如何筛选出有效的IQ样本?
1、插槽的使用
蓝牙5.1协议规范了对恒定音波CTE的采样结构问题,定义了两个术语“切换插槽(Switch slot)”和“采样插槽(Sample slot)”。同时规定了这两个插槽的时长必须相等,并且它们的时长只能为
1us或2us
。
如图为设备的采样结构图:
顾名思义,切换插槽在设备对CTE的采样中起到了切换天线的作用,而切换中的天线很不稳定,会造成
采样数据的抖动
,因此该插槽使得天线所采集的IQ样本都是无效的。若以采样频率4Mhz为例,则单根天线在1us的时间内可以采样4个IQ样本,所以当切换插槽的时长为1us时,每次天线切换都要丢弃4个IQ样本;以此类推,当切换插槽为2us时则每次丢弃8个IQ样本。
采样插槽在设备运行过程中起到采样作用,同样以采样频率4Mhz为例,1us的采样插槽可以每次获得4个IQ样本,这些样本都是有效的原始信号数据因而可以使用;而当采样插槽的时长为2us时,必须
再从其中分配出1us的空闲插槽
来使得天线稳定,而该空闲插槽所采的样本数据也必须丢弃,所以使得采样插槽的时长无论是1us还是2us,最终都只有1us时长的有效IQ样本。
如图为采样插槽划分图:
从采样结构图中可以看到,在切换插槽与采样插槽之前还有4us的保护时长和8us的参考时长,TI设备在保护时长期间内不进行天线采样;在参考时长期间内正常采样且
没有天线切换
,但采集的样本都是无效的。以采样频率4Mhz为例,保护时长与参考时长内共采集了8×4=32个无效IQ样本。
由此得出总结:当采样频率为4MHz、插槽时长为1us时,采集的IQ样本中第一个有效的IQ样本是第37个,之后每次切换天线需丢弃4个样本;当采样频率为4MHz、插槽时长为2us时,第一个有效的IQ样本是第45个,之后每次切换天线需丢弃8+4=12个样本。
2、绘制IQ样本图和相位图
由上面的介绍我们可以得知:当拿到一份IQ样本文件时,可以通过一段
连续无抖动
的数据判断出
参考时长
的区间;并通过数据发生的
抖动
来判断天线的
切换
。
如下图所示,可以看到前32个IQ样本连续无抖动,看起来很像正弦波。这是在没有天线切换的参考时长内获取的,因此该区间的数据将被丢弃。之后从第33个点开始,可以看到由于天线的切换造成IQ样本的抖动。
下图所示为IQ样本的部分相位图,其中的相位值由“arctan(Q/I)”运算获得。该图更能直观的反映每次天线切换造成的数据抖动,而确定了天线切换的位置,每个采样周期内需要丢弃的IQ样本也就确定下来了。