DE112018001383T5

DE112018001383T5 - Systeme und verfahren zum schätzen des ankunftswinkel in einer drahtlosen vorrichtung

Info

Publication number: DE112018001383T5
Application number: DE112018001383.9T
Authority: DE
Inventors: Victor Simileysky
Original assignee: Cypress Semiconductor Corp
Current assignee: Cypress Semiconductor Corp
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2019-11-21
Also published as: CN110446939A; US10481236B2; WO2018169697A1; CN110446939B; US20200057130A1; US20180267131A1; US11378642B2

Abstract

Eine beispielhafte Ausrüstung verwendet einen Sendeempfänger, um einen ersten Attributwert für ein erstes RF-Signal, das über eine erste Antenne während eines ersten Zeitraums empfangen wird, zu bestimmen. Ein Attributschätzer bestimmt einen zweiten Attributwert für das erste RF-Signal, das über eine zweite Antenne während des ersten Zeitraums empfangen wird. Reagierend auf ein Steuerungssignal schaltet die Ausrüstung den Attributschätzer von einem mit der zweiten Antenne gekoppelten Zustand auf einen mit einer dritten Antenne gekoppelten Zustand um. Die Ausrüstung verwendet dann den Sendeempfänger, um ein erstes Attribut für ein zweites RF-Signal, das über die dritte Antenne während des zweiten Zeitraums empfangen wird, zu bestimmen, und verwendet den Attributschätzer, um ein zweites Attribut für das zweite RF-Signal, das über die dritte Antenne während des zweiten Zeitraums empfangen wird, zu bestimmen. Die Ausrüstung kann dann einen Ankunftswinkel, der mit dem ersten und zweiten RF-Signal assoziiert ist, basierend auf dem ersten und zweiten Attribut des ersten RF-Signals und dem ersten und zweiten Attribut des zweiten RF-Signals schätzen.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine internationale Anmeldung der nicht vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 15/632,028 , eingereicht am 23. Juni 2017, die das Prioritätsrecht aus der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/471,821 , eingereicht am 15. März 2017, beansprucht, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen sind.
TECHNISCHES GEBIET
Der Gegenstand bezieht sich auf das Feld der drahtlosen Verbindungslösungen. Insbesondere, aber ohne Beschränkung, offenbart der Gegenstand Techniken zum Schätzen des Ankunftswinkels (Angle of Arrival, AoA).
HINTERGRUND
AoA bezeichnet typischerweise einen Winkel zwischen einer Quellenantenne und einer Gruppe oder einem Array von mehreren empfangenden Antennen. Empfangende Vorrichtungen können den AoA basierend auf einem Funkfrequenzsignal (RF-Signal), das von der Quellenantenne abgegeben wird, schätzen. Existierende Auslegungen und Techniken zum Schätzen des AoA sind mit verschiedenen Herausforderungen konfrontiert, wie etwa Probleme bei der Rückwärtskompatibilität und Anforderungen zum Reduzieren der Kosten, des Fußabdrucks und des Energieverbrauchs.
Figurenliste
Einige Ausführungsformen werden beispielhaft und nicht beschränkend in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen illustriert, in denen:

1 ein Blockdiagramm ist, das ein System gemäß verschiedenen Ausführungsformen illustriert, das eine empfangende Vorrichtung umfasst, um relative Richtungen von sendenden Vorrichtungen zu schätzen;
2 ein Wellenausbreitungsmodell zum Bestimmen des AoA gemäß verschiedenen Ausführungsformen illustriert;
3 ein Blockdiagramm ist, das eine drahtlose Vorrichtung gemäß Ausführungsformen illustriert, um den AoA basierend auf einem RF-Signal zu schätzen;
4 ein Blockdiagramm ist, das einen Empfänger gemäß einer Ausführungsform illustriert;
5 ein Blockdiagramm ist, das einen partiellen Empfänger gemäß einer Ausführungsform illustriert;
6 ein Blockdiagramm ist, das einen Empfänger, der mit einer Antenne gekoppelt ist, und einen partiellen Empfänger, der mit einer anderen Antenne gekoppelt ist, über eine Umschaltschalttechnik, gemäß einer Ausführungsform zeigt;
7 ein Blockdiagramm ist, das den Empfänger, der mit der gleichen Antenne gekoppelt ist, und den partiellen Empfänger, der mit noch einer anderen Antenne gekoppelt ist, über eine Umschaltschalttechnik, gemäß einer Ausführungsform zeigt;
8 ein Schaubild ist, das die Koordination von Phasenschätzungen während unterschiedlicher Zeiträume gemäß einer Ausführungsform illustriert;
9 eine Grafik ist, die Phasenunterschiede gemäß einer Ausführungsform zeigt, die verwendet werden, um einen justierten oder geschätzten Phasenwert bereitzustellen;
10 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Schätzen des AoA gemäß einer Ausführungsform illustriert; und
11 ein Blockdiagramm ist, das eine AoA-Schätzungskonfiguration, die für verschiedene Anwendungen anwendbar ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen illustriert.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es werden Systeme und Verfahren zum Schätzen des AoA beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden, zum Zwecke der Erklärung, zahlreiche Beispiele und Ausführungsformen dargelegt, um ein gründliches Verständnis des beanspruchten Gegenstands bereitzustellen. Es wird einem Fachmann auf dem Gebiet jedoch klar sein, dass der beanspruchte Gegenstand in anderen Ausführungsformen praktisch umgesetzt werden kann. Die detaillierte Beschreibung offenbart Beispiele für das Schätzen des AoA basierend auf einem Eingangsmuster eines RF-Signals mit vergleichbarer Genauigkeit und reduziertem Energieverbrauch im Vergleich zu existierenden Anordnungen.
Einige Ausführungsformen werden nun kurz vorgestellt und dann ausführlich zusammen mit anderen Ausführungsformen beginnend mit 1 erläutert. Der AoA eines RF-Signals kann basierend auf Attributen oder Charakteristiken des RF-Signals, das an zwei unterschiedlichen Antennen beobachtet wird, geschätzt werden. Zum Beispiel kann eine drahtlose Vorrichtung den AoA basierend auf einem Phasenunterschied eines RF-Signals geschätzt werden, das zeitgleich an zwei Antennen empfangen wird, die um einen bekannten Betrag beabstandet sind. Diese richtungsfindende Fähigkeit kann zum Beispiel und ohne Beschränkung bei Asset-/Objektverfolgungs-, Gaming-, Netzwerk-, Navigationsanwendungen und/oder Internetder-Dinge-Anwendungen (loT-Anwendungen, loT = Internet of Things), einschließlich Industrie-, Verbraucher- und Automobilanwendungen, verwendet werden.
Einige drahtlose Vorrichtungen mit richtungsfindender Fähigkeit widmen jeder ihrer mehreren Antennen einen unterschiedlichen Funksendeempfänger (z. B. als Multifunk-Vorrichtungen bezeichnet). Bei diesen Multifunk-Vorrichtungen ist jede Antenne mit einem Komplexitätsgrad assoziiert. Es wirkt sich nicht nur die Zahl der Sendeempfänger auf die Stückliste (Bill-Of-Materials, BOM) und den Fußabdruck der drahtlosen Vorrichtung aus, sondern es gibt auch eine lineare Beziehung zwischen der Zahl der Antennen und der Komplexität, welche sich neben anderen Leistungszielen auf den Energieverbrauch auswirkt. Andererseits verwenden einige drahtlose Vorrichtungen Umschaltungsschalttechnik, um deren Einzelsendeempfänger (z. B. Einzelfunk) mit mehreren Antennen, einer nach der anderen, zu koppeln, was in einer reduzierten BOM, einem reduzierten Fußabdruck, einer reduzierten Komplexität und einem reduzierten Gesamtenergieverbrauch resultiert (z. B. verglichen mit Multifunk-Lösungen). Diese Systeme können die mit einer Antenne assoziierte Komplexität plus einen kleinen Zuschlag für die Umschaltungssteuerung aufweisen. Bei Einzelfunk-Lösungen werden die RF-Signale über Antennen zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfangen, sodass das Bestimmen der relevanten Phasenunterschiede (z. B. für die AoA-Schätzung) von AoA-Trainingsmustern (z. B. konstante und/oder vorher festgelegte RF-Signal-Modulation) und zeitbasierten Vorhersagen von Phasenwerten abhängen kann, um angemessene genaue AoA-Schätzungen bereitzustellen.
Hierin beschriebene Ausführungsformen können den AoA genau schätzen, ohne die BOM-, Fußabdruck-, Komplexitäts- und Energieverbrauchsprobleme, die durch Multifunk-Lösungen (z. B. gewidmeter Sendeempfänger pro Antenne) präsentiert werden, und ohne einer Notwendigkeit für konstante und/oder vorher festgelegte Eingangsmuster oder die Phasenvorhersage, die bei Einzelfunk-Lösungen verwendet werden. Ausführungsformen können eine Komplexität aufweisen, die um mehr als einen Faktor zwei größer als Einzelfunk-Lösungen ist. Ausführungsformen, die beliebige Sendeempfänger verwenden, können eine Komplexität aufweisen, die geringer als existierende Einzelfunk-Lösungen ist.
In einer Ausführungsform sind eine drahtlose Vorrichtung und eine Quelle eines RF-Signals innerhalb eines drahtlosen, persönlichen Bereichsnetzwerks (Wireless Personal Area Network, PAN) verbunden. Zum Beispiel kann die drahtlose Vorrichtung konfiguriert sein, um Bluetooth- und/oder ZigBee-RF-Signale zu empfangen, die Frequenzen im Band für industrielle, wissenschaftliche und medizinische (Industrial, Scientific, and Medical, ISM) Anwendungen aufweisen. Die beispielhafte drahtlose Vorrichtung umfasst einen ersten Empfangsweg, der mit einer ersten Antenne eines Antennenarrays gekoppelt ist, und einen zweiten Empfangsweg, der mit einer Kopplungsschaltung (z. B. einem Schalter) gekoppelt ist. Die Kopplungsschaltung kann alternierend eine zweite Antenne und eine dritte Antenne des Antennenarrays koppeln. In einer Ausführungsform umfasst der erste Empfangsweg einen Phasenschätzer, um Phasenschätzungen bereitzustellen, die mit RF-Signalen, die über die erste Antenne empfangen werden, assoziiert sind, und einen Demodulator, um diese RF-Signale zu demodulieren (z. B. für eine anschließende Paketverarbeitung). Der zweite Empfangsweg umfasst einen Phasenschätzer, um Phasenschätzungen bereitzustellen, die mit RF-Signalen, die alternierend über die zweite Antenne und die dritte Antenne empfangen werden, assoziiert sind. Die beispielhafte drahtlose Vorrichtung umfasst auch eine Verarbeitungsschalttechnik, die den Kopplungskreis veranlasst, während eines ersten Zeitraums mit der zweiten Antenne gekoppelt zu werden und während eines zweiten Zeitraums mit der dritten Antenne gekoppelt zu werden. Die Verarbeitungsschalttechnik kann eine Richtung einer Quelle des ersten und zweiten RF-Signals relativ zu dem Antennenarray schätzen (z. B. den AoA von RF-Signalen), basierend auf einem ersten Phasenunterschied des ersten RF-Signals zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne und einem zweiten Phasenunterschied des zweiten RF-Signals zwischen der ersten Antenne und der dritten Antenne.
Die beispielhafte drahtlose Vorrichtung hängt nicht von konstanten und/oder vorher festgelegten Eingangsmustern und Phasenvorhersagen (z. B. von Einzelfunk-Lösungen) ab, da der erste und zweite Empfangsweg die Phasen eines RF-Signals schätzen kann, das während des gleichen Zeitraums an zwei unterschiedlichen Antennen empfangen und beobachtet wird. In einer Ausführungsform erreicht die drahtlose Vorrichtung dies ohne die vollständige BOM, den vollständigen Fußabdruck, die vollständige Kapazität und den vollständigen Energieverbrauch (z. B. von den Multifunk-Lösungen) durch Teilen zwischen der zweiten und dritten Antenne (oder z. B. zusätzlichen Antennen) eines partiellen Empfangweges, was nicht das zusätzliche erforderliche Verarbeiten erfasst, um die RF-Signale zu demodulieren.
Wie beschrieben, basiert der Phasenunterschied, der zum Schätzen des AoA verwendet wird, auf Phasenwerten, die durch unterschiedliche Empfangswege erlangt wurden. Ein Unterschied bei den Phasenversätzen, der durch die zwei Empfangswege auftritt, kann daher die Genauigkeit von AoA-Schätzungen beeinflussen. Einige Ausführungsformen umfassen einen Regler, um solche Unterschiede im Phasenversatz zu identifizieren, zu regeln und/oder eine Kompensation dafür einzuleiten. Zum Beispiel kann der Regler einen oder mehrere lokale Oszillatoreingänge an Abwärtskonvertierungsmischern regeln (z. B. in jedem des ersten Empfangsweges und des zweiten Empfangsweges), um eine Wirkung des Phasenversatzes auf die AoA-Schätzung zu reduzieren und/oder zu kompensieren.
Die nachstehende detaillierte Beschreibung umfasst Bezüge auf die beiliegenden Zeichnungen, die Teil der detaillierten Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen Illustrationen gemäß Ausführungsformen. Diese Ausführungsformen, die hierin auch als „Beispiele“ bezeichnet werden, werden ausführlich genug beschrieben, um es Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, Ausführungsformen des beanspruchten Gegenstands auszuüben. Die Ausführungsformen können kombiniert werden, andere Ausführungsformen können benutzt werden oder strukturelle, logische und elektrische Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang des beanspruchten Gegenstands abzuweichen. Die nachfolgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen und der Umfang wird durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein System 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen illustriert, das eine empfangende Vorrichtung 110 umfasst, um relative Richtungen von sendenden Vorrichtungen 120 und/oder 130 zu schätzen. Es wird gezeigt, dass die sendende Vorrichtung 120 über die Antenne 122 RF-Signale 124, die ein Trainingsmuster 125 codieren, sendet, und es wird gezeigt, dass die sendende Vorrichtung 130 über die Antenne 132 RF-Signale 134, die ein beliebiges Muster 135 codieren, sendet. Die empfangende Vorrichtung 110 ist mit mehreren Antennen 112 (z. B. drei oder mehr) gekoppelt, um die RF-Signale 124 und 134 zu empfangen. Um die relativen Richtungen der sendenden Vorrichtungen 120 und/oder 130 zu schätzen, bestimmt die empfangende Vorrichtung 110 den AoA der RF-Signale 124 und der RF-Signale 134 gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. Wie in Bezug auf 11 erörtert werden wird, können hierin beschriebene Ausführungsformen verwendet werden, um zahlreiche richtungsfindende Verwendungen, Fälle und Anwendungen zu verbessern.
In einigen Ausführungsformen umfassen eine oder mehrere der sendenden Vorrichtungen 120 und 130 Schalttechnik, um RF-Signale nicht nur zu senden, sondern um RF-Signale auch zu empfangen. Obwohl dies nicht gezeigt wird, kann jede der sendenden Vorrichtungen 120 und 130 mehrere Antennen für Sende- und/oder Empfangsvorgänge umfassen. Umgekehrt kann die empfangende Vorrichtung 110 Schalttechnik umfassen, um RF-Signale nicht nur zu empfangen, sondern um RF-Signale auch zu senden. In Ausführungsformen können beliebige der Vorrichtungen 110, 120 und 130 mit einer anderen Computervorrichtung (nicht gezeigt) über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung verbunden sein.
Kommunikationsprotokolle, die von einer oder mehreren der Vorrichtungen 110, 120 und 130 unterstützt werden, umfassen, ohne Beschränkung, Bluetooth, ZigBee oder WiFi. Die Vorrichtungen 110, 120 und 130 können als Teil eines drahtlosen, persönlichen Bereichsnetzwerks (Wireless Personal Area Network, WPAN), eines drahtlosen lokalen Bereichsnetzwerks (Wireless Local Area Network, WLAN) oder eines anderen drahtlosen Netzwerks verbunden sein, um Computervorrichtungen drahtlos zu verbinden.
In Ausführungsformen können die RF-Signale 124 und 134 (z. B. die Trägerwellen) moduliert sein, um Nachrichten zu codieren und/oder um Muster, entweder gestreamt oder paketiert, eines Kommunikationsprotokolls zu definieren. In Ausführungsformen kann die empfangende Vorrichtung 110 den AoA des RF-Signals 134 basierend auf einem beliebigen Muster 135 schätzen, wobei die Modulation des RF-Signals 134 kein konstantes oder vorher festgelegtes Eingangsmuster präsentiert. Zum Beispiel können hierin beschriebene Ausführungsformen, im Gegensatz zu Einzelfunk-Systemen, die von Eingangsmustern abhängen, die einer bekannten Sequenz von Nullen und Einsen entsprechen, wie etwa das Trainingsmuster 125, den AoA unter Verwendung eines beliebigen Eingangsmusters von einem beliebigen RF-Signal schätzen, ganz gleich, ob das Eingangsmuster bekannt ist oder nicht (z. B. seitens der empfangenden Vorrichtung 110). Ohne diese Eignung der Ausführungsformen wird es schwierig, wenn nicht unpraktisch, sein, Vorrichtungen, die nicht das Trainingsmuster 125 senden, unter Verwendung von Vorrichtungen mit geringer Komplexität verglichen mit Einzelfunk-Lösungen zu verfolgen. Ein beispielhaftes Wellenausbreitungsmodell zum Schätzen des AoA wird in Bezug auf 2 erörtert.
2 illustriert ein Wellenausbreitungsmodell 200 zum Bestimmen des AoA gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das RF-Signal/Eingangsmuster 202 in 2 wird mittels Isoplan-Wellenfronten von einer sendenden Fernfeldantenne 206 dargestellt. 2 zeigt, dass die sendende Antenne 206 in einem Winkel θ steht, AoA 208 von der Achse 210 der Antenne 1 207 und der Antenne 2 209, die um eine Distanz d 212 auseinanderliegen. Die Extradistanz, die das RF-Signal von der 1 207 zurücklegt, um die Antenne 2 209 zu erreichen, kann als Wegunterschied ΔD 213 ausgedrückt werden. Durch trigonometrische Identität, θ, wird AoA 208 wie in der folgenden Gleichung (1) ausgedrückt: $θ = {cos}^{- 1} (\frac{Δ D}{d})$
In einigen Ausführungsformen kann ΔD 213 durch Berechnen der Distanz, die das RF-Signal 202 (z. B. eine Wellenfront) zwischen dem Zeitpunkt, zu dem es an der Antenne 1 207 angekommen ist, und dem Zeitpunkt, zu dem es an der Antenne 2 209 angekommen ist, zurückgelegt hat (z. B. mit der Lichtgeschwindigkeit), geschätzt werden. Diese Zeitpunkte der Ankunft des RF-Signals 202 und die Geschwindigkeit des RF-Signals 202 sind Beispiele für Attribute des RF-Signals 202, die verwendet werden können, um den AoA 208 zu schätzen. Der Wegunterschied ΔD 213 kann auch durch andere Attribute des RF-Signals 202 ausgedrückt werden, zum Beispiel in der folgenden Gleichung (2): $Δ D = \frac{λ}{2 π} (φ_{A2} - φ_{A 1})$
wobei λ die Wellenlänge des RF-Signals 202 ist und Φ_A1 und Φ_A2 Phasenwerte des RF-Signals 202 für Antenne 1 207 bzw. Antenne 2 209 sind.
λ kann wie in der folgenden Gleichung (3) ausgedrückt werden: $λ = \frac{c}{f}$
wobei f die Frequenz des RF-Signals 202 ist und c die Lichtgeschwindigkeit ist.
Durch Substituieren von Gleichung (3) in Gleichung (2) oben, mit allen anderen Variablen bekannt, kann AoA 208 durch Bestimmen des Phasenunterschieds Φ_A2 - Φ_A1 geschätzt werden, wie in der folgenden Gleichung (4) illustriert: $θ = {cos}^{- 1} (\frac{c (φ A2 - φ A 1)}{2 π f d})$
In hierin beschriebenen Ausführungsformen basiert das Schätzen des AoA 208 des RF-Signals 202 auf dem Schätzen der Phasen des RF-Signals 202 (z. B. einem Attribut des RF-Signals) an mehreren Antennenelementen. Aufgrund des Unterschieds der Ausbreitungsdistanzen von der sendenden Antenne 206 beobachten die Antenne 1 207 und die Antenne 2 209 eine unterschiedliche Phase des RF-Signals 202. Falls zum Beispiel angenommen wird, dass sich die Wellenfronten 204 parallel durch den Raum ausbreiten, wird die durch die Antenne 1 207 beobachtete Phase Φ_A1 sein (nicht gezeigt) und die durch die Antenne 2 209 beobachtete Phase Φ_A2 sein (nicht gezeigt). In Ausführungsformen ist der Unterschied zwischen Φ_A1 und Φ_A2 der Phasenunterschied, der verwendet wird, um den AoA mindestens teilweise basierend auf Gleichung 4 und/oder anderen Beziehungen, die RF-Signalattribute involvieren, die zum Schätzen des AoA 208 verwendet werden können, zu schätzen.
Beispielhafte Strukturen und Verfahren zum Schätzen des AoA, ohne die BOM-, Fußabdruck-, Komplexitäts- und Energieverbrauchsprobleme von einigen Multifunk-Lösungen (z. B. gewidmeter Sendeempfänger pro Antenne) und ohne Anforderungen für die konstanten und/oder vorher festgelegten Eingangsmuster und die Phasenvorhersage von Einzelfunk-Lösungen, werden in Bezug auf 3 erörtert.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine drahtlose Vorrichtung 300 gemäß Ausführungsformen illustriert, um den AoA basierend auf einem RF-Signal zu schätzen. In einer Ausführungsform kann die drahtlose Vorrichtung 300 die empfangende Vorrichtung 110 von 1 sein. Die verschiedenen Funktionsblöcke in 3 werden als miteinander über ein Bussystem 301 gekoppelt gezeigt. Das Bussystem 301, einschließlich der Verbindungen (z. B. der Pfeile) zwischen den verschiedenen Blöcken, kann ein oder mehrere Medien für die Ausbreitung von analogen Signalen, digitalen Daten, Steuerungsignalen, Energieversorgung und/oder eine andere Kommunikation darstellen. Das Bussystem 301 kann eine beliebige, passende Buskonfiguration umfassen, ohne von dem beanspruchten Gegenstand abzuweichen.
Der Richtungsschätzer 302 dient dem Schätzen der Richtung einer Quelle (z. B. einer sendenden Antenne) eines RF-Signals relativ zu mehreren Empfangsantennen (z. B. drei oder mehr) unter Verwendung von einem oder mehreren Attributen des RF-Signals. Der Richtungsschätzer 302 kann die Richtung basierend, mindestens teilweise, auf Gleichung 4 schätzen, wie oben in Bezug auf 2 erörtert. Die Genauigkeit der AoA-Schätzung kann von verschiedenen Faktoren abhängen, einschließlich, ohne Beschränkung, der Zahl der Antennen (z. B. Verschiedenheit im Raum), der Dauer, während der RF-Signale an jeder Antenne (z. B. Zahl der Messwerte) empfangen werden, und der Signalqualität. In Ausführungsformen entsprechen die Messwerte des RF-Signals alle einem oder mehreren Kommunikationsprotokollpaketen (z. B. aufeinanderfolgenden Paketen) und der Richtungsschätzer 302 kann den AoA ohne Festlegen einer Modulationsverbindung (z. B. Gaußsche Frequenzumtastung (Gaussian Frequency-Shift Keying, GFSK)) mit der Quellenvorrichtung schätzen. In Ausführungsformen kann der Richtungsschätzer 302 Rohdatenverarbeitung bereitstellen oder einleiten, um Rauschfilterung, Datenmittelwertbildung im Zeitablauf und/oder Antennenmodellkorrelation für die Schätzung des abschließenden Resultats durchzuführen. Da der Richtungsschätzer 302 den AoA basierend auf einem beliebigen Eingangsmuster schätzen kann, kann er Vorrichtungen, die nicht AoA-bewusst sind (z. B. Altvorrichtungen, die kein vorher festgelegtes Trainingssignal zur AoA-Schätzung senden) sowie AoA-bewusste Vorrichtungen lokalisieren.
Der Empfänger 304 dient dem Empfangen von RF-Signalen über eine oder mehrere Antennen. Obwohl in 3 gezeigt wird, dass der Empfänger 304 mit der Antenne 1 305 gekoppelt ist, kann der Empfänger in anderen Ausführungsformen über Umschaltungsschalttechnik (z. B. Umschaltungsschalttechnik 314) mit einer beliebigen Antenne der drahtlosen Vorrichtung gekoppelt sein. In einer Ausführungsform ist der Empfänger 304 zusammen mit dem Sender 305 Teil des Sendeempfängers 310. Es wird gezeigt, dass der partielle Empfänger 312 mit der Umschaltschalttechnik 314 gekoppelt ist und zum Empfangen von RF-Signalen über eine Antenne zu einem Zeitpunkt in Abhängigkeit von der Umschaltkonfiguration dient. Obwohl gezeigt wird, dass der partielle Empfänger 312 der Umschaltschalttechnik gekoppelt ist, kann der Empfänger 304 alternativ oder zusätzlich mit der Umschaltschalttechnik 314 gekoppelt sein. Die Verschiedenheit im Raum kann zum Beispiel durch Koppeln des Empfängers 304 mit mehreren Antennen (z. B. einer nach der anderen) über einen Schalter und Koppeln des partiellen Empfängers 312 über eine einzelne Antenne (oder z. B. mehrere Antennen) erreicht werden. Für einige Ausführungsformen ist der partielle Empfänger Teil eines Sendeempfängers (nicht gezeigt). In einer Ausführungsform ist die Umschaltschalttechnik 314 ein mehrpoliger Schalter, der durch die Verarbeitungsschalttechnik 340 mittels eines Eingangssignals gesteuert wird. Die Umschaltschalttechnik 314 kann eine beliebige passende Kopplungsschalttechnik sein, die auf dem Gebiet bekannt ist, deren Umschaltungs- und/oder Auswahlfunktion durch einen beliebigen Block gesteuert werden können/kann (z. B. innerhalb oder extern zu der drahtlosen Vorrichtung 300), der mit deren Eingang gekoppelt ist.
In Ausführungsformen stellt der Empfänger 304 zusätzliche Funktionalität verglichen mit dem partiellen Empfänger 312 bereit und kann folglich zusätzliche Verarbeitungsanforderungen und Hardware aufweisen. Wie in Bezug auf 4 und 5 ausführlicher erörtert werden wird, kann der Empfänger 304 in einigen Ausführungsformen, zusätzlich zum Schätzen der Phase von RF-Signalen für AoA-Schätzungen, analoge und digitale Signalverarbeitung bereitstellen, um Demodulation von RF-Signalenfür die drahtlose Vorrichtung 300 bereitzustellen. Der partielle Empfänger 312 kann die relativ geringere analoge und digitale Signalverarbeitung bereitstellen, die verwendet wird, um die Phase der RF-Signale für AoA-Schätzungen zu schätzen. Der partielle Empfänger 312 kann auch als partieller Funktionalitätsempfänger oder als partielle Empfängerverarbeitung bezeichnet werden.
Obwohl einige Ausführungsformen mehr Empfangsverarbeitung (z. B. den Empfänger 304 und den partiellen Empfänger 312) als Einzelfunk-Lösungen umfassen können, können Ausführungsformen den AoA einer Quelle eines beliebigen RF-Signals (z. B. eines beliebigen Eingangsmusters), das an mehreren Antennen empfangen wird, unter Verwendung von nur zwei partiellen Empfänger schätzen. Weder der Empfänger 304 noch der partielle Empfänger 312 müssen Teil eines vollständigen Sendeempfängers sein, um den AoA zu schätzen, aber selbst in Ausführungsformen, bei denen ein oder beide Empfänger Teil von vollständigen Sendeempfängern sind, würden diese Ausführungsformen dennoch eine kleinere BOM, einen kleineren Fußabdruck, einen kleineren Energieverbrauch und eine Eignung zum Schätzen des AoA basierend auf einem beliebigen Eingangsmuster (z. B. Protokollunabhängigkeit) verglichen mit herkömmlichen Multifunk- und Einzelfunk-Lösungen darstellen.
Der Attributschätzer 320 dient dem Schätzen von Attributen der RF-Signale. Attribute von RF-Signalen können, ohne Beschränkung, Signalfrequenz, Winkelfrequenz, Amplitude, Phase, Wellenlänge, Wellengeschwindigkeit, Ankunftszeit, Ankunftszeitunterschied, Phasenunterschied, Ankunftsphasenunterschied, Signalstärke und/oder beliebige andere RF-Signalattribute oder Derivate davon umfassen. Der Attributschätzer 320 dient dem Bereitstellen von geschätzten Attributen für den Richtungsschätzer 302 zur Verwendung beim Schätzen des AoA. In einigen Ausführungsformen empfängt der Attributschätzer 320 Informationen, die RF-Signalattribute darstellen oder auf diese bezogen sind, von dem Empfänger 304 und/oder dem partiellen Empfänger 312 und kann der Attributschätzer 320 RF-Signalattribute unter Verwendung der Attributinformationen schätzen. Der Attributschätzer 320 kann analoge und/oder digitale Logik-und/oder Messkonfigurationen umfassen, um RF-Attribute basierend auf Messungen oder Messwerten zu erhalten, die an einer oder mehreren Stellen entlang des Empfangsweges eines RF-Signals gemacht werden. Obwohl sie als getrennt gezeigt werden, kann der Attributschätzer 320 ganz oder teilweise innerhalb des Richtungsschätzers 302, des Empfängers 304 oder des partiellen Empfängers 312 implementiert werden. In einer Ausführungsform umfassen der Empfänger 304 und der partielle Empfänger 312 jeweils ihren eigenen Attributschätzer (siehe z. B. Phasenschätzer in 4 und 5).
In Ausführungsformen wird der partielle Empfänger 312 verwendet, um einen zweiten Bezug im Raum (z. B. der Empfänger 304 erlangt den ersten Bezug im Raum) der AoA-Schätzung zu erlangen, wobei der Regler 322 dazu dient, festzulegen, dass zwei der Bezüge im Raum nicht unakzeptabel zeitmäßig getrennt sind (z. B. außerhalb der Kompensationsfähigkeiten).
Der Regler 322 dient dem Regeln und/oder Kompensieren für Bedingungen des Empfängers 304 und des partiellen Empfängers 312, sodass Attribute der RF-Signale für die Verwendung bei AoA-Schätzungen verlässlich sind. Der Regler 322 kann zum Beispiel Frequenz, Phase oder andere Charakteristika von Eingängen zu oder Ausgängen von dem Empfänger und dem partiellen Empfänger 312 bestimmen und/oder regeln, um die Wirkung auf RF-Signalattribute, die für die AoA-Schätzung verwendet werden, zu steuern. In einer Ausführungsform umfasst der Regler 322 einen lokalen Oszillator, dessen Signal sowohl mit dem Empfänger 304 als auch dem partiellen Empfänger 312 als Eingang zu deren jeweiligen Mischern gekoppelt ist, um eingehende RF-Signale auf Zwischenfrequenzsignale abwärts zu konvertieren. Durch Anwenden des gleichen lokalen Oszillatorsignals auf den Empfänger 304 und den partiellen Empfänger 312 kann der Regler 322 akzeptabel einen ähnlichen Phasenversatz (z. B. zu dem RF-Signal) in dem Empfänger 304 und dem partiellen Empfänger 312 festlegen. In einer Ausführungsform sind die Phasenversätze akzeptabel ähnlich und innerhalb eines vorher festgelegten Synchronisierungsbereichs, wenn die Wirkung der Musteränderung (z. B. aufgrund des Versatz aus) innerhalb eines akzeptablen Schätzungsfehlers liegt (z. B. unter der Annahme, dass die Erfassungszeit innerhalb einer Fraktion der Symboldauer liegt). Als Resultat werden, wenn der Attributschätzer 320 Phasenwerte als RF-Signalattribute bereitstellt, der Phasenwert des über die Antenne 1 305 empfangenen RF-Signals und der Phasenwert des über die Antenne 2 315 empfangenen RF-Signals einen akzeptabel ähnlichen Phasenversatz, eingeführt durch den Regler 322, aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann der Regler 322 einen existierenden Phasenversatz des Empfängers 304 und einen existierenden Phasenversatz des partiellen Empfängers 312 bestimmen und, falls die Phasenversätze nicht akzeptabel ähnlich sind, eine Korrekturmaßnahme durchführen oder einleiten. Der Regler 322 kann zum Beispiel dem Richtungsschätzer 302 oder dem Attributschätzer 320 den Unterschied der Phasenversätze bereitstellen, sodass der Unterschied in der AoA-Schätzung kompensiert werden kann.
Ein Unterschied der Phasenversätze kann in einer Ausführungsform auftreten, bei der der Empfänger 304 und der partielle Empfänger 312 ihre lokalen Oszillatorsignale von unterschiedlichen lokalen Oszillatoren empfangen. Das lokale Oszillatorsignal für den Empfänger 304 kann eine unterschiedliche Frequenz oder Phase gegenüber dem lokalen Oszillatorsignal des partiellen Empfängers 312 aufweisen - was in unterschiedlichen Phasenversätzen resultiert. Der Unterschied der lokalen Oszillatorfrequenz kann an einem unbeabsichtigten Mangel an Synchronisierung und/oder anderen Abstimmungsunterschieden liegen.
In einer Ausführungsform können der Regler 322 oder der Attributschätzer 320 (z. B. ein Phasenschätzer) den Signalausgang von jedem lokalen Oszillator überwachen und/oder messen und die geschätzte Phase für jedes Signal vergleichen, um den Unterschied des Phasenversatzes zwischen dem Empfänger 304 und dem partiellen Empfänger 312 zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann der Regler 322 den Unterschied zwischen den Phasenversätzen, die durch die zwei lokalen Oszillatoren verursacht werden, deduzieren. Zu diesem Zweck kann der Regler 322 die Antenne 1 305 veranlassen, zeitgleich mit dem Empfänger 304 und dem partiellen Empfänger 312 gekoppelt zu sein (z. B. über den Leiter 307 und die Umschaltschalttechnik 314). Der Attributschätzer 320 kann dann die Phase des über die Antenne 1 305 und den Empfänger 304 empfangenen RF-Signals und die Phase des gleichen über die Antenne 1 305 und den partiellen Empfänger 312 empfangenen RF-Signals schätzen. Da das RF-Signal während des gleichen Zeitraums (z. B. zum gleichen Zeitpunkt) und über die gleiche Antenne empfangen wurde, kann der Regler 322 deduzieren, dass ein Unterschied zwischen den geschätzten Phasen der Unterschied zwischen den Phasenversätzen ist, die von dem lokalen Oszillator des Empfängers 304 und dem lokalen Oszillator des partiellen Empfängers 312 eingeführt wurden. Der Regler 322 kann den Unterschied der Phasenversätze dem Richtungsschätzer 302 melden, sodass der Unterschied in der AoA-Schätzung kompensiert werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen dient die Verarbeitungsschalttechnik 340 dem Ausführen von mindestens einem Teil von einem oder mehreren des Richtungsschätzers 302, des Attributschätzers 320, des Reglers 322 oder eines anderen Funktionsblocks der drahtlosen Vorrichtung 300, unter Verwendung von entsprechender Firmware, die in der Speichervorrichtung 303 gespeichert ist. Alternativ oder zusätzlich können beliebige der Funktionsblöcke der in 3 gezeigten drahtlosen Vorrichtung 300 ihre eigene Verarbeitungsschalttechnik (nicht gezeigt) und/oder ihren eigenen Speicher umfassen. Zum Beispiel kann der Richtungsschätzer 302, der Attributschätzer 320, der Regler 322 oder ein beliebiger anderer Funktionsblock der drahtlosen Vorrichtung 300 Hardware (Schalttechnik, zweckgebundene Logik usw.), Software (wie sie beispielsweise auf einem Allzweck-Computersystem oder einer zweckgebundenen Maschine ausgeführt wird), Firmware (eingebettete Software) oder eine Kombination davon umfassen, um deren Funktionalität durchzuführen.
In einer Ausführungsform sind die Verarbeitungsschalttechnik 340, die Speichervorrichtung 303, der Empfänger 304, der partielle Empfänger 312 und die Umschaltschalttechnik 314 Teil eines Systems-auf-Chip (System on Chip, SoC) und können auf einem gemeinsamen Trägersubstrat residieren oder in unterschiedlichen Kombinationen von getrennten integrierten Schaltungen implementiert sein. Das beispielhafte SoC kann konfiguriert sein, um den Attributschätzer 320, den Richtungsschätzer 302 und/oder den Regler 322 gemäß Ausführungsformen zu implementieren.
Ausführungsformen des Empfängers 304 und des partiellen Empfängers 312 werden in Bezug auf 4 bzw. 5 erörtert und illustrieren Ausführungsformen, bei denen der Empfänger 304 und der partielle Empfänger 312 jeweils ihren eigenen Attributschätzer (z. B. einen Phasenschätzer) umfassen, und bei denen der partielle Empfänger 312 insgesamt weniger Schalttechnik und Funktionalität als der Empfänger 304 aufweist.
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Empfänger 404 gemäß einer Ausführungsform illustriert. Der Empfänger 404 von 4 ist ein Beispiel der analogen und digitalen Signalverarbeitung, die verwendet wird, um die Demodulationsfunktion für eine drahtlose Vorrichtung bereitzustellen. Der partielle Empfänger 412 von 5 ist ein Beispiel der relativ geringeren analogen und digitalen Signalverarbeitung, die verwendet wird, um die Phase der RF-Signale 451 für AoA-Schätzungen zu schätzen. Durch Bereitstellen von Phasenschätzung, aber nicht Demodulation, stellt der partielle Empfänger 412 eine Reduzierung der BOM, der Komplexität und des Energieverbrauchs verglichen mit Multifunk-AoA-Lösungen dar.
Es wird gezeigt, dass der Empfänger 404 eine zeitkontinuierliche Signalverarbeitung 432, Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 434, Phasenschätzer 436, und Demodulator 438, alle entlang eines Empfangsweges 430, umfasst. In einer Ausführungsform tritt das RF-Signal 431 in die zeitkontinuierliche Signalverarbeitung 432 ein, wo es gefiltert und mit dem lokalen Oszillatorsignal 433 gemischt wird, um die gewünschte Frequenz (oder z. B. Kanal) auf eine Zwischenfrequenz abwärts zu konvertieren. In einer Ausführungsform stellt der Abwärtskonvertierungsprozess die Zwischenfrequenz als komplexe I- und Q-Signale bereit, die durch den ADC 434 gemessen und digitalisiert werden. Der Phasenschätzer 436 kann Berechnungen durchführen, um die Phase 437 des RF-Signals 431 unter Verwendung der I- und Q-Werte 435 für die Zeit zu schätzen, während der es an der Antenne empfangen wurde, und den Phasenwert an den Demodulator 438 weiterzuleiten, der die Daten 439 (z. B. die decodierte Sequenz von 1en und 0en) für weitere Verarbeitung (z. B. Paketverarbeitung) weiterleitet. Der Phasenschätzer 436 leitet die Phase 437 auch an den Richtungsschätzer 302 von 3 (oder z. B. an einen Speicher) zur Verwendung bei der AoA-Schätzung, wie hierin beschrieben, weiter.
5 ist ein Blockdiagramm, das einen partiellen Empfänger 412 gemäß einer Ausführungsform illustriert. Es wird gezeigt, dass der partielle Empfänger 412 eine zeitkontinuierliche Signalverarbeitung 452, ADC 454, und einen Phasenschätzer 456 entlang des Empfangsweges 450 umfasst. In einer Ausführungsform tritt das RF-Signal 451, wenn es empfangen wird, in die zeitkontinuierliche Signalverarbeitung 452 ein, wo es gefiltert und mit dem lokalen Oszillatorsignal 453 gemischt wird, um die gewünschte Frequenz oder den gewünschten Kanal auf eine Zwischenfrequenz abwärts zu konvertieren. In einer Ausführungsform stellt der Abwärtskonvertierungsprozess die Zwischenfrequenz als komplexe I- und Q-Signale bereit, die durch den ADC 454 gemessen und digitalisiert werden. Der Phasenschätzer 456 schätzt die Phase 457 des RF-Signals 451 unter Verwendung der I- und Q-Werte 455 für die Zeit, während der es an der Antenne empfangen wurde, und leitet die Phase 457 an den Richtungsschätzer 302 zur Verwendung bei der AoA-Schätzung weiter.
6 und 7 illustrieren Umschaltkonfigurationen, um den partiellen Empfänger 312 während unterschiedlicher Zeiträume mit unterschiedlichen Antennen zu koppeln. In der Erörterung von 6 und 7 können der Empfänger 304, die Antenne 1 305, der teilweise Empfänger 312, die Umschaltschalttechnik 314, die Antenne 2 315, die Antenne 3 317 und die Antenne N 319 von 6 und 7 die gleichen oder ähnlich sein wie jene, die in Bezug auf 3 beschrieben werden.
6 ist ein Blockdiagramm, das den Empfänger 304, der mit der Antenne 1 305 gekoppelt ist, und den partiellen Empfänger 312, der mit der Antenne 2 315 gekoppelt ist, über eine Umschaltschalttechnik 314, gemäß einer Ausführungsform zeigt. Die Konfiguration der Umschaltschalttechnik 314 ist über ein Steuerungssignal (nicht gezeigt) steuerbar. Das RF-Signal RF1 601 wird während des gleichen Zeitraums an der Antenne 1 301 und Antenne 2 315 empfangen. Vor oder während dieses Zeitraums koppelt die Umschaltschalttechnik 314 den partiellen Empfänger 312 mit der Antenne 2 315 zeitmäßig, um dem partiellen Empfänger 312 RF1 601 zur Phasenschätzung bereitzustellen, bevor die Umschaltschalttechnik 314 den partiellen Empfänger 312 mit der Antenne 3 317 (oder z. B. einer anderen der Antennen 2-N) koppelt.
8 ist ein Schaubild 800, das die Koordination von Phasenschätzungen während der unterschiedlichen Zeiträume gemäß einer Ausführungsform illustriert. Bezugnehmend auf 8 wird die in Bezug auf 6 beschriebene Konfiguration erörtert, bei der der Phasenwert von RF1 während des Zeitraums 810, beobachtet an Antenne 1 305, als φ1_ANT1 814 geschätzt wird; und der Phasenwert von RF1 während des Zeitraums 810, beobachtet an 2 315, als φ1_ANT2 816 geschätzt wird. Wie in 8 zu sehen ist, werden während des Zeitraums 810 an Antenne 1 305 und Antenne 2 315 unterschiedliche Teile von RF1 beobachtet, was in unterschiedlichen geschätzten Phasen resultiert. Obwohl 8 veranschaulicht, dass die frequenzmodulierten RF-Signale die Antenne 1 305 als erstes erreichen, können die RF-Signale in anderen Ausführungsformen andere Antennen als erstes erreichen und/oder in Bezug auf die Phase oder anderweitig moduliert sein, ohne von dem beanspruchten Gegenstand abzuweichen.
7 ist ein Blockdiagramm, das den Empfänger 304, der mit der Antenne 1 305 gekoppelt ist, und den partiellen Empfänger 312, der mit der Antenne 3 317 gekoppelt ist, über eine Umschaltschalttechnik 314, gemäß einer Ausführungsform zeigt. In Ausführungsformen wird die Umschaltschalttechnik 314 durch den partiellen Empfänger 312 gesteuert. Das RF-Signal RF2 701 wird während des gleichen Zeitraums an der Antenne 1 305 und Antenne 3 317 empfangen. Vor oder während dieses Zeitraums koppelt die Umschaltschalttechnik 314 den partiellen Empfänger 312 mit der Antenne 3 317 zeitmäßig, um dem partiellen Empfänger 312 RF2 701 zur Phasenschätzung bereitzustellen, bevor die Umschaltschalttechnik 314 den partiellen Empfänger 312 mit einer anderen der Antennen 2-N koppelt, um ein anschließendes RF-Signal zu empfangen.
Wiederum bezugnehmend auf 8, wird die in Bezug auf 7 beschriebene Konfiguration erörtert, bei der der Phasenwert von RF2 während des Zeitraums 820, beobachtet an Antenne 1 305, als φ2_ANT1 824 geschätzt wird; und der Phasenwert von RF2 während des Zeitraums 820, beobachtet an Antenne 3 317, als φ2_ANT3 826 geschätzt wird. Die Umschaltungsschalttechnik 314 kann fortsetzen, um den partiellen Empfänger 312 mittels zwischengeschalteter Antennen mit der Antenne N 319 zu koppeln, wobei der Phasenwert von RFN während des Zeitraums 830, beobachtet an Antenne 1 305, als φN_ANT1 834 geschätzt wird; und der Phasenwert von RFN während des Zeitraums 830, beobachtet an Antenne N 319, als φN_ANTN 836 geschätzt wird. 8 illustriert, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen Phasenschätzungen (oder z. B. andere RF-Signalattribute) für RF-Signale bereitstellen, die während eines gleichen Zeitraums an Antennen empfangen werden, während die Antennen im Raum verschieden sind, um AoA-Schätzung basierend auf einem beliebigen Eingangsmuster unter Verwendung von weniger Empfängerschalttechnik als Multifunk-Lösungen zu erlauben.
Die Umschaltung zwischen den Antennen kann zeitgesteuert und/oder geordnet werden, sodass eine adäquate Zahl von Phasenwerten innerhalb der Dauer von einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Paketen erhalten wird, sodass resultierende AoA-Schätzungen innerhalb eines Zielbereichs der Genauigkeit fallen. Die Umschaltung zwischen Antennen 2-N kann zeitgesteuert und/oder geordnet werden, sodass Phasenwerte von RF-Signalen, die gewissen Teilen von Paketen (z. B. gewissen Feldern) entsprechen, geschätzt werden können. Darüber hinaus kann die Umschaltzeitsteuerung, um Leistungsziele (z. B. Energieverbrauch, Genauigkeit, Geschwindigkeit) zu erfüllen, basierend auf der Frequenz, der Wellenlänge, der Empfangsstärke, dem Eingangsmuster oder beliebigen anderen Attributen des RF-Signals optimiert werden.
Die Genauigkeit der AoA-Schätzung kann typischerweise durch Kombinieren einer Reihe von unabhängigen Attributschätzungen für ein konkretes RF-Signal oder Paket verbessert werden. In Ausführungsformen werden mehrere Antennen (z. B. 8-10) in verschiedenen Konfigurationen verwendet, um mehrere Phasenwerte, die in Schätzungsalgorithmen eingegeben werden können, wie etwa Mehrfachsignalklassifizierung (MUltiple Signal Classification, MUSIC), Schätzung von Signalparametern über Rotationsvarianz (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance, ESPRIT), generalisierte Kreuzkorrelation (Generalized Cross Correlation, GCC) und dergleichen, für AoA-Schätzungen zu erhalten. Um den AoA zu schätzen, können Ausführungsformen eine Zahl von Phasenwerten bereitstellen, die der Zahl von Antennen gleicht. Die RF Signale, die verwendet werden, um diese Phasenwerte zu schätzen, werden jedoch während unterschiedlicher Zeiträume an den Antennen beobachtet. Einige Schätzungsalgorithmen sind ausgelegt, um als Eingabe Phasenwerte zu nehmen, die RF-Signalen entsprechen, die an einem Array von Antennen ungefähr zum gleichen Zeitpunkt beobachtet werden. 9 beschreibt Ausführungsformen zum Justieren und/oder Schätzen von Phasenwerten, um den Satz justierter oder geschätzter Phasenwerte als Eingabe für einen Schätzungsalgorithmus bereitzustellen.
9 ist eine Grafik 900, die einen Phasenunterschied gemäß einer Ausführungsform zeigt, der verwendet wird, um einen justierten oder geschätzten Phasenwert bereitzustellen. 9 zeigt die Phasenwerte von 8 für RF1 während des Zeitraums 810 und RF2 während des Zeitraums 820, wie an Antenne 1 305, Antenne 2 315 und Antenne 3 317 beobachtet. Zum Beispiel bei t1 weist RF1, beobachtet an Antenne 1 305, den Phasenwert φ1_ANT1 814 auf und weist RF1, beobachtet an Antenne 2 315, dem Phasenwert φ1_ANT2 816 auf. Bei t2 weist RF2, beobachtet an Antenne 1 305, den Phasenwert φ2_ANT1 824 auf und weist RF2, beobachtet Antenne 3 317, den Phasenwert φ2_ANT3 826 auf. An diesen Punkt wurden die Phasenwerte, die Antenne 1 305 und Antenne 2 315 bei t1 entsprechen, für t1 erhalten, aber heute kein Phasenwert erhalten, der Antenne 3 317 bei t1 entspricht. Der Phasenunterschied zwischen den Phasenwerten bei Antenne 1 305 wird als Δφt_1-t2 902 gezeigt. Dieser Unterschied stellt den Signalverlauf zwischen t1 und t2 dar. Falls angenommen wird, dass welcher Verlauf und entsprechender Phasenunterschied auch immer an Antenne 1 305 zwischen t1 und t2 beobachtet wurde, auch an Antenne 3 317 beobachtet wurde, dann wird das Subtrahieren des Phasenunterschieds Δφt_1-t2 902 von dem Phasenwert φ2_ANT3 826 an der Antenne 3 bei t2 in einem geschätzten Phasenwert φ1_ANT3 _GESCHÄTZT 904 resultieren, der an Antenne 3 317 existiert hätte, falls RF1 an Antenne 3 317 bei t1 beobachtet worden wäre. In einer Ausführungsform stellt der Richtungsschätzer 302 von 3 die in Bezug auf 9 beschriebenen Justierungen und/oder Schätzungen bereit. Diese gleiche Technik kann verwendet werden, um justierte Phasenwerte für beliebige der restlichen N-Antennen bereitzustellen. Auf diese Weise kann ein Satz justierter und/oder geschätzter Phasenwerte, die einem spezifischen Erfassungszeitraum entsprechen, als Eingabe für verschiedene Schätzungsalgorithmen bereitgestellt werden.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 1000 zum Schätzen des AoA gemäß einer Ausführungsform illustriert. Das Verfahren 1000 kann durch Verarbeitungslogik durchgeführt werden, die Hardware (Schalttechnik, zweckgebundene Logik usw.), Software (wie sie beispielsweise auf einem Allzweck-Computersystem oder einer zweckgebundenen Maschine ausgeführt wird), Firmware (eingebettete Software) oder eine Kombination davon beinhaltet. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 1000 zum Beispiel durch die drahtlose Vorrichtung von 3 durchgeführt werden, wie in Bezug auf 4-8 und 10 weiter beschrieben.
Zum Beispiel im Block 1002 regelt und/oder kompensiert der Regler 322 von 3 hinsichtlich einer oder mehreren Bedingungen, die eine Wirkung auf die für die Richtungsschätzung verwendeten RF-Signalattribute aufweisen. In einigen Ausführungsformen synchronisiert der Regler 322 innerhalb eines Grenzwertsynchronisierungsbereichs einen Phasenversatz des Sendeempfängers 310 (z. B. des Empfängers) mit einem Phasenversatz des partiellen Empfängers 312. Bezugnehmend auf die Beispiele 4 und 5 kann der Regler 322 das lokale Oszillatorsignal 433 und 453 regeln oder synchronisieren, das an den ersten Abwärtskonvertierungsmischer und den zweiten Abwärtskonvertierungsmischer eingegeben wird, um eine Wirkung des Phasenversatzes auf die Schätzung der Richtung zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann der Regler 322 einen Phasenunterschied zwischen dem Phasenversatz des Sendeempfängers 310 und dem Phasenversatz des partiellen Empfängers 312 (z. B. wie in Bezug auf 3 beschrieben) bestimmen, um das Kompensieren bezüglich des Unterschieds bei AoA-Schätzungen zu unterstützen.
Im Block 1004 bestimmt der Attributschätzer 320 von 3 einen ersten Attributwert eines ersten RF-Signals, das während eines ersten Zeitraums an Antenne 1 305 (z. B. an einer ersten Antenne) empfangen wird. In einer Ausführungsform umfasst der Empfänger 304 innerhalb des Sendeempfängers 310 von 3 den Phasenschätzer 436 von 4 als Attributschätzer, um den ersten Phasenwert (z. B. 814) des ersten RF-Signals bereitzustellen, das während eines ersten Zeitraums (z. B. 810) über eine erste Antenne empfangen wird, wie in 8 illustriert.
Im Block 1006 bestimmt der Attributschätzer 320 von 3 einen zweiten Attributwert des ersten RF-Signals, das während des ersten Zeitraums an einer zweiten Antenne empfangen wird. Zum Beispiel kann der Empfänger 312 von 3 den Phasenschätzer 456 von 5 als Attributschätzer umfassen, und wenn dieser über die Umschaltschalttechnik 314 mit der Antenne 2 315 gekoppelt ist, wie in 6 gezeigt, kann der partielle Empfänger 312 einen zweiten Phasenwert (z. B. 816) des ersten RF-Signals bereitstellen, das während des ersten Zeitraums (z. B. 810) über die zweite Antenne empfangen wird, wie in 8 illustriert.
Im Block 1008 schaltet die Umschaltungsschalttechnik 314 den Attributschätzer (z. B. den partiellen Empfänger 312) von einem mit der zweiten Antenne gekoppelten Zustand auf einen mit einer dritten Antenne gekoppelten Zustand um. 7 zeigt zum Beispiel den partiellen Empfänger 312, der durch die Umschaltungsschalttechnik 314 von Antenne 2 315 auf Antenne 3 317 umgeschaltet wurde. Die Umschaltungsschalttechnik 314 ist durch ein Eingangssignal steuerbar und kann den partiellen Empfänger 312 mit einer beliebigen der 2-N-Antennen koppeln.
Im Block 1010 bestimmt der Attributschätzer 320 von 3 einen ersten Attributwert eines zweiten RF-Signals, das während eines zweiten Zeitraums an einer ersten Antenne empfangen wird. Bezugnehmend auf 4 umfasst der Empfänger 304 innerhalb des Sendeempfängers 310 von 3 den Phasenschätzer 436 von 4 als Attributschätzer, um den ersten Phasenwert (z. B. 824) des zweiten RF-Signals bereitzustellen, das während des zweiten Zeitraums (z. B. 820) über die erste Antenne empfangen wird, wie in 8 illustriert.
Im Block 1012 bestimmt der Attributschätzer 320 von 3 einen zweiten Attributwert des zweiten RF-Signals, das während des zweiten Zeitraums an der dritten Antenne empfangen wird. Zum Beispiel kann der partielle Empfänger 312 von 3 den Phasenschätzer 456 von 5 als Attributschätzer umfassen, und wenn dieser über die Umschaltschalttechnik 314 mit der Antenne 3 317 gekoppelt ist, wie in 7 gezeigt, kann der partielle Empfänger 312 einen zweiten Phasenwert (z. B. 826) des zweiten RF-Signals bereitstellen, das während des zweiten Zeitraums (z. B. 820) über die dritte Antenne empfangen wird, wie in 8 illustriert.
Im Block 1014 schätzt der Richtungsschätzer 302 von 3 einen Ankunftswinkel, der mit dem ersten und zweiten RF-Signal assoziiert ist, basierend auf dem ersten und zweiten Attribut des ersten RF-Signals und dem ersten und zweiten Attribut des zweiten RF-Signals. In einigen Ausführungsformen wird der Richtungsschätzer 302 unter Verwendung der Verarbeitungsschalttechnik implementiert und schätzt er eine Richtung einer Quelle des ersten und zweiten RF-Signals relativ zu dem Antennenarray, basierend auf einem ersten Phasenunterschied des ersten RF-Signals zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne und einem zweiten Phasenunterschied des zweiten RF-Signals zwischen der ersten Antenne und der dritten Antenne.
In Ausführungsformen, die den AoA unter Verwendung von Schätzungsalgorithmen schätzen, kann der Richtungsschätzer 302 ferner einen Phasenunterschied zwischen dem ersten Phasenwert des ersten RF-Signals, beobachtet an der ersten Antenne, und dem Phasenwert des zweiten RF-Signals, beobachtet an der ersten Antenne, bestimmen wie in Bezug auf 9 illustriert und beschrieben. Der Richtungsschätzer 302 kann dann diesen Phasenunterschied von dem zweiten Phasenwert des zweiten RF-Signals, beobachtet an der dritten Antenne, subtrahieren, um einen dritten Phasenwert des RF-Signals zu schätzen, das während des ersten Zeitraums über die dritte Antenne empfangen wird, wie in Bezug auf 9 illustriert und beschrieben. In einer Ausführungsform verwendet der Richtungsschätzer 302 die Phasenwerte, die während des ersten Zeitraums an Antenne 1 305 und Antenne 2 315 beobachtet werden, zusammen mit dem geschätzten Phasenwert für Antenne 3 317 während des ersten Zeitraums in dem Schätzungsalgorithmus, um den Ankunftswinkel zu schätzen.
In einigen Ausführungsformen kann jedes RF-Signal eine Frequenz innerhalb des ISM-Bandes aufweisen und mindestens einen Teil eines Bluetooth-Pakets, ZigBee-Pakets oder WiFi-Pakets codieren. Zum Beispiel und ohne Beschränkung können Signale eingesetzt werden, die Charakteristiken aufweisen, die mit Bluetooth-Niedrigenergie (Bluetooth low energy, BLE), Bluetooth Basisbereich/erhöhte Datenrate (basic range/enhanced data rate, BR/EDR) oder Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 und 802.15.4 konform sind. Ein durchschnittlicher Fachmann wird verstehen, dass andere Ausführungsformen Richtungsschätzung für RF-Signale von beliebigen drahtlosen Kommunikationsspektren, Modulationsmodi und/oder Kommunikationsprotokollen bereitstellen können, ohne von dem Erfindungsgegenstand abzuweichen.
Wie oben erörtert, widmen einige AoA-Schätzungslösungen jeder ihrer mehreren Antennen einen unterschiedlichen Funksendeempfänger (z. B. Multifunk-Vorrichtungen). Für diese Vorrichtungen wirkt sich nicht nur die Zahl der Sendeempfänger auf die BOM und den Fußabdruck der drahtlosen Vorrichtung aus, sondern es gibt auch eine lineare Beziehung zwischen der Zahl der Antennen und der Systemkomplexität, welche sich auf den Energieverbrauch auswirkt. Andere AoA-Schätzungslösungen verwenden eine Umschaltungsschalttechnik, um einen Einzelsendeempfänger (z. B. Einzelfunk) mit mehreren Antennen, eine nach der anderen, zu koppeln, was verglichen mit Multifunk-Lösungen in einer reduzierten BOM, einem reduzierten Fußabdruck, einer reduzierten Komplexität und einem reduzierten Gesamtenergieverbrauch resultieren kann. Bei Einzelfunk-Lösungen werden die RF-Signale über Antennen zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfangen, sodass das Bestimmen der relevanten Phasenunterschiede (z. B. für die AoA-Schätzung) von konstanter und/oder vorher festgelegter RF-Signal-Modulation (z. B. Eingangsmustern) und zeitbasierten Vorhersagen von Phasenwerten abhängen kann, um akzeptable AoA-Schätzungen bereitzustellen. Hierin beschriebene Ausführungsformen können den AoA genau schätzen, ohne den BOM-, Fußabdruck-, Komplexitäts- und Energieverbrauchsproblemen, die durch Multifunk-Lösungen (z. B. gewidmeter Sendeempfänger pro Antenne) präsentiert werden, und ohne einer Notwendigkeit für Konstante und/oder vorher festgelegte Eingangsmuster oder Phasenvorhersage, die bei Einzelfunk-Lösungen verwendet werden. Einige nicht beschränkende Anwendungen für AoA-basierte Ortsfindung unter Verwendung eines beliebigen RF-Signals werden in Bezug auf 11 erörtert.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine AoA-Schätzungskonfiguration 1100, die für verschiedene Anwendungen anwendbar ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen illustriert. In Ausführungsformen umfasst die verfolgte Vorrichtung 1102 mindestens eine Antenne (nicht gezeigt), um RF-Signale zu senden, und die Verfolgungsvorrichtungen 1104 und 1106 umfassen jeweils mindestens drei Antennen und verwenden die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren, um einen AoA der verfolgten Vorrichtung 1102 zu schätzen. AoA-Schätzungen von den mehreren Verfolgungsvorrichtungen 1104 und 1106 und/oder andere Informationen, wie etwa Distanzbereich oder Topologiekenntnisse, können verwendet werden (z. B. durch einen Netzwerkknoten), um einen zwei- oder dreidimensionalen Ort der verfolgten Vorrichtung 1102 zu schätzen. Diese Fähigkeit kann, ohne Beschränkung, für Lager-/Einzelhandelsinventar-Verfolgung in Innenräumen/Navigationsdienste, Netzwerkeffizienz und Heimautomatisierungsdienste mit Ortsunterstützung verwendet werden.
Zum Beispiel benutzen einige intelligente Beleuchtungssysteme das ZigBee-PAN Protokoll zwischen ihrem Hub und den Lichtlampen. Der Einrichtungsprozess kann die Zuordnung von jedem Lampen-ID mit spezifischem Ort (z. B. Flur, Schlafzimmer usw.) umfassen. Während dieser Prozess gegenwärtig manuell abläuft, kann er mit Ortsverfolgung aktiviert halb-vollautomatisiert sein. Ausführungsformen können in Steuerungshubvorrichtungen (z. B. den Verfolgungsvorrichtungen 1104 und 1106) implementiert werden, um die Richtung zu jeder Lichtlampe (z. B. der verfolgten Vorrichtung 1102) zu identifizieren. In Ausführungsformen können Koordinatenorte der Lichtlampen über Techniken erreicht werden, die durchschnittlichen Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, wie etwa Distanzfindung, Trilateration, Innenraumkartierungsinformationen und Triangulation unter Verwendung von mehreren Verfolgungsvorrichtungen.
Da die hierin beschriebenen Ausführungsformen den AoA basierend auf einem beliebigen Eingangsmuster (z. B. protokoll- und musterunabhängig) schätzen können, kann die Funktionalität in Verfolgungsvorrichtungen (z. B. Verfolgungsvorrichtung 1104 und 1106) aktiviert werden, sodass sowohl AoA-bewusste Vorrichtungen (z. B. jene, die dem Verfolger ein vorher festgelegtes Muster zur AoA-Schätzung bereitstellen) als auch AoA-unbewusste Vorrichtungen in dem PAN-Netzwerk lokalisiert werden können. Die AoA-basierten Verfolgungsvorrichtungen 1104 und 1106 werden mit der existierenden PAN-Installationsbasis (z. B. AoA-unbewusste Altvorrichtungen) arbeiten, während sie eine geringe Komplexität (z. B. einige Ausführungsformen fügen nur einen partiellen Empfänger und einen Schalter hinzu) der PAN-Lösungen aufrechterhalten. Ein durchschnittlicher Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass einige hierin beschriebene Ausführungsformen in Netzwerkvorrichtungen verwendet werden können, die nicht explizit als PAN-Vorrichtungen bezeichnet sind.
Ausführungsformen zum Verfolgen von AoA-unbewussten Vorrichtungen können für Mesh-Netzwerk-Management angewandt werden. Wenn Ausführungsformen verwendet werden, um Kenntnisse über die physische Topologie von Mesh-Elementen zu gewinnen, können Management-, Diagnose- und Verwendungsanwendungen erweitert oder entwickelt werden, die AoA-unbewusste Vorrichtungen involvierten. Zum Beispiel kann eine direktionale Übertragung für die Staureduzierung verwendet werden. Sobald ein AoA einer verfolgten Vorrichtung 1102 festgelegt ist, kann eine Verfolgungsvorrichtung (z. B. 1104) mit einer Eignung zum Leiten ihrer Signale oder der Signale der verfolgten Vorrichtung, sich selbst oder die verfolgte Vorrichtung veranlassen, den Bereich des ausgestrahlten Signals zu begrenzen, um Störungen mit den benachbarten Netzwerken zu reduzieren. Dies kann unter Verwendung von bekannten Strahlenformungstechniken oder durch die Verwendung von direktionalen Antennen implementiert werden.
Die obige Beschreibung ist illustrativ und nicht beschränkend gemeint. Die oben beschriebenen Ausführungsformen (oder ein oder mehrere Aspekte davon) können in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen werden Fachleuten auf dem Gebiet nach Durchsicht der obigen Beschreibung ersichtlich sein. In diesem Dokument werden die Begriffe „ein“, „eine“ oder „einer“, wie in Patentdokumenten üblich, so verwendet, dass sie eines oder mehr als eines umfassen. In diesem Dokument wird der Begriff „oder“ verwendet, um Nichtausschließliches zu bezeichnen, oder so, dass „A oder B“ „A, aber nicht B“, „B, aber nicht A“ und „A und B“ umfasst, sofern nicht anders angegeben. Im Fall von inkonsistenten Benutzungen dieses Dokuments und jenen durch Bezugnahme einbezogenen Dokumenten ist die Benutzung in den einbezogenen Bezugnahmen als Ergänzung zu diesem Dokument zu betrachten; bei unvereinbaren Inkonsistenzen löst die Benutzung dieses Dokuments die Benutzung in einbezogenen Bezugnahmen ab.
Obwohl der beanspruchte Gegenstand unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, liegt es auf der Hand, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom umfassenderen Wesen und Umfang des Beanspruchten abzuweichen. Demgemäß sind die Patentschrift und Zeichnungen als illustrativ und nicht beschränkend aufzufassen. Der Umfang der Ansprüche sollte daher unter Bezugnahme auf die anhängenden Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, auf die solche Ansprüche Anrecht haben, bestimmt werden. In den anhängenden Ansprüchen werden die Begriffe „umfassend“ und „bei denen“ als einfache Äquivalente der jeweiligen Begriffe „beinhaltend“ und „wobei“ verwendet. In den nachfolgenden Ansprüchen sind die Begriffe „umfassend“ und „beinhaltend“ außerdem offen; ein System, Gerät, Artikel oder Prozess, der Elemente zusätzlich zu den nach einem solchen Begriff in einem Anspruch aufgelisteten umfasst, soll dennoch in den Umfang dieses Anspruchs fallen. Außerdem werden in den nachfolgenden Ansprüchen die Begriffe „erste/r/s“, „zweite/r/s“ und „dritte/r/s“ etc. nur als Kennzeichnungen verwendet und sollen ihren Objekten keine numerischen Anforderungen auferlegen.
Die Zusammenfassung der Offenbarung wird bereitgestellt, um 37 C.F.R. §1.72(b) zu erfüllen, wonach eine Zusammenfassung erforderlich ist, die dem Leser erlauben wird, die Art der technischen Offenbarung schnell festzustellen. Sie wird mit dem Verständnis eingereicht, dass sie nicht verwendet werden wird, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder zu begrenzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 15632028 [0001]
US 62471821 [0001]

Claims

Ein Verfahren, das Folgendes beinhaltet: unter Verwendung eines Sendeempfängers, Bestimmen eines ersten Attributwertes für ein erstes Funkfrequenzsignal (RF-Signal, RF = Radio Frequency), das während eines ersten Zeitraums über eine erste Antenne empfangen wird; unter Verwendung eines Attributschätzers, Bestimmen eines zweiten Attributwertes für das erste RF-Signal, das während des ersten Zeitraums über eine zweite Antenne empfangen wird; Umschalten des Attributschätzers von einem mit der zweiten Antenne gekoppelten Zustand auf einen mit einer dritten Antenne gekoppelten Zustand; unter Verwendung des Sendeempfängers, Bestimmen eines ersten Attributs für ein zweites RF-Signal, das während eines zweiten Zeitraums über die erste Antenne empfangen wird; unter Verwendung des Attributschätzers, Bestimmen eines zweiten Attributs für das zweite RF-Signal, das während des zweiten Zeitraums über die dritte Antenne empfangen wird; und Schätzen eines Ankunftswinkels, der mit dem ersten und zweiten RF-Signal assoziiert ist, basierend auf dem ersten und zweiten Attribut des ersten RF-Signals und dem ersten und zweiten Attribut des zweiten RF-Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Bestimmen des ersten Attributwertes für das erste RF-Signal das Bestimmen eines ersten Phasenwertes für das erste RF-Signal beinhaltet, das Bestimmen des zweiten Attributwertes für das erste RF-Signal das Bestimmen eines zweiten Phasenwertes für das erste RF-Signal beinhaltet, das Bestimmen des ersten Attributwertes für das zweite RF-Signal das Bestimmen eines ersten Phasenwertes für das RF-Signal und das Bestimmen des zweiten Attributwertes für das zweite RF-Signal das Bestimmen eines zweiten Phasenwertes für das zweite RF-Signal beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Schätzen des Ankunftswinkels das Bestimmen eines ersten Phasenunterschieds und eines zweiten Phasenunterschieds beinhaltet, wobei der erste Phasenunterschied zwischen dem ersten und zweiten Phasenwert für das erste RF-Signal liegt und der zweite Phasenunterschied zwischen dem ersten und zweiten Phasenwert für das zweite RF-Signal liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Schätzen des Ankunftswinkels das Justieren des zweiten Phasenwertes für das zweite RF-Signal beinhaltet, um einen dritten Phasenwert für das erste RF-Signal zu schätzen, das während des ersten Zeitraums über die dritte Antenne empfangen wird, wobei das Justieren das Bestimmen eines Phasenunterschieds zwischen dem ersten Phasenwert für das erste RF-Signal und dem ersten Phasenwert für das zweite RF-Signal und das Subtrahieren des Phasenunterschieds von dem zweiten Phasenwert für das zweite RF-Signal beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 2, das das Verarbeiten der ersten RF-Signale unter Verwendung eines Sendeempfängers, der mit der ersten Antenne gekoppelt ist, und das Verarbeiten der zweiten RF-Signale unter Verwendung eines Empfängers, der konfiguriert ist, um über einen Umschaltkreis mit der zweiten und dritten Antenne gekoppelt zu werden, beinhaltet, wobei der Empfänger mit dem Attributschätzer gekoppelt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, das das Synchronisieren innerhalb eines vorgegebenen Synchronisierungsbereichs eines Phasenversatzes des Sendeempfängers mit einem Phasenversatz des Empfängers beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Synchronisieren das Koppeln eines gleichen Oszillatorsignals mit einem Mischer des Sendeempfängers und einem Mischer des Empfängers beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Synchronisieren das Bestimmen eines Phasenunterschieds zwischen dem Phasenversatz des Sendeempfängers und dem Phasenversatz des Empfängers und das Kompensieren für den bestimmten Phasenunterschied vor dem Schätzen des Ankunftswinkels beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei mindestens eines von dem ersten RF-Signal und dem zweiten RF-Signal in Bezug auf mindestens eines von Frequenz und Phase moduliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verwenden des Attributschätzers zum Bestimmen des zweiten Attributwertes für das erste RF-Signal und des zweiten Attributwertes für das zweite RF-Signal das Durchführen von Berechnungen unter Verwendung von mindestens einem von I- und Q-Werten beinhaltet, die mit dem ersten RF-Signal und dem zweiten RF-Signal assoziiert sind.
Eine Ausrüstung, die Folgendes beinhaltet: einen Sendeempfänger, der konfiguriert ist, um mit einer ersten Antenne gekoppelt zu werden, wobei der Sendeempfänger einen ersten Phasenwert für ein erstes Funkfrequenzsignal (RF-Signal), das während eines ersten Zeitraums über eine erste Antenne empfangen wird, bereitstellt und einen ersten Phasenwert für ein zweites RF-Signal, das während eines zweiten Zeitraums über die erste Antenne empfangen wird, bereitstellt; einen Umschaltkreis, der konfiguriert ist, um zwischen mit jeder einer Vielzahl von Antennen, die eine zweite Antenne und eine dritte Antenne umfassen, gekoppelten Zuständen umzuschalten; einen partiellen Empfänger, der mit dem Umschaltkreis gekoppelt ist, wobei der partielle Empfänger konfiguriert ist, um einen zweiten Phasenwert für das erste RF-Signal, das während des ersten Zeitraums über die zweite Antenne empfangen wird, bereitzustellen und einen zweiten Phasenwert für das zweite RF-Signal, das während eines zweiten Zeitraums über die dritte Antenne empfangen wird, bereitzustellen; und einen Richtungsschätzer, der mit dem Sendeempfänger und dem partiellen Empfänger gekoppelt ist, wobei der Richtungsschätzer konfiguriert ist, um einen Ankunftswinkel, der mit dem ersten und zweiten RF-Signal assoziiert ist, basierend auf dem ersten und zweiten Phasenwert für das erste RF-Signal und dem ersten und zweiten Phasenwert für das zweite RF-Signal zu schätzen.
Ausrüstung gemäß Anspruch 11, wobei der Richtungsschätzer konfiguriert ist, um den Ankunftswinkel basierend auf einem ersten Phasenunterschied und einem zweiten Phasenunterschied zu schätzen, wobei der erste Phasenunterschied zwischen dem ersten und zweiten Phasenwert für das erste RF-Signal liegt und der zweite Phasenunterschied zwischen dem ersten und zweiten Phasenwert für das zweite RF-Signal liegt.
Ausrüstung gemäß Anspruch 11, wobei der Richtungsschätzer konfiguriert ist, um einen Phasenunterschied zwischen dem ersten Phasenwert für das erste RF-Signal und dem ersten Phasenwert für das zweite RF-Signal zu bestimmen und den Phasenunterschied von dem zweiten Phasenwert für das zweite RF-Signal zu subtrahieren, um einen dritten Phasenwert für das erste RF-Signal, das während des ersten Zeitraums über die dritte Antenne empfangen wird, zu schätzen, wobei der Richtungsschätzer konfiguriert ist, um den geschätzten dritten Phasenwert zu verwenden, um den Ankunftswinkel zu schätzen.
Ausrüstung gemäß Anspruch 11, die ferner einen Regler beinhaltet, der mit dem Sendeempfänger, dem partiellen Empfänger und dem Richtungsschätzer gekoppelt ist, wobei der Regler innerhalb eines Grenzwertsynchronisierungsbereichs einen Phasenversatz des Sendeempfängers mit einem Phasenversatz des partiellen Empfängers synchronisieren wird.
Ausrüstung gemäß Anspruch 14, wobei der Regler konfiguriert ist, um einen Phasenunterschied zwischen dem Phasenversatz des Sendeempfängers und dem Phasenversatz des Empfängers zu bestimmen, und wobei der Richtungsschätzer konfiguriert ist, um für den bestimmten Phasenunterschied zu kompensieren, um den Ankunftswinkel zu schätzen.
Ausrüstung gemäß Anspruch 11, wobei jedes RF-Signal eine Frequenz innerhalb des Bandes für industrielle, wissenschaftliche und medizinische (Industrial, Scientific, and Medical, ISM) Anwendungen aufweist und mindestens einen Teil eines Bluetooth-Pakets oder eines ZigBee-Pakets codiert, und wobei mindestens eines des ersten RF-Signals und des zweiten RF-Signals in Bezug auf mindestens eines von Frequenz und Phase moduliert wird.
Eine drahtlose Vorrichtung, die Folgendes beinhaltet: ein Antennenarray, das eine erste Antenne, eine zweite Antenne und eine dritte Antenne umfasst; einen ersten Empfangsweg der mit der ersten Antenne gekoppelt ist, wobei der erste Empfangsweg einen Demodulator umfasst, um Funkfrequenzsignale (RF, Signale), die über die erste Antenne empfangen werden, zu demodulieren; einen Kopplungskreis, um alternierend mit der zweiten Antenne und der dritten Antenne gekoppelt zu werden; einen zweiten Empfangsweg, der mit dem Kopplungskreis gekoppelt ist, wobei der zweite Empfangskreis einen Phasenschätzer umfasst, um Phasenschätzungen bereitzustellen, die mit RF-Signalen, die über die zweite Antenne und die dritte Antenne empfangen werden, assoziiert sind; und eine Verarbeitungsschalttechnik, die konfiguriert ist, um den Kopplungskreis zu veranlassen, während eines ersten Zeitraums mit der zweiten Antenne gekoppelt zu werden und während eines zweiten Zeitraums mit der dritten Antenne gekoppelt zu werden, wobei die Verarbeitungsschalttechnik eine Richtung einer Quelle des ersten und zweiten RF-Signals relativ zu dem Antennenarray schätzen wird, basierend auf einem ersten Phasenunterschied des ersten RF-Signals zwischen der ersten Antenne und der zweiten Antenne und einem zweiten Phasenunterschied des zweiten RF-Signals zwischen der ersten Antenne und der dritten Antenne.
Drahtlose Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei der Phasenschätzer einen Phasenwert für das erste RF-Signal, das über die zweite Antenne empfangen wird, und einen Phasenwert für das zweite RF-Signal, das über die dritte Antenne empfangen wird, basierend auf mindestens einem von einem I-Signal und einem Q-Signal, die mit jedem des ersten und zweiten RF-Signals assoziiert sind, schätzen wird.
Drahtlose Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei der erste Empfangsweg einen ersten Abwärtskonvertierungsmischer umfasst und der zweite Empfangsweg einen zweiten Abwärtskonvertierungsmischer umfasst, wobei die drahtlose Vorrichtung ferner einen Regler umfasst, der mit dem ersten Empfangsweg und dem zweiten Empfangsweg gekoppelt ist, wobei der Regler einen oder mehrere lokale Oszillatoreingänge an dem ersten Abwärtskonvertierungsmischer und dem zweiten Abwärtskonvertierungsmischer regeln wird, um eine Wirkung des Phasenversatzes auf die Schätzung der Richtung zu reduzieren.
Drahtlose Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die drahtlose Vorrichtung und die Quelle des ersten und zweiten RF-Signals innerhalb eines drahtlosen, persönlichen Bereichsnetzwerks verbunden sind.