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DE-102025143263-A1 - ZWEIPHASIGE UND IMPULSBASIERTE ULTRABREITBANDARCHITEKTUR

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Abstract

Es wird ein Ultrabreitband-Empfänger (500) mit verbesserten Signalerkennungsfähigkeiten bereitgestellt. In einem Beispiel beinhaltet der Empfänger (500) einen ersten Verarbeitungspfad, der eine erste Entspreizungsschaltungsanordnung (522) umfasst, die ein empfangenes UWB-Signal auf Grundlage eines ersten Bitwerts entspreizt, um einen ersten Betragswert zu erzeugen, einen zweiten Verarbeitungspfad, der eine zweite Entspreizungsschaltungsanordnung (532) umfasst, die das empfangene UWB-Signal auf Grundlage eines zweiten Bitwerts entspreizt, um einen zweiten Betragswert zu erzeugen, und eine Datenwiederherstellungsschaltungsanordnung (568). Die Datenwiederherstellungsschaltungsanordnung (568) ist dazu ausgelegt, den ersten Betragswert mit dem zweiten Betragswert zu vergleichen und einen Bitwert auf Grundlage des Vergleichs auszugeben.

Inventors

  • Ajinder Pal Singh
  • Cecilia Carbonelli
  • Daniel Lee

Assignees

  • INFINEON TECHNOLOGIES AG

Dates

Publication Date
20260507
Application Date
20251022
Priority Date
20241022

Claims (20)

  1. Ultrabreitband-Empfänger (UWB-Empfänger) (500), umfassend: einen ersten Verarbeitungspfad, der eine erste Entspreizungsschaltungsanordnung (522) umfasst, die ein empfangenes UWB-Signal auf Grundlage eines ersten Bitwerts entspreizt, um einen ersten Betragswert zu erzeugen; einen zweiten Verarbeitungspfad, der eine zweite Entspreizungsschaltungsanordnung (532) umfasst, die das empfangene UWB-Signal auf Grundlage eines zweiten Bitwerts entspreizt, um einen zweiten Betragswert zu erzeugen; und eine Datenwiederherstellungsschaltungsanordnung (568), die ausgelegt ist: den ersten Betragswert mit dem zweiten Betragswert zu vergleichen; und einen Bitwert auf Grundlage des Vergleichs auszugeben.
  2. UWB-Empfänger (500) nach Anspruch 1 , wobei der erste Verarbeitungspfad und der zweite Verarbeitungspfad jeweils umfassen: eine I/Q-Splitterschaltungsanordnung (524; 534), die dazu ausgelegt ist, ein durch die Entspreizungsschaltungsanordnung (522; 532) ausgegebenes Signal in eine I-Komponente und eine Q-Komponente aufzuteilen; eine I-Komponentenintegrator/Analog-digital-Wandler(ADC)-Schaltungsanordnung (528; 538), die dazu ausgelegt ist, die I-Komponente über eine Symbolperiode zu summieren und eine digitale I-Komponente auszugeben; eine Q-Komponentenintegrator/ADC-Schaltungsanordnung (529; 539), die dazu ausgelegt ist, die Q-Komponente über eine Symbolperiode zu summieren und eine digitale Q-Komponente auszugeben; und einen Polarwandler (554; 564), der dazu ausgelegt ist, die digitale I-Komponente und die digitale Q-Komponente in einen Betragswert umzuwandeln.
  3. UWB-Empfänger (500) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , wobei die erste Entspreizungsschaltungsanordnung (522) dazu ausgelegt ist, eine erste Schablone (520) mit dem empfangenen UWB-Signal zu multiplizieren; und die zweite Entspreizungsschaltungsanordnung (532) dazu ausgelegt ist, eine zweite Schablone (530) mit dem empfangenen UWB-Signal zu multiplizieren.
  4. UWB-Empfänger (500) nach Anspruch 3 , wobei die erste Schablone (520) und die zweite Schablone (530) jeweilige Bitwertsequenzen aus +1- und -1-Werten auf Grundlage eines Codierungsschemas umfassen.
  5. UWB-Empfänger (500) nach Anspruch 4 , wobei in sowohl der ersten Schablone (520) als auch der zweiten Schablone (530) die Bitwertsequenzen durch 0 Werte getrennt sind, um die Bitwertsequenz innerhalb eines ausgewählten BPM-Intervalls und einer ausgewählten Burstposition einer Symbolperiode zu positionieren.
  6. UWB-Empfänger (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , ferner umfassend: in dem ersten Verarbeitungspfad, eine erste Gleichrichterschaltungsanordnung (523), die dazu ausgelegt ist, ein durch die erste Entspreizungsschaltungsanordnung (522) ausgegebenes Signal gleichzurichten; und in dem zweiten Verarbeitungspfad, eine zweite Gleichrichterschaltungsanordnung (533), um ein durch die zweite Entspreizungsschaltungsanordnung (532) ausgegebenes Signal gleichzurichten.
  7. UWB-Empfänger (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , wobei der erste Verarbeitungspfad einen ersten Polarwandler (554) umfasst, der ein durch die erste Entspreizungsschaltungsanordnung (522) ausgegebenes Signal in den ersten Betragswert und einen ersten Phasenwert umwandelt; und der zweite Verarbeitungspfad einen zweiten Polarwandler (564) umfasst, der ein durch die zweite Entspreizungsschaltungsanordnung (532) ausgegebenes Signal in den zweiten Betragswert und einen zweiten Phasenwert umwandelt.
  8. UWB-Empfänger (500) nach Anspruch 7 , wobei die Datenwiederherstellungsschaltungsanordnung (568) dazu ausgelegt ist, einen Bitwert von 1 und den ersten Phasenwert auszugeben, wenn der erste Betragswert den zweiten Betragswert überschreitet, und einen Bitwert von 0 und den zweiten Phasenwert auszugeben, wenn der zweite Betragswert den ersten Betragswert überschreitet.
  9. Verfahren (600), umfassend: Entspreizen (610) eines empfangenen UWB-Signals auf Grundlage eines ersten Bitwerts, um einen ersten Betragswert zu erzeugen; Entspreizen (620) des empfangenen UWB-Signals auf Grundlage eines zweiten Bitwerts, um einen zweiten Betragswert zu erzeugen; Vergleichen (630) des ersten Betragswerts mit dem zweiten Betragswert; und Ausgeben (640) eines Bitwerts auf Grundlage des Vergleichs.
  10. Verfahren (600) nach Anspruch 9 , ferner umfassend Ermitteln des ersten Betragswerts und des zweiten Betragswerts durch, in einem ersten und einem zweiten Verarbeitungspfad, Aufteilen eines entspreizten empfangenen UWB-Signals in eine I-Komponente und eine Q-Komponente; Summieren der I-Komponente über eine Symbolperiode und Ausgeben einer digitalen I-Komponente; Summieren der Q-Komponente über eine Symbolperiode und Ausgeben einer digitalen Q-Komponente; und Umwandeln der digitalen I-Komponente und der digitalen Q-Komponente in einen Betragswert.
  11. Verfahren (600) nach einem der Ansprüche 9 oder 10 , umfassend Entspreizen (610) des empfangenen UWB-Signals auf Grundlage des ersten Bitwerts durch Multiplizieren des empfangenen UWB-Signals mit einer ersten Schablone, die mit dem ersten Bitwert assoziiert ist; und Entspreizen (620) des empfangenen UWB-Signals auf Grundlage des zweiten Bitwerts durch Multiplizieren des empfangenen UWB-Signals mit einer zweiten Schablone, die mit dem zweiten Bitwert assoziiert ist.
  12. Verfahren (600) nach Anspruch 11 , wobei die erste Schablone und die zweite Schablone jeweilige Bitwertsequenzen aus +1- und -1-Werten auf Grundlage eines Codierungsschemas umfassen.
  13. Verfahren (600) nach Anspruch 12 , wobei in sowohl der ersten Schablone als auch der zweiten Schablone die Bitwertsequenzen durch 0 Werte getrennt sind, um die Bitwertsequenz innerhalb eines ausgewählten BPM-Intervalls und einer ausgewählten Burstposition einer Symbolperiode zu positionieren.
  14. Verfahren (600) nach einem der Ansprüche 9 bis 13 , ferner umfassend Gleichrichten eines entspreizten empfangenen UWB-Signals.
  15. Verfahren (600) nach einem der Ansprüche 9 bis 14 , ferner umfassend Umwandeln eines entspreizten empfangenen UWB-Signals auf Grundlage des ersten Bitwerts in den ersten Betragswert und einen ersten Phasenwert; und Umwandeln des entspreizten empfangenen UWB-Signals auf Grundlage des zweiten Bitwerts in den zweiten Betragswert und einen zweiten Phasenwert.
  16. Verfahren (600) nach Anspruch 15 , ferner umfassend als Reaktion darauf, dass der erste Betragswert den zweiten Betragswert überschreitet, Ausgeben eines Bitwerts von 1 und des ersten Phasenwerts; und als Reaktion darauf, dass der zweite Betragswert den ersten Phasenwert überschreitet, Ausgeben eines Bitwerts von 0 und des zweiten Phasenwerts.
  17. Verfahren (600) nach Anspruch 16 , das Ermitteln von Informationen umfasst, die einen Sender des empfangenen UWB-Signals auf Grundlage des ausgegebenen Phasenwerts identifizieren.
  18. Verfahren (600) nach Anspruch 16 , das Ermitteln eines Werts eines zweiten Bits, das in dem empfangenen UWB-Signal codiert ist, auf Grundlage des ausgegebenen Phasenwerts umfasst.
  19. Ultrabreitband-Empfänger (UWB-Empfänger) (500), umfassend: eine Entspreizungsschaltungsanordnung (522; 532), die ein empfangenes UWB-Signal auf Grundlage einer Schablone entspreizt, um ein entspreiztes empfangenes UWB-Signal zu erzeugen; eine I/Q-Splitterschaltungsanordnung (524; 534), die dazu ausgelegt ist, das entspreizte empfangene UWB-Signal in eine I-Komponente und eine Q-Komponente aufzuteilen; eine I-Komponentenintegrator/Analog-digital-Wandler(ADC)-Schaltungsanordnung, die dazu ausgelegt ist, die I-Komponente über eine Symbolperiode zu summieren und eine digitale I-Komponente auszugeben; eine Q-Komponentenintegrator/ADC-Schaltungsanordnung, die dazu ausgelegt ist, die Q-Komponente über eine Symbolperiode zu summieren und eine digitale Q-Komponente auszugeben; und einen Polarwandler (554; 564), der dazu ausgelegt ist, die digitale I-Komponente und die digitale Q-Komponente in einen Betragswert und einen Phasenwert umzuwandeln.
  20. UWB-Empfänger (500) nach Anspruch 19 , wobei die Schablone jeweilige Bitwertsequenzen aus +1- und -1-Werten auf Grundlage eines Codierungsschemas umfasst.

Description

GEBIET Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der Prozessoren und insbesondere Prozessoren für Ultrabreitband(UWB)-Signale. STAND DER TECHNIK Ultrabreitbandsignale eignen sich gut für Techniken zur sicheren Entfernungsmessung, da diese Signale eine genaue Distanzmessung zwischen Vorrichtungen ermöglichen. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Einige Beispiele für Schaltungen, Einrichtungen und/oder Verfahren werden im Folgenden nur beispielhaft beschrieben. In diesem Zusammenhang wird Bezug auf die begleitenden Figuren genommen.1 veranschaulicht einen beispielhaften Entfernungsmessungsprozess.2 veranschaulicht ein beispielhaftes Ultrabreitband-Symbol (UWB-Symbol).3 veranschaulicht einen beispielhaften Codier- und Modulationsprozess für UWB-Symbole.4 veranschaulicht einen beispielhaften UWB-Empfänger gemäß verschiedenen beschriebenen Gesichtspunkten.5 veranschaulicht einen beispielhaften UWB-Empfänger gemäß verschiedenen beschriebenen Gesichtspunkten.6 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verarbeiten eines empfangenen UWB-Signals gemäß verschiedenen beschriebenen Gesichtspunkten. AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG Die vorliegende Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Ähnliche Komponenten in verschiedenen Figuren können durch ähnliche Bezugszeichen dargestellt werden. Die Figuren sind nicht maßstabgetreu gezeichnet, und sie sind nur zur Veranschaulichung der Offenbarung bereitgestellt. Mehrere Aspekte der Offenbarung sind unten zur Veranschaulichung unter Bezugnahme auf beispielhafte Anwendungen beschrieben. Zahlreiche spezifische Details, Beziehungen und Verfahren sind dargelegt, um ein Verständnis der Offenbarung zu vermitteln. Die vorliegende Offenbarung ist nicht durch die veranschaulichte Reihenfolge von Handlungen oder Ereignissen eingeschränkt, da einige Handlungen in unterschiedlicher Reihenfolge und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen auftreten können. Ferner sind nicht alle gezeigten Handlungen oder Ereignisse erforderlich, um eine Methodik in Übereinstimmung mit der ausgewählten vorliegenden Offenbarung zu implementieren. Die Entfernungsmessung ist der Prozess der präzisen Erkennung der Distanz zwischen einer Initiatorvorrichtung und einer Respondervorrichtung. Zum Beispiel kann eine Entfernungsmessung durchgeführt werden, um die Distanz zwischen einer tragbaren Vorrichtung (z. B. einem Smartphone, einem Keyfob oder einem Tag) und einer Steuereinheit zu ermitteln, die in einem Fahrzeug oder an einem festen geografischen Ort installiert sein kann. Verschiedene Teile dieser Offenbarung identifizieren einige Vorrichtungen als Initiatorvorrichtungen, wobei andere Vorrichtungen als Respondervorrichtungen identifiziert werden. Es versteht sich, dass eine beliebige Art von Vorrichtung die Rolle der Initiatorvorrichtung oder der Respondervorrichtung ausführen kann. In einigen Anwendungsszenarien, wenn die Distanz zwischen der Initiatorvorrichtung und der Respondervorrichtung innerhalb einer vorgegebenen Grenze liegt, dann kann eine Art der Autorisierung, üblicherweise in Form eines physischen Zugangs, wie etwa Entriegeln einer Tür, von der primären Vorrichtung vorgenommen werden. Weitere Anwendungen der Entfernungsmessung beinhalten Bestandsverfolgung, Navigation in Innenräumen und Vorrichtungsortungsdienste. Bei der sicheren Entfernungsmessung wird aufgrund der Fähigkeit der Wellenform, eine genaue Laufzeitschätzung und daher eine Ermittlung der relativen Position zu unterstützen, zunehmend Ultrabreitband(UWB)-Funktechnologie eingesetzt. UWB-Signale sind eine Folge von Impulsen, die Informationen unter Verwendung von Impulsmustern übertragen. Jeder Impuls ist sehr schmal, typischerweise weniger als zwei Nanosekunden, und nimmt ein breites Frequenzband ein. Dies bedeutet, dass der Impuls eine sehr steil ansteigende Flanke aufweist, was dem Empfänger des Impulses ermöglicht, die Ankunftszeit des Signals sehr genau zu messen. UWB-Impulse können auch in rauschbehafteten Umgebungen unterschieden werden, und die Impulse sind gegenüber Mehrwegeeffekten robuster als Schmalbandsignale. Aufgrund der strengen spektralen Maske von UWB-Signalen liegt die Sendeleistung auf dem Grundrauschpegel, was bedeutet, dass UWB-Signale andere Funkkommunikationssysteme, die in den gleichen Frequenzbändern arbeiten, nicht stören. UWB-Lösungen zur sicheren Entfernungsmessung können dem IEEE-802.15.4z-Entfernungsmessungs-Standard entsprechen, der 2020 fertiggestellt wurde. Mit diesem Standard wurde der bestehende IEEE802.15.4a-Entfernungsmessungs-Standard mit neuen Integritätsfunktionen erweitert, was eine präzisere und sichere Entfernungsmessung ermöglicht. Ein weiterer relevanter Standard ist der CCC-Standard des Car Connectivity Consortium, der einen Industriestandard für die sichere Entfernungsmessung zwischen in Automobilen installierten UWB-Vorrichtungen und Vorrichtungen wie etwa Smartphones bietet. 1 veranschaulicht ein Beispiel für einen Zwei-Wege-Entfe