[发明专利]一种基于单射频链路的低功耗蓝牙无线定位方法

权利要求书

1.一种基于单射频链路的低功耗蓝牙无线定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，基于CFO对相位的影响建立数学模型，分析所述CFO对异步天线阵列产生的影响；

步骤S2，基于接收信号的包内符号将所述CFO的范围进行缩小；

步骤S3，基于天线切换模式构建虚拟同步天线阵列，并通过接收信号的包间符号对缩小后的CFO的范围进行细化；

步骤S4，基于所述虚拟同步天线阵列抵消剩余所述CFO对不同天线接收的信号相位的影响，从而精确低功耗蓝牙无线定位，

其中，所述缩小后的CFO的范围满足所述包间符号估计范围的要求。

2.根据权利要求1所述的基于单射频链路的低功耗蓝牙无线定位方法，其特征在于：

其中，在所述步骤S1中，所述数学模型的建立过程包括以下步骤：

建立信号传输数学模型，表达式如下：

式中，f_tx为发射载波频率，f_rx为接收载波频率，Δf＝f_tx-f_rx表示一对发射接收天线之间产生的CFO，s(t)为基带信号，h_c(t)为信道的脉冲响应，且并且*是卷积操作，y(t)为接收信号；

当两个重复的原始基带信号s(t)和s(t+T)间隔T时间发送时，则接收信号y(t)和y(t+T)可以表示为：

在相干时间内，信道的脉冲响应认为是不变的，即h(t)＝h(t+T)，得到所述CFO对接收信号相位产生影响的数学模型的表达式如下：

y(t+T)＝e^j2πΔfTy(t)

式中，y(t+T)由y(t)旋转e^j2πΔfT得到，并且随着时间T增加，相位也会增加。

3.根据权利要求1所述的基于单射频链路的低功耗蓝牙无线定位方法，其特征在于：

其中，在所述步骤S2中，所述CFO的范围为CFO的粗略估计范围，

所述粗略估计范围通过由接收的低功耗蓝牙包的整个前导序列进行多轮的CFO包内估计后取平均值得到。

4.根据权利要求3所述的基于单射频链路的低功耗蓝牙无线定位方法，其特征在于：

其中，基于所述CFO的粗略估计范围通过不断调整发射器的载波频率，从而缩小发射机和接收机之间的载波频率差距，得到所述缩小后的CFO的范围。

5.根据权利要求1所述的基于单射频链路的低功耗蓝牙无线定位方法，其特征在于：

其中，所述步骤S2将所述CFO的范围缩小至小于天线切换频率的二分之一，

其中所述天线切换频率为500赫兹。

6.根据权利要求1所述的基于单射频链路的低功耗蓝牙无线定位方法，其特征在于：

其中，在所述步骤S3中，所述细化基于粗粒度的CFO估算值，从而进一步缩小得到细粒度的CFO估算值。

7.根据权利要求6所述的基于单射频链路的低功耗蓝牙无线定位方法，其特征在于：

其中，所述虚拟同步天线阵列基于所述天线切换模式构建，

所述天线切换模式表示如下：

x₀，x₀，x₁，x₀，x₀，x₂，...，x₀，x₀，x_n-1。

8.根据权利要求7所述的基于单射频链路的低功耗蓝牙无线定位方法，其特征在于：

其中，将异步天线阵列的第0^th根天线作为主天线，

所述主天线为所述虚拟同步天线阵列进行每轮切换时的起始点，

所述天线切换模式为每切换一次天线都重新让所述主天线接收两个信号包来校准所述CFO。