CN112702136A

CN112702136A - 基于多天线uwb系统获取pdoa的方法、装置、设备及存储介质

Info

Publication number: CN112702136A
Application number: CN202110320465.5A
Authority: CN
Inventors: 吴极; 董宗宇; 秦波
Original assignee: Hangzhou Youzhilian Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Youzhilian Technology Co ltd
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2041-03-25
Also published as: CN112702136B

Abstract

本发明实施例公开了一种基于多天线UWB系统获取PDOA的方法、装置、设备及存储介质；该方法可以所述方法应用于多天线接收机，所述方法包括：通过设定的导频序列与各接收天线接收到的测试帧中导频域内的导频符号进行相关检测，获得各接收天线所处的接收通道之间的时延误差；基于所述时延误差对各接收天线所处的接收通道所接收的数据帧进行时间同步；根据各接收通道经过时间同步后的数据帧中导频域内的导频符号进行相位估计，获得各接收通道对应的相位值；基于所述各接收通道对应的相位值计算所述各接收通道之间的相位差。

Description

基于多天线UWB系统获取PDOA的方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及无线通信技术领域，尤其涉及基于多天线超宽带（UWB，UltraWide Band）系统获取到达相位差（PDOA，Phase-Difference-Of-Arrival）的方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在UWB系统中，具有多接收天线的单芯片接收设备所接收到的直达径（LOS，Line-of-Sight）信号，在到达每一根接收天线时都会产生一个固定的相位差，具体可以通过基带估计每根接收天线上的相位后再对相位差进行计算，所得到的相位差能够用于获取方向信息以应用于测距、定位等应用场景。

但是对于接收设备中的每个接收天线而言，其对应的射频通道是相互独立的，因此，在实际接收信号的过程中，各接收天线及其对应的射频通道会产生时延误差，这一误差在进行相位差计算过程中是无法被忽略的，因此，需要在为计算相位差而针对各接收天线上的相位进行估计的过程中进行时间同步。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种基于多天线UWB系统获取PDOA的方法、装置、设备及存储介质；能够实现单芯片接收机获取相位差的过程中对各接收天线上的相位进行时间同步，避免时延误差对相位差精度造成的消极影响，提高获取相位差的准确度。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于多天线超宽带UWB系统获取到达相位差PDOA的方法，所述方法可以包括：

通过设定的导频序列与各接收天线接收到的测试帧中导频域内的导频符号进行相关检测，获得各接收天线所处的接收通道之间的时延误差；

基于所述时延误差对各接收天线所处的接收通道所接收的数据帧进行时间同步；

根据各接收通道经过时间同步后的数据帧中导频域内的导频符号进行相位估计，获得各接收通道对应的相位值；

基于所述各接收通道对应的相位值计算所述各接收通道之间的相位差。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于多天线UWB系统获取PDOA的装置，所述装置应用于多天线接收机，所述装置包括：控制部分、时间同步部分以及相位估计部分；其中，

所述控制部分，经配置为基于第一状态触发所述时间同步部分；基于第二状态触发所述时间同步部分和相位估计部分；

所述时间同步部分，经配置为针对所述控制部分基于所述第一状态的触发，通过设定的导频序列与各接收天线接收到的测试帧中导频域内的导频符号进行相关检测，获得各接收天线所处的接收通道之间的时延误差；

以及，针对所述控制部分基于所述第二状态的触发，基于所述时延误差对各接收天线所处的接收通道所接收的数据帧进行时间同步；

所述相位估计部分，经配置为针对所述控制部分基于所述第二状态的触发，根据各接收通道经过时间同步后的数据帧中导频域内的导频符号进行相位估计，获得各接收通道对应的相位值；以及，基于所述各接收通道对应的相位值计算所述各接收通道之间的相位差。

第三方面，本发明实施例提供了一种接收机，所述接收机包括通信接口，存储器和处理器；其中，

所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

所述存储器，用于存储能够在所述第二处理器上运行的计算机程序；

所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行第一方面所述基于多天线UWB系统获取PDOA的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有基于多天线UWB系统获取PDOA的程序，所述基于多天线UWB系统获取PDOA的程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述基于多天线UWB系统获取PDOA的方法步骤。

本发明实施例提供了一种基于多天线UWB系统获取PDOA的方法、装置、设备及存储介质；利用测试帧的导频域内的导频符号的相关检测预先获取各接收通道之间的时延误差，随后使得在实际的网络环境中利用该时延误差对接收到的实际数据帧进行时间同步，从而能够在估计计算相位差的过程中避免时延误差所造成的对估计精度的消极影响，提高了估计所得到的相位差的准确度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种网络环境示意图。

图2为本发明实施例提供的一种通信系统的架构示意图。

图3为本发明实施例提供的射频前端的架构示意图。

图4为本发明实施例提供的一种接收机的架构示意图。

图5为本发明实施例提供的基于多天线UWB系统获取PDOA的方法流程示意图。

图6为本发明实施例提供的UWB系统中的帧结构示意图。

图7为本发明实施例提供的导频域划分示意图。

图8为本发明实施例提供的一种基于多天线UWB系统获取PDOA的装置组成示意图。

图9为本发明实施例提供的另一种基于多天线UWB系统获取PDOA的装置组成示意图。

图10为本发明实施例提供的一种接收机的具体硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，其示出了能够适用于本发明实施例所阐述技术方案的网络环境100示意图，作为解说性示例而非限定，以无线通信设备102为例，无线通信设备102能够在该网络环境100内与处于该无线通信设备102近程的其他无线通信设备进行无线通信，其他无线通信设备比如打印机104、个人数字助理（PDA，Personal Digital Assistant）106、照相机108和接入点110，此外，还可以通过接入点110与通信耦合至接入点110的扬声器系统112和无线网络114进行无线通信。网络环境100中的所有无线通信设备均可利用任何适当的无线标准诸如802.11x或超宽带（UWB）进行无线通信。

需要说明的是，在图1所示的网络环境100中，术语“无线通信设备”也可以被本领域技术人员称之为移动站（MS）、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、远程设备、移动订户站、接入终端（AT，Access Termination）、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、终端、用户代理、移动客户端、客户端、或某个其他合适的术语；并且，无线通信设备在某些示例中不一定需要具有移动能力，也可以是驻定的；此外，无线通信设备可包括大小、形状被设定成并且被布置成有助于实施无线通信的数个硬件结构组件，此类组件可包括彼此电耦合的天线、天线阵列、射频（RF，Radio Frequency）链、放大器、一个或多个处理器等等。另外，在一些非限定性示例中，除了以上所述的打印机、PDA、照相机、接入点、扬声器系统和无线网络以外，无线通信设备的其他非限定性示例还包括移动设备、蜂窝（蜂窝小区）电话、智能电话、会话发起协议（SIP，Session Initiation Protocol）电话、膝上型设备、个人计算机（PC，Personal Computer）、笔记本、上网本、智能本、平板设备、以及广泛多样的嵌入式系统，例如，对应于“物联网”（IoT）。附加地，无线通信设备可以是汽车或其他运输车辆、遥感器或致动器、机器人或机器人设备、卫星无线电、全球定位系统（GPS，Global Positioning System）设备、对象跟踪设备、无人机、多轴飞行器、四轴飞行器、遥控设备、消费者和/或可穿戴设备（诸如眼镜）、可穿戴相机、虚拟现实设备、智能手表、健康或健身跟踪器、数字音频播放器（例如，MP3播放器）、相机、游戏控制台等。附加地，无线通信设备还可以是数字家用或智能家用设备，诸如家用音频、视频和/或多媒体设备、电器、自动售货机、智能照明设备、家用安全系统、智能仪表等。附加地，无线通信设备也可以是智能能源设备，安全设备，太阳能电池板或太阳能电池阵，控制电力、照明、水等的市政基础设施设备（例如，智能电网）；工业自动化和企业设备；物流控制器；农业装备；军事防御装备、车辆、飞机、船和武器等。

针对上述无线通信设备102，其能够在网络环境100中与其他无线通信设备任意一个实现双向的无线通信以形成通信系统200，如图2所示的通信系统200架构示意图，该通信系统200可以包括发射机202（比如图1所示的网络环境100中的无线通信设备102）和接收机206（比如图1所示的网络环境100中的其他无线通信设备的任一个），其中，发射机202可以包括一个或多个发射天线204（例如，N1个发射天线），并且接收机206包括一个或多个接收天线208（例如，N2个接收天线）。发射机202通过发射天线204传送数据流，数据流经过无线信道210到达接收机206的每个接收天线208，接收机206可以接收来自每个接收天线208信号对数据流进行重构。

对于图2中的接收机206来说，每个接收天线208均对应一射频前端230，每个射频前端230的架构可以参见图3所示，包括设置在射频输入RF_in端口和基带输出端口之间的多个部件、这些部件依次包括低噪声放大器（LNA，Low Noise Amplifier）、混频器、模拟滤波器、可编程的可变增益放大器（VGA，Variable Gain Amplifiers）、模数转换器（ADC，Analog-to-Digital Converter）以及数字滤波器。需要说明的是，接收天线208将接收到的射频信号通过射频输入RF_in端口输入至对应的射频前端230；射频信号经射频前端230的处理后，通过基带输出端口输出至基带处理器。在图3所示的这些部件中，混频器可以将经过低噪声放大器放大后的射频信号按照本振信号（LO，Local Oscillator）的频率进行搬移。通常来说，混频器输出信号的频率高于射频信号的频率，则该混频器称之为上变频混频器；而混频器输出信号的频率低于射频信号的频率，则该混频器称之为下变频混频器。在常见的射频接收机架构中，混频器通常是下变频混频器。模拟滤波器可以在ADC 转换之前消除信号路径中的高频噪声和干扰，避免混叠噪声污染信号；此外，还能够消除滤波器带宽之外的过驱信号对信号路径的影响，避免在成ADC出现调制器饱和现象；并且在发生输入过压时，模拟滤波器还能限制输入电流，衰减输入电压。数字滤波器设置在ADC之后，可以移除模数转换过程中注入的数字噪声，通常数字滤波器可以选取由低通数字滤波器（LPF，LowPass Filter）和高通数字滤波器（HPF，High Pass Filter）串接所形成的带通滤波器。而对于VGA和ADC来说，目前在相关领域中，出现有内含VGA的ADC，因此，在一些射频接收机的结构中，ADC具体可以是具有可编程增益的模数转换器，所以图3中虚线框所示的VGA并非必须。本发明实施例对此不作具体限定。

基于上述多个接收天线208以及各接收天线208所对应的射频前端230，相应地形成了多个接收通道212；其中，如图4所示，每个接收通道212均包括一个接收天线208以及该接收天线208对应的射频前端230，每个接收通道212均会连接接收机206中的基带处理器214，以将各接收通道212经过模数转换后的接收数据传输至基带处理器214进行处理，当然，基带处理器214之后还可以包括多级针对接收信号的后续处理，本发明实施例对此不做赘述。

对于上述图4所示的UWB系统中具有多接收天线的单芯片接收机206来说，以接收机206具有两个接收天线208为例进行说明，即N2=2，分别标识为接收天线208-0和接收天线208-1；可以理解地，图4所示的接收机206仅为了对本发明实施例的技术方案进行阐述和说明，并非对技术方案使用或适用的限定。发射天线所发射的射频信号如图4中箭头所示，到达接收天线208-0时的相位为α，到达接收天线208-1时的相位为β。基带处理器214基于根据接收天线208-0和接收天线208-1所处的接收通道所传输的接收数据估计接收天线208-0和接收天线208-1的相位差∆P=α-β。根据PDOA的原理，即便接收天线208-0和接收天线208-1之间的间距非常近，并且射频信号到达两个接收天线之间的时间差也很短，但是相位之间可以相差很大，这样就能够用于获取方向信息以应用于测距、定位等应用场景。但是，由于各接收天线208所处的接收通道210之间都是相互独立的，也各自都有自身的物理连接，所以射频信号经由各接收通道210到达基带处理器214的时延也相差得比较明显，而且各接收通道210对应的时延误差导致基带处理器214在进行PDOA的过程中降低相位差的估计准确度，因此，基带处理器214需要在时间同步之后再执行相位差的估计。基于此，参见图5，其示出了本发明实施例提供的一种基于多天线UWB系统获取PDOA的方法，该方法可以应用于前述技术方案中所阐述的接收机206，尤其应用于接收机206中的基带处理器214，该方法可以包括：

S501：通过设定的导频序列与各接收天线接收到的测试帧中导频域内的导频符号进行相关检测，获得各接收天线所处的接收通道之间的时延误差；

S502：基于所述时延误差对各接收天线所处的接收通道所接收的数据帧进行时间同步；

S503：根据各接收通道经过时间同步后的数据帧中导频域内的导频符号进行相位估计，获得各接收通道对应的相位值；

S504：基于所述各接收通道对应的相位值计算所述各接收通道之间的相位差。

需要说明的是，基于接收机206内各接收通道210对应的时延误差产生原因，可以获知该误差在接收机206中的单芯片内属于固定值并且不可忽略，因此，图5所示的技术方案利用测试帧的导频域内的导频符号的相关检测预先获取各接收通道之间的时延误差，随后使得接收机206在实际的网络环境中利用该时延误差对接收到的实际数据帧进行时间同步，从而使得在估计计算相位差的过程中避免时延误差所造成的对估计精度的消极影响，提高了估计所得到的相位差的准确度。

对于图5所示的技术方案，在一些可能的实现方式中，所述通过设定的导频序列与各接收天线接收到的测试帧中导频域内的导频符号进行相关检测，获得各接收天线所处的接收通道之间的时延误差，包括：

针对每个接收通道接收的测试帧中导频域内的每个用于同步的导频符号，根据所述设定的导频序列获取所述每个用于同步的导频符号中各元素的第一相关值；

将每个接收通道接收的测试帧中导频域内所有用于同步的导频符号处于对应位置的元素的第一相关值进行累加，获得各位置的第一累加相关值；

基于最大的所述第一累加相关值所对应的元素位置确定每个接收通道对应的第一时间起始位置；

在所有接收通道中确定一参考接收通道；

将所述所有接收通道中除所述参考接收通道以外的其他接收通道所对应的第一时间起始位置根据所述参考接收通道所对应的第一时间起始位置确定所述各其他接收通道与所述参考接收通道之间的时延误差。

对于上述实现方式，需要说明的是，由于时延误差是各接收通道固有且数值固定的参数，因此，优选地可以在接收机206处于真实网络环境进行实际应用之前，通过测试的方式获取各接收通道所对应且固有的时延误差。本发明实施例优选采用测试帧以获取各接收通道对应的时延误差。举例来说，在UWB系统中所使用的帧结构，即包括本发明实施例中所涉及的测试帧和数据帧在内的帧结构如图6所示，可以包括导频域、帧起始定界符（SFD， Start of Frame Delimiter）域和数据域。对于导频域来说，其由L个导频符号组成，设定每个导频符号的长度均为M，每个导频符号均可以认为是每隔K个元素插入一个导频序列C的元素c_n组成，其中，

，N表示导频序列的长度，即导频序列中的元素数目。由此可知：M=KN。结合图6所示的帧结构示意，对导频域内的L个导频符号进行如7所示的划分，具体为：将前F个导频符号用于时间同步，后L-F个导频符号用来进行相位差估计。基于上述设定及划分，在具体实施上述实现方式的技术方案过程中，基带处理器214首先可以针对每个接收通道，将各接收通道所接收的测试帧中导频域内的每个用于同步的导频符号中的各元素按照式1获取各元素对应的第一相关值：

（1）

其中，th表示接收通道的标识，

，

为所述设定的导频序列；W _i 是所述导频符号每隔K个元素所取出的值W _i=[w_0,i,w_1,i,..,w_N-1,i]；w_n,i=s_{mod(i+4*n,M-1)}；N表示所述设定的导频序列的长度；M表示所述导频符号的长度；S={s₀,s₁,...,s_M-1}为所述导频符号信息，i表示导频符号内的元素序号且

，*表示卷积运算符。

接着，针对每个接收通道，基于前述步骤获取的第一相关值，将各接收通道接收的测试帧中导频域内所有用于同步的导频符号处于对应位置的元素的第一相关值进行累加，获得各位置的第一累加相关值；并且基于最大的所述第一累加相关值所对应的元素位置确定每个接收通道对应的第一时间起始位置

；本步骤具体可如式2实现：

（2）

其中，P _f,i表示第f个导频符号上对第i个元素位置处所计算获得的自相关结果。

通过上述步骤获得所有接收通道对应的第一时间起始位置

之后，为了能够准确地表述各接收通道之间的时延误差，本发明实施例优选将第一个接收通道作为参考接收通道，其对应的第一时间起始位置为

；随后，可以将N2个接收通道中除第一个接收通道以外的其他每一个接收通道的第一时间起始位置

与

相减，从而获得其他接收通道相对于参考接收通道之间的时延误差

，即

，

表示其他接收通道的标识。

可以理解地，上述实现方式及其具体示例所阐述的利用测试帧测试获取时延误差的过程，可以在接收机206实际使用之前执行一次，当计算获得各接收通道对应的时延误差之后，基带处理器214就可以进行记录，从而使得后续接收机206在真实的网络环境中通过接收实际数据帧以执行相位差估计的过程中，能够直接利用该时延误差对所有接收通道进行时间同步，从而无需再次进行时延误差的获取过程。

基于上述实现方式，对于图5所示的技术方案，在一些示例中，所述基于所述时延误差对各接收天线所处的接收通道所接收的数据帧进行时间同步，包括：

根据所述参考接收通道接收到的数据帧中导频域内的每个用于同步的导频符号以及所述导频序列获取所述每个用于同步的导频符号中各元素的第二相关值；

将所述参考接收通道接收到的数据帧中导频域内所有用于同步的导频符号处于对应位置的元素的第二相关值进行累加，获得各位置的第二累加相关值；

基于最大的所述第二累加相关值所对应的元素位置确定所述参考接收通道对应的第二时间起始位置；

根据所述各其他接收通道与所述参考接收通道之间的时延误差，获取所述各其他接收通道对应的第二时间起始位置。

对于上述示例，在具体实施过程中，可以针对参考接收通道，比如前述示例中的第一个接收通道，所接收到的数据帧中导频域内的每个用于同步的导频符号中的各元素按照式1计算获得各元素对应的第二相关值；并利用式2以实现基于前述步骤获取的第二相关值，将第一接收通道接收的数据帧中导频域内所有用于同步的导频符号处于对应位置的元素的第二相关值进行累加，获得各位置的第二累加相关值；并且基于最大的所述第二累加相关值所对应的元素位置确定第一接收通道对应的第二时间起始位置；

在获得第一接收通道对应的第二时间起始位置之后，其他各接收通道的第二时间起始位置可以通过将第一接收通道对应的第二时间起始位置加上其他各接收通道对应的时延误差

以获得其他各接收通道对应的第二时间起始位置，从而完成了各接收通道对于数据帧的时间同步。

基于上述示例完成时间同步之后，再进行相位差估计就能够消除时延误差的影响，提高相位差估计精度，基于此，在一些示例中，所述根据各接收通道经过时间同步后的数据帧中导频域内的导频符号进行相位估计，获得各接收通道对应的相位值，包括：

将每个接收通道接收的数据帧中导频域内所有用于相位估计的导频符号处于所述第二时间起始位置的元素的相关值进行累加，获得每个接收通道对应的第三累加相关值；

基于所述每个接收通道对应的第三累加相关值获取每个接收通道对应的相位值。

具体来说，结合图7所示的划分策略，前述关于测试以及时间同步的过程均采用导频域中前F个用于同步的导频符号，而针对实际接收的数据帧进行相位差估计则采用导频域中后L-F个用于相位估计的导频符号。对于每个接收通道来说，可以将各接收通道接收的数据帧导频域内的所有用于相位估计的导频符号中的第二时间起始位置的元素的第二相关值按照式3进行累加，从而获得每个接收通道对应的第三累加值；

（3）

对于式3来说，在标识为th的接收通道所接收的数据帧中，导频域内的后L-F个导频符号用于进行相关估计，在每个用于相关估计的导频符号中，获取标识为th的接收通道在第二时间起始位置

处的元素值并进行累加，从而获得标识为th的接收通道对应的第三累加值。随后，随后基于第三累加值和式4获得每个接收通道对应相位值

：

（4）

具体来说，

可以表示相位计算算法，可以理解地，式4所采用的相位计算算法可以应用当前已成熟的相位计算算法，本发明实施例对此不做赘述。

在获取到各接收通道对饮给的相位值之后，就可以计算得到相位差，结合前述中的参考接收通道，本发明实施例仍旧以第一接收通道为参考接收通道，从而可以其余各接收通道的相位差可以通过与第一接收通道对应的相位值进行差值计算获得，在一些示例中，所述基于所述各接收通道对应的相位值计算所述各接收通道之间的相位差，包括：根据所述各其他接收通道对应的相位值与所述参考接收通道对应相位值获取所述各其他接收通道相对于所述参考接收通道的相位差。可以理解地，通过上述示例所获得的相位差即可认为是期望获得的相位差。

基于上述针对图5所示的技术方案及其实现方式和示例的相关阐述，本发明实施例还提供了一种基于多天线UWB系统获取PDOA的装置80，所述装置80应用于前述技术方案中所阐述的多天线接收机206中，尤其应用于接收机206中的基带处理器214，参见图8，该装置80可以包括：控制部分801、时间同步部分802以及相位估计部分803；其中，

所述控制部分801，经配置为基于第一状态触发所述时间同步部分802；基于第二状态触发所述时间同步部分802和相位估计部分803；

所述时间同步部分802，经配置为针对所述控制部分801基于所述第一状态的触发，通过设定的导频序列与各接收天线接收到的测试帧中导频域内的导频符号进行相关检测，获得各接收天线所处的接收通道之间的时延误差；

以及，针对所述控制部分801基于所述第二状态的触发，基于所述时延误差对各接收天线所处的接收通道所接收的数据帧进行时间同步；

所述相位估计部分803，经配置为针对所述控制部分801基于所述第二状态的触发，根据各接收通道经过时间同步后的数据帧中导频域内的导频符号进行相位估计，获得各接收通道对应的相位值；以及，基于所述各接收通道对应的相位值计算所述各接收通道之间的相位差。

对于图8所示的装置80，需要说明的是，结合前述关于图5所示的技术方案及其实现方式和示例的阐述，通过测试帧获取时延误差后，再在真实的网络环境中通过接收实际数据帧以执行相位差估计，因此，通过设置控制部分801根据不同的状态以相应控制时间同步部分802和相位估计部分803的工作状态。具体来说，相位估计部分803并不参与利用测试帧获取时延误差的过程，这个过程仅需要时间同步部分802来执行或实现，因此，相应地将该过程确定为第一状态；当在真实的网络环境中通过接收实际数据帧以执行相位差估计的过程不仅需要时间同步部分802进行时间同步，还需要相位估计部分803针对时间同步后的结果进行相位差的估计和计算，因此，该过程相应可以被确定为第二状态。基于此，控制部分801可以基于第一状态仅触发时间同步部分802；基于第二状态触发时间同步部分802和相位估计部分803。

对于时间同步部分802，在一些示例中，参见图9，其可以包括：多输入单输出的轮询选择器8021以及时间同步计算模块8022；其中，所述轮询选择器8021的每个输入端均对应于一接收通道的基带输出端；当任一输入端被选中时，被选中的输入端所对应的接收通道所接收的数据通过所述轮询选择器8021的输出端传输至所述时间同步计算模块8022。对于图9中所示的时间同步部分802，当其被所述控制部分801基于所述第一状态而触发时，所述轮询选择器8021按照设定的顺序及时间间隔选择每个输入端；在所述输入端被选中的过程中，时间同步计算模块8022，经配置为获取被选中的输入端传输的测试帧中导频域内的每个用于同步的导频符号，根据所述设定的导频序列获取所述每个用于同步的导频符号中各元素的第一相关值；

将所述被选中的输入端传输的测试帧中导频域内所有用于同步的导频符号处于对应位置的元素的第一相关值进行累加，获得各位置的第一累加相关值；

基于最大的所述第一累加相关值所对应的元素位置确定所述被选中的输入端对应的第一时间起始位置；

在所有输入端均被选中完毕之后，时间同步计算模块8022，还经配置为在所有输入端中确定一参考输入端；

将所述所有输入端中除所述参考输入端以外的其他输入端所对应的第一时间起始位置根据所述参考输入端所对应的第一时间起始位置确定所述各其他输入端与所述参考输入端之间的时延误差。可以理解地，该时延误差也就可以表征各输入端所对应的接收通道的时延误差。

基于上述示例，在一些示例中，当所述时间同步部分802被所述控制部分801基于所述第二状态而触发时，所述轮询选择器8021选择所述参考输入端，所述时间同步计算模块8022，还经配置为：

根据所述参考输入端传输的数据帧中导频域内的每个用于同步的导频符号以及所述导频序列获取所述每个用于同步的导频符号中各元素的第二相关值；

将所述参考输入端传输的数据帧中导频域内所有用于同步的导频符号处于对应位置的元素的第二相关值进行累加，获得各位置的第二累加相关值；

基于最大的所述第二累加相关值所对应的元素位置确定所述输入端对应的第二时间起始位置；

根据所述各其他输入端与所述参考输入端之间的时延误差，获取所述各其他输入端对应的第二时间起始位置。

可以理解地，基于输入端与接收通道之间的对应关系，各输入端的第二时间起始位置则表征各输入端所对应的接收通道的第二时间起始位置。此外，基于将轮询选择器8021引入时间同步部分802，可以实现对时间同步部分802中时间同步计算模块8022的复用，无需针对每个接收通道均设置对应的时间同步计算模块8022，降低了基带处理器212的芯片面积，同时也节省了功耗。

基于上述示例，在一些示例中，如图9所示，所述相位估计部分803，包括与各接收天线所处的接收通道对应的相位估计计算模块8031以及减法器8032，其中，与参考输入端对应的相位估计计算模块8031与所述时间同步计算模块8022的输出相连，其他相位估计计算模块8031均与对应的其他输入端相连；对于每个相位估计计算模块8031，经配置为：

将对应输入端传输的数据帧中导频域内所有用于相位估计的导频符号处于所述第二时间起始位置的元素的相关值进行累加，获得对应接收通道对应的第三累加相关值；

基于所述对应输入端所对应的第三累加相关值获取所述对应输入端对应的相位值。

在一些示例中，所述减法器8032，经配置为：根据所述各其他输入端对应的相位值与所述参考输入端对应相位值获取所述各其他输入端相对于所述参考输入端的相位差。

可以理解地，基于输入端与接收通道之间的对应关系，各输入端对应的相位值以及相位差表征各输入端所对应的接收通道的相位值和相位差。

可以理解地，上述为本发明实施例提供的关于基于多天线UWB系统获取PDOA的装置80的示意性方案。需要说明的是，该基于多天线UWB系统获取PDOA的装置80的技术方案与上述图5所示的基于多天线UWB系统获取PDOA的方法的技术方案属于同一构思，上述基于多天线UWB系统获取PDOA的装置80的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述图5所示的基于多天线UWB系统获取PDOA的方法的技术方案的描述。在此不再赘述。

可以理解地，在本实施例中，“部分”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。

另外，在本实施例中的各组成部分可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或processor（处理器）执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM， Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有基于多天线UWB系统获取PDOA的程序，所述基于多天线UWB系统获取PDOA的程序被至少一个处理器执行时实现上述技术方案中所述基于多天线UWB系统获取PDOA的方法步骤。

根据上述基于多天线UWB系统获取PDOA的装置80以及计算机存储介质，参见图10，其示出了本发明实施例提供的一种能够实施上述基于多天线UWB系统获取PDOA的装置80的接收机206的具体硬件结构，该接收机206可以为无线装置、移动或蜂窝电话（包含所谓的智能电话）、个人数字助理（PDA）、视频游戏控制台（包含视频显示器、移动视频游戏装置、移动视频会议单元）、膝上型计算机、桌上型计算机、电视机顶盒、平板计算装置、电子书阅读器、固定或移动媒体播放器，等。接收机206包括：通信接口1001，存储器1002和处理器1003；各个组件通过总线系统1004耦合在一起。可理解，总线系统1004用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统1004除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图10中将各种总线都标为总线系统1004。其中，

所述通信接口1001，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

所述存储器1002，用于存储能够在所述处理器1003上运行的计算机程序；

所述处理器1003，用于在运行所述计算机程序时，执行上述技术方案中所述基于多天线UWB系统获取PDOA的方法步骤。

可以理解，本发明实施例中的存储器1002可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器 (Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器 (Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DoubleData Rate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器1002旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

而处理器1003可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器1003中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器1003可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array， FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1002，处理器1003读取存储器1002中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable LogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等) 来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于多天线超宽带UWB系统获取到达相位差PDOA的方法，其特征在于，所述方法应用于多天线接收机，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过设定的导频序列与各接收天线接收到的测试帧中导频域内的导频符号进行相关检测，获得各接收天线所处的接收通道之间的时延误差，包括：

在所有接收通道中确定一参考接收通道；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述时延误差对各接收天线所处的接收通道所接收的数据帧进行时间同步，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各接收通道经过时间同步后的数据帧中导频域内的导频符号进行相位估计，获得各接收通道对应的相位值，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述各接收通道对应的相位值计算所述各接收通道之间的相位差，包括：

根据所述各其他接收通道对应的相位值与所述参考接收通道对应相位值获取所述各其他接收通道相对于所述参考接收通道的相位差。

6.一种基于多天线UWB系统获取PDOA的装置，其特征在于，所述装置应用于多天线接收机，所述装置包括：控制部分、时间同步部分以及相位估计部分；其中，

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述时间同步部分，包括：多输入单输出的轮询选择器以及时间同步计算模块；其中，所述轮询选择器的每个输入端均对应于一接收通道的基带输出端；当任一输入端被选中时，被选中的输入端所对应的接收通道所接收的数据通过所述轮询选择器的输出端传输至所述时间同步计算模块；

当所述时间同步部分被所述控制部分基于所述第一状态而触发时，所述轮询选择器，经配置为按照设定的顺序及时间间隔选择每个输入端；

所述时间同步计算模块，经配置为：在所述输入端被选中的过程中，获取被选中的输入端传输的测试帧中导频域内的每个用于同步的导频符号，根据所述设定的导频序列获取所述每个用于同步的导频符号中各元素的第一相关值；

以及，将所述被选中的输入端传输的测试帧中导频域内所有用于同步的导频符号处于对应位置的元素的第一相关值进行累加，获得各位置的第一累加相关值；

以及，基于最大的所述第一累加相关值所对应的元素位置确定所述被选中的输入端对应的第一时间起始位置；

所述时间同步计算模块，还经配置为：在所有输入端均被选中完毕之后在所有输入端中确定一参考输入端；以及，

将所述所有输入端中除所述参考输入端以外的其他输入端所对应的第一时间起始位置根据所述参考输入端所对应的第一时间起始位置确定所述各其他输入端与所述参考输入端之间的时延误差。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述时间同步部分被所述控制部分基于所述第二状态而触发时，所述轮询选择器，经配置为选择所述参考输入端；

所述时间同步计算模块，经配置为：

以及，将所述参考输入端传输的数据帧中导频域内所有用于同步的导频符号处于对应位置的元素的第二相关值进行累加，获得各位置的第二累加相关值；

以及，基于最大的所述第二累加相关值所对应的元素位置确定所述输入端对应的第二时间起始位置；

以及，根据所述各其他输入端与所述参考输入端之间的时延误差，获取所述各其他输入端对应的第二时间起始位置。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述相位估计部分，包括与各接收天线所处的接收通道对应的相位估计计算模块以及减法器，其中，与所述参考输入端对应的相位估计计算模块与所述时间同步计算模块的输出相连，其他相位估计计算模块均与对应的其他输入端相连；对于每个所述相位估计计算模块，经配置为：

将对应输入端传输的数据帧中导频域内所有用于相位估计的导频符号处于所述第二时间起始位置的元素的相关值进行累加，获得对应接收通道对应的第三累加相关值；以及，

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述减法器，经配置为：根据所述各其他输入端对应的相位值与所述参考输入端对应相位值获取所述各其他输入端相对于所述参考输入端的相位差。

11.一种接收机，其特征在于，所述接收机包括通信接口，存储器和处理器；其中，

所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行权利要求1至5任一项所述基于多天线UWB系统获取PDOA的方法的步骤。

12.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有基于多天线UWB系统获取PDOA的程序，所述基于多天线UWB系统获取PDOA的程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述基于多天线UWB系统获取PDOA的方法步骤。