本發(fā)明涉及無線系統(tǒng)信號處理領(lǐng)域，尤其涉及一種天線到達相位差和天線發(fā)射相位差的確定方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、基于距離、角度和定位的空間感知需求及其應用日益擴展，包括手機、基站、標簽、遙控器、穿戴設(shè)備等等在內(nèi)的無線系統(tǒng)產(chǎn)品在空間感知中扮演著越來越重要的角色。

2、通過無線產(chǎn)品的多天線對接收信號的傳播信號aoa（angle?of?arrival，到達方向角）進行測量是一項空間感知的關(guān)鍵技術(shù)。其原理為：相鄰天線之間空間間隔約為半個信號載波波長，不同角度到達不同天線的信號會有不同的路程差，路程差距最大范圍等于天線間距，從而在信號相位上形成約-180°到180°的信號pdoa（phase?difference?of?arrival，到達相位差）。在接收機中，只要估計出天線間信號的信號到達相位差，就可以計算出aoa。

3、另一方面，信號aod（angle?of?departure，發(fā)射方向角）也是一項空間感知的重要參數(shù)。其原理為：發(fā)射端用不同位置的天線分時段發(fā)射信號，接收端分時接收各段信號，計算各天線間信號pdod（phase?difference?of?departure，發(fā)射相位差），從而估計從發(fā)射端到接收端的aod。這種方式中為了避免多天線間信號干擾，不同天線信號通常分時段發(fā)射。

4、兩天線發(fā)射或接收可以計算出一個方向角，以用于估計平面坐標的方向角。三天線l形布置或4天線正方形布置可以用于估計球面坐標的水平方向角和俯仰方向角。

5、一種pdoa估計實現(xiàn)方式是用多個接收機同時對多個天線的信號進行接收，得到對同一段時間信號在不同天線上的相位，從而可以計算出pdoa。然而這種方式的接收機數(shù)目和天線數(shù)目一樣，接收機成本較高。另一方面，這種方法不適用于pdod的估計。

6、另一種實現(xiàn)方式是分時段方式，對于pdoa估計，用一個接收機切換不同接收天線分時段接收不同天線的信號，這樣不管天線數(shù)目多少，一個接收機就可以估計多天線的信號相位，進而可以計算aoa。對于pdod估計，發(fā)射端分時段切換不同發(fā)射天線，接收端可以用同一天線分時段接收不同發(fā)射天線的信號，進而可以估計不同天線的pdod。在ieee802.15.4z的超寬帶uwb協(xié)議、藍牙協(xié)議、星閃標準協(xié)議中，都定義了分段傳輸?shù)臒o線信號幀供切換天線發(fā)射或接收。比如uwb協(xié)議中在一幀信號可以用1~4段加擾序列進行相位估計，各段序列之間留1微秒時間不發(fā)射信號，供切換發(fā)射或接收天線。

7、然而，在實際應用中，通過上述方法計算得到的相位差往往存在較大偏差，導致獲得aoa或aod的準確度較低。

8、以上背景技術(shù)內(nèi)容的公開僅用于輔助理解本發(fā)明的構(gòu)思及技術(shù)方案，其并不必然屬于本專利申請的現(xiàn)有技術(shù)，在沒有明確的證據(jù)表明上述內(nèi)容在本專利申請的申請日已經(jīng)公開的情況下，上述背景技術(shù)不應當用于評價本技術(shù)的新穎性和創(chuàng)造性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種天線到達相位差的確定方法及裝置、天線發(fā)射相位差的確定方法及裝置，利用前后兩次以上的天線相位差加權(quán)合并，實現(xiàn)抵消殘留頻偏引起的相位差，基于該方法所獲得的相位差能夠提高aoa或aod估計的準確度。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明公開了一種天線到達相位差的確定方法，包括以下步驟：

4、a1：在至少三個時段內(nèi)獲取發(fā)射端同一天線的信號，其中，至少有兩個時段獲取的信號是通過不同的天線接收的；

5、a2：根據(jù)各時段獲取的信號估計各時段信號的相位，其中，估計的相位對應為各時段中的一個時刻的相位值；

6、a3：根據(jù)各時段信號的相位計算多種組合的相位差，其中，多種組合的相位差包括至少一個第一組合的相位差和至少一個第二組合的相位差，所述第一組合的相位差是根據(jù)后面時段獲取的信號所估計的相位減去前面時段獲取的信號所估計的相位計算得到，所述第二組合的相位差是根據(jù)前面時段獲取的信號所估計的相位減去后面時段獲取的信號所估計的相位計算得到，其中計算所述第一組合的相位差中的后面時段獲取的信號和前面時段獲取的信號分別是通過不同的天線接收的，計算所述第二組合中的相位差中前面時段獲取的信號和后面時段獲取的信號分別是通過不同的天線接收的；

7、a4：對多種組合的相位差進行歸一化加權(quán)平均，各權(quán)值之和為1，以得到天線到達相位差；其中，在進行歸一化加權(quán)平均的多種組合的相位差中，各所述第一組合的相位差的權(quán)值與對應的第一時間間隔的乘積之和等于各所述第二組合的相位差的權(quán)值與對應的第二時間間隔的乘積之和；所述第一時間間隔是指用于計算所述第一組合的相位差的后面時段估計的相位所對應的時刻與前面時段估計的相位所對應的時刻的時間間隔，所述第二時間隔是指用于計算所述第二組合的相位差的后面時段估計的相位所對應的時刻與前面時段估計的相位所對應的時刻的時間間隔。

8、優(yōu)選地，步驟a1中通過同一維度的至少兩根天線在至少三個時段內(nèi)獲取發(fā)射端同一天線的信號；

9、步驟a3中根據(jù)各時段信號的相位計算同一維度的多種組合的相位差；

10、步驟a4中對同一維度的多種組合的相位差進行歸一化加權(quán)平均，各權(quán)值之和為1，以得到該維度的天線到達相位差。

11、優(yōu)選地，步驟a1中每相鄰時段之間的時間間隔相同，每個時段的時長相同，步驟a4中，所述第一時段間隔等于用于計算所述第一組合的相位差的后面時段與前面時段的時段的位序之差，所述第二時段間隔等于用于計算所述第二組合的相位差的后面時段與前面時段的時段的位序之差。

12、第二方面，本發(fā)明公開了一種天線發(fā)射相位差的確定方法，包括以下步驟：

13、b1：通過同一接收天線獲取至少三個時段內(nèi)的信號，其中，至少有兩個時段內(nèi)獲取的信號是通過發(fā)射端不同的天線發(fā)射的；

14、b2：根據(jù)各時段獲取的信號估計各時段信號的相位，其中，估計的相位對應為各時段中的一個時刻的相位值；

15、b3：根據(jù)各時段信號的相位計算多種組合的相位差，其中，多種組合的相位差包括至少一個第一組合的相位差和至少一個第二組合的相位差，所述第一組合的相位差是根據(jù)后面時段獲取的信號所估計的相位減去前面時段獲取的信號所估計的相位計算得到，所述第二組合的相位差是根據(jù)前面時段獲取的信號所估計的相位減去后面時段獲取的信號所估計的相位計算得到，其中計算所述第一組合的相位差中的后面時段獲取的信號和前面時段獲取的信號分別是通過不同的天線發(fā)射的，計算所述第二組合中的相位差中前面時段獲取的信號和后面時段獲取的信號分別是通過不同的天線發(fā)射的；

16、b4：對多種組合的相位差進行歸一化加權(quán)平均，各權(quán)值之和為1，以得到天線發(fā)射相位差；其中，在進行歸一化加權(quán)平均的多種組合的相位差中，各所述第一組合的相位差的權(quán)值與對應的第一時間間隔的乘積之和等于各所述第二組合的相位差的權(quán)值與對應的第二時間間隔的乘積之和；所述第一時間間隔是指用于計算所述第一組合的相位差的后面時段估計的相位所對應的時刻與前面時段估計的相位所對應的時刻的時間間隔，所述第二時間隔是指用于計算所述第二組合的相位差的后面時段估計的相位所對應的時刻與前面時段估計的相位所對應的時刻的時間間隔。

17、優(yōu)選地，步驟b1中通過同一接收天線獲取發(fā)射端同一維度的至少兩根天線在至少三個時段內(nèi)的信號；

18、步驟b3中根據(jù)各時段信號的相位計算同一維度的多種組合的相位差；

19、步驟b4中對同一維度的多種組合的相位差進行歸一化加權(quán)平均，各權(quán)值之和為1，以得到該維度的天線發(fā)射相位差。

20、優(yōu)選地，步驟b1中每相鄰時段之間的時間間隔相同，每個時段的時長相同，步驟b4中，所述第一時段間隔等于用于計算所述第一組合的相位差的后面時段與前面時段的時段的位序之差，所述第二時段間隔等于用于計算所述第二組合的相位差的后面時段與前面時段的時段的位序之差。

21、第三方面，本發(fā)明公開了一種天線到達相位差的確定裝置，包括信號獲取單元、相位估計單元、相位差計算單元和到達相位差加權(quán)平均單元，其中，

22、所述信號獲取單元用于在至少三個時段內(nèi)獲取發(fā)射端同一天線的信號，其中，至少有兩個時段獲取的信號是通過不同的天線接收的；

23、所述相位估計單元用于根據(jù)各時段獲取的信號估計各時段信號的相位，其中，估計的相位對應為各時段中的一個時刻的相位值；

24、所述相位差計算單元用于根據(jù)各時段信號的相位計算多種組合的相位差，其中，多種組合的相位差包括至少一個第一組合的相位差和至少一個第二組合的相位差，所述第一組合的相位差是根據(jù)后面時段獲取的信號所估計的相位減去前面時段獲取的信號所估計的相位計算得到，所述第二組合的相位差是根據(jù)前面時段獲取的信號所估計的相位減去后面時段獲取的信號所估計的相位計算得到，其中計算所述第一組合的相位差中的后面時段獲取的信號和前面時段獲取的信號分別是通過不同的天線接收的，計算所述第二組合中的相位差中前面時段獲取的信號和后面時段獲取的信號分別是通過不同的天線接收的；

25、所述到達相位差加權(quán)平均單元用于對多種組合的相位差進行歸一化加權(quán)平均，各權(quán)值之和為1，以得到天線到達相位差；其中，在進行歸一化加權(quán)平均的多種組合的相位差中，各所述第一組合的相位差的權(quán)值與對應的第一時間間隔的乘積之和等于各所述第二組合的相位差的權(quán)值與對應的第二時間間隔的乘積之和；所述第一時間間隔是指用于計算所述第一組合的相位差的后面時段估計的相位所對應的時刻與前面時段估計的相位所對應的時刻的時間間隔，所述第二時間隔是指用于計算所述第二組合的相位差的后面時段估計的相位所對應的時刻與前面時段估計的相位所對應的時刻的時間間隔。

26、優(yōu)選地，所述信號獲取單元在獲取信號過程中每相鄰時段之間的時間間隔相同，每個時段的時長相同；

27、所述到達相位差加權(quán)平均單元中所采用的所述第一時段間隔等于用于計算所述第一組合的相位差的后面時段與前面時段的時段的位序之差，所述第二時段間隔等于用于計算所述第二組合的相位差的后面時段與前面時段的時段的位序之差。

28、第四方面，本發(fā)明公開了一種天線發(fā)射相位差的確定裝置，包括信號獲取單元、相位估計單元、相位差計算單元和發(fā)射相位差加權(quán)平均單元，其中，

29、所述信號獲取單元用于通過同一接收天線獲取至少三個時段內(nèi)的信號，其中，至少有兩個時段內(nèi)獲取的信號是通過發(fā)射端不同的天線發(fā)射的；

30、所述相位估計單元用于根據(jù)各時段獲取的信號估計各時段信號的相位，其中，估計的相位對應為各時段中的一個時刻的相位值；

31、所述相位差計算單元用于根據(jù)各時段信號的相位計算多種組合的相位差，其中，多種組合的相位差包括至少一個第一組合的相位差和至少一個第二組合的相位差，所述第一組合的相位差是根據(jù)后面時段獲取的信號所估計的相位減去前面時段獲取的信號所估計的相位計算得到，所述第二組合的相位差是根據(jù)前面時段獲取的信號所估計的相位減去后面時段獲取的信號所估計的相位計算得到，其中計算所述第一組合的相位差中的后面時段獲取的信號和前面時段獲取的信號分別是通過不同的天線接收的，計算所述第二組合中的相位差中前面時段獲取的信號和后面時段獲取的信號分別是通過不同的天線接收的；

32、所述發(fā)射相位差加權(quán)平均單元用于對多種組合的相位差進行歸一化加權(quán)平均，各權(quán)值之和為1，以得到天線發(fā)射相位差；其中，在進行歸一化加權(quán)平均的多種組合的相位差中，各所述第一組合的相位差的權(quán)值與對應的第一時間間隔的乘積之和等于各所述第二組合的相位差的權(quán)值與對應的第二時間間隔的乘積之和；所述第一時間間隔是指用于計算所述第一組合的相位差的后面時段估計的相位所對應的時刻與前面時段估計的相位所對應的時刻的時間間隔，所述第二時間隔是指用于計算所述第二組合的相位差的后面時段估計的相位所對應的時刻與前面時段估計的相位所對應的時刻的時間間隔。

33、優(yōu)選地，所述信號獲取單元在獲取信號過程中每相鄰時段之間的時間間隔相同，每個時段的時長相同；

34、所述發(fā)射相位差加權(quán)平均單元中所采用的所述第一時段間隔等于用于計算所述第一組合的相位差的后面時段與前面時段的時段的位序之差，所述第二時段間隔等于用于計算所述第二組合的相位差的后面時段與前面時段的時段的位序之差。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出的天線到達相位差的確定方法及裝置、天線發(fā)射相位差的確定方法及裝置，其中通過合理配置天線，合適的相位差（前后兩次以上的天線相位差）計算加權(quán)方法，抵消殘留頻偏對空間相位差估計的干擾，從而能夠得到信號空間角度對應的相位差，基于該方法所獲得的相位差能夠提高aoa或aod估計的準確度，以廣泛適用于到達角估計和發(fā)射角估計。