CN113612490B

CN113612490B - 一种接收器电路和使用接收器电路的方法

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Publication number: CN113612490B
Application number: CN202110977287.3A
Authority: CN
Inventors: 默罕默德·兰杰巴; 埃米尔·戴兹夫里晏; 瓦里德·尤尼斯
Original assignee: Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Priority date: 2020-08-30
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2041-08-24
Also published as: US11483052B2; US20220069886A1; CN113612490A; EP3965314A1

Abstract

本发明实施例公开了一种接收器电路和使用接收器电路的方法。接收器电路包括从包括一个或多个天线的发射器接收信号的一个或多个天线，并且包括基于接收的信号来生成数字样本的至少一个RF链。A)信号由发射器的单个天线发射并且被接收器的多个天线接收，或B)信号由发射器的多个天线发射并且由接收器的单个天线接收。接收器电路还包括控制器，该控制器确定多个数字样本组以用于计算所接收信号的AoA或AoD的估计，基于数字样本组来计算AoA或AoD的估计，选择估计的子集，并且基于选择的估计子集来计算测量的AoA或AoD。

Description

一种接收器电路和使用接收器电路的方法

技术领域

本文描述的主题涉及确定到达角(AoA)或离开角(AoD)，并且更具体地涉及在存在多径衰落的情况下准确地确定AoA或AoD。

背景技术

例如，由于发射信号的反射，单个发射RF信号经常在沿着从发射器到接收器的多个传输路径行进之后，在接收器天线处被接收。因为每个传输路径可以从不同的角度在接收器处终止，所以AoA或AoD计算通常被穿过除主要传输路径之外的传输路径的信号破坏。本领域需要在存在多径传输的情况下准确计算AoA或AoD的技术。

发明内容

一个发明方面是一种接收器电路，包括：一个或多个接收器天线，被配置成：接收从包括一个或多个发射天线的发射器电路发射的多个信号；以及至少一个RF链，被配置成：基于接收的信号生成多个数字样本，其中以下项之一适用：A)信号由发射器电路的单个发射天线发射并且由接收器电路的多个接收天线接收，和B)信号由发射器电路的多个发射天线发射，并且由接收器电路的单个接收天线接收。接收器电路还包括控制器，该控制器被配置成：确定多个数字样本组以用于计算接收的信号的到达角(AoA)或离开角(AoD)的估计，基于确定的数字样本组来计算AoA或AoD的多个估计，选择AoA或AoD的计算估计的子集，以及基于AoA或AoD的估计的选择子集来计算测量的AoA或AoD。

在一些实施例中，控制器被配置成：基于用于生成特定数字样本组的对应接收天线集合或发射天线集合的特性，来确定每个特定数字样本组。

在一些实施例中，与第一数字样本组相对应的接收或发射天线的第一集合包括第一特定天线，并且与第二数字样本组相对应的接收或发射天线的第二集合包括第一特定天线。

在一些实施例中，接收或发射天线的每个集合在天线之间没有其他天线。

在一些实施例中，接收或发射天线的至少一个集合在天线之间具有一个或多个其他天线，其中一个或多个其他天线未被包括在至少一个集合中。

在一些实施例中，控制器被配置成：基于数字样本组中的每个数字样本组来计算AoA或AoD的估计。

在一些实施例中，控制器被配置成：使用聚类算法，来选择AoA或AoD的计算估计的子集。

在一些实施例中，以下项之一适用：A)每个数字样本是基于由发射器电路的发射天线之一在一时间段上发射的信号而生成的多个数字样本中的一个数字样本，和B)每个数字样本是基于由接收器天线之一在一时间段上接收的信号而生成的多个数字样本中的一个数字样本。

在一些实施例中，信号由发射器电路的单个发射天线发射并且由接收器电路的多个接收天线接收。

在一些实施例中，信号由发射器电路的多个发射天线发射并且由接收器电路的单个接收天线接收。

另一个发明方面是一种使用接收器电路的方法，方法包括：在接收器电路的一个或多个接收器天线处，接收从具有一个或多个发射天线的发射器电路发射的多个信号；以及利用至少一个RF链，基于接收的信号生成多个数字样本，其中以下项之一适用：A)信号由发射器电路的单个发射天线发射并且由接收器电路的多个接收天线接收，和B)信号由发射器电路的多个发射天线发射，并且由接收器电路的单个接收天线接收。方法还包括：利用控制器：确定多个数字样本组以用于计算接收的信号的到达角(AoA)或离开角(AoD)的估计，基于确定的数字样本组来计算AoA或AoD的多个估计，选择AoA或AoD的计算估计的子集，以及基于AoA或AoD的估计的选择子集来计算测量的AoA或AoD。

在一些实施例中，方法还包括：利用控制器，基于用于生成特定数字样本组的对应接收天线集合或发射天线集合的特性，来确定每个特定数字样本组。

在一些实施例中，方法还包括：利用控制器，基于数字样本组中的每个数字样本组来计算AoA或AoD的估计。

在一些实施例中，方法还包括：利用控制器，使用聚类算法来选择AoA或AoD的计算估计的子集。

在一些实施例中，以下中的一个适用：A)每个数字样本是基于由发射器电路的发射天线之一在一时间段上发射的信息而生成的多个数字样本中的一个数字样本，和B)每个数字样本是基于由接收器天线之一在一时间段上接收的信息而生成的多个数字样本中的一个数字样本。

附图说明

包含在本说明书中并且构成本说明书一部分的附图示出了本文公开的主题的某些方面，并且与描述一起帮助说明与所公开的实施方式相关联的一些原理。

图1A是根据一个实施例的发射器电路的一个实施例的示意图。

图1B是根据一个实施例的接收器电路的一个实施例的示意图。

图2A是图示AoA的两个天线系统的示意图。

图2B是图示AoD的两个天线系统的示意图。

图3是图示多个AoA或AoD估计的图，其中基于备选传输路径来进行一些估计。

图4是线性天线阵列的示意图。

图5是二维天线阵列的示意图。

图6是图示确定AoA或AoD的方法的流程图。

图7是用于计算AoA或AoD的协方差矩阵的图形表示。

在实际中，相似的附图标记表示相似的结构、特征或元件。

具体实施方式

本文结合附图说明了本发明的特定实施例。

各种细节在本文被阐述为它们与某些实施例有关。然而，本发明也可以以与本文描述的方式不同的方式来被实现。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以对所讨论的实施例进行修改。因此，本发明不限于本文公开的特定实施例。

实施例说明了用于确定所接收信号的测量到达角(AoA)或离开角(AoD)的电路和方法。AoA或AoD基于AoA或AoD的估计的多个样本来被确定，其中使用例如聚类算法来排除样本集的异常值。AoA或AoD的每个估计使用来自发射或接收天线集合的组中的一个集合的数据来被生成。为了增加用于聚类算法的样本集的大小，每个发射或接收天线可以以该组的多个集合表示。图1A和图1B分别图示了接收器电路和发射器电路的示意图。图2A和图2B分别图示了AoA和AoD。图3图示了多个AoA或AoD估计。图4和图5图示了天线阵列。图6图示了确定AoA或AoD的方法。图7图示了用于计算AoA或AoD的协方差矩阵。

图1A是根据一个实施例的发射器电路100的一个实施例的示意图。发射器电路100包括天线或天线阵列110、开关120、RF链130和控制器140。发射器电路100说明了一个特定示例。可以使用发射器电路的其他实施例。

天线或天线阵列110可以是任何天线或天线阵列。例如，在一些实施例中，天线或天线阵列110包括1、2、3、4或更多个天线。在一些实施例中，天线或天线阵列110包括线性天线阵列。在一些实施例中，天线或天线阵列110包括二维天线阵列，例如，具有多行线性天线阵列。

在天线或天线阵列110包括一个天线的实施例中，该一个天线可以直接连接到RF链130，并且可以省略开关120。在天线或天线阵列110包括多个天线的实施例中，每个天线可以直接连接到单独的RF链。每个RF链可以具有RF链130的特征。

天线或天线阵列110可以被配置成将RF信号发射到接收器电路，诸如下面参考图1B描述的接收器电路200。RF信号包括在用低频信息信号调制的载波频率下的高频信号。例如，根据如由控制器140控制的开关120形成的可编程电连接，高频信号由来自天线或天线阵列110的天线之一发射。至少由于反射，由发射器电路100发射的特定信号可以在穿过多个传输路径中的每个传输路径之后到达接收器。每个传输路径可以以不同的AoA在接收器处终止。另外，由天线或天线阵列110发射的RF信号以AoD而从发射器100发射。

控制器140被配置成向RF链130提供数字信号，其中数字信号对要由天线或天线阵列110发射的信息信号进行编码。

RF链130包括数模转换器(DAC)132、混频器136、频率合成器134和功率放大器(PA)138。RF链130仅是示例，并且可以备选地使用其他RF链的实施例。例如，在一些实施例中，如本领域技术人员所理解的，可以包括一个或多个放大器和/或滤波器。

数字信号由数模转换器132处理，以使用本领域已知的技术来生成表示数字信号的模拟基带信号(BB信号)。可以使用本领域已知的各种数模转换器结构。

混频器136接收从数模转换器132输出的模拟基带信号，并且接收由频率合成器134生成的在载波频率下的振荡器信号。响应于模拟基带信号和振荡器信号，使用本领域已知的技术，混频器136将来自模数转换器132的模拟基带信号转换为高频信号。可以使用本领域已知的各种混频器结构。所得高频信号在该调制中处于载波频率，以便包括低频信息信号的信息。

功率放大器138被配置成接收高频信号，例如，根据如由控制器140控制的开关120形成的可编程电连接，高频信号被驱动到来自天线或天线阵列110的天线之一。放大器138使用本领域已知的技术将高频信号驱动到天线之一。可以使用本领域已知的各种功率放大器结构。

如本领域技术人员所理解的，使用图1A中未图示的通信连接，来自控制器140的控制信号可以控制开关120、功率放大器138、频率合成器134、混频器136和数模转换器132的某些可变功能，例如，如本领域技术人员所理解的。

来自控制器140的控制信号可以例如控制开关120以控制利用多个天线RF链130中的哪一个来驱动高频信号。

在具有多个天线的实施例中，每个天线均连接到多个RF链之一，控制器140可以针对每个RF链生成控制信号。

图1B是根据一个实施例的接收器电路200的一个实施例的示意图。接收器电路200包括天线或天线阵列210、开关220、RF链230和控制器240。接收器电路200图示了特定示例。可以使用接收器电路的其他实施例。

天线或天线阵列210可以是任何天线或天线阵列。例如，在一些实施例中，天线或天线阵列210包括1、2、3、4或更多个天线。在一些实施例中，天线或天线阵列210包括线性天线阵列。在一些实施例中，天线或天线阵列210包括二维天线阵列，例如，具有多行线性天线阵列。

在天线或天线阵列210包括一个天线的实施例中，一个天线可以直接连接到RF链230，并且可以省略开关220。在天线或天线阵列210包括多个天线的实施例中，每个天线可以直接连接到单独的RF链。每个RF链可以具有RF链230的特征。

天线或天线阵列210可以被配置成接收由发射器(诸如上面参考图1A描述的发射器100)生成的RF信号。至少由于反射，由发射器发射的特定信号可以在穿过多个传输路径中的每个传输路径之后到达天线或天线阵列210。每个传输路径可以以不同的AoA在天线或天线阵列210处终止。此外，由发射器100发射的RF信号以AoD被发射。

RF链230包括低噪声放大器(LNA)232、频率合成器234、混频器236和模数转换器(ADC)238。RF链230仅是示例，并且可以备选地使用其他RF链的实施例。例如，在一些实施例中，如本领域技术人员所理解的，可以包括一个或多个放大器和/或滤波器。

低噪声放大器232被配置成接收在载波频率下并且用低频信息信号调制的高频信号。例如，根据如由控制器240控制的开关220形成的可编程电连接，从天线或天线阵列210的天线之一接收高频信号。使用本领域已知的技术，高频信号由低噪声放大器232放大以生成放大的RF信号。可以使用本领域已知的各种低噪声放大器结构。

混频器236接收从低噪声放大器232输出的放大RF信号，并且接收由频率合成器234生成的处于或基本上处于载波频率的振荡器信号。响应于放大的RF信号和振荡器信号，使用本领域已知的技术，混频器236将来自低噪声放大器232的放大RF信号下转换为基带信号。可以使用本领域已知的各种混频器结构。所得基带信号包括低频信息信号的信息。

然后，使用本领域已知的技术，基带信号由模数转换器238处理以生成表示基带信号的数字信号。可以使用本领域已知的各种模数转换器结构。

控制器240接收基带信号的数字表示。

如本领域技术人员所理解的，使用图1B中未图示的通信连接，来自控制器240的控制信号可以控制开关220、低噪声放大器232、频率合成器234、混频器236和模数转换器238的某些可变功能。例如，如本领域技术人员所理解的。

例如，来自控制器240的控制信号可以控制开关220以选择从RF链230的多个天线中的哪一个天线接收高频信号。

例如，控制器240可以生成控制信号，这导致控制器240接收一组数字信号，其中该组的每个数字信号由RF链230基于由天线中的选择的一个天线接收的高频信号生成。在具有每个均连接到多个RF链之一的多个天线的实施例中，控制器240可以针对每个RF链生成控制信号，使得控制器240接收一组数字信号，其中该组的每个数字信号由RF链之一基于连接到其的特定天线接收的RF信号来被生成。使用下面描述的技术，控制器240被配置成将该组数字信号存储在存储器中，并且基于它接收的该组数字信号来确定针对所接收RF信号的AoA或AoD。

图2A是图示了在包括天线A1和天线A2的天线阵列处接收的RF信号的到达角(AoA)的基于相位的估计的几何结构的示意图。

如所示的，所发射的RF信号在天线A1和A2处以到达角(AoA)θ被接收。根据本领域技术人员所理解的几何和三角原理，

其中

λ＝RF信号的波长，

ψ＝到达天线A1和A2的信号之间的相位差或时间差，并且

d＝天线A1和A2之间的距离。

使用本领域技术人员已知的技术，诸如图1B的接收器电路200的控制器240的控制器可以计算AoA。

例如，假设没有载波频率偏移，具有用于天线A1和A2中的每个天线的一个RF链的接收器电路200的一个实施例可以如下计算AoA：

对于发射信号

其中：

f_h＝载波频率，

t₁＝发射器振荡器的时间

f_l＝基带频率，

在天线A1处接收的信号是

其中：

并且

在天线A2处接收的信号是

其中：

在天线A1处接收的经下转换样本为：

其中：

t₂＝接收器振荡器的时间。

在天线A2处接收的经下转换样本为：

相位差为：

如上所述。

备选地，假设没有载波频率偏移，具有用于天线A1和A2两者的一个RF链的接收器电路200的一个实施例可以如下计算AoA：

对于发射信号

其中：

f_h＝载波频率，

t₁＝发射器振荡器的时间

f_l＝基带频率，

在天线A1处接收的信号是

其中：

并且

在天线A2处接收的信号是

其中：

并且

T＝采样周期。

在天线A1处接收的下转换样本为：

其中：

t₂＝接收器振荡器的时间。

在天线A2处接收的下转换样本为：

相位差为：

因此，

因此，用于计算AoD的相位差

等于测量的相位差+2πf_lT。

如上所述。

图2B是图示由包括天线A1和天线A2的天线阵列发射的RF信号的离开角(AoD)的基于相位的估计的几何结构的示意图。

如所示的，RF信号从天线A1和A2以偏离角(AoD)θ被发射。根据本领域技术人员所理解的几何和三角原理，

其中

λ＝从天线A1和A2发射的RF信号的波长，

ψ＝到达天线RX的信号之间的相位差或时间差，并且

d＝天线A1和A2之间的距离。

使用本领域技术人员已知的技术，诸如图1B的接收器电路200的控制器240的控制器可以计算AoD。

例如，假设没有载波频率偏移，具有一个RF链和单个天线A1的接收器电路200的一个实施例可以如下计算AoD：

对于分别从天线A1和A2发射的信号：

和

其中：

f_h＝载波频率，

t₁＝发射器振荡器的时间

f_l＝基带频率，

在天线RX处接收的第一样本是

其中：

并且

在天线RX处接收的第二样本是

其中：

并且

T＝采样周期。

下转换的第一样本是：

其中：

t₂＝接收器振荡器的时间。

下转换的第二样本是：

相位差为：

因此，

因此，用于计算AoD的相位差

等于测量的相位差+2πf_lT。

如上所述。

可以基于在接收器处直接从发射器接收的样本，使用本文讨论的AoA或AoD的计算，来进行图3中图示的可靠估计。例如，用于计算可靠估计的样本可以已经被发射器发射，并且被接收器接收而没有反射。

图3中图示的异常值可以是基于在接收器处从发射器间接接收的样本，使用本文讨论的AoA或AoD的计算进行的估计。例如，用于计算异常值估计的样本可能已经被发射器发射，并且在一次或多次反射后被接收器接收。

可以使用本领域技术人员已知的技术，基于估计来确定测量的AoA或AoD。例如，可以通过取估计的平均，来进行实际AoA或AoD的确定。

在一些实施例中，在基于估计确定测量的AoA或AoD之前，可以从用于确定测量的AoA或AoD的估计的组中去除异常值估计。例如，可以使用聚类算法(诸如DBSCAN)来区分可靠估计和异常值估计。测量的AoA或AoD的确定后续可以基于可靠估计进行，忽略异常值估计。

图4是线性天线阵列400的一个示例的示意图，其可以例如被用作接收器电路(诸如，接收器电路200)的天线阵列(诸如，天线阵列210)。例如，天线阵列400的天线中的每个天线可以用于接收由发射器(诸如，图1的发射器100)发射的信号。使用诸如在本文讨论的那些技术或本领域技术人员已知的其他技术，基于接收的信号，接收器电路生成与天线阵列400的天线中的每个天线的接收信号相对应的数字数据。

备选地，线性天线阵列400可以被用作发射器电路(诸如，发射器电路100)的天线阵列(诸如天线阵列110)。例如，天线阵列400的天线中的每个天线可以用于将信号发射到接收器电路，诸如具有单个接收器天线的图2的接收器200。使用诸如本文讨论的那些技术或本领域技术人员已知的其他技术，基于接收的信号，接收器电路生成与从天线阵列400的天线中的每个天线发射的信号相对应的数字数据。

在线性天线阵列400被用于接收器电路的实施例中，使用与本文讨论的技术类似的技术或本领域技术人员已知的其他技术，基于由天线A1、A2、A3和A4接收的信号生成的数据可以用于计算AoA的估计。

在线性天线阵列400被用于发射器电路的实施例中，使用与本文讨论的技术类似的技术或本领域技术人员已知的其他技术，基于由天线A1、A2、A3和A4发射的信号生成的数据可以用于计算AoD的估计。

此外，在线性天线阵列400被用于接收器电路的实施例中，使用与本文讨论的技术类似的技术或本领域技术人员已知的其他技术，基于由三个天线的集合接收的信号生成的数据可以用于计算AoA的估计。此外，在线性天线阵列400被用于发射器电路的实施例中，使用与本文讨论的技术类似的技术或本领域技术人员已知的其他技术，基于由三个天线的集合发射的信号生成的数据可以用于计算AoD的估计。

例如，基于由天线A1、天线A2和天线A3接收或发射的信号生成的数据可以用于计算AoA或AoD的第一估计，基于由天线A2、天线A3、天线A4接收的信号生成的数据可以用于计算AoA或AoD的第二估计。

使用本文别处描述的技术或通过使用本领域技术人员理解的其他技术，基于由三个天线的集合接收或发射的信号的AoA或AoD的第一和第二估计可以用于确定测量的AoA或AoD。

在一些实施例中，使用在本文别处描述的技术或通过使用本领域技术人员理解的其他技术，基于由三个天线的集合接收或发射的信号的AoA或AoD的第一和第二估计和基于由所有四个天线接收或发射的信号的AoA或AoD的估计，可以用于确定测量的AoA或AoD。

此外，使用与本文讨论的技术类似的技术或本领域技术人员已知的其他技术，基于由天线的对接收或发射的信号生成的数据可以用于计算AoA或AoD的估计。例如，基于由天线A1和天线A2接收或发射的信号生成的数据可以用于计算AoA或AoD的第一估计，基于由天线A2和天线A3接收或发射的信号生成的数据可以用于计算AoA或AoD的第二估计，并且基于由天线A3和天线A4接收或发射的信号生成的数据可以用于计算AoA或AoD的第三估计。

使用本文别处描述的技术或通过使用本领域技术人员理解的其他技术，基于由天线的对接收或发射的信号的AoA或AoD的第一、第二和第三估计可以用于确定测量的AoA或AoD。

在一些实施例中，使用本文别处描述的技术或通过使用本领域技术人员理解的其他技术，基于由天线的对接收或发射的信号的AoA或AoD的第一、第二和第三估计，以及基于由三个天线的集合接收或发射的信号的AoA或AoD的第一和第二估计中的任一个或两者，以及基于由所有四个天线接收或发射的信号的AoA或AoD的估计，可以用于确定测量的AoA或AoD。例如，AoA或AoD的估计可以被应用于聚类算法以去除异常值样本，如本文所讨论的，并且可靠的估计可以用于计算测量的AoA或AoD。

因为如果向聚类算法提供更多样本，至少一些聚类算法会产生更好的结果，所以使用更多的AoA或AoD估计可以产生更准确的测量AoA或AoD。在本文讨论的示例实施例中，使用诸如本文讨论的那些技术或本领域技术人员已知的其他技术，生成与天线阵列400的天线中的每个天线的接收或发射信号相对应的数字数据。因此，生成四个数字数据样本-天线阵列400的每个天线一个。并且，基于四个数字数据样本，计算AoA或AoD的多个估计。在上面的示例中，基于四个数字样本计算了AoA或AoD的六个估计。

在备选实施例中，使用与本文别处描述的那些技术相似或相同的技术，或者使用本领域技术人员理解的其他技术，AoA或AoD的估计可以附加地或备选地基于四个数字样本的子集来被计算，其中与子集对应的至少一对天线在天线之间具有另一个天线，并且其中该另一个天线的数字数据不被包括在该子集中。例如，基于由天线A1和天线A3接收或发射的信号生成的数据可以用于计算AoA或AoD的估计。为了增加聚类算法的样本数目，这些估计中的一些或全部可以用于计算测量的AoA或AoD。

对于接收器电路或发射器电路中的N个天线的集合，AoA或AoD的估计的总数目可以是：

因此，对于四天线阵列400，AoA或AoD的15个估计可以被生成并且被用于计算测量的AoA或AoD。

此外，在线性天线阵列400被用在接收器电路中的实施例中，基于接收的信号，接收器电路可以基于在一时间段上在天线A1、A2、A3和A4中的每个天线处接收的信号来生成多个数据样本。此外，基于在天线A1、A2、A3和A4中的每个天线处接收的信号的多个样本可以用于计算多个AoA估计。此外，在线性天线阵列400被用于发射器电路的实施例中，基于接收的信号，接收器电路可以基于在一时间段上从天线A1、A2、A3和A4中的每个天线接收的信号来生成多个数据样本。此外，基于从天线A1、A2、A3和A4中的每个天线接收的信号的多个样本可以用于计算多个AoD估计。

例如，可以基于由天线A1、A2、A3和A4中的每个天线在一时间段上接收或发射的信号来生成N个样本。

在一些实施例中，基于由天线A1接收或发射的信号生成的第一样本、基于由天线A2接收或发射的信号生成的第一样本、基于由天线A3接收或发射的信号生成的第一样本，以及基于由天线A4接收或发射的信号生成的第一样本可以用于计算AoA或AoD的第一估计。类似地，基于由天线A1接收或发射的信号生成的第n样本、基于由天线A2接收或发射的信号生成的第n样本、基于由天线A3接收或发射的信号生成的第n样本，以及基于由天线A4接收或发射的信号生成的第n样本可以用于计算AoA或AoD的第n估计。因此，可以使用基于由天线A1、A2、A3和A4中的每个天线接收或发射的信号生成的N个样本，来计算AoA或AoD的N个估计。

使用本文别处描述的技术或通过使用本领域技术人员理解的其他技术，基于N个样本(基于由天线A1、A2、A3和A4中的每个天线接收或发射的信号而被生成)确定的AoA或AoD的N个估计，可以用于确定测量的AoA或AoD。例如，基于N个样本(基于由天线A1、A2、A3和A4中的每个天线接收或发射的信号而被生成)确定的AoA或AoD的N个估计，可以被应用于聚类算法以去除异常值样本，如上所述，并且可靠的估计可以用于计算测量的AoA或AoD。

在一些实施例中，基于由天线A1接收或发射的信号生成的第一样本、基于由天线A2接收或发射的信号生成的第一样本，以及基于由天线A3接收或发射的信号生成的第一样本，可以用于计算AoA或AoD的第一估计。此外，基于由天线A2接收或发射的信号生成的第一样本、基于由天线A3接收或发射的信号产生的第一样本，以及基于由天线A4接收或发射的信号生成的第一样本，可以用于计算AoA或AoD的第二估计。类似地，基于由天线A1接收或发射的信号生成的第n样本、基于由天线A2接收或发射的信号生成的第n样本，以及基于由天线A3接收或发射的信号生成的第n样本，可以用于计算AoA或AoD的第三估计，并且基于由天线A2接收或发射的信号生成的第n样本、基于由天线A3接收或发射的信号生成的第n样本，以及基于由天线A4接收或发射的信号生成的第n样本，可以用于计算AoA或AoD的第四估计。因此，可以使用基于由天线A1、A2、A3和A4中的每个天线接收或发射的信号生成的N个样本，来计算AoA或AoD的N*2个估计。

使用本文别处描述的技术或通过使用本领域技术人员理解的其他技术，基于N个样本(基于由天线A1、A2和A3的第一集合和天线A2、A3和A4的第二集合中的每个集合接收或发射的信号而被生成)确定的AoA或AoD的N*2个估计，可以用于确定测量的AoA或AoD。例如，AoA或AoD的N*2个估计可以被应用于聚类算法以去除异常值样本，如上所述，并且可靠的估计可以用于计算测量的AoA或AoD。

在一些实施例中，使用本文别处描述的技术或通过使用本领域技术人员理解的其他技术，基于N个样本(基于由天线A1、A2和A3的第一集合和天线A2、A3和A4的第二集合中的每个集合接收或发射的信号而被生成)确定的AoA或AoD的N*2个估计，以及基于N个样本(基于所有天线A1、A2、A3和A4的集合接收或发射的信号而被生成)确定的AoA或AoD的N个估计，可以用于确定测量的AoA或AoD。例如，AoA或AoD的N*2个估计和N个估计可以被应用于聚类算法以去除异常值样本，如上所述，并且可靠的估计可以用于计算测量的AoA或AoD。

在一些实施例中，基于由天线A1接收或发射的信号生成的第一样本和基于由天线A2接收或发射的信号生成的第一样本可以用于计算AoA或AoD的第一估计。此外，基于由天线A2接收或发射的信号生成的第一样本和基于由天线A3接收或发射的信号生成的第一样本可以用于计算AoA或AoD的第二估计。此外，基于由天线A3接收或发射的信号生成的第一样本和基于由天线A4接收或发射的信号生成的第一样本可以用于计算AoA或AoD的第三估计。类似地，基于由天线A1接收或发射的信号生成的第n样本和基于由天线A2接收或发射的信号生成的第n样本可以用于计算AoA或AoD的第四估计。此外，基于由天线A2接收或发射的信号生成的第n样本和基于由天线A3接收或发射的信号生成的第n样本可以用于计算AoA或AoD的第五估计。此外，基于由天线A3接收或发射的信号生成的第n样本和基于由天线A4接收或发射的信号生成的第n样本可以用于计算AoA或AoD的第六估计。因此，可以使用基于由天线A1、A2、A3和A4中的每个天线接收或发射的信号生成的N个样本，来计算AoA或AoD的N*3个估计。

使用本文别处描述的技术，或通过使用本领域技术人员理解的其他技术，基于N个样本(基于由天线的对A1和A2、A2和A3以及A3和A4中的每个对接收或发射的信号而被生成)确定的AoA或AoD的N*3个估计可以用于确定测量的AoA或AoD。例如，AoA或AoD的N*3个估计可以被应用于聚类算法以去除异常值样本，如上所述，并且可靠的估计可以用于计算测量的AoA或AoD。

在一些实施例中，使用本文别处描述的技术或通过使用本领域技术人员理解的其他技术，基于N个样本(基于由天线的对A1和A2、A2和A3以及A3和A4中的每个对接收或发射的信号而被生成)确定的AoA或AoD的N*3个估计，以及基于N个样本(基于由天线A1、A2和A3的第一集合和天线A2、A3和A4的第二集合中的每个集合接收或发射的信号而被生成)确定的AoA或AoD的N*2个估计和基于N个样本(基于由所有天线A1、A2、A3和A4的集合接收或发射的信号而被生成)确定的AoA或AoD的N个估计中的一个或两者，可以用于确定测量的AoA或AoD。例如，AoA或AoD的N*3个估计、N*2个估计和N个估计可以被应用于聚类算法，以去除异常值样本，如上所述，并且可靠的估计可以用于计算测量的AoA或AoD。

因为如果向聚类算法提供更多样本，至少一些聚类算法会产生更好的结果，所以使用更多的AoA或AOD的估计可以产生更准确的测量AoA或AoD。在上面讨论的示例实施例中的一些示例实施例中，针对M个采样时间中的每个采样时间，生成与天线阵列400的天线中的每个天线的接收或发射信号相对应的数字数据。因此，生成了4*M个数字数据样本。并且，基于4*M个数字数据样本，计算AoA或AoD的多个估计。在上述示例中，基于4*M个数字样本来计算AoA或AoD的6*M个估计。

在备选实施例中，使用与本文别处描述的那些技术相似或相同的技术，或者通过使用本领域技术人员理解的其他技术，针对每个采样时间，AoA或AoD的估计可以附加地或备选地基于四个数字样本的子集来被计算，其中与子集相对应的至少一对天线在天线之间具有另一个天线，并且该另一个天线的数字数据未被包括在该子集中。例如，针对每个采样时间，基于由天线A1和天线A3接收或发射的信号生成的数据可以用于计算AoA或AoD的估计。为了增加聚类算法的样本数目，这些估计中的一些或全部可以用于计算测量的AoA或AoD。

对于来自接收器或发射器电路中N个天线的M个数据样本的集合，AoA或AoD的估计的总数目可以是：

因此，对于四天线阵列400，针对M个采样时间中的每个采样时间，可以生成AoA或AoD的15个估计，并且在M＝10的情况下，可以使用150个估计来计算测量的AoA或AoD。

图5是二维天线阵列500的一个示例的示意图，其可以例如被用作接收器电路(诸如，接收器电路200)的天线阵列(诸如，天线阵列210)。例如，天线阵列500的天线中的每个天线可以用于接收由发射器(诸如图1的发射器100)发射的信号。使用诸如本文讨论的那些技术或本领域技术人员已知的其他技术，基于接收的信号，接收器电路生成与天线阵列500的天线中的每个天线的接收信号相对应的数字数据。

备选地，二维天线阵列500可以被用作发射器电路(诸如，发射器电路100)的天线阵列(诸如，天线阵列110)。例如，天线阵列500的天线中的每个天线可以用于向接收器电路(诸如，图2的接收器200)发射信号。使用诸如本文讨论的那些技术的技术或本领域技术人员已知的其他技术，基于接收的信号，接收器电路生成与从天线阵列500的天线中的每个天线发射的信号相对应的数字数据。

在二维天线阵列500被用于接收器电路的实施例中，使用与本文讨论的那些技术类似的技术或本领域技术人员已知的其他技术，基于由天线的任何组合接收的信号生成的数据可以用于计算AoA或AoD的估计。此外，使用与本文讨论的那些技术相似或相同的技术或本领域技术人员已知的其他技术，AoA和AoD的估计可以用于确定测量的AoA或AoD。例如，AoA或AoD的估计可以被应用于聚类算法以去除异常值样本，如上所述，并且可靠的估计可以用于计算测量的AoA或AoD。

在图5的示例中，使用诸如本文讨论的那些技术的技术或本领域技术人员已知的其他技术，生成与天线阵列500的天线中的每个天线的接收或发射信号相对应的数字数据。因此，生成了16个数字数据样本-天线阵列500的每个天线一个。如上所述，更多用于聚类算法的样本可以产生更准确的测量AoA或AoD。基于16个数字数据样本，可以计算AoA或AoD的多个估计。在图5的示例中，可以基于16个数字样本来计算AoA或AoD的

个估计。

在一些实施例中，对于确定测量的AoA或AoD，AoA或AoD的少于

个估计可以是优选的。因此，

个估计中的某些估计可以被计算并且被用于确定测量的AoA或AoD，并且

个估计中的某些其他估计可以不被计算。在一些实施例中，所有的

个估计都被计算，并且只有

个估计中的一些估计用于生成测量的AoA或AoD。可以基于用于生成数字样本(用于生成估计)的天线的集合的特性，来确定哪些估计被计算并且被用于生成测量的AoA或AoD。

例如，被计算并且被用于生成测量的AoA或AoD的估计的集合可以具有以下特性中的一个或多个特征：

1)集合的一个或多个估计是基于由相邻天线的对接收或发射的数据；

2)集合的一个或多个估计是基于由三个天线的组接收或发射的数据，该三个天线在天线之间没有其他天线；

3)集合的一个或多个估计是基于由四个天线的组接收或发射的数据，该四个天线在天线之间没有其他天线；

4)集合的一个或多个估计是基于由5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15个天线的组接收或发射的数据，这些天线在天线之间没有其他天线；

5)集合的估计是基于由所有16个天线接收或发射的数据；

6)集合的多个估计中的每个估计是基于由多个重叠天线组中的一个组接收或发射的数据；

7)集合的一个或多个估计是基于由5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15个天线的组接收或发射的数据，这些天线在天线之间具有一个或多个其他天线；

8)集合的一个或多个估计是基于由3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16个天线的组接收或发射的数据，这些天线在天线之间没有其他天线，其中由该组中的一个成员接收或发射的数据被排除；以及

9)集合的一个或多个估计是基于由3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16个天线的组接收或发射的数据，这些天线在天线之间没有其他天线，其中由该组的一个或多个成员接收或发射的数据被排除。

在一些实施例中，未被计算并且未被用于生成测量的AoA或AoD的估计的集合可以具有以下特性中的一个或多个特性：

5)集合的估计是基于由所有16个天线接收或发射的数据；

8)集合的一个或多个估计是基于由3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16个天线的组接收或发射的数据，这些天线在天线之间没有其他天线，其中由该组的一个成员接收或发射的数据被排除；以及

10)集合的一个或多个估计是基于由2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16个天线的组接收或发射的数据，这些天线间隔至少λ/2的距离。

例如，在一些实施例中，被计算并且被用于生成测量的AoA或AoD的估计的集合是基于由以下天线组中的任何一个或多个组接收或发射的数据：

1){所有16个天线}；

2){A11，A12，A21，A22}，{A31，A32，A41，A42}，{A13，A14，A23，A24}，{A33，A34，A43，A44}和{A22，A23，A32，A33}；和

3){A12，A13，A22，A23}，{A21，A22，A31，A32}，{A23，A24，A33，A34}和{A32，A33，A42，A43}。

此外，在二维天线阵列500被用于接收器电路的实施例中，基于接收的信号，接收器电路可以基于在一时间段上在16个天线中的每个天线处接收的信号，来生成多个数据样本。此外，基于在16个天线中的每个天线处接收的信号的多个样本可以用于计算AoA的多个估计。此外，在二维天线阵列500被用于发射器电路的实施例中，基于接收的信号，接收器电路可以基于在一时间段上从16个天线中的每个天线接收的信号来生成多个数据样本。此外，基于从16个天线中的每个天线接收的信号的多个样本可以用于计算多个AoD估计。

例如，可以基于由16个天线中的每个天线在一时间段上接收或发射的信号，来生成N个样本。因此，使用本文别处描述的技术或通过使用本领域技术人员理解的其他技术，基于N个样本(基于由16个天线中的每个天线接收或发射的信号而被生成)确定的AoA或AoD的N

个估计可以用于确定测量的AoA或AoD。

在一些实施例中，对于基于由16个天线中的每个天线接收或发射的数据生成样本的N个采样时间中的每个采样时间，少于AoA或AoD的

个估计被确定并且被用于确定测量的AoA或AoD。因此，针对N个采样时间中的每个采样时间的

个估计的某些估计，可以被计算并且被用于确定测量的AoA或AoD，并且针对N个采样时间中的每个采样时间的

个估计的某些其他估计可以不被计算。在一些实施例中，针对N个采样时间中的每个采样时间的所有

个估计被计算，并且针对N个采样时间中的每个采样时间的

个估计中的仅一些估计用于生成测量的AoA或AoD。

可以基于用于生成数字样本(用于生成估计)的天线的集合的特性，来确定哪些估计被计算并且被用于生成测量的AoA或AoD。例如，被计算并且被用于生成测量的AoA或AoD的估计的集合可以具有上述天线集合的特性中的一个或多个特性。在一些实施例中，未被计算并且未被用于生成测量的AoA或AoD的估计的集合可以具有上述天线集合的特性中的一个或多个特性。

天线阵列400和500图示了分别具有4个天线和16个天线的天线阵列的特定示例。根据本领域的技术人员所理解的原理，本文参考天线阵列400和500讨论的例如与生成测量的AoA或AoD有关的方面可以被应用于具有任意数目天线的线性天线阵列和二维天线阵列。

图6是图示确定AoA或AoD的方法300的流程图。

在310处，基于由天线阵列发射或接收的信号生成的数字样本被存储在接收器的存储器中。

例如，信号可以从发射器电路(诸如，发射器电路100)发射并且在接收器电路(诸如，接收器电路200)处被接收，其中发射器电路和接收器电路中的一个使用多个天线的阵列，诸如天线阵列400或500。根据本文讨论的原理和/或根据本领域技术人员已知的其他技术，接收器电路接收发射的信号并且基于接收的信号来生成数字样本。接收器电路还将生成的数字样本存储在存储器中。

在320处，接收器确定用于计算AoA或AoD的估计的数字样本数据的集合。例如，接收器可以基于用于生成数字样本的天线集合的特性来确定数字样本数据的集合。例如，被选择来生成AoA或AoD的估计的天线的集合可以具有上述天线集合的特性中的一个或多个特性。在一些实施例中，未被选择来生成AoA或AoD的估计的天线的集合可以具有上述天线集合的特性中的一个或多个特性。

在330处，接收器电路基于在320处确定的数字样本数据的集合来计算AoA或AoD的估计。例如，接收器电路可以基于在320处选择的数字样本数据的集合中的每个集合，来计算AoA或AoD的估计。接收器电路可以使用本文讨论的技术和/或使用本领域技术人员已知的其他技术来计算估计。

在340处，接收器将所计算的AoA或AoD估计提供给聚类算法。使用本文讨论的技术和/或本领域技术人员已知的其他技术，聚类算法选择在330处计算的AoA或AoD估计的子集。例如，由聚类算法选择的AoA或AoD估计的子集可以排除异常值估计。

在350处，接收器基于在340处确定的AoA或AoD估计的子集来计算测量的AoA或AoD。根据本文讨论的技术和/或本领域技术人员已知的其他技术，接收器可以基于估计来计算测量的AoA或AoD。

将该方法应用于MUSIC

在一些实施例中，可以使用多信号分类(MUSIC)原理来应用本文讨论的方面，诸如方法300。例如，可以基于将接收空间分解为两个正交子空间：信号子空间和噪声子空间，来进行基于MUSIC的AoA/AoD测量。为了说明这一点，让我们首先将接收信号公式化为y(t)＝a(θ)x(t)+n(t):：

y(t)是将每个天线的信号作为一列保存的矩阵。

x(t)是发射信号，在BLE情况下是恒定音调。

a(θ)是取决于天线阵列的导向矢量。

n(t)是噪声。

a(θ)的示例：

2个天线的阵列：

4个天线的线性阵列：

4个天线的矩形阵列：

所接收的矢量的协方差矩阵计算如下：

如果{γ₁≤γ₂≤…≤γ_N}和{v₁,v₂,…,v_N}是R_yy的特征值和对应的特征矢量，并且考虑到我们具有一个源，那么可以证明{v₁,v₂,…,v_N-1}与a(θ)正交。

我们将由对应于最小特征值的特征矢量跨越的子空间称为“噪声”子空间，并且将其正交补集(由信号的“方向矢量”跨越)称为“信号”子空间。

鉴于此，空间谱现在由下式给出：

其中V＝[v₁,v₂,…,v_N-1]^T。

基于空间谱，AoA/AoD然后被估计为

现在我们想将所提出的算法应用于MUSIC。为此，我们首先将天线阵列划分为子阵列(例如，具有相似的导向矢量)的集合。对于每个集合，我们然后计算所有子阵列的协方差矩阵。然后计算每个集合的平均协方差矩阵：

其中M是集合中的子阵列的总数目。接下来，将MUSIC应用于所有集合的平均协方差矩阵

图7是用于计算AoA或AoD的协方差矩阵700的图形表示，其中子阵列710、720、730、740、750被标识。

在以上描述和权利要求中，诸如“…中的至少一个”或“…中的一个或多个”的短语可能出现在元素或特征的组合列表之后。术语“和/或”也可能出现在两个以上元素或特征的列表中。除非与其被使用的上下文另有隐含或明确矛盾，否则这种短语旨在意指任何单独列出的元件或特征，或任何列举的元件或特征与任何其他列举的元件或特征的组合。例如，短语“A和B中的至少一个”、“A和B中的一个或多个”以及“A和/或B”均旨在意指“单独A、单独B或A和B一起”。类似的解释也适用于包括三个以上项目的列表。例如，短语“A、B和C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”均旨在意指“单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起，或A和B和C一起”。上文和权利要求中对术语“基于”的使用旨在意指“至少部分地基于”，从而未列举的特征或元素也是允许的。

本文描述的主题可以根据期望的配置被实施在系统、装置、方法和/或物品中。前述描述中阐述的实施方式不表示与本文描述的主题一致的所有实施方式。相反，它们仅仅是与所描述的主题有关的方面一致的一些示例。尽管上面已经详细描述了一些变型，但其他修改或添加是可能的。特别地，除了本文阐述的那些之外，还可以提供另外的特征和/或变化。例如，上述实施方式可以涉及所公开的特征的各种组合和子组合和/或上述公开的若干另外特征的组合和子组合。此外，在附图中描绘和/或在本文描述的逻辑流程不一定需要所示的特定顺序或顺序次序来实现期望的结果。其他实施方式可以在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种接收器电路，包括：

一个或多个接收器天线，被配置成：接收从包括一个或多个发射天线的发射器电路发射的多个信号，使得所述多个信号由所述发射器电路的单个发射天线发射并且由所述接收器电路的N个接收天线接收，或者由所述发射器电路的N个发射天线发射并且由所述接收器电路的单个接收天线接收，N为大于1的整数；

至少一个RF链，被配置成：基于所述接收的信号生成多个数字样本；以及

控制器，被配置成：

从包含所述多个数字样本中的至少一个数字样本的所有数字样本组中确定K个数字样本组以用于计算所述接收的信号的到达角（AoA）或离开角（AoD）的估计，其中，K为大于N的整数，所确定的数字样本组中的每个数字样本组是基于用于生成该数字样本组的对应接收天线集合或发射天线集合的特性而确定的；

基于所述确定的K个数字样本组，来计算AoA或AoD的K个估计，

选择所计算的AoA或AoD的K个估计的子集，使得所选择的AoA或AoD的估计的子集中不包括所计算的K个估计中的异常值估计，以及

基于所选择的AoA或AoD的估计的子集，来计算测量的AoA或AoD。

2.根据权利要求1所述的接收器电路，其中与第一数字样本组相对应的接收或发射天线的第一集合包括第一特定天线，并且与第二数字样本组相对应的接收或发射天线的第二集合包括所述第一特定天线。

3.根据权利要求2所述的接收器电路，其中每个接收或发射天线的集合在天线之间没有其他天线。

4.根据权利要求2所述的接收器电路，其中至少一个接收或发射天线的集合在天线之间具有一个或多个其他天线，其中所述一个或多个其他天线未被包括在所述至少一个集合中。

5.根据权利要求1所述的接收器电路，其中所述控制器被配置成：基于所述数字样本组中的每个数字样本组来计算AoA或AoD的估计。

6.根据权利要求1所述的接收器电路，其中所述控制器被配置成：使用聚类算法，来选择所计算的AoA或AoD的估计的子集。

7.根据权利要求1所述的接收器电路，其中以下项之一适用：

A）每个数字样本是基于由所述发射器电路的所述发射天线之一在一时间段上发射的所述信号而生成的多个数字样本中的一个数字样本，和

B）每个数字样本是基于由所述接收器天线之一在一时间段上接收的所述信号而生成的多个数字样本中的一个数字样本。

8.一种使用接收器电路的方法，所述方法包括：

在所述接收器电路的一个或多个接收器天线处，接收从具有一个或多个发射天线的发射器电路发射的多个信号，使得所述多个信号由所述发射器电路的单个发射天线发射并且由所述接收器电路的N个接收天线接收，或者由所述发射器电路的N个发射天线发射并且由所述接收器电路的单个接收天线接收，N为大于1的整数；

利用至少一个RF链，基于所述接收的信号生成多个数字样本；以及

利用控制器：

从包含所述多个数字样本中的至少一个数字样本的所有数字样本组中确定K个数字样本组以用于计算所述接收的信号的到达角（AoA）或离开角（AoD）的估计，其中，K为大于N的整数，所确定的数字样本组中的每个数字样本组是基于用于生成该数字样本组的对应接收天线集合或发射天线集合的特性而确定；

基于所述确定的数字样本组，来计算AoA或AoD的K个估计，

基于所选择的AoA或AoD的估计的子集，来计算测量的AoA或AoD。

9.根据权利要求8所述的方法，其中与第一数字样本组相对应的接收或发射天线的第一集合包括第一特定天线，并且与第二数字样本组相对应的接收或发射天线的第二集合包括所述第一特定天线。

10.根据权利要求9所述的方法，其中每个接收或发射天线的集合在天线之间没有其他天线。

11.根据权利要求9所述的方法，其中至少一个接收或发射天线的集合在天线之间具有一个或多个其他天线，其中所述一个或多个其他天线未被包括在所述至少一个集合中。

12.根据权利要求8所述的方法，还包括：利用所述控制器，基于所述数字样本组中的每个数字样本组来计算AoA或AoD的估计。

13.根据权利要求8所述的方法，还包括：利用所述控制器，使用聚类算法来选择所计算的AoA或AoD的估计的子集。

14.根据权利要求8所述的方法，其中以下项之一适用：

A）每个数字样本是基于由所述发射器电路的所述发射天线之一在一时间段上发射的信息而生成的多个数字样本中的一个数字样本，和

B）每个数字样本是基于由所述接收器天线之一在一时间段上接收的信息而生成的多个数字样本中的一个数字样本。