DE102013021439A1

DE102013021439A1 - Verfahren zum Bestimmen des Standorts drahtloser Vorrichtungen

Info

Publication number: DE102013021439A1
Application number: DE102013021439.4A
Authority: DE
Inventors: Naveen Kumar Kakani; Ben Tarlow; Erik Lindskog; Raja Banerjea; Hong Wan; Ian Charles Blair
Original assignee: CSR Technology Inc
Current assignee: CSR Technology Inc
Priority date: 2013-01-03
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-07-03
Also published as: GB2570066A; GB2513211A; US10624055B2; GB201905167D0; US20190159161A1; US20140187259A1; GB201322872D0; US10219241B2; US10039073B2; GB2513211B; US20180014270A1; GB2570066B

Abstract

Um einen Standort einer Clientvorrichtung in einem drahtlosen Netz mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Netzvorrichtung, mit bekannten Standorten, zu bestimmen, sendet eine der Netzvorrichtungen eine Nachricht an die andere Netzvorrichtung und die andere Netzvorrichtung antwortet mit einer Bestätigungsnachricht. Eine Clientvorrichtung empfängt die Nachricht und die Bestätigungsnachricht sowie jeweilige Zeiten, die tatsächliche Zeiten angeben, zu denen die Nachricht und die Bestätigungsnachricht von der ersten oder der zweiten Netzvorrichtung verarbeitet wurden. Die Clientvorrichtung bestimmt ihren Standort basierend auf den Zeiten, zu denen sie die Nachricht und die Bestätigungsnachricht empfangen hat, und die Differenz zwischen den tatsächlichen Verarbeitungszeiten. Dieser Standort kann exakter festgestellt werden, indem ein Winkel zwischen der Clientvorrichtung und wenigstens einer der Netzvorrichtungen, die mehrere Antennen aufweisen und für gesteuerte Strahlkommunikationen ausgelegt sind, bestimmt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Beim Bestimmen des Standorts einer tragbaren Vorrichtung, etwa eines drahtlosen Telefons, wird typischerweise GPS oder eine Trilateration von Mobiltelefonsignalen genutzt, die von Mobilfunkmasten an bekannten Positionen rundgesendet (engl. broadcasting) werden. Diese Verfahren funktionieren jedoch aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von GPS-Satellitensignalen und Mobiltelefonsignalen nicht gut in Innenbereichen. Eine Innenbereichspositionierung ist wichtig zum Bestimmen des Standorts einer tragbaren Vorrichtung in Gebäuden wie Einkaufszentren, Hotels, Büros, Bahnhöfen usw.
KURZFASSUNG
Ein Verfahren zum Bestimmen eines Standorts einer Clientvorrichtung in einem drahtlosen Netz mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Netzvorrichtung, mit bekannten Standorten, umfasst ein Senden einer Nachricht aus der ersten Netzvorrichtung an die zweite Netzvorrichtung, Empfangen der Nachricht an der zweiten Netzvorrichtung und Senden einer Bestätigungsnachricht. Das Verfahren umfasst ferner ein Senden wenigstens einer weiteren Nachricht aus der zweiten Netzvorrichtung an die erste Netzvorrichtung, diese Nachricht umfasst die tatsächliche Zeit des Empfangs der Nachricht und die tatsächliche Zeit des Sendens der Bestätigungsnachricht. Das Verfahren umfasst auch ein Empfangen der Nachricht und der weiteren Nachricht von der Clientvorrichtung und Berechnen des Standorts der Clientvorrichtung aus den Zeiten, zu denen die Nachricht und die weitere Nachricht von der Clientvorrichtung empfangen wurden, den Zeitinformationen in der weiteren Nachricht und den bekannten Standorten der Netzvorrichtungen.
Gemäß einem Aspekt des Verfahrens kann eine andere Nachricht von der ersten Netzvorrichtung an die zweite Netzvorrichtung gesendet, welche die Sendezeit der Nachricht und die Empfangszeit der Bestätigungsnachricht umfasst, und die Clientvorrichtung berücksichtigt diese Zeiten bei ihrer Berechnung der Position der Clientvorrichtung.
Gemäß noch einem anderen Aspekt des Verfahrens kann sowohl die zweite Netzvorrichtung als auch die Clientvorrichtung möglicherweise ihre empfangenen Zeitinformationen in einer zusätzlichen Nachricht nebst den Angaben zu den Standorten oder den Kennungen der ersten und der zweiten Netzvorrichtung an eine weitere Netzinstanz versenden. Die weitere Netzinstanz kann diese Informationen möglicherweise zum Berechnen des Standorts der Clientvorrichtung nutzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 (Stand der Technik) ist eine Netzkommunikationsabbildung, die nützlich zum Beschreiben eines Verfahrens aus dem Stand der Technik zum Bestimmen des Standorts einer Clientvorrichtung basierend auf einer Umlaufzeit (Round Trip Time) ist.
Die 2, 3, 5, 6A, 6B, 7 und 8 sind Netzkommunikationsabbildungen, die nützlich zum Beschreiben von Ausführungsbeispielen der Erfindung sind.
4 ist ein Graph für die Verschiebung entlang der x-Achse im Vergleich zur Verschiebung entlang der y-Achse, der nützlich zum Beschreiben der mit Bezug auf die 2, 3, 5, 6A, 6B und 7 beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In immer mehr Innenbereichen von Gebäuden wie Einkaufszentren, Hotels, Büros und Bahnhöfen werden vielfach WiFi-Zugangspunkte bereitgestellt, die, solange sie nach einem zweckmäßigen Protokoll betrieben werden, genutzt werden können, um den Standort einer WiFi-fähigen Vorrichtung mit hoher Genauigkeit zu bestimmen.
Vorgeschlagene Verfahren zum Durchführen von WiFi-Ortung umfassen Round-Trip-Time(RTT)-Messungen und andere Verfahren, die Time-of-Arrival(ToA)- und Time-of-Departure(ToD)-Messungen nutzen. Die Materialien, die folgen, offenbaren: 1) ein Verfahren zum Berechnen eines Standorts unter Nutzung von RTT, mit dem die Belastung des Clients reduziert wird, 2) ein erstes Ortungsverfahren nur mit Empfangen, das den Kommunikations-Overhead reduziert und den Stromverbrauch der Clientvorrichtung reduzieren kann, und 3) ein zweites Verfahren nur mit Empfangen zur Nutzung in WiFi-Systemen, die von Beamforming Gebrauch machen. Wenngleich die Erfindung hinsichtlich eines WiFi-Netzes beschrieben wird, ist vorgesehen, dass sie auch für andere Funktechnologien wie unter anderem LTE, 3GPP, Bluetooth^®, Zigbee^® und WiGig genutzt werden kann.
Time-of-Flight(ToF)-Verfahren zur Standortberechnung umfassen RTT-Messungen wie in IEEE 802.11v beschrieben. Diese Verfahren bestimmen den Standort durch Messen der RTT von Signalen zwischen einer Clientvorrichtung und einem oder mehreren Zugangspunkten.
Mit Bezug auf 1 wird die ToF zwischen zwei Stationen, der STA A und der STA B, nach Gleichung (1) berechnet. ToF = [(t2 – t1) + (t4 – t3)]/2. (1)
Es wird darauf hingewiesen, dass vorausgesetzt wird, dass die Zeiten t1 bis t4 alle gemessen werden, wenn das Signal den Antennenanschluss verlässt oder am Antennenanschluss empfangen wird. Es ist wünschenswert, die Verzögerungen der Hochfrequenz (HF) beim Senden (Tx) und beim Empfangen (Rx) durch die analogen Elemente der Transceiver sorgfältig zu kalibrieren, bevor diese Messungen ausgeführt werden. Das Kalibrieren dieser Verzögerungen kann für eine Zugangspunktvorrichtung relativ einfach sein, ist jedoch für eine weniger teure Clientvorrichtung eventuell nicht kosteneffektiv.
Es wird darauf hingewiesen, dass in 1 für jede Messung sechs Pakete über das Medium gesendet werden. In einem Innenbereich wie in einem Bahnhof oder in einem Einkaufszentrum, in dem gerade 400 Nutzer ihre Standorte aufrechterhalten, indem sie alle fünf Sekunden eine automatische Standortanforderung senden, würde jedes Paar von Transaktionen (100 + 16 + 44) μs in Anspruch nehmen, wobei 100 μs die Zeit ist, in der typischerweise die Standortanforderungsnachricht M1 gesendet wird, 16 μs die SIFS-Dauer und 44 μs die ACK-Dauer ist. Da mit jedem AP 3 Paare dieser Messungen genutzt werden und diese Messung unter Nutzung von 3 APs erfolgt, wäre die gesamte Mediumbelegungszeit 160 μs·3·3·400/5 s = 11,52% der gesamten verfügbaren Zeit. Diese Berechnung umfasst keine nochmaligen Übertragungen, die durch fehlerhafte oder überlappende Pakete bewirkt werden. Deshalb ist die Annahme begründet, dass die Nutzung dieser Ortungstechnik den Funkdurchsatz wesentlich reduzieren würde. Von der Clientvorrichtung würde auch zusätzlicher Strom verbraucht, um die Pakete zu senden und zu empfangen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen von Standortmessungen und -berechnungen, das die Notwendigkeit der Kenntnis und des Kalibrierens von HF-Verzögerungen der Clientvorrichtung einschränkt.
Bei diesem Verfahren misst die Clientvorrichtung im Grunde die Time-of-Arrival (ToA) und die Time-of-Departure (ToD) statt am Antennenanschluss an der Analog-Digital(ADC)- und der Digital-Analog(DAC)-Schnittstelle. Die Messungen können in anderen Teilen der Sende-Empfangs-Kette erfolgen, solange die Verzögerung zwischen dem Messpunkt und dem drahtlos gesendeten Paket fest ist und die Verzögerung zwischen dem an der Antenne empfangenen Paket und dem Messpunkt fest ist. Durch Nutzen dieser Messungen wird die Notwendigkeit der Kenntnis von Rx- und Tx-HF-Verzögerungen der Clientvorrichtung eingeschränkt.
2 veranschaulicht eine Lösung unter Nutzung von Parabelgleichungen. In 2 sind die RTT-Übertragung und die gemessenen Zeiten für den Fall abgebildet, dass die RTT-Übertragung am AP 210 beginnt und endet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Clientvorrichtung 212 nach dem in 2 gezeigten Protokoll nominell die Vorrichtung ist, die diesen Übertragungsaustausch nach dem 802.11-Standard anfordert. Bevorzugt fordert die Clientvorrichtung 212 die RTT-Übertragung an, da sie Kanäle zum Ansprechen verschiedener APs relativ einfach wechseln kann, um die RTT-Messung mit den unterschiedlichen APs zu initiieren. Wenngleich diese Ausführungsform der Erfindung als APs nutzend beschrieben wird, ist vorgesehen, dass sie möglicherweise eine beliebige Station (STA) im drahtlosen Netz nutzt, die einen bekannten Standort aufweist und nach einem Protokoll betrieben wird, das dem unten beschriebenen ähnelt.
Wenn die Clientvorrichtung 212 ihre Tx- und Rx-HF-Verzögerungen nicht gut kennt, ist es gegebenenfalls wünschenswert, eine Methodik zu entwickeln, bei der sich nur geringfügig auf diese Kenntnis verlassen wird. Dies kann erreicht werden, indem RTT-Differenzzeiten von einer Clientvorrichtung zu mehreren APs berücksichtigt werden.

Im zweidimensionalen Beispiel unten fordert die Clientvorrichtung Messungen relativ zu 3 APs (in 2 nicht gezeigt), dem AP 1, dem AP 2 und dem AP 3, an. Eine zweidimensionale Ausführungsform ist eventuell nützlich, zum Beispiel in einem Gebiet mit APs mit einer einzigen Höhe über dem Boden, die zur Höhe der Clientvorrichtungen nahe genug ist, sodass etwaige Fehler, die durch die Höhendifferenz bewirkt werden, ignoriert werden können. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn anstelle von APs STAs mit bekannten Positionen genutzt werden. Die Messungen für den AP 1, den AP 2 und den AP 3 sind in den Tabellen 1, 2 und 3 unten gezeigt. Tabelle 1

Messungen mit AP 1:
ToD an AP 1 an Antennenanschluss = t₁₁
ToA an Clientvorrichtungsantennenanschluss = t₁₂
ToA an Clientvorrichtung ADC = t₁₂'
ToD an Clientvorrichtung DAC = t₁₃'
ToD an Clientvorrichtungsantennenanschluss = t₁₃
ToA an Antennenanschluss von AP 1 = t₁₄

Tabelle 2

Messungen mit AP 2:

ToD an AP 2 an Antennenanschluss = t21

ToA an Clientvorrichtungsantennenanschluss = t22

ToA an Clientvorrichtung ADC = t22'

ToD an Clientvorrichtung DAC = t23'

ToD an Clientvorrichtungsantennenanschluss = t23

ToA an Antennenanschluss von AP 2 = t24

Tabelle 3

Messungen mit AP 3:

ToD an AP 3 an Antennenanschluss = t31

ToA an Clientvorrichtungsantennenanschluss = t32

ToA an Clientvorrichtung ADC = t32'

ToD an Clientvorrichtung DAC = t33'

ToD an Clientvorrichtungsantennenanschluss = t33

ToA an Antennenanschluss von AP 3 = t34

Die folgenden Definitionen gelten für die Gleichungen, die für dieses Ausführungsbeispiel unten angeführt werden:
D₁ = Distanz zwischen dem AP1 und der Clientvorrichtung
D₂ = Distanz zwischen dem AP2 und der Clientvorrichtung
D₃ = Distanz zwischen dem AP3 und der Clientvorrichtung
T_Tx = Verzögerung in de Clientvorrichtungs-Tx-Kette
T_Rx = Verzögerung in der Clientvorrichtungs-Rx-Kette
Die Umlaufzeit (Round Trip Time) von den Antennenanschlüssen der APs zur ADC der Clientvorrichtung 212 und von der DAC der Clientvorrichtung 212 zu den Antennenanschlüssen der APs für den AP 1, den AP 2 und den AP 3 kann durch die jeweiligen Gleichungen (2), (3) und (4) beschrieben werden:
Der Einfachheit halber und ohne Verlust der Allgemeingültigkeit wird möglicherweise vorausgesetzt, dass die STA an der Position (x, y) ist und die drei APs sich an den Koordinaten (0, 0), (x₂, 0) bzw. (x₃, y₃) befinden. Daraus resultieren die Grunddifferenzdistanzgleichungen (5) und (6):
wobei D₁₂ und D13 nach den Gleichungen (6a) und (6b) berechnet werden und D₁₂ = D₁ – D₂ = 1 / 2c(t'₁₂ – t₁₁) + (t₁₄ – t'₁₃) – (t'₂₂ – t₂₁) – (t₂₄ – t'₂₃)) und (6a) D₁₃ = D₁ – D₃ = 1 / 2c((t'₁₂ – t₁₁) + (t₁₄ – t'₁₃) – (t'₃₂ – t₃₁) – (t₃₄ – t'₃₃)) (6b)
Wenngleich die Differenzdistanzen, wie in den Gleichungen (6a) und (6b) beschrieben, in einem zweidimensionalen Umfeld beschrieben werden, gelten dieselben Gleichungen für mehr oder weniger APs auch in einem dreidimensionalen oder einem eindimensionalen Umfeld.
Aus diesen zwei Grunddifferenzdistanzgleichungen ergeben sich die zwei Kurven nach den Gleichungen (7) und (8):
Der Standort der Clientvorrichtung 212 in zwei Dimensionen liegt am Schnittpunkt dieser zwei Kurven, wie in 4 gezeigt. Diese Methodik kann auch auf mehr als zwei Dimensionen sowie auf Systeme, die mehr als 3 APs oder STAs nutzen, angewendet und verallgemeinert werden. Ein Problem besteht darin, dass allgemein zwei oder mehr gültige Schnittpunkte vorliegen können. Eine zusätzliche Differenzdistanzgleichung (d. h. bei einem weiteren AP oder einer weiteren STA) kann genutzt werden, um diese Uneindeutigkeit aufzulösen. Aus der Nutzung eines weiteren AP oder einer weiteren STA resultieren eine oder mehrere zusätzliche Parabelgleichungen. Verfahren zum Auflösen von Parabelgleichungen ähneln den Verfahren, die für Hyperbelnavigationsgleichungen genutzt werden, die in einer Studie von H. Senturk mit dem Titel ”Performance Evaluation of Hyperbolic Position Location Technique in Cellular Wireless Networks”, Air Force Institute of Technology, Wright-Patterson Air Force Base, Ohio, die über DTIC Online erhältlich ist, offenbart werden. Die zweidimensionale Lösung ist eventuell auch nützlich, wenn Hilfsinformationen, etwa eine Karte, verfügbar sind, um aus mehreren Schnittpunkten der Kurven, die aus den Gleichungen resultieren, einen gültigen Standort aufzulösen.
Mittels des mit Bezug auf 2 beschriebenen Verfahrens kann eine Clientvorrichtung die Ankunftszeit und die Abgangszeit an den DACs und den ADCs oder an einem beliebigen festen Punkt in der Sende- und Empfangsschaltung messen. Die HF-Rx- und -Tx-Verzögerungen können dann weitgehend ignoriert werden. Dadurch wird die Notwendigkeit des Kalibrierens der Clientvorrichtung eingeschränkt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass, falls die Rx-HF-Verzögerung der Clientvorrichtung von der Rx-Verstärkung abhängt, es dann eventuell wünschenswert ist, dass die Clientvorrichtung eventuelle Abweichungen unter diesen Verzögerungen kompensiert, da aus Übertragungen, die von zwei unterschiedlichen APs her empfangen werden, unterschiedliche Empfangsverstärkungseinstellungen in der Clientvorrichtung resultieren können. Ähnlich muss die Clientvorrichtung, falls die Rx- und/oder Tx-HF-Verzögerungen vom Kanal und/oder von der Bandbreite, die für die RTT-Messung am Paar der APs abhängen, diese Faktoren möglicherweise ebenfalls kompensieren. Trotzdem eröffnet diese Methodik die Möglichkeit, die Abhängigkeit von den HF-Verzögerungen der Clientvorrichtung ganz oder zum Teil aufzuheben.
Das RTT-Verfahren zum Bestimmen des Standorts ist einfach, wird jedoch eventuell von einem hohen Overhead beeinträchtigt, falls viele Clients versuchen, ihren Standort gleichzeitig zu bestimmen. Erschwerend kann hinzukommen, dass die Clientvorrichtungen ständig versuchen, ihren Standort bei einer hohen Rate zu bestimmen. Ferner empfängt ein Client, um seinen Standort unter Nutzung des RTT-Verfahrens zu bestimmen, nicht nur Signale, sondern sendet auch Signale. Dies kann einen unnötig hohen Stromverbrauch in der Clientvorrichtung bewirken, die typischerweise von einer Batterie mit einer relativ geringen Kapazität mit Strom versorgt wird. Die folgenden Ausführungsformen der Erfindung offenbaren ein Verfahren, über das eine Vorrichtung ihren Standort bestimmen kann, indem sie nur Signale von WiFi-Zugangspunkten oder anderen Stationen (STAB) im drahtlosen Netz empfängt oder indem sie nur eine Nachricht sendet.
Weil die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung eine Übertragung oder keine Übertragungen durch die Clientvorrichtung nutzen, können sie Overhead im System sowie den Stromverbrauch der Clientvorrichtungen erheblich reduzieren.
In einem ersten Ausführungsbeispiel, das in 3 gezeigt wird, bestimmt die STA ihre Position möglicherweise ohne irgendwelche Übertragungen. In dieser Ausführungsform tastet jeder AP oder jede STA (z. B. AP 310) seine bzw. ihre Umgebung ab und findet andere APs oder STAs (z. B. AP 320), welche das Clientvorrichtungsortungsschema nur mit Empfangen unterstützen. Alternativ kann der AP oder die STA den bestehenden Fine-Timing-Measurement(FTM)-Mechanismus aus dem Protokoll IEEE 802.11v oder eine Variante des FTM-Mechanismus benutzen, um andere geeignete APs zu finden. Es ist vorgesehen, dass ein AP von einem Nachbarberichtselement (Neighbor Report Element), das der AP von den Nicht-AP-STAs in seinem Basic Service Set (BSS) (z. B. seinem Netz) empfängt, möglicherweise auch von der Unterstützung benachbarter APs erfährt. Der Übersichtlichkeit halber werden die Ausführungsformen unten hinsichtlich Aktionen beschrieben, die von APs durchgeführt werden. Es ist jedoch vorgesehen, dass jegliche Vorgänge, die von einem AP durchgeführt werden, auch von einer STA mit einem bekannten Standort durchgeführt werden können.
Die identifizierten APs tauschen Informationen zu ihren jeweiligen Standorten aus. Jeder AP (z. B. der AP1 310 in 3) kann durch Versenden einer speziellen Standortmessungsnachricht als FTM-Nachricht periodisch einen Standortmessungsaustausch initiieren. Der andere AP (z. B. der AP2 320 in 3), der immer noch in seinem normalen Kanal ist, empfängt diese Nachricht und zeichnet die Zeit auf, zu der die Nachricht an seinem Antennenanschluss empfangen wurde. Der AP 320 antwortet dann mit einem ACK und zeichnet auf, wann das ACK seinen Antennenanschluss verlässt. Als Nächstes verfolgt der AP 320 dies mit einer FTM-Nachricht nach, welche die Zeitstempel dafür enthält, wann er die Standortmessungsnachricht vom AP 310 empfangen und wann er das ACK gesendet hat. (Der AP 310 kann diese Nachricht tatsächlich empfangen oder nicht, was eigentlich unerheblich ist. Diese Nachricht ist nur dafür bestimmt, dass die Clientvorrichtung 312 sie für ihre Standortberechnung nutzt.) Der obige Nachrichtenaustausch kann mehrmals wiederholt werden, um die Zeitmessung exakter durchzuführen.
Die APs 310 und 320 wiederholen möglicherweise die ganze Prozedur ab dem Beginn des anfänglichen Nachrichtenaustausches in einem ungefähren Zeitraum, jedoch in nicht asynchroner Art, eventuell zum Teil zufallsbasiert, um lang andauernde Kollisionsbedingungen zu vermeiden. Es ist vorgesehen, dass der speziellen Standortmessungsnachricht möglicherweise eine Request- und eine ACK-Nachricht vorausgehen (wie in 2 gezeigt), um zu bestimmen, ob der andere AP (z. B. der AP2 320 in 3, falls der Request vom AP1 310 gesendet wird, oder der AP1 310, falls der Request vom AP2 320 gesendet wird) für den Ablauf des Standortnachrichtenaustausches (Location Message Exchange) bereit ist. Zusätzlich kann der Austausch der Request-ACK-Frames die Zeitstempelungsprozesse in den jeweiligen Vorrichtungen auslösen.
In einer Variante dieses Verfahrens können die Zeitstempel dafür, wann der AP2 320 die Standortmessungsnachricht vom AP1 310 empfangen und wann der AP2 320 das ACK gesendet hat, im ACK selbst enthalten sein. Dadurch entfiele in der Prozedur eine Nachricht, die zweite vom AP2 320 gesendete Nachricht.
In einer anderen Ausführungsform könnte die spezielle Standortmessungsnachricht aus AP1 310, die vom AP2 320 empfangen wird, vom AP1 310 genutzt werden, um den Zeitstempelungsprozess zu initiieren. Um diese Flexibilität zu erleichtern, kann der AP1 310, wenn der AP1 310 die Zeitstempel vom AP2 320 nicht empfängt, den Nachrichtenaustausch erneut initiieren. Zusätzlich kann der AP2 320 dies nach dem Senden der ACK-Nachricht nachverfolgen, indem er die spezielle Standortmessungsnachricht an den AP1 310 sendet.
Jeder AP kann seinen Standort sowie den Standort seiner benachbarten APs, die Fähigkeit der benachbarten APs zum Unterstützen der Prozedur zur Standortmessung (Location Measurement) und die nächste mögliche Zeit, zu der die Prozedur zur Standortmessung (Location Measurement) initiiert werden kann, (z. B. während der Beacon-Übertragungszeit) auch rundsenden. Diese Rundsendung kann in einem beliebigen Moment erfolgen und bevorzugt werden die Informationen mit einer Regelmäßigkeit rundgesendet, sodass neue Clientvorrichtungen, die in den AP-Kanal eintreten, diese Informationen rechtzeitig erhalten. Es wird darauf hingewiesen, dass der AP den Standort seiner Nachbar-APs im Verhältnis zu seiner eigenen Position codieren kann und somit die Menge der Daten, die er sendet, reduzieren kann. Alternativ kann von einigen oder allen der APs periodisch eine Nachricht gesendet werden, welche die Positionen aller APs im drahtlosen Netz angibt.
In diesem Beispiel lauscht die Clientvorrichtung 312 auf diese Kommunikationen und kann den drahtlosen Kanal und die Zeit bestimmen, zu der die Clientvorrichtung auf den Kanal abgestimmt werden soll, um die Standortmessungsnachrichten und die nachfolgenden ACKs zu empfangen. Sie lauscht auch auf die Nachverfolgungsnachricht vom AP2 320, um die Zeit, zu der die Standortnachricht vom AP2 320 auf dem Kanal, auf dem sie in Wartestellung ist, empfangen wurde, und die Zeit, zu der der AP2 320 das ACK gesendet hat, zu erhalten. Mit diesen Zeitinformationen und dem Standort der APs 310 und 320, welche die Clientvorrichtung 312 aus den AP-Nachrichten extrahiert, kann die Clientvorrichtung 312 ihren Standort nun schätzen.
Aus den Empfangszeitangaben jeder Standortmessungsnachricht und jedes folgenden ACK berechnet die Clientvorrichtung 312 die Differenzdistanz zu den zwei APs 310 und 320. Hierfür wird folgendes Verfahren angewendet:
Die Clientvorrichtung berechnet die Differenzdistanz zwischen den zwei APs wie in Gleichung (9) gezeigt: D₁₂ = c(t_CD,1 – (t_CD,2 – T_AP12 – (T_AP2,Tx – T_AP2,Rx))) (9) wobei, wie in 3 gezeigt,

D₁₂: = die Differenzdistanz zwischen dem AP1 und dem AP2,
t_CD,1: = Zeit der Ankunft der Standortmessungsnachricht vom AP1 an der Clientvorrichtung,
t_CD,2: = Zeit der Ankunft des ACK vom AP2 an der Clientvorrichtung,
T_AP12: = Laufzeit zwischen dem AP1 und dem AP2,
t_AP2,Rx: = Zeit der Ankunft der Standortmessungsnachricht vom AP1 am AP2,
t_AP2,Tx: = Zeit des Sendens des ACK vom AP2 und
c: = die Lichtgeschwindigkeit.

Wird eine klare Sichtlinie zwischen dem AP1 210 und dem AP2 320 vorausgesetzt, kann die Laufzeit (Time of Flight) zwischen dem AP 310 und dem AP 320, P_AP12, so berechnet werden wie in Gleichung (10) gezeigt:
Dabei ist DAP12 die Distanz zwischen dem AP1 310 und dem AP2 320. Falls keine klare Sichtlinie zwischen dem AP1 310 und dem AP2 320 ist, kann eine Weiterverarbeitung der Signale wünschenswert sein, um sicherzustellen, dass die Berechnung auf dem direktesten Signal (z. B. dem ersten, das ankommt) basiert und spätere Mehrwegesignale ignoriert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass es nicht erforderlich ist, die Uhren der drei beteiligten Vorrichtungen (des AP1 310 und des AP2 320 und der Clientvorrichtung 312) sehr präzise zu synchronisieren. Denn nur die gemessenen Zeitdifferenzen auf derselben Vorrichtung, die zeitlich nah beieinander liegen, sind für die Gleichung relevant. Demnach heben sich geringe Abweichungen unter den Uhren der Vorrichtungen 310, 320 und 312 tendenziell auf. Außerdem muss die Clientvorrichtung 312 die Messungen nicht am Antennenanschluss ausführen. Sie kann stattdessen Messungen an den ADCs oder an einer beliebigen Stelle in der Empfangsschaltung, die eine feste Verzögerung von der Antenne her aufweist, ausführen.
In einer Variante dieses Schemas werden die Zeitangaben der ACK-Übermittlung des AP 320, der die Standortmessungsnachricht vom AP 310 im Verhältnis zum Empfang dieser Messungsnachricht empfängt, mit hoher Genauigkeit vorher bestimmt und in diesem Fall können keine Zeitstempel gesendet werden. Die Clientvorrichtung, welche die Zeitangaben des ACK relativ zur ursprünglichen Nachricht kennt, berechnet einfach die Differenzzeitdistanz als Zeitdifferenz zwischen dem Empfang der Standortmessungsnachricht und dem ACK abzüglich der ToF zwischen den Zugangspunkten und der vorher bestimmten Verzögerung zwischen dem Empfang der Standortmessungsnachricht und dem ACK.
Die STA misst solche Differenzdistanzen zu mehreren Paaren von APs und nutzt sie zum Schätzen ihres Standorts. Die Studie von Senturk, auf die oben Bezug genommen wird, beschreibt Verfahren zum Berechnen eines Standorts in einer, zwei oder drei Dimensionen. Um zu veranschaulichen, wie dies ausgeführt werden kann, wird das folgende einfache zweidimensionale Beispiel mit drei APs, dem AP 1, dem AP 2 und dem AP 3, betrachtet. Es wird darauf hingewiesen, dass bei diesem Beispiel mehrere Schnittpunkte hergestellt werden können. Zum Auflösen auf einen einzigen Schnittpunkt kann eine Differenzdistanz von wenigstens einem anderen AP oder wenigstens einer anderen STA genutzt werden.
Der Einfachheit halber und ohne Verlust der Allgemeingültigkeit befinden sich die Clientvorrichtung (STA) an den Koordinaten (x, y) und die drei APs an den Koordinaten (0, 0), (x₂, 0) bzw. (x₃, y₃). Uns liegen dann die Grunddifferenzdistanzgleichungen (5) und (6) vor:
wobei D₁₂ und D₁₃ aus der oben beschriebenen Messprozedur bekannt sind.
Aus diesen zwei Grunddifferenzdistanzgleichungen ergeben sich die zwei Kurven, die durch die Gleichungen (7) und (8) beschrieben werden:
Der Standort der STA liegt am Schnittpunkt dieser zwei Kurven. Beispiele für die Kurven werden in 4 gezeigt. Es kann mehr als ein gültiger Schnittpunkt vorhanden sein (wobei die in 4 gezeigte ungültige Lösung nicht mitgezählt wird). Wie oben beschrieben, kann es zum Auflösen der Standortmessung auf einen einzigen Punkt wünschenswert sein, zusätzliche AP-Differenzdistanzen zu nutzen, um zusätzliche Hyperbelgleichungen zu erhalten und diese Gleichungen unter Nutzung von Techniken zu lösen, die in der oben genannten Studie von Senturk beschrieben werden.
In einem Beispiel für ein dreidimensionales Schema werden ein Paar von beteiligten APs oder STAB, A und B, und eine mobile Vorrichtung C genutzt. In diesem Beispiel entsprechen die APs A und B den jeweiligen APs 310 und 320, die in 3 gezeigt werden, und die Clientvorrichtung C entspricht der Clientvorrichtung (STA) 312.
Vom AP A wird ein Signal rundgesendet, das vom AP B und der Clientvorrichtung C empfangen wird. Nach dem Empfangen des Signals wird vom AP B ein Signal rundgesendet, das vom Client C empfangen wird. Das vom AP B gesendete Signal (z. B. das in 3 gezeigte ACK oder das nachfolgende Signal, wie oben beschrieben, das vom AP B gesendet wird), enthält die zeitliche Differenz, δ, zwischen dem Signal, das am AP B vom AP A her ankommt, und dem Signal, das vom AP B abgeht.
An der STA C ergibt sich die Differenz der Ankunft der zwei Signale durch Gleichung (11) t_B – t_A = ||A – B|| + δ + ||B – C|| – ||A – C||, (11) die äquivalent zu Gleichung (12) ist: ||B – C|| – ||A – C|| = t_B – t_A – ||A – B|| – δ. (12) wobei ||A – B|| = ((X_A – X_B)² + (Y_A – Y_B)² + (Z_A – Z_B)²)^1/2 und X, Y und Z jeweils die x-, die y- und die z-Koordinate der APs A und B sind.
Weil alle Größen auf der rechten Seite von Gleichung (12) bekannt sind oder gemessen werden, handelt es sich dabei einfach um die Gleichung einer Hyperbel, die zur Linie, AB, zwischen den Zugangspunkten A und B symmetrisch ist.
Falls die Signalisierungsprozedur wiederholt wird, jedoch ein zusätzlicher Zugangspunkt D (in 3 nicht gezeigt) B ersetzt, erhält man eine andere Hyperbel, auf der C liegen soll. Allgemein schneiden sich zwei Hyperbeln an zwei unterschiedlichen Punkten, daher wird die Prozedur mit einem anderen Zugangspunkt wiederholt, wobei D durch E ersetzt wird. Der Schnitt dieser drei Hyperbeln ergibt eindeutig die Positionsermittlung C. Bei dieser Analyse wird vorausgesetzt, dass keiner der APs A, B, D oder E standortgleich ist. Zusätzlich muss das Paar von APs, über das die Clientvorrichtung ihren Standort bestimmen kann, nicht über einen gemeinsamen AP verfügen (z. B. AP A im obigen Beispiel).
Verfahren zum Lösen der drei Hyperbelgleichungen, die auf die Linien AB, AD und AE ausgerichtet sind, um die geschätzte Position des Clients C zu erhalten, werden in Abschnitt 2.5.2 der oben genannten Senturk-Studie auf den Seiten 33–36 beschrieben. Die Zeiten werden in Distanzen aufgelöst, indem die Zeiten mit der Lichtgeschwindigkeit, c, multipliziert werden.
Für die oben beschriebenen Verfahren wird nur der Fall in Betracht gezogen, dass die Clientvorrichtung auf den Verkehr auf einem Kanal lauscht. Es ist jedoch vorgesehen, dass die Clientvorrichtung möglicherweise auf mehreren Kanälen auf Verkehr und Standortnachrichten lauscht, wodurch gegebenenfalls die Anzahl der Standortmessungen, die sie verarbeitet, erhöht wird.
Die Informationen, die vom AP rundgesendet werden, können eine Angabe des Kanals umfassen, auf dem sowohl der sendende AP als auch die Nachbar-APs die Informationen als Nächstes rundsenden werden. Zusätzlich können diese Informationen den Zeitstempel für die Zeit des Sendens der Nachricht vom rundsendenden AP als Sendezeitstempel der benachbarten APs umfassen. Alternativ können die Rundsendezeiten der Nachbar-APs relativ zur Rundsendezeit des aktuellen AP vorher bestimmt werden. Wenn eine Clientvorrichtung diese Zeiten kennt, kann sie den Kanal wechseln, falls sie wählt, auf die von den Nachbar-APs gesendeten Informationen zu lauschen, um ihre Standortbestimmung zu beschleunigen. Zum Beispiel misst sie möglicherweise die empfangene Trägerleistung (Received Carrier Power) und den Standort des AP. Wie unten beschrieben, kann die Clientvorrichtung, wenn sie die ungefähren Zeitangaben der Nachricht kennt, bis zum nächsten Senden auch in den Ruhezustand treten, um die Batterielebensdauer zu erhalten.
Wie in 5 gezeigt, sendet der AP1 310 eine Standortnachricht (Location Message) M1 an den AP2 320. Der AP2 320 antwortet auf die Nachricht M1 durch Versenden eines ACK an den AP1 310. Der AP2 versendet dann eine zweite Standortnachricht (Location Message) M1, welche die tatsächliche Sendezeit der ersten Standortnachricht (Location Message), M1, und die Empfangszeit der vom AP2 320 als Antwort auf die erste Standortnachricht gesendeten ACK-Nachricht enthält. Unter Nutzung dieser Informationen sowie der tatsächlichen Zeit, zu der die Clientvorrichtung 312 dieselbe Standortmessungsnachricht und die folgende ACK-Nachricht empfängt, berechnet die Clientvorrichtung ihre Differenzdistanz zu den zwei beteiligten APs.
Die Clientvorrichtung kann ihre Differenzdistanz mit Bezug auf die zwei APs 310 und 320 wie in Gleichung (13) gezeigt berechnen: D₁₂ = c(t_CD,1 – (t_CD,2 – (t_AP1,Rx – t_AP1,Tx – T_AP12))) (13) wobei

t_CD,1: = Zeit der Ankunft der Standortmessungsnachricht vom AP1 an der Clientvorrichtung,
t_CD,2: = Zeit der Ankunft des ACK vom AP2 an der Clientvorrichtung,
T_AP12: = Laufzeit zwischen dem AP1 und dem AP2,
t_AP1,Tx: = Zeit des Sendens der Standortmessungsnachricht vom AP1
t_AP1,Rx: = Zeit der Ankunft des ACK vom AP2 am AP1 und
c: = die Lichtgeschwindigkeit.

Im Übrigen entspricht das Schema dem mit Bezug auf 3 oben beschriebenen Verfahren in einer, zwei oder drei Dimensionen.
Außerdem kann der Nachrichtenaustausch mehrfaches Senden der Standortnachricht (Location Message) M1 (welche die Sendezeit der letzten M1-Nachricht und die Empfangszeit ihres ACK umfasst) umfassen, die Clientvorrichtung kann den Inhalt der Nachrichten (Zeitinformationen) nebst der tatsächlichen Empfangszeit der Nachrichten und ihrer ACKs an der Clientvorrichtung 312 nutzen, wie mit Bezug auf Gleichung (13) oben beschrieben, um eine exaktere Messung ihrer Differenzdistanz zu den zwei APs 310 und 320 auszuführen.
Zusätzlich berechnet der AP2 320 möglicherweise die Distanz DAP12, die äquivalent zu D₁₂ ist, unter Nutzung von Gleichung (1). Der AP2 nutzt zum Berechnen seines Standorts dann möglicherweise ein Triangulationsverfahren, falls der Standort einiger APs bekannt ist (gegebenenfalls über GPS). Mit diesem Mechanismus lassen sich Standortbestimmungsdienste (Location Services) einfach bereitstellen, wenn der Standort einiger APs bekannt ist und andere APs ihren Standort unter Nutzung von RTT- und Triangulationsverfahren berechnen.
Ein mögliches Problem beim oben beschriebenen asynchronen Verfahren für Clientvorrichtungsortung nur mit Empfangen besteht darin, dass die Clientvorrichtung gegebenenfalls ständig empfangen muss, wenn sie in der Lage sein will, ihre aktuelle Position zu kennen. Das heißt, sie kann eventuell nicht in einen Ruhezustand treten, falls sie nicht will, dass ihr einige Standortmessungsmöglichkeiten entgehen. In einer in Betracht gezogenen Variante des obigen Schemas vereinbaren die AP-Paare bestimmte periodische Zeiten, zu denen sie auf einem Kanal kommunizieren werden, um Standortmessungsnachrichten auszutauschen. Alternativ signalisiert möglicherweise ein AP in einem AP-Paar, wann er plant, den nächsten Standortmessungsaustausch zu initiieren. Jede dieser zwei Varianten kann ein Bestandteil eines detaillierten Protokolls sein, das spezifiziert, wie die APs hin und wieder Vereinbarungen treffen und kommunizieren und wie sie diese Informationen an die Clientvorrichtung übermitteln.
Nachfolgend wird der Teil des Protokolls grob beschrieben. Sobald ein AP mit einem anderen AP ein Paar gebildet hat, richtet er eine periodische Kommunikation zum Versenden von Standortnachrichten an den anderen AP ein. Die APs handeln aus, auf welchem Kanal/welchen Kanälen und mit welcher Bandbreite/welchen Bandbreiten diese Kommunikationen erfolgen sollen. Die APs vereinbaren auch die Nennzeitangaben und die Nennperiodizität der Kommunikationen. Es ist vorgesehen, dass die Zeitangaben und die Periodizität von beiden APs oder von einem der APs des AP-Paars (z. B. AP 310 in 5) festgesetzt werden können. Denn die in 5 gezeigte Nachrichtenabfolge erfordert nicht, dass der andere AP irgendeine spezielle Nachricht sendet (z. B. AP 320 in 5). Dies ist selbst dann der Fall, wenn der Nachrichtenabfolge in 5 ein Austausch von Request-ACK-Frames (wie in 2 gezeigt), der vom AP 310 initiiert wird, vorausgeht. Der Zeitplan wird möglicherweise von einem Zeitplanelement (Schedule Element), das möglicherweise in der Nachricht M1 umfasst ist und möglicherweise auch im Nachbarelement (Neighbor Element) umfasst ist, das eventuell vom AP rundgesendet wird, oder in einer beliebigen anderen Rundsendenachricht übermittelt.
Das Zeitplanelement kann nebst etwaigen zusätzlichen Informationen die Informationen bezüglich des Beginns des nächsten Standortnachrichtenaustausches, der Periodizität des Nachrichtenaustausches und der Identitäten einer oder beider am Nachrichtenaustausch beteiligten Vorrichtungen (z. B. die MAC-Adresse, die BSSID usw.) umfassen. Die Parameter, die im Zeitplanelement (Schedule Element) umfasst sein können, können von einem beliebigen zusätzlichen Frame/beliebigen zusätzlichen Frames übermittelt werden und sind eventuell nicht auf das Zeitplanelement (Schedule Element) begrenzt. Die APs, soweit für sie möglich, wickeln den Verkehr in ihren jeweiligen Basic Service Sets (BSSs) ab (d. h. der AP und alle assoziierten STAs), sodass jeder AP zum Kommunizieren mit dem anderen AP des Paars zu der Zeit für die Synchronisierungskommunikation verfügbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel soll dieser eine AP, der AP 320, kurze Zeit lang die initiierende Synchronisierungsnachricht vom anderen AP, dem AP 310, empfangen, der AP 320 hört auf zu senden und lauscht auf diese Synchronisierungsübertragung. Ebenso stellt der AP 310, der die initiierende Synchronisierungsnachricht sendet, andere Übertragungen ein und sendet stattdessen die Synchronisierungsnachricht.
Nachdem die initiierende Standortnachricht versendet worden ist, antwortet der AP 320 wie im asynchronen Verfahren mit einem ACK. Ähnlich verfolgt der AP 320 dies mit einer Nachricht nach, welche die Zeitstempel der Empfangszeit der Standortnachricht und die Sendezeit des ACK enthält, oder diese Informationen sind möglicherweise im ACK enthalten.
Der AP 310 kann dann eine Nachricht senden, die den Zeitstempel der Standortmessungsnachricht, die er zuvor gesendet hat, sowie die Zeit, zu der er den ACK vom AP 320 empfangen hat, enthält. Ähnlich kann der AP 320 mit einer Nachricht antworten, die den Zeitstempel seiner Standortmessungsübertragung enthält. In diesem Beispiel kann der AP 320 auch Informationen zur Zeitplanung für seinen nächsten Beacon umfassen, einschließlich der Zeitangaben und der Periodizität des Beacons. Ebenso versendet der AP 310 möglicherweise eine Nachverfolgungsnachricht, um den AP 320 über die Zeitplanung seiner Beacon-Übertragungen zu informieren. Diese Beacon-Zeitinformationen können vom AP an die Clientvorrichtungen in seinem BSS weitergegeben werden, damit diese die Zeitangaben der Beacons des AP und seiner benachbarten APs kennen.
In 7 wird eine weitere Alternative gezeigt. Nachdem die initiierende Standortnachricht, M1, vom AP1 310 gesendet worden ist, antwortet der AP2 320 wie im asynchronen Verfahren mit einem ACK. Der AP 320 verfolgt dies eventuell mit einer Nachricht, M2, nach, welche die Zeitstempel der Empfangszeit der Standortnachricht und die Sendezeit des ACK enthält. Alternativ sind diese Informationen möglicherweise im ACK enthalten.
Der AP1 310 sendet dann möglicherweise ein ACK, dem sich eine Nachricht M3 anschließt, welche den Zeitstempel der Standortmessungsnachricht, die er zuvor gesendet hat, sowie die Zeit, zu der er den ACK vom AP2 320 empfangen hat, enthält. Ähnlich antwortet der AP 320 möglicherweise mit einem ACK. Die Nachrichten M2 und/oder M3 umfassen möglicherweise Informationen zur Zeitplanung für seinen nächsten Beacon, einschließlich der Zeitangaben und der Periodizität seines nächsten Beacons. In dieser Ausführungsform kann die Clientvorrichtung 312 auf alle Nachrichten lauschen und ihre Position unter Nutzung der Zeitdaten aus den Nachrichten M2 und/oder M3 berechnen.
Insbesondere kann die Clientvorrichtung die Differenzdistanz zwischen den zwei APs berechnen, wie in Gleichung (14) gezeigt: D₁₂ = c(t_CD,1 – t_CD,2 + 1 / 2(t_AP1,Rx + t_AP2,Tx – t_AP1,Tx – t_AP2,Rx)) (14) wobei

t_CD,1: = Zeit der Ankunft der Standortmessungsnachricht, M1, vom AP1 an der Clientvorrichtung,
t_CD,2: = Zeit der Ankunft des ACK vom AP2 an der Clientvorrichtung,
t_AP1,Tx: = Zeit des Sendens der Standortmessungsnachricht, M1, vom AP1,
t_AP1,Rx: = Zeit der Ankunft des ACK vom AP2 am AP1,
t_AP2,Rx: = Zeit der Ankunft der Standortmessungsnachricht, M1, vom AP1 am AP2,
t_AP2,Tx: = Zeit des Sendens des ACK vom AP2 und
c: = die Lichtgeschwindigkeit.

Wie in der mit Bezug auf 5 beschriebenen Ausführungsform können die Beacon-Zeitinformationen vom AP an die Clientvorrichtungen in seinem BSS weitergegeben werden, damit diese die Zeitangaben der Beacons benachbarter APs kennen.
Von den APs werden bestimmte Informationen an die Clientvorrichtungen rundgesendet, damit jeder Client seinen Standort berechnen kann. Diese Informationen umfassen:

– Den Standort des AP
– Für jeden AP, mit dem der AP ein Paar bildet: – Die (ungefähre) Zeit bis zur nächsten Standortmessungsübertragung mit diesem AP. – Die Nennperiodizität der Standortmessungsübertragungen mit diesem AP. – Die Kanal- und Bandbreitenwahl für die Standortmessungsübertragung mit diesem AP. – Den Differenzstandort des AP des Paars.

Dabei wird eine maximale relative Distanz von 1 km vorausgesetzt. Bei 17 Bits pro x- und y-Dimension kann die x-y-Distanz der Differenz mit einer Genauigkeit von weniger als 1 cm angegeben werden. Dabei wird eine maximale relative Höhe von 250 m vorausgesetzt. Bei 14 Bits kann die relative Höhe mit einer Genauigkeit von weniger als 1 cm angegeben werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass diese Informationen nicht in jedem Beacon umfasst sein müssen, sondern nur in Beacons, die hin und wieder gesendet werden, sodass neue Clientvorrichtungen ihre Standorte rechtzeitig berechnen können und sodass eine Clientvorrichtung, falls sie die Zeitangaben und die Periodizität der Standortmessungen nicht mehr verfolgen kann, diese Informationen aus den Beacon-Rundsendungen ihres AP erhalten kann.
In einer anderen alternativen Ausführungsform der Erfindung umfasst der AP eventuell nicht den Standort der benachbarten APs. Die Clientvorrichtung kann diese Informationen stattdessen aus den Beacon-Übertragungen der benachbarten APs erhalten. In diesem Fall umfasst jedoch die gesendete Nachricht, damit die Clientvorrichtung nicht nach den benachbarten APs suchen muss, möglicherweise auch Informationen dazu, wann und auf welchem Kanal die Beacon-Übertragungen der benachbarten APs erfolgen werden. Falls der maximale Abstand der Beacons zum Beispiel 10 Sekunden beträgt und die Präzision der nächsten Sendezeit zum Beispiel 10 μs beträgt, können 19 Bits genutzt werden, um die Zeitangaben des nächsten Beacons auszudrücken, und eventuell können weitere 19 Bits genutzt werden, um die Periodizität des Beacons auszudrücken. Die Alternative, wie oben beschrieben, besteht darin, den relativen Standort des benachbarten AP/der benachbarten APs zu berücksichtigen. Falls die maximale Distanz zwischen APs eventuell 1 km (in x-, y- und z-Dimensionen) beträgt und ihr Standort mit der Präzision von einem Zentimeter geschätzt werden soll, würden von der gesendeten relativen Distanz 51 Bits genutzt. Demnach könnte Bandbreite eingespart werden, indem die Zeitangaben der Beacons benachbarter APs berücksichtigt würden, statt ihre relativen Standorte bereitzustellen. Der Client muss jedoch eventuell zwischen Kanälen wechseln, um alle zum Berechnen seines Standorts genutzten Informationen zu erfassen. (Dies geschähe zusätzlich zum Wechsel, den er vornähme, um auf die Standortmessungsübertragungen zu lauschen.)
Die Clientvorrichtung empfängt die obigen rundgesendeten Informationen von einem AP, auf dem sie gerade lauscht. Sie bestimmt basierend auf diesen Informationen, wann und auf welchem Kanal sie die Standortmessungsübertragungen empfangen wird. Sobald die Clientvorrichtung über diese Informationen verfügt, kann sie ihren Zeit-Empfängerteil abstellen und deshalb Batteriestrom sparen.
Die Standortberechnung für die Clientvorrichtung entspricht hier ansonst dem asynchronen Verfahren.
Weitere Varianten dieses Schemas werden in den 6A und 6B gezeigt. Die in 6A gezeigte Variante macht von den Zugangspunkten 310 und 320 und der Clientvorrichtung 312 Gebrauch und nutzt Hyperbelgleichungen. Die in 6B gezeigte Ausführungsform macht von den Stationen STA 620 und STA 630 Gebrauch und nutzt Parabelgleichungen.
In der in 6A gezeigten Ausführungsform ist die Clientvorrichtung 312 möglicherweise an einen Standortserver 610 oder an einen der APs 310 oder 320 gekoppelt. Alle Verbindungen zur Clientvorrichtung 312 verlaufen möglicherweise über ein Netz, zum Beispiel eine Drahtverbindung oder eine drahtlose Verbindung. Einige der oben beschriebenen Informationen, die ansonst drahtlos auf dem WiFi-Kanal gesendet worden wären, werden möglicherweise an den Standortserver 610 (oder von ihm her) oder an einen der APs 310 oder 320 (oder von ihnen her) auf diesen anderen Draht- und/oder drahtlosen Verbindungen kommuniziert. Beispiele für die Informationen, die an den Standortserver 610 oder einen der APs kommuniziert werden können, umfassen die gemessenen Zeitstempel und die Standorte der Zugangspunkte 310 und 320. Der Standortserver 610, der AP1 310 oder der AP2 320, können auch überwiegend die Standortberechnungen durchführen. Dies kann vorteilhaft sein, wenn bevorzugt wird, dass nicht die Clientvorrichtung 312 die Berechnungen durchführen soll.
In dem in 6A gezeigten Beispiel versendet der AP1 310 zur Zeit t1 die Standortnachricht (Location Message), M1, an den AP2 320. Zur Zeit t2 empfängt der AP2 320 die Standortnachricht (Location Message). Zur Zeit t3 antwortet der AP2 320 mit einem ACK, das Werte für die Zeiten t2 und t3 des aktuellen Nachrichtenaustausches oder eines vorherigen Nachrichtenaustausches umfassen kann. Zur Zeit t4 empfängt der AP1 310 das ACK und zur Zeit t5 antwortet er durch Versenden einer weiteren Standortnachricht, M2, mit den Zeiten t1 und t4. Wie oben beschrieben, kann die Clientvorrichtung 312 durch Nutzen der Werte T_CD1 und T_CD2 und entweder der Werte t2 und t3 oder der Werte t1 und t4 ihre Position berechnen.
Die oben beschriebenen Berechnungen sind für die Clientvorrichtung jedoch eventuell komplex. Um diese Belastung zu reduzieren, kann die Clientvorrichtung diese Informationen möglicherweise für den Standortserver 610, für den AP1 310 oder für den AP2 320 bereitstellen. Jede dieser Vorrichtungen kann die oben beschriebenen Berechnungen durchführen, um den Standort der Clientvorrichtung 312 zu bestimmen. Die betreffende Vorrichtung, welche die Berechnung durchführt, kann dann die Standortinformationen über das drahtlose Netz versenden oder über ein Kabelnetz an die Clientvorrichtung. Zusätzlich kann die Clientvorrichtung auch die Standortinformationen oder die Kennung der Vorrichtungen (Bsp.: MAC-Adresse) der Netzvorrichtung bereitstellen, welche die Zeitmessungen durchgeführt hat, damit die Standortberechnungsvorrichtung die Vorrichtung erkennen kann. Falls zum Beispiel t1, t4 versendet werden, werden der Standort oder die Kennung des AP1 nebst T_CD1 und T_CD2 und der Kennung der Clientvorrichtung gesendet. Die Genauigkeit der Messung lässt sich weiter verbessern, indem eine Ermittlung der Fehler bei den Zeitmessungen zu den Informationen, die zum Berechnen des Standorts bereitgestellt werden, hinzugefügt wird.
Falls die Daten von der Clientvorrichtung 312 an den AP1 310 oder den AP2 320 gesendet werden, ist wünschenswert, dass sie nicht während des Fine-Timing-Message(FTM)-Austausches gesendet werden. Wie in 6A gezeigt, beginnt der Austausch mit der Nachricht M1 und endet mit der Nachricht Mn. Die letzte FTM hat das Dialogtoken 0, um anzugeben, dass es sich um die letzte Nachricht handelt. In einer Implementierung kann die Clientvorrichtung 312 mit dem Versenden der Standortdaten an den AP1 310, den AP2 320 oder den Standortserver 610 warten, bis diese letzte Nachricht gesendet worden ist. Dieser zeitliche Ablauf verhindert Beeinträchtigungen des FTM-Austausches. Alternativ versendet die Clientvorrichtung 312 diese Nachricht möglicherweise vor der letzten Nachricht, falls die Clientvorrichtung 312 die Beacon-Zeitplanung der APs 310 und 320 kennt. Eine Clientvorrichtung kann wählen, die Zeitinformationen an die Vorrichtung zu senden, um die Berechnung basierend auf der Signalisierung in der FTM-Nachricht vorzunehmen, die angibt, dass die Vorrichtung, welche die FTM-Nachricht versendet, Daten vom Client aufnehmen kann, um den Standort vom Client zu berechnen, oder der Client wird möglicherweise vorher dafür ausgelegt, eine solche Übertragung der Zeitinformationen vorzunehmen.
Wie mit Bezug auf 2 oben beschrieben, kann die Standortbestimmung über eine RTT-Berechnung unter Nutzung von Parabelgleichungen ausgeführt werden. Dieses Beispiel wird in 6B gezeigt. Diese Implementierung umfasst die Stationen STA1 620 und STA2 630 sowie den Standortserver 610. Es ist wünschenswert, dass die STA1 620 oder die STA2 630 eine stationäre Vorrichtung mit einer bekannten Position ist. Die STA1 620 kann ein AP sein und die STA2 630 eine mobile Vorrichtung. Alternativ kann die STA2 630 ein AP sein und die STA1 620 eine mobile Vorrichtung. Wie mit Bezug auf 2 oben beschrieben, berechnet eine mobile Vorrichtung, um ihre Position unter Nutzung der Parabeltechnik genau berechnen zu können, ihre Position mit Bezug auf mehrere ortsfeste STAB mit bekannten Standorten. 6B veranschaulicht den Nachrichtenaustausch zwischen einer ortsfesten STA und einer mobilen STA. Um Uneindeutigkeiten hinsichtlich der Position aufzulösen, können zwischen die Nachrichten dieses Austausches Nachrichten, die zwischen der mobilen STA und einer oder mehreren anderen zur ortsfesten STA benachbarten STAB gesendet werden, eingefügt werden oder ihnen können sich solche Nachrichten anschließen.
In der in 6B gezeigten Ausführungsform ist die STA1 620 ortsfest und die STA2 630 eine mobile Vorrichtung. Der FTM-Nachrichtenaustausch in 6B entspricht im Grunde dem von 6A. In dieser Ausführungsform wird die Position der STA2 630 jedoch basierend auf der Position der STA1 620 berechnet. Sobald sie die RTT-Informationen erhalten hat, wie mit Bezug auf 2 oben beschrieben, überträgt die STA2 630 die Informationen an den Standortserver 610 (der eine beliebige STA sein kann) oder an die STA1 nebst dem Standort oder der Kennung (Bsp.: MAC-Adresse) der STA1. Wie mit Bezug auf 6A oben beschrieben, kann diese Übertragung nach der letzten Nachricht beim FTM-Austausch oder zu einer beliebigen Zeit bereits während des FTM-Austausches erfolgen. Es ist wünschenswert, dass die Übertragung zeitlich so geplant ist, dass sie den FTM-Austausch nicht beeinträchtigt. Zusätzlich kann der STA2 von der STA1 in der FTM-Nachricht signalisiert werden, dass sie ihre gemessenen Zeitstempel an den Standortserver oder die STA1 oder an eine beliebige andere STA sendet, die für die STA2 erreichbar ist.
Es ist vorgesehen, dass die beim Nachrichtenaustausch genutzten Nachrichten möglicherweise so ausgelegt sind, dass sie für entweder Hyperbel- oder Parabelstandortbestimmungen geeignet sind. Die Beispielnachricht kann ein Flagbit aufweisen, das angibt, ob gerade die Parabel- oder die Hyperbeltechnik genutzt wird. Jede Nachricht kann auch die verschiedenen Sende- und Empfangszeitwerte senden, wie oben beschrieben, nebst einer Angabe des maximalen Fehlers in jedem der Zeitwerte. Die Nachrichten können auch die MAC-Adressen der STAB in der Nachricht und die Media-Access-Control(MAC)-Adresse der die Nachricht erstellenden STA bereitstellen. Der Inhalt, der die Zeitstempel, die Kennungs-(oder Standort)-Angaben der STAs, das Parabel- oder Hyperbelberechnungsflag und Fehler in den Zeitstempeln umfasst, kann in einem ”Informationselement” übertragen werden, und eine einzelne Nachricht kann eines oder mehrere dieser ”Informationselemente” aufweisen.
In beliebigen der Ausführungsformen, die mit Bezug auf die 3–6A und 7 oben beschrieben wurden, ermittelt der AP 310, wenn er das aus AP 320 rundgesendete Signal empfängt, möglicherweise die RTT und, wenn er die wahre Distanz vom AP 320 oder die Verarbeitungszeit der Zeitstempel in der Vorrichtung kennt, kann er einen Fehler in der RTT-Berechnung abschätzen. Der AP 310 kann als Antwort auf diesen geschätzten Fehler 1) eine Warnung ausgeben, dass Mehrwegefehler vorliegen, 2) eine Schätzung des Ausmaßes des Mehrwegefehlers bereitstellen oder 3) eine Vertrauensniveaumessung der geschätzten RTT, die den Mehrwegefehler umfasst, bereitstellen. Diese Informationen können vom AP 310 für den Client 312 zur Nutzung bei der Positionsberechnung bereitgestellt werden. Falls ein Mehrwegefehler detektiert wird, kann die Signalisierungsprozedur mehrmals wiederholt werden, eventuell unter Nutzung unterschiedlicher Frequenzen und eventuell in unterschiedlichen Frequenzbändern (z. B. 2,4 GHz und 5 GHz für WiFi), um den Mehrwegefehler anzugehen.
In 8 wird ein alternatives Verfahren zum Verbessern einer Standortbestimmung gezeigt. Dieses Verfahren verwendet Schallsignale, die im Rahmen eines Beamforming-Vorgangs gesendet werden, der von bestimmten Funktechnologien (z. B. 802.11v und 802.11ac) genutzt wird, um eine gesteuerte Signalisierung zwischen einer Basisstation und einer mobilen Vorrichtung zu implementieren.
Für das beispielhafte Verfahren wird vorausgesetzt, dass eine mobile STA ein Signal von einem oder mehreren APs, die mehrere Antennen aufweisen, empfangen kann. Ein beispielhaftes System, in dem das Verfahren implementiert werden kann, wird in 8 gezeigt. Das System umfasst einen einzigen AP 810 mit zwei Antennen 812 und 814 und eine Nicht-AP-STA 820 mit einer Antenne 822. Nach diesem Verfahren weist der sendende AP eine bekannte Ausrichtung und einen bekannten Standort sowie eine bekannte Antennengeometrie auf. Falls ein sendender AP mehrere Antennen aufweist, können separate Schallsignale identifizierbar aus jeder Antenne gesendet werden, sodass die empfangende STA die Kanaleigenschaften des gesendeten Signals durch die assoziierten Antennen bestimmen kann.
Die Schallsignale können periodisch gesendet werden, um die Eigenschaften des Kanals zwischen dem AP 810 und der STA 820 zu bestimmen. Nachdem die STA 820 das Schallsignal für die Antennen empfangen hat, sendet sie an den AP 810 eine Antwort mit einem Maß der Kanalqualität und einer Matrix, die eine etwaige Phasendifferenz zwischen den aus den Antennen 812 und 814 empfangenen Schallsignalen angeht. Der AP 810 nutzt das Qualitätsmaß und die Matrix, um einen Kanal für gesteuerte Strahlübertragung zur STA 820 hin zu bilden.
Ein Ausführungsbeispiel kann diese Schallsignale nutzen, um den Standort der STA 820 relativ zu einem oder mehreren APs 810 wenigstens teilweise zu bestimmen. In dem Ausführungsbeispiel werden die empfangenen Schallmessungen genutzt, um die Phasendifferenz zwischen den Signalen, die durch die verfügbaren Sendeantennen 812 und 814 gesendet werden, zu bestimmen. Dieser Winkel definiert eine Menge von Linien einer konstanten Phasendifferenz, die mögliche Signalwege zwischen dem sendenden AP und der empfangenden STA identifizieren. In dem in 8 gezeigten Beispiel mit zwei Antennen empfängt die Nicht-AP-STA Schallsignale vom AP her, die gleichzeitig über die Antennen 812 und 814 gesendet werden.
Durch eine Analyse der jeweiligen Zeiten, zu denen die Signale empfangen werden, (und des Verhältnisses zwischen ihnen) kann die STA 820 zum Beispiel bestimmen, dass das Signal von der Antenne 812 (Weg A) mit Bezug auf das Signal von der Antenne 814 (Weg B) um einen durch d·sin(Φ) approximierten Betrag verzögert ist, wobei d die Distanz zwischen den Antennen 812 und 814 des AP 810 ist. Aus dieser Messung kann die STA 820 ableiten, dass der Winkel, in dem das Signal den AP verlässt, Φ rad (oder eventuell auch Φ + π rad) beträgt. Dieser Winkel ist der Winkel eines geradlinigen Wegs von einer senkrechten Linie aus, die durch einen zentralen Punkt zwischen den zwei Antennen gezogen ist, wie in 8 gezeigt.
Ähnlich können die Zeitangaben reflektierter (Mehrwege-)Signale ebenfalls extrahiert werden, um ihre Abgangswinkel zu bestimmen. Allgemein ist das direkte Signal, das von einer Antenne gesendet wird, das erste, das an der Antenne ankommt. Alle später ankommenden Signale von dieser Antenne stellen eine Mehrwegeverzerrung dar. Falls die Geometrie des Bereichs, in dem die Signale empfangen werden, bekannt ist, können die Winkel, in denen die Mehrwegesignale ankommen, genutzt werden, um die von der STA 820 ausgeführte Standortbestimmung zu verbessern.
Die Phasenwinkelberechnung ist im Verlauf ganzer Zyklen des gemessenen Signals möglicherweise uneindeutig. Jedoch kann die Anzahl der möglichen Standorte, die einer Positionierungslösung genügen, immer noch kleiner sein als ohne die Nutzung der Messung anwendbar. Zum Beispiel, wie oben beschrieben, beträgt der Winkel eines Paars von Schallsignalen, die von der STA 820 empfangen werden, möglicherweise Φ rad oder Φ + π rad. Mit diesen Winkeln gehen jedoch weitere Einschränkungen einher, die mit anderen Winkelmessungen oder mit den oben beschriebenen Parabel- oder Hyperbelverfahren genutzt werden können, um die Position der STA 820 relativ zu einem oder mehreren APs noch exakter festzustellen.
Wenn eine größere Anzahl von APs genutzt wird, können Winkel von mehreren Gruppen von Antennen, die je mit einem jeweiligen AP assoziiert sind, berechnet werden. Wenn alternativ ein einzelner AP mehr als zwei Antennen umfasst, kann der Phasenwinkel zum einzelnen AP genauer gemessen werden. In dieser Ausführungsform kann der Winkel ein Winkel relativ zu einem Flächenschwerpunkt der mehreren Antennen sein. Wenn die Geometrie es zulässt, können diese Messungen die Anzahl der möglichen Standorte der STA 820 im Verhältnis zum Bezugs-AP 810 weiter begrenzen.
Wenn die STA 820 Signale von mehreren APs 810 (nicht gezeigt) verarbeitet, können die möglichen Standorte der STA weiter reduziert werden, indem eine Triangulation basierend auf den jeweiligen bestimmten Winkeln zwischen der STA 820 und jedem der APs 810 angewendet wird.
Falls Signale von einer hinreichenden Anzahl von APs gemessen werden, ist gegebenenfalls möglich, den Standort der STA eindeutig zu bestimmen, doch selbst wenn der Standort nicht eindeutig bestimmt werden kann, können die durch dieses Verfahren ausgeführten Peilabschätzungen genutzt werden, um eine Positionsschätzung zu verbessern, die unter Nutzung einer anderen Technik ausgeführt wird, etwa der oben beschriebenen Parabel- und Hyperbeltechniken, indem die Anzahl der möglichen Lösungen, die für beide Datenmengen geeignet sind, reduziert wird.
Wenn Messungen unter Nutzung anderer Techniken ausgeführt werden, können Informationen zur Peilung des empfangenen Signals auch genutzt werden, um zu bewerten, ob ein Mehrwegefehler vorliegt. Eine Ermittlung des Mehrwegeumfangs oder ein Konfidenzniveau hinsichtlich dieser Messung kann an die STA 820 zur Nutzung bei der Positionsberechnung unter Gebrauch eines der anderen Verfahren weitergeleitet werden.
Die Messprozedur kann unter Nutzung derselben APs mehrmals ausgeführt werden, wobei für die Positionsberechnung die Mittelwerte der Winkel genutzt werden. Die Prozedur kann bei unterschiedlichen Frequenzen und eventuell auf einem anderen Band (z. B. 2,4 GHz und 5 GHz für WiFi) wiederholt werden, um etwaige Probleme im Kanal zwischen dem AP 810 und der STA 820, etwa Mehrwegeprobleme, anzugehen.
Es ist auch vorgesehen, dass die STA 820 mit mehreren Antennen ausgestattet werden kann (nicht gezeigt). In diesem Fall können weitere Informationen zu den Funkausbreitungswegen zwischen dem AP 810 und der STA 820 verwertet werden. Insbesondere kann die STA 820 in der Lage sein, genauere Informationen zum Winkel der Ankunft der empfangenen Signale zu erhalten, indem sie jedes der ankommenden Signale durch jede ihrer Antennen verarbeitet.
Alle oben beschriebenen Ausführungsformen betreffen die Bestimmung eines Standorts einer Clientvorrichtung relativ zu einem oder zwei ortsfesten APs oder einer oder zwei ortsfesten STAs. Wenngleich diese Standorte möglicherweise genutzt werden, um einen absoluten Standort der Clientvorrichtung zu bestimmen, können noch genauere Positionierungsinformationen erhalten werden, indem zusätzliche Standortbestimmungen erhalten und kombiniert werden.
Wenngleich die Erfindung hier in Bezug auf spezielle Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wird, soll die Erfindung nicht auf die gezeigten Details begrenzt sein. Vielmehr können verschiedene Abwandlungen hinsichtlich der Details im Schutzbereich und im Umfang von Äquivalenten der Patentansprüche und ohne Abweichung von der Erfindung vorgenommen werden.

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Standorts einer Clientvorrichtung in einem drahtlosen Netz, das die Clientvorrichtung und wenigstens eine erste und eine zweite andere Netzvorrichtung mit bekannten Standorten umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen einer von der ersten anderen Netzvorrichtung an die zweite andere Netzvorrichtung gesendeten Nachricht aus der ersten anderen Netzvorrichtung; Empfangen einer von der zweiten anderen Netzvorrichtung an die erste andere Netzvorrichtung gesendeten weiteren Nachricht aus der zweiten anderen Netzvorrichtung, wobei die weitere Nachricht eine tatsächliche Zeit des Empfangs der Nachricht von der zweiten anderen Netzvorrichtung und eine tatsächliche Zeit des Sendens einer Bestätigung der Nachricht umfasst, die von der zweiten Netzvorrichtung gesendet wird; und Berechnen des Standorts der Clientvorrichtung aus der Nachricht und der weiteren Nachricht und den bekannten Standorten der ersten und der zweiten anderen Netzvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sowohl die erste als auch die zweite andere Netzvorrichtung einen HF-Teilabschnitt und einen digitalen Teilabschnitt umfassen, wobei eine Empfangsschaltung des HF-Teilabschnitts durch eine Schaltung für Analog-Digital-Umsetzung (ADC) an den digitalen Teilabschnitt gekoppelt ist und eine Sendeschaltung des HF-Teilabschnitts durch eine Schaltung für Digital-Analog-Umsetzung (DAC) an den digitalen Teilabschnitt gekoppelt ist und wobei die tatsächliche Zeit des Empfangs eine Zeit ist, zu der die Nachricht von der ADC-Schaltung der zweiten anderen Netzvorrichtung verarbeitet wird, und die tatsächliche Zeit des Sendens eine Zeit ist, zu der die Bestätigung der Nachricht von der DAC-Schaltung der zweiten anderen Netzvorrichtung verarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Clientvorrichtung eine mobile drahtlose Vorrichtung ist und die erste und die zweite andere Netzvorrichtung drahtlose Zugangspunkte im drahtlosen Netz sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Senden von Daten, die jeweilige Zeiten, zu denen die Nachricht und die weitere Nachricht von der Clientvorrichtung empfangen wurden, die tatsächliche Zeit des Empfangs der Nachricht von der zweiten anderen Netzvorrichtung und die tatsächliche Zeit des Sendens der Bestätigung von der zweiten anderen Netzvorrichtung darstellen, von der Clientvorrichtung an die erste oder die zweite andere Netzvorrichtung; und Empfangen des berechneten Standorts der Clientvorrichtung aus der einen anderen Netzvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner einen Standortserver, separat von der Clientvorrichtung und der ersten und der zweiten anderen Netzvorrichtung, umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: Senden von Daten, die jeweilige Zeiten, zu denen die Nachricht und die weitere Nachricht von der Clientvorrichtung empfangen wurden, die tatsächliche Zeit des Empfangs der Nachricht von der zweiten anderen Netzvorrichtung und die tatsächliche Zeit des Sendens der Bestätigung von der zweiten anderen Netzvorrichtung darstellen, von der Clientvorrichtung an den Standortserver; und Empfangen des berechneten Standorts der Clientvorrichtung aus dem Standortserver.
Verfahren zum Bestimmen eines Standorts einer Clientvorrichtung in einem drahtlosen Netz, das die Clientvorrichtung und wenigstens eine erste und eine zweite andere Netzvorrichtung mit bekannten Standorten umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Senden einer Nachricht von der ersten anderen Netzvorrichtung an die zweite andere Netzvorrichtung; Empfangen der Nachricht von der zweiten anderen Netzvorrichtung; Senden einer Bestätigung der Nachricht von der zweiten anderen Netzvorrichtung; Senden einer weiteren Nachricht von der ersten anderen Netzvorrichtung, wobei die weitere Nachricht eine tatsächliche Zeit des Sendens der Nachricht und eine tatsächliche Zeit des Empfangs der Bestätigung umfasst; Empfangen der Nachricht, der Bestätigung und der weiteren Nachricht von der Clientvorrichtung; und Berechnen des Standorts der Clientvorrichtung aus der Nachricht, der Bestätigung und der weiteren Nachricht und den bekannten Standorten der ersten und der zweiten anderen Netzvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei sowohl die erste als auch die zweite andere Netzvorrichtung einen HF-Teilabschnitt und einen digitalen Teilabschnitt umfassen, wobei eine Empfangsschaltung des HF-Teilabschnitts durch eine Schaltung für Analog-Digital-Umsetzung (ADC) an den digitalen Teilabschnitt gekoppelt ist und eine Sendeschaltung des HF-Teilabschnitts durch eine Schaltung für Digital-Analog-Umsetzung (DAC) an den digitalen Teilabschnitt gekoppelt ist und wobei die tatsächliche Zeit des Sendens eine Zeit ist, zu der die Nachricht von der DAC-Schaltung der ersten anderen Netzvorrichtung verarbeitet wird, und die tatsächliche Zeit des Empfangs eine Zeit ist, zu der die Bestätigung der Nachricht von der ADC-Schaltung der ersten anderen Netzvorrichtung verarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Clientvorrichtung eine mobile drahtlose Vorrichtung ist und die erste und die zweite andere Netzvorrichtung drahtlose Zugangspunkte im drahtlosen Netz sind.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst: Senden von Daten, die jeweilige Zeiten darstellen, zu denen die Nachricht und die weitere Nachricht von der Clientvorrichtung empfangen wurden, von der Clientvorrichtung an die erste oder die zweite andere Netzvorrichtung; und Empfangen des berechneten Standorts der Clientvorrichtung aus der einen anderen Netzvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner einen Standortserver, separat von der Clientvorrichtung und der ersten und der zweiten anderen Netzvorrichtung, umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: Senden von Daten, die jeweilige Zeiten, zu denen die Nachricht und die weitere Nachricht von der Clientvorrichtung empfangen wurden, die tatsächliche Zeit des Sendens der Nachricht von der ersten anderen Netzvorrichtung und die tatsächliche Zeit des Empfangs der Bestätigung von der ersten anderen Netzvorrichtung darstellen, von der Clientvorrichtung an den Standortserver; und Empfangen des berechneten Standorts der Clientvorrichtung aus dem Standortserver.
Verfahren zum Bestimmen eines Standorts einer Clientvorrichtung in einem drahtlosen Netz, das die Clientvorrichtung und mehrere andere Netzvorrichtungen mit bekannten Standorten umfasst, wobei sowohl die Clientvorrichtung als auch die mehreren anderen Netzvorrichtungen einen HF-Teilabschnitt und einen digitalen Teilabschnitt umfassen, wobei eine Empfangsschaltung des HF-Teilabschnitts durch eine Schaltung für Analog-Digital-Umsetzung (ADC) an den digitalen Teilabschnitt gekoppelt ist und eine Sendeschaltung des HF-Teilabschnitts durch eine Schaltung für Digital-Analog-Umsetzung (DAC) an den digitalen Teilabschnitt gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst: Schätzen einer Umlaufzeit (Round Trip Time) von der Clientvorrichtung her zu jeder der mehreren anderen Netzvorrichtungen unter Nutzung jeweiliger Zeiten, zu denen ein an die andere Netzvorrichtung gesendetes Signal von der ADC der anderen Netzvorrichtung verarbeitet wird, und jeweiliger Zeiten, zu denen ein entsprechendes von der anderen Netzvorrichtung her empfangenes Signal von der DAC der anderen Netzvorrichtung verarbeitet wird; und Berechnen eines Standorts der Clientvorrichtung unter Nutzung der geschätzten Umlaufzeiten (Round Trip Times) zwischen der Clientvorrichtung und jeder der anderen Netzvorrichtungen, um Verarbeitungsverzögerungen durch die jeweiligen HF-Teilabschnitte der anderen Netzvorrichtungen aufzuheben.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Empfangen eines ersten Signals aus jeder der mehreren anderen Netzvorrichtungen; Senden eines Bestätigungssignals an jede der mehreren anderen Netzvorrichtungen; und Empfangen eines weiteren Signals, das jeweilige Zeiten angibt, zu denen das erste Signal gesendet wurde und das Bestätigungssignal empfangen wurde, aus jeder der anderen Netzvorrichtungen.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst: Senden von Daten von der Clientvorrichtung an eine der anderen Netzvorrichtungen, wobei die Daten darstellen: a) die jeweiligen Zeiten, zu denen das gesendete Signal von der ADC von jeder der mehreren anderen Netzvorrichtungen verarbeitet wird, b) die jeweiligen Zeiten, zu denen jedes der empfangenen Signale von der DAC von jeder der mehreren anderen Netzvorrichtungen verarbeitet wird, und c) die jeweiligen Zeiten, zu denen jedes der ersten Signale von einer ADC der Clientvorrichtung verarbeitet wurde und jedes der Bestätigungssignale von einer DAC der Clientvorrichtung verarbeitet wurde; und Empfangen des berechneten Standorts der Clientvorrichtung aus der einen anderen Netzvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner einen Standortserver, separat von der Clientvorrichtung und den mehreren anderen Netzvorrichtungen, umfasst, wobei das Verfahren ferner umfasst: Senden von Daten, die die jeweiligen Zeiten, zu denen das gesendete Signal von der ADC von jeder der mehreren anderen Netzvorrichtungen verarbeitet wird, und die jeweiligen Zeiten, zu denen jedes der empfangenen Signale von der DAC von jeder der mehreren anderen Netzvorrichtungen verarbeitet wird, darstellen, von der Clientvorrichtung an den Standortserver; und Empfangen des berechneten Standorts der Clientvorrichtung aus dem Standortserver.
Verfahren zum Bestimmen eines Standorts einer Clientvorrichtung in einem drahtlosen Netz, das die Clientvorrichtung und wenigstens eine andere Netzvorrichtung mit einem bekannten Standort umfasst, wobei die erste andere Netzvorrichtung mehrere Antennen aufweist und ausgelegt ist, einen Kanal für gesteuerte Strahlkommunikation zwischen der ersten anderen Netzvorrichtung und der Clientvorrichtung bereitzustellen, wobei das Verfahren umfasst: Senden jeweiliger Schallsignale aus jeder der mehreren Antennen von der wenigstens einen anderen Netzvorrichtung; Empfangen der jeweiligen Schallsignale von der Clientvorrichtung; und Bestimmen eines Winkels eines geradlinigen Wegs von einem Flächenschwerpunkt der mehreren Antennen der wenigstens einen anderen Netzvorrichtung zur Clientvorrichtung aus Ankunftszeiten der jeweiligen Schallsignale.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die wenigstens eine andere Netzvorrichtung mehrere andere Netzvorrichtungen umfasst, wobei jede der mehreren anderen Netzvorrichtungen einen jeweiligen bekannten Standort und mehrere Antennen aufweist und ausgelegt ist, jeweilige Kanäle für gesteuerte Strahlkommunikationen bereitzustellen, wobei: das Empfangen ein Empfangen jeweiliger Schallsignale von jeder der mehreren Antennen aus jeder der mehreren anderen Netzvorrichtungen umfasst; das Bestimmen ein Bestimmen jeweiliger Winkel jeweiliger geradliniger Wege zwischen der Clientvorrichtung und jeder der mehreren anderen Netzvorrichtungen umfasst; und das Verfahren ferner ein Bestimmen des Standorts der Clientvorrichtung durch Triangulation unter Nutzung der bestimmten jeweiligen Winkel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Clientvorrichtung eine mobile drahtlose Vorrichtung ist und die wenigstens eine andere Netzvorrichtung ein Zugangspunkt im drahtlosen Netz ist.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst: Anwenden eines weiteren Ortungsverfahrens, um den Standort der Clientvorrichtung zu bestimmen; und exakteres Feststellen des bestimmten Standorts der Clientvorrichtung basierend auf dem bestimmten Winkel zwischen der Clientvorrichtung und der wenigstens einen anderen Netzvorrichtung.