用可取决于环境及 所需分辨率而需要更多或更少数目个天线元件。
[0055] 比较仅使用极面（分别为4个元件及2个元件）的图6与8,针对四个（4)元件 的情形总波束宽度为32度，所述波束与其中波束宽度为80度且为平坦的两个（2)元件情 形相比为更陡突波束。发现真实环境中的最大点及对应角关于窄波速为更精确的。根据典 型环境中的测量，可对于一（1)度精确度需要四个（4)天线。陡突波束优选为在直接路径 与反射的结果之间进行区分。（在反射的情形中存在多个峰值；通常直接路径为较大的）。 如果波束太陡突，那么其可发现围绕直接路径+/-5度的太多反射，此可使得进一步处理较 难。
[0056] 确宙天线元件之间的距离
[0057] 根据波束形成理论，应将天线元件放置在小于X/2的距离内。在具有电流电介质 芯（FR4+气隙）的情况下，贴片元件宽度为大约48毫米，而在空气中A/2为大约62. 5mm。 因此，相邻贴片天线的边缘之间的距离将大约为14. 5_。如果将贴片天线放置地如此靠近， 那么无法实现充分隔离。然而，如果贴片天线被放置地隔开更远（例如，大于A/2)，那么混 叠效应出现。此意指额外波束或多或少垂直于正常波束出现。此波束的确切角及大小取决 于天线阵列的距离。当此波束进行电旋转时，那么混叠波束可旋转到视角中，从而导致假警 报。
[0058] 此混叠效应的实例，当虚拟发射器被放置离天线足够远（在此模拟中为30米） 时。使用d= 50毫米（mm)及d= 100mm天线距离。参考图9及10,描绘在20度角内仅具 有一个路径且元件的距离为50mm(〈A/2)的天线阵列的傅立叶估计图表。图9展示笛卡尔 图且图10展示用于检测来自20度的最大所接收功率的极坐标图。针对50mm距离存在仅 一个主波瓣。
[0059] 参考图11及12,描绘在20度角内仅具有一个路径且元件的距离为100mm的天线 阵列的傅立叶估计图表。图11展示笛卡尔图且图12展示用于检测20度角内的最大所接 收功率的极坐标图。针对100mm距离存在两个波瓣，主波瓣及混叠波瓣。优选地，期望可能 的最小干扰，因此天线可被放置地尽可能隔开远以在+/_45度处操作（此允许用户将图1 中所展示的定位器装置放置于房间的角落中且使空间被完全覆盖）。混叠波瓣的大小取决 于天线距离。因此，模拟器经构建以确定满足此视角要求的上述天线设计的最大距离。结 果表明，大约80mm的中心到中心距离可为满足此实施例要求最优的。
[0060] 樽拟器橾作
[0061] 可在确定最优天线阵列间距时使用以下步骤：
[0062] 1)在其中元件的距离为参数的阵列前面在所期望视野（在此实施例中为+/_45 度）中以1度步阶在各处放置虚拟标签。
[0063] 2)用给定阵列设置针对所有角估计TAG的位置。
[0064] 3)针对所有角检查估计误差是否小于所需要的1度，及
[0065] 4)用另一阵列设置执行相同方法。
[0066] 针对具有不同设计参数的要求，上述步骤可用于针对最优天线阵列及视野要求确 定最优距离。
[0067] 参考图4,描绘根据本发明的特定实施例的四元件贴片天线阵列。每一贴片天线可 为大约48mm正方形；贴片天线之间的中心到中心距离可为大约80mm，且FR4玻璃纤维芯衬 底460为约1.5_厚度加反射器平面与印刷电路板（PCB)之间的5_气隙。贴片天线通常 包括两个部件：贴片自身及反射器平面。RF导电金属反射器平面可提供于1. 5_厚PCB的 底部层上，然而在所述情形中，可能无法实现最优带宽。当反射器平面与贴片之间的距离增 加时，贴片天线的带宽也将增加。此天线模拟的馈入点阻抗可为大约50ohms。
[0068] 接收器架构及内部CFO补偿
[0069] 在无线通信系统中，合成载波频率取决于晶体振荡器频率稳定性及准确性。在温 度上不是确切或绝对稳态的晶体振荡器频率致使发射及接收损害两者、载波频率偏移及取 样漂移偏移。IEEE802. 15. 4标准规定关于标称值的+/-40ppm载波频率偏移公差。此表示 两个节点之间的+/_80ppm最糟糕情形偏差。MRF24XARF收发器110中的基带处理器经设 计以估计及补偿所述载波频率偏移（CF0)量。此外，MRF24XARF收发器110具有用于解调 IEEE802. 15. 4顺应的信号的块相干接收器链。参考图3,描绘根据本发明的特定实施例的 接收器架构的示意性框图。在RX模式中，MRF24XARF收发器110可由图3中所展示的示 意性框图表示。
[0070] 图3中所展示的接收器架构可含有以下功能块。
[0071] 1.模/数转换器（ADC) 418可用于将来自RF标签100所接收信号的传入I/Q信号 转换为数字域。取样频率可为每秒8百万个样本（MSps)。经数字化信号在图3中由x表 不。
[0072] 2.经匹配滤波器422可根据以下方程式对传入I/Q样本执行频率鉴别：
[0073]
[0074] zx=ly^ol-ly^!
[0075] 其中aG[0, 1]。〇意指" + "旋转而1意指旋转。
[0076] 3.报头相关器434在经匹配滤波器422输出&与IEEE802. 15. 4标准中所定义 的报头之间执行卷积。
[0077]
[0078] 其中cn=_l-1 1 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 1 -1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1lo
[0079] 请注意，可将所述序列转换为MSK格式。L为DSSS符号中的芯片的数目（=32)。
[0080] 4.DSSS解调器424可执行16个同时解扩展操作。解扩展操作中的每一者对应于 IEEE802. 15. 4标准中所定义的32芯片长序列中的一者。
[0084] 其中L为DSSS符号中芯片的数目（=32)，n为DSSS符号数目且CSna变量表示 以0-QPSK方式的第k个DSSS序列中的第m个芯片。
[0085] 5.C00RDIC428可用于将复相关从笛卡尔坐标转换为如所属通信领域的技术人员 众所周知的极坐标。
[0086] 6.自动频率控制（AFC) 430可用于估计载波频率偏移。
[0089] 针对2MSps取样频率。
[0090] 7.数值控制振荡器432及数字混合器420可用于补偿载波频率偏移。
[0091] 接收器控制流程可在包接收期间具有以下步骤：
[0092] a)初始化
[0093] b)等待直到报头相关的量值（M)超过预定义阈值限制
[0094] c)出于CF0估计的目的执行2个连续DSSS符号相关
[0095] d)计算先前步骤中所计算的DSSS符号的角
[0096] e)计算实际包的CF0,且控制剩余包的NC0+MIXER
[0097] f)SFD搜寻及有效负载处理
[0098] g)在包的结束处行进到a)
[0099] 在e)中完成内部CFO估计之后，AFC操作冻结，因此不对剩余包实施CFO跟踪。请 注意，始终存在残余CF0(〈13ppm@2. 4Ghz)，MCU118可在后处理期间处理所述残余CF0。基 带处理器可针对每一及每一个传入DSSS符号执行C00RDIC428功能且将角及相关量值信 息提供到MCU118。这些角及相关量值信息值可在接收到每一个DSSS符号之后存储于MCU 118的寄存器（未展示）中。为了使MCU118及时接收此数据，可断言中断从RF收发器110 到MCU118。在每一DSSS符号边界处，RF收发器110(例如，MRF24XA)可基于内部寄存器 值设定计时器。可在此计时器期满时设定中断。此可调整延迟使程序设计者能够微调恒定 中断处置时间以确保大约在边界处切换天线且使测量结果在下一符号到达之前经读取。
[0100] 整数波東形成理论
[0101] 参考图13,描绘根据本发明的教示的以平面电磁波激发的天线阵列的示意图。如 图13中所展示的天线阵列可包括多个天线元件（展示N个）且在其之间具有距离d。具 有0的到达角的来自RF标签100的平面波RF信号可经接收为天线102中的每一者上的 复信号。所得信号y可表达为：
[0102] (1)
[0103] 其中N为天线元件的数目，d为天线元件之间的距离，0为平面波的到达角，ZiS 每一天线上的所接收复信号，hi为相应天线元件i的复乘数且2为到天线元件102的所接 收信号输入的复总和。
[0104] 观看图13中所展示的几何形状，很明显，来自方向的平面波将产生以下接收信号 向量：
[0105]
[0108] 其中所有标记如上文，除了A为空气中的波长，且ST表示"s转置"。
[0109] 为在从0的平面波激发的情形中使y最大化，则必须相应地选择h向量：
[0110] h( 0 ) = ( 0 ) (4)
[0111] 其中s*表示"s共辄"。
[0112] 可使用矩阵标记法计算输出y:
[0113] y( 9 ) =zTh=hTz=zTs：l> (9) =sH(9)z (5)
[0114] 其中sH表示"s转置共辄"。
[0115] 如果想要得到平均所接收信号功率：
[0116] Pm ( 9 ) =Mean{|y(9)|2} =sH(9)Mean{z*zH}s( 9 ) =sH ( 9 )Rs( 9 ) (6)
[0117] 其中：
[0118] R=Mean{z*zH} (7)
[0119] 到此刻为止，上述方程式包括电波束形成的常规方式。定位可以其它估计方法使 用且出于所有目的涵盖于本文中。
[0120] 当0为未知时怎么办
[0121] 在到达角为未知的情形中，则必须以所期望精确度计算视角中的所有角的平均所 接收信号强度，且检查哪个所估计角得到最高平均接收功率（在本文中所揭示的特定实例 性实施例的情形中以1度精确度，+/_45度）。在此情形中，实施恰如上文所解释的公式，但 所述方案将不会针对计算时间进行优化。
[0122] 用于改进计算时间的方式
[0123] 表示改变-在其中收发器以整数格式报告角数据的情形中
[0124] 1)角表示：RF收发器110以12位2的补数格式表示角（-2048表示-JT且+2047 表不+JT) 0
[0125] 2)Zj#果可以以下格式读出：
[0126]z;=corrmag*e1：+corrang (8)其中：Corr