专利名称：用于估计到达角的方法和设备的制作方法
技术领域：
下面的描述涉及一种使用多天线估计入射角或到达角(AoA)的方法和设备，更具体地讲，涉及一种用于克服多值性问题并精确地估计AoA的方法和设备。
背景技术：
估计用户位置的定位技术用于提供基于位置的服务(LBS)。基于估计位置的方法来将定位技术分类为三角测量方案、邻近方案或指纹方案，可基于使用的介质来将定位技术分类为使用蜂窝系统的基站的方案、使用全球定位系统(GPQ卫星技术的方案或者使用无线局域网(WLAN)系统的方案。三角测量可被分类为基于距离的方案或基于角度的方案。基于距离的方案可使用下述因素来计算接收点的位置例如从至少三个参考点发送的信号到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)等。基于角度的方案可使用从至少两个参考点发送的信号的AoA或入射角来计算接收点的位置。估计AoA或入射角的方法可被分类为使用定向天线的方法或使用阵列天线的方法。使用定向天线的方法执行接收信号的入射角或AoA的扫描，同时顺序地旋转固定的定向发射图样。使用阵列天线的方法基于包括在阵列天线中的每个天线元件中的接收信号来估计入射角或AoA。
发明内容
在一个总体方面，提供了一种用于到达角(AoA)估计设备的AoA估计方法，该方法包括计算关于接收信号的第一导向矢量，第一导向矢量指示包括在阵列天线中的天线元件的相位差；基于第一导向矢量确定关于接收信号的AoA的至少两个候选值；计算与预定旋转角相应的第二导向矢量，AoA估计设备旋转了所述预定旋转角；基于第二导向矢量和所述预定旋转角来选择所述至少两个候选值之一；基于选择的候选值来确定AoA。确定■的步骤可包括基于预先存储与用于第二导向矢量的候选矢量相关的信息的存储器来确定AoA。与用于第二导向矢量的候选矢量相关的信息可包括与关于■的所述至少两个候选值的每一个的预定旋转角相应的信息。该方法可还包括测量AoA估计设备的旋转角。确定AoA的步骤可包括基于用于第二导向矢量的候选矢量与第二导向矢量的比较来从用于第二导向矢量的候选矢量中选择候选矢量；基于选择的候选矢量来估计AoA。
阵列天线可以是全向天线。 天线元件间的间隔可大于或等于一半的波长。
在另一总体方面，提供了到达角(AoA)估计设备的AoA估计方法，该方法包括计算关于从目标设备接收的信号的第一导向矢量，其中，第一导向矢量指示包括在阵列天线中的天线元件的相位差；基于第一导向矢量来确定关于接收信号的AoA的至少两个候选值；当目标设备的方向和AoA估计设备的方向之间的角是预定旋转角时，从目标设备接收与第二导向矢量相关的信息；基于目标设备的预定旋转角和与第二导向矢量相关的信息来选择所述至少两个候选值之一；基于选择的候选值来确定AoA。确定kok的步骤可包括基于目标设备的旋转和AoA估计设备的旋转之间的二元性来确定AoA。确定AoA的步骤可包括确定AoA估计设备的虚拟旋转角，虚拟旋转角与所述预定旋转角相应；从用于第二导向矢量的多个候选矢量中选择候选矢量，第二候选矢量与AoA 估计设备实际旋转的虚拟旋转角相应；基于选择的候选矢量来估计AoA。用于第二导向矢量的候选矢量可被预先存储在存储器中。在另一总体方面，提供了一种AoA估计设备，该设备包括相位差计算器，计算从目标设备到AoA估计设备的第一导向矢量，计算关于接收信号的包括在阵列天线中的天线元件的相位差，并且计算与AoA估计设备旋转的第一旋转角相应的第二导向矢量；候选值获得单元，基于第一导向矢量来确定关于接收信号的AoA的至少两个候选值；AoA确定单元，基于第二导向矢量和第一旋转角来选择所述至少两个候选值之一，并且基于选择的候选值来确定AoA。该设备还可包括传感器，测量AoA估计设备的旋转角。该设备还可包括信息接收单元，当AoA估计设备的方向和目标设备的方向之间的角是第二旋转角时，从目标设备接收与从AoA估计设备到目标设备的第三导向矢量相关的信息，并且，AoA确定单元可基于第二旋转角和与第三导向矢量相关的信息来选择所述至少两个候选值之一。根据一个示例，可响应于AoA估计设备的旋转来检测第二导向矢量，并且可基于第二导向矢量来估计AoA。因此，可缓和多值性问题。根据另一示例，即使不发生多值性问题，但是也可基于第二导向矢量来估计iVoA。即使AoA估计设备没有旋转，特定示例也可基于目标设备的旋转来有效地克服多值性问题。非暂时计算机可读记录介质可存储执行AoA估计的方法的程序。通过下面的详细描述、附图和权利要求，其他特征和方面可以是清楚的。
图1是示出关于接收信号的阵列天线中的天线元件的相位差的示图。图2是示出当接收信号关于统一线性阵列天线系统的入射角是0°、90°、180°、 或270°时的接收信号的波束图样的示图，统一线性阵列天线系统具有在天线元件间一个波长的间隔。图3是示出当接收信号关于统一线性阵列天线系统的入射角和旋转角分别是0° 和20°时的接收信号的波束图样、以及当接收信号关于统一线性阵列天线系统的入射角和旋转角分别是90°和20°时的接收信号的波束图样的示图，统一线性阵列天线系统具有
5在天线元件间一个波长的间隔。图4是示出当接收信号关于统一线性阵列天线系统的入射角和旋转角分别是 180°和20°时的接收信号的波束图样、以及当接收信号关于统一线性阵列天线系统的入射角和旋转角分别是270°和20°时的接收信号的波束图样的示图，统一线性阵列天线系统具有在天线元件之间一个波长的间隔。图5是示出AoA估计设备的方法的示例的流程图。图6是示出在目标设备旋转时AoA估计设备和目标设备之间的关系的示图。图7是示出AoA估计设备的方法的另一示例的流程图。图8是示出AoA估计设备的示例的框图。在整个附图和详细描述中，除了相反描述，相同的附图标号应被理解为指示相同元件、特征和结构。为了清楚、例证和方便可放大这些元件的相对尺寸和绘图。
具体实施例方式提供下面的详细描述以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面理解。因此，可向本领域的普通技术人员提出这里描述的系统、设备和/或方法的各种改变、修改和等同物。所描述的处理步骤和/或操作的进程是示例；然而，除了必须以特定顺序发生的步骤和/或操作之外，操作的顺序不限于这里所阐述的并且如本领域公知的，操作的顺序可以改变。此外，为了增加清楚性和简洁性，可省略对公知功能和构造的描述。图1示出关于接收信号的阵列天线中的天线元件中的相位差。参照图1，安装在通信设备中的阵列天线可包括三个天线元件Ant 1、Ant2和 Ant3。尽管图1中示出了三个天线，但是应该理解天线阵列可包括任何数量的天线元件。在此示例中，当具有波矢量的平面波以入射角θ投射在阵列天线上时，对于接收信号的天线元件根据天线元件的位置可具有相位差。通常，第一导向矢量^(θ)用于估计入射角θ或ΑοΑ，并且可根据通过等式1所表达的天线元件中的相位差来确定第一导向矢量[等式1]a(e) = [e~Mm...
ο在等式1中，&表示指示第m天线元件的位置的矢量，N表示天线元件的数量。为了估计入射角θ，可以将阵列天线设计成将分别与不同的入射角相应的导向矢量彼此区分。当入射角Q1* θ 2值不同时，可以将阵列天线设计成将与Q1相应的导向矢量和与θ 2相应的导向矢量彼此区分。然而，如果没有特意设计阵列天线，则关于入射角θ工产生的导向矢量可能与关于入射角θ 2产生的导向矢量相同；这种情况可被称为入射角的多值性问题。当多值性问题发生时，可能存在多个候选的入射角。因此，可能难以从多个候选中估计出一个候选入射角作为实际入射角。在统一线性阵列天线中，天线元件之间的间隔基本上具有相同的天线间隔d，并且可通过等式2来表达第一导向矢量[等式2]
权利要求
1.一种到达角AoA估计设备的AoA估计方法，该方法包括计算关于接收信号的第一导向矢量，第一导向矢量指示包括在阵列天线中的天线元件的相位差；基于第一导向矢量确定关于接收信号的AoA的至少两个候选值； 计算与预定旋转角相应的第二导向矢量，AoA估计设备旋转了所述预定旋转角； 基于第二导向矢量和所述预定旋转角来选择所述至少两个候选值之一； 基于选择的候选值来确定AoA。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定AoA的步骤还包括基于预先存储与用于第二导向矢量的候选矢量相关的信息的存储器来确定AoA。
3.如权利要求2所述的方法，其中，与用于第二导向矢量的候选矢量相关的信息包括 与关于AoA的所述至少两个候选值的每一个的预定旋转角相应的信息。
4.如权利要求1所述的方法，还包括 测量AoA估计设备的旋转角。
5.如权利要求2所述的方法，其中，确定AoA的步骤还包括基于用于第二导向矢量的候选矢量与第二导向矢量的比较来从用于第二导向矢量的候选矢量中选择候选矢量；基于选择的候选矢量来估计AoA。
6.如权利要求1所述的方法，其中，阵列天线是全向天线。
7.如权利要求1所述的方法，其中，包括在阵列天线中的天线元件间的间隔是至少一半的波长。
8.—种到达角AoA估计设备的AoA估计方法，该方法包括计算关于从目标设备接收的信号的第一导向矢量，其中，第一导向矢量指示包括在阵列天线中的天线元件的相位差；基于第一导向矢量来确定关于接收信号的AoA的至少两个候选值； 当目标设备的方向和AoA估计设备的方向之间的角是预定旋转角时，从目标设备接收与第二导向矢量相关的信息；基于目标设备的预定旋转角和与第二导向矢量相关的信息来选择所述至少两个候选值之一；基于选择的候选值来确定AoA。
9.如权利要求8所述的方法，其中，确定^VoA的步骤还包括基于目标设备的旋转和AoA估计设备的旋转之间的二元性来确定AoA。
10.如权利要求8所述的方法，其中，确定^VoA的步骤包括确定AoA估计设备的虚拟旋转角，虚拟旋转角与所述预定旋转角相应； 从用于第二导向矢量的多个候选矢量中选择候选矢量，第二候选矢量与AoA估计设备实际旋转的虚拟旋转角相应；基于选择的候选矢量来估计AoA。
11.如权利要求9所述的方法，其中，用于第二导向矢量的候选矢量被预先存储在存储器中。
12.—种存储执行如权利要求1所述的方法的程序的非暂时计算机可读记录介质。
13.—种到达角AoA估计设备，该设备包括相位差计算器，计算从目标设备到AoA估计设备的第一导向矢量，计算关于接收信号的包括在阵列天线中的天线元件的相位差，并且计算与AoA估计设备旋转的第一旋转角相应的第二导向矢量；候选值获得单元，基于第一导向矢量来确定关于接收信号的AoA的至少两个候选值； AoA确定单元，基于第二导向矢量和第一旋转角来选择所述至少两个候选值之一，并且基于选择的候选值来确定AoA。
14.如权利要求13所述的设备，还包括 传感器，测量AoA估计设备的旋转角。
15.如权利要求13所述的设备，还包括信息接收单元，当AoA估计设备的方向和目标设备的方向之间的角是第二旋转角时， 从目标设备接收与从AoA估计设备到目标设备的第三导向矢量相关的信息，其中，AoA确定单元还基于第二旋转角和与第三导向矢量相关的信息来选择所述至少两个候选值之一。
全文摘要
提供了一种用于估计到达角的方法和设备。提供了一种到达角(AoA)估计设备的方法。AoA估计设备可基于第一导向矢量来获得接收信号的AoA的至少两个候选值。AoA估计设备可还检测与AoA估计设备旋转的预定旋转角相应的第二导向矢量，并且可基于关于第二导向矢量和预定旋转角的至少两个候选值之一来确定AoA。
文档编号G01S3/46GK102193080SQ20111004475
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月18日
发明者姜埈晟, 朴度炯, 金应善 申请人:三星电子株式会社