[参考译文] IWR6843：规格和3D 天线设计以及 BPM / TDM-MIMO 问题

尊敬的 Vincent：

这些是一些好问题、我们需要一些时间来与您联系。 我们将在本周晚些时候为您提供答案。


谢谢、
Akash

尊敬的 Vincent：

对于问题1、TIDEP-1000用户指南的文档中存在错误。 请使用数据表中的发射值和噪声系数。

对于问题4、任何演示中都不使用 BPM。 但是，在配置过程中启用 BPM 的 CLI 命令存在，可以通过读取中的文件找到 \packages/ti\utils\cli\src\clif_mmwave.c. 您可以使用开箱即用演示来测试您的 BPM 配置。

此致、

Justin

您好 Justin、

感谢您的回答，问题2和3如何？

谢谢。

首先、我想澄清一下、PM-MIMO 未在3.0/3.1版本演示中实现。 它目前仅在 XWR1642器件(X = A、I)上的 SDK 2.x 中可用、并实现了 S1+S2、S1-S2 BPM MIMO 方案、计划在未来的3.x 版本中实施。 如 TI MIMO 应用手册中所述、SDK 2.x 上的这种方法理论上提高了10*log10 (2)= 3dB、我们在演示实现过程中观察到的增益约为2至2.5 (可以通过观察演示的范围和噪声曲线图来查看此差异)。 在 XWR1642 EVM 上，两个 TX-es (只有两个发射天线)用2*lambda 隔开。 您可以在演示的 doxygen 文档中阅读实现详细信息(我们在 DSP 上的数字处理链中所做的工作)。

#2：我不是天线专家(如果有必要，TI 的某个人随后可能会作出回应)，但我们在上文所述的2*λ 案例中观察到的增益事实告诉我，由于间隔更宽，我们不会抵消增益。 阅读教材(《斯科尔尼克雷达系统简介》第8章)中有关这方面的一些信息，2*lambda 分色箱将在 θ(方位角)=+/-30度和+/-90度(90度看起来更宽，30度)时产生格栅叶。 对于各向异性元素、但由于单个元素的波束宽度似乎约为60度(www.ti.com/.../swru508b.pdf)、因此可以根据文本抑制格栅、因此与 lambda/2情况(没有格栅的情况)相比、主波瓣上可能有足够的增益？ 这是我的猜测、但我可能错了。

3：很清楚、BPM 涉及调制相位、但在所述的方案中、所有传输都处于相同的相位、即不会调制相位、只有发送天线被启用/禁用以进行传输。 在该方案中不需要该相位调制、因为可以根据图片中所示的公式在接收数字处理中将各个传输分离出来、从而实现角分辨率的全部3个 Tx 权利、例如方位角中的12个虚拟天线) 同时受益于更高的发射功率和2 TX 同步传输带来的 SNR 改进。 原则上、如果我们可以同时激活每个线性调频脉冲中的所有3个 TX-es、则可以完全实现3个 Tx 的 BPM -MIMO、这将需要调制(例如 S1+S2+S3、S1+S2-S3、S1-S2+S3)和类似的处理(如1642案例中所做的那样)来进行分离。 在这种情况下、数组分离将是 λ、因此您不会遇到2*λ 的情况。 但是、根据 www.ti.com/.../awr1243.pdf (表3-1的脚注)、目前并不在所有器件上都支持3 TX 同时发送：
"3 Tx 同步运行仅在具有1V LDO 旁路和 PA LDO 禁用模式的 AWR1243P 中受支持。 在此模式下、需要在 VOUT PA 引脚上馈送1V 电源"[注意 AWR1243P 是一款汽车(77G)器件、SDK 不适用于此器件]。 因此、对于您的评估、假设此时仅同时发送2个 TX。

看看 Justin 和 Piyush_'s 的评论、我还剩下几个问题。 Justin 的回答表明、6843支持并提供 BPM - MIMO。 Piyush_'s 的回应似乎说不是。

(我正在使用 DCA1000EVM/IWR6843ISK)

我的问题：

1.）6843芯片硬件是否有能力进行 BPM - MIMO？ 即、芯片硬件是否能够在2天线或3天线上同时传输 BPM 信号？

2.)当 Piyush_说它不受支持时，这到底意味着什么？ 这是否意味着在任何实验/演示中都未实现 BPM？ 或者、这是否意味着最新的 SDK 不允许使用它？ 或者、这是否意味着6843硬件根本不能使用它？

3.)当前的 SDK (MMWAVE-SDK 03_01_01_02)是否支持6843上的 BPM - MIMO？ 是否有任何以前版本的 SDK 支持它？ SDK 的任何未来版本是否会支持它？ 何时提供这些功能？

4.)如果芯片硬件支持 BPM - MIMO、但 SDK 不支持、程序员是否仍可以使用芯片功能并在应用中实现 BPM - MIMO？

5.)我对 BPM - MIMO 感兴趣，因为我希望尽可能扩大覆盖范围，同时仍能从12个虚拟天线中获得角度分辨率优势。 有关在6843上不使用 BPM - MIMO 区域实现此目标的任何建议也非常受欢迎。

提前感谢对这一点的任何澄清

A1：是、2 TX

A2：在当前3.x 版本的 SDK 中、未在开箱即用演示中实现 BPM、而是在下一个(3.2)版本中尝试使用。 从较高层次看，BPM 涉及两个方面：1)配置前端(RF)以执行 BPM，2)信号处理以能够解码 BPM。 在3.1中指出的参考代码 Justin 是为 BPM 配置发布毫米波 API 的代码、但该演示不能用于此配置、因为没有处理[它甚至可能崩溃、但它肯定不会产生有意义的最终结果(点云)]。 目前、配置+信号处理仅在1642器件上的2.x SDK OOB 演示中实现、即在2.x 上、您实际上可以整体练习 BPM-MIMO 功能、但只能在1642器件上实现(我知道这不是您感兴趣的器件)。 如果要将更改移植到3.x、可以使用2.x 的开箱即用演示实现作为参考、但这可能很困难、因为3.x 是一种新的软件架构。 如果要执行此操作、请阅读2.x 版本中开箱即用演示的 doxygen 文档、了解除传感器配置外、BPM 的数据路径处理链涉及的内容。

如果您的目标仅是评估 BPM 的射频传输字符、那么使用不涉及 SDK/演示的 mmWave Studio 可能更好。

答3：我相信答案是 A2。

A4：是的、请参阅 SDK 2.x 中的实现详细信息并将其放入 SDK 3.x 演示(这可能不是很容易)、或等到我们在新的 SDK 3.x 中提供该演示(很可能是下一个演示版本、即3.2)。

A5：没有其他建议。

谢谢

您好、Piyush_、  

非常感谢、这很有帮助。  我将了解一下 mmWave Studio。

后续问题：

1.）您是否知道6843支持 BPM 的 SDK 3.x 何时可用？  粗略估算是可以的。   

2.）您的 A1表示是、2TX。  这将引导我回答一个有关 BPM 的基本问题。  理论上甚至可以在3个 Tx 天线上传输 BPM 并进行解码、这样我们就可以获得12个虚拟天线的角度分辨率优势吗？   TI 文档 MIMO 雷达参考3介绍了使用带有4个 Tx 天线的 BPM 示例、解码涉及 4×4 Hadamard 代码。   我看到了这一点、并假设理论上 BPM 可以在3根天线上传输、并使用4根 Rx 天线正确解码。  这种假设是错误的吗？  也许 BPM 的性质只需要2或4个 Tx 天线？

3.)关于这一主题，文森特提到了另一篇文章   ：https://e2e.ti.com/support/sensors/f/1023/t/678806?tisearch=e2e-sitesearch&keymatch=BPM，由 恩瑞科·加德林编写。  安瑞科描述了使用3个 Tx 天线的 TDM 方案： 所有3个 Tx 天线都广播不同的线性调频脉冲模式、但在任何时候、3个天线中的2个都发送完全相同的信号。  这将提供2倍的发射功率、并且仍然提供12个虚拟天线的角度分辨率优势。  在我看来，这个计划可以在6843上使用。  是否有任何原因无法在6843上使用此方案？

4.)如果我愿意放弃角度分辨率、我是否可以在6843上的所有3个 Tx 天线上发送完全相同的线性调频脉冲模式？   因此、发射功率为3倍、但没有虚拟天线(仅4个物理 Rx 天线)。  是否有任何原因无法在6843上执行此操作？

非常感谢、

Rob

答1： 很抱歉、我们无法为此论坛提供未发布功能的时间表。 SDK 发行说明和用户指南将在发布时包含有关功能的信息

答2：如果设备允许同时发送3个 TX (1243P 允许，6843不允许：  )，我认为应该可以同时发送3个 TX (1243P 允许，6843不允许：)。 只要 TX 贡献在信号处理中是可分离的、我认为它应该起作用。

解答3：我不明白为什么它在6843上不起作用。

A4：是、适用于允许同时3 TX (1243P)但不支持6843 (仅同时2 TX)的器件。 对于6843、您可以选择任意两根天线(但对于所有线性调频脉冲、可以选择相同的两根天线)、并且没有相位变化、假设这两根天线都处于同一相位、您将具有更高的信号功率、但角度分辨率限制为4 Rx。 请注意、在这种情况下、TDM-MIMO 上的理论 SNR 增益将为20log10 (2 = numSimulpedoTx)= 6dB (这基本上是 TX 波束形成增益、但波束方向始终是固定的- 与1642的 BPM -MIMO 情况中的10*log10(2)= 3dB 理论增益(角度分辨率受8根虚拟天线限制，如果您愿意，可以在6843上模拟此情况)相比，在视轴情况下，可以进行比较。 在安瑞科的方案中、我计算出增益将为10*log10 (2^2/3)= 1.2dB、但您可以得到12根虚拟天线。 因此、这些不同的方案在 SNR 改进和角度分辨率之间有不同的权衡。 如果您可以同时执行3次 TX (可能在1243P 上)、则增益/分辨率数为20log10 (3)= 9.5dB/ 4 Rx (用于 TX 波束形成)和10log10 (3)= 4.8dB/ 12 Rx (用于 BPM - MIMO)。

您好、Piyush_、

这非常有帮助、再次感谢。

1.)关于 A4： 您能否详细解释(或提供参考)、 您如何计算理论 SNR 增益？  我想透彻地理解这一点、以便我自己进行计算。  我现在的理解是、TDM-MIMO 在任何给定的时隙中始终只有一个天线 Tx。  具有2个 Tx 天线的 BPM - MIMO 具有两个同时广播天线--- >信号功率广播是 TDM-MIMO 的两倍--- >10 * log10 (2)的 SNR 优势= 3dB。  这对我来说是有道理的。   但是、我的理解显然不完整：

－对于2个 Tx 天线同时发送相同信号和相同相位的情况，为什么计算为20*log10(2)=6dB？  20x 因数假定振幅比而不是功率比？  (我认为这将是10*log10(2)=3dB 的 SNR 优势。

－对于安瑞科的方案，在哪里可以得到10*log10(4/3)？  我本以为这将是 10*log10(2)=3dB 、因为我们始终有2根天线在任何时候广播相同的信号。

2.）我查看了 AWR1843的数据表。  看起来该部件可以同时执行3个 Tx 天线。  是这样吗？   

3.) AWR1843是否支持 BPM - MIMO？  如果没有、计划在未来的 SDK 中支持1843 BPM - MIMO？

非常感谢、

Rob

您好、Piyush_、

另一个问题：

您是否能够量化我们将获得的 SNR 增益为 X dB 的范围的增加仪表数？   例如、如果 BPM - MIMO 比 TDM-MIMO 给我3dB SNR 增益、那么我使用 BPM - MIMO 获得多少米的距离？

另请将此天线辐射图(我知道这不是均匀的)与我们的天线覆盖的角度范围相关联。  您能否简要解释一下关键想法、或许还能参考一下、让我更详细地了解一下？

谢谢、

Rob

我想说的是、您能否将其与天线辐射图相关联。 即、如果 BPM - MIMO 比 TDM-MIMO 提供3dB SNR 增益、那么我们在天线辐射图覆盖的角度范围内获得的额外距离(以米为单位)是多少？

关于 SNR 计算问题：

参考单个 TX [或 tdm-MIMO]：Rx = s + w (噪声)、振幅信号 A 的功率为^2、假设噪声功率为 PN [= E[w^2])、因此 SNR = A^2/PN = X

TX 波束形成 Rx = s1 + s2 +…Ω SN + w、如果每个 s (i)具有相同的振幅 A、它们会建设性地在射束方向上累加、信号功率=(nA)^2、噪声功率为 PN、因此 SNR = N^2 * X、因此单个 TX 上的增益为10*log10 (N^2)= 20 log10 (N)

Bm-MIMO：为了获得虚拟天线、我们必须分离(分离后进行检测)、在接收处理分离后、Rx = s + SUM (w)/N [此处、SUM (w)可能具有+/-组合]、信号功率= A^2、 噪声功率=(1/N^2)*E[总和(w)^2]=总和(E (w^2))[交叉项预期= 0、因为不相关噪声]= 1/N^2*(N*PN)= PN/N、所以 SNR = A^2/(PN/N)= N*X、所以增益为10 log10 (N)

安瑞科的方案：与 BPM -MIMO 分析相同、但 Rx = s + sum (w)[3 term]/2 [请参阅其论坛帖子中的公式]。 因此 SNR = 2^2/3 X

此处假定噪声不相关、因此出于最大范围的目的、此处假定的噪声为接收器(热)噪声。 我想 R^4关系意味着 Y dB 的 SNR 改进将导致 Y/4dB 的最大范围改进、其他一切都是相等的。

就天线模式而言、在 BPM - MIMO (或"安瑞科"情况)中、即使天线模式在不同的线性调频脉冲中有所不同(与假设所有 TX 具有相同的天线模式的 TX-MIMO 不同)、 分离后、我们有效地分离每个 TX 贡献、就像我们在进行 TDM-MIMO、因此我认为与 TDM-MIMO 相比、它不会真正发生根本的变化。 在独立域中，与 TDM-MIMO 相比，我们可以看到信号功率没有增强，而是噪声功率被10*log10(N)抑制。 TX 波束形成的情况不同、在本例中没有 TX 贡献分离、因此在本例中、TX 射束很重要、并且与单 TX 相比方向更强(射束更窄、但 TX 功率更高)。 TX 波束形成的理想情况将具有 λ/2的间距、 我们不必创建用于 TDM/BPM-MIMO 的虚拟阵列(4 (=numRx)* lambd/2 = 2*lambda 间隔)[这是您在前面提到的一点、我们的 EVM 模式不适用于 TX 波束形成、但实际产品将根据其要求设计天线排列]。

1843不是工业器件、而是汽车器件、不确定是否可以将其用于您的应用(您提到了工业应用中的监控)。 以字母"i"开头的器件为工业(60GHz)、以字母"A"开头的器件为汽车(77GHz)。