CN112005127A - 使用相位差的无线电频率范围 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例描述了用于基于在单元之间交换的无线电信号在成对的无线电单元之间进行射频(RF)测距的机制。示例性无线电系统可以包括：第一无线电单元，被配置为发送第一无线电信号，以及第二无线电单元，被配置为接收第一无线电信号，基于第一无线电信号调整第二无线电单元的参考时钟信号，和发送基于调整的参考时钟信号产生的第二无线电信号。这样的无线电系统可以进一步包括处理单元，用于基于第一无线电单元发送的第一无线电信号和在第一无线电单元接收的第二无线电信号之间的相位差来确定第一和第二无线电单元之间的距离。第一无线电单元。公开的机构可以使用低成本、低功率的无线电单元来实现精确的RF测距。

Description

使用相位差的无线电频率范围
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年4月17日提交的序列号为15/955,049的美国非临时专利申请的利益和优先权，其名称为“使用相位差的无线电频率范围”，该申请全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及无线电系统，并且更具体地，涉及通过使用相位差来估计射频(RF)距离。
背景技术
无线电系统是一种以电磁波形式在大约3千赫兹(kHz)至300吉赫兹(GHz)的RF范围内发送和接收信号的系统。无线电系统通常用于无线通信。同一无线电系统中的两个无线电模块可以使用诸如BluetoothTM，无线局域网(WLAN)或IEEE 802.15.4兼容协议之类的协议无线交换信息。这种无线电系统的一些示例包括无线传感器网络、支持蓝牙的手机和智能家居系统。
在某些设置中，可希望能够自动确定两个无线电单元之间的距离(即，在没有或只有最小用户干预的情况下)，该过程称为“RF测距”。例如，在移动设备和具有RF测距的多个接入点之间的成对范围测量可以识别移动设备的位置。
确定两个无线电单元之间距离的一种方法是采用基于相位的测量，其中分析信号之间的相位差以估计距离。在这样的测量中，需要同步不同无线电单元的参考时钟信号，以使其在特定应用指定的严格定时容限内。这种同步可能很难实现，尤其是在高时钟速度下。
附图说明
为了提供对本公开及其特征和优点的更完整的理解，结合附图参考以下描述，其中，相同的附图标记表示相同的部分，其中：
图1A提供了示出根据本公开的一些实施例的示例无线电系统的框图；
图1B提供了示出根据本公开的其他实施例的示例无线电系统的框图；
图2A提供了示出根据本公开的一些实施例的示例无线电单元的框图；
图2B提供了示出根据本公开的其他实施例的示例无线电单元的框图；
图3呈现了根据本公开的一些实施例的操作无线电系统以基于相位差来测量第一无线电单元与第二无线电单元之间的距离的示例方法的流程图；
图4提供了根据本公开的一些实施例的框图，其示出了其中第一无线电单元使用图3所示的方法出于距离测量的目的向第二无线电单元发送信号的布置；
图5提供了根据本公开的一些实施例的框图，其中为了使用图3所示的方法进行距离测量，第二无线电单元向第一无线电单元发送伪反射信号。
图6提供了根据本公开的一些实施例的使用图3所示的方法进行的距离测量的各个方面的图示；
图7提供了示出根据本公开的一些实施例的示例数据处理系统的框图，该示例数据处理系统可以被配置为实现图3中所示的方法的至少一部分。
具体实施方式
综述
本公开的系统、方法和设备每个都具有几个创新方面，没有任何一个单独地负责本文公开的所有期望属性。在以下描述和附图中阐述了本说明书中描述的主题的一种或多种实施方式的细节。
本公开的实施例提供了用于RF测距的机制，即用于基于在一对成对的无线电单元之间交换的无线电信号来确定它们之间的距离。特别地，公开的机制使用相位差测量来确定成对的不同无线电单元之间的距离。一方面，示例性无线电系统可包括：第一无线电单元，被配置为发送第一无线电信号(例如第一射频信号)；和第二无线电单元，被配置为接收第一无线电信号，基于第一无线电信号调整第二无线电单元的参考时钟信号，并发送基于调整后的参考时钟信号产生的第二无线电信号(例如第二RF信号)。这种无线电系统可以进一步包括数据处理单元，该数据处理单元被配置为基于由第一无线电单元发送的第一无线电信号与由第二无线电单元发送但在第一无线电单元接收的第二无线电信号之间的相位差，确定第一无线电单元与第二无线电单元之间的距离。基于第一无线电信号自动调节第二无线电单元的参考时钟信号可以消除或至少减轻要求第一无线电单元和第二无线电单元的参考时钟之间同步的负担。所公开的机制可以使用低成本、低功率的无线电单元来实现精确的RF测距，并且可能特别适合于使现有的无线电系统(例如用于无线数据通信的那些无线电系统)提供距离测量。
因为第一无线电单元是发送另一个无线电单元(例如第二无线电单元)使用的无线电信号的单元，以使其参考时钟信号适应所述无线电信号，所以在以下描述中，第一无线电单元可以称为“锚定器”(或称为“主机”)，而第二无线电单元可能称为“标签”(或称为“从属”)。通常，术语“无线电单元”是指能够例如使用任何适当分配的频带来发送和接收无线电信号的单元，并且可替代地可以被称为“TX/RX单元”。在下文中，术语“无线电信号”和“RF信号”可以互换使用，但是总的来说，本文提供的描述可以适用于除了RF波之外的无线电频谱(即电磁辐射的光谱而不是光谱)中的信号，例如适用于微波信号和/或太赫兹辐射。
如本领域技术人员将理解的，本公开的各方面，特别是使用如本文所述的使用相差测量的RF测距的各方面，可以以各种方式来体现–例如作为方法、系统、计算机程序产品或计算机可读存储介质。因此，本公开的方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件和硬件方面的实施例的形式，这些方面在本文中通常都可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。可以将本公开中描述的功能实现为由一台或多台计算机的一个或多个硬件处理单元，例如一个或多个微处理器执行的算法。在各种实施例中，本文描述的每种方法的不同步骤和步骤的一部分可以由不同的处理单元执行。此外，本公开的方面可以采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品体现在一个或多个计算机可读介质中，优选地是非暂时性的，其上存储有体现，例如存储的计算机可读程序代码。在各种实施例中，例如，可以将这样的计算机程序下载(更新)到现有设备和系统(例如，下载到现有无线电单元和/或其控制器等)，或者在制造这些设备和系统时进行存储。。
以下详细描述给出了特定某些实施例的各种描述。但是，本文所述的创新可以以多种不同的方式体现，例如，如权利要求书或选择的示例所定义和涵盖的那样。在以下描述中，参考附图，其中相似的附图标记可以指示相同或功能相似的元件。将理解的是，附图中示出的元件不必按比例绘制。此外，将理解的是，某些实施例可以包括比图中示出的更多的元件和/或图中示出的元件的子集。此外，一些实施例可以结合来自两个或更多个附图的特征的任何合适的组合。为了方便起见，如果存在用不同字母表示的附图的集合，例如图1A-1B，则在不使用字母例如“图1”的情况下可以将这样的集合称为。
该描述可以使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，其可以分别指代相同或不同实施例中的一个或多个。除非另有说明，否则使用序数形容词“第一”、“第二”和“第三”等来描述一个共同的对象，仅表示正在引用相同对象的不同实例，而无意于暗示这样描述的对象必须在时间、空间、等级或任何其他方式上以给定的顺序。使用本领域技术人员通常用来向本领域其他技术人员传达其工作实质的术语来描述示例性实施例的各个方面。术语“基本上”、“大约”、“大概”等如本文所述或本领域已知的，通常指基于特定值的上下文在目标值的+/-20％以内。
根据以下描述和权利要求，本公开的其他特征和优点将是显而易见的。
示例无线电系统
图1A提供了示出根据本公开的一些实施例的示例性无线电系统100A的框图。
如图1A所示，系统100A可以包括至少第一无线电单元110(在本文中被描述为“锚定器”110)和第一无线电单元120(在本文中被描述为“标签”120)。如下面更详细地描述的，锚定器110可以被配置为发送第一无线电信号(例如，第一RF信号)，而标签120可以被配置为接收第一无线电信号，基于接收到的第一无线电信号来调整其参考时钟信号，并发送基于调整后的参考时钟信号生成的第二无线电信号(例如第二RF信号)。在一些实施例中，锚定器110和标签120中的每一个可以被配置为同时用作锚定器和标签，如本文所述。
还如图1A所示，系统100A还可包括数据处理单元130，该数据处理单元130被配置为执行如本文所述的距离确定。如下面更详细地描述的，数据处理单元130可以被配置为基于由锚定器110发送的第一无线电信号与在锚定器110处接收到的由标签120发送的第二无线电信号之间的相位差，来确定锚定器110与标签120之间的距离。
在一些实施方案中，数据处理单元130可以包括在锚定器110内。在其他实施方案中，数据处理单元130可以被包括在锚定器110和标签120的外部，例如，数据处理单元130可以是基于云的单元，通信地耦合到锚定器110和标签120之一或两者，并且被配置为根据从锚定器110接收到的数据以及可选地从标签120接收到的数据，执行本文所述的距离确定。
一般而言，锚定器110和标签120中的每一个可以是能够发送和接收无线电信号的设备。在一些实施例中，锚定器110和标签120中的每一个可以是用于发起通信的设备，诸如无线传感器、手机、智能家居系统设备、计算机、个人数字助理(PDA)、便携式计算机或电子笔记本、蜂窝电话、i-PhoneTM、i-PadTM、Google DroidTM电话、IP电话或能够在无线电系统100A中发起语音、音频、视频、媒体或数据交换的任何其他设备、组件、元素或对象。在图2A中示出了如何实现锚定器110和标签120的其他示例性细节。
在一些实施例中，锚定器110、标签120和数据处理单元130中的一个或多个可以被实现为使用例如BluetoothTM、WLAN(例如Wi-Fi)、IEEE 802.15.4协议、第三代合作伙伴计划(3GPP)网络(例如3G、4G、长期演进(LTE)、5G)协议、非3GPP网络(例如WiMAX)协议或任何其他适当的标准连接到有线网络的无线电接入点设备。在一些实施例中，锚定器110、标签120和数据处理单元130中的一个或多个可以包括可以进行协调以实现其操作和/或特征的软件(或往复软件)，如本文概述的。在一些实施例中，这些元素中的一个或多个可以包括促进其操作的任何合适的算法、硬件、软件、组件、模块、接口或对象。这可以包括允许有效交换数据或信息的适当算法和通信协议。
尽管图1A所示的无线电系统100A仅示出了锚定器110、标签120和数据处理单元130中的每一个，但是通常，无线电系统100A可以包括这些元件中的任何一个或多个。特别地，提供两个以上的无线电单元，例如本文所述的锚定器110和标签120，将能够确定这些单元的各对之间的距离。例如，图1B示出了无线电系统100B，其包括与多个标签120通信的单个锚定器110，在图100B中标记为标签120-1、120-2，…和120-N(即，可以使用N个标签120，其中N是大于1的整数)。无线电系统100B与无线电系统100A基本相似，因此，为无线电系统100A提供的描述适用于无线电系统100B，除了无线电系统100B可以被配置为如本文所述，使用锚定器110和多个标签120之间的相位差来执行RF距离估计，以确定到这些标签中的任何一个的距离d1、d2、…、dN。在单个锚定器110可能需要确定到N个标签120的距离的一些实施例中，锚定器110可以执行如本文所述的N个基于点对点2向相位的测量，其中“点对点”是指锚定器110可以被配置为将本文所述的第一无线电信号单独地发送到N个标签120中的每一个的事实，例如，作为单播传输。标签120然后可以如本文所述基于接收到的第一无线电信号来执行其参考时钟信号的调整。在单个锚定器110可能需要确定到N个标签120的距离的其他实施例中，锚定器110可以通过发送定向到多个标签120的第一无线电信号来执行基于相位的测量，例如通过使用多播或广播传输。标签120然后可以基于接收到的第一无线电信号单独地执行其参考时钟信号的调整，如本文所述。
示例无线电单元
图2A提供了示出根据本公开的一些实施例的示例性无线电单元200A的框图。在一些实施例中，无线电系统100A或100B的锚定器110和标签120中的每一个可以被实现为无线电单元200A。
如图2A所示，无线电单元200A可以包括：天线202，用于发送和接收无线电信号；开关204，用于将天线202连接和断开到无线电单元200A的接收路径或发射路径。通常，无线电单元200A的接收路径可以被认为包括接收(RX)RF前端206、数字下变频器208以及I/Q至幅度/相位转换器210，而无线电单元200A可以被认为包括发射(TX)RF前端216。同样如图2A所示，无线电单元200A可以进一步包括发射/接收(TX/RX)压控振荡器(VCO)212、相位补偿单元214、TX/RX数控振荡器(NCO)218和控制逻辑220。
尽管在图2A中将各种元件示出为单独的单元，但是在各种实施例中，可以组合这些单元中的任何一个的两个或更多个。类似地，在各种实施例中，那些单元中的任何一个的功能可以在进一步划分的单元中实现，例如，TX/RX VCO 212可以包括单独的TX VCO和RXVCO，或者TX/RX NCO 218可以包括单独的TX NCO和RX NCO。此外，为了不使附图混乱，在图2A中未具体示出其他功能单元，例如，模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、各种滤波器等。
转向图2A中所示的元件的功能，RX RF前端206可以被配置为接收指示或表示由天线202接收的无线信号的电信号224。
VCO 212可以被配置为生成用于接收路径的本地振荡器信号222和用于发送路径的本地振荡器信号232。在无线电单元200A的操作中，锚定器110和标签120均被配置为通过设置它们的TX/RX VCO来跨过多个RF频率，从而相应地生成本地振荡器信号222、232。然后可以在每个RF频率处执行根据本文所述和图3所示的双向测距协议的距离确定。
RX RF前端206可以被配置为将接收的无线电信号224与TX/TX VCO 212生成的本地振荡器信号222(用于接收路径)混合，以生成下变频的复数中频(IF)信号226。
数字下变频器208可以被配置为执行复数IF信号226和复数相位补偿的NCO信号234的乘法运算以生成复数输出基带信号228。特别地，在一些实施例中，数字下变频器208可以被配置为将复数IF信号226与复数相位补偿的NCO信号234的复共轭相乘。例如，在一个实施例中，由数字下变频器208执行的数字下变频操作可以产生以下输出228：
Output_I＝IF_I x NCO_I+IF_Q x NCO_Q，和
Output_Q＝IF_Q x NCO_I-IF_I x NCO_Q,
其中Output_I是复数输出基带信号228的同相分量，Output_Q是复数输出基带信号228的正交分量，IF_I是复数IF信号226的同相分量，IF_Q是复数IF信号226的同相分量，NCO_I是复数相位补偿的NCO信号234的同相分量，而NCO_Q是复数相位补偿的NCO信号234的正交分量。如本领域所知，正交是描述复数信号而不是实数信号的术语，同相和正交分量分别对应于复数信号的实数和虚数部分。
I/Q到幅度/相位转换器210可以被配置为将接收到的复数输出基带信号(sbb)228(sbb＝I+j*Q)的笛卡尔(I/Q)表示转换为相应的幅度(A)和相位(φ)输出(Sbb)230(Sbb＝Aexp(jφ))，分别指示基带信号228的幅度和相位。然后可以将幅度/相位输出230提供给控制逻辑220，以使控制逻辑能够例如测量基带信号228的频率。
TX/RX NCO 218为无线电单元200A提供参考时钟信号。具体地，TX/RX NCO 218可以被配置为生成用于发射路径的TX NCO IF信号248(在频率偏移校正步骤期间)，该信号可以由TX RF前端216与来自TX/RX VCO 212的TRX VCO信号232混合以生成将由天线202发送的无线电信号236。因此，TX RF前端216被配置为从复数IF信号248和TX VCO信号232产生上变频的无线电信号236。TX/RX NCO 218还可以被配置为产生用于接收路径的RX NCO IF信号238，可以将其提供给相位补偿单元214(或者如果未实现可选的相位补偿单元214，则直接提供给数字下变频器208)。
相位补偿单元214可以被配置为补偿由于无线电单元200A的内部组件和路径(例如，导线)而由无线电单元200A处理的信号中的相移，该补偿可以是本文所述的可选回送校准过程的一部分。为此，相位补偿单元214可以使用由控制逻辑220提供的相位补偿字242。如果没有实现这种校准过程，则可以从无线电单元200A中省略相位补偿单元214。
控制逻辑220可以被配置为量化和控制标签120的参考时钟信号的频率和相位的调整，如下面更详细地描述的。特别地，控制逻辑220可以被配置为通过计算适当的调整并通过向TX/RX NCO 218发送相应的频率和相位偏移字240来指示这些调整，来调整TX/RXNCO 218生成的参考时钟信号的频率和相位。在使用相位补偿单元214的实施例中，控制逻辑220可以进一步配置为向相位补偿单元214提供相位补偿字242，以便补偿每个无线电单元内的任何内部相移。在各种实施例中，控制逻辑220和数据处理单元130的至少一些功能可以是重叠的，或者参考一个功能描述的功能可以由另一个实现，反之亦然。图7示出了可用于实现控制逻辑220和数据处理单元130中的每一个的示例性数据处理系统。
通过对如图3所示的操作无线电系统的示例方法300的以下描述，无线电单元200A的功能的更多细节将变得显而易见。
图2B提供了示出根据本公开的一些实施例的示例性无线电单元200B的框图。在一些实施例中，无线电系统100A或100B的锚定器110和标签120中的每一个可以被实现为无线电单元200B。无线电单元200B与无线电单元200A相似，因此，除非另有说明，关于无线电单元200A提供的描述适用于无线电单元200B，并且为了简洁起见，在此不再重复。相反，将描述差异。
如图2B所示，如图2A所示，不是TX/RX NCO 218将用于发送路径的TX NCO IF信号248(在频率偏移校正步骤期间)提供给TX RF前端216以进行混合，在图2B的实施例中，TX/RX NCO 218被配置为将TX NCO IF信号248提供给模拟正交混合组件250。模拟正交混合单元250被配置为接收TX NCO IF信号248并将其与来自TX/RX VCO 212的TRX VCO信号232混合来生成无线电信号252，该无线电信号252被提供给TX RF FRONT-END单元216以生成要由天线202发送的无线电信号236。例如，TX RF FRONT-END单元216可以被配置为向无线电信号252提供必要的功率放大，以经由天线202进行广播。因此，模拟正交混合单元250被配置为从复数IF信号248和TX VCO信号232产生上变频的无线电信号252。
还如图2B所示，TX/RX NCO 218被配置为生成用于接收路径的RX NCO IF信号238，该信号可以被提供给相位补偿单元214(如果未实现可选的相位补偿单元214，则直接进入模拟正交混合单元250)。相位补偿单元214可以被配置为补偿由于无线电单元200B的内部组件和路径(例如导线)而导致的无线电单元200B处理的信号的相移，该补偿可以是本文所述的可选环回校准过程的一部分。为此，相位补偿单元214可以使用由控制逻辑220提供的相位补偿字242。如果没有实施这种校准过程，则可以从无线电单元200B中省略相位补偿单元214。然后可以将来自相位补偿单元214的输出(例如，经过复数相位补偿的NCO信号234)提供给模拟正交混频单元250，该模拟正交混频单元250被配置为使用复合相位补偿的NCO信号234和RX VCO信号222进行混频以生成复合RX LO信号262。标签120的RX RF前端206可基于接收信号224和复数RX LO信号262产生复数基带信号228。
总而言之，图2B所示的变化可以包括获取由TX/RX NCO 218生成的信号，并将其与由TX/RX VCO 212生成的对应信号直接混合(其中“对应”是指使用218和212各自生成的TX路径信号或使用218和212各自生成的RX路径信号进行混合)，以在射频下生成“参考时钟”。在图2B所示的实施例中，控制逻辑220可以被配置为调整由TX/RX NCO 218生成的信号的频率和相位，并且相位补偿单元214可以被配置为以与以上参考图2A所述基本相同的方式补偿TX和RX模式下的相位差。
图2B还示出，在一些实施例中，TX/RX NCO 218可以由全数字锁相环(ADPLL)代替，该全数字锁相环具有与NCO 218的功能类似的功能，但是被配置为输出模拟信号(而TX/RXNCO 218可以生成数字信号，然后可以使用TX/RX NCO 218中包含的DAC将其转换为模拟信号)。相同的修改适用于图2A所示的无线电系统200A(即，图2A所示的TX/RX NCO 218也可以用ADPLL代替)。
操作无线电系统以测量锚定器和标签之间的距离
图3呈现了根据本公开的一些实施例的操作无线电系统以基于相位差来测量第一无线电单元与第二无线电单元之间的距离的示例方法300的流程图。尽管参考参照图1A描述的无线电系统100A描述了方法300，其中假定锚定器110和标签中的每一个被实现为参照图2A描述的无线电单元200A，通常，方法300可以由锚定器和标签是任何合适的无线电单元的任何无线电系统执行，例如，锚定器和标签中的至少一个可以具有无线电单元200A的至少一些但不是全部的组件。
如上所述，在距离测量期间，锚定器110和标签120都可以被配置为通过设置它们各自的TX/RX VCO 212来跨过多个RF频率。锚定器110和120然后被配置为在每个RF频率上，执行参考方法300的步骤306-314所述的双向测距协议。
因此，如图3所示，方法300可以从步骤302开始，其中锚定器110和标签120中的每一个将其TX/RX VCO 212设置为多个RF频率中的第一频率，其VCO 212将通过该频率步进，作为测量锚定器110与标签120之间距离的一部分。在一些实施例中，当锚定器110和标签120都接收到某种指示它们将开始距离测量的触发信号时，方法300可以开始。在一些其他实施例中，锚定器110和标签120可以被配置为通过数据通信就测量开始时间进行协商，并且方法300可以在协商的未来时间开始。在其他实施例中，方法300可以在仅触发锚定器110开始测量时开始，并且标签120仅在其从锚定器110接收到第一无线电信号时才开始参与测量。在这样的实施例中，可以通过标签120将其TX/RX VCO 212设置为某个预定的第一频率来隐式地完成步骤302。
可选地，方法300可以包括步骤304，在该步骤中，锚定器110和标签120中的至少一个(优选每个)执行回送校准程序以校正由于这些设备的架构可能在其接收和发送路径上引入的任何相移。一些环回校准程序在本领域中是已知的，并且这些已知方法中的任何一种都可以在步骤304中执行。可替代地，锚定器110和标签120中的至少一个(但是优选地，每个)可以被配置为执行本文中提出的环回校准程序，下面将详细介绍。
之后，锚定器110和标签120可以针对它们的TX/RX VCO 212的第一频率执行如步骤306-314中所述的双向测距协议。通常，可以将步骤306-314的双向测距协议视为包括三个部分：1)频率偏移校正以调整标签120的参考时钟信号的频率，2)相位偏移校正以调整标签120的参考时钟信号的相位，以及3)基于锚定器110发送的无线电信号和锚定器110从标签120接收的无线电信号的双向相位差测量，后者信号是使用标签120的调整后的参考时钟信号生成的。在整个双向测距协议期间，锚定器110和标签120的TX/RX NCO 218可被配置为基于控制逻辑220提供的频率和相位偏移控制字240来维持其振荡，并且锚定器和标签的TX/RX VCO 212可被配置为基于其RX RF前端206和/或TX RF前端216的设置来维持其振荡。
双向测距协议的频率偏移校正部分可以被视为从步骤306开始，在步骤306中，锚定器306发送第一无线电信号，例如第一RF信号。图4提供了示出装置400的框图，其中第一无线电单元，例如锚定器110，根据本公开的一些实施例，为了使用图3所示的方法进行距离测量，将无线电信号(在图4中示意性地示出为无线电信号402)传输到第二无线电单元，例如标签120。如在图4中可以看到的，布置400假定锚定器110和标签120中的每一个被实现为无线电单元200A。
在图4中，被启用为锚定器110将第一无线电信号发送到图4中所示的标签120的组件用灰色高亮显示。因此，图4示出了在频率偏移校正步骤期间，锚定器110可以启用TX/RXVCO 212(更具体地，TX VCO 212)、TX/RX NCO 218(更具体地，TX NCO 218)、TX RF前端216。也如图4所示，那时，锚定器110的开关204处于配置为启用信号路径的位置，以便可以通过合适的导线互连从TX RF前端216向天线202提供信号236(图4中用虚线框404指示的锚定器110的相关开关位置)。以这种方式，锚定器110被配置为例如通过广播来发送第一无线无线电信号402(其随后可以由标签120接收)，作为图3中所示的步骤306的一部分。在图4的图示中，信号236是通过有线连接提供的无线电信号，然后该信号作为第一无线电信号402被无线发送。特别地，在步骤306中，锚定器110的TX NCO 218可以被配置为生成IF信号248，锚定器110的TX RF前端216可以被配置为将IF信号248与TX VCO信号232混合以生成RF信号236，并且然后天线202可以广播RF信号236作为无线第一无线电信号402。
转向标签120，如图4所示，在频率偏移校正部分期间以及在锚定器110发送第一无线电信号402的时间段中，标签120的开关204可以处于被配置为启用信号路径的位置，使得当标签120的天线202接收到锚点110发送的第一无线电信号402时，它可以将表示接收到的第一无线电信号402的信号224提供给标签120的RX RF前端206(图4中用虚线框406指示的标签120的相关开关位置)。以这种方式，标签120被配置为在步骤306中接收由锚定器110发送的第一无线信号402。信号224是通过有线连接提供的无线电信号，该信号表示在标签120的天线202处接收的无线第一无线电信号402。还如图4所示，在频率偏移校正部分期间以及在锚定器110发送第一无线电信号402的时间段内，可以启用标签120的以下组件：TX/RXVCO 212(更具体地说是RX VCO 212)、RX RF前端206、数字下变频器208、I/Q到Mag/Phase转换器210、TX/RX NCO 218(更具体地，RX NCO 218)、控制逻辑220和可选的相位补偿单元214。
双向测距协议的频率偏移校正部分可以被视为进一步包括步骤308，其中标签120基于接收到的第一无线电信号402执行频率偏移校正。特别地，在步骤308，标签120的控制逻辑220可以计算如何需要调整标签120的TX/RX NCO 218产生的参考时钟信号的频率以匹配接收到的第一无线电信号402的频率并指示TX/RX NCO 218执行必要的调整。为此，在频率偏移校正步骤中，标签120的天线202可以接收第一无线电信号402，从而生成RF信号224，然后标签120的RX RF前端206可以通过将接收信号224与RX VCO信号222混合以对接收信号224进行下变频以生成复合IF信号226。可以将复合IF信号226提供给标签120的数字下变频器208，其可以使用经复合相位补偿的NCO信号234进一步对复合IF信号226进行下变频，从而产生基带信号228。标签120的相位转换单元210然后可以将I/Q复基带信号228转换为提供给控制逻辑220的相应的幅值和相位230(可以例如如上所述地执行该转换)。标签120的控制逻辑220然后可以测量基带信号228的频率，该频率指示由锚定器110发送的第一无线电信号402的频率，使用从I/Q到标签120的Mag/Phase转换单元210的相位输出230。标签120的控制逻辑220然后可以通过将校正的频率字240发送到标签120的TX/RX NCO 218来校正/调节标签120的TX NCO信号248和IF信号226之间的频率差(即，标签120的控制逻辑220可以调整标签120的TX NCO信号248的频率)。在一些实施例中，标签120的控制逻辑220可以将由TX NCO 218产生的参考信号248的频率调整为基本上等于IF信号226的频率。在一些实施例中，标签120的TX/RX NCO 218的TX NCO和RX NCO都可以从控制逻辑220接收频率控制字240，并且同步地改变它们的振荡频率，从而作为步骤308的一部分调整用于RX和TX NCO的标签120的参考时钟信号的频率。
一旦已经调整了标签120的参考时钟信号的频率，则方法300可以随后进行到步骤310，在步骤310中，标签120基于接收到的第一无线电信号402执行相位偏移校正(即步骤310代表本文所述的双向测距协议的相位校正部分)。在相位校正部分期间，锚定器110可以保持与频率校正部分期间相同的状态(例如，如图4所示)。在相位校正步骤310期间，标签120可以被配置为在频率校正部分(例如，如图4所示)期间维持其信号路径，而标签120的控制逻辑220可以计算经复频调整的RX NCO信号238之间的相位差，也可能在可选的校准步骤304期间对任何内部相移进行了相位补偿，从而产生了经过相位补偿和频率调整的RX NCO信号234，而IF信号226使用从标签120的I/Q到Mag/Phase转换单元210的相位输出230。换句话说，如果不使用相位补偿单元214，则控制逻辑将使用标签120的I/Q到Mag/Phase转换单元210的相位输出230来计算IF信号226和经复频调整的RX NCO信号238之间的相位差；否则，控制逻辑220将计算IF信号226与经相位补偿和频率调整的RX NCO信号234之间的相位差。然后，控制逻辑220可以通过向TX/RX NCO发送相位偏移字240，来校正所测量的相位差，即，通过向标签120的TX/RX NCO 218发送相位偏移字240，来调整由TX/RX NCO 218生成的参考时钟信号的相位以匹配IF信号226的相位(即基本等于或处于已知的预定义相位差)。在一些实施例中，TX/RX NCO 218都接收相位偏移字240并且同步地改变它们的瞬时相位。换句话说，在一些实施例中，标签120的TX/RX NCO 218的TX NCO和RX NCO都可以从控制逻辑220接收相位偏移字240，并且同步地改变它们的振荡频率，从而作为步骤310的一部分调整用于RX和TX NCO的标签120的参考时钟信号的相位。控制逻辑220然后可以进一步从作为从I/Q到Mag/Phase转换单元210的输出230提供的基带信号228的幅度值，确定在标签120处接收到的第一无线电信号402的幅度。基带信号228的幅度可以在VCO 212的每个频率步进的载波频率上与第一无线电信号402(即传播信道)的幅度基本成比例。
方法300然后可以进行到步骤312，在步骤312中，标签120发送第二无线电信号，例如第二RF信号。图5提供了示出装置500的框图，其中第二无线电单元，例如标签120，将第二无线电信号(在图5中示意性地表示为信号502)发送到第一无线电单元，例如锚定器110，根据本公开的一些实施例，出于使用图3所示的方法进行距离测量的目的。类似于图4，从图5中可以看出，布置500假定锚定器110和标签120中的每一个被实现为无线电单元200A，其中被标签120激活的组件发送第二无线电信号502，以由锚定器110接收，在图5中用灰色高亮显示。
如图5所示，为了在步骤312中发送第二无线电信号502，标签120可以启用其TX/RXVCO 212(更具体地讲，TX VCO 212)、TX/RX NCO 218(更具体地讲，TX NCO 218)、控制逻辑220和TX RF前端216。如图5所示，那时，标签120的开关204处于配置为启用信号路径的位置，以便信号236可以通过合适的导线互连(图5中用虚线框504指示的标签120的相关开关位置)从TX RF前端216提供给天线202。以这种方式，标签120被配置为例如通过广播来发送第二无线无线电信号502(稍后可以由锚定器110接收)，作为图3所示的步骤312的一部分。在图5的图示中，信号236是通过有线连接提供的无线电信号，然后该信号作为第二无线电信号502被无线传输。特别地，在步骤312中，标签120的TX NCO 218可以被配置为生成IF信号248，由于分别执行步骤308和310，现在对该信号进行频率和相位调整；那么标签120的TXRF前端216可以被配置为将接收到的IF信号248与TX VCO信号232混合以生成RF信号236，并且标签120的天线202然后可以广播RF信号236作为无线第二无线电信号502。
转向锚定器110，为了能够接收由标签120发送的无线第二无线电信号502，锚定器110可以在标签120发送第二无线电信号502的时间段期间启用以下元件：TX/RX VCO 212(更具体地说是RX VCO 212)，RX RF前端206，数字下变频器208，I/Q到Mag/Phase转换器210，TX/RX NCO 218(更具体地说是RX NCO 218)，控制逻辑220以及可选的相位补偿单元214。此外，锚定器110的开关204可以配置为启用信号路径，以便当锚定器110的天线202接收到标签120发送的第二无线电信号502时，它可以将表示接收到的第二无线电信号502的信号224提供给锚定器110的RX RF前端206(图5中用虚线框506指示的锚定器110的相关开关位置)。以此方式，锚定器110被配置为在步骤312中接收由标签120发送的第二无线电信号502。
由于无线电信号502是由标签120使用参考时钟信号生成的，该参考时钟信号的频率和相位被调整为与锚定器110的参考时钟信号的频率和相位相匹配，这是从接收自锚定器110的第一无线电信号402得出的，则无线电信号502可以看作是伪反射的RF信号，是指第一无线电信号402从标签120反射的反射。因此，锚定器110接收到的第二无线电信号502将与锚定器110广播的第一无线电信号402基本一致(在时间扩展/演进的意义上)，从而允许在图3所示的步骤314中确定两者之间的相位差。
在一些实施例中，一旦锚定器110接收到第二无线电信号502，锚110就可以执行以下动作：锚定器110的RX RF前端206可以通过将接收的信号224与RX VCO信号220混合以生成复数IF信号226，来对信号224进行下变频(指示在锚定器110的天线202处接收到的第二无线电信号502)；如果相位补偿单元214用于产生复基带信号228，则锚定器110的数字下变频器208然后通过将复IF信号226与复相补偿的NCO信号234混合来进一步下变频，如果不使用相位补偿单元214，则将复IF信号226与复NCO信号238混合；然后，锚定器110的I/Q到Mag/Phase转换单元210转换I/Q复基带信号228，以产生相应的幅值和相位230(其中可以如上所述地进行转换)，然后将其幅度和相位230提供给锚定器110的控制逻辑220(或者，通常提供给任何合适的数据处理系统130)，该控制逻辑220然后可以确定由锚定器110发送的第一信号402和由锚定器110接收的第二信号502之间的相位差。
因此，在步骤314中，锚定器110的控制逻辑220(或者，一般而言，对于任何合适的数据处理系统130而言)可以从作为I/Q至Mag/Phase转换单元210的输出230提供的基带信号228的幅度值，确定在锚定器110接收的第二无线电信号502的幅度，并从作为I/Q到Mag/Phase转换单元210的输出230提供的基带信号228的相位值，确定在锚定器110接收的第二无线电信号502的相位。由于锚定器110发送的第一无线电信号402的相位是已知的，因此控制逻辑220然后可以计算由锚定器110发送的第一无线电信号402和由锚定器110接收的第二无线电信号502之间的相位差。
步骤314可以被视为本文所述的双向测距协议的双向相位差测量部分。在双向相位差测量部分期间，锚定器110处的基带信号228可以是DC信号，因为标签120已经在步骤308中校正了相对频率差；基带信号228的相位可以基本上等于在每个频率步进的载波频率上由传播信道引起的相移的两倍(在步骤302和318中设置)；在VCO 212的每个频率步进的载频处，基带信号228的幅度可以与第二无线电信号502(即，传播信道的)的幅度基本成比例。
如前所述，通常执行不同频率的相位差测量，以便基于相位差进行距离确定。因此，方法300然后可以进行到步骤316，在步骤316中，例如，由锚定器110的控制逻辑220(或者通常对于任何合适的数据处理系统130)确定是否需要更多的相位差测量(以及可选地，第一无线电信号402的幅度测量，以及进一步可选地第二无线电信号502的幅度测量)。如果是这样，则方法300进行到步骤318，其中将锚定器110和标签120的TX/RX VCO 212的频率设置为下一个值，然后该方法如上所述进行步骤304-316，但是现在针对无线电信号的下一个频率值执行该方法。为了获得足够的距离确定精度，可以根据需要多次重复此过程以获得足够数量的相差测量值(以及可选地，第一无线电信号402的幅度测量，以及进一步可选地第二无线电信号502的幅度测量)。测量结果可以存储在任何合适的存储器中，参考图7描述其一些示例。
鉴于本文所述的图2A和2B所示的系统之间的差异，如果锚定器110和标签120中的每一个被实现为无线电单元200B，则可以设想与图4和图5所示的图示相似的图示。在无线电单元200B的实施例中，模拟I/Q混合单元250可被配置为在TX信号248上提供与在无线电单元200A中的TX FRONT-END UNIT 216中基本相同的上变频。在RX模式中，代替如在无线电单元200A中所做的那样，利用进一步的数字下变频208将接收信号224下变频为IF信号226至基带228，可以将无线电单元200B的RX前端单元206配置为将接收到的信号224直接下变频为基带信号228。从控制单元220的角度来看，幅度/相位信号230以及控制信号242和240在无线电单元200A和200B中可以相同。
一旦在步骤316中确定不再进行相位差测量(以及可选地，第一无线电信号402的幅度测量，以及进一步可选地，第二无线电信号502的幅度测量)，方法300就可以进行到步骤320，在步骤320，锚定器110和标签120之间的距离d可以基于针对多个VCO频率执行的测得的相位差来确定，并且可选地，还基于针对多个VCO频率执行的第一无线电信号402和/或第二无线电信号502的幅度测量。在一些实施例中，步骤320的距离确定可以由锚定器110的控制逻辑220或由任何合适的数据处理单元130来执行。
在一些实施方案中，锚定器110和标签120可以被配置为执行作为步骤318的一部分的所谓的“相位相干跳频”，这意味着锚定器110和标签120中的每个可以被配置为基本上同步地步进(或“跳”)通过多个预定频率(例如，以预定频率步进)，以执行多个相差测量以用于距离确定。在这样的实施例中，一旦标签120已经针对第一频率f1执行了频率和相位校正，则当标签120和锚定器110同步跳到下一频率f2时(例如，在预定的定时这样做)，可以维持标签120和锚定器110之间的VCO相位差。那时，不需要执行频率和相位偏移校正，并且可以仅基于从标签120传输到锚定器110的信号或以其他方式来执行在后续频率处的相位差测量。即，在一些实施例中，一旦锚定器110和标签120跳到第二频率f2，标签120就可以将第三无线电信号发送到锚定器110，第三无线电信号基于标签的参考时钟，频率为第二频率f2。锚定器110然后可以确定其自己的在第二频率f2的参考时钟与在锚定器110处接收的第三无线电信号的相位之间的相位差，以确定第二频率f2的相位差。锚定器110可以针对不同的后续频率从标签120收集多个这样的后续信号，然后基于以这种方式获得的相位差测量来执行距离。在其他实施例中，一旦锚定器110和标签120跳到第二频率f2，锚定器110可以向标签120发送第三无线电信号，该第三无线电信号基于标签在第二频率f2的参考时钟。标签120然后可以确定其自己的第二频率f2处的参考时钟与在标签120处接收的第三无线电信号的相位之间的相位差，以确定第二频率f2的相位差。标签120可以针对不同的后续频率从锚定器110收集多个这样的后续信号，然后基于以这种方式获得的相位差测量来执行距离。在其他实施例中，标签120有时可以启动在随后频率处的这种后续相位测量(即，标签120以第二频率f2或任何其他后续频率向锚定器110发送第三无线电信号，以便可以基于锚定器110的参考时钟和从标签120接收的第三无线电信号来执行针对该频率的相位差)，并且其他时间由锚定器110发起(即，锚定器110以第二频率f2或任何其他后续频率将第三无线电信号发送到标签120，以便可以基于标签120的参考时钟和从锚定器110接收的第三无线电信号来执行针对该频率的相位差)。在一些实施例中，标签120和锚定器110仍可以执行双向交换并且对一些后续频率例如执行频率和偏移校正，以确保它们的参考时钟保持同步。在各种实施例中，标签120和锚定器110可以通信地耦合，使得它们可以交换指示相差测量的数据，因此，一个或另一个可以在步骤320中执行距离确定。在其他实施例中，标签120和锚定器110可以将它们的测量结果(或表示接收和发送的信号的信息)提供给另一个实体，例如远程数据处理系统，然后可以执行步骤320的距离确定。因此，在各个实施例中，步骤320的距离确定可以由锚定器110的控制逻辑220、标签120的控制逻辑220执行或通过任何合适的数据处理单元130来实现，这些数据处理单元可以在锚定器110和标签120之一内或之外(即，外部)实现。
可以在步骤320中使用本领域中已知的任何技术来确定锚定器110与标签120之间的距离，例如，任何已知的快速傅立叶逆变换(IFFT)或用于范围估计的超分辨率算法。例如，在使用超分辨率算法或基于IFFT的算法的情况下，距离确定算法的输入可以表示为复数矢量，其中复数的相位是在本文所述的双向相位差测量中确定的相位。在各个实施例中，复数的大小可以是在标签120处接收到的第一无线电信号402的大小平方，或在锚点110处接收的第二无线电信号502的幅度平方，或在标签120处接收的第一无线电信号402与在锚定器110处接收的第二无线电信号502的幅度的乘积。
根据本公开的一些实施例，下面参考图6解释方法300的一些更多细节，其提供使用图3中所示的方法的距离测量的各个方面的图示。在图6中，示出了时序图602-614(即，每个图的水平轴指的是时间)，其中，对于每个方法，示意性地示出了方法300的不同阶段，其中垂直虚线贯穿所有图。图6中所示的第一垂直虚线指示方法300的部分的末端，其中锚定器110和标签120中的每一个都可以执行回送校准(步骤304)。图6所示的第二垂直虚线指示方法300的在标签120处执行频率偏移校正(步骤308)的部分的末端。图6中所示的第三垂直虚线指示方法300的在标签120处执行相位偏移校正(步骤310)的部分的末端。最后，图6中所示的最后垂直虚线指示方法300的执行相位确定(步骤314)的部分的末端。
示图602示出了由锚定器110的TX NCO 218生成的TX参考信号248(实线)，以及表示锚定器110从标签120发射的第一无线电信号402的理想反射的理想化的双向相位差信号(虚线)。如图602所示，理想化的反射将仅具有特定的相移，如图6中所示为相移622，然后在类似于步骤314的步骤中确定该相移，并且基于锚定器110和标签120之间的距离可以被确定。标签120的参考信号的频率和相位补偿的目标(即步骤308和310)的目的是使由标签120主动生成的第二无线电信号502看起来好像是锚定器发送的第一无线电信号402的被动反射一样，由图表602的虚线表示。
图604示出了锚定器110(实线)的RX参考信号234(相位补偿后的RX NCO)，以及锚定器110的IF信号226(虚线)是基于在锚定器110的RX RF前端206接收到的无线电信号224生成的，例如基于标签120发送的第二无线电信号502。因此，在标签相位偏移校正之后，图604示出了在方法300的步骤314中确定的实际相位差624。
图606图示了在锚定器110处确定的基带信号230的相位，其中基带相位626的一部分(即，如本文所述，在第三垂直虚线之后并且一直延伸到第四垂直虚线的部分，即在标签执行相位偏移校正并发送第二无线电信号502之后)指示在锚定器110处接收到的、由锚定器110发送的第一无线电信号402与由标签120发送的第二无线电信号502之间的相位差624(即，在步骤314中确定的相位差)。
图608示出了在一个载波频率(即，在给定的VCO频率)下在一次双向相位差测量的不同步骤期间的RF信号方向。如图6所示，图608的上部示出了锚定器110处的无线电信号方向，而图608的下部示出了标签120处的无线电信号方向。
图610示出了由标签120的TX NCO 218生成的TX参考时钟信号248。
图612示出了标签120(实线)的RX参考信号234(相位补偿后的RX NCO)，以及标签120的IF信号226(虚线)是基于在锚定器120的接收到的第一无线电信号402的基础上在标签120的RX RF前端206接收到的无线电信号224生成的。
最后，图表614说明了在标签120处确定的基带信号230的相位。
如图表608所示，锚定器110可以开始于执行回送校准(步骤304，在第一垂直虚线之前用图表608的一部分示出)，在此期间，通过将开关204配置为具有适当的开关位置，锚定器110的TX RF前端216将无线电信号236直接发送到锚定器110的RX RF前端216(即，无线电信号被循环回到锚定器)。因此，在RX RF前端206处接收的信号224与发射信号236相同，除了由于信号236从TX RF前端216到RX RF前端206的传播而引起的任何相位差之外。图608示出了标签120在其端部执行类似的环回校准。
在这样的校准步骤期间，锚定器110和标签120都可以被配置为分别重置相位补偿控制字242，从而在锚定器110和标签120的每个内，TX参考信号248与RX参考信号238基本相同。如图604所示，在回送校准完成之前，锚定器110的接收信号(也就是说，锚定器110的IF信号226(虚线)是基于在锚定器110的RX RF前端206接收到的无线电信号224生成的，在回送校准期间，该信号是锚定器110的TX RF前端206发射的发射信号236，具有一定的内部相移)相对于锚定器110的RX参考信号234(实线)具有相移。类似地，对于标签120，如图612所示，在回送校准完成之前，标签120处的接收信号(即，标签120上的IF信号226(虚线)是基于在标签120的RX RF前端206接收到的无线电信号224生成的，在回送校准期间，该信号是标签120的TX RF前端206发送的发送信号236，具有一定的内部相移)相对于标签120的RX参考信号234(实线)具有相移。
在环回校准结束时，在锚定器110和标签120上都测量了基带相位230，并且控制逻辑220设置相位补偿控制字242以实现步骤304的相位补偿。结果，在锚定器110和标签120处接收的信号分别与RX参考信号同相。
之后，锚定器110将无线无线电信号(即本文所述的第一无线电信号402)发送到标签120，如图608所示，在第一垂直虚线和第二垂直虚线之间的部分中，具有从锚定器110的TX到标签120的RX的粗箭头，这允许标签120校正其参考时钟信号的任何频率偏移(步骤308)。特别地，在频率校正步骤期间，锚定器基于其TX参考信号248(图602中的实线)生成RF信号236，并将其作为无线无线电信号402发送；标签120接收第一无线信号402作为RF信号224，并将其下变频为IF信号226(图612中的虚线)；标签120的TX/RX参考信号与接收的IF信号226(图612中的虚线)之间的频率差由控制逻辑220根据标签120的相位输出230(在I/Q到Mag/Phase转换单元210的图614中示出)确定。在一些实施例中，可以通过测量图614所示的基带相位输出230的斜率634来确定频率差。在其他实施例中，可以通过应用锁相环(PLL)来确定频率差，该锁相环被配置为在标签120处锁定到IF信号226。在频率校正步骤308结束时，标签120的控制逻辑220将频率控制字240施加到TX和RX参考时钟信号248、238(即，分别在图610和612中示出的实线)。结果，TX和RX参考时钟信号248、238的频率(即分别在图610和612中示出的实线)与标签120上的IF信号226(在图612中的虚线)的频率相同，该标签是基于锚定器110发送的接收到的第一无线电信号402生成的–这可以在第二和第三垂直虚线之间的图610和612中看到。
如在图612中第二和第三垂直虚线之间进一步看到的，标签120处的参考时钟信号(实线)的相位仍然与接收信号(虚线)的相位不同。因此，在图6所示的第二垂直虚线和第三垂直虚线之间进行相位校正步骤310。在相位校正步骤中，在应用标签频率校正之后，接收到的IF信号(图612中的虚线)具有与RX参考信号(图612中的实线)基本相同的频率，但是具有未知的相位偏移。然后，标签120处的控制逻辑220被配置为使用I/Q到Mag/Phase转换210的相位输出230(如图614所示)，测量接收到的IF信号(图612中的虚线)和RX参考信号(图612中的实线)之间的相对相位偏移。在相位校正步骤结束时，标签120的控制逻辑220可以被配置为将相位偏移字240施加到标签120的TX和RX参考时钟信号(分别在图610和612中的实线)，并且可以将接收到的信号的幅度存储在存储器中。在施加了相位偏移字240之后，标签120处的RX参考信号(图612所示的实线)与接收到的IF信号(图612所示的虚线)匹配，并且I/Q到Mag/Phase转换210的相位输出230(如图614所示)达到零。
最后，在图6所示的第三条垂直虚线与第四条垂直虚线之间的双向相位差测量步骤中，标签120根据其频率和相位调整后的TX参考信号(如图610所示)生成RF信号236，并将其作为第二无线电信号502发送到锚定器110。这在图608中用在第三垂直虚线和第四垂直虚线之间的部分中从标签120的TX到锚定器110的RX的粗箭头示出。然后，锚定器110接收由标签120发送的信号作为RF信号224，并将其下变频为IF信号226(图604中的虚线)。然后，锚定器110的控制逻辑220可以基于锚定器110处的从I/Q到Mag/Phase转换单元210的输出230，计算基带相位(如图606所示)作为接收的IF信号(图604中的虚线)和RX参考信号(图604中的实线)之间的相位差。在双向相位差测量步骤结束时，锚定器220的控制逻辑220可以如上所述，基于I/Q到Mag/Phase转换单元210的相位输出230测量基带相位，并且可以将所测量的相位差以及接收信号的幅度存储在存储器中。
通过实施如上所述的协议，测得的双向相位差624，即图604中的水平箭头之间指示的距离，应与由于传播信道而引起的相位变化的两倍相匹配，即图602所示的水平箭头之间指示的距离。
示例数据处理系统
图7提供了示出根据本公开的一些实施例的示例数据处理系统700的框图，该示例数据处理系统700可以被配置为实现图3中所示的方法的至少一部分。在一些实施例中，数据处理单元130、锚定器110的控制逻辑220和标签120的控制逻辑220中的每一个可以被实现为数据处理系统700。
如图7所示，数据处理系统700可以包括至少一个处理器702，例如通过系统总线706耦合到存储器元件704的硬件处理器702。这样，数据处理系统可以将程序代码存储在存储器元件704内。进一步，处理器702可以执行经由系统总线706从存储元件704访问的程序代码。一方面，数据处理系统可以被实现为适合于存储和/或执行程序代码的计算机。然而，应当理解，数据处理系统700可以以包括能够执行本公开中所描述的功能的处理器和存储器的任何系统的形式来实现。
在一些实施方案中，处理器702可以执行软件或算法来执行本说明书中所讨论的活动，特别是与使用双向相位差测量的距离测量有关的活动。处理器702可以包括提供可编程逻辑的硬件、软件或固件的任意组合，包括但不限于微处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)或虚拟机处理器。处理器702可以例如以直接存储器访问(DMA)配置通信地耦合到存储器元件704，使得处理器702可以从存储器元件704读取或向存储器元件704写入。
通常，存储元件704可以包括任何合适的易失性或非易失性存储技术，包括双倍数据速率(DDR)随机存取存储器(RAM)、同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、闪存、只读存储器(ROM)、光学介质、虚拟内存区域、磁或磁带存储器或任何其他合适的技术。除非另有说明，否则本文讨论的任何存储元件应被解释为涵盖在广义术语“存储器”内。与锚定器110、标签120、数据处理单元130、无线电单元200A的任何组件或数据处理系统700的任何组件一起被测量、处理、跟踪或发送的信息可以在任何数据库、寄存器、控制列表、高速缓存或存储结构中提供它们，所有这些都可以在任何合适的时间范围内引用。任何这样的存储选项可以包括在本文所使用的广义术语“存储器”内。类似地，在此描述的任何潜在的处理元件、模块和机器应被解释为包含在广义术语“处理器”内。当前附图中所示的每个元件，例如，无线电单元200A和处理器702，还可以包括用于在网络环境中接收、发送和/或以其他方式传递数据或信息的合适接口。
在某些示例实现中，可以通过在一种或多种有形介质中编码的逻辑来实现本文概述的用于使用相差进行RF测距的机制，该逻辑可以包括非临时性介质，例如，ASIC、DSP指令中提供的嵌入式逻辑、将由处理器或其他类似机器执行的软件(可能包括目标代码和源代码)等。在这些情况中的某些情况下，诸如图7所示的示例存储元素704之类的存储元素可以存储数据或用于此处所述操作的信息。这包括能够存储被执行以执行本文描述的活动的软件、逻辑、代码或处理器指令的存储元件。处理器可以执行与数据或信息相关联的任何类型的指令，以实现本文详述的操作。在一个示例中，诸如图7所示的处理器702之类的处理器可以将元素或物品(例如，数据)从一种状态或事物转换为另一种状态或事物。在另一个示例中，本文概述的活动可以用固定逻辑或可编程逻辑(例如，由处理器执行的软件/计算机指令)来实现，并且本文标识的元件可以是某种类型的可编程处理器，可编程数字逻辑(例如，FPGA、DSP、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))或包括数字逻辑、软件、代码、电子指令或其任何合适的组合的ASIC。
存储器元件704可以包括一个或多个物理存储器设备，例如本地存储器708和一个或多个大容量存储设备710。本地存储器可以指在程序代码的实际执行期间通常使用的RAM或其他非持久性存储设备。大容量存储设备可以被实现为硬盘驱动器或其他持久性数据存储设备。处理系统700还可包括一个或多个高速缓冲存储器(未示出)，其提供至少一些程序代码的临时存储，以便减少在执行期间必须从大容量存储设备710检索程序代码的次数。在本文所述的双向RF测距方法期间获得的各种测量数据可以存储在存储元件704中。
如图7所示，存储器元件704可以存储应用程序718。在各种实施例中，应用程序718可以存储在本地存储器708、一个或多个大容量存储设备710中，或者与本地存储器和大容量存储设备分开。应当理解，数据处理系统700可以进一步执行可以促进应用程序718的执行的操作系统(图7中未示出)。以可执行程序代码的形式实现的应用程序718可以由数据处理系统700例如由处理器702执行。响应于执行该应用，数据处理系统700可以被配置为执行本文所述的一个或多个操作或方法步骤。
描绘为输入设备712和输出设备714的输入/输出(I/O)设备可以可选地耦合至数据处理系统。输入设备的示例可以包括但不限于键盘、诸如鼠标之类的定点设备等。输出设备的示例可以包括但不限于监视器或显示器、扬声器等。在一些实施例中，输出设备714可以是任何类型的屏幕显示器，例如等离子体显示器、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、电致发光(EL)显示器或任何其他指示器，例如刻度盘、气压计或LED。输出设备714可以被配置为示出根据本公开执行的距离测量的结果。例如，输出设备714可以被配置为提供图形用户界面并显示在一对或多对锚定器和标签之间测得的距离的图形表示。在一些实施方式中，系统可以包括用于输出设备714的驱动器(未示出)。输入和/或输出设备712、714可以直接地或者通过中间的I/O控制器耦合到数据处理系统。
在一个实施例中，输入和输出设备可以被实现为组合的输入/输出设备(在图7中以虚线示出，其围绕输入设备712和输出设备714)。这种组合设备的示例是触敏显示器，有时也称为“触摸屏显示器”或简称为“触摸屏”。在这样的实施例中，可以通过诸如触摸笔或用户的手指的物理对象在触摸屏显示器上或附近的运动来提供对设备的输入。
网络适配器716还可以可选地耦合到数据处理系统，以使其能够通过中间的专用或公共网络耦合到其他系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备。网络适配器可以包括：数据接收器，用于接收由所述系统、设备和/或网络发送到数据处理系统700的数据；以及数据发送器，用于将数据从数据处理系统700发送到所述系统、设备和/或网络。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡是可以与数据处理系统700一起使用的不同类型的网络适配器的示例。
选择例子
例子1提供无线电系统，包括：第一无线电单元(例如本文所述的锚定器/主机)、第二无线电单元(本文所述的标签/从机)和数据处理单元(例如硬件处理器)。第一无线电单元被配置为发送第一无线电信号(例如第一RF信号)。第二无线电单元被配置为接收第一无线电信号，基于第一无线电信号调整第二无线电单元的参考时钟信号，并发送基于调整后的参考时钟信号产生的第二无线电信号(例如第二RF信号)。数据处理单元被配置为基于第一无线电单元发送的第一无线电信号与在第一无线电单元处接收的第二无线电信号之间的相位差来确定第一无线电单元和第二无线电单元之间的距离。
例子2提供根据例子1的无线电系统，其中所述第二无线电单元被配置为通过以下方式调节所述第二无线电单元的参考时钟信号：基于在所述第二无线电单元处接收的第一无线电信号的频率，所述第二无线电单元设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的频率；和基于在所述第二无线电单元处接收的第一无线电信号的相位，所述第二无线电单元设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的相位。
例子3提供根据例子2的无线电系统，其中所述第二无线电单元被配置为在设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的频率之后，设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的相位。
例子4提供根据例子2或3的无线电系统，其中所述第二无线电单元被配置为将所述第一无线电信号下变频以产生第一中频(IF)信号，并且其中基于在第二无线电单元处接收的第一无线电信号的频率来设置第二无线电单元的参考时钟信号的频率包括：将所述第二无线电单元的参考时钟信号的频率设置为基本等于在第二无线电单元处产生的第一IF信号的频率。
例子5提供根据例子4的无线电系统，其中基于在第二无线电单元处接收的第一无线电信号的相位来设置第二无线电单元的参考时钟信号的相位包括：将所述第二无线电单元的参考时钟信号的相位设置为基本等于在第二无线电单元处产生的第一IF信号的相位。
例子6提供根据前述例子中的任一个的无线电系统，其中第二无线电单元包括NCO，被配置为产生参考时钟信号作为基带本地振荡器信号。
例子7提供根据前述例子中的任一个的无线电系统，其中所述数据处理单元被配置为进一步基于在所述第二无线电单元处接收的第一无线电信号的大小或/和在所述第一无线电单元处接收的第二无线电信号的大小来确定距离。
例子8提供根据前述例子中的任一个的无线电系统，其中数据处理单元被配置为对于多个测量中的每个，确定相位差，以及可选地确定在第二无线电单元接收的第一无线电信号的大小或/和在第一无线电单元接收的第二无线电信号的大小，其中在不同的测量中所述第一无线电信号具有不同的频率。
例子9提供根据例子8的无线电系统，其中数据处理单元被配置为对于多个测量的确定，基于相位差确定局里，以及可选地确定在第二无线电单元接收的第一无线电信号的大小或/和在第一无线电单元接收的第二无线电信号的大小。
例子10提供根据例子1的无线电系统，其中所述第一无线电信号具有第一频率，和所述第一无线电单元还被配置为发送具有不同于第一频率的第二频率的第三无线电信号。在该例子中，第二无线电单元还被配置为接收第三信号，基于所述第三信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号，发送基于调整后的参考时钟信号产生的第四无线电信号，同时所述数据处理单元被配置为进一步基于所述第一无线电单元发送的第三信号与在所述第一无线电单元接收的第四信号之间的相位差来确定所述第一无线电单元与所述第二无线电单元之间的距离，以及可选地在第二无线电单元处接收的第三无线电信号的大小或/和在第一无线电单元处接收的第四无线电信号的大小。
例子11提供根据前述例子中的任一个的无线电系统，其中所述数据处理单元包含在所述第一无线电单元中。
例子12提供根据前述例子中的任一个的无线电系统，其中第一无线电单元和第二无线电单元中的至少一个、但是优选地每个被配置为执行校准，例如回送校准，以解决无线电单元内的相移。
例子13提供根据前述例子中的任一个的无线电系统，其中所述第一无线电单元和所述第二无线电单元还被配置用于无线数据通信。
例子14提供无线电单元，包括：构件(例如天线)，用于接收由另外无线电单元发送的第一无线电信号(例如第一RF信号)；构件(例如NCO)，用于基于所述无线电单元被配置为发送无线电信号来产生参考时钟信号；构件(例如控制逻辑，例如实现为硬件处理器)，用于基于所述第一无线电信号来调整所述参考时钟信号；和构件(例如天线)，用于发送基于调整后的参考时钟信号产生的第二无线电信号(例如第二RF信号)，其中所述第二无线电信号被配置为基于所述另外无线电单元发送的第一无线电信号与在所述另外无线电单元处接收的无线电单元发送的第二无线电信号之间的相位差，能够确定所述无线电单元与所述另外无线电单元之间的距离，以及可选地进一步基于在无线电单元处接收的第一无线电信号的大小或/和在另外无线电单元处接收的第二无线电信号的大小。
例子15提供根据例子14的无线电单元，其中调整所述无线电单元的参考时钟信号包括：基于在所述无线电单元处接收的第一无线电信号的频率，调整所述参考时钟信号的频率，和基于在所述无线电单元处接收的第一无线电信号的相位来调整所述参考时钟信号的相位。
例子16提供根据例子15的无线电单元，其中在调整所述参考时钟信号的频率之后，调整所述参考时钟信号的相位。
例子17提供根据例子15或16的无线电单元，还包括构件(例如RX RF前端)，用于下变频所述第一无线电信号以产生第一中频(IF)信号，其中基于所述第一无线电信号的频率来调整所述无线电单元的参考时钟信号的频率包括：将所述参考时钟信号的频率调整为基本等于所述第一IF信号的频率，和其中基于所述第一无线电信号的相位来调整所述无线电单元的参考时钟信号的相位包括：将所述参考时钟信号的相位调整为基本等于所述第一IF信号的相位。
例子18提供例子14-17中的任一个的无线电单元，其中所述第一无线电信号是多个第一无线电信号之一，每个第一无线电信号具有不同的频率，用于基于所述第一无线电信号来调整所述参考时钟信号的构件被配置为基于所述多个第一无线电信号中的每个的第一无线电信号来调整所述参考时钟信号，和用于发送第二无线电信号的构件被配置为发送基于所述多个第一无线电信号中的每个调整的参考时钟信号产生的第二无线电信号。
例子19提供根据例子18的无线电单元，其中多个第一无线电信号包括频率步进在大约10kHz和10MHz之间的无线电信号。
例子20提供一种非暂时性计算机可读存储介质，包括用于执行的指令，当被硬件处理器执行时，该指令可用于执行以下操作：基于在无线电单元处接收并由另外无线电单元发送的第一无线电信号(例如第一RF信号)来调整无线电单元的参考时钟信号，其中调整包括：基于在所述无线电单元处接收的第一无线电信号的频率，调整所述参考时钟信号的频率，和基于在所述无线电单元处接收的第一无线电信号的相位来调整所述参考时钟信号的相位；和产生第二无线电信号(例如第二RF信号)以发送到另外无线电单元，其中第二无线电信号基于调整后的参考时钟信号产生，并且其中所述第二无线电信号被配置为基于所述另外无线电单元发送的第一无线电信号与在所述另外无线电单元处接收的无线电单元发送的第二无线电信号之间的相位差，能够确定所述无线电单元与所述另外无线电单元之间的距离，以及可选地进一步基于在无线电单元处接收的第一无线电信号的大小或/和在另外无线电单元处接收的第二无线电信号的大小。
在另外的示例中，根据示例20的非暂时性计算机可读存储介质还可包括指令，该指令可操作以执行根据示例1-13中的任何一个的第二无线电单元执行的操作，或/和执行根据示例14-19中的任何一个的无线电单元执行的操作。
变体和实现
尽管上面参考如图1-7所示的示例性实施方式描述了本公开的实施例，但是本领域技术人员将意识到，上述各种教导可应用于多种其他实施方式。特别地，虽然本公开中提供的一些描述将TX/RX VCO 212内的振荡源称为单独的振荡源(即，作为提供信号222的RXVCO和提供信号232的TX VCO)，但是这些描述适用于单个振荡源，以提供本地振荡器信号222和232。类似地，虽然本公开中提供的一些描述将TX/RX参考时钟218内的振荡源称为单独的振荡源(即，作为提供信号238的RX NCO和提供信号248的TX NCO)，但是这些描述适用于单个振荡源，以提供参考时钟信号238和248。此外，尽管本公开中提供的某些描述涉及使用相同的接收路径进行环回校准和频率/相位差测量，但是这些描述适用于具有用于回送校准的单独的接收路径的无线电单元200A。
在某些情况下，本文讨论的功能可能适用于汽车系统、对安全至关重要的工业应用、医疗系统、科学仪器、无线和有线通信、无线电、雷达、工业过程控制、音频和视频设备、电流传感、仪器(精度高)和其他基于数字处理的系统。
而且，可以在用于医学成像、患者监测、医学仪器和家庭保健的数字信号处理技术中提供以上讨论的某些实施例。这可能包括肺部监护仪、加速计、心率监护仪、起搏器等。其他应用可能涉及用于安全系统的汽车技术(例如，稳定控制系统、驾驶员辅助系统、制动系统、信息娱乐和任何类型的内部应用)。
在其他示例场景中，本公开的教导可以适用于包括有助于提高生产率、能效和可靠性的过程控制系统的工业市场。在消费者应用中，以上讨论的信号处理电路的教导可以用于图像处理、自动聚焦和图像稳定化(例如，用于数码相机、便携式摄录机等)。其他消费类应用程序可以包括用于家庭影院系统的音频和视频处理器、DVD刻录机和高清电视。
在以上实施例的讨论中，可以容易地替换、替代或以其他方式修改诸如时钟、多路复用器、缓冲器和/或其他组件的系统组件，以适应特定的电路需求。此外，应当注意，互补电子设备、硬件、软件等的使用提供了用于实现与虚拟抖动有关的本公开的教导的同等可行的选择。
如本文中所提出的用于使用相位差来实现RF测距的各种系统的部分可以包括电子电路以执行本文中所描述的功能。在某些情况下，系统的一个或多个部分可以由专门配置用于执行本文所述功能的处理器提供。例如，处理器可以包括一个或多个专用组件，或者可以包括被配置为执行本文描述的功能的可编程逻辑门。该电路可以在模拟域、数字域或混合信号域中运行。在某些情况下，处理器可以被配置为通过执行存储在非暂时性计算机可读存储介质上的一个或多个指令来执行本文所述的功能。
在一个示例实施例中，可以在相关联的电子设备的板上实现本发明的任意数量的电路。该板可以是通用电路板，其可以容纳电子设备的内部电子系统的各种组件，并且还可以提供用于其他外围设备的连接器。更具体地说，该板可提供电连接，系统的其他组件可通过该电连接进行电通信。可以基于特定的配置需求、处理需求、计算机设计等，将任何合适的处理器(包括数字信号处理器、微处理器、支持芯片组等)、计算机可读非暂时性存储元件等适当地耦合至板。诸如外部存储器、附加传感器、用于音频/视频显示的控制器和外围设备之类的组件可以通过电缆作为插入卡连接到板上，也可以集成到板上。在各种实施例中，本文描述的功能可以以仿真形式实现为在以支持这些功能的结构布置的一个或多个可配置(例如，可编程)元件内运行的软件或固件。可以在包括允许处理器执行那些功能的指令的非暂时性计算机可读存储介质上提供提供仿真的软件或固件。
在另一个示例实施例中，本发明的电子电路可以被实现为独立模块(例如，具有配置为执行特定应用程序或功能的相关组件和电路的设备)或被实现为电子设备的专用硬件中的插入模块。注意，使用相差实现RF测距的本公开的特定实施例可以容易地部分地或整体地包括在片上系统(SOC)封装中。SOC代表将计算机或其他电子系统的组件集成到单个芯片中的IC。它可能包含数字、模拟、混合信号以及通常的RF功能：所有这些功能都可以在单个芯片基板上提供。其他实施例可以包括多芯片模块(MCM)，其中多个分离的IC位于单个电子封装内并且被配置为通过电子封装彼此紧密地相互作用。在各种其他实施例中，可以在ASIC、FPGA和其他半导体芯片中的一个或多个硅核中实现本文提出的使用相差的RF测距。
还必须注意，本文概述的所有规格、尺寸和关系(例如，处理器的数量、逻辑运算等)仅出于示例和教导的目的而提供。在不脱离本公开的精神或所附权利要求的范围的情况下，可以对这些信息进行相当大的改变。这些规范仅适用于一个非限制性示例，因此，它们应照此解释。在前面的描述中，已经参考特定处理器和/或组件布置描述了示例实施例。在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。
注意，利用本文提供的众多示例，可以根据两个、三个、四个或更多个电子组件来描述交互。但是，这样做只是出于清楚和示例的目的。应当理解，可以以任何合适的方式来合并系统。沿着类似的设计替代方案，本发明附图的任何示出的组件、模块和元件可以以各种可能的配置进行组合，所有这些显然都在本说明书的广泛范围内。在某些情况下，仅参考有限数量的电气元件来描述一组给定流程的一个或多个功能可能会更容易。应当理解，本发明的附图及其教导的电路易于扩展，并且可以容纳大量的组件以及更复杂/复杂的布置和配置。因此，提供的示例不应限制范围或抑制可能潜在地应用于无数其他架构的电子电路的广泛教导。
注意，在本说明书中，对“一个实施例”、“示例实施例”、“实施例”、“另一实施例”、“某些实施例”、“各种实施例”、“其他实施例”、“替代实施例”中包括的各种特征(例如，元素、结构、模块、组件、步骤、操作、特性等)的引用旨在表示任何这样的特征都包括在本公开的一个或多个实施例中，但是可以或可以不必在相同的实施例中组合。
同样重要的是要注意，与本文所提出的使用相位差进行RF测距有关的功能仅示出了可以由本发明的附图中所示的系统执行或在其中执行的一些可能的功能。这些操作中的一些可以在适当的地方被删除或移除，或者可以在不脱离本公开的范围的情况下对这些操作进行相当大的修改或改变。另外，这些操作的时间安排可能会大大改变。出于示例和讨论的目的，提供了上述操作流程。本文描述的实施例提供了很大的灵活性，因为在不脱离本公开的教导的情况下，可以提供任何合适的布置、时序、配置和定时机制。
注意，上述装置的所有可选特征也可以相对于本文描述的方法或过程来实现，并且示例中的细节可以在一个或多个实施例中的任何地方使用。
本领域技术人员可以确定许多其他改变、替换、变化、变更和修改，并且意图是本公开涵盖落入所附权利要求范围内的所有此类改变、替换、变更、替换和修改。

Claims (28)

1.无线电系统，包括：
第一无线电单元，被配置为发送第一无线电信号；和
第二无线电单元，被配置为接收所述第一无线电信号，基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号，并发送基于调整的参考时钟信号产生的第二无线电信号；和
数据处理单元，被配置为基于在所述第一无线电单元处接收的第一无线电信号与第二无线电信号之间的相位差来确定所述第一无线电单元与所述第二无线电单元之间的距离。
2.根据权利要求1所述的无线电系统，其中所述第二无线电单元被配置为通过以下方式调节所述第二无线电单元的参考时钟信号：
基于在所述第二无线电单元处接收的第一无线电信号的频率，所述第二无线电单元设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的频率，和
基于在所述第二无线电单元处接收的第一无线电信号的相位，所述第二无线电单元设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的相位。
3.根据权利要求2所述的无线电系统，其中所述第二无线电单元被配置为在设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的频率之后，设置所述第二无线电单元的参考时钟信号的相位。
4.根据权利要求2所述的无线电系统，其中所述第二无线电单元被配置为将所述第一无线电信号下变频以产生第一中频(IF)信号，并且其中基于第一无线电信号的频率来设置第二无线电单元的参考时钟信号的频率包括：将所述第二无线电单元的参考时钟信号的频率设置为基本等于所述第一IF信号的频率。
5.根据权利要求4所述的无线电系统，其中基于第一无线电信号的相位来设置第二无线电单元的参考时钟信号的相位包括：将所述第二无线电单元的参考时钟信号的相位设置为基本等于所述第一IF信号的相位。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中所述第二无线电单元包括数控振荡器，被配置为产生所述参考时钟信号作为基带本地振荡器信号。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中所述数据处理单元被配置为进一步基于在所述第二无线电单元处接收的第一无线电信号的大小或/和在所述第一无线电单元处接收的第二无线电信号的大小来确定距离。
8.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中所述数据处理单元被配置为确定多个测量中的每个测量的相位差，其中，在不同的测量中所述第一无线电信号具有不同的频率。
9.根据权利要求8所述的无线电系统，其中所述数据处理单元被配置为基于针对所述多个测量确定的相位差来确定所述距离。
10.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
所述第一无线电信号具有第一频率，
所述第一无线电单元还被配置为发送具有第二频率的第三无线电信号，
所述第二无线电单元还被配置为接收第三无线电信号，基于所述第三信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号，以及发送基于所述第二无线电单元的调整后的参考时钟信号产生的第四无线电信号，以及
所述数据处理单元被配置为进一步基于所述第一无线电单元发送的第三信号与在所述第一无线电单元接收的第四信号之间的相位差来确定所述第一无线电单元与所述第二无线电单元之间的距离。
11.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
基于设置为第一参考时钟频率的第一无线电单元的参考时钟信号生成第一无线电信号，
在所述第二无线电单元基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号之后，所述第一无线电单元被配置为以预定的频率差来调整所述第一无线电单元的参考时钟信号，使得将所述第一无线电单元的调整后的参考时钟信号设置为第二参考时钟频率，所述第二参考时钟频率与所述第一参考时钟频率相差预定的频率差，以及所述第二无线电单元被配置为通过预定的频率差进一步调整所述第二无线电单元的调整后的参考时钟信号，
所述第一无线电单元还被配置为发送基于所述第一无线电单元的调整后参考时钟信号产生的具有第二频率的第三无线电信号，和
所述数据处理单元被配置为进一步基于在所述第二无线电单元处接收的第三信号与以预定义的频率差进一步调整的第二无线电单元的调整后的参考时钟信号之间的相位差来确定所述第一无线电单元与所述第二无线电单元之间的距离。
12.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
基于设置为第一参考时钟频率的第一无线电单元的参考时钟信号生成第一无线电信号，
在所述第二无线电单元基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号之后，所述第一无线电单元被配置为以预定的频率差来调整所述第一无线电单元的参考时钟信号，使得将所述第一无线电单元的调整后的参考时钟信号设置为第二参考时钟频率，所述第二参考时钟频率与所述第一参考时钟频率相差预定的频率差，以及所述第二无线电单元被配置为通过预定的频率差进一步调整所述第二无线电单元的调整后的参考时钟信号，
所述第二无线电单元还被配置为发送基于以预定义的频率差进一步调整的第二无线电单元的调整后的参考时钟信号而产生的具有第二频率的第三无线电信号，和
所述数据处理单元被配置为进一步基于在所述第一无线电单元处接收的第三信号与所述第一无线电单元的调整后的参考时钟信号之间的相位差来确定所述第一无线电单元与所述第二无线电单元之间的距离。
13.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
基于设置为第一参考时钟频率的第一无线电单元的参考时钟信号生成第一无线电信号，
在所述第二无线电单元基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号之后，所述第一无线电单元和所述第二无线电单元中的每一个被配置为执行相位相干跳频，以将它们各自的参考时钟信号改变预定的频率差，
所述第一无线电单元还被配置为发送基于在所述相位相干跳频之后的第一无线电单元的参考时钟信号产生的具有第二频率的第三无线电信号，和
所述数据处理单元被配置为进一步基于在所述第二无线电单元处接收的第三信号与在所述相位相干跳频之后第二无线电单元的调整后的参考时钟信号之间的相位差来确定第一无线电单元和第二无线电单元之间的距离。
14.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
基于设置为第一参考时钟频率的第一无线电单元的参考时钟信号生成第一无线电信号,
在所述第二无线电单元基于所述第一无线电信号调整所述第二无线电单元的参考时钟信号之后，所述第一无线电单元和所述第二无线电单元中的每一个被配置为执行相位相干跳频，以将它们各自的参考时钟信号改变预定的频率差,
所述第二无线电单元还被配置为发送基于在所述相位相干跳频之后的第二无线电单元的参考时钟信号产生的具有第二频率的第三无线电信号，和
所述数据处理单元被配置为进一步基于在所述第一无线电单元处接收的第三信号与在所述相位相干跳频之后第一无线电单元的参考时钟信号之间的相位差来确定第一无线电单元和第二无线电单元之间的距离。
15.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中所述数据处理单元包含在所述第一无线电单元中。
16.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中:
所述第一无线电单元被配置为执行校准以解决所述第一无线电单元内的相移，或者
所述第二无线电单元被配置为执行校准以解决所述第二无线电单元内的相移。
17.根据权利要求1-5中的任一项所述的无线电系统，其中所述第一无线电单元和所述第二无线电单元还被配置用于无线数据通信。
18.无线电单元，包括：
构件，用于接收由另外无线电单元发送的第一无线电信号；
构件，用于基于所述无线电单元被配置为发送无线电信号来产生参考时钟信号；
构件，用于基于所述第一无线电信号来调整所述参考时钟信号；和
构件，用于发送基于调整后的参考时钟信号产生的第二无线电信号，
其中所述第二无线电信号被配置为基于所述另外无线电单元发送的第一无线电信号与在所述另外无线电单元处接收的无线电单元发送的第二无线电信号之间的相位差，能够确定所述无线电单元与所述另外无线电单元之间的距离。
19.根据权利要求18所述的无线电单元，其中调整所述无线电单元的参考时钟信号包括：
基于在所述无线电单元处接收的第一无线电信号的频率，调整所述参考时钟信号的频率，和
基于在所述无线电单元处接收的第一无线电信号的相位来调整所述参考时钟信号的相位。
20.根据权利要求19所述的无线电单元，其中在调整所述参考时钟信号的频率之后，调整所述参考时钟信号的相位。
21.根据权利要求19所述的无线电单元，还包括：
构件，用于下变频所述第一无线电信号以产生第一中频(IF)信号，
其中基于所述第一无线电信号的频率来调整所述无线电单元的参考时钟信号的频率包括：将所述参考时钟信号的频率调整为基本等于所述第一IF信号的频率，和
其中基于所述第一无线电信号的相位来调整所述无线电单元的参考时钟信号的相位包括：将所述参考时钟信号的相位调整为基本等于所述第一IF信号的相位。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的无线电单元，其中：
所述第一无线电信号是多个第一无线电信号之一，每个第一无线电信号具有不同的频率，
所述用于基于所述第一无线电信号来调整所述参考时钟信号的构件被配置为基于所述多个第一无线电信号中的每个的第一无线电信号来调整所述参考时钟信号，和
所述用于发送第二无线电信号的构件被配置为发送基于所述多个第一无线电信号中的每个调整的参考时钟信号产生的第二无线电信号。
23.根据权利要求22所述的无线电单元，其中所述多个第一无线电信号包括频率步进在10kHz和10MHz之间的无线电信号。
24.根据权利要求18至21中任一项所述的无线电单元，其中：
所述无线电单元和所述另外无线电单元中的每个是无线传感器、手机、智能家居系统设备或移动设备之一。
25.无线电系统，包括：
第一无线电单元；
第二无线电单元；和
数据处理单元，
其中所述第一无线电单元被配置为以多个不同的频率发送和接收信号，并且对于多个不同的频率中的每个频率：
所述第一无线电单元被配置为以该频率发送第一无线电信号，
所述第二无线电单元被配置为：
将所述第二无线电单元的参考时钟信号的频率调整为等于所述第一无线电信号的频率，
基于第二单元接收的第一无线电信号的相位，调整所述第二无线电单元的频率调整参考时钟信号的相位，和
发送基于所述第二无线电单元的频率和相位调整参考时钟信号产生的第二无线电信号，和
所述数据处理单元被配置为确定所述第一无线电单元发送的第一无线电信号的相位与所述第一无线电单元接收的第二无线电信号的相位之间的相位差，和
其中所述数据处理单元被配置为基于所述多个不同频率中的每个频率确定的相位差来确定所述第一无线电单元和所述第二无线电单元之间的距离。
26.根据权利要求25所述的无线电系统，其中所述第一无线电单元和所述第二无线电单元中的每个是无线传感器、手机、智能家居系统设备或移动设备之一。
27.无线电单元，包括：
接收器，用于接收由另外无线电单元发送的第一无线电信号；
数据处理单元，用于基于所述第一无线电信号调整所述无线电单元的参考时钟信号；和
发送器，用于发送基于基于所述第一无线电信号调整的参考时钟信号产生的第二无线电信号，
其中:
所述第二无线电信号被配置为基于所述另外无线电单元发送的第一无线电信号与在所述另外无线电单元处接收的第二无线电信号之间的相位差，能够确定所述无线电单元与所述另外无线电单元之间的距离，
所述第一无线电信号具有第一频率，
所述接收器还用于接收由所述另外无线电单元发送的第三无线电信号，所述第三无线电信号具有与所述第一频率不同的第二频率，
所述数据处理单元还用于基于所述第三无线电信号调整所述无线电单元的参考时钟信号，
所述发送器还用于发送基于基于所述第三无线电信号调整的参考时钟信号产生的第四无线电信号，和
所述第四无线电信号被配置为基于所述另外无线电单元发送的第三信号与在所述另外无线电单元处接收的所述第四信号之间的相位差，进一步能够确定所述无线电单元与所述另外无线电单元之间的距离。
28.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括用于执行的指令，该指令在由处理器执行时可用于执行以下操作：
基于在所述无线电单元处接收并由所述另外无线电单元发送的第一无线电信号来调整所述无线电单元的参考时钟信号，其中所述调整包括：基于在所述无线电单元处接收的第一无线电信号的频率，调整所述参考时钟信号的频率，和基于在所述无线电单元处接收的第一无线电信号的相位来调整所述参考时钟信号的相位；和
产生第二无线电信号以发送到所述另外无线电单元，其中所述第二无线电信号基于调整的参考时钟信号产生，并且其中所述第二无线电信号被配置为基于所述另外无线电单元发送的第一无线电信号与在所述另外无线电单元处接收的无线电单元发送的第二无线电信号之间的相位差，能够确定所述无线电单元与所述另外无线电单元之间的距离。
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