[發明專利]NB輔助UWB測距系統的跳時序列生成方法

在審

• 申請號: 202211534324.4
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN115996071A
• 公開（公告）日: 2023-04-21
• 發明（設計）人: 董孝東;高科
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: H04B1/7136
• 分類號: H04B1/7136;H04B1/709;H04B1/715
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 黎飛

本發明涉及無線載波通信技術領域，公開了NB輔助UWB測距系統的跳時序列生成方法，利用m序列或AES序列生成UWB測距系統的跳時序列。本發明解決了現有技術存在的不同的測距鏈路之間相互干擾、出現碰撞等問題。

技術領域

本發明涉及無線載波通信技術領域，具體是NB輔助UWB測距系統的跳時序列生成方法。

背景技術

超寬帶技術UWB(Ultra?Wideband)是一種無線載波通信技術，利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，因此其所占的頻譜范圍很寬。由于其脈沖很窄，且輻射譜密度極低，UWB系統具有多徑分辨能力強，功耗低，保密性強等優點。

隨著2002年FCC(美國聯邦通信委員會)批準UWB技術進入民用領域，超寬帶無線通信成為短距離、高速無線網絡熱門的物理層技術之一。許多世界著名的大公司、研究機構、標準化組織都積極投入到超寬帶無線通信技術的研究、開發和標準化工作之中，IEEE已經將UWB技術納入其IEEE?802系列無線標準，已經發布了基于UWB技術的高速無線個域網(WPAN)標準IEEE802.15.4a，以及其演進版本IEEE?802.15.4z，目前下一代UWB無線個域網(WPAN)標準802.15.4ab的制定也已經提上日程。

由于大多數UWB通信設備都依靠電池驅動，因此進一步降低UWB系統的功耗是下一代標準的一個重要研究內容，也就是說：UWB是能量受限的。為了與現有的無線網絡不產生沖突，UWB設備應滿足平均發射功率低于-41.3dBm/MHz。鏈路的能量預算是由發射方處可用的能量對應于接收方處進行信號處理所需的能量決定的。典型的4z數據包短脈沖將時寬保持在1ms內，將可用的能量限制在37nJ之內。若要傳輸毫秒的短脈沖，那么系統將為其提供的傳輸總能量預算。若想突破的限制，提高UWB通信設備的傳輸效率，需要收發端通過一個高性能的窄帶(NB)伴隨系統來進行輔助。使用高性能的伴隨鏈路來“錨定”后續碎片化的超寬帶傳輸(未來可能進入802.15.4ab標準)，在提供時間和頻率同步的同時，降低系統復雜度，使得高性能的UWB可以在接收端整合能量。

現有技術J.S.Hammerschmidt,E.Ekrem,E.Sasoglu,X.Luo,Narrowband?assistedmulti-millisecond?UWB,2021.、Y.Liu,S.Mani,S.Schaevitz,R.Golshan,NBA-MMS-UWBMAC?Considerations,2021.講述Apple提案15-21-0409-00-04ab、15-21-0593-01-04ab-2和15-21-0605-00-04ab定義的方法。標準定義的NB輔助UWB測距系統的基本的結構如圖2所示，在圖2中，每個UWB片段都是一個只包含前導的數據包，NB將負責時間和頻率偏移估計及數據交換。其中SFD是幀開始分隔字段。

其中在NB輔助的多微秒UWB測距系統中，UWB前導preamble是相同結構的重復，每個preamble的持續時間在1到2微秒之間，內部可以填充Ipatov序列、格雷序列等。UWB片段的脈沖重復頻率可以是64或者128MHz。UWB片段的個數可以進行動態調整，可以在1、2、4、8、16、32之間進行選擇。

對于NB片段而言，一般頻段在UNII-3(5725-5850MHz)之內，總共有25個NB信道。與圖1對應，圖3給出了設備A與設備B之間進行NB輔助UWB通信的實例，圖4給出了NB輔助的多微秒UWB(NBA-MMS-UWB)的測距會話過程：

現有技術一采用的NB輔助的多微秒UWB測距若存在以下場景：不同測距鏈路的NB部分使用不同的信道成功接入，但是UWB片段在時間上出現重疊，這樣會出現不同的測距鏈路之間相互干擾的問題。假設不同鏈路的UWB片段時間重疊50％以上視為存在干擾，時間重疊50％以下視為不存在干擾，由于UWB片段之間以1ms為間隔，所以可能會出現“一碰全碰”這樣最差的結果。

發明內容