專利名稱：測(cè)量無線電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離的系統(tǒng)、方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測(cè)量無線電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離的系統(tǒng)、方法及電路。
背景技術(shù)：
在無線電網(wǎng)絡(luò)中，希望可以定位無線電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)或者至少確定節(jié)點(diǎn)之間的距 離。由此，例如可以容易地找出故障節(jié)點(diǎn)。也可以跟蹤節(jié)點(diǎn)的緩慢運(yùn)動(dòng)——例如跟蹤工廠 中運(yùn)輸工具的運(yùn)動(dòng)。如果由飛機(jī)擲下的節(jié)點(diǎn)可被定位并且可以與地點(diǎn)相關(guān)地傳輸升高的溫 度，則節(jié)點(diǎn)的定位可被有利地應(yīng)用于消防。 US 5， 220， 332公開了一種具有詢問裝置和應(yīng)答器的測(cè)距系統(tǒng)，所述測(cè)距系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 了兩個(gè)目標(biāo)物之間的非同時(shí)的測(cè)量。以具有可變調(diào)制頻率的(低頻)調(diào)制信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行 調(diào)制，以便借助相位測(cè)量或者替代地借助傳輸時(shí)間測(cè)量由調(diào)制信號(hào)的變化確定詢問裝置與 應(yīng)答器之間的距離。 WO 02/01247 A2公開了一種借助電磁波測(cè)量?jī)蓚€(gè)目標(biāo)物之間的距離的方法。以不 同的載波頻率兩次發(fā)送基站的詢問信號(hào)和便攜式編碼器的應(yīng)答信號(hào)。這些載波頻率在此是 相關(guān)的，也就是說，它們相互依賴。這些載波頻率相互逼近，從而可以測(cè)量這些信號(hào)之間的 相移。由所述相移計(jì)算出編碼器到基站的距離?？梢砸圆煌妮d波頻率或者以相同的載波 頻率發(fā)送詢問信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。對(duì)于新的詢問/應(yīng)答對(duì)話改變載波頻率。
如果根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802. 15. 4的傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的收發(fā)機(jī)被設(shè)置用于半 雙工系統(tǒng)，則所述收發(fā)機(jī)不能同時(shí)發(fā)送和接收。如果所述收發(fā)機(jī)作為有源反射器用于相位 測(cè)量，則節(jié)點(diǎn)必須通過鎖相環(huán)存儲(chǔ)所接收的信號(hào)的相位并且在從接收轉(zhuǎn)換到發(fā)送之后將存 儲(chǔ)的相位用于發(fā)送。例如在接收時(shí)通過附加的鎖相環(huán)如此調(diào)節(jié)作為有源反射器工作的節(jié)點(diǎn) 的收發(fā)機(jī)的石英振蕩器，使得本地振蕩器的LO信號(hào)(L0:Local Oscillator本地振蕩器) 的頻率和相位與接收信號(hào)一致。在轉(zhuǎn)換到發(fā)送時(shí)，附加的鎖相環(huán)必須被斷開并且它現(xiàn)在在 頻率同步的石英振蕩器中繼續(xù)自由振蕩。由此，作為有源反射器工作的收發(fā)機(jī)以與它事先 所接收的載波信號(hào)相同或者成比例的相位以及相同的頻率進(jìn)行發(fā)送。在此，對(duì)自由振蕩的 振蕩器在頻率常數(shù)和相位常數(shù)方面提出很高的要求。必須避免例如集成電路上可能由相位 變化引起的信號(hào)串?dāng)_的干擾。 US 6， 731， 908 B2公開了一種用于確定兩個(gè)目標(biāo)物之間的距離的藍(lán)牙技術(shù)方法。 在此，通過頻率跳變改變頻率，以便測(cè)量多個(gè)不同頻率的相位偏移。目標(biāo)物具有鎖相環(huán) (PLL:Phase Locked Loop)中的電壓控制的石英振蕩器，其中在接收期間關(guān)閉鎖相環(huán)而在 發(fā)送期間打開鎖相環(huán)，使得接收信號(hào)和發(fā)送信號(hào)具有相同的頻率。在此，電壓控制的石英振
蕩器的本地振蕩器信號(hào)的相位借助鎖相環(huán)通過同步與所接收的信號(hào)相干(koh汪rent)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于說明一種盡可能改進(jìn)的、用于距離測(cè)量的方法。
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所述任務(wù)通過具有獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的方法解決。有利的進(jìn)一步構(gòu)型是從屬權(quán)利要求的主題并且包含在說明書中。 因此，提出一種用于測(cè)量無線電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間距離的方法。 在所述方法中，第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)由第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送并且由第二節(jié)點(diǎn)接收。
此外，第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)由第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送并且由第一節(jié)點(diǎn)接收。未經(jīng)調(diào)制的載波信
號(hào)例如是高頻正弦振蕩信號(hào)。 由第一節(jié)點(diǎn)測(cè)量第一相位的第一值和第二值。在此，所述測(cè)量?jī)?yōu)選地在中間頻率層上進(jìn)行。第一相位的第一值對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)的第一頻率。第一相位的第二值對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)的第二頻率。第一頻率和第二頻率具有一個(gè)頻率差。在此，所述頻率差足夠大，以便實(shí)施基于所述頻率差的相位差測(cè)量。優(yōu)選地，頻率差由無線電網(wǎng)絡(luò)的信道的頻率間隔定義。 由第二節(jié)點(diǎn)測(cè)量第二相位的第三值和第四值。在此，所述測(cè)量?jī)?yōu)選地在中間頻率層上進(jìn)行。第二相位的第三值對(duì)應(yīng)于所接收的第一載波信號(hào)的第三頻率。第二相位的第四值對(duì)應(yīng)于所接收的第一載波信號(hào)的第四頻率。第三頻率和第四頻率同樣具有所述頻率差。在此，第一頻率和第三頻率可以相同，從而第二頻率和第四頻率同樣可以相同。替代地，第一頻率和第三頻率不同，并且第二頻率和第四頻率也不同。例如，第一頻率和第三頻率相差
無線電網(wǎng)絡(luò)的信道的一個(gè)或多個(gè)頻率間隔(信道間隔)。 由頻率差、由第一相位的第一值和第二值以及由第二相位的第三值和第四值確定距離。在此，優(yōu)選地充分利用距離與相位差相對(duì)頻率差的比值成正比。優(yōu)選地，由頻率差、由第一相位的第一值和第二值以及由第二相位的第三值和第四值準(zhǔn)確地確定距離值。優(yōu)選地，由多個(gè)距離值尤其通過求平均值來計(jì)算距離值。 本發(fā)明的任務(wù)在于盡可能地簡(jiǎn)化無線電網(wǎng)絡(luò)中用于距離測(cè)量的系統(tǒng)。 所述任務(wù)通過具有獨(dú)立權(quán)利要求7的特征的系統(tǒng)解決。有利的進(jìn)一步構(gòu)型是從屬
權(quán)利要求的主題并且包含在說明書中。 因此，提出一種用于測(cè)量無線電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離的系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述無線電網(wǎng)絡(luò)根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802. 15.4構(gòu)造。在此，可以進(jìn)行無線電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)任意的、被構(gòu)造和設(shè)置用于距離測(cè)量的節(jié)點(diǎn)之間的距離測(cè)量。 在此，距離測(cè)量應(yīng)在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行。第一節(jié)點(diǎn)在用于距離測(cè)量的模式中被設(shè)置用于發(fā)送第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)以及接收第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)。第二節(jié)點(diǎn)在用于距離測(cè)量的模式中被設(shè)置用于發(fā)送第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)以及接收第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)。 第一節(jié)點(diǎn)具有第一相位測(cè)量電路，所述第一相位測(cè)量電路用于測(cè)量所接收的第二載波信號(hào)的第一相位的第一值和第二值。 第一相位的第一值對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)的第一頻率。第一相位的第二值
對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)的第二頻率。 第一頻率和第二頻率具有一個(gè)頻率差。 第二節(jié)點(diǎn)具有第二相位測(cè)量電路，所述第二相位測(cè)量電路用于測(cè)量所接收的第一載波信號(hào)的第二相位的第三值和第四值。 第二相位的第三值對(duì)應(yīng)于所接收的第一載波信號(hào)的第三頻率。第二相位的第四值對(duì)應(yīng)于所接收的第一載波信號(hào)的第四頻率。 第三頻率和第四頻率同樣具有所述頻率差。在第一變形方案中，第一頻率比第二 頻率低所述頻率差而第三頻率比第四頻率低所述頻率差。在另一個(gè)變形方案中，第一頻率 比第二頻率高所述頻率差而第三頻率比第四頻率高所述頻率差。 第一節(jié)點(diǎn)和/或第二節(jié)點(diǎn)和/或一個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于由所述頻率差、由第 一相位的第一值和第二值以及由第二相位的第三值和第四值確定距離。優(yōu)選地，頻率差、第 一相位的第一值和第二值以及第二相位的第三值和第四值被傳輸?shù)酱_定距離的節(jié)點(diǎn)—— 如果在所述節(jié)點(diǎn)中頻率差、第一相位的第一值和第二值以及第二相位的第三值和第四值未 被測(cè)量或未知。 此夕卜，本發(fā)明的任務(wù)還在于，說明用于距離測(cè)量的、無線電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的電路。
所述任務(wù)通過具有獨(dú)立權(quán)利要求14的特征的電路解決。有利的進(jìn)一步構(gòu)型是從 屬權(quán)利要求的主題并且包含在說明書中。
因此，提出一種電路，所述電路被設(shè)置用于無線電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的距離測(cè)量。在此，
所述電路被設(shè)置用于實(shí)施、尤其是啟動(dòng)到無線電網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離測(cè)量。 所述電路具有發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路，所述發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路用于發(fā)送第一未經(jīng)
調(diào)制的載波信號(hào)以及接收第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)。在此，可以以不同的頻率發(fā)送第一未
經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)。 所述電路具有用于鎖相環(huán)的參考時(shí)鐘發(fā)生器，所述鎖相環(huán)用于產(chǎn)生本地振蕩器信 號(hào)。優(yōu)選地，參考時(shí)鐘發(fā)生器具有自由振蕩的石英振蕩器。本地振蕩器信號(hào)用于通過發(fā)射 機(jī)/接收機(jī)電路將所接收的第二載波信號(hào)下混頻到中間頻率信號(hào)。為了借助振蕩器信號(hào)通 過發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路將所接收的無線電信號(hào)下混頻到中間頻率信號(hào)，鎖相環(huán)與發(fā)射機(jī)/ 接收機(jī)電路連接。 所述電路具有分頻器，所述分頻器與參考時(shí)鐘發(fā)生器連接用于通過對(duì)參考頻率發(fā) 生器的參考信號(hào)的參考頻率進(jìn)行分頻來產(chǎn)生比較信號(hào)。優(yōu)選地，分頻器的分頻因子是偶數(shù)。 在此，對(duì)于比較信號(hào)，參考信號(hào)的相位通過借助分頻器的分頻保持不變。 所述電路具有相位測(cè)量電路，所述相位測(cè)量電路與發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路以及分頻 器連接，用于分析處理中間頻率信號(hào)和比較信號(hào)之間的相位。在此，比較信號(hào)的相位用作中 間頻率信號(hào)的相位的參考。在此，中間頻率信號(hào)具有與所接收的第二載波信號(hào)相同的相位。 相位的測(cè)量例如可以借助時(shí)鐘計(jì)數(shù)裝置進(jìn)行。 所述電路具有與相位測(cè)量裝置相連接的控制電路，所述控制電路被設(shè)置用于控制
相位的第一值和第二值的測(cè)量的時(shí)間同步的測(cè)量時(shí)刻。第一值在此對(duì)應(yīng)于所接收的第二載
波信號(hào)的第一頻率而第二值對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)的第二頻率。第一頻率和第二頻
率具有一個(gè)頻率差。測(cè)量時(shí)刻例如可以預(yù)先確定或者通過(節(jié)點(diǎn)之間的)協(xié)商確定。 優(yōu)選地，所述電路被設(shè)置用于從一個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)接收和/或向一個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)發(fā)
送相位的測(cè)量值，以便確定距離。特別優(yōu)選地，所述電路被設(shè)置用于由頻率差、由相位的所
測(cè)量的第一值和所測(cè)量的第二值以及由從一個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)所接收的相位的值確定距離。在
此，所接收的值是由一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到電路的，可以通過電路確定到這個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離。 以下所述的進(jìn)一步構(gòu)型既涉及所述系統(tǒng)，也涉及所述方法以及所述電路。在此，所
述電路和所述系統(tǒng)的功能從方法特征中得出。方法特征從所述系統(tǒng)或所述電路的功能中得出。 在一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型中，實(shí)施值的測(cè)量的時(shí)間同步。在此，如此實(shí)施時(shí)間同 步，使得值的測(cè)量的測(cè)量時(shí)刻、即第一值、第二值、第三值和第四值的測(cè)量的測(cè)量時(shí)刻相互 具有一個(gè)預(yù)先確定的時(shí)間關(guān)系。 特別優(yōu)選地，第一時(shí)間間隔和第二時(shí)間間隔相同。優(yōu)選地，第一時(shí)間間隔定義為第 一相位的第一值的第一測(cè)量時(shí)刻與第一相位的第二值的第二測(cè)量時(shí)刻之間的時(shí)間間隔。優(yōu) 選地，第二時(shí)間間隔定義為第二相位的第三值的第三測(cè)量時(shí)刻與第二相位的第四值的第四 測(cè)量時(shí)刻之間的時(shí)間間隔。所述時(shí)間關(guān)系導(dǎo)致，第一測(cè)量時(shí)刻與第三測(cè)量時(shí)刻之間的第三 時(shí)間間隔等于第二測(cè)量時(shí)刻與第四測(cè)量時(shí)刻之間的第四時(shí)間間隔。 優(yōu)選地，這些時(shí)間間隔是預(yù)先確定的。即這些時(shí)間間隔不是由正在進(jìn)行的測(cè)量確 定的。優(yōu)選地，這些時(shí)間間隔被固定地預(yù)先給定，例如被實(shí)現(xiàn)為參數(shù)組。替代地，對(duì)于距離 測(cè)量，也可以在節(jié)點(diǎn)之間對(duì)這些時(shí)間間隔進(jìn)行協(xié)商。為此，節(jié)點(diǎn)被相應(yīng)地設(shè)置。有利地，節(jié) 點(diǎn)被設(shè)置用于以這些時(shí)間間隔通過存儲(chǔ)相位在測(cè)量時(shí)刻的當(dāng)前值來測(cè)量相位的值，其中相 位的值被連續(xù)地確定。替代地，節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于僅僅在測(cè)量時(shí)刻測(cè)量相位的值并且存儲(chǔ)所 測(cè)量的值。 在一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型中，為了確定距離，由第一相位的第一值和第二值以及
由第二相位的第三值和第四值計(jì)算出相位差。優(yōu)選地，根據(jù)以下公式進(jìn)行所述計(jì)算
在此，公式當(dāng)然也包括它的項(xiàng)的所有代數(shù)變形。在公式中，CPM是第一相位的第一 值而9A2是第一相位的第二值。9B1是第二相位的第三值而CPB2是第二相位的第四值。
根據(jù)一個(gè)有利的構(gòu)型，通過第一節(jié)點(diǎn)的第一參考時(shí)鐘發(fā)生器和第一鎖相環(huán)借助第 一振蕩器信號(hào)產(chǎn)生第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)。有利地，通過第二節(jié)點(diǎn)的第二參考時(shí)鐘發(fā)生 器和第二鎖相環(huán)借助第二振蕩器信號(hào)產(chǎn)生第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)。 通過第一節(jié)點(diǎn)的相位測(cè)量電路相對(duì)于第一參考時(shí)鐘發(fā)生器的第一參考信號(hào)測(cè)量
所接收的第二節(jié)點(diǎn)的第二載波信號(hào)的第一相位的第一值和第二值。通過第二節(jié)點(diǎn)的相位測(cè) 量電路相對(duì)于第二參考時(shí)鐘發(fā)生器的第二參考信號(hào)測(cè)量所接收的第一節(jié)點(diǎn)的第一載波信 號(hào)的第二相位的第三值和第四值。在此，測(cè)量?jī)?yōu)選在中間頻率層上進(jìn)行。 如果第一參考時(shí)鐘發(fā)生器和第二參考時(shí)鐘發(fā)生器以不同的頻率產(chǎn)生第一參考信 號(hào)和第二參考信號(hào)，則參考時(shí)鐘發(fā)生器的頻率的不同步導(dǎo)致一個(gè)與時(shí)問有關(guān)的相位誤差。 為了消除相位誤差，在確定節(jié)點(diǎn)之間的距離時(shí)優(yōu)選地通過四個(gè)測(cè)量時(shí)刻的預(yù)先給定的時(shí)間 關(guān)系使第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)中的第一相位的第一值和第二值以及第二相位的第三值和第 四值的測(cè)量在時(shí)間上同步。 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的構(gòu)型，第一參考時(shí)鐘發(fā)生器的第一參考頻率和第二參考時(shí)鐘發(fā)生 器的第二參考頻率不同步以進(jìn)行距離測(cè)量。參考時(shí)鐘發(fā)生器不相互連接，使得第一參考頻 率和第二參考頻率可以是不同的。與同步的頻率發(fā)生器不同，第一振蕩器信號(hào)和第二振蕩 器信號(hào)相互不具有固定的頻率關(guān)系。 優(yōu)選地，不同步地產(chǎn)生第一參考時(shí)鐘發(fā)生器的第一參考頻率和第二參考時(shí)鐘發(fā)生 器的第二參考頻率以進(jìn)行距離測(cè)量。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的構(gòu)型方案，通過尤其不同步地產(chǎn)生的第一參考頻率和第二參考頻率引起的相位誤差被補(bǔ)償。優(yōu)選地，相位誤差通過以下方式被補(bǔ)償通過第一相位的第二值減去第一值以及第二相位的第四值減去第三值在很大程度上消除相位誤差。 例如，第一載波信號(hào)和第二載波信號(hào)具有相同的頻率。替代地，第一載波信號(hào)的第一頻率與第二載波信號(hào)的第三頻率不同。有利地，第一載波信號(hào)的第一頻率和第二載波信號(hào)的第三頻率相差一個(gè)中間頻率的大小。 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步構(gòu)型，第一節(jié)點(diǎn)具有第一控制電路，第二節(jié)點(diǎn)具有第二控制電路，所述第一控制電路和所述第二控制電路用于測(cè)量的時(shí)間同步。第一控制電路被設(shè)置用于控制第一相位的第一值的第一測(cè)量時(shí)刻以及第一相位的第二值的第二測(cè)量時(shí)刻。為此，第一控制電路例如向第一相位測(cè)量電路發(fā)送一個(gè)作為控制信號(hào)的觸發(fā)脈沖。
相應(yīng)地，第二控制電路優(yōu)選地被設(shè)置用于控制第二相位的第三值的第三測(cè)量時(shí)刻以及第二相位的第四值的第四測(cè)量時(shí)刻。為此，第二控制電路例如向第二相位測(cè)量電路發(fā)送一個(gè)作為控制信號(hào)的觸發(fā)脈沖。第一測(cè)量時(shí)刻和第二測(cè)量時(shí)刻之間的第一時(shí)間間隔與第三測(cè)量時(shí)刻和第四測(cè)量時(shí)刻之間的第二時(shí)間間隔相同。 在第一構(gòu)型方案中，時(shí)間間隔是固定地預(yù)先給定的并且例如為參考時(shí)鐘發(fā)生器的固定數(shù)量的時(shí)鐘。在第二替代構(gòu)型方案中，可在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間協(xié)商時(shí)間間隔。為了協(xié)商時(shí)間間隔，第一節(jié)點(diǎn)例如向第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)所屬的參數(shù)，第二節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述參數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)間間隔。例如通過所述參數(shù)調(diào)節(jié)定時(shí)器的終值。 根據(jù)一個(gè)特別優(yōu)選的構(gòu)型，第一節(jié)點(diǎn)具有用于第一鎖相環(huán)的第一參考時(shí)鐘發(fā)生器，所述第一鎖相環(huán)用于產(chǎn)生第一振蕩器信號(hào)。振蕩器信號(hào)也被稱作LO信號(hào)(L0-LocalOscillator :本地振蕩器)。第一節(jié)點(diǎn)具有第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路，所述第一振蕩器信號(hào)被提供給所述第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路。例如，第一鎖相環(huán)與第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路的第一混頻器連接，用于借助第一振蕩器信號(hào)下混頻所接收的第二載波信號(hào)。同樣地，第一振蕩器信號(hào)也可被用于產(chǎn)生第一載波頻率以發(fā)送第一載波信號(hào)。第一振蕩器信號(hào)具有第一振蕩器頻率。優(yōu)選地，可借助第一鎖相環(huán)的第一乘法因子例如逐級(jí)地調(diào)節(jié)第一振蕩器頻率。
優(yōu)選地，第二節(jié)點(diǎn)具有用于第二鎖相環(huán)的第二參考時(shí)鐘發(fā)生器，所述第二鎖相環(huán)產(chǎn)生具有第二振蕩器頻率的第二振蕩器信號(hào)。優(yōu)選地，可借助第二鎖相環(huán)的第二乘法因子例如逐級(jí)地調(diào)節(jié)第二振蕩器頻率。 優(yōu)選地，第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于時(shí)間延遲地發(fā)送第一載波信號(hào)和第二載波信號(hào)。優(yōu)選地，第一節(jié)點(diǎn)被構(gòu)造用于相對(duì)于第一參考時(shí)鐘發(fā)生器的第一參考信號(hào)測(cè)量所接收的第二載波信號(hào)的第一相位的第一值和第二值。參考信號(hào)也可被稱為參考時(shí)鐘。
優(yōu)選地，第二節(jié)點(diǎn)被構(gòu)造用于相對(duì)于第二參考時(shí)鐘發(fā)生器的第二參考信號(hào)測(cè)量所接收的第一載波信號(hào)的第二相位的第三值和第四值。優(yōu)選地，在中間頻率層上測(cè)量第一相位的值和第二相位的值，其方式是借助各節(jié)點(diǎn)的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路的混頻器下混頻所接收的第一載波信號(hào)和相應(yīng)地下混頻所接收的第二載波信號(hào)。優(yōu)選的是，對(duì)于多個(gè)載波頻率實(shí)施多次測(cè)量，其中第一節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于分別測(cè)量第一相位的第一值和第二值，其中第二節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于分別測(cè)量第二相位的第三值和第四值。因此，優(yōu)選地測(cè)量相位的值的序列，其中對(duì)于第一載波信號(hào)的不同頻率的序列進(jìn)行測(cè)量以及對(duì)于第二載波信號(hào)的不同頻率的序列進(jìn)行測(cè)量。
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如果第一參考時(shí)鐘發(fā)生器和第二參考時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生具有不同頻率的第一參考 信號(hào)和第二參考信號(hào)，則頻率的不同步導(dǎo)致與時(shí)間有關(guān)的相位誤差。為了消除相位誤差，在 確定兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離時(shí)，第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于第一相位的第一值和第二值 以及第二相位的第三值和第四值的測(cè)量的時(shí)間同步。 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的構(gòu)型，第一參考時(shí)鐘發(fā)生器的第一參考頻率和第二參考時(shí)鐘發(fā)生 器的第二參考頻率不同步，以便進(jìn)行距離測(cè)量。 在另一個(gè)構(gòu)型中，節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于對(duì)于第一載波信號(hào)和第二載波信號(hào)的第一頻率 以第一時(shí)間間隔測(cè)量第一相位的第一值以及第二相位的第三值。優(yōu)選地，節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于 對(duì)于第一載波信號(hào)和第二載波信號(hào)的第二頻率以第二時(shí)間間隔測(cè)量第一相位的第二值以 及第二相位的第四值。第一時(shí)間間隔和第二時(shí)間間隔是相同的。第一頻率和第二頻率具有 一個(gè)頻率差。 根據(jù)一個(gè)有利的進(jìn)一步構(gòu)型，第一節(jié)點(diǎn)具有第一分頻器，所述第一分頻器用于由
第一參考信號(hào)提供第一比較信號(hào)。為此，通過第一分頻器的第一分頻因子對(duì)第一參考信號(hào)
的第一參考頻率進(jìn)行分頻，其中第一參考信號(hào)的相位對(duì)于第一比較信號(hào)保持不變。 根據(jù)一個(gè)有利的進(jìn)一步構(gòu)型，第二節(jié)點(diǎn)具有第二分頻器，所述第二分頻器用于由
第二參考信號(hào)提供第二比較信號(hào)。為此，通過第二分頻器的第二分頻因子對(duì)第二參考信號(hào)
的第二參考頻率進(jìn)行分頻，其中第二參考信號(hào)的相位對(duì)于第二比較信號(hào)保持不變。 優(yōu)選地，第一比較信號(hào)的第一比較頻率等于第一中間頻率信號(hào)的第一中間頻率。
優(yōu)選地，第二比較信號(hào)的第二比較頻率等于第二中間頻率信號(hào)的第二中間頻率。 優(yōu)選地，第一參考時(shí)鐘發(fā)生器的第一參考頻率是第一比較頻率的偶數(shù)倍。優(yōu)選地，
第二參考時(shí)鐘發(fā)生器的第二參考頻率是第二比較信號(hào)的偶數(shù)倍。優(yōu)選地，載波頻率是中間
頻率的偶數(shù)倍。 在一個(gè)優(yōu)選的構(gòu)型中，第一節(jié)點(diǎn)被構(gòu)造用于改變第一載波信號(hào)的第一載波頻率，
第二節(jié)點(diǎn)被構(gòu)造用于改變第二載波信號(hào)的第二載波頻率。優(yōu)選地，節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于使第一
鎖相環(huán)的第一乘法因子和第二鎖相環(huán)的第二乘法因子改變同一個(gè)值。第一鎖相環(huán)的第一乘
法因子用于乘以第一參考時(shí)鐘發(fā)生器的第一參考頻率。第二鎖相環(huán)的第二乘法因子用于乘
以第二參考時(shí)鐘發(fā)生器的第二參考頻率。目的是使第一載波頻率和第二載波頻率改變同一
頻率偏移量，使得第一載波頻率和第二載波頻率之間的頻率差保持恒定。 根據(jù)一個(gè)有利的進(jìn)一步構(gòu)型，節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于具有一時(shí)間間隔的、具有第一載波
頻率的第一載波信號(hào)和具有第二載波頻率的第二載波信號(hào)的第一傳輸以及用于具有相同
時(shí)間間隔的、具有已改變的第一載波頻率的第一載波信號(hào)和具有已改變的第二載波頻率的
第二載波信號(hào)的第二傳輸。優(yōu)選地，第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)交替地進(jìn)行發(fā)送。 優(yōu)選地，第二節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于向第一節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)诙辔坏乃鶞y(cè)量的值的測(cè)量數(shù)
據(jù)。優(yōu)選地，第一節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于由第一相位的值和第二相位的值計(jì)算距離。在一個(gè)替代
的構(gòu)型中，第一節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于向第二節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)谝幌辔坏乃鶞y(cè)量的值的測(cè)量數(shù)據(jù)。優(yōu)選
地，在此第二節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于由第一相位的值和第二相位的值計(jì)算距離。 在一個(gè)構(gòu)型方案中優(yōu)選地設(shè)置，第一節(jié)點(diǎn)和/或第二節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于傳輸和分析
處理用于測(cè)量時(shí)刻的時(shí)間同步的(符合標(biāo)準(zhǔn)的)幀。 在一個(gè)特別有利的進(jìn)一步構(gòu)型中，第一節(jié)點(diǎn)和/或第二節(jié)點(diǎn)具有控制電路。控制電路被構(gòu)造用于根據(jù)用于同步的幀借助定時(shí)器來控制測(cè)量時(shí)刻。 以上所述的進(jìn)一步構(gòu)型方案無論是單獨(dú)應(yīng)用還是組合應(yīng)用都是特別有利的。在此，所有的構(gòu)型方案都可以彼此組合。在附圖的實(shí)施例的說明中對(duì)一些組合進(jìn)行了闡述。但那里所示的進(jìn)一步構(gòu)型方案的組合可能性并未窮盡。


以下根據(jù)附圖通過實(shí)施例來詳細(xì)地說明本發(fā)明。 附圖示出 圖1 :無線電網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)電路的示意圖， 圖2 :用于確定相位的示意圖， 圖3 :具有無線電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的相位測(cè)量的第一示意圖， 圖4 :具有無線電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的相位測(cè)量的第二示意圖。
具體實(shí)施例方式
具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的無線電網(wǎng)絡(luò)中的距離測(cè)量可基于相位測(cè)量。在此，相繼地發(fā)送具有頻率fa的例如未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)和具有頻率fb的未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)。這兩個(gè)頻率僅僅相差一個(gè)小的頻率差A(yù) f 。在接收機(jī)中，所接收的波的相位被分析并且被保存為測(cè)量值(pl和(p2。由此可以計(jì)算出站之間的距離d :
2;rA/ d)在此，c是光速。 在圖1中示出了第一節(jié)點(diǎn)A和第二節(jié)點(diǎn)B的兩個(gè)電路，其中，節(jié)點(diǎn)A、 B都不作為純有源反射器工作。第一節(jié)點(diǎn)A的電路具有發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路130(TRX)，所述發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路130(TRX)可與天線IO連接或者已與天線IO連接。借助作為參考時(shí)鐘發(fā)生器(X0SC1)的第一石英振蕩器110以及第一鎖相環(huán)120(PLL-Phase Locked Loop)向第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路130(TRX)提供第一本地振蕩器信號(hào)LOl。由第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路130、第一鎖相環(huán)120和第一參考時(shí)鐘發(fā)生器110組成的裝置也可被稱作無線電臺(tái)100。
此外，第一節(jié)點(diǎn)A的電路還具有第一分頻器150，所述第一分頻器150在圖1的實(shí)施例中通過分頻因子DF——例如通過8——對(duì)第一參考時(shí)鐘發(fā)生器110的第一參考信號(hào)X0SC1的第一參考頻率f (X0SC1)進(jìn)行分頻，以便提供具有例如約2MHz的第一比較頻率f (SV1)的第一比較信號(hào)SV1。第一節(jié)點(diǎn)A的電路的第一相位測(cè)量電路140 (PMU-PhaseMeasurement Unit :相量測(cè)量單元)的輸入端與第一分頻器150和第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路130連接。第一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路130被構(gòu)造用于將從第二節(jié)點(diǎn)B接收到的第二載波信號(hào)RF2下混頻到中間頻率信號(hào)ZF2。中間頻率ZF2在圖1的實(shí)施例中具有例如約2MHz的中間頻率f(ZF2)。 借助第一相位測(cè)量電路140測(cè)量所接收的載波信號(hào)RF2的相位Cp，所述第一相位測(cè)
量電路140也可被稱為鑒相器。所述測(cè)量在中間頻率層上進(jìn)行，因?yàn)樵诘谝话l(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路130的混頻器中的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)由第二節(jié)點(diǎn)B發(fā)送的第二載波信號(hào)RF2的相位保持不變。第一相位測(cè)量電路140被構(gòu)造用于測(cè)量中間頻率信號(hào)ZF2和作為比較信號(hào)SV1的經(jīng)分 頻的參考頻率之間的相位差。 在圖1的實(shí)施例中，第二節(jié)點(diǎn)B的電路與第一節(jié)點(diǎn)A的電路相同地構(gòu)造。第二節(jié) 點(diǎn)B的電路同樣具有第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路230，所述第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路230可與 天線20連接或者已與天線20連接。借助作為第二參考時(shí)鐘發(fā)生器(X0SC2)的第二石英振 蕩器210和第二鎖相環(huán)220向第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路230提供第二本地振蕩器信號(hào)L02。 由第二發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路230、第二鎖相環(huán)220和第二參考時(shí)鐘發(fā)生器210組成的裝置也 可被稱作無線電臺(tái)200。 第二節(jié)點(diǎn)B的電路同樣具有第二分頻器250，所述第二分頻器250用于在第二相位 測(cè)量電路240的輸入端上提供第二比較信號(hào)SV2。第二分頻器250與第二節(jié)點(diǎn)的電路的第 二參考時(shí)鐘發(fā)生器210連接用于以第二分頻因子DF對(duì)第二參考時(shí)鐘發(fā)生器210的第二參 考信號(hào)X0SC2的第二參考頻率f (X0SC2)進(jìn)行分頻。借助第二相位測(cè)量電路240測(cè)量所接 收的第一載波信號(hào)RF1的相位(p。為此，第二頻率測(cè)量電路240的輸入端與第二發(fā)射機(jī)/接 收機(jī)電路230的輸出端連接。第二相位測(cè)量電路240被構(gòu)造用于測(cè)量中間頻率信號(hào)ZF1和 第二比較信號(hào)SV2之間的相位差。 參考時(shí)鐘發(fā)生器110和210被構(gòu)造為石英振蕩器并且彼此去耦。由于制造波動(dòng)和 不同的溫度，第一節(jié)點(diǎn)A的第一參考時(shí)鐘發(fā)生器110的第一參考頻率f (X0SC1)與第二節(jié)點(diǎn) B的第二參考時(shí)鐘發(fā)生器210的第二參考頻率f(X0SC2)可以彼此不同。因?yàn)榈谝还?jié)點(diǎn)A的 第一參考時(shí)鐘發(fā)生器110的第一參考頻率f (X0SC1)與第二節(jié)點(diǎn)B的第二參考時(shí)鐘發(fā)生器 210的第二參考頻率f(X0SC2)是不同步的，所以為了考慮取決于第一參考時(shí)鐘發(fā)生器和第 二參考時(shí)鐘發(fā)生器之間的頻率偏移量的相位誤差，第一節(jié)點(diǎn)A中的相位測(cè)量和第二節(jié)點(diǎn)B 中的相位測(cè)量的時(shí)間同步是特別有利的。 在圖2a和2b中以示意圖的方式示出了測(cè)量方法的過程。第一節(jié)點(diǎn)A初始化距離 測(cè)量并且在步驟1中向第二節(jié)點(diǎn)B發(fā)送一個(gè)幀以借助命令實(shí)施距離測(cè)量。在此，發(fā)送頻率 fTX被調(diào)節(jié)到信道頻率f。h上，以便在無線電網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。借助所述幀向第二節(jié)點(diǎn)B傳 輸測(cè)量頻率的序列或者頻率步長(zhǎng)(Frequenzschritt)。在此，測(cè)量頻率是未經(jīng)調(diào)制的載波信 號(hào)RF1、RF2的載波頻率。替代地，用于相位測(cè)量的測(cè)量頻率(載波頻率)的序列也可以是 固定地預(yù)先給定的。 在圖2a的步驟2中，第二節(jié)點(diǎn)B向第一節(jié)點(diǎn)A發(fā)送一個(gè)幀F(xiàn)syn。，所述幀F(xiàn)syn。用于 距離測(cè)量的其他方法過程的時(shí)間同步。用于時(shí)間同步的幀F(xiàn)syn。例如是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幀，其根據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)(例如工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802. 15.4)地構(gòu)造并且例如可以具有前導(dǎo)、數(shù)據(jù)頭和待傳輸?shù)臄?shù) 據(jù)。在此，為了同步，不需要傳輸數(shù)據(jù)，因此可以傳輸一個(gè)空幀。在此，傳輸用于時(shí)間同步的 幀F(xiàn)syn。所需的時(shí)間是已知的，即通過節(jié)點(diǎn)B發(fā)送和通過節(jié)點(diǎn)A接收所需的時(shí)間是已知的。 用于同步的時(shí)間例如劃分為具有符號(hào)長(zhǎng)度的符號(hào)。第二節(jié)點(diǎn)從所發(fā)送的幀F(xiàn)，。的結(jié)束時(shí)刻 TXE起啟動(dòng)一個(gè)具有長(zhǎng)度tAS的定時(shí)器，所述定時(shí)器在距離測(cè)量開始時(shí)結(jié)束。第一節(jié)點(diǎn)A同 樣啟動(dòng)一個(gè)具有長(zhǎng)度^的定時(shí)器，所述定時(shí)器同樣在距離測(cè)量開始時(shí)結(jié)束。通過所接收的 用于時(shí)間同步的幀F(xiàn)syn。中的時(shí)刻SFD(對(duì)應(yīng)于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802. 15. 4中幀中的前導(dǎo)的結(jié) 束的指示符)的確定啟動(dòng)第一節(jié)點(diǎn)A的定時(shí)器。 從第二節(jié)點(diǎn)B的定時(shí)器到期起，確定用于測(cè)量相位的測(cè)量時(shí)刻V t3、 t5等等。從第一節(jié)點(diǎn)A的定時(shí)器到期起，確定用于測(cè)量相位的測(cè)量時(shí)刻tytpte等等。在此，對(duì)于距離 的確定所必需的是，在第二節(jié)點(diǎn)B中測(cè)量時(shí)刻V t3、 t5等等之間的時(shí)間間隔與在第一節(jié)點(diǎn) A中測(cè)量時(shí)刻t2、t4、t6等等之間的時(shí)間間隔是相同的并且是恒定的。時(shí)間間隔是預(yù)先確定 的。預(yù)先確定的時(shí)間間隔可以是固定地實(shí)現(xiàn)的。替代地，為了預(yù)先確定而在節(jié)點(diǎn)A、B之間 對(duì)時(shí)間間隔進(jìn)行協(xié)商。除在圖2a中所示的測(cè)量時(shí)刻外，對(duì)于N次測(cè)量需要具有相同時(shí)間間 隔的其他測(cè)量時(shí)刻，這些測(cè)量時(shí)刻在圖2a的簡(jiǎn)化示圖中未示出。 在步驟3中，將發(fā)送頻率^從先前的通信頻率f。h轉(zhuǎn)換到最低的頻率上。在直到 定時(shí)器到期的時(shí)間tAS和tBS內(nèi)，節(jié)點(diǎn)A、B的鎖相環(huán)暫態(tài)振蕩。在圖2b中示意性地示出，最 低頻率例如調(diào)節(jié)到值2404MHz上。首先，節(jié)點(diǎn)A在發(fā)送模式TX中發(fā)送未經(jīng)調(diào)制的第一載波 信號(hào)RF1 。與此同時(shí)，第二節(jié)點(diǎn)B在接收模式RX中接收第一載波信號(hào)并且在時(shí)刻^測(cè)量相 位的第三值并且存儲(chǔ)相位值。隨后，第二節(jié)點(diǎn)B發(fā)送未經(jīng)調(diào)制的第二載波信號(hào)RF2并且在 第一節(jié)點(diǎn)A中在測(cè)量時(shí)刻t2測(cè)量并且存儲(chǔ)第一相位值。此后，分別使發(fā)送頻率fTX提高一 個(gè)頻率步長(zhǎng)Af并且鎖相環(huán)再次重新暫態(tài)振蕩。在此之后，在測(cè)量時(shí)刻^和t4實(shí)施新的測(cè) 量并且在時(shí)刻t3測(cè)量并存儲(chǔ)第四相位值以及在時(shí)刻t4測(cè)量并存儲(chǔ)第二相位值。所述過程 一直重復(fù)直到頻帶中的最高頻率，例如2480MHz。所述提高在圖2b中示意性地示出。因此， 在步驟3中，以不同的發(fā)送頻率fTX實(shí)施N次測(cè)量。 在步驟4中，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A、B轉(zhuǎn)換回網(wǎng)絡(luò)頻率f。h。第二節(jié)點(diǎn)B借助無線電網(wǎng)絡(luò)中的 標(biāo)準(zhǔn)通信向第一節(jié)點(diǎn)A發(fā)送回所測(cè)量和所存儲(chǔ)的相位值。在步驟5中，節(jié)點(diǎn)A由所述相位 信息和自己的相位測(cè)量計(jì)算出節(jié)點(diǎn)A、 B之間的距離d。 相位測(cè)量的實(shí)施例以圖的形式在圖2c中示意性地示出。相位cp計(jì)算如下
p = 2兀Af / r (2> 在此，A t是比較信號(hào)SV的上升沿和中間頻率信號(hào)ZF的上升沿之間的時(shí)間差。T 是比較信號(hào)SV的周期。相應(yīng)地，也可以使用兩個(gè)信號(hào)SV、ZF的下降沿。
由于相繼的測(cè)量時(shí)刻V t3、 t5或t2、 t4、 t6之間的恒定的和相同的時(shí)間間隔，不需 要兩個(gè)參考發(fā)生器的頻率的同步。這樣可以借助相互確定^、^、t5以及相互確定tytpte 省去代價(jià)高的鎖頻環(huán)?？娠@著地簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)A/B的電路，并且在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、如IEEE 802.15.4 中實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)A/B的電路而無需更高的額外耗費(fèi)。在此，因?yàn)樵跍y(cè)量時(shí)刻^和t2之間由于參 考時(shí)鐘發(fā)生器110和210之間的頻率偏移量而出現(xiàn)的相位誤差在測(cè)量時(shí)刻t3和t4之間以 相同的大小出現(xiàn)，所以這兩個(gè)相位誤差可以相減。 在圖3中示意性地示出測(cè)量過程的圖。在用于測(cè)量第一節(jié)點(diǎn)A和第二節(jié)點(diǎn)B之間 的距離的方法中，具有載波頻率fl的第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)RF1由第一節(jié)點(diǎn)A發(fā)送并且 由第二節(jié)點(diǎn)B接收。具有載波頻率fl的第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)RF2由第二節(jié)點(diǎn)B發(fā)送 并且由第一節(jié)點(diǎn)A接收。 第一節(jié)點(diǎn)A在第一測(cè)量時(shí)刻t2測(cè)量第一相位的第一值(PA1 。第二節(jié)點(diǎn)B在第三測(cè)量 時(shí)刻^測(cè)量第二相位的第三值(PB1 。 在此之后，使載波頻率提高一個(gè)頻率差A(yù) f至更高的載波頻率f2。具有更高的載 波頻率f2的第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)RF1由第一節(jié)點(diǎn)A發(fā)送并且由第二節(jié)點(diǎn)B接收。具 有更高的載波頻率f2的第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)RF2由第二節(jié)點(diǎn)B發(fā)送并且由第一節(jié)點(diǎn)
14A接收。 第一節(jié)點(diǎn)A在第二測(cè)量時(shí)刻^測(cè)量第一相位的第二值CPA2。第二節(jié)點(diǎn)B在第四測(cè)量時(shí)刻t3測(cè)量第二相位的第四值(PB2。 在圖3的純理論情況下，第一參考時(shí)鐘發(fā)生器110和第二參考時(shí)鐘發(fā)生器210的頻率f (X0SC1) 、f (X0SC2)之間不存在頻率偏移量。首先，圖3示出僅僅理論上的情況，即所述參考時(shí)鐘發(fā)生器110、210的頻率f(X0SCl)、f(X0SC2)精確相同。所測(cè)量的相位tp在時(shí)間t上是恒定的。 在圖3的實(shí)施例中，首先節(jié)點(diǎn)A進(jìn)行發(fā)送，第二相位的第三值cpm在節(jié)點(diǎn)B中在第三時(shí)刻^被測(cè)量。隨后節(jié)點(diǎn)B進(jìn)行發(fā)送，第一相位的第一值(PA1在節(jié)點(diǎn)A中在第一時(shí)刻t2被測(cè)量。在相位測(cè)量M(fl)之間，節(jié)點(diǎn)A、 B在發(fā)送和接收TX/RX之間轉(zhuǎn)換。兩個(gè)測(cè)量在圖3的理論上的情況中在頻率fl下進(jìn)行。 在此之后，在節(jié)點(diǎn)A、B的兩個(gè)電路中使載波頻率提高相同的頻率大小Af。鎖相環(huán)120、220需要例如50 ii s或者更少時(shí)間進(jìn)行暫態(tài)振蕩。在此之后，在時(shí)刻t3和t4對(duì)于頻率f2重復(fù)兩個(gè)相位測(cè)量M(f2)，其中在第一節(jié)點(diǎn)A中確定第一相位的第二相位值(pA2而在第二
節(jié)點(diǎn)B中確定第二相位的第四相位值(PB2。因此，第一相位的第一值CPA1和第二相位的第三值(PB1對(duì)應(yīng)于同一載波頻率fl。同樣地，第一相位的第二值CPA2和第二相位的第四值9B2對(duì)
應(yīng)于同一更高的載波頻率f2。
由相位值(()A1、 CPB1、 CpA2和(pB2可以計(jì)算出相位差A(yù)(p:
~=((^2 1萬2)-" 1肌) (3a) 通過變形可以得到
二 (^42 _ Wd ) - Ofe - P別) (3b)
因此，可以計(jì)算出距離
"， 與圖3的理論上的示圖不同，在實(shí)際中，節(jié)點(diǎn)A、 B具有參考時(shí)鐘發(fā)生器110、210，所述參考時(shí)鐘發(fā)生器110、210的頻率f (X0SC1) 、f (X0SC2)例如由于制造公差或者不同的溫度具有頻率偏移量。由此在各接收節(jié)點(diǎn)中相位tp發(fā)生改變，如同在圖4中通過相位變化曲線的上升所示意性地示出的那樣。 測(cè)量時(shí)刻^和t2之間的測(cè)量M(fl)的相位變化對(duì)所確定的相位(Pcalc造成相位誤差(Perr。如果相位測(cè)量M (fl)和M (f 2)之間的時(shí)間間隔足夠小，則在測(cè)量時(shí)刻t3和t4在測(cè)量M(f2)中產(chǎn)生相同的相位誤差CPerr。如果時(shí)間間隔t廠^和t4_t3或者時(shí)間間隔tf^和t4_t2
大小相同，則相位誤差cp^大小也相同并且在計(jì)算相位差A(yù)(p時(shí)(參見公式(3a/3b))消除。由此，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A、B的參考時(shí)鐘發(fā)生器110、210是不同步的，也可以借助相位測(cè)量進(jìn)行距離測(cè)量，如圖1的實(shí)施例中所示。 在圖1中示出，第一節(jié)點(diǎn)A的電路具有第一控制電路160。第一控制電路160被設(shè)置用于在至少兩個(gè)預(yù)先確定的時(shí)刻^、 ^觸發(fā)相位(P的測(cè)量。為了控制在至少兩個(gè)預(yù)先 確定的時(shí)刻t2、t4的相位測(cè)量，第一控制電路160例如與第一相位測(cè)量電路140的控制輸入 端en連接。例如在至少兩個(gè)預(yù)先確定的時(shí)刻t2和t4計(jì)算相位CP的值或者在至少兩個(gè)預(yù)先 確定的時(shí)刻t2和t4存儲(chǔ)連續(xù)計(jì)算出的相位(P的當(dāng)前值。 第二節(jié)點(diǎn)B的電路同樣具有第二控制電路260。第二控制電路260被設(shè)置用于在 至少兩個(gè)預(yù)先確定的時(shí)刻、、^觸發(fā)相位(f)的測(cè)量。為了控制在至少兩個(gè)預(yù)先確定的時(shí)刻 ^、t3的相位測(cè)量，第二控制電路260例如與第二相位測(cè)量電路240的控制輸入端en連接。
在此，第一節(jié)點(diǎn)A中控制電路160的至少兩個(gè)預(yù)先確定的時(shí)刻^、^之間的時(shí)間間 隔與第二節(jié)點(diǎn)B中控制電路260的至少兩個(gè)預(yù)先確定的時(shí)刻Vt3之間的時(shí)間間隔相同。因 此，第一頻率的相位測(cè)量M(fl)之間的時(shí)間間隔與第二已被改變的頻率的相位測(cè)量M(f2) 之間的時(shí)間間隔同樣是相同的。如果在其他載波頻率下測(cè)量其他的相位，則這也由控制電 路160、260以相同的時(shí)間間隔控制。 此外，第一節(jié)點(diǎn)A的第一控制電路160被設(shè)置用于控制第一鎖相環(huán)120中的第一 乘法因子Fl。第二節(jié)點(diǎn)B的第二控制電路260被設(shè)置用于控制第二節(jié)點(diǎn)B的第二鎖相環(huán) 220中的第二乘法因子F2。通過乘法因子F1、F2控制第一節(jié)點(diǎn)A和第二節(jié)點(diǎn)B的振蕩器信 號(hào)L01、L02的相同頻率或者相差一個(gè)偏移量的頻率。例如逐級(jí)地改變振蕩器信號(hào)L01、L02 的頻率。 本發(fā)明并不限于圖l至圖4所示的構(gòu)型方案。無線電網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)的功能有利地應(yīng) 用于根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802. 15. 4的無線電系統(tǒng)或者根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802. 15. 1的無線
電系統(tǒng)。 [o川]附圖標(biāo)記列表100,200無線電臺(tái)，收發(fā)機(jī)110,210參考頻率發(fā)生器，石英振蕩器120,220鎖相環(huán)130,230發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路140,240相位測(cè)量電路，鑒相器150,250分頻器160,260控制電路RF1， RF2載波信號(hào)LOl， L02振蕩器信號(hào)ZF1， ZF2中間頻率信號(hào)SV1， SV2比較信號(hào)X0SC1， X0SC2參考信號(hào)，參考時(shí)鐘6n控制輸入端Fl， F2乘數(shù)F(ZF1) ， f (ZF2)中間頻率f(SV1)， f(SV2)比較頻率(P， 9a1， (pa2，CpBl， <pb2相位9calc所確定的相位
Cperr 相位誤差 t 時(shí)間 T 周期 M(fl)，M(f2) 相位測(cè)量 TX 發(fā)送 RX 接收 Fsyne 用于時(shí)間同歩的幀 DF 分頻因子 N 數(shù)量 t" t2， t3， t4， t5， t6 領(lǐng)lj量時(shí)亥lj t 時(shí)間 tAS，tBS 定時(shí)器長(zhǎng)度 TXE， SFD 定時(shí)器啟動(dòng)時(shí)刻 fTX 發(fā)送頻率 f。h 頻率。
權(quán)利要求
用于測(cè)量一無線電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(A，B)之間的距離的方法，其中，一第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)(RF1)由第一節(jié)點(diǎn)(A)發(fā)送并且由第二節(jié)點(diǎn)(B)接收，其中，一第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)(RF2)由所述第二節(jié)點(diǎn)(B)發(fā)送并且由所述第一節(jié)點(diǎn)(A)接收，其中，由所述第一節(jié)點(diǎn)(A)測(cè)量一第一相位的一第一值和一第二值，其中所述第一相位的所述第一值對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)(RF2)的一第一頻率(f1)，并且所述第一相位的所述第二值對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)(RF2)的一第二頻率(f2)，其中所述第一頻率(f1)和所述第二頻率(f2)具有一頻率差(Δf)，其中，由所述第二節(jié)點(diǎn)(B)測(cè)量一第二相位的一第三值和一第四值，其中所述第二相位的所述第三值對(duì)應(yīng)于所接收的第一載波信號(hào)(RF1)的一第三頻率(f1)，并且所述第二相位的所述第四值對(duì)應(yīng)于所接收的第一載波信號(hào)(RF1)的一第四頻率(f2)，其中所述第三頻率(f1)和所述第四頻率(f2)具有所述頻率差(Δf)，以及其中，由所述頻率差(Δf)、由所述第一相位的所述第一值和所述第二值以及由所述第二相位的所述第三值和所述第四值確定所述距離。F2009102637189C00011.tif,F2009102637189C00012.tif,F2009102637189C00013.tif,F2009102637189C00014.tif,F2009102637189C00015.tif,F2009102637189C00016.tif,F2009102637189C00017.tif,F2009102637189C00018.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，執(zhí)行這些值的測(cè)量的一時(shí)間上的同步，使得這些值的測(cè)量的測(cè)量時(shí)刻(tp t2， t3， t4)彼此具有一預(yù)先確定的時(shí)間關(guān)系。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，一第一時(shí)間間隔(t4-t2)與一第二時(shí)間間隔(t3-t》相同，其中所述第一時(shí)間間隔(t4_t2)被定義為所述第一相位((pA，CPa2)的所述第 一值的一第一測(cè)量時(shí)刻(t2)與所述第一相位((PA1， CpA2)的所述第二值的一第二測(cè)量時(shí)刻 (t4)之間的時(shí)間間隔，其中所述第二時(shí)間間隔(tft》被定義為所述第二相位((PB,， (pB2) 的所述第三值的一第三測(cè)量時(shí)刻(t》與所述第二相位((PB1， (PB2)的所述第四值的一第四 測(cè)量時(shí)刻(t3)之間的時(shí)間間隔。
4. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，為了所述距離的確定，由所述第一相 位((PA1， CPA2)的所述第一值和所述第二值以及由所述第二相位((PB1， q)B2)的所述第三值 和所述第四值計(jì)算一相位差(ACP)，尤其是根據(jù)公式<formula>formula see original document page 2</formula>或者它的代數(shù)變形來進(jìn)行計(jì)算，其中CpAl是所述第一相位的所述第一值并且9A2是所述 第一相位的所述第二值，其中CPB!是所述第二相位的所述第三值并且q)B2是所述第二相位的 所述第四值。
5. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過所述第一節(jié)點(diǎn)(A)的一第一參考時(shí)鐘發(fā)生器(110)和一第一鎖相環(huán)(120)借助一第一振蕩器信號(hào)(L01)產(chǎn)生所述第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)(RF1)，其中，通過第二節(jié)點(diǎn)(B)的一第二參考時(shí)鐘發(fā)生器(210)和一第二鎖相環(huán)(220)借助 一第二振蕩器信號(hào)(L02)產(chǎn)生所述第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)(RF2)，其中，通過所述第一節(jié)點(diǎn)(A)的一相位測(cè)量電路(140)相對(duì)于所述第一參考時(shí)鐘發(fā)生器(110)的一第一參考信號(hào)(X0SC1)測(cè)量所述第二節(jié)點(diǎn)(B)的、所接收的第二載波信號(hào)(RF2)的所述第一相位(CPap (PA2)的所述第一值和所述第二值，其中，通過所述第二節(jié)點(diǎn)(B)的一相位測(cè)量電路(240)相對(duì)于所述第二參考時(shí)鐘發(fā)生器(210)的一第二參考信號(hào)(X0SC2)測(cè)量所述第一節(jié)點(diǎn)(A)的、所接收的第一載波信號(hào)(RF1)的所述第二相位((Pbp (PB2)的所述第三值和所述第四值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，補(bǔ)償一由一被產(chǎn)生的、所述第一參考信號(hào)(X0SC1)的第一參考頻率(f (XOSCl))以及一被產(chǎn)生的、所述第二參考信號(hào)(X0SC2)的第二參考頻率(f (X0SC2))造成的相位誤差(CPerr)，其中尤其是通過所述第一相位((pAl， 9A2)的所述第一值減去所述第二值以及所述第二相位((PB1， (PB2)的所述第三值減去所述第四值來補(bǔ)償所述相位誤差((Perr)。
7. 用于測(cè)量一無線電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(A，B)之間的距離的系統(tǒng)，其中，一第一節(jié)點(diǎn)(A)被設(shè)置用于發(fā)送一第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)(RF1)并且接收一第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)(RF2)，其中，一第二節(jié)點(diǎn)(B)被設(shè)置用于發(fā)送所述第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)(RF2)并且接收所述第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)(RF1)，其中，所述第一節(jié)點(diǎn)(A)具有一第一相位測(cè)量電路(140)，所述第一相位測(cè)量電路(140)用于測(cè)量所接收的第二載波信號(hào)(RF2)的一第一相位((Pap (PA2)的一第一值和一第二值，其中所述第一相位(CPAP CPA2)的所述第一值對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)(RF2)的一第一頻率(fl)，并且所述第一相位(CpA!， (PA2)的所述第二值對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)(RF2)的一第二頻率(f2)，其中所述第一頻率(fl)和所述第二頻率(f2)具有一頻率差(Af)，其中，所述第二節(jié)點(diǎn)(B)具有一第二相位測(cè)量電路(240)，所述第二相位測(cè)量電路(240)用于測(cè)量所接收的第一載波信號(hào)(RF1)的一第二相位((p出，cpB2)的一第三值和一第四值，其中所述第二相位((()B1， (PB2)的所述第三值對(duì)應(yīng)于所接收的第一載波信號(hào)(RF1)的一第三頻率(fl)，所述第二相位(CpBi， (PB2)的所述第四值對(duì)應(yīng)于所接收的第一載波信號(hào)(RF1)的一第四頻率(f2)，其中所述第三頻率(n)和所述第四頻率(f2)具有所述頻率差(Af)，以及其中，所述第一節(jié)點(diǎn)(A)和/或所述第二節(jié)點(diǎn)(B)和/或一個(gè)另外的節(jié)點(diǎn)被設(shè)置用于由所述頻率差(Af)、由所述第一相位(CpAP CpA2)的所述第一值和所述第二值以及由所述第二相位((PBi， (PB2)的所述第三值和所述第四值確定所述距離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第一節(jié)點(diǎn)(A)具有一第一控制電路(160)并且所述第二節(jié)點(diǎn)(B)具有一第二控制電路(260)，用于所述測(cè)量的時(shí)間上的同步，其中，所述第一控制電路被設(shè)置用于控制所述第一相位(q)Ap (f)A2)的所述第一值的一第一測(cè)量時(shí)刻(t》以及所述第一相位((Pap (PA2)的所述第二值的一第二測(cè)量時(shí)刻(t4)，其中，所述第二控制電路被設(shè)置用于控制所述第二相位(CPBP (PB2)的所述第三值 的一第三測(cè)量時(shí)刻(t》以及所述第二相位((Pm， (PB2)的所述第四值的一第四測(cè)量時(shí)刻 (t3)，其中，所述第一測(cè)量時(shí)刻(t2)與所述第二測(cè)量時(shí)刻(t4)之間的一第一時(shí)間間隔 (t4_t2)等于所述第三測(cè)量時(shí)刻(t》與所述第四測(cè)量時(shí)刻(t3)之間的一第二時(shí)間間隔(t3-tl)。
9. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述第一節(jié)點(diǎn)(A)具有用于一第一鎖相環(huán)(120)的一第一參考時(shí)鐘發(fā)生器 (IIO)，所述第一鎖相環(huán)(120)用于產(chǎn)生用于所述第一載波信號(hào)(RF1)的一第一振蕩器信號(hào) (L01)，其中，所述第二節(jié)點(diǎn)(B)具有用于一第二鎖相環(huán)(220)的一第二參考時(shí)鐘發(fā)生器 (210)，所述第二鎖相環(huán)(220)用于產(chǎn)生用于所述第二載波信號(hào)(RF2)的一第二振蕩器信號(hào) (L02)，其中，所述第一節(jié)點(diǎn)(A)被構(gòu)造用于相對(duì)于所述第一參考時(shí)鐘發(fā)生器(110)的一第一 參考信號(hào)(X0SC1)測(cè)量所接收的第二載波信號(hào)(RF2)的所述第一相位((Pap (Pa2)，以及其中，所述第二節(jié)點(diǎn)(B)被構(gòu)造用于相對(duì)于所述第二參考時(shí)鐘發(fā)生器(210)的一第二 參考信號(hào)(X0SC2)測(cè)量所接收的第一載波信號(hào)(RF1)的所述第二相位((pm， q>B2)。
10. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述第一節(jié)點(diǎn)(A)被構(gòu)造用于改 變所述第一載波信號(hào)(RF1)的第一載波頻率，并且所述第二節(jié)點(diǎn)(B)被構(gòu)造用于改變所述 第二載波信號(hào)(RF2)的一載波頻率，其中所述第一節(jié)點(diǎn)(A)被構(gòu)造用于使所述第一鎖相 環(huán)(120)的一第一乘法因子(Fl)改變，所述第二節(jié)點(diǎn)(B)被構(gòu)造用于使所述第二鎖相環(huán) (220)的一第二乘法因子(F2)改變，其中所述第一乘法因子和所述第二乘法因子改變相同 的值，其中所述第一乘法因子(Fl)用于乘以所述第一參考時(shí)鐘發(fā)生器(110)的所述第一參 考頻率(f (XOSCl))，所述第二乘法因子(F2)用于乘以所述第二參考時(shí)鐘發(fā)生器(210)的所 述第二參考頻率(f(XOSC2))。
11. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述第二節(jié)點(diǎn)(B)被設(shè)置用于向所述第一節(jié)點(diǎn)(A)傳輸所述第二相位的所測(cè)量的值(CPB1， tPB2)的測(cè)量數(shù)據(jù)，和/或其中，所述第一節(jié)點(diǎn)(A)被設(shè)置用于向所述第二節(jié)點(diǎn)(B)傳輸所述第一相位的所測(cè)量 的值((PA!， (PA2)的測(cè)量數(shù)據(jù)。
12. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述第一節(jié)點(diǎn)(A)和/或所述第二節(jié)點(diǎn)(B)被設(shè)置用于傳輸一用于所述測(cè)量時(shí)刻(tp^，t3，t》的時(shí)間上的同步的幀。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，所述第一節(jié)點(diǎn)(A)和/或所述第二節(jié)點(diǎn)(B)具有一 控制電路(160,260)，所述控制電路被構(gòu)造用于根據(jù)用于同步的幀借助一定時(shí)器控制所述 測(cè)量時(shí)刻(tp t2， t3， t4)。
14. 電路，所述電路被構(gòu)造用于一無線電網(wǎng)絡(luò)的一節(jié)點(diǎn)的距離測(cè)量， 所述電路具有一發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路(130)，所述發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路(130)用于以不同的頻率(fl，f2)發(fā)送一第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)(RF1)以及接收一第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)(RF2)，所述電路具有用于一鎖相環(huán)(120)的一參考時(shí)鐘發(fā)生器(110)，所述鎖相環(huán)(120)用于 產(chǎn)生一本地振蕩器信號(hào)(L01)，所述本地振蕩器信號(hào)(L01)用于通過所述發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電 路(130)將所接收的第二載波信號(hào)(RF2)下混頻到一中間頻率信號(hào)(ZF2)，所述電路具有一分頻器(150)，所述分頻器(150)與所述參考時(shí)鐘發(fā)生器(110)連接， 用于產(chǎn)生一比較信號(hào)(SV1)，所述電路具有一相位測(cè)量電路(140)，所述相位測(cè)量電路(140)為了分析所述中間頻 率信號(hào)(ZF2)與所述比較信號(hào)(SV1)之間的相位((p)而與所述發(fā)射機(jī)/接收機(jī)電路(130) 和所述分頻器(150)連接，以及所述電路具有一與所述相位測(cè)量電路(140)連接的控制電路(160)，所述控制電路 (160)被設(shè)置用于控制所述相位((p)的一第一值和一第二值的測(cè)量的、時(shí)間上同步的測(cè)量 時(shí)刻(t2， t》，其中所述第一值對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)(RF2)的一第一頻率(fl)，并 且所述第二值對(duì)應(yīng)于所接收的第二載波信號(hào)(RF2)的一第二頻率(f2)，其中所述第一頻率 (fl)和所述第二頻率(f2)具有一頻率差(Af)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量無線電網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離的系統(tǒng)和方法，其中，第一未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)由第一節(jié)點(diǎn)發(fā)送并且由第二節(jié)點(diǎn)接收；第二未經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)由第二節(jié)點(diǎn)發(fā)送并且由第一節(jié)點(diǎn)接收；由第一節(jié)點(diǎn)測(cè)量第一相位的第一值和第二值，其中第一相位的第一值對(duì)應(yīng)于第二載波信號(hào)的第一頻率，第一相位的第二值對(duì)應(yīng)于第二載波信號(hào)的第二頻率，第一頻率和第二頻率具有一頻率差；由第二節(jié)點(diǎn)測(cè)量第二相位的第三值和第四值，其中第二相位的第三值對(duì)應(yīng)于第一載波信號(hào)的第三頻率，第二相位的第四值對(duì)應(yīng)于第一載波信號(hào)的第四頻率，第三頻率和第四頻率具有所述頻率差；由頻率差、由第一相位的第一值和第二值以及由第二相位的第三值和第四值確定距離。
文檔編號(hào)G01S13/26GK101782651SQ200910263718
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者E·薩克塞, W·克盧格 申請(qǐng)人:愛特梅爾汽車股份有限公司