專利名稱：無線定位信號生成裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的無線定位信號生成方法是在無線定位系統(tǒng)中生成無線定位信號的
方法，其包括以下步驟基于頻帶和頻帶內(nèi)的基準(zhǔn)頻率來確定隨時間變化的頻率變化為
非線性的非線性頻率變化率；生成將非線性頻率變化率作為頻率變化率的非線性啁啾聲
(chirp)信號；以及基于非線性啁啾聲信號生成無線定位信號。
此時，非線性頻率變化率可通過三角函數(shù)來表示。 而且，非線性頻率變化率可以是基準(zhǔn)頻率和三角函數(shù)之和。 另外，確定頻率變化率的步驟可以包括，基于基準(zhǔn)頻率、頻帶的最高頻率和最低頻 率來確定三角函數(shù)的振幅(amplitude)及角頻率(angularfrequency)的步驟。
并且，振幅可以根據(jù)角頻率來確定。 而且，確定三角函數(shù)的振幅及角頻率的步驟可以包括基于最高頻率及最低頻率 來確定頻帶的中心頻率；以及根據(jù)中心頻率和基準(zhǔn)頻率之間的大小比較結(jié)果、并基于最高 頻率、最低頻率及基準(zhǔn)頻率來計算振幅及角頻率。 確定中心頻率的步驟可以將最高頻率和最低頻率的平均值作為中心頻率來計算。
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而且，確定三角函數(shù)的振幅與角頻率的步驟可以根據(jù)最高頻率或最低頻率中減去 基準(zhǔn)頻率的值來確定振幅和角頻率。 本發(fā)明另一特征的無線定位信號生成裝置包括信號生成單元及信號控制單元。信 號生成單元，基于隨時間變化的頻率變化率為非線性的啁啾聲(chirp)信號，生成無線定 位信號。信號控制單元，通過由啁啾聲信號的頻帶及頻帶內(nèi)的基準(zhǔn)頻率來確定的三角函數(shù) 和基準(zhǔn)頻率之和確定頻率變化率。 本發(fā)明可通過非線性啁啾聲信號來提高無線定位的距離性能。


圖l(a)-(d)是顯示現(xiàn)有啁啾聲信號的波形及頻率變化率的附圖。 圖2是顯示本發(fā)明實施例涉及的無線定位系統(tǒng)的附圖。 圖3是顯示本發(fā)明實施例涉及的無線定位信號生成方法的附圖。 圖4是顯示本發(fā)明實施例涉及的非線性啁啾聲信號的頻率變化率的附圖。 圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例涉及的頻率變化率的距離測定誤差率的附圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以使所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員 能夠容易實施。然而，本發(fā)明可具有各種不同的實施方式，并不局限于在此示出的實施例。 另外，為了清楚說明本發(fā)明，圖中省略了與說明無關(guān)的部分，并在說明書整體上類似部分用 類似符號作了標(biāo)記。 在全篇說明書中，若有某部分"包括"某技術(shù)特征之描述，在沒有相反描述的情況 下，該描述則指本發(fā)明除所提技術(shù)特征外，還可以包括其他技術(shù)特征。
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實施例涉及的無線定位信號生成裝置及其方法。 首先，參照圖1說明現(xiàn)有啁啾聲信號的波形及頻率變化率。 圖1是顯示現(xiàn)有啁啾聲信號的波形及頻率變化率的附圖。 現(xiàn)有啁啾聲(Chirp)信號為線性啁啾聲信號，可以用公式l來表示。


公式l
5'c— (f) = exp
廣廣w。
27:
z+仗
在公式i中，s^p(t)、u,T。、u(t)、 e。分別表示線性啁啾聲信號、信號的起始
頻率、信號的頻帶、信號的持續(xù)時間、單位階躍函數(shù)、相位差(PhaseOffset)。 當(dāng)線性啁啾聲信號用公式1表示時，線性啁啾聲信號的頻率變化率用公式2表示。
公式2
<formula>formula see original document page 4</formula> 在公式2中，ii表示頻率變化率(Chirp Rate)。 當(dāng)線性啁啾聲信號與頻率變化率分別用公式1及公式2來表示時，線性啁啾聲信 號的波形及頻率變化率如圖1所示。 此時，圖1中(a)是顯示第一線性啁啾聲信號的波形的附圖。并且，第一線性啁啾聲信號用公式l表示。 并且，圖1中(b)是顯示第一線性啁啾聲信號的頻率變化率的附圖。此時，第一 線性啁啾聲信號的頻率變化率用公式2表示，在Ts時間內(nèi)第一線性啁啾聲信號的頻率增加 WBW。 而且，圖1中(c)是顯示第二線性啁啾聲信號的波形的附圖。此時，第二線性啁啾 聲信號用公式l表示。 另外，圖1中(d)是顯示第二線性啁啾聲信號的頻率變化率的附圖。此時，第二 線性啁啾聲信號的頻率變化率用公式2表示，在Ts時間內(nèi)第二線性啁啾聲信號的頻率減少 WBW。 接著，參照圖2說明本發(fā)明實施例涉及的無線定位系統(tǒng)。
圖2是顯示本發(fā)明實施例涉及的無線定位系統(tǒng)的附圖。
如圖2所示，無線定位系統(tǒng)包括發(fā)射器100及接收器200。 發(fā)射器100包括信號控制單元110及啁啾聲信號生成器130，并基于非線性啁啾聲
信號生成無線定位信號，將已生成的無線定位信號傳輸給接收器200。 信號控制單元110用于確定非線性啁啾聲信號的頻率變化率。 啁啾聲信號生成單元130基于通過信號控制單元IIO確定的頻率變化率來生成非
線性啁啾聲信號。 接收器200包括相關(guān)器210及延遲時間計算器230，并從發(fā)射器100接收無線定位 信號之后，基于接收的無線定位信號來確認(rèn)發(fā)射器100的位置。 相關(guān)器210針對從發(fā)射器100接收的無線定位信號和預(yù)定的基準(zhǔn)啁啾聲信號執(zhí)行 交叉相關(guān)。此時，延遲時間會因相關(guān)器210執(zhí)行的交叉相關(guān)結(jié)果而發(fā)生。并且，延遲時間還 會根據(jù)通道影響、多路徑或非可視路徑的影響而發(fā)生。 延遲時間計算器230計算根據(jù)交叉相關(guān)的延遲時間值，并在已計算的延遲時間值 上乘上光速，以此來計算距離誤差。 接著，參照圖3說明本發(fā)明實施例涉及的發(fā)射器生成無線定位信號的方法。 圖3是顯示本發(fā)明實施例涉及的無線定位信號生成方法的附圖。 如圖3所示，首先信號控制單元IIO確定用于無線定位信號的非線性啁啾聲信號
的頻帶(SllO)。此時，信號控制單元110可通過確定最高頻率與最低頻率來確定非線性啁
啾聲信號的頻帶。 然后，信號控制單元110在已確定的頻帶內(nèi)，根據(jù)預(yù)定基準(zhǔn)確定基準(zhǔn)頻率(S120)。
接著，信號控制單元110基于所確定的頻帶計算中心頻率(S130)。此時，信號控制 單元110可以基于所確定的頻帶的最高頻率和最低頻率計算中心頻率。另外，中心頻率可 以用公式3表示。
公式3
在公式3中，fm、 fhigh、 flOT分別表示中心頻率、最高頻率、最低頻率。 然后，信號控制單元110基于頻帶、基準(zhǔn)頻率及中心頻率來確定非線性啁啾聲信
號的頻率變化率(S140)。此時，信號控制單元110可以根據(jù)最高頻率、最低頻率、基準(zhǔn)頻率及中心頻率來計算非線性啁啾聲信號的頻率變化率。另外，非線性啁啾聲信號的頻率變化
率可通過基于a、 b的三角函數(shù)來計算，而且還可以用公式4表示。公式4
<formula>formula see original document page 6</formula>
在公式4中，*(t) 、fs、c分別表示在非線性啁啾聲信號的頻率變化率的特定時間 t上的頻率、基準(zhǔn)頻率以及常數(shù)值。此時，三角函數(shù)的振幅(amplitude)根據(jù)a、 b來確定， 而三角函數(shù)的角頻率(angular frequency)根據(jù)b來確定。而且，a、 b可通過公式5來表 示。公式5<formula>formula see original document page 6</formula>
在公式5中，Ts表示非線性啁啾聲信號的持續(xù)時間(Duration Time)，而非線性啁 啾聲信號的持續(xù)時間可以預(yù)定。 然后，啁啾聲信號生成器130基于非線性啁啾聲信號的頻率變化率來生成非線性 啁啾聲信號(S150)。此時，當(dāng)頻率變化率用公式4來表示時，非線性啁啾聲信號可以用公式 6表示。公式6
<formula>formula see original document page 6</formula>
在公式6中，S^/(t)、u(t)、 e。分別表示非線性啁啾聲信號、單位階躍函數(shù)、相位
差(Phase Offset)。 然后，基于啁啾聲信號生成器130生成的非線性啁啾聲信號來生成無線定位信號 (S160)。 接著，參照圖4說明本發(fā)明實施例涉及的非線性啁啾聲信號的頻率變化率。 圖4是顯示本發(fā)明實施例涉及的非線性啁啾聲信號的頻率變化率的附圖。 當(dāng)非線性啁啾聲信號的頻率變化率用公式4表示時，非線性啁啾聲信號的頻率變
化率如圖4所示。此時，橫軸表示時間(Time)，縱軸表示頻率(Frequency)。 如圖4所示，非線性啁啾聲信號(Non-linear Chirp)形成頻率曲線(Frequency
Curve)，相反，線性啁啾聲信號(Linear Chirp)的頻率變化率恒定。 此時，頻率變化率的值在t。時最大，該t。通過公式7來表示。公式7
~ = arg max |//* (/)| 下面參照圖5說明本發(fā)明實施例涉及的頻率變化率的距離測定誤差率。 圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例涉及的頻率變化率的距離測定誤差率的附圖。 此時，針對第一頻率變化率下的第一啁啾聲信號(線性啁啾聲信號(Linear
chirp))每比特能量對噪聲功率(noise power)之比(以下又稱"Eb/N。")的距離誤差率
(Ranging error rate)如圖5所示。此時，第一頻率變化率可以用公式8表示。公式8
<formula>formula see original document page 6</formula>
在公式8中，Jl)表示在第一頻率變化率的特定時間t上的第一啁啾聲信號的頻率。 而且，針對在第二頻率變化率下的第二啁啾聲信號(非線性正弦啁啾聲信號
(Non-linear sin chirp))的Eb/N。的距離誤差率如圖5所示。此時，第二頻率變化率可以
用公式9表示。公式9
u 2(t) = fs+asin(bt+c) 在公式9中，2(t)表示在第二頻率變化率下特定時間t上的第二啁啾聲信號的 頻率。 而且，針對第三頻率變化率下的第三啁啾聲信號(非線性雙曲正切啁啾聲信號
(Non-linear tanh chirp))的Eb/N。的距離誤差率如圖5所示。此時，第三頻率變化率可
以用公式10表示。公式10
u 3 (t) = fs+a tanh (bt+c) 在公式10中，3(t)表示在第三頻率變化率下特定時間t上的第三啁啾聲信號的 頻率。 而且，針對第四頻率變化率下的第四啁啾聲信號(非線性反雙曲正弦啁啾聲信號 (Non-linear asinh chirp))的Eb/N。的距離誤差率如圖5所示。此時第四頻率變化率可 以用公式ll表示。
公式ll
li 4(t) = fs+aarcsinh(bt+c) 在公式ll中，P4(t)表示在第四頻率變化率下特定時間t上的第四啁啾聲信號的 頻率。 而且，針對第五頻率變化率下的第五啁啾聲信號(非線性反正切啁啾聲信號
(Non-linear atan chirp))的Eb/N。的距離誤差率如圖5所示。此時，第五頻率變化率可
用公式12表示。公式12
y 5 (t) = fs+aarctan (bt+c) 在公式12中，5(t)表示在第五頻率變化率下的特定時間t上的第五啁啾聲信號 的頻率。 如圖5所示，由于頻率變化率為非線性的啁啾聲信號，即第二啁啾聲信號、第三啁 啾聲信號、第四啁啾聲信號及第五啁啾聲信號的距離誤差率低于頻率變化率為線性的啁啾 聲信號，即第一啁啾聲信號的距離誤差率，因此可以使用非線性啁啾聲信號來提高無線定 位的距離性能。 以上說明的本發(fā)明的實施例并不是僅通過裝置及方法來實現(xiàn)，還可以通過能夠?qū)?br> 現(xiàn)與本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)功能的程序、存儲有該程序的記錄媒體來實現(xiàn)。這樣的實
施方式只要是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員均可以參考上述實施例容易實現(xiàn)。 以上，對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，然而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，
凡在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明所做的各種變更及修
飾均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種在無線定位系統(tǒng)中生成無線定位信號的無線定位信號生成方法，其特征在于，包括以下步驟基于頻帶和所述頻帶內(nèi)的基準(zhǔn)頻率來確定隨時間變化的頻率變化為非線性的非線性頻率變化率；生成將所述非線性頻率變化率作為頻率變化率的非線性啁啾聲信號；以及基于所述非線性啁啾聲信號生成無線定位信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線定位信號生成方法，其特征在于 所述非線性頻率變化率通過三角函數(shù)來表示。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線定位信號生成方法，其特征在于 所述非線性頻率變化率為所述基準(zhǔn)頻率和所述三角函數(shù)之和。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線定位信號生成方法，其特征在于，確定所述非線性頻率 變化率的步驟包括基于所述基準(zhǔn)頻率、所述頻帶的最高頻率和最低頻率來確定所述三角函數(shù)的振幅及角 頻率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線定位信號生成方法，其特征在于 所述振幅根據(jù)所述角頻率來確定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線定位信號生成方法，其特征在于，確定所述三角函數(shù)的振幅及角頻率的步驟包括基于所述最高頻率與所述最低頻率來確定所述頻帶的中心頻率；以及 根據(jù)所述中心頻率和所述基準(zhǔn)頻率之間的大小比較結(jié)果、并基于所述最高頻率、所述最低頻率、以及所述基準(zhǔn)頻率來計算所述振幅及所述角頻率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的無線定位信號生成方法，其特征在于確定所述中心頻率的步驟將所述最高頻率和所述最低頻率的平均值作為所述中心頻 率來計算。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線定位信號生成方法，其特征在于確定所述三角函數(shù)的振幅與角頻率的步驟根據(jù)所述最高頻率或所述最低頻率減去所 述基準(zhǔn)頻率的值來確定所述振幅和所述角頻率。
9. 一種無線定位信號生成裝置，其特征在于，包括信號生成單元，基于隨時間變化的頻率變化率為非線性的啁啾聲信號，生成無線定位 信號；以及信號控制單元，通過由所述啁啾聲信號的頻帶及所述頻帶內(nèi)的基準(zhǔn)頻率確定的三角函 數(shù)和所述基準(zhǔn)頻率之和來確定所述頻率變化率。 全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線定位信號生成裝置，所述裝置基于頻帶及頻帶內(nèi)的基準(zhǔn)頻率，確定隨時間變化的頻率變化為非線性的頻率變化率，并生成將非線性頻率變化率作為頻率變化率的非線性啁啾聲(chirp)信號后，基于非線性啁啾聲信號來生成無線定位信號。
文檔編號H04W64/00GK101754368SQ20091025420
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者尹盛照, 崔完植, 曹永壽, 樸贊國, 樸鐘峴, 趙星閏, 金善中, 金炳斗, 金鎮(zhèn)益 申請人:韓國電子通信研究院