Angle of Arrival Accuracy Evaluation in Channel 9

Angle of Arrival Accuracy Evaluation in Channel 9

兩根接收天線RX1、RX2的距離為d來自彼此。接收器軸線之間的距離天線陣列和發(fā)射機(jī)天線TX用D表示。天線陣列平面與天線面所成的角度直接路徑用 θ 表示，或者 TX-RX1 為 θ1，TXRX2 為 θ2，盡管如此，對于大于幾個波長的距離λ，當(dāng)D<d時，可以取θ1=θ2=θ。

然后，三角函數(shù)和三角形的相似度可以是應(yīng)用于推導(dǎo)以下關(guān)系。一旦傳播波的波前到達(dá)第 一個接收天線，光速的波c 仍需經(jīng)過一定距離到達(dá)第二個天線d1 = dsin(θ)，由于速度是隨時間變化的距離，將會及時發(fā)生

在第 一組測量中，PDoA 精度為與入射角的關(guān)系被評估為AoA 估計的基礎(chǔ)。圖中紅色虛線所示圖4是基于表示相移的公式(2)的值處于最 佳狀態(tài)，不會因干擾而失真在信號路徑中。根據(jù)預(yù)期，偏差為當(dāng)角度為零時最 低，隨著角度的增大而升高角度。令人驚訝的是，PDoA 估計的不準(zhǔn)確性-30°角度時負(fù)半平面最 高，但在-45°時顯著降低。這種行為可能是由于由天線輻射方向圖不均勻或由反射波對主光束造成干擾。為了在圖的正半部分，可以看到這種行為僅適用于 20m 距離。然而，對于 45°，不準(zhǔn)確所有 TX 和 RX 間隔距離都會增加。最后，它可以可以看出，PDoA 估計精度隨著上升距離。對于小角度（-15° 至 15°）并不重要，但對于較大的角度，這種現(xiàn)象更為明顯。-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80-150

此外，由于 PDoA 在 AoA 估計中起著至關(guān)重要的作用，可以假設(shè)PDoA對AoA結(jié)果的準(zhǔn)確性的影響也是可以觀察到的。如圖5所示，實(shí)際測量驗(yàn)證了這一假設(shè)。尤其，紅色虛線表示 AoA 的預(yù)期值，而填充的藍(lán)色區(qū)域顯示了最 大和最 小掌握的迎角值，實(shí)線代表平均值。

測量結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了最初的想法隨著距離的增加，迎角估計精度下降接收器和發(fā)射器之間。這尤其明顯對于最 大和最小估計邊界，其中隨著設(shè)備距離的增加而顯著擴(kuò)展（30m 間隔時最明顯）。值得注意的是，準(zhǔn)確率對于 20m 距離，迎角估計值出人意料地更高與 5m 間隔相比。這可能是由較小的反射波對所得信號波形的貢獻(xiàn)。在5m距離的情況下，反射光束可能代表總振幅的重要部分。然而，對于20m的距離，這些射線的影響可以忽略不計。

然而，在平均值的情況下，這些不準(zhǔn)確性顯著減少，這意味著可以通過平均值提高迎角估計精度來自多次測量。

圖 6 總結(jié)了 AoA 測量的誤差水平軸上每個設(shè)定（預(yù)期）角度的垂直軸上的絕 對值。平均誤差趨勢與左半平面相比，分布更大右半平面，這與其他類似的作品一致。也進(jìn)一步驗(yàn)證了AoA估計精度與 5m 和 30 m 距離相比，20m 距離更高，但是僅適用于較小的角度（-15° 至 15°）。

CONCLUSION

隨著距離的增加，迎角估計的準(zhǔn)確性會下降，這與準(zhǔn)確率的假設(shè)是一致的受天線陣列電磁場影響較大參數(shù)而不是無線電芯片本身的功能。

因此，有了更好的天線陣列，迎角就會得到改善即使距離更遠(yuǎn)，也能達(dá)到預(yù)期的估計精度標(biāo)簽和錨點(diǎn)之間。

另外，從結(jié)果來看有和沒有外殼的測量，似乎所用外殼的設(shè)計有能力影響UWB 通道 9 較高頻率下的估計，因?yàn)樗?span style="outline: 0px;max-width:100%;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important">影響標(biāo)簽天線。