CN113206723A - 下一代超宽带帧格式 - Google Patents

Abstract

本公开涉及“下一代超宽带帧格式。”本发明提供了用于传输分段通信帧诸如分段超宽带(UWB)帧的方法、系统和装置。在一些具体实施中，通信帧可被划分成多个片段，并且所述片段可在多个管控测试间隔内传输。例如，每个片段可在互斥的管控测试间隔内传输。在一些具体实施中，每个片段可在时间和/或传输功率方面受到约束，使得在片段的传输期间发射的总能量保持在例如由监管机构针对管控测试间隔定义的最大能量极限内。在一些具体实施中，在两个或更多个片段的传输期间发射的能量的总和可超过针对管控测试间隔定义的最大能量极限。

Description

下一代超宽带帧格式

优先权要求

本专利申请要求2020年1月31日提交的名称为“Next-Generation Ultra-Wideband Frame Formats”的美国临时专利申请序列号62/968,937的优先权权益，该申请据此全文以引用方式并入，如同在本文中完全且完整地阐述一样。

技术领域

本专利申请涉及无线通信，包括用于在管控发射限值内传输无线通信分组的技术。

相关技术描述

无线通信系统的使用正在快速增长。另外，无线通信技术已从仅语音通信演进到也包括数据(诸如互联网和多媒体内容)的传输。

移动电子设备可采取用户通常携带的智能电话或平板电脑的形式。可穿戴设备(也被称为附件设备)为一种较新形式的移动电子设备，一个示例为智能手表。另外，旨在用于静态或动态部署的低成本低复杂性的无线设备作为开发“物联网”的一部分也在迅速增加。换句话讲，所需设备的复杂性、能力、流量模式和其他特征范围越来越广泛。

超宽带(UWB)是一种无线信令框架，其最近获得了在无线设备中使用的普及，例如，通过诸如飞行时间(TOF)测距测量或到达角(AoA)估计的技术用于位置确定和定位目的。UWB对于高分辨率定位和位置确定目的是有吸引力的，因为其通常使用大的信令带宽(例如，500MHz或其倍数)来操作。

然而，UWB通常在严格的发射约束下操作，如多个司法管辖区的法规所定义的那样。这些发射约束通常比其他无许可无线系统(诸如WLAN或蓝牙)的发射约束低几个数量级。当传输给定分组时约束所发射的功率可限制UWB操作的操作范围或其他参数。

因此，人们期望在该领域进行改进。

发明内容

本文尤其给出了用于传输分段通信帧的系统、装置和方法的实施方案。在一些具体实施中，通信帧可被划分成多个片段，并且每个片段可被传输，所述片段在静默间隔之间间隔开。在一些具体实施中，每个片段可在时间和/或传输功率方面受到约束，使得所有片段在监管测试间隔内的传输期间发射的总能量保持在例如由监管机构针对管控测试间隔定义的最大能量极限内。在一些具体实施中，在完整通信帧的传输期间发射的能量的总和可超过针对监管测试间隔限定的最大能量极限，但该帧可跨多个监管测试间隔扩展，使得在等于监管测试间隔的任何间隔内满足最大能量极限。

公开了一种无线通信设备，该无线通信设备包括无线通信电路和耦接到无线通信电路的处理器电路。处理器电路可使无线通信设备在第一时间段期间经由无线通信电路传输通信帧的第一片段，其中第一时间段小于预定义测试间隔，并且其中在第一片段的传输期间发射的能量保持在允许在预定义测试间隔内传输的预定能量极限内。无线通信设备可在第二时间段期间传输通信帧的第二片段，其中第二时间段小于预定义测试间隔，其中在第二片段的传输期间发射的能量保持在预定能量极限内，其中第二时间段与第一时间段被静默时间段分隔开，在静默时间段期间，通信帧的任何部分都不被传输，并且其中第二时间段的开始在第一时间段的开始之后至少预定义测试间隔的持续时间。

在一些场景中，在第一片段的传输期间发射的能量和在第二片段的传输期间发射的能量的总和可超过允许在预定义测试间隔内传输的预定能量极限。

在一些场景中，允许在预定义测试间隔内传输的预定能量极限可由政府法规限定。

在一些场景中，处理器电路可使无线通信电路在通信帧的第一片段的传输完成时转换到低功率状态；以及使无线通信电路在传输通信帧的第二片段之前转换到活动状态。

在一些场景中，第一片段和第二片段可在第一频率信道内传输，并且允许在预定义测试间隔内传输的预定能量极限可仅涉及在第一频率信道内发射的能量。在此类场景中，无线通信设备可在第三时间段期间在第二频率信道内传输第二通信帧的片段，其中所述通信帧的所述第一片段的至少一部分和所述第二通信帧的所述片段的至少一部分落在所述预定义测试间隔的所述持续时间内，并且其中在所述第一片段的所述至少一部分的传输期间发射的所述能量和在所述第二通信帧的所述片段的所述至少一部分的传输期间发射的所述能量的总和超过允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限。

在一些场景中，无线通信设备可在传输所述第一片段之后但在传输第二序列之前传输重新同步序列，其中所述重新同步序列包括已知的同步模式。

在一些场景中，第二帧可不包括同步字段。在一些此类场景中，第一片段可包括同步字段，并且第二片段可包括加扰时间戳序列(STS)字段。

公开了一种由无线通信设备传输通信帧的方法。无线通信设备可将通信帧划分成多个片段，并且可在相应的传输时间段期间传输所述多个片段中的每个片段，其中所述初始传输时间段之后的每个传输时间段与所述先前传输时间段被静默时间段分隔开，其中所述多个片段的传输在比预定义测试间隔长的传输间隔内扩展。无线通信设备可约束用于传输所述片段中的至少一个的平均传输功率，使得在所述传输间隔的等于所述预定义测试间隔的任何连续部分期间由所述无线通信设备发射的总能量保持在允许在所述预定义测试间隔内传输的预定能量极限内。

在一些场景中，由无线通信设备发射的用于传输多个片段的总能量的总和可超过允许在预定义测试间隔内传输的预定能量极限。

在一些场景中，将通信帧划分成多个片段可包括沿通信帧的字段之间的预定义边界划分通信帧。

在一些场景中，允许在预定义测试间隔内传输的预定能量极限可由政府法规限定。

在一些场景中，允许在预定义测试间隔内传输的预定能量极限可仅涉及在第一频率信道内发射的能量，多个片段中的至少第一片段可在第一频率信道内传输，并且第二通信帧的至少第一片段可在单个预定义测试间隔内在第二频率信道内传输。在此类场景中，由无线通信设备发射的用于传输多个片段中的第一片段和第二通信帧的第一片段的能量的总和可超过允许在第一频率信道内在预定义测试间隔内传输的预定能量极限。

在一些场景中，允许在预定义测试间隔内传输的预定能量极限可仅涉及在第一频率信道内发射的能量，所述多个片段中的至少第一片段可在第一频率信道内传输，并且所述多个片段中的至少第二片段在单个预定义测试间隔内在第二频率信道内传输。在此类场景中，由无线通信设备发射的用于传输第一片段和第二片段的能量的总和可超过允许在预定义测试间隔内传输的预定能量极限。

在一些场景中，无线通信设备可在传输所述多个片段中的第一片段和第二片段之间传输重新同步序列。重新同步序列可包括在划分通信帧之前不是通信帧的一部分的已知同步模式。

在一些场景中，仅多个片段中的初始片段包括同步字段。

公开了用于实现以上方法的装置。

本发明内容旨在提供在本文档中所述的一些主题的简要概述。因此，应当理解，上述特征仅为示例，并且不应解释为以任何方式缩窄本发明所描述的主题的范围或实质。本文所描述的主题的其它特征、方面和优点将通过以下具体实施方式、附图和权利要求书而变得显而易见。

附图说明

当结合以下附图考虑实施方案的以下详细描述时，可获得对本主题的更好的理解。

图1示出了根据本文描述的各种示例性实施方案的示例性无线通信系统。

图2至图3是示出根据本文描述的各种示例性实施方案的示例性无线设备的框图。

图4示出了根据一些实施方案的用于UWB传输的示例性帧格式。

图5示出了根据一些实施方案的两个收发器站之间的UWB通信随时间推移的示例性序列。

图6示出了根据一些实施方案的传输的分组在管控测试间隔的示例内随时间推移的示例性序列。

图7示出了两个示例性传输分组，每个传输分组具有相应的抽象分组格式。

图8示出了根据一些实施方案的作为跨多个管控测试间隔分布的多个片段传输的传输帧。

图9是示出根据一些实施方案的用于传输分段通信帧的示例性方法的流程图。

图10是示出根据一些实施方案的用于接收分段通信帧的示例性方法的流程图。

图11至22示出了根据一些实施方案的在不同场景中作为跨一个或多个管控测试间隔分布的多个片段传输的各种帧类型的具体示例。

图23示出了根据一些实施方案的作为跨多个管控测试间隔分布的多个片段传输的帧的一般化示例。

虽然本文所述的特征易受各种修改和另选形式的影响，但其具体实施方案在附图中以举例的方式示出，并且在本文详细描述。然而，应当理解，附图和对其的详细描述并非旨在将本文限制于所公开的具体形式，而正相反，其目的在于覆盖落在如由所附权利要求书所限定的主题的实质和范围内的所有修改、等同物和另选方案。

具体实施方式

以引用方式并入

示例性UWB通信协议的各种细节在IEEE 802.15.4-2015中公开，其通过引用结合于此，如同在此全文公开一样。

示例性UWB通信协议的各种细节在国际规范草案IEEE 802.15.4a中公开，该草案如同在此全文公开一样，据此以引用方式并入。

示例性UWB通信协议的各种细节在IEEE 802.15.4z-2020中公开，其通过引用结合于此，如同在此全文公开一样。

术语

以下是在本公开中所使用的术语的定义：

存储器介质—各种类型的非暂态存储器设备或存储设备中的任一者。术语“存储器介质”旨在包括安装介质，例如，CD-ROM、软盘或磁带设备；计算机系统存储器或随机存取存储器诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM、Rambus RAM等；非易失性存储器诸如闪存、磁介质，例如，硬盘驱动器或光学存储装置；寄存器或其它类似类型的存储器元件等。存储器介质也可包括其它类型的非暂态存储器或它们的组合。此外，存储器介质可位于执行程序的第一计算机系统中，或者可位于通过网络诸如互联网连接到第一计算机系统的不同的第二计算机系统中。在后面的情况下，第二计算机系统可向第一计算机提供程序指令以用于执行。术语“存储器介质”可包括可驻留在例如通过网络连接的不同计算机系统中的不同位置的两个或更多个存储器介质。存储器介质可存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如，表现为计算机程序)。

载体介质—如上所述的存储器介质、以及物理传输介质诸如总线、网络和/或传送信号诸如电信号、电磁信号或数字信号的其他物理传输介质。

可编程硬件元件—包括各种硬件设备，该各种硬件设备包括经由可编程互连件连接的多个可编程功能块。示例包括FPGA(现场可编程门阵列)、PLD(可编程逻辑设备)、FPOA(现场可编程对象阵列)和CPLD(复杂的PLD)。可编程功能块可从细粒度(组合逻辑部件或查找表)到粗粒度(算术逻辑单元或处理器内核)变动。可编程硬件元件也可被称为“可配置逻辑部件”。

计算机系统—各种类型的计算系统或处理系统中的任一个，包括个人计算机系统(PC)、大型计算机系统、工作站、网络装置、互联网装置、个人数字助理(PDA)、电视系统、网格计算系统，或者其它设备或设备的组合。一般来讲，术语“计算机系统”可被广义地定义为涵盖具有执行来自存储器介质的指令的至少一个处理器的任何设备(或设备的组合)。

用户装备(UE)(或“UE设备”)—移动或便携式的且执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任一个。UE设备的示例包括移动电话或智能电话(例如，iPhone^TM、基于Android^TM的电话)、便携式游戏设备(例如，Nintendo DS^TM、PlayStation Portable^TM、Gameboy Advance^TM、iPhone^TM)、膝上型电脑、可穿戴设备(例如，智能手表、智能眼镜)、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器、数据存储设备或其他手持设备等。一般来讲，术语“UE”或“UE设备”可被广义地定义为涵盖由用户容易传送并能够进行无线通信的任何电子设备、计算设备和/或电信设备(或设备的组合)。

无线设备–执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任一者。无线设备可为便携式的(或移动的)，或者可为静止的或固定在某个位置处。UE是无线设备的一个示例。其他示例可包括较少的移动设备，诸如台式计算机、娱乐中心、机顶盒、气候控制模块、安全模块、智能家居控制模块、智能电器、电子门/锁、车辆等。

通信设备—执行通信的各种类型的计算机系统或设备中的任一者，其中该通信可为有线通信或无线通信。通信设备可为便携式的(或移动的)，或者可为静止的或固定在某个位置处。无线设备是通信设备的一个示例。UE是通信设备的另一个示例。

基站—术语“基站”(也被称为“eNB”或者“gNB”)具有其普通含义的全部宽度，并且至少包括被安装在固定位置处并且用于作为无线蜂窝通信系统的一部分进行通信的无线通信站。

处理元件(或处理器)—是指各种元件或元件的组合。处理元件例如包括电路诸如ASIC(专用集成电路)、各个处理器内核的部分或电路、整个处理器内核、各个处理器、可编程硬件设备(诸如现场可编程门阵列(FPGA))、和/或包括多个处理器的系统的较大部分。

Wi-Fi--术语“Wi-Fi”具有其通常含义的全部范围，并且至少包括无线通信网络或RAT，其由无线LAN(WLAN)接入点提供服务并通过这些接入点提供至互联网的连接性。大多数现代Wi-Fi网络(或WLAN网络)基于IEEE 802.11标准，并以“Wi-Fi”的命名面市。Wi-Fi(WLAN)网络不同于蜂窝网络。

自动—是指由计算机系统(例如，由计算机系统执行的软件)或设备(例如，电路、可编程硬件元件、ASIC等)在无需直接指定或执行动作或操作的用户输入的情况下执行的动作或操作。因此，术语“自动”与用户手动执行或指定操作形成对比，其中用户提供输入来直接执行该操作。自动过程可由用户所提供的输入来启动，但“自动”执行的后续动作不是由用户指定的，即，不是“手动”执行的，其中用户指定要执行的每个动作。例如，用户通过选择每个字段并提供输入指定信息(例如，通过键入信息、选择复选框、无线电选择等)来填写电子表格为手动填写该表格，即使计算机系统必须响应于用户动作来更新该表格。该表格可通过计算机系统自动填写，其中计算机系统(例如，在计算机系统上执行的软件)分析表格的字段并填写该表格，而无需任何用户输入指定字段的答案。如上面所指示的，用户可援引表格的自动填写，但不参与表格的实际填写(例如，用户不用手动指定字段的答案而是它们自动地完成)。本说明书提供了响应于用户已采取的动作而自动执行的操作的各种示例。

被配置为--各种部件可被描述为“被配置为”执行一个或多个任务。在此类环境中，“被配置为”是一般表示“具有”在操作期间执行一个或多个任务的“结构”的宽泛表述。由此，即使在部件当前没有执行任务时，该部件也能被配置为执行该任务(例如，一组电导体可被配置为将模块电连接到另一个模块，即使当这两个模块未连接时)。在一些环境中，“被配置为”可以是一般意味着“具有在操作过程中执行一个或多个任务的电路系统”的结构的宽泛叙述。由此，即使在部件当前未接通时，该部件也能被配置为执行任务。通常，形成与“被配置为”对应的结构的电路可包括硬件电路。

为了便于描述，可将各种部件描述为执行一个或多个任务。此类描述应当被解释为包括短语“被配置为”。表述被配置为执行一个或多个任务的部件明确地旨在对该部件不援引美国法典第35标题第112节第六段的解释。

众所周知，使用个人可识别信息应遵循公认为满足或超过维护用户隐私的行业或政府要求的隐私政策和做法。具体地，应管理和处理个人可识别信息数据，以使无意或未经授权的访问或使用的风险最小化，并应当向用户明确说明授权使用的性质。

图1–无线通信系统

图1示出了示例性(和简化的)无线通信系统100，其中可以实现本公开的各方面。需注意，图1的系统是可能的系统的仅一个示例，并且可根据需要在各种系统中的任一系统中实现本公开的实施方案。

如图所示，示例性无线通信系统包括与另一(“第二”)无线设备104通信的(“第一”)无线设备102。第一无线设备102和第二无线设备104可使用多种无线通信技术中的任一种进行无线通信，该技术可能包括本文所公开的无线通信技术中的任一种，例如用于数据通信、测距和/或其他目的。

作为一种可能性，第一无线设备102和第二无线设备104可以使用超宽带(UWB)通信技术(例如，IEEE 802.15.4WPAN通信)、Wi-Fi(例如，IEEE 802.11)和/或基于WPAN或WLAN无线通信的其他技术进行通信。无线设备102和无线设备104中的一者或两者还能够经由一个或多个附加无线通信协议进行通信，例如蓝牙(BT)、蓝牙低功耗(BLE)、近场通信(NFC)、GSM、UMTS(WCDMA、TDSCDMA)、LTE、LTE-Advanced(LTE-A)、NR、3GPP2 CDMA2000(例如，1xRTT、1xEV-DO、HRPD、eHRPD)、Wi-MAX、GPS等中的任一者。

无线设备102,104可以是各种类型的无线设备中的任何一种。作为一种可能性，无线设备102,104中的一者或多者可以是基本上便携的无线用户装备(UE)设备，诸如智能手机、手持设备、可穿戴设备、平板电脑、机动车、无线定位器标签或几乎任何类型的移动无线设备。作为另一种可能性，无线设备102,104中的一者或多者可以是基本上固定的设备，诸如机顶盒、媒体播放器(例如，音频或视听设备)、游戏控制台、台式计算机、电器、环境控制器、门锁或者各种其他类型的设备中的任何一种设备。

无线设备102,104中的每者可以包括被配置为促进无线通信的性能的无线通信电路，其可以包括各种数字和/或模拟射频(RF)部件，被配置为执行存储在存储器中的程序指令的处理器，可编程硬件元件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)，和/或各种其他部件中的任一者。无线设备102和/或无线设备104可以使用任何或所有这样的部件来执行本文描述的任何方法实施方案，或者本文描述的任何方法实施方案的任何部分。

无线设备102,104中的每者可以包括用于使用一个或多个无线通信协议进行通信的一个或多个天线。在一些情况下，接收和/或发送链的一个或多个部分可以在多个无线通信标准之间共享。例如，设备可以被配置为使用部分或完全共享的无线通信电路(例如，使用共享无线电或至少共享的无线电部件)使用蓝牙或UWB中的任一者进行通信。共享的通信电路可包括单个天线，或者可包括用于执行无线通信的多个天线(例如，对于MIMO来说)。另选地，设备针对被配置为利用其进行通信的每个无线通信协议而可包括独立的发射链和/或接收链(例如，包括独立的天线和其他无线电部件)。作为另一种可能性，设备可以包括在多个无线通信协议之间共享的一个或多个无线电或无线电部件，以及由单个无线通信协议专门使用的一个或多个无线电或无线电部件。例如，设备可包括用于使用LTE或CDMA2000、1xRTT中的任一种进行通信的共享的无线电部件，以及用于使用UWB、Wi-Fi和/或蓝牙中的每一种进行通信的独立的无线电部件。其他配置也是可能的。

如前所述，可以结合图1的无线通信系统来实现本公开的各方面。例如，无线设备102,104可以使用本文中随后相对于图4至图22描述的一个或多个无线通信技术或特征进行通信。通过利用此类技术(和/或本文描述的其他技术)，无线设备(至少根据一些实施方案)能够实现更有效的通信。

图2至图3-示例性设备框图

图2示出了可被配置用于与本公开的各个方面结合使用的示例性无线设备200。例如，设备200可以是无线设备102或无线设备104的示例。设备200可为各种类型的设备中的任何一种设备，并且可被配置为执行各种类型的功能中的任何一种功能。设备200可以是基本上便携的设备，或者可以是基本上固定的设备，可能包括各种类型的设备中的任何一种。设备200可被配置为执行本文随后相对于图4至图22中的任一者或全部示出和/或描述的技术或特征中的一者或多者。

如图所示，设备200可包括处理元件202。处理元件可以包括或耦接到一个或多个存储器元件。例如，设备200可包括一个或多个存储介质(例如，存储器206)，该存储介质可包括各种类型的存储器中的任何一种存储器，并且可以用于各种功能中的任何一种功能。例如，存储器206可为用作处理元件202的系统存储器的RAM。其他类型和功能也是可能的。

另外，设备200可以包括无线通信电路230。无线通信电路可以包括各种通信元件(例如，用于无线通信的天线、模拟和/或数字通信电路/控制器等)中的任何一种，并且可以使设备能够使用一个或多个无线通信协议进行无线通信。

需注意，在一些情况下，例如，除了处理元件202之外，无线通信电路230可以包括其自己的处理元件(例如，基带处理器)。例如，处理元件202可以是(或包括)“应用处理器”，其主要功能可以是支持设备200中的应用层操作，而无线通信电路230可以包括“基带处理器”，其主要功能可以是支持设备200中的基带层操作(例如，以促进设备200与其他设备之间的无线通信)。换句话讲，在一些情况下，设备200可以包括多个处理元件(例如，可以是多处理器设备)。利用多处理器架构的其他配置(例如，代替或除应用处理器/基带处理器配置之外)也是可能的。

取决于设备200的预期功能，设备200可另外包括用于实现设备功能的各种其他部件(未示出)中的任何一种部件，其可还包括处理元件和/或存储器元件(例如，音频处理电路)、一个或多个电源元件(其可依赖于电池功率和/或外部电源)、用户接口元件(例如，显示器、扬声器、麦克风、相机、键盘、鼠标、触摸屏等)、和/或各种其他部件中的任何一种部件。

设备200的部件，诸如处理元件202、存储器206和无线通信电路230，可以经由一个或多个互连接口可操作地耦接，互连接口可以包括各种类型的接口中的任何一种接口，可能包括多种类型的接口的组合。作为一个示例，可以提供USB高速芯片间(HSIC)接口，用于处理元件之间的芯片间通信。另选地(或除此之外)，通用异步收发器(UART)接口、串行外围设备接口(SPI)、内部集成电路(I2C)、系统管理总线(SMBus)和/或各种其他通信接口中的任一种通信接口可用于各种设备部件之间的通信。其他类型的接口(例如，用于处理元件202内的通信的芯片内接口、用于与设备200内部或外部的外围组件通信的外围设备接口等)也可以作为设备200的一部分提供。

图3示出了无线设备300的一个可能框图，其可以是图2中示出的设备200的一种可能的示例性具体实施。如图所示，无线设备300可包括片上系统(SOC)301，该片上系统(SOC)300可包括用于各种目的的部分。例如，如图所示，SOC 301可包括一个或多个处理器302和显示电路304，一个或多个处理器302可执行用于无线设备300的程序指令，显示电路304可执行图形处理，并且将显示信号提供到显示器360。SOC 301还可包括运动感测电路370，该运动感测电路370可例如使用陀螺仪、加速度计和/或各种其他运动感测部件中的任一者来检测无线设备300的运动。一个或多个处理器302还可以耦接到存储器管理单元(MMU)340，该MMU可以被配置为接收来自一个或多个处理器302的地址并将这些地址转换为存储器(例如，存储器306和只读存储器(ROM)350、闪存存储器310)中的位置。MMU 340可被配置为执行存储器保护和页表转换或设置。在一些实施方案中，MMU 340可以被包括作为处理器302的一部分。

如图所示，SOC 301可耦接到无线设备300的各种其他电路。例如，无线设备300可包括各种类型的存储器(例如，包括NAND闪存310)、连接器接口320(例如，用于耦接到计算机系统、坞站、充电站等)、显示器360以及无线通信电路330(例如，用于UWB、LTE、LTE-A、CDMA2000、蓝牙、Wi-Fi、NFC、GPS等)。

无线设备300可包括至少一个天线并且在一些实施方案中可包括多个天线335a和335b，用于执行与基站和/或其他设备的无线通信。例如，无线设备300可使用天线335a和335b来执行无线通信。如上所述，无线设备300在一些实施方案中可被配置为使用多种无线通信标准或无线电接入技术(RAT)来进行无线通信。

无线通信电路330可以包括UWB逻辑部件332、蜂窝调制解调器334和附加的WLAN/PAN逻辑部件336。UWB逻辑部件332用于使无线设备300能够例如根据802.15.4协议来执行UWB通信和/或测距通信。WLAN/PAN逻辑部件336用于使无线设备300能够执行其他WLAN和/或PAN通信，例如Wi-Fi和/或蓝牙通信。蜂窝调制解调器334可以能够根据一种或多种蜂窝通信技术执行蜂窝通信。

如本文所述，无线设备300可包括用于实施本公开的实施方案的硬件部件和软件部件。例如，无线设备300的无线通信电路330(例如，UWB逻辑部件332)的一个或多个部件可被配置为例如通过执行被存储在存储器介质(例如，非暂态计算机可读存储器介质)上的程序指令的处理器、被配置作为FPGA(现场可编程门阵列)和/或使用可包括ASIC(专用集成电路)的专用硬件部件的处理器来实现本文所述的方法的一部分或全部。

图4至图7-UWB帧格式

超宽带(UWB)是一种无线信令框架，其最近获得了普及，例如，通过诸如飞行时间(TOF)测距测量或到达角(AoA)估计的技术用于位置确定和定位目的。UWB收发器站诸如无线设备300可在彼此之间传输UWB分组，目的是估计它们之间的范围(或距离)，或者估计站相对于彼此出现的角方向。站还可以或另选地传输UWB分组以在彼此之间交换有效载荷数据。UWB操作通常使用大的信令带宽，例如500MHz或更大或其倍数，这使得UWB对于高分辨率定位和确定位置目的具有吸引力。

与许多其他无线通信系统(例如，WLAN、蓝牙或蜂窝系统)一样，UWB传输遵循某些物理层(PHY)帧格式或分组格式(术语“分组”和“帧”在本文中可互换使用)。图4示出了根据一些实施方案的用于UWB传输的示例性帧格式。关于示例性帧格式的附加细节可见于国际规范草案IEEE 802.15.4z“高速率物理层(HRP)”中。图4示出了五个示例性PHY帧格式(TXFA)-(TXFE)。帧格式(TXFA)由一个接一个地传输的4个帧字段组成：同步(SYNC)序列、帧定界符(SFD)的开始、PHY标头(PHR)和PHY有效载荷(或数据有效载荷)。帧格式(TXFB)类似于(TXFA)，但具有插入在SFD和PHY之间的附加帧字段：加扰时间戳序列(STS)。帧格式(TXFC)是STS移动到帧末端的(TXFB)的变型。帧格式(TXFD)是包含SYNC、SFD和STS但不含PHR或有效载荷部分的“无数据”(ND)分组。最后，帧格式(TXFE)示出了其中STS被分成多个片段的帧格式–在所示ND示例中为两个片段STS1和STS2。分段STS也可应用于帧格式(TXFA)、(TXFB)和(TXFC)。

如图4所示，SYNC字段可用于同步和获取目的。由于SYNC字段可以是先验已知的周期性序列，并且因此可用于帮助接收器检测传入分组的存在(分组检测)，调节无线电增益(自动增益控制，AGC)，估计远程发射器电路和本地接收器电路之间的载波频率偏移(CFO)和样本频率偏移(SFO)，确定定时同步，估计端到端传播信道(信道脉冲响应估计，CIR估计)，和/或执行其他功能。SFD可用于获取帧定时。STS(如果存在)可允许执行基于安全飞行时间的范围估计的完整性增强信道估计和时间戳验证。就承载有效载荷部分的分组而言，PHR允许提取有效载荷信令参数诸如分组的长度(例如，有效载荷字节数)，而有效载荷数据本身可包含在有效载荷(或PHY服务数据单元，PSDU)中，并由接收器从有效载荷(或PHY服务数据单元，PSDU)提取。

图5示出了根据一些实施方案的两个收发器站诸如无线设备102和无线设备104之间的一系列UWB通信。例如，在一些场景中，通信502和通信506可各自表示从无线设备102传输至无线设备104的PHY分组，而通信504可表示从无线设备104传输至无线设备102的PHY分组。根据802.15.4z HRP的UWB将UWB传输描述为“脉冲无线电”(IR)传输，其中每个帧字段由大约2ns持续时间的大量短脉冲组成，其由短静默时段分隔开。这在概念上被示出为图5的分组504的放大视图。放大视图示出了极性分别为+1、+1、-1、+1的4个脉冲P1、P2、P3、P4的序列，其可包括在分组504中包含的UWB脉冲的长程中。在802.15.4z HRP的一种模式中，平均脉冲密度(或平均脉冲重复频率，PRF)可为大约62-63MHz，使得平均每16ns出现一个非零脉冲。在另一种模式下，可存在平均每8ns的非零脉冲(大约125MHz的PRF)。另外，一些帧字段可具有高达大约250MHz或500MHz的峰值(瞬时)脉冲密度，使得可紧邻彼此找到非零脉冲。典型的帧字段，例如，如图4所示，可具有介于大约8us(SFD)和数十us(例如，Sync、STS)之间的持续时间，使得对于上文所讨论的示例PRF值，典型的帧可包括数百个(如果不是数千个)非零脉冲，并且可跨越几十微秒至数百微秒。确切的持续时间取决于帧字段的存在或不存在和每个帧字段的持续时间配置，以及数据有效载荷的长度(如果适用的话)。另外，在根据IEEE 802.15.4a HRP的UWB IR的早期版本中，定义跨越多达几毫秒的UWB帧。

本公开旨在以HRP模式以及其他UWB变体诸如低速率物理层(LRP)，以及其他模式或实施方案来补充IEEE 802.15.4z UWB IR。

UWB操作可以使用至少500MHz的大信令带宽，并且可以在低于10GHz的各种频带中操作。其可为“底层”技术，因为其允许在频带中同时进行无许可部署，该频带通常被分配给非UWB技术的许可操作，诸如各种商业应用(例如，点对点链路)或雷达和/或军事用途。为了防止对现有许可部署的明显干扰，要求从UWB设备发出的可允许的电磁发射水平(传输功率水平)极低。

允许的传输功率/能量的细节可取决于所使用的相应频带，并且可由在各种管控区域/司法管辖区中管理频谱使用的监管机构(例如，政府实体)(诸如，美国的FCC)建立的规则来定义。作为一个典型示例，允许用于UWB的传输功率水平可接近于允许用于其他无线系统的伪发射水平，诸如2.4GHz或5GHz频带中的无线局域网(WLAN)的无许可操作的远距频谱掩模水平。UWB发射水平的极限可被指定为以dBm/MHz为单位的特定传输功率，并且可定义关于如何测量这些量的特定测试程序。虽然不同的国家或管控区域/地区具有不同的要求和测试程序，但最大发射水平的共同值为-41.3dBm/MHz，并且该值可在1ms的管控测试间隔内测量，其中在用于遵从性测试的测试设备(例如频谱分析仪)中具有某些所需的设置。

图6示出了根据一些实施方案的传输的分组602-608随时间推移的示例性序列，以及管控测试间隔T_test_reg的三个示例。在一些场景中，分组602-608中的一个或多个可以是或包括根据IEEE 802.15.4z(例如，根据图4所示的示例中的任一个)的分组。在持续时间T_test_reg的任何时间段期间，大致500MHz宽的信号的整个频谱上的平均发射不得超过由适用法规(例如，-41.3dBm/MHz)定义的最大水平。换句话讲，落入长度T_test_reg的任何间隔内的分组602-608的任何部分中所包括的所有发射的总和必须满足法规要求。图6示出了测试间隔T_test_reg可能下降的位置的示例，但T_test_reg相对于无线流量的任何对准都是可能的并且需要满足法规要求。需注意，可能存在限制UWB信令中的瞬时或峰值发射的其他监管约束。在下文中，假设满足这些峰值规则。

UWB操作时的发射水平趋于比其他无许可无线系统的发射水平低几个数量级；例如，可能比在专用无许可频带诸如用于WLAN或蓝牙操作的工业、科学、医疗(ISM)频带中操作的系统弱100倍、1000倍或甚至10,000倍。

UWB的这些严重有限的发射水平对系统开发人员提出了挑战。例如，对于任何无线系统，允许的发射水平可与可实现的“链路预算”大致成比例，或与无线信道中通信设备之间的最大支持距离(或操作范围)和/或可接受的阻塞水平成比例。在这种情况下，链路预算被定义为发射器设备发射的传输功率水平与接收器执行UWB系统的期望处理步骤所需的接收器功率水平之间的比率。通常在对数域中以分贝(dB)为单位表示的链路预算捕获由于以下各项而导致的最大可允许路径损耗：随着距离增加传输能量的平方低扩频、导致信号衰减的多路径反射和叠加效应以及阻塞(遮蔽)现象，所有这些对于室内和室外无线传播场景中的无线系统都是常见的。链路预算越大，系统对这些伪影的弹性越大，并且可在更大距离上保证系统的可靠操作。由于允许的传输功率水平与可用链路预算直接相关，因此具有非常小的允许发射水平的UWB可在其可用链路预算中受到严重限制，并且因此在其可用操作范围和对相关联设备之间的路径中的强遮蔽和阻塞效应的弹性方面受到严重限制。

为了减轻对可允许传输功率水平和相关联的链路预算的该挑战，存在跨越长时间间隔的UWB分组格式定义，使得接收器可随时间推移对信号能量进行整合(累积)以增大可用的信噪比(SNR)并对所得的累积无线度量执行信号检测任务。然而，这些长格式的操作对于小型手持和可穿戴设备可能不是有效的，例如，因为大带宽(500MHz及以上)可能需要收发器电路中的大量功率消耗来操作快速数模转换器和模数转换器、锁相环、功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、滤波器和其他电路元件，从而快速耗尽小型电池。

图7示出了两个示例性传输分组702和704，每个传输分组具有相应的抽象分组格式。分组702具有在整个管控测试间隔T_test_reg(例如1ms)内扩展的格式。分组702在时距T_tx1内延伸，其中T_tx1＝T_test_reg。分组702还在其活动传输的持续时间内表现出一定的平均传输功率Pa1，在图7中示出为示出分组702的框的高度。Pa1可被视为在传输分组702的过程中由UWB发射器传输的平均功率水平。需注意，在实践中，如在纳秒或微秒间隔内测量的瞬时功率水平可在T_tx1的过程中变化，因为UWB IR使用非零脉冲和短暂静默时段的混合，并且非零脉冲的局部密度可能不一定是恒定的，如先前所解释的。

持续时间T_tx1和平均功率水平Pa1一起可用于计算分组702的传输期间的发射能量(E_tx1)，其可由E_tx1＝T_tx1*Pa1给出，其中T_tx1以秒为单位，Pa1以瓦特为单位，并且E以焦耳为单位。因此，发射能量E_tx1在图7中示出为分组702的面积。在UWB分组的适当选择的属性的某些假设下，关于最大允许发射水平的监管规则可以被解释为允许在管控测试间隔T_test_reg内包含最多至一定量的能量E_reg的传输。例如，对于500MHz宽的信号，允许发射水平为-41.3dBm/MHz，并且T_test_reg＝1ms，允许的发射的最佳情况利用(E_reg)可允许发射能量达到大约E_reg＝37nJ。如果E_tx1等于或接近E_reg，则可以说格式TXF1在法规限度下或接近法规限度操作，该法规限度可被表征为使可用链路预算最大化。

如图7所示，分组704具有也在与E_reg相同的能量极限或接近相同的能量极限下操作的不同的分组格式。分组704在时距T_tx2内延伸，并且具有平均功率水平Pa2。如图所示，持续时间T_tx2可显著短于管控测试间隔T_test_reg。然而，平均功率水平Pa2可显著大于Pa1。因此，在分组704的传输期间的发射能量(E_tx2)(其可由E_tx2＝T_tx2*Pa2给出(并且其可在图7中被示出为分组704的面积))可在一些场景中类似于E_tx1。需注意，可选择分组704中非零UWB脉冲的数量和分布，使得在较短间隔T_tx2内的任何地方都不发生峰值发射违规。在IEEE 802.15.4z中定义的分组格式下，分组持续时间限于管控测试间隔的一部分，因此根据该标准的典型具体实施与分组702相比可更类似于分组704。

在捕获监管约束的持续时间和平均传输功率的简单模型中，可以指出，只要E_tx1<E_reg并且E_tx2<E_reg，就可以通过分组702或704实现对监管发射水平的遵从性。可以注意到，对在给定的管控间隔内减少传播时间有一定的限制，因为最终可能违反峰值发射规则。是否将满足峰值发射规则将取决于许多因素，包括脉冲成形、脉冲数量和密度(PRF)等。在此，为了简化描述，假设不违反峰值规则。

为了改善(例如，最大化)链路预算，先前IEEE规范诸如802.15.4a下的常规UWB格式可允许传输分组跨越多个管控测试间隔。例如，在特定场景中，可使用三个间隔，每个间隔提供能量预算E_reg。因此，总共3*E_reg可用于传输。如前所述，这种长传输的一个缺点是给定UWB链路中的发射和接收设备上的所有电路都需要运行延长的时间间隔。此外，当在整个间隔内拉伸每个管控测试间隔的可用能量时，接收侧上的有效信噪比(SNR)往往较长，从而进一步使最好地利用可用的接收波形以及实现链路预算和接收性能最佳的处理复杂化。另外，在一些具体实施中，UWB无线电部件可与根据另一RAT(诸如WLAN)操作的无线电部件共享一个或多个天线和/或其他部件。在此类具体实施中，扩展的UWB传输可能干扰用于另一RAT的通信调度。

虽然本详细描述是在UWB传输的上下文中成帧的，但是应当理解，本文公开的原理可以类似地应用于具有适用的特性和约束(诸如给定时间窗口内的最大发射极限)的任何其他协议或RAT。

图8至图10–UWB帧分段

为了获得跨多个管控测试间隔分布传输分组的有益效果，同时避免上述缺点，可将分组分成片段，然后可在多个管控间隔上分布所述片段。图8示出了根据一些实施方案的以这种方式作为跨三个管控测试间隔分布的三个片段传输的物理层传输帧(TXF)。如图所示，帧TXF可被划分成三个片段：frag1、frag2、frag3。每个片段可以相应的持续时间(分别为T_frag1、T_frag2或T_frag3)和相应的平均功率水平(分别为Pa_frag1、Pa_frag2或Pa_frag3)传输。需注意，任何数量的片段可为可能的，尽管图8示出了三个片段的示例。在一些具体实施中，可以在物理层(PHY)处执行分段，并且每个片段可以作为相应的PHY协议数据单元(PPDU)被封装和传输。

每个片段可在相应的管控测试间隔内传输。每个管控测试间隔可包括传输时段和静默时段(分别为T_sil1、T_sil2或T_sil3)，在传输时段期间可传输相应的片段，在静默时段期间不传输帧TXF的任何部分。在此类示例中，三个管控间隔(3*E_reg)的能量可用于总体传输。为了利用多个管控间隔的可用能量预算，可选择片段的相应持续时间和平均功率水平，使得每个片段的发射能量水平保持在管控能量极限E_reg内，但片段(或片段中的两个或更多个)的总和确实超过E_reg。更具体地讲，在最佳情况下，每个片段用在(或接近)E_reg处的发射能量传输。例如，在最佳情况下，片段1的发射能量可被定义为E_frag1＝T_frag1*Pa_frag1≈E_reg。

在一些场景中，发射器可选择(例如，确定、定义、从表中选择等)片段的持续时间和/或平均功率，以便约束片段的发射能量水平保持在(例如，不超过)E_reg内。在一些场景中，发射器可选择片段的持续时间和/或平均功率，以便尽可能接近(或尽可行接近)E_reg而不超过E_reg。例如，在一些场景中，可例如基于管控瞬时传输功率极限来确定最大平均功率水平，并且然后可选择片段的持续时间以便使得片段的总发射能量水平在所确定的平均功率水平下操作时接近E_reg。在其他场景中，片段的持续时间可以是预定的，并且发射器可以确定片段的传输的平均功率水平，例如，以便使片段的总发射能量水平接近E_reg。

将给定物理层传输帧拆分成若干段的优点在于，虽然可利用全管控能量预算，但是大部分(例如，大多数)的发射和接收电路可仅在活动期T_frag1、T_frag2和T_frag3期间操作，并且可在片段的传输之间的静默时段期间被置于低能量状态(例如，最小化、去激活、关闭、置于睡眠等)。这可节省电池的电流消耗。与跨越整个多个管控测试间隔的长格式相比，短片段的另一个实质益处是每个片段的传输能量被快速传输，从而在接收设备处产生更高的SNR。较高的瞬时SNR可使各种接收和估计任务更容易，诸如对CFO或SFO估计或快速且低复杂度的信道脉冲响应(CIR)估计的提取。

利用该分段概念的发射器和接收器设备的示例性操作在图9和图10中示出。

图9是示出根据一些实施方案的用于传输分段物理层通信帧诸如UWB帧的示例性方法的流程图。在各种实施方案中，图9所示的方法可由充当发射器的无线设备诸如无线设备102执行；或由其一个或多个部件(诸如无线通信电路330或UWB逻辑部件332)来执行。如图所示，该方法可如下操作。

在902处，发射器可根据特定传输配置(TxC)来配置适用的传输电路(例如，UWB逻辑部件332或其某个子集)。在一些场景中，配置传输电路可包括将传输电路中的一些或全部从低功率状态转换到活动状态，其中传输电路准备好(例如，配置、启用等)以执行传输。在一些场景中，TxC可包括期望的载波频率，诸如IEEE中定义的各种500MHz信道中的一个。除此之外或另选地，TxC可包括与发射脉冲形状、发射信令缩放、采样率或其他参数相关的某些参数。

在904处，发射器可传输帧的第一片段(例如，片段1)。发射器可确定如何以任何适当的方式(诸如根据本文提供的任何示例或解释)对帧进行分段。

在906处，在片段的传输之后，发射器可确定整个帧的传输是否完成。例如，发射器可以确定刚刚传输的片段是否是帧的最后一个片段，或者可以其他方式确定是否所有片段已经被传输。

如果发射器在906处确定整个帧的传输未完成，则发射器可在908处将传输电路或其某个部分转换到低功率模式。例如，可禁用各种传输滤波器或放大器，可使锁相环/本地振荡器模块的部分或全部断电，和/或可例如通过使供电电压断电或通过使用时钟门控方法使对应的数字信号处理暂停。在一些场景中，计时电路(例如，晶体振荡器，XO)可保持运行以便保持时间基准，使得后续片段可在将来以合适的间隔传输。

在910处，发射器可等待预定的时间段。该时间段可以是发射器和充当接收器的远程无线设备都已知的。在一些场景中，该时间段可等于从在904处开始传输当前片段的时间起的一个管控测试间隔。在一些场景中，该时间段可长于从片段的传输开始的一个管控测试间隔。

在等待预定的时间段之后，发射器可返回到902，以根据TxC来配置传输电路。如上所述，配置传输电路可包括将传输电路从低功率状态转换到活动状态，其中传输电路再次准备好执行传输。发射器然后可传输(在904处)帧的下一个片段，并且确定(在906处)整个帧的传输是否完成。该循环可继续，从而允许传输任何数量的片段，直到发射器在906处确定整个帧的传输完成。

如果发射器在906处确定整个帧的传输完成，则发射器可结束该方法。在一些场景中，这可包括以下步骤，诸如开始新帧的传输；将传输电路转变到低功率模式，类似于908那样；转换到更深的低功率模式，例如，直至或包括使无线通信电路完全掉电；放弃对无线介质的控制；等。

应当理解，图9的方法是用于传输分段通信帧的方法的一个示例，并且还设想了其他示例。例如，在各种实施方案中，所示方法要素中的一些可按与所示顺序不同的顺序同时执行、可由其他方法要素代替、或者可被省略。也可根据需要执行附加的方法要素。作为具体示例，在一些场景中，发射器可确定(在906处)整个帧的传输是否在908或910之后的时间而不是在所示位置处完成。

图10是示出根据一些实施方案的用于接收分段物理层通信帧诸如UWB帧的示例性方法的流程图。在一些场景中，图10所示的方法可允许接收根据图9所示的方法传输的分段物理层通信帧。在各种实施方案中，图10所示的方法可由充当接收器的无线设备诸如无线设备104执行；或由其一个或多个部件(诸如无线通信电路330或UWB逻辑部件332)来执行。如图所示，该方法可如下操作。

在1002处，接收器可根据特定接收配置(RxC)来配置适用的接收电路(例如，UWB逻辑部件332或其某个子集)。在一些场景中，配置接收电路可包括将接收电路中的一些或全部从低功率状态转换到活动状态，在活动状态下，接收电路准备好(例如，配置、启用等)执行通信信号的接收和处理。在一些场景中，RxC可包括期望的载波频率，诸如IEEE中定义的各种500MHz信道中的一个。除此之外或另选地，RxC可以包括与脉冲形状、信令缩放、采样率或其他参数相关的某些参数。

在1004处，接收器可接收并处理帧的第一片段(例如，片段1)。

在1006处，在接收片段之后，接收器可确定整个帧的接收是否完成。例如，接收器可以确定刚接收到的片段是否是帧的最后一个片段，或者可以其他方式确定是否已经接收到所有片段。在一些场景中，接收器可预先知道要在帧中接收的片段的数量。

如果接收器在1006处确定整个帧的接收未完成，则接收器可在1010处例如以类似于结合图9针对传输电路所述的方式将接收电路或其某个部分转变至低功率模式。例如，可禁用各种接收滤波器或放大器，可使锁相环/本地振荡器模块的部分或全部断电，和/或可例如通过使供电电压断电或通过使用时钟门控方法使对应的数字信号处理暂停。在一些场景中，计时电路(例如，晶体振荡器，XO)可保持运行以便保持时间基准，使得后续片段可在将来以合适的间隔接收。

在1012处，接收器可等待预定的时间段。如上所述，该时间段可以是接收器和发射器都已知的。在一些场景中，该时间段可等于从在1004处开始接收当前片段的时间起的一个管控测试间隔(或略小)。在一些场景中，时间段可长于从接收片段开始的一个管控测试间隔。

在等待预定的时间段之后，接收器可返回到1002，以根据RxC配置接收电路。如上所述，配置接收电路可包括将接收电路从低功率状态转换到活动状态，在该活动状态，接收电路再次准备好执行接收。接收器然后可接收(在1004处)帧的下一个片段，并且确定(在1006处)整个帧的接收是否完成。该循环可继续，从而允许接收任何数量的片段，直到接收器在1006处确定整个帧的接收完成。

如果接收器在1006处确定整个帧的接收完成，则接收器可结束该方法。在一些场景中，这可包括以下步骤，诸如开始新帧的接收；将接收电路转变到类似于1010的低功率模式；等。

在一些场景中，接收器可以在接收片段的过程中确定用于接收信号的优选(例如，最佳)接收参数。此类参数可包括用于接收传入信号的信号信息、接收器设置等。例如，此类接收参数可包括优选(例如，最佳)增益级设置或由接收器的自动增益控制(AGC)电路确定的其他状态信息。其他示例可包括CFO和/或SFO估计或CIR信道估计。

针对所接收的每个片段独立地确定这些参数可能是低效的。然而，可以观察到，端对端系统行为(包括传播信道特性，诸如发射器和接收器处的多路径反射或晶体振荡频率)不太可能在短间隔(诸如T_test_reg)内改变。因此，在一些场景中，接收器可在1008处获得在最近片段的接收期间确定和/或使用的一个或多个参数，并且可将一个或多个参数存储为一组值RX_PARAMS。此后，在1002的下一次迭代处，接收器可根据RxC并且进一步根据RX_PARAMS来配置接收电路。因此，接收器可使用存储为RX_PARAMS的信息、设置等开始接收下一个片段。在一些场景中，接收器可利用如在帧的第一片段的接收期间确定的RX_PARAMS来接收帧的每个后续片段(即，当前帧的剩余部分)。在一些场景中，RX_PARAMS可在接收帧的后续片段之后(例如，在接收每个片段之后)在1008的后续迭代处被更新或细化。

在一些场景中，RX_PARAMS可存储在显式存储器位置中，诸如存储在常规RAM中。在一些场景中，其可更隐含地存储在作为接收器逻辑部件的一部分的寄存器中，其中状态信息可容易地从片段到片段保留。

应当理解，图10的方法是用于接收分段通信帧的方法的一个示例，并且还设想了其他示例。例如，在各种实施方案中，所示方法要素中的一些可按与所示顺序不同的顺序同时执行、可由其他方法要素代替、或者可被省略。也可根据需要执行附加的方法要素。作为具体示例，在一些场景中，可省略获得和存储RX_PARAMS(在1008处)。又如，接收器可确定(在1006处)整个帧的接收是否在1008、1010或1012之后的时间而不是在所示位置处完成。

图11至图23–示例性分段具体实施

在一些具体实施中，如图8所示的物理层帧片段(例如，frag1、frag2和frag3)可对应于一个或多个UWB PHY帧字段，诸如图4所示的那些；例如，SYNC、SFD、STS、PHR和/或有效载荷。在一些场景中，单个帧字段可以被分段为多个片段以用于传输。图11至22中示出了多种实际的分段示例。应当理解，这些是具体示例，而本公开旨在涵盖所示示例的组合以及其他变型。

图11示出了2片段示例，其中要传输的PHY帧对应于TXFA，如图4所示。在图11的示例中，两个片段分别包含同步标头(SHR)(包括SYNC和SFD)和数据(包括PHR和有效载荷)部分。发射器(诸如无线设备102)可传输SHR，至少等待直到自SHR的传输开始一个管控测试间隔已过去，然后传输分组的数据部分。接收器诸如无线设备104可接收SHR并在其上操作，等待，然后接收分组的数据部分。从接收侧上的第一片段到第二片段携带(存储和恢复)的有益RX_PARAMS可包括例如关于AGC、CFO/SFO的状态信息、精确的分组定时和/或CIR信息。应当注意，在一些场景中，诸如所示的场景，第二片段可以不包含任何同步或定时字段(诸如SYNC或SFD字段)，使得当接收第二片段时，接收器可以依赖于先前传输的片段进行同步、帧获取、帧定时等。因此，单独的片段不类似于独立的传输帧。

图12示出了3片段示例，其中要传输的PHY帧再次对应于TXFA，如图4所示。在图12的示例中，SHR可跨片段1(SHR1)和片段2(SHR2)划分，而数据部分可作为片段3传输。这可能是有益的，因为可在接收/处理SHR1时作出初步的分组检测决定，该决定可在使用其中包含的附加能量接收/处理SHR2时被确认和/或细化。在一些场景中，SHR可被分段，使得SHR1包括SYNC，而SHR2包括SFD。在一些场景中，SHR可以某种其他方式跨SHR1和SHR2划分，诸如通过在两个片段之间均匀划分时间、能量、脉冲数等。

图13示出了3片段示例，其中要传输的PHY帧再次对应于TXFA，如图4所示。在图13的示例中，SHR可作为片段1传输，而数据部分可跨片段2(Data1)和片段3(Data2)划分。在一些场景中，SHR可被分段，使得Data1包括PHR和有效载荷的第一部分，而Data2包括有效载荷的其余部分。在其他场景中，可以一些其他方式划分帧的数据部分。应当理解，在各种情况下，帧的数据部分可适当地跨更大数量的片段划分，以满足发射极限。又如，图13的示例可与图12的示例组合，使得SHR可跨多个片段划分，并且数据部分也可跨多个片段划分。

图14示出了2片段示例，其中要传输的PHY帧对应于ND分组格式TXFD，如图4所示。在图12的示例中，SHR(SYNC和SFD)可作为片段1传输，而STS可作为片段2传输。从一个片段向前携带到下一个片段的RX_PARAMS可包括AGC信息，以及关于CFO/SFO和分组定时的信息。

图15示出了3片段示例，其中要传输的PHY帧再次对应于TXFD，如图4所示。在图15的示例中，SHR可作为片段1传输，而STS可跨片段2(STS1)和片段3(STS2)划分。另选地，在图15的示例中，待传输的帧可对应于TXFE，如图4所示，其中两个单独定义的STS区段可作为STS1和STS2传输。

图16示出了3片段示例，其中要传输的PHY帧对应于TXFB，如图4所示。在图16的示例中，SHR可作为片段1传输，STS可作为片段2传输，并且数据部分(PHR和有效载荷)可作为片段3传输。

图17示出了一个示例，其中对于每个片段，传输时段(T_Fragx)和下一个静默间隔(T_silx)的总和长于管控测试间隔T_test_reg。在一些场景中，片段的传输时段的持续时间(例如，T_frag1、T_frag2、T_frag3)可以彼此不同。类似地，在一些场景中，片段之间的静默时段的持续时间(例如，T_sil1、T_sil2、T_sil3)可彼此不同。在一些场景中，片段之间的静默时段可超过T_test_reg的倍数。在一些场景中，发射器和接收器可具有执行等待活动(具有降低的功率消耗)的静默时段的先验知识。在一些场景中，静默时段的持续时间可以是使用发射器和接收器两者已知的过程确定的伪随机值。使用变化的静默时段可有助于在本地区域中操作的多个UWB链路可能潜在地彼此干扰的共存场景。改变静默时段可减少重复碰撞的机会。应当理解，图17中所示的较长/变化的静默间隔可结合前述示例中的任一示例来应用。

图18示出了3片段示例，其中要传输的PHY帧对应于TXFC，如图4所示。在图18的示例中，SHR可作为片段1传输，数据部分可作为片段2传输，并且STS可作为片段3传输。在一些场景中，诸如图18所示的场景，可在第二片段和第三片段中的每一者之前传输短暂的重新同步序列。这些重新同步序列不包含在原始分组格式中，但可使得接收器更容易在静默周期期间在延长的等待时间之后处理片段。例如，如果来自片段1(SHR)的CFO/SFO估计不完美，则针对片段2预测的相位估计可能不完美。因此，虽然大多数在片段1中存储为RX_PARAMS的估计(诸如AGC或CIR估计)可能仍然有效，但接收器可受益于接收先验已知符号(诸如几个周期性或非周期性SYNC符号)的短暂序列，以获得用于接收PHR和有效载荷的精确载波相位。应当理解，如图18所示的重新同步序列的插入可应用于前述示例中的任一个。

在一些场景中，一个或多个重新同步序列可在片段之间不时传输而不是紧接在片段之前。图19示出了这种场景的一个示例。如图19所示，单个重新同步序列(RESYNC1)在片段1和片段2之间传输，并且两个再同步序列(RESYNC1和RESYNC3)在片段2和片段3之间传输。在各种场景中，可在片段之间的任何适当时间传输任何适当数量的重新同步序列，以帮助保持发射器和接收器之间的同步。应当理解，如图19所示的重新同步序列的插入可应用于前述示例中的任一个。

图20示出了2片段示例，其中要传输的PHY帧对应于TXFA，如图4所示。在图11的示例中，SHR可以片段1传输，并且数据部分可以片段2传输，类似于图11所示的示例。然而，在图20的示例中，发射器可在数据部分之前(例如，紧接在数据部分之前)传输数据引导序列。数据引导序列可以包括要加在片段2中数据部分的未知数据前面的已知数据符号。数据引导序列可允许接收器刷新CIR估计和/或相位估计。虽然接收器仍可使用在片段1(SHR)中获得的RX_PARAMS来支持片段2的接收，但接收器可使用通过数据引导序列的接收获得的本地信息来刷新和增强该信息。如在重新同步序列的情况下，这可有助于减少RX_PARAMS中的信息在第二区段被接收/处理时部分地过时的影响。应当理解，如图20所示，数据引导序列的插入可应用于包括数据部分的前述示例中的任一个。

在一些场景中，适用的法规可以为多个频谱信道中的每个频谱信道定义单独的能量预算。例如，适用的法规可以限制在第一信道(例如，以6.5GHz为中心的500MHz)内允许的发射，并且可以独立地限制在第二信道(例如，以8GHz为中心的500MHz)内允许的发射。因此，发射器可在单个管控测试间隔内发射第一信道上允许的最大能量和第二信道上允许的最大能量两者。

图21示出了其中发射器在第一信道或载波频率(Chan1)上传输第一分组(TXC1)，并且在第二信道或载波频率(Chan2)上传输第二分组(TXC2)的示例。在图21的示例中，Chan1和Chan2是不同的信道，诸如分别以6.5GHz和8GHz中的每一者为中心的500MHz。在一些场景中，信道可以不重叠。

如图21所示，发射器可将TXC1划分成多个片段，并且可在不同的管控测试间隔内传输每个片段，例如，如前述示例中的任一示例所示。发射器还可将TXC2划分成多个片段，并且可在不同的管控测试间隔内传输每个片段，例如，如前述示例中的任一示例所示。应该指出的是，在任何给定的管控测试间隔内，发射器可传输TXC1的片段和TXC2的片段两者，因为两个分组在不同信道内操作，因此经受独立的发射极限。例如，在第一管控测试间隔期间，发射器可通过Chan1传输TXC1的第一片段(Frag11)并通过Chan2传输TXC2的第一片段(Frag21)。在第二管控时段期间，发射器可通过Chan1传输TXC1的第二片段(Frag12)，并且通过Chan2传输TXC2的第二片段(Frag22)。因此，发射器可利用每个信道具有特定传输能量预算E_reg的事实。因此，通过如图21所示的时分复用，可在给定时间窗口内传输更多的能量，同时仅使用一组传输电路部件。

从控制流的角度来看，用于Chan1中的传输的等待时间用于传输Chan2的片段，反之亦然。在接收侧，如果两个分组TXC1和TXC2旨在用于不同的接收器站，则控制流可与前述示例中任一示例所示的控制流相同。如果两个信道的传输旨在用于同一接收器，则可中断Chan1中的接收的等待时段以服务于Chan2的片段接收，反之亦然。

图22示出了该原理的另一个应用，其中单个分组(TXC1)的多个片段(Frag11、Frag12)在单个管控测试间隔内的对应多个信道(Chan1、Chan2)上传输。在该示例中，给定传输格式在时域和频域两者中被拆分。具体地讲，在信道1中首先传输Frag11，并且在信道2中其次传输Frag12。由于每个信道具有要利用的独立能量预算，因此传输可以相同的管控间隔发生。

换句话讲，发射器可划分TXC1和/或约束TXC1的一个或多个片段的发射功率电平，使得在监管测试间隔内发射以用于进行传输的总能量保持在预定能量极限内(例如，针对Chan1定义的能量极限)，即使发射器也在相同的监管测试间隔期间在Chan2上发射额外的能量(例如，发射TXC1的另一片段或TXC2的片段)。仍然满足预定能量极限，因为能量极限定义了仅针对Chan1的极限。单独的(例如，独立的)监管能量极限可应用于Chan2，其可与应用于Chan1的极限相同或不同。

因为传播信道(例如，无线传输可见的有效脉冲响应或CIR)可在不同频谱信道之间不同，所以一些分段方法比其他分段方法更适于在频谱信道之间进行拆分。一个实际应用是将SHR分配给信道1中的Frag11，并且将STS分配给信道2中的Frag12，因为接收器可估计与STS分开的CIR。在一些场景中，接收器可利用在Frag11中导出的一些信息RX_PARAMS来接收Frag12，如图10中的流程图所示。例如，在Frag11的接收期间获得的晶体频率偏移(例如，百万分率，ppm)可有利地在接收Frag12中重复使用。因为可假定晶体及其特定频率偏移在短时间间隔内是恒定的，所以在Frag11期间估计的频率偏移通常仍可在Frag12期间适用。因此，对于Frag12(例如，STS)的接收，接收器可根据在Frag11(例如，SHR)期间估计的偏移来应用频率校正。设想了许多其他变型。例如，Frag11可以是SHR，而Frag12可以是数据有效载荷片段，可能之前有短的已知训练序列，以在检测和解码数据之前重新估计信道CIR。

图23示出了根据一些实施方案的一般性示例，其中PHY帧可作为跨多个管控测试间隔分布的多个片段传输。图23a示出了作为单个片段传输的整个PHY传输帧(TXF)。如上所述，将整个帧包括在单个监管测试间隔内可约束可使用的平均发射功率电平，以便符合E_reg。

图23b示出了被划分成多个片段的PHY传输帧，类似于图8中所示的场景。然而，如图8所示，图23b示出了所述方法的一般化，而不是将片段分配至特定的连续监管测试间隔，其中所述多个片段(Frag1、Frag2、Frag3、Frag4和Frag5)根据任何合适的时序和形式分布在多个监管测试间隔内。该一般方法进一步适应另外的实施方案。例如，在一些场景中，SYNC字段可以被分为若干短片段，这些短片段可以在它们之间具有静默周期而被传输，从而在给定的监管时间段内传输一个或多个此类片段。在单个监管时间段内传输SYNC字段的多个短片段可有助于接收器进行获取任务，诸如相位和/或频率偏移跟踪，这可有助于避免相位或频率从片段到片段的大偏移。该具体示例类似于重新同步序列的重新插入，如图18和图19所示。

应当注意，根据图23b的片段的任何配置仍然可以被约束为符合E_reg。例如，如果多个片段被映射到给定的监管时间间隔，则这些片段的发射的总集合体可被约束为满足由适用的监管规则定义的任何能量/发射约束。

前述讨论主要涉及UWB通信，因为所讨论的方法和概念结合UWB系统和通信特别有利。然而，应当理解，上述方法、系统、装置、概念等可应用于任何适当的无线电接入技术或帧格式。例如，本公开可以应用于具有连续传输帧的任何现有或新帧格式，其可以被分解为高发射功率的短片段和相对长的片段间静默周期，如本文所公开的。本公开特别适用于由一个或多个字段组成的帧格式，这些字段提供某些功能，诸如采集、数据有效载荷传输、飞行时间估计、安全飞行时间估计等。

附加实施例

根据示例性方法，无线通信设备诸如无线设备102(或其某个部分，诸如无线通信电路330)可执行传输物理层(PHY)通信帧的方法。无线装置可将PHY通信帧划分成用于在一个或多个频率信道上传输的多个片段，其中预定能量极限可限定在预定义测试间隔内在每个频率信道内传输的最大平均发射功率。无线装置可在单独的时间-频率窗口期间发射每个片段，使得在等于预定义测试间隔的任何时间跨度内在每个频率信道内发射的平均发射功率保持低于预定能量极限。

除了上述示例性实施方案之外，本公开的更多实施方案还可以多种形式中的任一种形式来实现。例如，可将一些实施方案实现为计算机实现的方法、计算机可读存储器介质或计算机系统。可使用一个或多个定制设计的硬件设备诸如ASIC来实现其他实施方案。可使用一个或多个可编程硬件元件诸如FPGA来实现其他实施方案。

在一些实施方案中，非暂态计算机可读存储器介质可配置为使得其存储程序指令和/或数据，其中如果由计算机系统执行该程序指令，则使得计算机系统执行一种方法，例如本文所述的方法实施方案中的任一种方法实施方案，或本文所述的方法实施方案的任何组合，或本文所述的任何方法实施方案中的任一者的任何子集或此类子集的任何组合。

在一些实施方案中，设备(例如，无线设备102或104)可被配置为包括处理器(或一组处理器)和存储器介质，其中该存储器介质存储程序指令，其中该处理器被配置为从该存储器介质中读取并执行该程序指令，其中该程序指令为可执行的以实现本文所述的各种方法实施方案中的任一种方法实施方案(或本文所述方法实施方案的任何组合，或本文所述的任何方法实施方案中的任何子集、或此类子集的任何组合)。可以各种形式中的任一种来实现该设备。

虽然已相当详细地描述了上面的实施方案，但是一旦完全了解上面的公开，许多变型和修改对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。本公开旨在使以下权利要求书被阐释为包含所有此类变型和修改。

Claims (20)

1.一种无线通信设备，包括：

无线通信电路；以及

处理器电路，所述处理器电路耦接到所述无线通信电路，所述处理器电路被配置为使所述无线通信设备：

经由所述无线通信电路在第一时间段期间传输物理层(PHY)通信帧的第一片段，其中所述第一时间段小于预定义测试间隔，并且其中在所述第一片段的传输期间发射的能量保持在允许在所述预定义测试间隔内传输的预定能量极限内；以及

经由所述无线通信电路在第二时间段期间传输所述PHY通信帧的第二片段，其中所述第二时间段小于所述预定义测试间隔，其中在所述第二片段的传输期间发射的所述能量保持在所述预定能量极限内，其中所述第二时间段与所述第一时间段被静默时间段分隔开，在所述静默时间段期间，所述PHY通信帧的任何部分都不被传输，并且其中所述第二时间段的开始在所述第一时间段的开始之后至少所述预定义测试间隔的持续时间。

2.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中在所述第一片段的传输期间发射的所述能量和在所述第二片段的传输期间发射的所述能量的总和超过允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限。

3.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限由政府法规限定。

4.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中所述处理器电路被进一步配置为使所述无线通信设备：

在所述PHY通信帧的所述第一片段的传输完成时，使所述无线通信电路转换到低功率状态；以及

在传输所述PHY通信帧的所述第二片段之前，使所述无线通信电路转换到活动状态。

5.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中所述第一片段和所述第二片段在第一频率信道内传输，其中允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限仅涉及在所述第一频率信道内发射的能量，并且其中所述处理器电路被进一步配置为使所述无线通信设备：

在第三时间段期间在第二频率信道内传输第二PHY通信帧的片段，其中所述PHY通信帧的所述第一片段的至少一部分和所述第二PHY通信帧的所述片段的至少一部分落在所述预定义测试间隔的所述持续时间内，并且其中在所述第一片段的所述至少一部分的传输期间发射的所述能量和在所述第二PHY通信帧的所述片段的所述至少一部分的传输期间发射的所述能量的总和超过允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限。

6.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中所述处理器电路被进一步配置为使所述无线通信设备：

在传输所述第一片段之后但在传输第二序列之前传输重新同步序列，其中所述重新同步序列包括已知的同步模式。

7.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中所述第二帧不包括同步字段。

8.根据权利要求7所述的无线通信设备，其中所述第一片段包括同步字段，并且所述第二片段包括加扰时间戳序列(STS)字段。

9.一种传输通信帧的方法，所述方法包括：

通过无线通信设备：

将所述通信帧划分成多个片段；

在相应的传输时间段期间传输所述多个片段中的每个片段，其中初始传输时间段之后的每个传输时间段与先前传输时间段被静默时间段分隔开，其中所述多个片段的传输在比预定义测试间隔长的传输间隔内扩展；以及

约束用于传输所述片段中的至少一个的平均传输功率，使得在所述传输间隔的等于所述预定义测试间隔的任何连续部分期间由所述无线通信设备发射的总能量保持在允许在所述预定义测试间隔内传输的预定能量极限内。

10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述通信帧划分成多个片段包括沿着所述通信帧的字段之间的预定义边界划分所述通信帧。

11.根据权利要求9所述的方法，其中允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限由政府法规限定。

12.根据权利要求9所述的方法，其中允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限仅涉及在第一频率信道内发射的能量，其中所述多个片段中的至少第一片段在所述第一频率信道内传输，并且第二通信帧的至少第一片段在第二频率信道内传输，其中所述多个片段中的所述第一片段和所述第二通信帧的所述第一片段在单个预定义测试间隔内传输，并且其中由所述无线通信设备发射的用于传输所述多个片段中的所述第一片段和所述第二通信帧的所述第一片段的所述能量的总和超过允许在所述第一频率信道内在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限。

13.根据权利要求9所述的方法，其中允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限仅涉及在第一频率信道内发射的能量，其中所述多个片段中的至少第一片段在所述第一频率信道内传输，并且所述多个片段中的至少第二片段在第二频率信道内传输，其中所述第一片段和所述第二片段在单个预定义测试间隔内传输，并且其中由所述无线通信设备发射的用于传输所述第一片段和所述第二片段的所述能量的总和超过允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括：

在传输所述多个片段中的第一片段和第二片段之间传输重新同步序列，其中所述重新同步序列包括在划分所述通信帧之前不是所述通信帧的一部分的已知同步模式。

15.根据权利要求9所述的方法，其中仅所述多个片段中的初始片段包括同步字段。

16.一种包括在无线通信设备中的装置，所述装置包括：

存储器，所述存储器存储软件指令；以及

处理器，所述处理器被配置为执行所述软件指令以：

将通信帧划分成多个片段；

在相应的传输时间段期间提供所述多个片段中的每个片段用于传输，其中所述初始传输时间段之后的每个传输时间段与所述先前传输时间段被静默时间段分隔开，其中所述多个片段的传输在比预定义测试间隔长的传输间隔内扩展；以及

约束用于传输所述片段中的至少一个的平均传输功率，使得在所述传输间隔的等于所述预定义测试间隔的任何连续部分期间由所述无线通信设备发射的总能量保持在允许在所述预定义测试间隔内传输的预定能量极限内。

17.根据权利要求16所述的装置，其中由所述无线通信设备发射的用于传输所述多个片段的所述总能量的总和超过允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限。

18.根据权利要求16所述的装置，其中将所述通信帧划分成多个片段包括沿着所述通信帧的字段之间的预定义边界划分所述通信帧。

19.根据权利要求16所述的装置，其中允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限仅涉及在第一频率信道内发射的能量，其中所述多个片段中的至少第一片段在所述第一频率信道内传输，其中所述处理器被进一步配置为执行所述软件指令以：

在与所述多个片段中的所述第一片段相同的预定义测试间隔内提供第二片段用于在第二频率信道内传输，其中由所述无线通信设备发射的用于传输所述第二片段和所述多个片段中的所述第一片段的所述能量的总和超过允许在所述预定义测试间隔内传输的所述预定能量极限。

20.根据权利要求16所述的装置，其中所述处理器被进一步配置为执行所述软件指令以：

在传输所述多个片段中的第一片段和所述多个片段中的第二片段之间提供重新同步序列用于传输，其中所述重新同步序列包括在划分所述通信帧之前不是所述通信帧的一部分的已知同步模式。

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