CN117676677A - 用于监测无线通信交换的通信装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于监测无线通信交换的通信装置和方法。本发明描述一种监测两个无线通信装置之间的通信交换的方法。所述方法包括在被配置成用作嗅探器装置的通信装置处：同步到在主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间采用的频率和定时；监测无线通信交换，其中所述无线通信交换是基于包的数据交换或基于频音的数据交换；跨多个不同频率重复用于无线通信交换的操作。所述通信装置随后组合多个相位和/或量值测量值并且基于组合的多个相位和/或量值测量值确定每一装置引入的相位和/或量值误差的值。

Description

用于监测无线通信交换的通信装置和方法
技术领域
本发明的领域涉及无线电通信单元，以及用于监测无线通信交换的方法。本发明的领域适用于但不限于监测两个无线通信装置之间的无线通信交换并确定这些相应的无线通信装置之间的距离。
背景技术
无线电通信系统在例如‘物联网(IoTTM)’等领域的使用正在迅速增加，所述领域包括家庭自动化、各种对等通信应用，如AppleTM的“AirdropTM”，或带有各种生理监测装置的个人锻炼系统等等。这些应用中的许多应用使用BluetoothTM无线电标准，所述BluetoothTM无线电标准已经建立得非常完善，得到了广泛的支持和开发。
本地化测试是一种用于检查软件在通信系统中多个位置出现时的内容、用户界面、功能和可用性的已知方法。在这类通信系统中，无线电通信装置出现在多个位置中，有时重要的是确定相应无线电装置之间的距离，使得所述系统可确保某些装置之间的通信能够以可靠的方式实现。在窄带定位系统中，需要两个或更多个装置来确定这类距离估计。
图1示出在定位系统中提供距离估计的已知传信方法100。在距离估计中，首先是同步步骤110，接着是两个无线电装置之间的多个频音交换120、122(为简单起见仅示出了两个频音交换)。在同步步骤110中，第一无线电装置发送同步(‘synch’)模式130，第二无线电装置接收所述synch模式，随后处理接收到的synch模式130并将处理后的synch模式重传132给第一无线电装置。以此方式，第二无线电装置(有时被称为‘反射装置’)将其定时对准到第一无线电装置(有时被称为‘发起装置’)，且发起装置将其本地振荡器(LO)频率对准到反射装置的LO频率。执行此操作以将发起装置和反射装置的晶体(本地)振荡器(在时间上)对准，所述晶体振荡器在无线交换之前在时间上不会先验地对准(且应注意，这两个装置可具有不同晶体精度且可能沿相反方向漂移，进而引起定时和频率未对准)。因此，使用同步步骤估计任何这类定时未对准并且进行补偿。
在特定射频(RF)信道上，第一装置发送未调制的载波频率，而第二装置接收未调制的载波频率。此后，第二装置发送未调制的载波频率，而第一装置接收未调制的载波频率。在接收的同时，每一装置执行相位测量以便识别所发送的信号的相变。随后，发起装置和反射装置这两者同步跳转到下一通信信道上，随后执行相同过程。因此，以此方式，每一双向交换在不同RF信道上发生，使得所有可用频率在一个距离测量交换期间至少被映射一次。不同射频上的信号交换需要在时间上同步，即，RF跳频需要同步发生。随后在后续操作上，使用发起装置和反射装置之间的频音(或数据包)的双向交换134和136、138和140等等来交换信道探测信息。在跳转通过所有RF信道之后，发起装置和反射装置中的每一个执行其自身的相位测量集。然而，每一装置归因于其电路系统中的RF损伤(主要归因于当在发送(TX)和接收(RX)操作模式之间切换时的相位噪声和本地振荡器相位不一致)也会引入其自身的相位误差。
还知道通常有用的是能够出于对装置以及通信单元之间的通信的故障检修或性能监测的目的来分析无线电通信信道。出于此目的开发并使用了信号分析器。用于研究和开发环境中的信号分析器可连接到受测试装置(DUT)，例如两个无线电通信单元，所述两个无线电通信单元通过有线连接耦合在一起，以出于测试目的提供稳定且表征良好的界面，或替代地，经由无线接口耦合在一起，或这两种耦合方式混合。
还开发了被称为‘嗅探器’的通信单元，实际上是用以收听无线电发送的信号分析器。这些嗅探器使用无线电接口并且提供用于无线收听射频(RF)通信的装置并分析正在使用的协议。开发了示例嗅探器通信单元，包括来自NordicTM的低成本nRF52840，其可连接并收听多种BluetoothTM协议，例如BluetoothTM6.3、Mesh、ThreadTM、ZigbeeTM、802.15.4、ANTTM和其它专有2.4GHz协议，或者高性能装置，例如EllisysTMBluetoothTM跟踪器。然而，这类已知嗅探器通信装置不提供关于两个通信无线电装置和通信信道本身的特性的更详细信息。
因此，本发明的发明人已发现需要监测两个无线通信装置之间的通信交换并提取关于参与通信的通信装置以及用于实施此方法的(嗅探器)通信装置的信息的方法。具体来说，比如，窄带定位系统，本发明的发明人已发现需要确定每一个别通信装置在发起装置和反射装置之间的双向交换中正在引入多少相位误差。本发明人已发现此信息可用以调试/评估装置的实施方案和/或配置。另外，在一些应用中，此信息可用以更准确地确定这些相应无线通信装置之间的距离。
发明内容
本发明提供用于监测两个无线通信装置之间的通信交换的通信装置和方法，如在所附权利要求书中所描述。本发明的特定实施例在附属权利要求项中阐述。将通过下文中所描述的实施例明白并且参考这些实施例阐明本发明的这些以及其它方面。
根据一种实施方式，一种监测两个无线通信装置之间的通信交换的方法，其包括在被配置成用作嗅探器装置的通信装置处：
同步到在主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间采用的频率和定时；
监测在所述主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间的无线通信交换，其中所述无线通信交换是以下一者：基于包的通信交换，或基于频音的通信交换；
跨多个不同频率重复所述监测在所述主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间的无线通信交换；
组合来自所述相应两个无线通信装置的多个以下各项中的至少一者：相位测量值、量值测量值；以及
基于组合的多个以下各项中的至少一者：相位测量值、量值测量值，确定所述两个无线通信装置中的每一者引入的相位误差值。
在一个或多个实施方式中，所述监测方法另外包括：
经由与所述主通信信道分开的至少一个侧通信信道接收来自所述两个无线通信装置中的每一者的信息，其中接收到的所述信息包括以下各项中的至少一者：
所述两个无线通信装置之间的无线通信交换的相应相位测量值，所述两个无线通信装置之间的无线通信交换的相应量值测量值，所述两个无线通信装置之间的无线通信交换的相应时戳测量值，各测量值由所述两个无线通信装置在所述主无线通信信道上从所述无线通信交换测得；且
跨所述多个不同频率重复在所述主无线通信信道上的所述监测并且经由所述至少一个侧通信信道接收来自所述两个无线通信装置中的每一者的信息。
在一个或多个实施方式中，组合来自所述相应两个无线通信装置的多个以下各项中的所述至少一者：相位测量值、量值测量值包括以下各项中的一者：
使正交(IQ)域中的IQ值相乘；
在相位域中，当使用基于频音的通信交换时，使以下各项中的至少一者相加：相位测量值、量值测量值。
在一个或多个实施方式中，在相位域中使用基于频音的数据交换执行以下各项中的至少一者：正交测量、相位测量、量值测量，其中组合来自所述相应两个无线通信装置的所述多个以下各项中的至少一者：相位测量值、量值测量值包括使多个以下各项中的至少一者相加：正交测量值、相位测量值、量值测量值。
在一个或多个实施方式中，所述监测方法另外包括基于以下各项中的一者获得所述两个无线通信装置之间的距离测量值：
接收到的基于包的通信交换的时戳；
以下各项中的至少一者：频音的接收到的基于频音的通信交换的相位测量值、量值测量值。
在一个或多个实施方式中，所述两个无线通信装置之间的所述距离测量值包括以下各项中的一者：
BluetoothTMSIG无线系统中的信道探测信息；
80MHz ISM频带中的安全距离测量值。
在一个或多个实施方式中，所述方法另外包括使用以下各项中的所述至少一者：相位测量值、量值测量值，确定从所述相应两个无线通信装置中的每一者接收的发送信息和接收信息之间的不一致。
在一个或多个实施方式中，所述至少一个侧通信信道是以下各项中的一者：有线静态通信信道、当被配置成用作嗅探器装置的所述通信装置接入通信协议的安全密钥时采用所述通信协议的无线通信信道。
在一个或多个实施方式中，所述两个无线通信装置包括：具有正态分布信道k定时误差的发起无线电装置装置‘I’，以及具有正态分布信道k定时误差的反射无线电装置‘R’。
在一个或多个实施方式中，所述方法包括在被配置成用作嗅探器装置的所述通信装置处：
从所述发起无线电装置‘I’接收包括第一出发时戳的第一数据包的无线电发送，在所述反射无线电装置‘R’处也接收到所述无线电发送并且响应于此产生到达时戳
从所述反射无线电装置‘R’接收包括第二出发时戳的所述第一数据包的无线电重新发送，在所述发起无线电装置‘I’处也接收到所述无线电重新发送并且响应于此产生到达时戳
捕获从所述发起无线电装置‘I’和所述反射无线电装置‘R’的包括正交IQ值的空中发送和到达时戳的产生；
计算第一变量时间值
计算第二变量时间值
计算第三变量时间值
计算第四变量时间值
计算第五变量时间值
跨多个信道重复所述接收、捕获和计算操作；以及
计算所述第一变量时间值和第三变量时间值之间的差 与所述第二变量时间值和第三变量时间值之间的差的统计均值，其中跨多个信道计算的统计均值收敛于所述发起无线电装置‘I’的信道定时误差和所述反射无线电装置‘R’的信道定时误差
在一个或多个实施方式中，所述监测方法另外包括：
使用以下方程式组合经由所述至少一个侧通信信道接收到的第一正交IQ值与在空中接收到的第二正交IQ值
其中所述方程式的右手侧提供以下各项中的至少一者的可预测线性的组合：相位误差、量值误差和无线电特定误差。
在一个或多个实施方式中，所述监测方法另外包括被配置成用作嗅探器装置的所述通信装置先验知道在所述主通信信道上的所述通信交换中的以下参数中的至少一者：使用的调制、使用的跳频定时、使用的跳频模式、是否将接收到包或频音、频音信号的持续时间、数据包的数据速率和调制后的位数目，其中所述方法另外包括：
在所述主通信信道上首先接收到包或频音之后，通过所述通信装置使用所述参数中的至少一者与所述通信交换同步。
根据另一种实施方式，一种被配置成用作无线嗅探器装置并且监测两个无线通信装置之间的无线通信交换的通信装置包括：
频率产生和定时电路，所述频率产生和定时电路被配置成使所述通信装置同步到在主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间采用的频率和定时；
接收器电路，所述接收器电路耦合到所述频率产生和定时电路且被配置成接收在所述主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间的所述无线通信交换，其中所述无线通信交换包括以下各项中的一者：基于包的通信交换、基于频音的通信交换；
信号处理器，所述信号处理器耦合到所述接收器电路且被配置成：
处理接收到的无线通信交换；
在所监测的主无线通信信道跨多个不同频率的重复操作之后，组合来自所述相应两个无线通信装置的多个以下各项中的至少一者：相位测量值、量值测量值；以及
基于组合的多个以下各项中的至少一者：相位测量值、量值测量值，确定所述两个无线通信装置中的每一者引入的以下各项中的至少一者的值：相位误差、量值误差。
在一个或多个实施方式中，所述通信装置另外包括：
接口，所述接口可操作地耦合到所述信号处理器且被配置成经由与所述主通信信道分开的至少一个侧通信信道接收来自所述两个无线通信装置中的每一者的信息，其中所述信息包括以下各项中的至少一者：由所述两个无线通信装置在所述主无线通信信道上从所述无线通信交换测量的相应相位测量值、相应量值测量值、时戳测量值，其中所述信号处理器被配置成在跨所述多个不同频率的所述所监测的主无线通信信道的重复操作并且经由所述至少一个侧通信信道接收来自所述两个无线通信装置中的每一者的信息之后，组合来自所述相应两个无线通信装置的多个以下各项中的所述至少一者：相应相位测量值、相应量值测量值、时戳测量值。
在一个或多个实施方式中，组合来自所述相应两个无线通信装置的多个以下各项中的所述至少一者：相应相位测量值、相应量值测量值包括以下各项中的一者：
在包数据通信交换之后，使正交IQ域中的正交IQ值测量值相乘；在相位域中，在基于频音的通信交换之后，使以下各项中的至少一者相加：相应相位测量值、相应量值测量值。
附图说明
将参考图式仅通过举例来描述本发明的另外的细节、方面和实施例。在图式中，相似参考数字用于识别相似或功能上类似的元件。图式中的元件为简单和清楚起见被示出并且不必按比例绘制。
图1示出用以定位系统中的距离估计的已知传信方法。
图2示出根据本发明的一些例子改编的无线电通信单元的简化图。
图3示出根据本发明的一些例子改编的数据交换的定时图。
图4示出根据本发明的一些例子的定位系统的一个例子。
图5示出根据本发明的一些例子的相位和/或量值误差计算过程的一个例子的示意性表示。
图6示出根据本发明的一些例子的误差估计过程的示例流程图。
具体实施方式
本发明的一些例子提出被配置成用作嗅探器装置的通信装置，所述嗅探器装置可在例如低复杂性、低成本、窄带无线电定位系统中用于例如通过距离测量操作确定发起装置和反射装置中的每一者在所述发起装置和反射装置之间的双向交换中正在引入多少相位和/或量值误差。在一些例子中，窄带无线电定位系统使用多载波、基于包和/或基于频音的方法收集信道探测信息，所述信道探测信息接着可另外供嗅探器装置所采用的距离估计算法使用。
虽然已知嗅探器通信单元不提供关于两个通信无线电装置和信道本身的特性的更详细信息，但本发明的发明人已认识到并了解这类信息在可获得的情况下将允许对可用于多种应用中的通信信道的更详细分析。
根据本发明的例子，嗅探器装置被配置成同步到发起装置和反射装置商定的频率和定时，并且能够合理且准确地跟随发起装置和反射装置商定的频率和定时。在一些例子中，嗅探器装置还可以被配置成例如使用与供发起装置和反射装置使用的主通信信道分开的至少一个侧通信信道接入，其中可使用所述至少一个侧通信信道获得由发起装置和反射装置执行的所测量相位/时戳测量值。可以设想，在此例子中，所述至少一个侧通信信道可呈有线静态通信信道的形式或在嗅探器接入通信协议的安全密钥的情况下采用所述通信协议的无线通信信道的形式。在一些例子中，嗅探器装置还可以被配置成运行后处理算法以执行协议分析。
在一些例子中，当发起装置和反射装置跳转通过不同信道时，所述装置可能不维持相位同调性。因此，为了获得信道频率响应的正确视图，嗅探器装置还被配置成当接收和执行在具有基于频音的数据交换的相位域中执行的正交测量和相位和/或量值测量中的至少一者时，组合来自这两个装置的相位和/或量值测量值。将结果组合的装置，例如嗅探器装置，可决定将IQ值相乘(在笛卡尔操作中)或将相位相加(在极化操作中)，这取决于实施方案的复杂性。可替换的是，将结果组合的装置，例如嗅探器装置，可决定将相位和/或量值测量值相加或将IQ值相乘。以此方式，将结果组合的装置，例如嗅探器装置，可能够确定每一装置正在引入多少相位和/或量值误差。
可以设想，可受益于本文中描述的概念的一个示例窄带无线电定位系统和应用是BluetoothTM无线电装置，被配置成跨80MHz ISM频带测量数据包的时戳或频音的相位和/或量值，以便产生安全距离测量。为了避免无线电系统的同调操作的必要性，可通过使用每一可用通信信道上的双向交换来确定基于包的距离和基于频音的距离这两者。
在一些例子中，所提出的概念可具有多个目的，其中的一个目的是参与窄带定位过程的一个或多个装置的相位和/或量值质量的测试。在一些例子中，所提出的概念可被配置成接收和解码在BluetoothTMSIG处标准化的窄带距离测距协议。
本文中描述的例子展示被配置成执行与低复杂性、低成本窄带无线电定位系统相关联的嗅探器操作，并且能够在低复杂性、低成本窄带无线电定位系统中使用的通信单元。一个示例针对性窄带无线电定位系统使用多载波、基于包和/或基于频音的方法收集信道探测信息，所述信道探测信息可由通信单元进行处理以提供安全距离估计。为了避免窄带无线电定位无线电系统的同调操作的必要性，可通过使用每一信道上的双向交换来确定基于包的距离和基于频音的距离这两者，所述基于包的距离和基于频音的距离这两者可用于测试来自参与窄带定位过程的一个或多个通信单元的通信信号的相位和/或量值和时戳测量的质量。
为了使装置确定距离，所述装置需要知道时戳，比如在这两个通信装置处测量的正交(IQ)样本。这意味着所述两个装置中的一者需要能够经由比如协议包在有线或无线的至少一个侧通信信道上传送时戳和IQ样本给正在运行距离估计算法的装置。
因此，所述两个通信装置是通信(‘测距’)交换的部分并且执行测量，且这两个装置中的至少一个被配置成传送测距信息给正在运行距离估计算法的装置，例如嗅探器装置。在嗅探器装置监测两个装置之间的测距交换(DUT)情况下，如果嗅探器装置从通信交换的两侧接收所需信息，那么嗅探器装置可被配置成执行相同(或类似)距离估计算法，应注意，这可暗示除了参与测距交换的两个通信装置之间所需的以外的一些额外侧通信信道传送。
距离估计可用于确定装置的接近度(在测量单个距离的情况下)或精确位置(在从多个锚测量多个距离，例如实时定位系统的情况下通过三边测量)。
可以设想，本发明的例子适用于多种应用，其中所述例子用以‘嗅探’供这些应用使用的通信交换，这类应用包括汽车和智能家庭门禁(无钥匙轿车门禁、用户体验轿车功能(例如，当用户接近轿车后部时打开后备箱)，无钥匙门锁进入等)、安全参数推行、工业、网络和医疗领域等。另外设想的例子包括基于位置的用户鉴认、基于位置的用户经历(例如，基于用户位置改变家中灯光设置)、用户标识(例如，当检测到用户的智能电话在附近时解锁手提式计算机)等等。本文中描述的一些例子还发现窄带定位中的特定使用，例如使用蓝牙低能耗(BLETM)标准的定位解决方案，且具体来说，提供准确高效测试方法的能力。
本文中描述的例子提供用于使用被配置成用作“嗅探器”无线电装置(‘S’)的第三通信装置分析具有正态分布信道k定时误差的发起无线电装置(‘I’)与具有正态分布信道k定时误差的反射无线电装置(‘R’)之间的射频(RF)通信的方法。所述方法涉及识别来自无线电装置‘I’的第一数据包的无线电发送，其中所述无线电发送包括第一出发时戳所述方法涉及在无线电装置‘R’处的此数据包的第一接收和到达时戳的产生。所述方法还涉及来自无线电装置‘R’的数据包在相同信道上的无线电重新发送和第二出发时戳的产生。为了增加安全性，可以设想重新发送可以使用与初始发送不同的位模式。所述方法还涉及在无线电装置‘I’处的此数据包的第二接收和第二到达时戳的产生。所述方法还涉及通过无线电装置‘S’对从无线电装置‘I’和无线电装置‘R’的空中发送的捕获，包括正交(IQ)值，以及第三到达时戳和第四到达时戳的产生。所述方法还涉及所有时戳和IQ值从无线电装置‘I’和无线电装置‘R’经由一个或多个侧通信信道到无线电装置‘S’的发送，值的计算、值的计算、值的计算、值的计算、值的计算。以上步骤跨可用于数据交换通信的频率(例如多个信道上的所有跳频)而重复多次，且通过差和的统计均值的计算，这些值收敛于相应无线电装置‘I’和‘R’的信道定时误差，和
以此方式，有可能确定参与通信的无线电通信信道和装置的特定参数，例如相位偏移、漂移速率和随机定时误差，继而允许信号传播时间(被称为飞行时间(ToF))的准确测量，且因此无线电装置之间的距离的准确测量。此外，第三嗅探器装置的使用允许误差分摊给个别无线电装置。
在一些例子中，装置‘S’经由无线电接口和无线电侧通信信道两者与无线电装置‘I’和‘R’交换数据包。以此方式，装置‘S’使用在本地记录于无线电装置‘I’和‘R’处的接收到的包上的测量时戳或接收到的频音上的IQ相位和/或量值的值，并且还使用发送的数据本身来获得包定时，进而允许做出关于个别无线电装置的定时和相位和/或量值误差的推断。
在一些例子中，无线电装置‘S’经由无线电接口和至少一个有线接口与无线电装置‘I’和‘R’交换数据包。以此方式，可消除与无线电侧通信信道通信接口相关联的延迟和抖动，因此提高计算的准确性并且简化程序。
在一些例子中，无线电装置‘S’使用所测量的传播时间计算无线电装置‘I’和‘R’之间的距离，其中所提供的距离的准确性高于无线电装置‘I’和‘R’本身所测量的距离的准确性。另外，可以设想例如当随着无线电装置‘I’和‘R’移动到彼此更靠近，嗅探器无线电装置‘S’参与进来时，此信息可供嗅探器无线电装置‘S’用以补充当无线电装置‘I’和‘R’相隔较远时由装置独自计算的距离。举例来说，在轿车门禁场景中，嗅探器无线电装置‘S’可与运行测量的有源装置一起位于轿车中，且当用户靠近轿车时，嗅探器无线电装置‘S’也参与进来。因此，以此方式，有可能基于对无线电装置的位置的更准确了解进行一系列过程步骤或任务。
在一些例子中，被配置成用作嗅探器装置的通信装置可先验知道在主通信信道上的通信交换中的以下参数中的至少一个：正在使用的调制、正在使用的跳频定时、正在使用的跳频模式、是否期望包或频音、频音信号的持续时间、包的数据速率和调制后的位，且嗅探器装置的方法或信号处理器可另外包括在主通信信道上首先接收到包或频音之后，通过通信装置与通信交换同步。
在一些其它例子中，无线电装置‘S’将计算的传播延迟和距离与无线电装置报告的时戳进行比较，以便确定无线电装置是否正在重新发送合理信息。以此方式，有可能有利地检测关于通信信道的中间人攻击或其它类似安全问题。
在一些例子中，无线电装置‘S’比较产生的时戳的准确性并且确定无线电装置‘I’和‘R’是否在规范内操作。以此方式，有可能快速且准确地确定无线电装置是否正在如所指定和需要运行或是否正在不合规范地操作且可能给无线电信道内的其它无线电(通信)单元带来问题。
在本文中描述的其它例子中，无线电装置‘S’收集和组合经由至少一个侧通信信道获得的正交(IQ)值以及在空中接收到的IQ值如下：
可见这些方程式的右手侧(RHS)是可预测线性相位和/或量值误差与无线电特定误差的组合，可通过另外的信号处理确定所述组合。以此方式，嗅探器装置有可能计算个别无线电装置对总误差的误差贡献。
虽然参考具有无线电接口的嗅探器装置描述了例子，但可以设想在其它例子中，可在嗅探器装置与无线电装置‘I’和‘R’中的每一者之间经由有线连接和另一无线电连接交换数据，在此情况下，嗅探器装置被配置成充当信号分析器并且可准确地确定无线电装置中的每一者的性能。
在其它例子中，嗅探器装置也可具有模块化构造，具有无线电部件和单独处理单元，例如PC或其它嵌入式处理系统，或者可具有以有线或无线方式连接到另外嗅探器装置的多个无线电装置。可以设想，本文中描述的例子还可用作用于执行需要位置估计的更复杂任务，例如用于车辆门禁(安全性)或建筑门禁的较大系统的部分。
因为本发明的所示出实施例可以在很大程度上使用本领域的技术人员熟知的电子组件和电路来实施，因此，为了理解和了解本发明的基础概念并且避免混淆或无法专心于本发明的教示，下文将不再以比认为是说明所必要的程度更大的程度解释细节。
现参考图2，示出了适用于用作根据本发明的一些示例实施例的嗅探器装置的示例无线通信装置200的框图。无线通信装置200包含用于辐射信号和/或用于接收无线发送的天线202，所述天线202耦合到天线开关204，所述天线开关204在无线通信单元200内的接收链和发送链之间提供隔离。如在所属领域中已知，一个或多个接收器链包括接收器前端电路系统206(有效地提供接收、滤波和中间或基带频率转换)。在一些例子中，天线可为包括多个天线元件的天线阵列，所述多个天线元件各自提供将所接收的信号载送到接收器前端电路系统206的接收路径。
接收器前端电路系统206耦合到信号处理208(通常由数字信号处理器(DSP)实现)。本领域的技术人员应了解，接收器电路或组件的集成水平在一些情况下可能是取决于实施方案的。
控制器214维持无线通信单元200的总体操作控制。控制器214耦合到接收器前端电路系统206和信号处理器208。在一些例子中，控制器214还耦合到选择性地存储例如与通信单元200的操作功能有关的数据的至少一个存储器装置216。定时器218可操作地耦合到控制器214以控制无线通信单元200内的操作(例如，时间相关信号的发送或接收)的定时。
为完整性起见，无线通信单元200具有发送链，所述发送链包括发送器/调制电路系统222和耦合到天线202的功率放大器224，所述天线202可包括例如天线阵列或多个天线。发送器/调制电路系统222和功率放大器224以操作方式响应于控制器214。在一些例子中，功率放大器224和/或发送器/调制电路系统222可包括将发送信号载送到天线202(或天线阵列)的多个发送路径。频率产生电路228包括至少一个本地振荡器LO 227并且可操作地耦合到接收器前端电路系统206和发送器/调制电路系统222且被布置成向所述接收器前端电路系统206和发送器/调制电路系统222提供本地振荡器信号229。
在一些例子实施例中，可在以下各项中的一者或多者中的采用多个并联射频(RF)放大器、电路或装置：接收器前端电路系统206(例如，多个LNA)、发送器/调制电路系统222(例如，多个可编程增益放大器(PGA))或功率放大器224。显然，无线通信单元200内的数个各种组件可以离散或集成组件形式实现，因而最终结构是专用的或基于设计的。
被配置成嗅探器装置的无线通信单元200被布置成监测经由天线202和其接收器前端电路系统206无线接收到的在两个装置(例如发起无线电装置和反射无线电装置)之间的无线消息交换。在信号处理器208中处理两个装置之间的无线消息交换以捕获每一装置发送的IQ样本。信号处理器208被配置成随后导出发送装置所应用的空中包的时戳、监测的无线消息交换中的任何调制误差和中心频率偏移值。另外，从两个装置中的每一者，信号处理器208还被配置成(经由无线或有线数据消息)从两个装置中的每一者接收相应两个装置中的每一者所捕获的出发时间(ToD)和到达时间(TOA)时戳。这些额外消息可通过至少一个侧通信信道提供给嗅探器装置。在本发明的例子中，信号处理器208被配置成使用此信息检测以下各项中的一者或多者：所述装置中的一者或多者在时戳确定上的不准确性；无线消息数据包(或频音)的任何失真，其中所述失真归因于比如装置损伤。在一些例子中，可以设想被配置成嗅探器装置的无线通信单元200可从此信息确定在中继攻击情境中，攻击者是否欺骗了无线消息数据包(或频音)，所述欺骗会使包的定时失真且进而使距离测量失真。
在一些例子中，无线通信单元200的被配置成嗅探器装置的接收器前端电路系统206可以被配置成用于窄带信号接收(其中所述接收器前端电路系统206被布置成与两个装置同步地跳转通过信道)或被配置成用于宽带信号接收(其中接收器前端电路系统206被配置成同时捕获无线消息的整个频带)。
无线通信单元200还可以被配置成例如使用侧通信信道经由接口205接入，所述侧通信信道与供两个装置(例如，发起装置和反射装置)使用的主无线通信信道分开，其中可使用连接到至少一个侧通信信道的接口205获得由两个装置(例如，发起装置和反射装置)在标准数据交换操作期间跨整个频率范围和跳转模式重复执行的所测量相位和/或量值/时戳测量值。可以设想，在此例子中，接收至少一个侧通信信道的接口205可呈有线静态通信接口的形式或呈无线通信接口形式，其中当无线通信单元200接入正在用于两个装置之间的数据交换的通信协议的安全密钥时，信号处理器208可采用所述通信协议。
现参考图3，根据本发明的示例实施例，示出了发起装置305和反射装置306之间的消息交换的例子。根据本发明的例子，第三(‘嗅探器’)装置(未示出)被配置成监测发起装置305和反射装置306之间的消息交换并且确定每一个别装置对距离测量性能的贡献。在此例子中，每个消息交换开始于配置和安全步骤，即，发起装置305和反射装置306两者知道正在使用的调制、正在使用的跳频定时、正在使用的跳频模式、是否期望包或频音、频音信号的持续时间以及包的数据速率和调制后的位等等。因此，发起装置305和反射装置306两者以及嗅探器装置预先已知消息交换的顺序和基本特性。
在图3的第一示例消息交换300中，数据包310由发起无线电装置‘I’305产生并且与“发送”时戳(TS)一起在空中发送。必须选择产生TS的点以使得抖动降至最低且因此通常在硬件中产生TS，且在可能的情况下，在链路层(LL)层级处或在物理层(PHY)处产生TS，因此去除任何可能的软件抖动。包具有转变时间ToF(飞行时间)307并且到达311反射无线电装置‘R’306，在此时间点之后，反射无线电装置‘R’306产生到达TS。在另一时间△T 309之后，反射无线电装置‘R’306重新发送312包并且将包与发送TS一起发送回到发起无线电装置‘I’305，其中发起无线电装置‘I’305在另一ToF传播延迟308之后接收313所述包。假设无线电装置之间的距离在消息交换时段内不改变，ToF传播延迟307和308为(或应为)相同的。
对于一个通信信道，两个无线电装置305、306中的每一者均具有出发时间301、303(在发送时间确定)和到达时间302、304(在接收时间确定)，其中理想情况为：
发起无线电装置‘I’305正在测量和报告且反射装置306正在测量和报告因此，飞行时间(ToF)被确定为
ToF＝(ΔTI-ΔTR)/2 [4]
存在与TS测量值中的每一者中存在的时戳(TS)中的每一者相关联的误差如下表1中所示：
表1：
其中：
和是发起无线电装置‘I’305的时戳记录的误差；
和是反射无线电装置‘R’306的误差；
和是两个无线电装置(受测试装置(DUT))在信道k上的交换开始时的定时器相位，
ΔTk是介于包从两个无线电装置的发送开始之间的时间，应注意，此定时(标称地限定)易于发生抖动。然而，应注意，此项上的抖动不影响结果。
对于图3的第一例子300中基于包的距离确定，发送的数据包的定时和调制质量对性能很重要，并且可能受到例如以下因素的影响：定时抖动、锁相环(PLL)缺陷、晶体缺陷、功率放大器相关瞬变、RX滤波群组延迟等。
嗅探器装置可被配置成无线监测发起无线电装置‘I’305和反射无线电装置‘R’306之间的包数据交换并且通过计算两个相应装置的组合贡献来确定对距离估计误差的影响。
在图3的第二示例消息交换350中，具有特定相位和量值的无线频音352由发起无线电装置‘I’305产生并且无线发送给反射无线电装置‘R’306。可以设想在基于频音的方法中，在链路层(LL)处控制频音的定时和持续时间。而且，为了安全，可以设想在一些例子中，频音持续时间可根据位模式，在不同发送之间是可变的。频音还具有转变时间ToF(飞行时间)并且到达反射无线电装置‘R’306。在基于频音的方法中，仅测量频音的IQ值(如稍后描述)。组合来自两个装置的相位和/或量值的测量值以获得跨所有可用信道的频域信道响应的全局视图。可通过将信道响应从频域转换到时域来确定ToF。具体地，可通过查看跨所有可用信道(在此例子中为跨80MHz的80个信道)的信道频率响应来确定ToF，如方程式[12]中所示，其中在使用已知‘斜率’方法的情况下，所述距离对应于所估计的ToF。在另一时间△T之后，反射无线电装置‘R’306重新发送354频音并且将频音发送回到发起无线电装置‘I’305，其中发起无线电装置‘I’305在另一ToF传播延迟308之后接收所述频音。假设无线电装置之间的距离在消息交换时段内不改变，ToF传播延迟307和308为(或应为)相同的。
在图3的第二示例消息交换350中，发起无线电装置‘I’305和反射无线电装置‘R’306来回发送频音，以扫描一些或所有频道。当扫描了频率格栅中的所有所要信道时，发起无线电装置‘I’305和反射无线电装置‘R’306中的每一者具有其自身视角的比如80MHz信道。根据本发明的例子，数据集中于嗅探器装置200中，其中两个数据部分组合以获得通信信道的整体图像。在一些例子中，可依序扫描通信信道，在此情况下，需要相对稳定的定时格栅(转变到商定的新频率)，否则数据会受损，进而限制定位算法的性能。
在图3的第二例子350中，仅为了简单起见，图仅示出一个通信信道上的交换。信号(在方程式[5]中)从发起装置305发送到反射装置306：
随后反射装置306接收所述信号：
反射装置306随后捕获的IQ数据通过下式得出：
从反射装置‘R’306发送到发起装置‘I’305的信号通过下式得出：
发起装置‘I’305随后捕获的IQ数据通过下式得出：
其中：是归因于信道传播引起的相移，如下：
且和是发起装置‘I’305反射装置‘R’306的本地振荡器(通常为PLL)的相位，是未知的且在不同信道中是不同的；且和可在停留于同一信道上时发生改变，导致相位测量失真。
为了去除初始相位和/或量值，嗅探器装置200被配置成根据下式组合双向IQ测量值：
此后，可计算与θ2w一样的iq2w的相位并且可估计距离：
其中k反映RF信号当沿着距离D传播时的相位环绕。
应注意，无法确定k，因此，测量范围是其中RF波的相位偏移是2π的距离，这给出最大范围(应注意，λ是波长)：
为了扩大测量范围，随后可评估网格中不同信道之间的相对相位。举例来说，一种方法可能是直接区分来自不同信道的测量，称为‘基于斜率的相位测距’。在这种情况下，可从下式得出距离估计值：
其中和是对应于第二装置的(例如，装置B的)IQ所捕获数据的相位且和是对应于第一装置(例如，装置‘A’)的相位。
在一些例子中，举例来说，相对于BLETM，范围取决于Δf，针对BLE(Δf＝1MHz)：
以与第一例子300中的基于包的距离确定类似的方式，图3的第二例子350中的基于频音的距离确定中的频音质量对于性能来说是重要的且可受例如以下各项的因素影响：相位噪声、TX/RX角色调换相位不一致、频率合成瞬变等等。同样，嗅探器装置可被配置成无线监测发起无线电装置‘I’305和反射无线电装置‘R’306之间的包数据交换并且通过计算两个相应装置的相移的组合贡献来确定对距离估计误差的影响。
现参考图4，示出根据本发明的一些例子改编的通信系统400的示例图式。此处，两个无线电装置305和306参与通信或数据交换，同时第三无线电通信装置被配置成充当嗅探器装置200。在此例子中，每个通信或数据交换开始于配置和安全步骤，例如所有三个无线电装置305、306、200被配置成知道通信的操作参数，例如正在使用的调制方案、采用的跳频模式、定时特性、是否期望包或频音、频音信号的持续时间以及发送/接收包的数据速率和调制位等等。
在此例子中，无线电装置305、306、200中的每一者被配置成用作具有比如数兆赫兹的信道带宽的窄带装置。在本发明的一些例子的情境中，术语‘窄带’涵盖具有典型目标应用的相对平坦频谱的带内谱。在2.4GHz通信系统中，举例来说，如果频率带宽通常小于6MHz，那么信道可被视为窄带。这类系统的例子包括具有1或2MHz带宽的蓝牙低能耗(BLETM)，以及具有2MHz带宽的IEEE 802.15.4。然而，在例如蓝牙信道探测的其它实现中，在宽带情境中，可通过以下操作来使用窄带系统：依序跳转通过整个80MHz频带并且收集时戳和/或相位和/或量值信息，以便执行对整个通信信道和其中的无线电装置操作的单个分析。为了正确地起作用，无线电装置305、306和200必须在已知频率和数据格式下起始共同预规划程序，进而确保数据交换是安全的，这是因为没有第三方装置知道所述程序。
在通信或数据交换中，作为两个装置305、306之间的距离测量交换403的部分，两个装置305、306经由相应无线天线410、420传送时戳。装置305、306中的一个装置正在使用IQ样本运行距离估计算法并且分析在所述装置之间传送的协议包。距离估计可用于确定装置的接近度(在测量单个距离的情况下)或精确位置(在从多个锚测量多个距离，例如实时定位系统的情况下通过三边测量)。在此例子中，嗅探器装置200被配置成监测经由其自身的天线430的无线发送，并且接收和解码两个装置305、306之间的链路层(LL)协议和窄带定位数据交换。
在图4的例子中，嗅探器装置200也是窄带无线电装置。然而，在其它例子中，可以设想嗅探器装置200还可被配置为能够在整个信道带宽(比如80MHz)上进行接收和发送的宽带无线电装置。然而，应注意，在此例子中，数据包(例如图3的数据包310)中发送的数据的频率和时间跳转模式在每个通信处发生改变，维持系统的安全性。如在图4中可见，嗅探器装置200经由单独侧通信信道连接到无线电装置305、306，以便从侧通信信道上发送/接收的IQ样本406、407获得在本地测量的数据以及其定时以用于包接收和解码。两个装置(发起无线电装置‘I’或反射无线电装置‘R’)中的至少一个正在通过侧通信信道发送测量数据，在一些例子中，所述侧通信信道可使用BLETM数据协议。在一些无线通信系统中，这类侧通信信道被称为边带信道。在侧通信信道上发送/接收的这些IQ样本使得嗅探器装置200能够准确地接收和解码两个无线电装置305、306之间的所监测404的距离测量交换403。在此例子中，提供IQ样本406、407的侧通信信道可使用无线接口或有线接口或这两者的混合。
根据本发明的例子，嗅探器装置200被配置成同步到发起装置305和反射装置306商定的频率和定时，并且能够合理且准确地跟随发起装置305和反射装置306商定的频率和定时。在一些例子中，嗅探器装置200还可以被配置成例如使用与供发起装置305和反射装置306使用的主通信信道分开的侧通信信道(有线或无线接口)接入，其中使用所述侧通信信道获得由发起装置305和反射装置306执行的所测量的相位和/或量值(在基于频音的距离测量方法中)或时戳测量值(在基于数据包的距离测量方法中)。可以设想，在此例子中，至少一个侧通信信道可呈有线静态通信信道的形式或在嗅探器装置200接入通信协议的安全密钥的情况下采用所述通信协议的无线通信信道的形式。
在一些例子中，嗅探器装置200还可以被配置成运行后处理算法以执行协议分析。在此例子中，嗅探器装置200可被配置成在BluetoothTMSIG协议下工作，所述BluetoothTMSIG协议目前正在开发中且完全不同于先前的BluetoothTM协议版本。可以设想，本文中描述的例子可同样适用于除2.4GHz(80MHz BW)频带以外的测距/定位系统，例如未来5GHz和6GHz频带。也可以设想，本文中描述的例子可同样适用于在以下无线通信系统中的一者或多者中使用的嗅探器装置：WiFiTM、蜂窝式或超宽带(UWB)通信。
相比于其它已知的旨在确定两个装置之间的协议信息交换的嗅探器装置，嗅探器装置200被配置成另外确定发起装置305和反射装置306中的每一者对距离估计降级的贡献有多少。在一些例子中，嗅探器装置200还可以被配置成组合：
(i)用以准备定位交换的协议信息的协议(链路层)嗅探；
(ii)针对距离测量进行有效交换的波形的物理性质的RF嗅探，
(iii)用以在发起装置305和反射装置306之间交换测量结果(时戳和IQ样本)的包的协议(链路层)嗅探。
此后，嗅探器装置对所捕获数据执行的后处理算法以便单独地表征发起装置305和反射装置306的效应，所述后处理算法与常规嗅探器装置或信号分析器显著不同。
现在参考图5，根据本发明的一些例子，示出图4的通信系统400中的数据交换500的更详细示例描述。在此例子中，发起无线电装置‘I’501将信号510经由通信信道发送到反射无线电装置‘R’502，所发送的信号510具有频率ωj和相位偏移反射无线电装置‘R’502接收511所发送的信号，其中接收到的信号的相位偏移归因于传播延迟改变了量ΔΦk，其中传播延迟取决于通信信道的物理性质。在此例子中，在嗅探器无线电装置200处还接收到无线信号520，其中所述无线信号520具有不同相位偏移这取决于发起无线电装置‘I’501和反射无线电装置‘R’502所见的信道的物理性质。在反射无线电装置‘R’502和嗅探器无线电装置200处使用在已知信道频率ωk下运行但在反射无线电装置‘R’502处具有相位偏移且在嗅探器无线电装置200处具有相位偏移的本地振荡器解调信号511、520。在发送发起无线电装置‘I’501和接收反射无线电装置‘R’502处获得的IQ数据经由侧通信信道522和503发送到嗅探器无线电装置200。
在数字处理和调制引起的某一内部延迟之后，随后再次在信道频率ωk下但在某一本地相位偏移下重新发送513信号。在发起无线电装置‘I’501处并且还在嗅探器无线电装置200处接收和解调此信号，IQ数据经由侧通信信道522和523再次发送到嗅探器无线电装置200。嗅探器无线电装置200还收集从来自发起无线电装置‘I’501和反射无线电装置‘R’502的发送的接收和解调获得的IQ数据和其中嗅探器无线电装置200收集并组合经由至少一个侧通信信道获得的IQ值与在空中接收到的IQ值如下：
这些方程式的RHS是可确定的可预测线性相位误差与无线电特定误差的组合。因此，嗅探器无线电装置200计算出先前未知的本地相位和/或量值误差。
现参考图6，示出根据本发明的一些例子的示例流程图600，其中在610处，从发起无线电装置‘I’接收数据包601并将所述数据包加时戳并进行发送(与时戳数据一起)。在611处，在反射无线电装置‘R’处接收具有预定义格式的此数据包，其中再次将此数据包加时戳并且在嗅探器无线电装置‘S’处接收此数据包。
在612处，从反射无线电装置‘R’重新发送(与其时戳数据一起)数据包且在613处，发起无线电装置‘I’和嗅探器无线电装置‘S’接收所述数据包。在614处，嗅探器无线电装置‘S’从发起无线电装置‘I’和反射无线电装置‘R’捕获这些相应时戳的空中发送。
此外，在615处，在发起无线电装置‘I’和反射无线电装置‘R’处收集在发送和接收数据包时与这些数据包相对应的所有IQ数据，所述装置中的一者或这两者将所收集的此数据经由侧通信信道(比如使用BLE协议的无线或有线)发送到嗅探器无线电装置‘S’。
在616处，嗅探器无线电装置‘S’例如借助于本地微处理器或现场可编程门阵列(FPGA)或其它处理装置处理时戳，以便产生时间差并且计算此时间差，如下：
在616处，嗅探器无线电装置‘S’另外处理方程式[18]中的值以产生时间差并且存储这些时间差：
这些时间差归因于涉及的过程的统计性质(例如本地振荡器的稳定性、软件执行中的定时抖动、当在发送操作与接收操作之间切换时的相位噪声和本地振荡器相位不一致)而经历随机定时误差。嗅探器无线电装置‘S’随后使用所存储的值产生这些差的统计均值。
流程图随后在618处环回到610，重复这些操作直到均值稳定为止。一旦均值在618处稳定，随后在619处，嗅探器无线电装置‘S’从个别“ΔT_I^k-ΔT_S^k”和“ΔT_R^k-ΔT_S^k”减去稳定均值以确定误差“ε_I^k”和“ε_R^k。以此方式，嗅探器无线电装置‘S’能够确定每一个别通信装置，即，发起无线电装置‘I’和反射无线电装置‘R’在双向交换中正在引入多少相位和/或量值误差。在一些例子中，嗅探器无线电装置‘S’将空中收集的IQ样本与发起无线电装置‘I’和反射无线电装置‘R’所测量的IQ样本组合并且确定每一装置贡献的相位和/或量值失真，或将空中收集的时戳与发起无线电装置‘I’和反射无线电装置‘R’所测量的时戳组合并且从其确定每一装置贡献的时戳失真。所述过程随后在620处停止。
以此方式，嗅探器无线电装置‘S’监测链路层协议包(或频音)以获取配置、安全和同步信息。嗅探器无线电装置‘S’使用此信息将定时与发起无线电装置‘I’和反射无线电装置‘R’对准，获得跳频模式的细节，知道每一信道的频率停留时间，知道是否正在特定信道上交换包或频音以用于距离测量以及知道用于包的位模式。在一些例子中，安全密钥可在监测操作之前可供嗅探器装置使用，以便对准定时并且开始根据上文确定的顺序跳转通过不同信道。在611、613处(或之后)，通过监测空中波形(收集发起无线电装置‘I’和反射无线电装置‘R’两者发送的波形上的IQ样本和时戳)，嗅探器无线电装置‘S’捕获频音的IQ样本(其中正在交换频音)或捕获数据包的时戳。
根据本发明的例子，所描述的系统、通信单元、电路和方法可提供测量和补偿通信系统中的个别无线电装置引入的定时误差的准确方式。有利地，可计算个别无线电装置贡献的误差；因此，允许单独分析无线电装置的性能。这提高飞行时间(ToF)时间的准确性且因此，提高无线电装置之间的距离的计算的准确性。
在前述说明书中，已参考本发明的实施例的特定例子描述了本发明。然而，将明显的是，可在不脱离如所附权利要求书中所阐述的本发明的范围的情况下对所述特定例子作出各种修改和改变，且权利要求书并不限于上文所描述的特定例子。
如本文中所论述的连接可以是适合于(例如)经由中间装置从相应节点、单元或装置传送信号或将信号传送到相应节点、单元或装置的任何类型的连接。因此，除非以其它方式暗示或陈述，否则连接可以是例如直接连接或间接连接。连接可被示出或描述为单个连接、多个连接、单向连接或双向连接。然而，不同实施例可改变连接的实施方案。举例来说，可以使用单独的单向连接而非双向连接，且反之亦然。此外，可以用以连续方式或以时间复用方式传送多个信号的单个连接来代替多个连接。同样地，可以将携载多个信号的单个连接分成携载这些信号的子集的各种不同连接。因此，存在用于传输信号的许多选项。本领域的技术人员应认识到，本文中所描绘的架构仅为示例性的，且实际上，可实施实现相同功能性的许多其它架构。
组件实现相同功能性的任何布置是有效地‘相关联’，以便实现所要的功能性。因此，本文中经组合以实现特定功能性的任何两个组件都可以被视为彼此‘相关联’，以便实现所要的功能性，而不管架构或中间组件如何。同样，如此相关联的任何两个组件还可以被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”来实现所期望的功能性。
此外，本领域的技术人员应认识到，上文所描述的操作之间的界限仅仅是示意性的。多个操作可组合成单个操作，单个操作可分散在另外的操作中，并且操作的执行可至少部分地在时间上重合。此外，替代实施例可包括特定操作的多个例子，且操作的次序可在不同其它实施例中改变。
而且举例来说，在一个实施例中，所示例子可被实施为位于单个集成电路上或同一装置内的电路。可替换的是，电路和/或组件例子可实施为以合适的方式彼此互连的任何数目个单独集成电路或单独装置。此外，举例来说，例子或其部分可实施为物理电路系统的软件或代码表示或可转化成物理电路系统的逻辑表示，例如，在任何适当类型的硬件描述语言中。而且，本发明的例子不限于在非可编程硬件中实施的物理装置或单元，而是还可以应用于能够通过根据合适的程序代码操作来执行所要的取样误差和补偿的可编程装置或单元中，例如微型计算机、个人计算机、笔记本、个人数字助理、电子游戏、汽车和其它嵌入系统、蜂窝电话和各种其它无线装置，这些在本申请中统称为‘计算机系统’。
然而，其它修改、变化和替代方案也是可能的。因此，说明书和图式应在说明性意义上而非限制性意义上看待。
在权利要求书中，放置在圆括号之间的任何附图标记不应被解释为限制所述权利要求。词语‘包括’不排除除了权利要求中所列的那些元件或步骤之外的其它元件或步骤的存在。此外，如本文中所使用的术语‘一(a/an)’被限定为一个或多于一个。而且，权利要求书中对例如‘至少一个’和‘一个或多个’等引导性短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词‘一’引导的另一权利要求要素将包含此类引导的权利要求要素的任何特定权利要求限制于仅包含一个此类要素的发明，即使是当同一权利要求包括引导性短语‘一个或多个’或‘至少一个’和例如‘一’等不定冠词时也如此。上文适用于定冠词的使用。除非另有陈述，否则例如‘第一’和‘第二’等术语用于任意地区别此类术语所描述的元件。因此，这些术语未必意图指示此类元件的时间或其它优先级排序。单凭某些措施在彼此不同的权利要求中叙述的这一实情，并不表示不能使用这些措施的组合来获得优势。

Claims (10)

1.一种监测两个无线通信装置之间的通信交换的方法，其特征在于，所述方法包括在被配置成用作嗅探器装置的通信装置处：
同步到在主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间采用的频率和定时；
监测在所述主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间的无线通信交换，其中所述无线通信交换是以下一者：基于包的通信交换，或基于频音的通信交换；
跨多个不同频率重复所述监测在所述主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间的无线通信交换；
组合来自所述相应两个无线通信装置的多个以下各项中的至少一者：相位测量值、量值测量值；以及
基于组合的多个以下各项中的至少一者：相位测量值、量值测量值，确定所述两个无线通信装置中的每一者引入的相位误差值。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法另外包括：
经由与所述主通信信道分开的至少一个侧通信信道接收来自所述两个无线通信装置中的每一者的信息，其中接收到的所述信息包括以下各项中的至少一者：
所述两个无线通信装置之间的无线通信交换的相应相位测量值，
所述两个无线通信装置之间的无线通信交换的相应量值测量值，
所述两个无线通信装置之间的无线通信交换的相应时戳测量值，
各测量值由所述两个无线通信装置在所述主无线通信信道上从所述无线通信交换测得；且
跨所述多个不同频率重复在所述主无线通信信道上的所述监测并且经由所述至少一个侧通信信道接收来自所述两个无线通信装置中的每一者的信息。
3.根据在前的任一项权利要求所述的监测方法，其特征在于，在相位域中使用基于频音的数据交换执行以下各项中的至少一者：正交测量、
相位测量、量值测量，其中组合来自所述相应两个无线通信装置的所述多个以下各项中的至少一者：相位测量值、量值测量值包括使多个以下各项中的至少一者相加：正交测量值、相位测量值、量值测量值。
4.根据在前的权利要求1到2中任一项所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法另外包括基于以下各项中的一者获得所述两个无线通信装置之间的距离测量值：
接收到的基于包的通信交换的时戳；以下各项中的至少一者：频音的接收到的基于频音的通信交换的相位测量值、量值测量值。
5.根据在前的任一项权利要求所述的监测方法，其特征在于，所述两个无线通信装置包括：具有正态分布信道k定时误差的发起无线电装置装置‘I’，以及具有正态分布信道k定时误差的反射无线电装置‘R’。
6.根据权利要求5所述的监测方法，其特征在于，所述方法包括在被配置成用作嗅探器装置的所述通信装置处：从所述发起无线电装置‘I’接收包括第一出发时戳的第一数据包的无线电发送，在所述反射无线电装置‘R’处也接收到所述无线电发送并且响应于此产生到达时戳从所述反射无线电装置‘R’接收包括第二出发时戳的所述第一数据包的无线电重新发送，在所述发起无线电装置‘I’处也接收到所述无线电重新发送并且响应于此产生到达时戳捕获从所述发起无线电装置‘I’和所述反射无线电装置‘R’的包括正交IQ值的空中发送和到达时戳的产生；计算第一变量时间值计算第二变量时间值计算第三变量时间值计算第四变量时间值
计算第五变量时间值
跨多个信道重复所述接收、捕获和计算操作；以及
计算所述第一变量时间值和第三变量时间值之间的差 与所述第二变量时间值和第三变量时间值之间的差的统计均值，其中跨多个信道计算的统计均值收敛于所述发起无线电装置‘I’的信道定时误差和所述反射无线电装置‘R’的信道定时误差
7.根据在前的权利要求2到6中任一项所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法另外包括：
使用以下方程式组合经由所述至少一个侧通信信道接收到的第一正交IQ值与在空中接收到的第二正交IQ值
其中所述方程式的右手侧提供以下各项中的至少一者的可预测线性的组合：相位误差、量值误差和无线电特定误差。
8.根据在前的任一项权利要求所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法另外包括被配置成用作嗅探器装置的所述通信装置先验知道在所述主通信信道上的所述通信交换中的以下参数中的至少一者：使用的调制、使用的跳频定时、使用的跳频模式、是否将接收到包或频音、频音信号的持续时间、数据包的数据速率和调制后的位数目，其中所述方法另外包括：
在所述主通信信道上首先接收到包或频音之后，通过所述通信装置使用所述参数中的至少一者与所述通信交换同步。
9.一种被配置成用作无线嗅探器装置并且监测两个无线通信装置之间的无线通信交换的通信装置，其特征在于，所述通信装置包括：
频率产生和定时电路，所述频率产生和定时电路被配置成使所述通信装置同步到在主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间采用的频率和定时；
接收器电路，所述接收器电路耦合到所述频率产生和定时电路且被配置成接收在所述主无线通信信道上在所述两个无线通信装置之间的所述无线通信交换，其中所述无线通信交换包括以下各项中的一者：基于包的通信交换、基于频音的通信交换；
信号处理器，所述信号处理器耦合到所述接收器电路且被配置成：
处理接收到的无线通信交换；
在所监测的主无线通信信道跨多个不同频率的重复操作之后，组合来自所述相应两个无线通信装置的多个以下各项中的至少一者：相位测量值、量值测量值；以及
基于组合的多个以下各项中的至少一者：相位测量值、量值测量值，确定所述两个无线通信装置中的每一者引入的以下各项中的至少一者的值：相位误差、量值误差。
10.根据权利要求9所述的通信装置，其特征在于，所述通信装置另外包括：
接口，所述接口可操作地耦合到所述信号处理器且被配置成经由与所述主通信信道分开的至少一个侧通信信道接收来自所述两个无线通信装置中的每一者的信息，其中所述信息包括以下各项中的至少一者：由所述两个无线通信装置在所述主无线通信信道上从所述无线通信交换测量的相应相位测量值、相应量值测量值、时戳测量值，
其中所述信号处理器被配置成在跨所述多个不同频率的所述所监测的主无线通信信道的重复操作并且经由所述至少一个侧通信信道接收来自所述两个无线通信装置中的每一者的信息之后，组合来自所述相应两个无线通信装置的多个以下各项中的所述至少一者：相应相位测量值、相应量值测量值、时戳测量值。
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