專利名稱：對多徑信號建模的無線臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及經(jīng)一條以上的傳播路徑接收信號的無線臺，并且可以應(yīng)用于(例如)實(shí)施如下過程的無線臺，即該過程可以從表征無線信道或接收的無線信號的多徑屬性的信息中得到好處。這種過程包括測距、位置確定和信號均衡。
背景技術(shù)：
在多徑環(huán)境中，無線信號從反射表面反射，并且經(jīng)一條以上的傳播路徑被接收到。經(jīng)不同路徑接收到的信號的各個分量具有不同的幅度、相位和時延，這可使得從合成的接收信號中提取出的信息不可靠。例如，如果該信號傳遞數(shù)據(jù)，則特別是針對高比特率傳輸來說，數(shù)據(jù)錯誤率可被降級，而且如果該信號被用于測距估計(jì)，則該測距估計(jì)的準(zhǔn)確性可被降級。如果可以表征該無線信號的多徑屬性，則可以例如通過以建設(shè)性的方式來消除非期望的反射或?qū)⒔?jīng)不同路徑接收到的信號合并起來，而減少多徑傳播的有害影響。而且還存在利用多元天線(MEA)來達(dá)到很高比特速率傳輸?shù)南到y(tǒng)。這種系統(tǒng)采用無線信號多徑屬性的特征。在G.J.Foschini發(fā)表于BellSystems Technical Journal(貝爾系統(tǒng)技術(shù)期刊，pp.41-59)上，題為“Layered Space-Time Architecture for WirelessCommunication ina Fading Environment When Using Multi-ElementAntnnas(使用多元天線時衰落環(huán)境中用于無線通信的分層空時結(jié)構(gòu))”(1996年秋季，第41-59頁)中描述了MEA系統(tǒng)。
一種用于描述多徑傳播特征的方案就是使用例如多徑估計(jì)時延鎖定環(huán)路(MEDLL)和最小均方誤差估計(jì)器(MMSE)等的參數(shù)估計(jì)技術(shù)，分別參見例如B.Townsend，D.J.R.van Nee，P.Fenton和K.VanDierendonck發(fā)表于Proc of the Institute of NavigationNational Technical Meeting(航海國家技術(shù)學(xué)院會刊)(1995年1月18-20日，Califonia，Anaheim)中，題為“PerformanceEvaluation of the Multipath Estimating Delay Lock Loop(多徑估計(jì)時延鎖定環(huán)路的性能評價)”的論文(第277-283頁)，以及L.R.Weill發(fā)表于GPS世界(1997年4月)，題為“ConqueringMultipathThe GPS Accuracy Battle(戰(zhàn)勝多徑GPS準(zhǔn)確性戰(zhàn)役)”的論文。在參數(shù)估計(jì)技術(shù)中，由數(shù)學(xué)模型表示接收到的信號，例如包括表示經(jīng)多條傳播路徑接收到的信號分量的幅度、相位和時延的可變參數(shù)在內(nèi)的模型，而且可以迭代地調(diào)節(jié)該參數(shù)值，直到所接收信號與數(shù)學(xué)模型之間實(shí)現(xiàn)良好匹配。
參數(shù)估計(jì)技術(shù)能夠?qū)е聹?zhǔn)確地描述多徑無線信號的特征，但其有計(jì)算上強(qiáng)度大的缺點(diǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的、用于接收多徑無線信號的無線臺。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種無線臺，其包含用于接收經(jīng)直達(dá)路徑以及至少一條反射路徑傳播的第一無線信號的裝置；用于生成所接收的第一無線信號的模型的裝置，其中該模型包含至少一個參數(shù)和代表反射表面的平面與無線臺之間的垂直距離的值；用于估計(jì)該參數(shù)值或每個參數(shù)值的裝置，以及利用至少一個這樣估計(jì)的參數(shù)值的裝置。
在存在一條以上反射路徑的環(huán)境中，該模型可以包含多個數(shù)值，每個數(shù)值代表反射表面的平面與無線臺之間的垂直距離。
每個反射表面的平面與無線臺之間的垂直距離可以由如下方式確定從無線臺發(fā)射第二無線信號，并且測量該反射的往返時延或每個反射的每個往返時延。在本說明書中，該第二無線信號被稱作探測信號(sounding signal)。
如果在需要時動態(tài)地確定該垂直距離或每個垂直距離，則該無線臺可以是移動設(shè)備。
除了使用探測信號去確定反射表面的平面與無線臺之間的垂直距離之外，還可以在例如靜態(tài)無線臺的安裝期間，預(yù)先確定該垂直距離或每個垂直距離，并且對其進(jìn)行存儲以備需要時使用。在后一種情況中，應(yīng)確定對于一個或多個主導(dǎo)反射器的垂直距離，其中在辦公室環(huán)境中該主導(dǎo)反射器很可能是墻。無論該無線臺是移動的或是固定的，發(fā)射該第一無線信號的設(shè)備都可以是移動的。
代表反射表面的平面與無線臺之間垂直距離的該數(shù)值或每個數(shù)值可以被直接包括在該模型中，或間接地被包括在應(yīng)用于該模型參數(shù)的邊界條件中。
在該模型中包括至少一個代表反射表面平面與無線臺之間垂直距離的值，使得能夠降低計(jì)算模型參數(shù)所要求的計(jì)算量?？梢酝ㄟ^如下方式而降低計(jì)算量即減少模型中參數(shù)的個數(shù)，或應(yīng)用邊界條件去限制參數(shù)值，或利用可從接收到的第一信號或探測信號中初始估計(jì)其值的參數(shù)，在這種情況下可以利用更加接近其最終值的參數(shù)來啟動參數(shù)估計(jì)過程。相反，對于給定計(jì)算量來說，通過例如在模型中包括更多的反射平面，可以提高參數(shù)估計(jì)的準(zhǔn)確性。當(dāng)選擇并且在模型中只包括反射的一個子集時，應(yīng)給出優(yōu)先選擇以便包含具有最大接收幅度的反射，例如在辦公室環(huán)境中，從墻體的反射。
還可以通過在模型中直接包括或在邊界條件內(nèi)包括一個或多個反射表面的反射率，來降低計(jì)算量。在建筑物中，由于在例如辦公室或倉庫等類似建筑中使用類似的材料，因此這一數(shù)值可以是公知的。而且對于每個主導(dǎo)反射表面來說，其反射率也可是類似的。
也可以通過在模型中直接包括或在邊界條件內(nèi)包括所接收的、由無線臺發(fā)出的探測無線信號的幅度，而測量至少一個反射表面平面與無線臺之間的垂直距離，以此來降低計(jì)算量。此數(shù)據(jù)固有地包括有關(guān)反射表面反射率的數(shù)據(jù)。
該模型參數(shù)的一個實(shí)例就是代表經(jīng)直達(dá)路徑接收到的第一無線信號行進(jìn)距離的參數(shù)。例如，代表直達(dá)路徑飛行時間(flight time)的參數(shù)將潛在地表示以光速行進(jìn)的距離。
另一個實(shí)例參數(shù)就是代表經(jīng)直達(dá)路徑接收到的第一無線信號的到達(dá)角度(隨后給出定義)或接收幅度的參數(shù)，或是代表探測信號反向散射的幅度的參數(shù)。
從參數(shù)估計(jì)過程中得到的參數(shù)值描述多徑傳播的特征，并且可以被以各種方式利用。例如它們可以有助于接收信號的均衡，以降低比特誤碼率，它們能夠提供來自無線臺的第一無線信號的發(fā)射源的距離估計(jì)，這對定位配有目標(biāo)的無線臺和人是有用的，并且它們還可以被用于信號的解調(diào)。
附圖簡述現(xiàn)在僅通過實(shí)例，并且參考附圖描述本發(fā)明，其中

圖1是多徑環(huán)境中無線系統(tǒng)的示意框圖，圖2是說明圖1中多徑傳播場景的幾何示意圖，圖3是說明當(dāng)直達(dá)傳播路徑平行于反射表面時的多徑幾何示意圖，圖4是說明當(dāng)直達(dá)傳播路徑垂直于反射表面時的多徑幾何示意圖，以及圖5是有關(guān)無線臺根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行操作時的流程圖。
在附圖中，相同的參數(shù)數(shù)字被用于指示相應(yīng)的功能。
執(zhí)行本發(fā)明的模式隨后在將本發(fā)明應(yīng)用于無線測距系統(tǒng)的環(huán)境中描述本發(fā)明的示范實(shí)施例，其中無線臺估計(jì)與目標(biāo)臺的距離，無線臺從該目標(biāo)臺中接收無線信號。
參考圖1，其中說明了包含耦合到第一天線14以及處理裝置16的第一收發(fā)機(jī)12的無線臺10。耦合到處理裝置的是第一時鐘18以及存儲裝置19。存儲裝置19供處理裝置使用，用于暫時存儲數(shù)據(jù)。在圖1中還有目標(biāo)臺20，其中包含耦合到第二天線24和第二時鐘28的第二收發(fā)機(jī)22。該第一和第二時鐘18和28是同步的。同步方法都是公知的，因而在本說明書中不需要詳細(xì)地描述。無線臺10和目標(biāo)臺20都是移動設(shè)備。收發(fā)機(jī)12和22都被配置為利用擴(kuò)頻信令進(jìn)行通信。而且圖1中還說明，第一和第二反射表面40和50可以例如是墻體。
當(dāng)要測量目標(biāo)臺20距無線臺10的距離時，處理裝置16啟動由第一收發(fā)機(jī)12和第一天線14進(jìn)行的探測信號的傳輸。該探測信號被反射表面40和50反射，并且被第一收發(fā)機(jī)12收回，這里接收到的探測信號被傳遞給處理裝置16。在圖1中，由第一反射表面40的反射被表示為R1，以及第二反射表面50的反射被表示為R2。利用第一時鐘18作為時間參考，該處理裝置16估計(jì)發(fā)射探測信號與從第一和第二反射表面40和50接收到探測信號的反射R1和R2之間的時延。這些時延中的每個時延分別被表示為T1和T2。反射的檢測可以通過使接收到的探測信號與被發(fā)射的探測信號的復(fù)制品相關(guān)來完成。特別是當(dāng)存在一條以上反射路徑時，通過計(jì)算接收到的探測信號的相關(guān)函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)出現(xiàn)峰值的時間，可輔助時延的測量。
現(xiàn)在參考圖2，其中給出如圖1所示的相同的多徑場景，只是其中標(biāo)注了距離。根據(jù)估計(jì)到的時延T1和T2，處理裝置16估計(jì)從無線臺10到每個反射表面的距離；D1＝c.T1和D2＝c.T2，其中c是光速。這些距離都被確定為垂直于反射表面。
在現(xiàn)有實(shí)施例中，探測信號服務(wù)于兩個目的。除了使得能夠估計(jì)距離D1和D2之外，該探測信號還由目標(biāo)臺20接收。響應(yīng)于接收該探測信號，該目標(biāo)臺20發(fā)送第一無線信號，在本說明書中該第一無線信號被稱作測距信號。測距信號經(jīng)過三條路徑到達(dá)無線臺10直達(dá)路徑、第一反射表面40的反射以及第二反射表面50的反射。圖1中分別以P0、P1和P2表示這三條路徑。處理裝置16執(zhí)行對接收到的測距信號的分析，以生成目標(biāo)臺20到無線臺10的距離估計(jì)。該分析中包含生成接收到的測距信號的數(shù)學(xué)模型，其中包含代表經(jīng)過直達(dá)路徑和反射路徑接收到的各個信號分量的參數(shù)。這一模型可以被表示為r(t)=Σk=0Kakp(t-dk/c)ej(ax+θk)---(1)]]>其中c是光速，ω是第一信號的載波頻率，p(t)是在時刻t發(fā)出的第一信號的擴(kuò)展信號，針對直達(dá)路徑k＝0，以及針對至少一條反射路徑k＞0，K是模型中表示的反射信號路徑的個數(shù)，ak是經(jīng)過第k條路徑接收到的測距信號的幅度，dk是經(jīng)過第k條路徑接收到的測距信號行進(jìn)的距離(在該場景中，如圖2所示，d1＝d’1+d”1以及d2＝d’2+d”2)，以及θk是經(jīng)過第k條路徑接收到的測距信號的相位。
等效地，dk/c可以由τk表示，即經(jīng)過第k條路徑接收到的測距信號的傳播時延。
K的取值至少為1。理想情況是表示各個大型反射器。越多的反射信號路徑被表示，則模型的準(zhǔn)確性可以越高。
例如上述被稱作MEDLL或MMSE的參數(shù)估計(jì)技術(shù)被用于去查找參數(shù)ak、dk和θk的取值，這導(dǎo)致在預(yù)定目標(biāo)范圍內(nèi)與接收到的測距信號相匹配的公式1的模型。該預(yù)定目標(biāo)可以例如是接收到的測距信號與模型之間均方誤差的特定最大可接受值，在這種情況下，當(dāng)均方誤差值就是或者小于最大可接受值時達(dá)到目標(biāo)。又如另一實(shí)例，該預(yù)定目標(biāo)可以是均方誤差的最小化，在這種情況中，當(dāng)均方誤差達(dá)到最小值時就達(dá)到該目標(biāo)。又如另一實(shí)例，該預(yù)定目標(biāo)可以是由無線臺10所用的參數(shù)值的預(yù)定的準(zhǔn)確性。
根據(jù)本發(fā)明，在模型中直接或間接地包含一個值，該值代表至少一個反射表面40、50平面與無線臺10之間的垂直距離Dk。直接包含可以通過用Dk的函數(shù)來替換一個或多個參數(shù)ak和dk得以實(shí)現(xiàn)，或者通過把一個或多個邊界條件應(yīng)用于一個或多個參數(shù)ak和dk而得以間接包含，該邊界條件是Dk的函數(shù)。
下面給出應(yīng)用于被反射信號路徑的10個函數(shù)，即k＞0。技術(shù)人員可以得到其它或替代的函數(shù)。
對圖2中說明的多徑幾何的分析給出經(jīng)第k條路徑接收到的測距信號的行進(jìn)距離可以被表示為 對于k＞0函數(shù)1其中k是經(jīng)直達(dá)路徑接收到的測距信號的到達(dá)角。到達(dá)角k被定義為直達(dá)路徑與垂直于第k個反射表面的直線之間的角，這樣該角并不與第k條反射路徑相交，如圖2和圖3所示。
dk的最大值出現(xiàn)在k為零時，即從目標(biāo)臺到無線臺的鏡面反射的傳播方向垂直于第k個反射表面。圖4中說明了這種情況，從中可以看到dk的最大值可以被表示為dk≤d0+2Dk函數(shù)2dk的最小值出現(xiàn)在k是90度時，即從目標(biāo)臺到無線臺的鏡面反射的傳播方向平行于第k個反射表面。圖3中說明了這種情況，從中可以看到dk的最小值可以被表示為dk≥d02+4Dk2]]>函數(shù)3參考圖2，dk的最小值還可以被表示為dk≥2Dk函數(shù)4這一邊界條件的最小值對應(yīng)于無線臺10與目標(biāo)臺20處于同一位置。
采用一般接受的逆平方傳播定律(inverse square propagationlaw)，則經(jīng)第k條路徑(k＞0)接收到的測距信號的幅度ak正比于被發(fā)射測距信號的幅度A，反比于dk2，并且還正比于第k個反射表面的反射率μk，即ak=Aμkdk2---(2)]]>類似地，從第k個反射器(被稱作反向散射)收回的探測信號的幅度abk為abk=Bμk4Dk2]]>對于k＞0其中B是被發(fā)射的探測信號的幅度。通過合并公式(2)和(3)，而消除反射表面的反射率μk，并且ak可以被表示為ak=abk4Dk2dk2·AB---(4)]]>通過分別在時刻T1和T2測量接收的探測信號的幅度，可以估計(jì)ab1和ab2的取值。
通過把函數(shù)1的表示代入公式(4)，可以得到下面對于ak的表達(dá)式 函數(shù)5函數(shù)2中對于dk最大值的邊界條件可以與公式(4)合并，從而得到對于ak最小值的如下表達(dá)式ak≥abk4Dk2(d0+2Dk)2·AB]]>函數(shù)6對于函數(shù)3內(nèi)dk最小值的邊界條件可以與公式(4)合并，從而得到對于ak最大值的如下表達(dá)式ak≤abk4Dk2d02+4Dk2·AB]]>函數(shù)7采用逆平方傳播定律，則a0可以被表示為a0=Ad02---(5)]]>合并公式(2)和(5)得到
ak=μka0d02dk2---(6)]]>合并公式(6)和函數(shù)1得到 函數(shù)8它獨(dú)立于abk，并且即使在不使用探測信號時也可以使用。通常來講，辦公室環(huán)境的墻體都是由具有類似反射率的材料制成的，在這種情況下，可以假設(shè)所有反射表面的μk值都是標(biāo)準(zhǔn)的。
合并對函數(shù)2中dk最大值的邊界條件與公式(6)，便得到對ak最小值的如下邊界條件ak≥μka0d02(d0+2Dk)2]]>函數(shù)9對函數(shù)3中dk最小值的邊界條件可以與公式(6)組合，從而得到對ak最大值的如下邊界條件ak≤μka0d02d02+4Dk2]]>函數(shù)10如果可以根據(jù)接收到的測距信號去估計(jì)經(jīng)直達(dá)路徑接收到的測距信號的幅度a0，以及如果可以估計(jì)反射表面的反射率μk，則盡管并不依賴于Dk的取值，但是還可以采用如下額外的函數(shù)ak＜μka0(7)適用于任意特定情況的最佳函數(shù)將取決于如下的若干考慮，其中包括第一收發(fā)機(jī)12和第一天線14的能力；對參數(shù)值施加最大限制的函數(shù)；可從接收到的測距信號和探測信號中最可靠地提取出來的數(shù)據(jù)；在參數(shù)估計(jì)過程中減少參數(shù)個數(shù)的函數(shù)。例如，無線臺10可被裝配或者可不被裝配去測量探測信號反向散射的到達(dá)角k。又如另一實(shí)例，由于多徑環(huán)境的特征，無線臺10可能能夠更準(zhǔn)確地估計(jì)探測信號反向散射的幅度abk，這是與其可估計(jì)經(jīng)直達(dá)路徑接收到的測距信號的幅度a0相比而言的。在這種情況下，根據(jù)μk是有一個假設(shè)值還是被保留做為變量，與應(yīng)用包含a0的函數(shù)8、9或10相比，應(yīng)用包含ak的函數(shù)5、6、或7將導(dǎo)致較少的計(jì)算。
函數(shù)2和3允許公式(1)中的參數(shù)值dk(對于k＞0)被限制為根據(jù)參數(shù)d0和Dk值定義的取值。由于減少了參數(shù)的數(shù)量，而且限制了dk的取值，因此可以減少計(jì)算。如果根據(jù)接收到的測距信號對d0值進(jìn)行初始估計(jì)，則可以進(jìn)一步減少計(jì)算。
進(jìn)行d0值初始估計(jì)的一個方法就是使所接收的測距信號與被發(fā)送的測距信號的復(fù)制品進(jìn)行相關(guān)，以估計(jì)經(jīng)直達(dá)路徑接收到的測距信號的傳播時延τ0；則d0＝c.τ0。
當(dāng)k＞0時，函數(shù)1和5到10允許公式(1)中參數(shù)dk或ak的取值被限制在以參數(shù)d0和Dk值定義的取值，但是由于這些函數(shù)中引入了額外參數(shù)，因此并不減少參數(shù)的總體數(shù)量。然而，由于可以根據(jù)接收到的測距信號和/或探測信號的測量來估計(jì)額外參數(shù)的取值，因此仍然可以減少計(jì)算。這些額外的參數(shù)有函數(shù)1、5和8中測距信號的到達(dá)角k；函數(shù)5、6和7中探測信號反向散射的幅度abk；以及函數(shù)8、9和10中經(jīng)直達(dá)路徑接收到的測距信號的幅度a0。
利用公知的測量技術(shù)，例如擁有天線陣列，便可通過適當(dāng)?shù)匕惭b無線臺來估計(jì)到達(dá)角k。
可以根據(jù)接收到的測距信號的測量去估計(jì)經(jīng)直達(dá)路徑接收到的測距信號的幅度a0。
可以根據(jù)接收到的探測信號的測量去估計(jì)探測信號反向散射的幅度abk。
在根據(jù)接收到的信號測量而估計(jì)到的參數(shù)值中很可能存在不確定性的容限，在這種情況下應(yīng)該將一個錯誤容限應(yīng)用于各函數(shù)，而不是精確地解釋該函數(shù)。容限的范圍將取決于接收到的、根據(jù)其來得出估計(jì)的探測信號和/或測距信號的質(zhì)量。
如果不能可靠地做出這種參數(shù)估計(jì)，例如由于接收到的探測信號和/或測距信號的分辨率較差而導(dǎo)致，則在參數(shù)估計(jì)過程中可以讓參數(shù)進(jìn)行自由地變化。
其中對參數(shù)值而言存在上限和下限，通過以接近上限和下限間的中點(diǎn)的區(qū)域中的參數(shù)值開始進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，便可以降低計(jì)算量。
通過初始地以模型中包括的所有反射路徑來執(zhí)行參數(shù)估計(jì)過程，以及通過把一個或多個函數(shù)應(yīng)用于這些參數(shù)，可以確定由公式(1)定義的模型的參數(shù)值。參數(shù)估計(jì)一直繼續(xù)到模型與接收到的測距信號之間的均方誤差達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。或者還可以使用迭代過程，初始地在該模型中只包括一條反射路徑或反射路徑的一個子集，并且利用參數(shù)估計(jì)過程去估計(jì)參數(shù)值，然后以迭代方式包括該模型中的其它的反射路徑，并且再次執(zhí)行參數(shù)估計(jì)過程，以精細(xì)化參數(shù)值。再次地，參數(shù)估計(jì)一直繼續(xù)到模型和接收到的測距信號之間的均方誤差達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。為至少一次迭代而應(yīng)用一個或多個函數(shù)。
圖5是說明無線臺10的操作的流程圖。該流程圖從塊101開始，其中無線臺10發(fā)射探測信號，并且從反射表面40、50接收反射。根據(jù)接收到的探測信號的反射，在塊102中計(jì)算至少一個反射表面平面40、50與無線臺10之間的垂直距離Dk的估計(jì)。而且在模塊102中，可選地對于k＞0而估計(jì)從第k個反射器收回的探測信號的幅度abk。如果無線臺10是靜止的，則塊101和102的另一種選擇就是預(yù)先估計(jì)這一垂直距離Dk，并且在無線臺10中存儲，以作好準(zhǔn)備用于描述無線信號的特征，由此而避免發(fā)射探測信號的要求。在塊103，無線臺10接收測距信號，以及在塊104，對接收到的測距信號進(jìn)行分析，以產(chǎn)生一個或多個參數(shù)ak、dk和k的估計(jì)值，其中k＞＝0。在塊105，利用公式(1)選擇接收信號的初始模型，其中包含直達(dá)路徑以及至少一個反射路徑。在塊106，利用塊104中計(jì)算的一個或多個估計(jì)，來根據(jù)該模型的參數(shù)計(jì)算函數(shù)。在塊107，對該模型應(yīng)用參數(shù)估計(jì)過程，由此該參數(shù)值在從塊106中得到的函數(shù)的限制內(nèi)進(jìn)行變化，使得該模型與塊103中接收到的測距信號之間的均方誤差最小。在塊108，最小均方誤差與預(yù)定目標(biāo)值比較，而且如果均方誤差超過預(yù)定目標(biāo)值，則在塊109內(nèi)通過向模型添加代表額外反射信號路徑的參數(shù)來改進(jìn)該模型。然后該流程返回到塊106，其中針對改進(jìn)的模型來計(jì)算函數(shù)。在塊107內(nèi)還進(jìn)行其它的參數(shù)估計(jì)，以及當(dāng)塊108內(nèi)比較的均方誤差小于預(yù)定目標(biāo)值時，流程轉(zhuǎn)至塊110，在那里利用一個或多個得到的參數(shù)值。在該示范實(shí)施例中，這種利用包括顯示代表目標(biāo)臺20與無線臺10的距離的參數(shù)值d0，或者將該參數(shù)值存儲用于隨后的處理。例如，無線臺10可以是由用戶攜帶的便攜式設(shè)備，并且為用戶提供一個包含目標(biāo)臺20的第二便攜式設(shè)備的范圍估計(jì)。又如另一實(shí)例，無線臺10可以是由用戶攜帶的便攜式設(shè)備，該便攜式設(shè)備可以起到近程探測器的作用，無論何時目標(biāo)臺20移動超出或者替換地進(jìn)入預(yù)定范圍都提供告警。這種應(yīng)用可以對小孩離開其父母、或者一物體被非法地移離建筑物的情況進(jìn)行警告。
可選地，還可以應(yīng)用一個或多個到達(dá)角k的值，到達(dá)角連同d0一起提供了足夠的信息，以計(jì)算目標(biāo)臺20相對于無線臺10以及每個反射表面40、50在二維中的位置。例如在建筑物內(nèi)，反射表面40、50可以是墻體，并且可以相對墻體以及由用戶攜帶的便攜式設(shè)備(包含無線臺10)去計(jì)算包含目標(biāo)臺20的設(shè)備的位置。這種對位置確定目的的參數(shù)值的利用可由處理裝置16來執(zhí)行。
或者在參數(shù)估計(jì)之前，檢驗(yàn)接收到的測距信號或探測信號，以評估其幅度衰減是否大約與時間t成反比。這種評估可以例如通過曲線擬合的方式執(zhí)行。這種衰減是大量隨機(jī)定位的反射器的指示。如果衰減大約反比于時間，則可以利用簡化的模型來執(zhí)行參數(shù)估計(jì)的初始迭代，在該模型中被反射的信號路徑由β/t形式的表示給出，即r(t)=a0p(t-d0c)ej(ax+θ0)+βt---(8)]]>其中β是一自由參數(shù)。在參數(shù)估計(jì)的隨后迭代期間，添加在公式(1)中反射信號路徑的表式。
典型地，第一無線信號以及探測信號可以是擴(kuò)頻信號，但是也可以使用其它的信令方案。
可選地，還可以采用其它方法去啟動測距信號的發(fā)射。例如，通過從無線臺10發(fā)出探測信號之外的信號去啟動測距信號的發(fā)射。又如另一實(shí)例，目標(biāo)臺20可以周期性地啟動測距信號的發(fā)射。
可選地，可以在探測信號之前發(fā)射測距信號。
可選地，還可以使用所接收的測距信號的其他模型。例如，該模型中可以不管所接收信號中信號分量的相位如何，而只對信號的包絡(luò)建模。這種模型可以采用如下的形式r(t)=|Σk=0Kakp(t-dk/c)|---(9)]]>可選地，該反射表面40、50的反射率μk可以是該模型中的參數(shù)，在這種情況下，參數(shù)估計(jì)可以生成對于反射率μk的值，該值與各種材料的反射率值的數(shù)據(jù)庫一起被用于確定該反射表面40、50的材料。這種材料的知識可以提供補(bǔ)充信息，以幫助識別該目標(biāo)臺20的位置。
利用從參數(shù)估計(jì)過程得到的至少一個參數(shù)值的另一實(shí)例就是在多徑信號的均衡中使用這種值，這一過程可以由處理裝置16執(zhí)行。參數(shù)值ak、dk(或等效地τk)以及θk描述多徑信號分量的特征，而且要么把所表征的分量相干地合并以產(chǎn)生可以以增加的可靠性來解調(diào)的合成信號，要么可刪除分量，以使得剩余分量在來自被刪除分量干擾減少的情況下被解調(diào)。
工業(yè)應(yīng)用用于在多徑信號操作環(huán)境中工作的無線設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種無線臺，包含用于接收經(jīng)直達(dá)路徑以及經(jīng)至少一條反射路徑傳播的第一無線信號的裝置，用于生成接收到的第一無線信號的模型的裝置，其中該模型包含至少一個參數(shù)以及一個代表反射表面平面與無線臺之間垂直距離的值，用于估計(jì)該參數(shù)值或每個參數(shù)值的裝置，以及用來利用至少一個這種估計(jì)的參數(shù)值的裝置。
2.如權(quán)利要求1中要求的無線臺，包含用于發(fā)射第二無線信號的裝置，用于接收從反射表面反射回?zé)o線臺的第二無線信號的裝置，用于測量第二無線信號的往返時延的裝置，以及用于根據(jù)往返時延而生成代表該反射表面平面與無線臺之間的垂直距離值的裝置。
3.如權(quán)利要求1中要求的無線臺，包含用于在應(yīng)用于參數(shù)值的邊界條件內(nèi)包括該代表反射表面平面與無線臺之間垂直距離的值的裝置。
4.如權(quán)利要求1、2或3中要求的無線臺，其中該模型包含代表經(jīng)直達(dá)路徑接收到的第一無線信號的行進(jìn)距離的參數(shù)。
5.如權(quán)利要求1、2或3中要求的無線臺，其中該模型包含代表經(jīng)直達(dá)路徑接收到的第一無線信號的接收幅度的參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1、2或3中要求的無線臺，其中該模型包含代表經(jīng)直達(dá)路徑接收到的第一無線信號的到達(dá)角的參數(shù)。
7.如權(quán)利要求1、2或3中要求的無線臺，其中該模型包含代表接收到的第二無線信號的接收幅度的值。
8.如權(quán)利要求1、2或3中要求的無線臺，其中該模型包含代表經(jīng)至少一個反射路徑接收到的第一無線信號的行進(jìn)距離的值。
9.如權(quán)利要求1、2或3中要求的無線臺，其中該模型包含代表該反射表面的反射率的值。
10.如權(quán)利要求3中要求的無線臺，其中已應(yīng)用該邊界條件的至少一個參數(shù)代表經(jīng)至少一個反射路徑接收到的第一無線信號所行進(jìn)的距離。
11.如權(quán)利要求3中要求的無線臺，其中已應(yīng)用該邊界條件的至少一個參數(shù)代表經(jīng)至少一個反射路徑接收到的第一無線信號的接收幅度。
12.如權(quán)利要求1到11中任意一條中要求的無線臺，其中一個這樣利用的參數(shù)值代表該無線臺離開該第一無線信號發(fā)射源的距離。
13.如權(quán)利要求1到11中任意一條中要求的無線臺，其中一個這樣利用的參數(shù)值代表接收到的第二無線信號的接收幅度。
14.如權(quán)利要求1到11中任意一條中要求的無線臺，其中一個這樣利用的參數(shù)值代表經(jīng)至少一條反射路徑接收到的第一無線信號行進(jìn)的距離。
15.如權(quán)利要求1到11中任意一條中要求的無線臺，其中一個這樣利用的參數(shù)值代表經(jīng)直達(dá)路徑接收到的第一無線信號的到達(dá)角。
16.如權(quán)利要求1到15中任意一條中要求的無線臺，其中用于利用的裝置包含用于對接收的無線信號進(jìn)行均衡的裝置。
17.如權(quán)利要求1到15中任意一條中要求的無線臺，其中用于利用的裝置包含用于范圍確定的裝置。
18.如權(quán)利要求1到15中任意一條中要求的無線臺，其中用于利用的裝置包含用于位置確定的裝置。
全文摘要
一種無線臺(10)，在其中估計(jì)用于所接收的多徑信號模型的參數(shù)值，該模型包含代表反射表面平面(40、50)與無線臺之間的垂直距離的值?？梢愿鶕?jù)由無線臺發(fā)出的探測信號的往返時延來測量這種垂直距離。通過對該參數(shù)應(yīng)用限制條件而減少計(jì)算量，且這些限制條件可包含此垂直距離。該限制條件還可以是例如路徑長度、直達(dá)信號的到達(dá)角或幅度、探測信號的反射幅度等參數(shù)的函數(shù)。通過分析所接收的信號而可以對參數(shù)值進(jìn)行初始估計(jì)，隨后是參數(shù)估計(jì)過程。在例如測距、定位或均衡等應(yīng)用中利用所得到的參數(shù)值。
文檔編號H04B17/00GK1579058SQ02821765
公開日2005年2月9日 申請日期2002年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日
發(fā)明者J·羅森菲爾德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司