信号的第一部分中的所述一个或多个数据码元；
·估计所述第一天线处接收的所述无线信号的相位包括在包括所述一个或多个数据码元的所述无线信号的第二部分内估计所述第一天线处接收的所述无线信号的相位，其中所述无线信号的所述第二部分与所述无线信号的所述第一部分不连续；以及
·估计所述第二天线处接收的所述无线信号的相位包括在所述无线信号的所述第二部分内估计所述第二天线处接收的所述无线信号的相位。
4.如权利要求3所述的方法，其中：
·所述一个或多个数据码元是数据分组的一部分；以及
·所述方法还包括请求从所述发射器重发所述数据分组，使得所述无线信号包括原始数据分组和一个或多个重发的数据分组。
5.如权利要求4所述的方法，其中：
·所述无线信号的所述第一部分包括第一个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组中的所述一个或多个数据码元；以及
·所述无线信号的所述第二部分包括不同于所述第一个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组的第二个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组中的所述一个或多个数据码元。
6.如权利要求5所述的方法，其还包括解码所述无线信号的所述第一部分，以确定包括所述一个或多个数据码元的数据分组的长度。
7.如权利要求5所述的方法，其还包括解码所述无线信号的所述第二部分，以确定包括所述一个或多个数据码元的数据分组的长度。
8.如权利要求5所述的方法，其还包括解码所述无线信号的第三部分以确定包括所述一个或多个数据码元的数据分组的长度，其中：
·所述无线信号的所述第三部分与所述无线信号的所述第一部分以及所述无线信号的所述第二部分都不连续；以及
·所述无线信号的所述第三部分包括第三个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组中的所述一个或多个数据码元，所述第三个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组不同于所述第一个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组以及所述第二个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组。
9.一种无线接收器，其包括：
·第一天线和第二天线，所述第一天线和所述第二天线各自被配置为接收来自发射器的无线信号，其中所述无线信号包括信号载波和调制到所述信号载波上的一个或多个数据码元，并且所述一个或多个数据码元中的每一个在不同的码元周期期间被调制到所述信号载波上；
·相位估计电路，所述相位估计电路被耦合到所述第一天线、所述第二天线以及解码器电路，并被配置为：
·接收来自所述第一天线和所述第二天线的所述无线信号的至少一部分；以及
·解码所述无线信号中的所述一个或多个数据码元以确定码元相位贡献，其中所述码元相位贡献是由于所述一个或多个数据码元的调制而导致的所述信号载波的相位的变化；
·在一个或多个码元周期估计所述第一天线处接收的所述无线信号的相位，以提供第一组相位测量；
·在一个或多个码元周期估计所述第二天线处接收的所述无线信号的相位，以提供第二组相位测量；
·从所述第一组相位测量中去除所述码元相位贡献，以提供第一组校正的相位测量；以及
·从所述第二组相位测量中去除所述码元相位贡献，以提供第二组校正的相位测量；以及
·到达角估计电路，所述到达角估计电路被耦合到所述相位估计电路并且被配置为基于所述第一组校正的相位测量和所述第二组校正的相位测量来估计所述无线信号的到达角。
10.如权利要求9所述的无线接收器，其中所述相位估计电路被配置为：
·解码所述无线信号的第一部分中的所述一个或多个数据码元；以及
·在所述无线信号的所述第一部分中估计所述第一天线处接收的所述无线信号的相位并估计所述第二天线处接收的所述无线信号的相位。
11.如权利要求10所述的无线接收器，其还包括天线切换电路，所述天线切换电路被配置为：
·选择性地将所述相位估计电路的输入耦合到所述第一天线，以测量所述第一天线处接收的所述无线信号的相位；以及
·选择性地将所述相位估计电路的所述输入耦合到所述第二天线，以测量所述第二天线处接收的所述无线信号的相位。
12.如权利要求11所述的无线接收器，其中所述天线切换电路被配置为在每个所述数据码元的边界处在所述第一天线与所述第二天线之间切换所述相位估计电路的所述输入。
13.如权利要求9所述的无线接收器，其中所述相位估计电路被配置为：
·解码所述无线信号的第一部分中的所述一个或多个数据码元；以及
·在所述无线信号的第二部分中估计所述第一天线处接收的所述无线信号的相位并估计所述第二天线处接收的所述无线信号的相位，所述无线信号的所述第二部分与所述无线信号的所述第一部分不连续。
14.如权利要求13所述的无线接收器，其还包括天线切换电路，所述天线切换电路被配置为：
·选择性地将所述相位估计电路的输入耦合到所述第一天线，以测量所述第一天线处接收的所述无线信号的相位；以及
·选择性地将所述相位估计电路的所述输入耦合到所述第二天线，以测量所述第二天线处接收的所述无线信号的相位。
15.如权利要求14所述的无线接收器，其中所述天线切换电路被配置为在每个所述数据码元的边界处在所述第一天线与所述第二天线之间切换所述相位估计电路的所述输入。
16.如权利要求13所述的无线接收器，其中：
·所述一个或多个数据码元是数据分组的一部分；以及
·所述无线接收器被配置为请求从所述发射器重发所述数据分组，使得所述无线信号包括原始数据分组和一个或多个重发的数据分组。
17.如权利要求16所述的无线接收器，其中：
·所述无线信号的所述第一部分包括第一个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组中的所述一个或多个数据码元；以及
·所述无线信号的所述第二部分包括不同于所述第一个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组的第二个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组中的所述一个或多个数据码元。
18.如权利要求17所述的无线接收器，其中所述解码器电路还被配置为解码所述无线信号的所述第一部分，以确定包括所述一个或多个数据码元的数据分组的长度。
19.如权利要求17所述的无线接收器，其中所述解码器电路还被配置为解码所述无线信号的所述第二部分，以确定包括所述一个或多个数据码元的数据分组的长度。
20.如权利要求17所述的无线接收器，其中所述解码器电路还被配置为解码所述无线信号的第三部分以确定包括所述一个或多个数据码元的数据分组的长度，其中：
·所述无线信号的所述第三部分与所述无线信号的所述第一部分以及所述无线信号的所述第二部分都不连续；以及
·所述无线信号的所述第三部分包括第三个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组中的所述一个或多个数据码元，所述第三个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组不同于所述第一个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组以及所述第二个所述原始数据分组和所述一个或多个重发的数据分组。
21.如权利要求9所述的无线接收器，其中所述相位估计电路包括：
·相位测量电路，所述相位测量电路被配置为估计所述第一天线处接收的所述无线信号的相位并且估计所述第二天线处接收的所述无线信号的相位；以及
·码元相位贡献消除电路，所述码元相位贡献消除电路被配置为解码所述无线信号中的所述一个或多个数据码元以确定所述码元相位贡献。
22.如权利要求21所述的无线接收器，其中所述相位测量电路被配置为基于所述无线信号的一个或多个过零点来估计所述无线信号的相位。
23.如权利要求21所述的无线接收器，其中所述相位测量电路被配置为基于所述无线信号与一个或多个码元模式的相关性来估计所述无线信号的相位。
24.如权利要求21所述的无线接收器，其中在所述无线信号中的每个码元周期期间：
·所述相位测量电路被配置为估计所述无线信号的相位以提供相位测量；
·所述码元相位贡献消除电路被配置为对所述一个或多个数据码元的其中一个进行解码并更新所述码元相位贡献，使得所述码元相位贡献是由于对已传输的所述一个或多个数据码元中的每一个的调制而导致的所述信号载波的相位的变化；以及
·所述相位估计电路被配置为从所述相位测量中减去所述码元相位贡献以生成校正的相位测量。
25.如权利要求9所述的无线接收器，其还包括天线切换电路，所述天线切换电路被配置为：
·选择性地将所述相位估计电路的输入耦合到所述第一天线，以测量所述第一天线处接收的所述无线信号的相位；以及
·选择性地将所述相位估计电路的所述输入耦合到所述第二天线，以测量所述第二天线处接收的所述无线信号的相位。
26.如权利要求25所述的无线接收器，其中所述天线切换电路被配置为针对所述一个或多个数据码元中的每一个在所述第一天线与所述第二天线之间切换所述相位估计电路的所述输入。
27.如权利要求26所述的无线接收器，其中所述天线切换电路被配置为在所述一个或多个数据码元的每一个中的相同位置处在所述第一天线与所述第二天线之间切换所述相位估计电路的所述输入。
28.如权利要求27所述的无线接收器，其中所述相位估计电路被配置为在所述一个或多个数据码元的每一个中的相同位置处估计所述无线信号的相位。
29.如权利要求26所述的无线接收器，其中所述天线切换电路被配置为在所述相位估计电路被配置为估计所述无线信号的相位之前的预定的时段在所述第一天线与所述第二天线之间切换所述相位估计电路的所述输入。
30.如权利要求9所述的无线接收器，其中所述相位估计电路被配置为在所述一个或多个数据码元的每一个中的已知码片序列期间测量所述无线信号的相位。
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