DE102012007874A1

DE102012007874A1 - Chirp-Kommunikation

Info

Publication number: DE102012007874A1
Application number: DE102012007874A
Authority: DE
Inventors: Paul Dominic Hiscock
Original assignee: Cambridge Silicon Radio Ltd
Current assignee: Qualcomm Technologies International Ltd
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2012-10-25
Also published as: GB201107564D0; US20120269343A1; GB2490178A; GB2490177B; DE102012007692A1; US9048938B2; US8718117B2; US20120269232A1; GB201106609D0; GB2490178B; GB2490140B; GB2490140A; US20120269233A1; GB201107562D0; US9319098B2; DE102012007694A1; GB2490177A

Abstract

Ein Verfahren zum Empfangen von Chirp-Signalen an einer Empfängereinrichtung gemäß einem Protokoll, bei dem jedes Chirp-Signal einen der Empfängereinrichtung bekannten Gradienten aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Chirp-Signals mit einem ersten Gradienten g; Erzeugen eines Referenz-Chirp-Signals mit einem zweiten Gradienten g', wobei der zweite Gradient g' sich um einen festen Wert v vom ersten Gradienten g unterscheidet; Multiplizieren des Referenz-Chirp-Signals und des empfangenen Chirp-Signals, um ein Chirp-Mischsignal zu bilden und Detektieren des empfangenen Chirp-Signals durch Korrelieren des Chirp-Mischsignals mit einem einen festen Gradienten aufweisenden korrelierenden Chirp-Signal mit einem dritten Gradienten v.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Chirp-Kommunikation und insbesondere das Empfangen von Chirp-Signalen bei einer Empfängereinrichtung.
Das Chirp-Modulationsverfahren ist ein Modulationsverfahren, bei dem die Frequenz eines Signals (Chirp) in einer Bandbreite von Fs Hz über die Zeit hinweg linear variiert. Ein Chirp mit einem positiven Gradienten in der Frequenz-Zeit-Ebene wird im Allgemeinen als ein Up-Chirp bezeichnet, beispielsweise Chirp 1 und Chirp 2 in 1. Ein Chirp mit einem negativen Gradienten in der Frequenz-Zeit-Ebene wird allgemein als ein Down-Chirp bezeichnet, beispielsweise Chirp 3 in 1.
Ein Chirp kann durch eine Sequenz von N Abtastwerten dargestellt werden. Ein oder mehrere identische zusammenhängende Chirps können ein Zeichen bilden, das einen zu kommunizierenden Datenwert darstellt. Ein Chirp kann mathematisch dargestellt werden als: C(g, p) = e^{jπg(n-fn(p))(n+1-fn(p))/N} (Gleichung 1), wobei g der Gradient des Chirps ist, N die Anzahl der Abtastwerte in der Sequenz ist, n ein Abtastwert in der Sequenz ist, p der Wert des Zeichens ist, fn(p) eine Funktion ist, die auf den empfangenen Chirp codiert wird, was implizit auch eine Funktion von g, n, N und anderen Konstanten sein kann, und C ist die empfangene Chirp-Sequenz, die normalerweise für alle ganzzahligen Werte von n in der Reihenfolge von 0 bis N – 1 ausgewertet wird. Die Anzahl gültiger Werte von p ist die Zeichenmengengröße, die nominell N ist. Die Zeichenmengengröße kann jedoch je nach der Qualität der Verbindung größer oder kleiner als N sein. Der Wert von g kann einen beliebigen Wert größer als 0 und kleiner als N aufweisen. Bevorzugt ist g eine ganze Zahl zwischen 1 und N – 1. Wegen der modularen Natur dieses Ausdrucks werden negative Gradienten von N – 1 rückwärts erhalten. Somit ist N – 2 äquivalent einem negativen Gradienten von –2. Wenn mehr als ein identischer zusammenhängender Chirp in einem Zeichen vorliegt, überträgt jeder Chirp individuell den gleichen Wert, der der Zeichenwert des Zeichens ist.
Chirp 1 in 1 weist eine Anfangsfrequenz von –Fs/2 und einen Gradienten von 1 auf. Seine Frequenz nimmt mit einer Abtastrate von Fs linear über eine Periode von N Abtastwerten zu und erreicht eine Frequenz nahe an +Fs/2. Da dies ein komplex abgetastetes System ist, ist +Fs/2 gleich –Fs/2. Mehrere Chirps hängen üblicherweise zusammen, können aber mit einer anderen Frequenz starten. Die Signalphase wird in der Regel über eine Sequenz von Chirps hinweg zusammenhängend gemacht. Mit anderen Worten: Nachdem das Signal bei n = N – 1 +Fs/2 erreicht hat, beginnt das nächste Zeichen wieder mit n = 0. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem zwei aufeinanderfolgende Chirps den gleichen Zeichenwert aufweisen, wohingegen der dritte Chirp verschieden ist. Eine offensichtliche Diskontinuität bei der Frequenz tritt zwischen Chirp 1 und Chirp 2 bei n = N auf.
Chirp 4 in 2 weist einen Gradienten von 2 und eine Anfangsfrequenz von –Fs/2 auf. Weil es den doppelten Gradienten der Chirps von 1 aufweist, nimmt seine Frequenz in der Hälfte der Anzahl von Abtastwerten linear auf +Fs/2 zu, die die Chirps in 1 benötigen, d. h., es erreicht fast +Fs/2 nach fast N/2 Abtastwerten. Die Frequenz des Chirps wiederholt sich dann zyklisch. Da dies ein abgetastetes System ist, sind diese Frequenzwiederholungen effektiv kontinuierlich und weisen eine kontinuierliche Phase auf. Der Chirp wiederholt den Frequenzdurchlauf von –Fs/2 bis +Fs/2 zwischen den Abtastwerten N/2 und N.
Die Chirps weisen auch eine kontinuierliche Frequenz und Phase von einem Ende des Chirps zu dem anderen auf. Eine zyklische Verschiebung der Abtastwerte, die ein Chirp bilden, erzeugt ein anderes gültiges Chirp.
Bei einem typischen Empfänger, der zum Empfangen von Chirp-Signalen ausgelegt ist, werden ein oder mehrere Korrelatoren verwendet, um den empfangenen Chirp mit korrelierenden Referenz-Chirps zu korrelieren. Der empfangene Chirp korreliert stark mit einem korrelierenden Referenz-Chirp mit dem gleichen Gradienten und Zeichenwert und schwach mit allen anderen Chirps. Der erwartete Gradient eines empfangenen Chirp ist in der Regel dem Empfänger bekannt. Der Empfänger kann beispielsweise eine bekannte Sequenz von Chirps mit bekannten Gradienten als Teil eines Synchronisationsprozesses erwarten.
Bei einem herkömmlichen Chirp-Empfänger, bei dem der Gradient eines empfangenen Chirp-Signals dem Empfänger bekannt ist, wird ein programmierbarer Korrelator verwendet, um den empfangenen Chirp mit dem erwarteten korrelierenden Referenz-Chirp zu korrelieren. Der Referenz- und der empfangene Chirp umfassen jeweils N Abtastwerte, die in der Größenordnung von hunderten oder tausenden von Abtastwerten sein könnten. Der korrelierende Referenz-Chirp wird immer dann regeneriert und wieder in die internen Register des programmierbaren Korrelators geladen, wenn bei dem Gradienten des Chirp-Signals eine Änderung auftritt, was bei jedem Chirp sein könnte. Dies erfordert eine Menge zusätzlicher Zyklen beim Generieren und Programmieren des Korrelators mit einer abträglichen Auswirkung auf den Stromverbrauch. Da die Referenz in allen N kreisförmig verschobenen Positionen gegenüber dem empfangenen Chirp korreliert werden muss, muss sie schnell arbeiten, um in einem Echtzeitsystem nützlich zu sein. Bei einer typischen leistungsschwachen Lösung umfasst der Korrelator einen eigenen Multiplizierer für jeden Wert in der Korrelatorreferenz. Da beide Eingangssignale zu jedem Multiplizierer dem Hardwaresynthesetool unbekannt sind, wenn die Gates angelegt werden, muss ein ganzer Multiplizierer instanziiert werden, was viele tausende von Siliziumgates betragen könnte. Jeder der N Multiplizierer wird in der Regel für jeden empfangenen Chirp N-mal verwendet. Somit gibt es eine Auswirkung auf den Stromverbrauch von N². Diese Lösung ist somit hinsichtlich der Siliziumfläche teuer und verwendet viel Leistung. Dies ist besonders dann problematisch, wenn der Empfänger von einer Batterie angetrieben wird.
Somit besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zum Empfangen von Chirp-Signalen mit dem Empfänger bekannten Gradienten, das weniger Siliziumgates erfordert und weniger Leistung benötigt als ein programmierbarer Korrelator, der den Referenz-Chirp unter Verwendung von internen Registern hält.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Empfangen von Chirp-Signalen an einer Empfängereinrichtung gemäß einem Protokoll bereitgestellt, bei dem jedes Chirp-Signal einen der Empfängereinrichtung bekannten Gradienten aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen eines Chirp-Signals mit einem ersten Gradienten g; Erzeugen eines Referenz-Chirp-Signals mit einem zweiten Gradienten g', wobei der zweite Gradient g' sich um einen festen Wert v von dem ersten Gradienten g unterscheidet; Multiplizieren des Referenz-Chirp-Signals und des empfangenen Chirp-Signals, um ein Chirp-Mischsignal zu bilden und Detektieren des empfangenen Chirp-Signals durch Korrelieren des Chirp-Mischsignals mit einem korrelierenden Chirp-Signal mit festem Gradienten, das einen dritten Gradienten v aufweist.
Geeigneterweise umfasst der Detektierungsschritt das zyklische Korrelieren des Chirp-Mischsignals mit einem korrelierenden Chirp-Signal mit festem Gradienten.
Geeigneterweise umfasst der Detektierungsschritt ferner das Identifizieren der Korrelationsspitzenposition.
Geeigneterweise ist g' = g – 1 und weist das korrelierende Chirp-Signal mit festem Gradienten einen Gradienten von 1 auf.
Geeigneterweise umfasst ein Zeichen ein oder mehrere identische Chirp-Signale, wobei jedes Chirp-Signal durch eine Sequenz von N Abtastwerten dargestellt wird.
Geeigneterweise ist N eine Primzahl.
Geeigneterweise ist g' eine gerade Zahl und v eine gerade Zahl.
Geeigneterweise ist das Referenz-Chirp-Signal reell und nicht komplex.
Geeigneterweise ist das Chirp-Mischsignal reell und nicht komplex.
Geeigneterweise umfasst jedes Chirp-Signal ein oder mehrere Chirps, wobei der Detektierungsschritt ein Korrelieren eines korrelierenden Chirps mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten mit jeder von N zyklischen Phasen eines gemischten Chirps des Chirp-Mischsignals umfasst, wobei jede aufeinanderfolgende zyklische Phase des gemischten Chirps um einen Abtastwert der Sequenz von N Abtastwerten zyklisch verschoben wird.
Geeigneterweise umfasst jedes Chirp-Signal ein oder mehrere Chirps, wobei der Detektierungsschritt ein Korrelieren eines korrelierenden Chirps mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten mit jeder von weniger als N zyklischen Phasen eines gemischten Chirps des Chirp-Mischsignals umfasst, wobei jede aufeinanderfolgende zyklische Phase des gemischten Chirps um einen oder mehr als einen Abtastwert der Sequenz von N Abtastwerten zyklisch verschoben wird.
Geeigneterweise umfasst das Detektieren des empfangenen Chirp-Signals das Detektieren von in dem Zeichen als einen Wert p codierten Daten.
Geeigneterweise wird die Korrelationsspitzenposition linear auf den Zeichenwert p abgebildet.
Geeigneterweise ist der Zeichenwert p eine ganze Zahl.
Alternativ ist der Zeichenwert p eine Bruchzahl.
Geeigneterweise umfasst jedes Chirp-Signal ein oder mehrere Chirps, wobei ein Chirp des empfangenen Chirp-Signals einen der Empfängereinrichtung bekannten Zeitrahmen belegt, wobei der Detektierungsschritt das Korrelieren eines gemischten Chirps des Chirp-Mischsignals, der den bekannten Zeitrahmen belegt, mit jedem der Folgenden umfasst: einem korrelierenden Chirp mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten, das den bekannten Zeitrahmen belegt, einem korrelierenden Chirp mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten, das einen Zeitrahmen belegt, der dem des bekannten Zeitrahmens vorausgeht, und einem korrelierenden Chirp mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten, der einen Zeitrahmen belegt nach dem des bekannten Zeitrahmens.
Geeigneterweise umfasst das Verfahren ferner das Durchführen einer Fehlerquadratanalyse an den Korrelationen des Detektierungsschritts, um den der Empfängereinrichtung eines Chirps bekannten Zeitrahmen in dem empfangenen Chirp-Signal zu kalibrieren.
Geeigneterweise umfasst jedes Chirp-Signal mehrere Chirps, wobei jeder Chirp einen der Empfängereinrichtung bekannten Zeitrahmen belegt, wobei das Verfahren ferner das Integrieren der Korrelatorausgangssignale jedes der mehreren Chirps umfasst.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Empfängereinrichtung bereitgestellt zum Empfangen von Chirp-Signalen gemäß einem Protokoll, bei dem jedes Chirp-Signal einen der Empfängereinrichtung bekannten Gradienten aufweist, wobei die Empfängereinrichtung umfasst: einen Empfänger, der ausgelegt ist, ein Chirp-Signal mit einem ersten Gradienten g zu empfangen; einen Chirp-Generator, der ausgelegt ist zum Erzeugen eines Referenz-Chirp-Signals mit einem zweiten Gradienten g', wobei der zweite Gradient g' sich um einen festen Wert v von dem ersten Gradienten g unterscheidet; einen Chirp-Multiplizierer, der ausgelegt ist zum Multiplizieren des Referenz-Chirp-Signals und des empfangenen Chirp-Signals, um ein Chirp-Mischsignal zu bilden und einen Korrelator, der ausgelegt ist zum Detektieren des empfangenen Chirp-Signals durch Korrelieren des Chirp-Mischsignals mit einem korrelierenden Chirp-Signal mit festem Gradienten, das einen dritten Gradienten v aufweist.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Sendeempfängereinrichtung bereitgestellt, die die Empfängereinrichtung und eine Sendereinrichtung enthält, wobei der Chirp-Generator ferner ausgelegt ist zum Erzeugen eines zu übertragenden Chirp-Signals.
Die folgende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
1 eine Sequenz von Chirps in der Frequenz-Zeit-Ebene;
2 ein Chirp mit einem Gradienten von 2 in der Frequenz-Zeit-Ebene;
3 eine Schemazeichnung der beispielhaften Komponenten eines Chirp-Empfängers;
4 eine Schemazeichnung eines Chirp-Korrelators;
5 eine Schemazeichnung eines Chirp-Korrelators, der im Vergleich zu dem von 4 ausgelegt ist;
6 das Codieren von Daten über die Anfangsfrequenz eines Chirps; und
7 eine Schemazeichnung der beispielhaften Komponenten eines weiteren Chirp-Empfängers.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Empfangen von Chirp-Signalen bei einer Empfängereinrichtung gemäß einem Protokoll, bei dem die Empfängereinrichtung die Gradienten der Chirps in dem empfangenen Chirp-Signal vor dem Empfangen des Chirp-Signals kennt. Geeigneterweise kennt gemäß dem Protokoll die Empfängereinrichtung die Abtastraten der Chirps. Geeigneterweise kennt die Empfängereinrichtung gemäß dem Protokoll die Anzahl von Wiederholungen jedes Chirps in einem Zeichen des Chirp-Signals. Geeigneterweise kennt die Empfängereinrichtung gemäß dem Protokoll die Frequenzhoppingsequenz oder -sequenzen der Chirps in dem Chirp-Signal. Geeigneterweise kennt die Empfängereinrichtung gemäß dem Protokoll auch die Anzahl von Abtastwerten in jedem Chirp in dem empfangenen Chirp-Signal. Beispielsweise können die Gradienten, die Abtastraten, die Anzahl von Wiederholungen und die Frequenzhoppingsequenz der Chirps und die Anzahl von Abtastwerten in dem Chirp-Signal zwischen dem Sender und dem Empfänger im Voraus vereinbart worden sein. Alternativ können diese Parameter unter Verwendung eines Luftschnittstellenprotokolls verhandelt worden sein. Geeigneterweise können diese Parameter periodisch erneut verhandelt werden.
Die Empfängereinrichtung umfasst geeigneterweise einen einzelnen Korrelator zum Zweck des Detektierens des empfangenen Chirp-Signals. Die Empfängereinrichtung kann alternativ drei oder mehr Korrelatoren für den Zweck des Detektierens des empfangenen Chirp-Signals umfassen. Das Detektieren des empfangenen Chirp-Signals bedeutet das Detektieren einer beliebigen oder einer Kombination der folgenden Eigenschaften, die das empfangene Chirp-Signal aufweisen oder anzeigen kann: den Gradienten jedes Teil-Chirps des Chirp-Signals, die in dem Chirp-Signal codierten Daten, das Frequenzoffset zwischen dem Sender und dem Empfänger, das Zeitoffset zwischen dem Sender und dem Empfänger. Diese Eigenschaften können durch Analysieren der Korrelationsspitzen des Korrelators detektiert werden. Der hierin beschriebene Korrelator ist ein fester Korrelator. Dieser feste Korrelator ist ausgelegt zum Korrelieren des in den Korrelator eingegebenen Chirp-Signals mit einem festen korrelierenden Chirp-Signal. Dieses feste korrelierende Chirp-Signal weist einen festen Gradienten auf. Der feste Gradient beträgt bevorzugt 1. Alternativ beträgt der feste Gradient 2. Der Korrelator gibt nur eine hohe Korrelationsspitze zwischen zwei Chirp-Signalen mit dem gleichen Gradienten und der gleichen Abtastphase aus. Das hierin beschriebene Verfahren ermöglicht die Verwendung eines festen Korrelators unter Verwendung eines korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten durch Mischen des empfangenen Chirp-Signals mit einem Referenz-Chirp-Signal vor dem Durchführen der Korrelation, sodass das in den Chirp-Korrelator eingegebene Signal immer den gleichen Gradienten wie der Gradient des festen korrelierenden Chirp-Signals aufweist. Folglich sind keine Register erforderlich, um einen flexiblen korrelierenden Chirp zu halten, wie in dem beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik. Außerdem werden die Multiplizierer in dem Korrelator auf eine einfache kombinatorische Logik reduziert, weil die Koeffizienten zur Kompilierungszeit den Synthesetools bekannt sind. Der Ansatz mit festem Korrelator, der hierin beschrieben wird, verbraucht ungefähr ein Sechstel der Leistung des beschriebenen Ansatzes auf der Basis von herkömmlichen Registern.
3 ist ein Schemadiagramm, das beispielhafte Komponenten einer Empfängereinrichtung gemäß den hier beschriebenen Verfahren zeigt. Diese Figur zeigt das Layout der Empfängereinrichtung in Form von Funktionskästen. Die Operationen einer oder mehrerer dieser Funktionskästen können in der Empfängereinrichtung kombiniert oder von separaten Komponenten durchgeführt werden. Es versteht sich, dass diese Figur jene herkömmlichen Komponenten einer Empfängereinrichtung, die einem Fachmann bekannt sind, nicht darstellt. Ein Chirp-Signal mit einem ersten Gradienten g wird beim Chirp-Empfänger 300 empfangen. Der Chirp-Empfänger 300 tastet das Chirp-Signal ab, um eine Menge von Abtastwerten zu erzeugen, die das empfangene Signal darstellen. Jeder Chirp in dem empfangenen Chirp-Signal wird durch N Abtastwerte dargestellt. Ein oder mehrere identische zusammenhängende Chirps, die einen Datenwert darstellen, werden kollektiv als ein Zeichen gezeichnet. In der Praxis kann ein kleiner Zeitgabefehler bedeuten, dass ein Bruchteil eines Abtastwerts von dem Zeichen fehlt oder diesem zugefügt ist. Der Fachmann würde erkennen, dass dies den Betrieb der Empfängereinrichtung nicht beeinträchtigen würde. Der Chirp-Generator 302 generiert ein Referenz-Chirp-Signal mit einem zweiten Gradienten g'. Der zweite Gradient g' unterscheidet sich um einen festen Wert vom ersten Gradienten g.
Der Chirp-Multiplizierer 304 multipliziert das Referenz-Chirp-Signal und das empfangene Chirp-Signal, um ein Chirp-Mischsignal zu bilden. Geeigneterweise ist der Chirp-Multiplizierer 304 ein komplexer Multiplizierer, der das Konjugierte des Referenz-Chirp-Signals mit dem empfangenen Chirp-Signal multipliziert, um ein Chirp-Mischsignal zu bilden. Alternativ ist der Chirp-Multiplizierer 304 ein reeller Multiplizierer, der nur den reellen Teil des Referenz-Chirp-Signals mit dem empfangenen komplexen Chirp-Signal multipliziert, um ein Chirp-Mischsignal zu bilden. Bei diesem Beispiel erfordert der reelle Chirp-Multiplizierer nur die Hälfte an Siliziumgates im Vergleich zu dem komplexen Chirp-Multiplizierer des vorausgegangenen Beispiels. Die Verwendung eines reellen Multiplizierers ist nützlich beim Verarbeiten von Broadcastsignalen, wenn ein fester bekannter Gradient erforderlich ist. Ein reeller Multiplizierer ist auch in einem System nützlich, in dem ein programmierbarer Korrelator verwendet wird oder in dem mehrere feste Korrelatoren vorliegen, weil der reelle Multiplizierer eine einfachere Implementierung als der komplexe Multiplizierer ist.
Bei einem weiteren Beispiel multipliziert der Chirp-Multiplizierer 304 zwei komplexe Eingaben, doch wird nur der reelle Teil seines Ausgangssignals genommen. Dadurch kann die Größe des Chirp-Multiplizierers reduziert werden. Außerdem braucht jeder Multiplizierer in dem Korrelator nur einen reellen Wert mit einem komplexen Wert zu multiplizieren, im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Beispielen, bei denen eine volle komplexe Multiplikation durchgeführt wird. Dies ermöglicht es dem Korrelator, etwa die Hälfte der Siliziumgates zu verwenden, die von den Korrelatoren verwendet werden, die zu den Multiplizierern der oben beschriebenen Beispiele gehören.
Es kann auch eine beliebige Kombination aus diesen drei beschriebenen Beispielen für den Chirp-Multiplizierer 304 verwendet werden.
Das Chirp-Mischsignal wird in den Korrelator 306 eingegeben. Der Korrelator 306 korreliert das Chirp-Mischsignal mit einem korrelierenden Chirp-Signal. Das korrelierende Chirp-Signal weist den gleichen Gradienten wie der feste Wert auf.
Geeigneterweise wird der Wert p des Zeichens zum Übertragen von Daten verwendet. Geeigneterweise wird dies dadurch erreicht, dass die Anfangsfrequenz des einen oder der mehreren Chirps in einem Zeichen gesteuert wird. Alternativ wird dies durch Auswerten von Gleichung 1 unter Verwendung der gewählten p-Werte erreicht. 6 zeigt das Konzept des Verwendens des Zeichenwerts p zum Übertragen von Daten durch Zeigen von zwei Chirps, beide mit dem Gradienten 1. Der Chirp 1 weist eine Anfangsfrequenz von –Fs/2 auf. Der anfängliche Abtastwert p von Chirp 1 ist derart, dass die Frequenz des Chirps über N Abtastwerte auf +Fs/2 zunimmt. Chirp 2 weist eine Anfangsfrequenz von –Fs/4 auf. Der anfängliche Abtastwert p von Chirp 2 ist derart, dass die Frequenz des Chirps in weniger als N Abtastwerten auf +Fs/2 zunimmt und dann auf –Fs/2 abfällt und nach N Abtastwerten zu –Fs/4 zurückkehrt. Zwei Chirps mit dem gleichen Gradienten korrelieren nur dann stark (d. h. erzeugen einer Korrelationsspitze), wenn sie auch die gleiche Anfangsfrequenz aufweisen. Somit können die Anfangsfrequenz und der Zeichenwert p detektiert werden, wenn eine starke Spitze von dem Korrelator ausgegeben wird. Als ein Beispiel: Falls es 256 verschiedene mögliche Werte p gibt, dann könnte das detektierte Anfangsbit zum Übertragen von 8 Bit an Daten verwendet werden. Falls beispielsweise p dezimal 10 ist, dann könnte dies interpretiert werden als die 8 Bit 00001010. Falls analog p 40 ist, dann könnte dies als die 8 Bits 00101000 interpretiert werden.
Geeigneterweise wird ein weiteres Bit durch Verwenden eines Up-Chirps oder Down-Chirps codiert, um ein Bit darzustellen, indem die gleiche Gradientengröße verwendet wird, aber mit einem anderen Vorzeichen. In diesem Fall kann ein einzelner fester Korrelator mit der erwarteten Größe mit einem festen Vorzeichen zum Detektieren von beiden Chirps verwendet werden. In diesem Fall würde das Chirp-Mischsignal zweimal in den Korrelator 306 eingegeben werden. In einem ersten Durchlauf wird das Chirp-Mischsignal wie zuvor beschrieben in den Korrelator 306 eingegeben. In einem zweiten Durchlauf wird das Konjugierte des Chirp-Mischsignals in den Korrelator 306 eingegeben. Der Durchlauf mit der größten ausgegebenen Spitze bestimmt, ob der Gradient positiv oder negativ war, und somit, ob das Bit eine Eins oder eine Null war.
Geeigneterweise werden noch weitere Bits codiert, indem eine Vielzahl von Gradientengrößen zusätzlich zu ihren variablen Vorzeichen verwendet werden. In diesem Fall wird bevorzugt ein fester Korrelator für jede mögliche Gradientengröße verwendet. Alternativ wird das empfangene Chirp-Signal wiederholt mit allen möglichen Gradientengrößen minus einer gemischt. Der Gradient, dessen Korrelatorspitze die größte ist, bestimmt die zusätzlichen codierten Bits.
4 zeigt eine detailliertere Ansicht eines beispielhaften Korrelators 306. Die N Abtastwerte des von dem Chirp-Multiplizierer 304 ausgegebenen Chirp-Mischsignals werden zuerst in ein N-stufiges Ringschieberegister 502 geladen. Das korrelierende Chirp-Signal mit festem Gradienten besteht aus einem Chirp von N Abtastwerten, die im Voraus in das korrelierende Chirp-Modul 508 geladen werden. Der Schiebezähler 504 wird mit der Anzahl von Verschiebungen und somit der Anzahl von Ausgängen des Korrelators 306 im Voraus geladen. Während des normalen Betriebs wird der Schiebezähler 504 mit N im Voraus beladen, wenn aber Alphabete mit reduzierten Zeichen verwendet werden oder falls N keine Primzahl ist, dann könnte der Schiebezähler 504 kleiner als N sein. Der Korrelator 306 umfasst N komplexe Multiplizierer 506, die jeweils eine komplexe Eingabe von den Abtastwerten des N-stufigen Ringschieberegisters 502 und die entsprechende komplexe Eingabe von dem korrelierenden Chirp-Modul 508 annehmen. Die Ausgabe von den N komplexen Multiplizierern wird dann bei dem Addierer 510 summiert, um einen einzelnen komplexen Korrelatorabtastwert zu erhalten, der von dem Korrelator 306 ausgegeben wird. Für jede aufeinanderfolgende Korrelation rotiert das N-stufige Ringschieberegister 502 um eins. Falls der Abtastwert am Beginn des N-stufigen Ringschieberegisters n für eine Korrelation ist, dann ist der Abtastwert zu Beginn des N-stufigen Ringregisters n – 1 für die nächste Korrelation. Auf diese Weise führt der Korrelator eine Korrelation zwischen dem korrelierenden Chirp mit festem Gradienten und N zyklischen Phasen des gemischten Chirps durch, wobei jede aufeinanderfolgende zyklische Phase des gemischten Chirps zyklisch um einen Abtastwert n verschoben wird.
Bei einem alternativen Ansatz wird das N-stufige Ringschieberegister 502 um Schritte größer als eins rotiert. Dies gestattet die Auswahl einer kleineren Zeichenmenge, wobei die gültigen Zeichen um alle möglichen Positionen des N-stufigen Ringschieberegisters 502 beabstandet sind, anstatt nebeneinander zu liegen. Wenn beispielsweise N = 256, würde eine Zeichenmenge von 64 erfordern, dass sich das Schieberegister in Schritten von 4 bewegt. Dieser Ansatz hat den Vorteil, größere Zeitsteuerungs- oder Frequenzoffsets zu tolerieren, bevor ein Zeichen als ein anderes decodiert würde, da alle Zeichen nun weiter beabstandet sind. Geeigneterweise wird in einem ersten Durchlauf nach den nominellen Korrelationsspitzenpositionen gesucht, indem das N-stufige Ringschieberegister 502 an einer erwarteten Position gestartet und es um den erforderlichen Schritt rotiert wird. Unter normalen Bedingungen würde dies schnell eine Spitze ergeben und weniger Leistung verbrauchen. Falls keine signifikante Spitze gefunden wird, dann werden weitere Durchläufe durchgeführt, die progressiv weiter weg von der erwarteten Position beginnen und mit dem gleichen Schritt weitergehen. Auf diese Weise können die Spitzen unter Verbrauch minimaler Leistung und Rechenzeit gefunden werden.
Das N-stufige Schieberegister 502 könnte auch von rechts nach links verschieben, was die Reihenfolge der von dem Korrelator 306 ausgegebenen Abtastwerte umkehren würde, dies würde aber immer noch eine eindeutige Abbildung zwischen dem Zeichenwert des übertragenen Chirp und dem Ort der Korrelationsspitze in der Korrelatorausgabe gestatten.
Die Länge (d. h. die Anzahl von Abtastwerten in einem Chirp) und der Gradient des korrelierenden Chirp-Signals beeinflussen die Anzahl an Korrelationsspitzen, die der Korrelator 306 ausgibt, und die Größe des Zeichensatzes, der ohne Doppeldeutigkeit verwendet werden kann.
Bei einem ersten Beispiel ist die Anzahl der Abtastwerte N in jedem Chirp des empfangenen Chirp-Signals eine Primzahl. Mit anderen Worten beträgt die Länge jedes Chirps N. Bevorzugt beträgt der Gradient des korrelierenden Chirp-Signals 1. Bei einem idealen empfangenen Signal generiert dies eine einzelne Korrelationsspitze der Größe N aus dem Korrelator 306, wenn der Gradient des Chirp-Mischsignals dem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals entspricht und wenn die zyklische Verschiebung des N-stufigen Ringschieberegisters 502 dem in dem Chirp-Mischsignal codierten Zeichenwert entspricht. Für alle anderen Korrelatorverschiebeoffsets beträgt die Korrelatorausgabegröße 0. Bevorzugt ist die Position der Korrelationsspitze in der Korrelatorausgabe eine Anzeige des Werts des empfangenen Chirps. Optional muss möglicherweise die Position der Korrelationsspitze decodiert werden, um ihren wahren Wert zu erhalten.
Das Arbeiten mit Nicht-Potenzen von 2 führt jedoch oftmals zu einer Ineffizienz bei dem Design und der Umsetzung von Korrelatoren. Bei einem zweiten Beispiel ist die Anzahl der Abtastwerte N in jedem Chirp des empfangenen Chirp-Signals eine Nicht-Primzahl. Beispielsweise kann N eine Potenz von 2 sein. Potenzen von zwei werden für die digitale Umsetzung bevorzugt. Bevorzugt ist der Gradient des korrelierenden Chirp-Signals gerade. Geeigneterweise beträgt der Gradient des korrelierenden Chirp-Signals 2. Bevorzugt ist der Zeichenwert p des empfangenen Chirp gerade. Geeigneterweise beträgt der Zeichenwert p des empfangenen Chirp 2. Eine Folge davon ist, dass der Korrelator 306 normalerweise 2 Korrelationsspitzen generieren würde, die durch die Hälfte der empfangenen Chirp-Länge N getrennt sind. Da diese Spitzen im Wesentlichen die gleichen sind, wird der Korrelator geeigneterweise nur zyklisch für die Hälfte der Werte in dem gemischten Chirp rotiert, d. h. N/2 Rotationen. Dadurch wird eine einzelne Korrelationsspitze generiert. Die Position der Korrelationsspitze in der Korrelatorausgabe gibt den Zeichenwert des empfangenen Chirps an.
Für den Fall, dass der Chirp-Multiplizierer 304 ein komplexer Multiplizierer ist, weisen die Korrelationsspitzen eine Spitzengröße N auf, wohingegen, wenn sich das Schieberegister 502 in allen anderen Positionen befindet, die Korrelatorausgabe 0 beträgt.
Für den Fall, dass der Chirp-Multiplizierer 304 ein reeller Multiplizierer ist, ist die entsprechende Korrelatorspitze in der Regel N/2 und in allen anderen Positionen etwa Quadratwurzel(N)/2. Wenn jedoch N eine Primzahl ist und g' = g, dann beträgt die entsprechende Korrelatorspitze N und in allen anderen Positionen 0. Und wenn N eine Nicht-Primzahl ist und g = g' (mod N/2), beträgt die entsprechende Korrelatorspitzengröße N und in allen anderen Positionen 0, außer den Spitzen mit Aliasing durch g' – 1. Unter diesen Umständen gibt es somit im Vergleich zu dem Fall, in dem der Chirp-Multiplizierer 304 ein komplexer Multiplizierer ist, keinen Verlust an Empfindlichkeit.
Für den Fall, dass der Chirp-Multiplizierer 304 zwei komplexe Eingaben multipliziert, aber nur der reelle Teil seiner Ausgabe in den Korrelator 306 eingegeben wird, liegt die entsprechende Korrelatorspitzengröße in der Regel nahe bei N/2 und Quadratwurzel(N)/2, wenn sich das Schieberegister 502 in allen anderen Positionen befindet. Dieser Ansatz ist im Vergleich zu den Beispielen mit dem komplexen Multiplizierer oder reellen Multiplizierer möglicherweise weniger empfindlich. Wenn jedoch N 100 oder mehr beträgt, verlangen die Nicht-Spitzenwerte jedoch immer noch ein signifikantes Ausmaß an Rauschen, bevor ein Zeichendecodierfehler auftritt.
Das empfangene Chirp-Signal umfasst in der Regel etwas Rauschen. Falls jeder Chirp des empfangenen Chirp-Signals einen beliebigen Zeichenwert aus der Menge 0 bis N – 1 aufweisen kann, dann gibt es entsprechende N mögliche Spitzenpositionen aus dem Korrelator 306. In einer rauschbehafteten Umgebung, wenn die wahre Spitze von falschen Spitzen umgeben ist, existiert eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass eine falsche Spitze genommen und ein Zeichendecodierfehler generiert wird. Die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers wird reduziert, wenn die Zeichengröße reduziert ist. Die Zeichengröße ist die Größe des Alphabets, die der Wert eines Chirp annehmen kann. Geeigneterweise verhandeln der Sender und Empfänger eine kleinere Zeichengröße. Diese reduzierte Zeichengröße sei Nr. Der Korrelator 306 setzt seine Zeichengröße durch Schreiben von Nr in den Schiebezähler 504. Dieser setzt die Anzahl von Verschiebungen des Schieberegisters 502 und auch die von dem Korrelator 306 ausgegebene Anzahl an Abtastwerten. Bevorzugt erfolgt das Codieren des übertragenen Zeichens eines Chirp derart, dass alle Nr-Zeichenwerte eindeutig in die ersten Nr Abtastwerte aus dem Korrelator 306 abgebildet werden. Geeigneterweise wird dies durch entsprechendes Wählen der Funktion fn in Gleichung 1 erzielt. Geeigneterweise ist Nr kleiner als N. Wenn Nr kleiner als N ist, dann sind die Chancen reduziert, dass eine inkorrekte Spitze genommen wird, da nun aus weniger falschen Spitzen gewählt werden kann. Somit kann die Wahrscheinlichkeit eines Zeichendecodierfehlers dynamisch eingestellt werden.
Geeigneterweise umfasst die Empfängereinrichtung einen Korrelator. Alternativ umfasst die Empfängereinrichtung mehrere Korrelatoren. Geeigneterweise ist jeder der mehreren Korrelatoren ausgelegt zum Korrelieren von Chirps mit unterschiedlichen Zeichenlängen. Alternativ ist jeder der mehreren Korrelatoren ausgelegt zum Korrelieren von Chirps mit unterschiedlichen Zeichengrößen. Dadurch wählt die Empfängereinrichtung die Zeichencharakteristika je nach der Verbindungsqualität dynamisch.
Geeigneterweise ist der Gradient des korrelierenden Chirp-Signals gerade und größer oder gleich 2. In diesem Fall ist die Anzahl Np an Korrelationsspitzen, die ein voll-zyklischer Korrelator ausgeben würde, der größte gemeinsame Faktor von N und g'. Da diese Korrelationsspitzen Wiederholungen voneinander sind, muss der Korrelator nur für N/Np Abtastwerte getaktet werden. N/Np ist also die Größe des Zeichenalphabets, das diese Art von Chirps unzweideutig kommunizieren kann. Für ein System, das ein konfigurierbares korrelierendes Chirp-Signal aufweist, kann dieses Verfahren somit für einen Kompromiss zwischen der Zeichengröße und der Decodierzeit und -leistung für Nicht-Primzahlwerte von N verwendet werden. Diese Merkmale sind bei einem digitalen Design wertvoll, wo Flexibilität und Potenzen von zwei wichtig sind.
Mathematisch gesehen und in Abwesenheit von Unvollkommenheit der reellen Welt wie etwa Rauschen, Zeitgebungsoffsets und Frequenzoffsets, kann das empfangene Chirp-Signal dargestellt werden als: C(g, p) = e^{jπg(n-fn(p))(n+1-fn(p))/N} (Gleichung 1), wobei g der Gradient des Chirps ist, N die Anzahl der Abtastwerte in der Sequenz ist, n ein Abtastwert in der Sequenz ist, p der Wert des Zeichens ist, fn(p) eine Funktion ist, die auf den empfangenen Chirp codiert wird, was implizit auch eine Funktion von g, n, N und anderen Konstanten sein kann, und C ist die empfangene Chirp-Sequenz, die normalerweise für alle ganzzahligen Werte in der Reihenfolge von 0 bis N – 1 ausgewertet wird. Die Anzahl gültiger Werte von p ist die Zeichenmengengröße, die nominell N ist. Die Zeichenmengengröße kann jedoch je nach der Qualität der Verbindung größer oder kleiner als N sein. Der Wert von g kann einen beliebigen Wert größer als 0 und kleiner als N aufweisen. Bevorzugt ist g eine ganze Zahl zwischen 1 und N – 1.
In Fällen, in denen die Verbindungsqualität gut ist und der Zeitgebungsdrift kein signifikantes Problem darstellt, werden nicht-ganzzahlige Werte von p geeigneterweise verwendet, um die Datenrate über die erwarteten log2(p) Bits pro Zeichen zu erhöhen. Falls beispielsweise die Zeichenmenge für p von N auf 2N Zeichen vergrößert wird, äquivalent einem extra Bit, dann wird die Genauigkeit der Korrelatorspitzenposition mit einer Präzision von einem halben Abtastwert etabliert. Falls die Zeichenmengengröße von N auf a·N vergrößert wird, dann wird im Allgemeinen die Positionsgenauigkeit der Korrelatorausgabespitze mit einer Genauigkeit von (Abtastdauer)/a bestimmt. Geeigneterweise wird die Korrelatorspitzenposition mit einer Genauigkeit von weniger als einem Abtastwert bestimmt, indem ein Modellierungsansatz der kleinsten Quadrate verwendet wird. Geeigneterweise verwendet dieser Ansatz zwei weitere korrelierende Chirp-Signale mit festem Gradienten, als das frühe und späte korrelierende Chirp-Signal bezeichnet, zusätzlich zu dem bereits beschriebenen einzelnen korrelierenden Chirp-Signal mit festem Gradienten. In der folgenden Erörterung wird das zuvor beschriebene korrelierende Chirp-Signal mit festem Gradienten als das sofort korrelierende Chirp-Signal bezeichnet. Alle drei dieser korrelierenden Chirp-Signale sind in der Regel in in 5 gezeigte drei korrelierende Chirp-Module 602 eingebettet. Geeigneterweise wird das frühe korrelierende Chirp-Signal durch frühes zyklisches Neuabtasten des sofort korrelierenden Chirp-Signals um einen Bruchteil eines Abtastwerts erzeugt und wird das späte korrelierende Chirp-Signal durch spätes zyklisches Neuabtasten des sofort korrelierenden Chirp-Signals um einen Bruchteil eines Abtastwerts erzeugt. Geeigneterweise sind diese frühen und späten korrelierenden Chirp-Signale zwischen null und der Hälfte eines Abtastwerts auf beiden Seiten des sofort korrelierenden Chirp-Signals beabstandet. Die optimale Position hängt von dem zum Erhalt der frühen und späten korrelierenden Chirp-Signale verwendeten Interpolationsverfahren ab. Geeigneterweise wird ein Modell unter Verwendung aller drei Korrelatorausgaben generiert, und zwar unter einem großen Bereich von ganzzahligen und gebrochenen Zeichenwertoffsets und in Anwesenheit von unterschiedlichen Rauschpegeln und anderen Systemunvollkommenheiten. Das Modell kann eine optimierte parametrisierte Kurve umfassen. Als ein einfaches Beispiel kann diese Kurve eine geeignete sinc-Funktion oder bandbegrenzte symmetrische dreieckige Spitze umfassen. Beide Kurven können bei einem Abtastwert auf beiden Seiten der nominellen sofortigen-Spitze null sein und bei der Spitze einen Wert von eins aufweisen. Alternativ kann das Modell statistisch sein. Geeigneterweise werden beide Modelle erzeugt durch Anwenden bekannter Zeichenwertoffsets auf das empfangene Chirp-Signal und Notieren der jeweiligen Spitzenpositionen von diesen drei Korrelatoren. Bevorzugt werden diese Messungen im Labor unter Verwendung eines vollständigen Systems durchgeführt, das Unvollkommenheiten aus einem Funksystem enthalten könnte. Das Modell zielt darauf ab, einen guten Zeichenwertschätzwert eines unvollkommenen empfangenen Chirp-Signals zu generieren, wenn ihm frühe, Prompt- und späte Spitzengrößen und ein Schätzwert des Signal-Rausch-Verhältnisses vorgelegt werden. Geeigneterweise wird das Signal-Rausch-Verhältnis berechnet, indem die Größe der Spitze durch den quadratischen Mittelwert der anderen Werte von dem Korrelator dividiert wird, wobei Ausreißer ausgeschlossen sind. Der ganzzahlige und gebrochene Zeichenwertschätzwert wird gemäß der erwarteten Zeichengröße hoch skaliert und dann gerundet und dann auf einen detektierten Zeichenwert abgebildet. Bei diesem Ansatz ist der in dem Chirp codierte Zeichenwert proportional zu der vom Korrelator ausgegebenen Spitzenposition. Geeigneterweise wird dies erreicht durch Setzen von Fn(p) = p/g·v, wobei die Notation von Gleichung 1 verwendet wird und wobei v der Gradient des korrelierenden Chirp-Signals ist. Beispielsweise setzt der ganzzahlige Teil von p eine untere Grenze hinsichtlich der Spitzenabtastwertposition des Korrelators, wobei die nächste ausgegebene Abtastwertposition des Korrelators eine obere Grenze setzt. Der gebrochene Teil von p setzt fest, wo eine imaginäre Spitze zwischen der unteren und oberen Grenze liegen würde, falls eine ausreichende Auflösung vorliegen sollte. In der Regel stehen nur die frühen, sofortigen und späten Messungen zur Verfügung, und das Modell wird verwendet, um diese in eine Zeichenentscheidung zu übersetzen. Dieser Ansatz eignet sich insbesondere für Anwendungen, in denen die in der gebrochenen Komponente gespeicherten zusätzlichen Informationen kleine Fehler tolerieren können. Dieser Ansatz eignet sich beispielsweise für das Übertragen von Sprachabtastwerten, wo die zusätzlichen Informationen in einer guten Verbindung die Güte der Sprache verbessern würden. Wenn sich die Verbindung verschlechtert, würde auch die Sprachqualität entsprechend sinken.
Bei einem alternativen Ansatz wird nur ein einzelner sofortiger Korrelator verwendet. Die frühen und späten Abtastwerte werden stattdessen von beiden Seiten des sofortigen Korrelatorspitzenabtastwerts genommen, anstatt von den eigenen Korrelatoren. Dies entspricht dem, einen frühen und späten Korrelator zu haben, der einen ganzen Abtastwert von dem sofortigen Abtastwert beabstandet ist, aber ansonsten den gleichen Ansatz wie den zuvor beschriebenen verwendet. Dieser Ansatz verwendet weniger Gates, kann aber weniger präzise sein.
Bei einem weiteren Ansatz wird ein einzelner fester Korrelator verwendet, anstatt frühe und späte Korrelatoren zu verwenden. Das empfangene Chirp-Signal wird dreimal durch den Chirp-Multiplizierer 304 und den Chirp-Korrelator 306 geschickt, um frühe, sofortige und späte Korrelationsergebnisse zu generieren. Der Chirp-Generator 302 erzeugt die frühen und späten Referenz-Chirp-Signale unter Verwendung von Gleichung 1 mit Fn(p) = –t/g' bzw. Fn(p) = +t/g'. t liegt in der Regel zwischen 1/3 und ½. Der Gradient ist gleich dem des sofortigen Referenz-Chirp-Signals gesetzt. Die Ergebnisse des frühen, späten und sofortigen Korrelators werden zum Erzeugen eines Modells wie zuvor beschrieben verwendet. Dieses Modell wird verwendet, um frühe, sofortige und späte Spitzenpositionsmessungen wie zuvor beschrieben in einen Zeichenwert umzuwandeln. Dieser Ansatz besitzt Vorteile bezüglich Leistung und reduzierte Gatezahlen im Vergleich zum Ansatz mit drei Korrelatoren. Er kann jedoch mehr Taktzyklen und Leistung erfordern.
Mathematisch kann das generierte Referenz-Chirp-Signal dargestellt werden als: R(g^r) = e^{jπg'n(n+1)/N} (Gleichung 2), wobei R der generierte Referenz-Chirp ist, g' der Gradient ist, N die Anzahl von Abtastwerten in der Sequenz ist, n ein Abtastwert in der Sequenz ist und p der Abtastwert zu Beginn der Sequenz ist. Der generierte Referenz-Chirp wird normalerweise für ganzzahlige Werte von n von 0 bis N – 1 in der Reihenfolge ausgewertet. g' kann einen beliebigen Wert zwischen 0 und N – 1 aufweisen. Bevorzugt ist g' eine ganze Zahl. g – g' = v (Gleichung 3) wobei v der feste Wert ist.
Der feste Wert ist der gleiche wie der Gradient des von dem Korrelator verwendeten korrelierenden Chirp-Signals. Mathematisch kann das korrelierende Chirp-Signal dargestellt werden als: CO(v) = e^jπvn(n+1)/N (Gleichung 4) wobei CO der korrelierende Chirp ist, v der Gradient ist, N die Anzahl von Abtastwerten in der Sequenz ist und n ein Abtastwert in der Sequenz ist. Der korrelierende Chirp wird normalerweise für ganzzahlige Werte von n von 0 bis N – 1 der Reihe nach ausgewertet. v kann einen beliebigen Wert größer als 0 und kleiner als N aufweisen. Bevorzugt ist v eine ganze Zahl.
Bevorzugt beträgt der feste Wert v 1. Andere Werte von v haben Verwendungen, wenn die empfangene Chirp-Länge keine Primzahl ist oder falls die Zeichengröße reduziert werden soll.
Bevorzugt multipliziert der Chirp-Multiplizierer das Referenz-Chirp-Signal und das empfangene Chirp-Signal durch Durchführen einer Multiplikation der beiden Signale. Beispielsweise multipliziert der Chirp-Multiplizierer das empfangene Chirp-Signal C(g, p) mit dem Komplex-Konjugierten des generierten Referenz-Chirp-Signals R(g')*. Mathematisch: M = C(g, p)R(g')* (Gleichung 5) M = e^{jπ(g-g')m(n+1)/N} M = e^jπvn(n+1)/N wobei M das Chirp-Mischsignal ist, v der Gradient ist, N die Anzahl von Abtastwerten in der Sequenz ist, n ein Abtastwert in der Sequenz ist und p der Wert des empfangenen Chirp-Signals ist. Bei diesem Beispiel wird angenommen, dass Fn(p) für alle p null ist.
Bei dem bevorzugten Beispiel, bei dem v = 1, weist das Chirp-Mischsignal einen Gradienten von eins auf.
Bei einer bevorzugten beispielhaften Umsetzung werden die Chirp-Signale durch Gleichung 1 dargestellt, mit der zusätzlichen Beschränkung, dass N eine Primzahl ist. Alternativ werden die Chirp-Signale durch Gleichung 1 dargestellt, mit der zusätzlichen Beschränkung, dass N keine Primzahl ist und v, p und g' wie zuvor beschrieben ausgewählt sind. In jedem Fall sind zwei Codes mit den gleichen Gradienten g, aber unterschiedlichen Werten p, orthogonal. Der Korrelator korreliert alle zyklischen Phasen des Chirp-Mischsignals mit dem korrelierenden Chirp-Signal mit festem Gradienten. Dies generiert N Ausgabeabtastwerte von dem Korrelator. Die Korrelationsspitze der Größe N ergibt sich, wenn der Korrelator eine zyklische Phase des gemischten Chirps mit einem korrelierenden Chirp mit dem gleichen Gradienten und der gleichen Anfangsphase korreliert. Wenn ein Korrelator eine zyklische Phase des gemischten Chirps mit einem korrelierenden Chirp mit dem gleichen Gradienten, aber einer anderen Anfangsphase, korreliert, ergibt sich ein Ausgangssignal von 0. Codes mit verschiedenen Gradienten sind halb-orthogonal. Wenn ein normierter Ausgabekorrelator einen gemischten Chirp mit einem korrelierenden Chirp mit einem anderen Gradienten korreliert, mit beliebiger Anfangsphase, ergibt sich eine Korrelation von etwa √N . Diese weist ungefähr die gleiche Effektivleistung auf, als wenn der Sender Zufallsrauschen mit der gleichen Leistung wie das Chirp-Signal übertragen hätte.
Der Chirp-Empfänger 300 empfängt ein eingegebenes Chirp-Signal von einem Sender und gibt eine Reihe von Abtastwerten aus, die ein Chirp-Zeichen darstellen. Wenn die Anfangs- und Endzeit des Zeichens auf die Flanken des eingegebenen Chirp-Signals ausgerichtet sind, ist der Chirp-Empfänger 300 synchronisiert. In der Regel können Unterschiede bei den Quarzfrequenzen zwischen dem Sender und dem Empfänger bewirken, dass ihre relativen Frequenzen driften. Falls diese Frequenzdifferenzen vernachlässigt werden, werden sie integriert und bewirken ein Driften der Anfangs- und Endzeitgabe des Zeichens auf diese oder jene Weise. Es ist klar, dass ein Driften um einen halben Abtastwert oder mehr in beiden Richtungen wahrscheinlich einen Zeichendecodierfehler verursacht. Geeigneterweise werden diese Frequenz- und Zeitgabefehler vor der Anfangs- und Endzeitgabe des Zeichendrifts verfolgt.
In existierenden Systemen, die die Größe von Korrelationsspitzen zum Verfolgen verwenden, wird das Signal überabgetastet, was zu mehreren Abtastwerten nahe der Spitze führt. Bei einem überabgetasteten und synchronisierten System ist der Spitzenabtastwert üblicherweise wohl definiert und sitzt zentral zwischen zwei in der Regel als der frühe und späte Wert bezeichneten Abtastwerten von gleichem Wert. Diese frühen und späten Werte weisen in der Regel eine Größe von etwa der Hälfte des Spitzenwerts auf. Ein Phasenregelkreis treibt in der Regel eine Frequenzkorrekturschaltung unter Verwendung der Differenz bei der Größe zwischen den frühen und späten Abtastwerten an. Der Phasenregelkreis versucht, die frühen und späten Werte so anzutreiben, dass sie gleich sind. Dabei korrigiert er den Frequenzoffset zwischen dem Sender und dem Empfänger, was wiederum den Zeitgabedrift anhält, der ansonsten auftreten würde.
Das Überabtasten des Signals ist bei dem Chirp-Empfänger 300, der zyklische Chirp-Signale verwendet, nicht erwünscht, weil der Korrelationsmechanismus auf einem Frequenz-Aliasing innerhalb Fs Hz basiert, um effektiv zu sein. Das Abtasten mit einer über Fs liegenden Rate kann dazu führen, dass die Korrelations- und Mischfunktionen aufhören, sich wie erwartet zu benehmen. Falls kein Überabtasten verwendet wird, dann weist die Größe der Korrelationsspitze von dem Korrelator 306 als ihre Spitze nur einen einzelnen Abtastwert auf. Die äquivalenten frühen und späten Abtastwerte sind um 2/Fs beabstandet und betragen in einem rauschfreien synchronisierten System genau null. Sollte ein kleiner Frequenz- oder Zeitgabeoffset auftreten, der ein geringfügiges Bewegen der Spitze verursachen würde, können die frühen und späten Abtastwerte nur positiv werden, weil sie beide auf null waren. Somit wird die Differenz zwischen ihnen keine gute Anzeige des Zeitgabefehlers sein.
Bevorzugt werden Zwischenausgangssignale von dem festen Korrelator 306 generiert.
Geeigneterweise wird der Korrelator weiter modifiziert, um das Chirp-Mischsignal mit einem korrelierenden Chirp-Signaloffset von dem erwarteten Zeitintervall des empfangenen Chirp-Signals zu korrelieren, sodass es später liegt als das erwartete Zeitintervall, und um auch das Chirp-Mischsignal mit einem korrelierenden Chirp-Signaloffset von dem erwarteten Zeitintervall zu korrelieren, so dass es vor dem erwarteten Zeitintervall liegt. Falls bei Verwendung dieses Verfahrens die relative Zeitgabe des Sender- und Empfängertakts zu driften beginnt, wird dieser Drift von dem Chirp-Mischsignal aufgenommen, das bei dem erwarteten Zeitintervall stärker mit einem der Offset-korrelierenden Chirp-Signale als das korrelierende Chirp-Signal korreliert. Die Zeitsynchronisation wird deshalb auf die Zeitgabe des Offset-korrelierenden Chirp-Signals aktualisiert, mit dem das Chirp-Mischsignal stärker korrelierte. Somit wird die Synchronisation aufrechterhalten. 5 zeigt die Modifikation an dem Korrelator 306 von 4, die sich für das Ausführen der beschriebenen Adaptation eignet. Der Korrelator von 5 ist der gleiche wie der von 4 mit der Ausnahme, dass er drei feste Korrelatorregister anstelle von einem umfasst. Diese Register umfassen jeweils ein frühes, sofortiges und spätes Korrelieren des Chirp-Signals zum Korrelieren mit dem Chirp-Mischsignal in dem N-stufigen Ringschieberegister. Bevorzugt werden die Spitzenpositionen und Größen von allen drei Korrelatoren und die Spitzen-Größen-g-Abtastwerte (wobei g der Gradient des empfangenen Chirp-Signals ist) auf beiden Seiten aller drei Spitzen zum Bestimmen des Zeitoffset verwendet. Geeigneterweise wird ein Modell hergestellt durch Anwenden von bekannten gebrochenen Zeitgabeoffsets auf das empfangene Chirp-Signal und Notieren der gemessenen jeweiligen Positionen aller neun Spitzen. Geeigneterweise wird das Modell aktualisiert, sodass in Anwesenheit der neun gemessenen Spitzen und in Anwesenheit von Unvollkommenheiten wie etwa Rauschen eine gute Approximation an das tatsächliche Zeitgabeoffset des empfangenen Chirp-Signals hergestellt wird. Geeigneterweise wird das Modell unter Verwendung eines vollständigen Systems mit Unvollkommenheiten aus der realen Welt einschließlich Rauschen optimiert.
7 zeigt eine beispielhafte Empfängereinrichtung. Ein Chirp-Signal wird bei der Empfängereinrichtung empfangen, und die Abtastwerte eines empfangenen Chirp des Chirp-Signals werden in ein Puffermodul 800 eingegeben. Das Puffermodul 800 umfasst zwei Puffer. Dadurch kann ein Eingangspuffer Abtastwerte empfangen, während ein Ausgangspuffer gelesen wird. Wenn der Eingangspuffer voll wird, werden die beiden Puffer vertauscht, sodass die eingegebenen Abtastwerte ferner abgetastet und ohne Verlust gespeichert werden können. Falls ein Gradient aus einer Menge von Chirp-Gradienten erwartet wird, wenn beispielsweise zusätzliche Zeichenbits unter Verwendung von 2^K Gradienten decodiert werden, um K Bits von zusätzlichen Informationen darzustellen, oder wenn eine Kommunikation mit einer Einrichtung aus einer Anzahl von Einrichtungen mit anderen vordefinierten Gradienten erwünscht ist, dann kann der Ausgangspuffer mehrmals gelesen werden, und zwar einmal für jeden möglichen Gradienten. Mit geeignet schnellen digitalen Verarbeitungstaktraten können diese Puffer ein Mittel zum Decodieren und Verfolgen von empfangenen Chirps in Echtzeit bereitstellen. Die von dem Puffermodul 800 ausgegebenen empfangenen Chirp-Abtastwerte werden in den Chirp-Multiplizierer 802 eingegeben. Der Chirp-Multiplizierer 802 multipliziert den empfangenen Chirp mit einem vom Chirp-Generator 804 wie zuvor beschrieben generierten Referenz-Chirp-Signal. Die gemischte Chirp-Ausgabe von dem Chirp-Multiplizierer 802 wird in den Korrelator 808 eingegeben, der wie zuvor beschrieben arbeitet. Geeigneterweise wird das Ausgangssignal des Korrelators in ein Absolutwertmodul 810 eingegeben. Das Absolutwertmodul schickt die Größe des komplexen Eingangssignals von dem Korrelator zurück. Geeigneterweise wird das Ausgangssignal des Absolutwertmoduls 810 in einen Integrierer 812 eingegeben. Bei einigen Sender-Empfänger-Konfigurationen umfasst das empfangene Chirp-Signal eine Menge einzelner Chirps, die alle identisch sind, d. h., sie weisen den gleichen Gradienten und den gleichen Zeichenwert auf. Der Integrierer ist ausgelegt, die entsprechenden Korrelatorausgangssignale jedes der individuellen Chirps zu integrieren. So integriert beispielsweise der Integrierer das Korrelatorausgangssignal jedes individuellen Chirps für den Fall, dass sich das N-stufige Ringschieberegister in der Position s = 1 befindet. Analog integriert der Integrierer das Korrelatorausgangssignal jedes individuellen Chirps für den Fall, dass sich das N-stufige Ring schieberegister in der Position s = 2 befindet usw. Der Integrierer führt die Integration durch durch Speichern der N Abtastwerte des Korrelatorausgangssignals für eine spezifische s-Position des ersten Chirp in der Menge in den Puffern 814. Er ruft dann aus den Puffern 814 diese gespeicherten N Abtastwerte ab und führt dann eine Mittelung von ihnen mit den N Abtastwerten des entsprechenden Korrelatorausgangssignals des zweiten Chirps in der Menge durch. Er speichert dann dieses gemittelte Ausgangssignal in den Puffern 814. Er ruft dann diese gespeicherten N Abtastwerte aus den Puffern 814 ab und führt eine Mittelung von ihnen mit den N Abtastwerten des entsprechenden Korrelatorausgangssignals von dem dritten Chirp in der Menge durch. Die Iteration geht weiter, bis alle Chirps in der Chirp-Menge integriert worden sind. Diese Integrationstechnik ist eine nicht-kohärente Integration. Bei einem Ansatz werden alle Abtastwerte von wiederholten Chirps im Speicher gespeichert, bevor eine Mittelung durchgeführt wird. Falls alternativ der Speicher begrenzt ist, könnte der Integrierer die Mittelung unter Verwendung von N-IIR-Filtern (Infinite Impulse Response) durchführen, wobei Koeffizienten geeignet für die erwartete Anzahl identischer Chirps in einem Zeichen gewählt werden.
Bei einer alternativen Umsetzung kann die Empfängereinrichtung von 7 so modifiziert werden, dass sich das Absolutwertmodul 810 hinter dem Integrierer 812 befindet. In diesem Fall ist der Integrierer 812 ein komplexer Integrierer. In diesem Fall ist die Integrationstechnik eine kohärente Integration.
Das integrierte Ausgangssignal führt zu einer präziseren Korrelationsspitzendetektion, die im Spitzendetektionsmodul 816 durchgeführt wird.
Ein beliebiger der hier beschriebenen beispielhaften Empfänger kann in einem Sendeempfänger integriert sein, der auch einen Sender enthält. Bei einem derartigen Sendeempfänger generiert der Chirp-Generator 302 geeigneterweise zu übertragende Chirps zusätzlich zu dem Generieren von Referenz-Chirps zum Mischen mit empfangenen Chirps.
Geeigneterweise wird der hier beschriebene Empfänger in einem System umgesetzt, das gemäß Bluetooth-Protokollen arbeitet. Geeigneterweise wird der hier beschriebene Sendeempfänger in einem System umgesetzt, das gemäß Bluetooth-Protokollen arbeitet.
Bevorzugt werden der Empfänger und der Sendeempfänger, die hier beschrieben sind, in Hardware umgesetzt. Alternativ können der Empfänger und der Sendeempfänger, die hier beschrieben sind, in Software umgesetzt werden.
Geeigneterweise werden der Empfänger und/oder Sendeempfänger, die hier beschrieben sind, in einer Funkkommunikation mit großer Reichweite umgesetzt. Bei einem typischen Sender werden die Chirps in eine analoge Form umgewandelt und vor der Übertragung auf HF-Frequenzen gemischt. Bei einem typischen Empfänger werden die Chirps von dem HF herunter auf das Basisband gemischt und vor der Decodierung quantisiert. In der Regel werden Chirps für Implementierungen verwendet, die eine niedrige Datenrate und geringe Leistung verwenden. Der Empfänger und/oder Sendeempfänger eignen sich zur Verwendung bei Funkkommunikation mit hoher Empfindlichkeit. Beispielhafte Umsetzungen des Empfängers und/oder Sendeempfängers sind in einem Temperatursensor, in einem Walkie-Talkie oder in einem drahtlosen Headset.
Die Anmelderin verweist auf die Tatsache, dass die vorliegende Erfindung ein beliebiges Merkmal oder Kombination von Merkmalen, die hier offenbart sind, entweder implizit oder explizit enthalten kann oder eine beliebige Verallgemeinerung davon, ohne Begrenzung für den Schutzbereich eines beliebigen der vorliegenden Ansprüche. Angesichts der vorausgegangenen Beschreibung ist es für den Fachmann offensichtlich, dass innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zum Empfangen von Chirp-Signalen an einer Empfängereinrichtung gemäß einem Protokoll, bei dem jedes Chirp-Signal einen der Empfängereinrichtung bekannten Gradienten aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Chirp-Signals mit einem ersten Gradienten g; Erzeugen eines Referenz-Chirp-Signals mit einem zweiten Gradienten g', wobei der zweite Gradient g' sich um einen festen Wert v vom ersten Gradienten g unterscheidet; Multiplizieren des Referenz-Chirp-Signals und des empfangenen Chirp-Signals, um ein Chirp-Mischsignal zu bilden; und Detektieren des empfangenen Chirp-Signals durch Korrelieren des Chirp-Mischsignals mit einem einen festen Gradienten aufweisenden korrelierenden Chirp-Signal mit einem dritten Gradienten v.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Detektierungsschritt das zyklische Korrelieren des Chirp-Mischsignals mit einem korrelierenden Chirp-Signal mit festem Gradienten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Detektierungsschritt ferner ein Identifizieren der Korrelationsspitzenposition umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei g' = g – 1 ist und das korrelierende Chirp-Signal mit festem Gradienten einen Gradienten von 1 aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Zeichen ein oder mehrere identische Chirp-Signale umfasst, wobei jedes Chirp-Signal durch eine Sequenz von N Abtastwerten dargestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei N eine Primzahl ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei g' eine gerade Zahl ist und v eine gerade Zahl ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Referenz-Chirp-Signal reell und nicht komplex ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Chirp-Mischsignal reell und nicht komplex ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei jedes Chirp-Signal ein oder mehrere Chirps umfasst, wobei der Detektierungsschritt ein Korrelieren eines korrelierenden Chirps mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten mit jeder von N zyklischen Phasen eines gemischten Chirps des Chirp-Mischsignals umfasst, wobei jede aufeinanderfolgende zyklische Phase des gemischten Chirps um einen Abtastwert der Sequenz von N Abtastwerten zyklisch verschoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei jedes Chirp-Signal ein oder mehrere Chirps umfasst, wobei der Detektierungsschritt ein Korrelieren eines korrelierenden Chirps mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten mit jeder von weniger als N zyklischen Phasen eines gemischten Chirp des Chirp-Mischsignals umfasst, wobei jede aufeinanderfolgende zyklische Phase des gemischten Chirps um einen oder mehr als einen Abtastwert der Sequenz von N Abtastwerten zyklisch verschoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei ein Detektieren des empfangenen Chirp-Signals ein Detektieren von in dem Zeichen als einen Wert p codierten Daten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wenn abhängig von Anspruch 3, wobei die Korrelationsspitzenposition linear auf den Zeichenwert p abgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Zeichenwert p eine ganze Zahl ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Zeichenwert p eine Bruchzahl ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 15, wobei jedes Chirp-Signal einen oder mehrere Chirps umfasst, wobei ein Chirp des empfangenen Chirp-Signals einen der Empfängereinrichtung bekannten Zeitrahmen belegt, wobei der Detektierungsschritt das Korrelieren eines gemischten Chirps des Chirp-Mischsignals, das den bekannten Zeitrahmen belegt, mit jedem der Folgenden umfasst: einem korrelierenden Chirp mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten, das den bekannten Zeitrahmen belegt, einem korrelierenden Chirp mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten, das einen Zeitrahmen belegt, der dem des bekannten Zeitrahmens vorausgeht, und einem korrelierenden Chirp mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten, das einen Zeitrahmen nach dem des bekannten Zeitrahmens belegt.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Durchführen einer Fehlerquadratanalyse an den Korrelationen des Detektierungsschritts, um den der Empfängereinrichtung bekannten Zeitrahmen eines Chirps in dem empfangenen Chirp-Signal zu kalibrieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Chirp-Signal mehrere Chirps umfasst, wobei jedes Chirp einen der Empfängereinrichtung bekannten Zeitrahmen belegt, wobei das Verfahren ferner das Integrieren der Korrelatorausgangssignale jedes der mehreren Chirps umfasst.
Empfängereinrichtung zum Empfangen von Chirp-Signalen gemäß einem Protokoll, bei dem jedes Chirp-Signal einen der Empfängereinrichtung bekannten Gradienten aufweist, wobei die Empfängereinrichtung umfasst: einen Empfänger, der ausgelegt ist, ein Chirp-Signal mit einem ersten Gradienten g zu empfangen; einen Chirp-Generator, der ausgelegt ist zum Erzeugen eines Referenz-Chirp-Signals mit einem zweiten Gradienten g', wobei der zweite Gradient g' sich um einen festen Wert v vom ersten Gradienten g unterscheidet; einen Chirp-Multiplizierer, der ausgelegt ist zum Multiplizieren des Referenz-Chirp-Signals und des empfangenen Chirp-Signals, um ein Chirp-Mischsignal zu bilden; und einen Korrelator, der ausgelegt ist zum Detektieren des empfangenen Chirp-Signals durch Korrelieren des Chirp-Mischsignals mit einem korrelierenden Chirp-Signal mit festem Gradienten, das einen dritten Gradienten v aufweist.
Empfängereinrichtung nach Anspruch 19, wobei der Korrelator ein zyklischer Korrelator ist, der ausgelegt ist zum Detektieren des empfangenen Chirp-Signals durch zyklisches Korrelieren des Chirp-Mischsignals mit einem korrelierenden Chirp-Signal mit festem Gradienten.
Empfängereinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, ferner umfassend einen Korrelationsspitzendetektor, der ausgelegt ist zum Identifizieren der Korrelationsspitzenposition.
Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei g' = g – 1 ist und das korrelierende Chirp-Signal mit festem Gradienten einen Gradienten von 1 aufweist.
Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei ein Zeichen ein oder mehrere identische Chirp-Signale umfasst, wobei jedes Chirp-Signal durch eine Sequenz von N Abtastwerten dargestellt wird.
Empfängereinrichtung nach Anspruch 23, wobei N eine Primzahl ist.
Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei g' eine gerade Zahl ist und v eine gerade Zahl ist.
Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei das Referenz-Chirp-Signal reell und nicht komplex ist.
Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, wobei das Chirp-Mischsignal reell und nicht komplex ist.
Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei jedes Chirp-Signal ein oder mehrere Chirps umfasst, wobei der Korrelator ausgelegt ist zum Korrelieren eines korrelierenden Chirps mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten mit jeder von N zyklischen Phasen eines gemischten Chirps des Chirp-Mischsignals, wobei jede aufeinanderfolgende zyklische Phase des gemischten Chirps um einen Abtastwert der Sequenz von N Abtastwerten zyklisch verschoben wird.
Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei jedes Chirp-Signal ein oder mehrere Chirps umfasst, wobei der Korrelator ausgelegt ist zum Korrelieren eines korrelierenden Chirps mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten mit jeder von weniger als N zyklischen Phasen eines gemischten Chirps des Chirp-Mischsignals, wobei jede aufeinanderfolgende zyklische Phase des gemischten Chirps um einen oder mehr als einen Abtastwert der Sequenz von N Abtastwerten zyklisch verschoben wird.
Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 29, wobei der Korrelator ausgelegt ist zum Detektieren von in dem Zeichen als einen Wert p codierten Daten.
Empfängereinrichtung nach Anspruch 30, wenn abhängig von Anspruch 21, wobei der Korrelationsspitzendetektor ausgelegt ist zum Detektieren der Korrelationsspitzenposition als linear auf den Zeichenwert p abgebildet.
Empfängereinrichtung nach Anspruch 30 oder 31, wobei der Zeichenwert p eine ganze Zahl ist.
Empfängereinrichtung nach Anspruch 30 oder 31, wobei der Zeichenwert p eine Bruchzahl ist.
Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 33, wobei jedes Chirp-Signal ein oder mehrere Chirps umfasst, wobei ein Chirp des empfangenen Chirp-Signals einen der Empfängereinrichtung bekannten Zeitrahmen belegt, wobei der Korrelator ausgelegt ist zum Korrelieren eines gemischten Chirps des Chirp-Mischsignals, das den bekannten Zeitrahmen belegt, mit jedem der Folgenden: einem korrelierenden Chirp mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten, das den bekannten Zeitrahmen belegt, einem korrelierenden Chirp mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten, das einen Zeitrahmen belegt, der dem des bekannten Zeitrahmens vorausgeht, und einem korrelierenden Chirp mit festem Gradienten des korrelierenden Chirp-Signals mit festem Gradienten, das einen Zeitrahmen belegt nach dem des bekannten Zeitrahmens.
Empfängereinrichtung nach Anspruch 34, ferner umfassend ein Fehlerquadratmodul, das ausgelegt ist zum Durchführen einer Fehlerquadratanalyse an den von dem Korrelator ausgegebenen Korrelationen zum Kalibrieren des der Empfängereinrichtung bekannten Zeitrahmens eines Chirps in dem empfangenen Chirp-Signal.
Empfängereinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 35, wobei jedes Chirp-Signal mehrere Chirps umfasst, wobei jedes Chirp einen der Empfängereinrichtung bekannten Zeitrahmen belegt, wobei die Empfängereinrichtung ferner einen Integrierer umfasst, der ausgelegt ist zum Integrieren der Korrelatorausgangssignale jedes der mehreren Chirps.
Sendeempfängereinrichtung mit der Empfängereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Sendereinrichtung, wobei der Chirp-Generator ferner ausgelegt ist zum Erzeugen eines zu übertragenden Chirp-Signals.