DE102021133701A1 - Optimierte phasenbasierte positionierung - Google Patents

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Abstract

Es werden Techniken offenbart für das Zeitmultiplexen zwischen den Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung auf der gleichen Hardwareplattform, wie etwa einem Chipsatz, der eine Hauptentfernungsmesseinrichtung in PEPS-(Passive Entry Passive Start-) Anwendungen unter Verwendung von sicheren phasenbasierten Multiträger-Entfernungsmesslösungen unterstützt, um die Entfernung zwischen der Hauptmesseinrichtung und einer Zieleinrichtung zu schätzen. Der unterstützende Chipsatz kann konfiguriert sein, um als ein Sensor zu arbeiten, um Dauerton-(CT - Continuous Tone-) Signale oder RTT-(Round-Trip Time - Paketumlaufzeit-) Pakete zu empfangen, die zwischen der Hauptentfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung in einem Zeitslot eines Entfernungsmesszyklus ausgetauscht werden, um die Genauigkeit der Entfernungsschätzwerte zu verbessern. In einem anderen Zeitslot kann die unterstützende Einrichtung als ein Sender arbeiten zum Übertragen von CT-Signalen oder einem RTT-Paket auf einem Kanal, der dem Kanal benachbart ist, der durch die Hauptentfernungsmesseinrichtung verwendet wird, um die von der Hauptentfernungsmesseinrichtung übertragenen CT-Signale oder RTT-Pakete vor Angriffen auf Zeichenebene zu schützen.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorzug der am 18. Dezember 2020 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 63/127,929 , deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gänze aufgenommen ist.
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Technologien zur Positionierung und Entfernungsmessung unter Verwendung von schmalbandigen Nahbereichs-Funksignalen und insbesondere Verfahren und Systeme zum Bereitstellen von sicheren Distanzmessungen mit Submetergenauigkeit für eine Positionierungs- und Entfernungsmessanwendung unter Verwendung von Schmalbandfunkgeräten wie etwa Bluetooth-Technologien.
  • Sicherer Eintritt und Zugang zu persönlichem Eigentum und beschränkten Bereichen basiert in zunehmendem Maße auf der Verwendung von abgesetzten digitalen Schlüsseln. Eine Lösung ist die PEPS-(Passive Entry Passive Start-) Anwendung, die eine sichere Distanzmessung mit Submetergenauigkeit zum Positionieren eines Autoschlüssels unter Verwendung von Schmalbandfunkgeräten wie etwa Bluetooth Low Energy (BLE) oder IEEE 802.15.4 bereitstellt. In einer Umsetzung der PEPS-Anwendung messen ein Hauptknoten und mehrere Sensoren an einem Wagen die Ankunftswinkel/Ankunftsrichtungen (z.B. AoA/DoA in Bluetooth Core Specification 5.1) und Empfangssignalstärkenindikator-(RSSI-) Informationen von einem Schlüssel, um die Position des Schlüssels zu schätzen. Jedoch ist die Sicherheit des Verwendens von AoA/DoA und RSSI zur Positionierung nicht gut untersucht worden und erfordert möglicherweise den Austausch von Sicherheitsinformationen der Ebene der Anwendung und Software.
  • Eine Aufgabe besteht darin, die Genauigkeit und Sicherheit der Entfernungsmessung und Positionierung von abgesetzten digitalen Schlüsseln unter Verwendung einer PEPS-Anwendung zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
  • Diese hierin vorgeschlagenen Beispiele können insbesondere auf zumindest einer der nachfolgenden Lösungen basieren. Insbesondere können Kombinationen der nachfolgenden Merkmale eingesetzt werden, um ein gewünschtes Ergebnis zu erreichen. Die Merkmale des Verfahrens können mit (einem) beliebigen Merkmal(en) der Vorrichtung bzw. Systems oder umgekehrt kombiniert werden.
  • Es wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Entfernungsmessung zwischen einer Entfernungsmesseinrichtung und einer Zieleinrichtung, umfassend:
    • - Bestimmen, durch eine Einrichtung mit einer Doppel-Erfassungs- und Übertragungsfunktionalität, ob die Einrichtung als ein Sensor oder als ein Sender in mehreren Zeitslots eines Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll;
    • - als Reaktion auf das Bestimmen, die Einrichtung als einen Sensor in einer ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus zu betreiben, Empfangen von mehreren ersten Entfernungsmesssignalen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung der ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots, zum Messen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale;
    • - als Reaktion auf das Bestimmen, die Einrichtung als einen Sender in einer zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus zu betreiben, Übertragen eines zweiten Entfernungsmesssignals auf einem Nachbarkanal eines Kanals der Entfernungsmesseinrichtung, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein drittes Entfernungsmesssignal in der zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots überträgt.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Bestimmen, ob die Einrichtung als ein Sensor oder als ein Sender in den mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll, das Durchführen des Bestimmens auf Basis von Konfigurationsparametern umfasst, wobei die Konfigurationsparameter umfassen:
    • - eine Rolle der Einrichtung als ein Sensor oder als ein Sender in jedem Zeitslot der mehreren Zeitslots;
    • - einen Kanal zum Empfangen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, wenn die Einrichtung als ein Sensor für einen oder mehrere der mehreren Zeitslots arbeitet;
    • - den Nachbarkanal zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals, wenn die Einrichtung als ein Sender für einen beliebigen der mehreren Zeitslots arbeitet.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Betreiben der Einrichtung als ein Sensor zum Empfangen von mehreren ersten Entfernungsmesssignalen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung in der ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, umfasst:
    • - Betreiben der Einrichtung als der Sensor in einem ersten Zeitslot auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung;
    • - Empfangen von Umlauf-Paketen, RTT-Paketen (RTT: Round-Trip-Time), ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, zum Synchronisieren der Zeit der Einrichtung mit der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung;
    • - Empfangen eines Dauerton-Signals, CT-Signals, von der Zieleinrichtung zum Kalibrieren der Frequenz der Einrichtung.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Empfangen von mehreren ersten Entfernungsmesssignalen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, umfasst:
    • - Empfangen von mehreren Umlauf-Paketen, RTT-Paketen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, zum Durchführen von Ankunftszeitdifferenz-Schätzwerten, TDoA-Schätzwerten (TDoA: Time-Difference-of-Arrival), der RTT-Pakete von der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung; oder
    • - Empfangen von mehreren Dauerton-Signalen, CT-Signalen (CT: Continuous Tone), ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, zum Durchführen von Phasenmessungen des CT-Signals.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Verfahren weiterhin umfasst:
    • - Übertragen der TDoA-Schätzwerte oder der Phasenmessungen an eine Hosteinrichtung, um eine Entfernung der Zieleinrichtung von der Entfernungsmesseinrichtung zu schätzen.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf dem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung umfasst:
    • - Übertragen eines ersten Umlauf-Pakets, RTT-Pakets, auf dem Nachbarkanal, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein zweites RTT-Paket auf dem Kanal zu der Zieleinrichtung überträgt; oder
    • - Übertragen eines ersten Dauerton-Signals, CT-Signals, auf dem Nachbarkanal, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein zweites CT-Signal auf dem Kanal an die Zieleinrichtung überträgt.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass der Nachbarkanal einen Offset zwischen 2 MHz und 4 MHz von dem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung aufweist.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Bestimmen, ob die Einrichtung als ein Sensor oder ein Sender betrieben werden soll, umfasst:
    • - Betreiben der Einrichtung als ein Sensor für alle der mehreren Zeitslots für eine erste Menge der Entfernungsmesszyklen zum Empfangen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung;
    • - Betreiben der Einrichtung als ein Sender für einen oder mehrere der mehreren Zeitslots für eine zweite Menge des Entfernungsmesszyklus zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf dem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Verfahren weiterhin umfasst:
    • - Konfigurieren der Einrichtung als die Entfernungsmesseinrichtung;
    • - Betreiben der Einrichtung sowohl als ein Sensor als auch ein Sender in einem oder mehreren der Vielzahl von Zeitslots, um die mehreren ersten Entfernungsmesssignale mit der Zieleinrichtung auszutauschen.
  • Auch wird eine Vorrichtung angegeben, die Folgendes umfasst:
    • - einen Empfänger, eingerichtet zum Empfangen erster Entfernungsmesssignale;
    • - einen Sender, eingerichtet zum Übertragen zweiter Entfernungsmesssignale;
    • - ein Verarbeitungssystem, das eingerichtet ist zum
      • - Bestimmen, ob der Empfänger oder der Sender in mehreren Zeitslots eines Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll;
      • - als Reaktion auf eine Bestimmung zum Betreiben des Empfängers in einer ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, Verarbeiten mehrerer der ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen einer Entfernungsmesseinrichtung und einer Zieleinrichtung, empfangen durch den Empfänger in der ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots zum Messen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale;
      • - als Reaktion auf eine Bestimmung zum Betreiben des Senders in einer zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf einem Nachbarkanal eines Kanals der Entfernungsmesseinrichtung, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein drittes Entfernungsmesssignal in der zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots überträgt.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass der Prozessor bzw. das Verarbeitungssystem eingerichtet ist zum Bestimmen, ob der Empfänger oder der Sender in den mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll, auf Basis von Konfigurationsparametern, wobei die Konfigurationsparameter umfassen:
    • - Informationen zum Betreiben des Empfängers oder des Senders in jedem Zeitslot der mehreren Zeitslots;
    • - einen Kanal, verwendet von dem Empfänger zum Empfangen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, wenn der Empfänger für einen oder mehrere der Vielzahl von Zeitslots betrieben wird,
    • - den Nachbarkanal, verwendet zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals, wenn der Sender für einen beliebigen der mehreren Zeitslots betrieben wird.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass zum Betreiben des Empfängers in der ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, das Verarbeitungssystem eingerichtet ist zum
    • - Betreiben des Empfängers in einem ersten Zeitslot auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung;
    • - Verarbeiten von Umlauf-Paketen, RTT-Paketen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, empfangen von dem Empfänger zum Synchronisieren einer Zeit der Vorrichtung mit der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung;
    • - Verarbeiten eines durch den Empfänger von der Zieleinrichtung empfangenen Dauerton-Signals, CT-Signals, zum Kalibrieren der Frequenz der Vorrichtung.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass zum Verarbeiten der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, das Verarbeitungssystem eingerichtet ist zum
    • - Verarbeiten von mehreren Umlauf-Paketen, RTT-Paketen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, zum Durchführen von Ankunftszeitdifferenz-Schätzwerten, TDoA-Schätzwerten, der RTT-Pakete von der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung; oder
    • - Verarbeiten von mehreren Dauerton-Signalen, CT-Signalen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, zum Durchführen von Phasenmessungen der CT-Signale.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Verarbeitungssystem weiterhin eingerichtet ist zum Übertragen der TDoA-Schätzwerte oder der Phasenmessungen an eine Hosteinrichtung, um eine Entfernung der Zieleinrichtung von der Entfernungsmesseinrichtung zu schätzen.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf dem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung, das Verarbeitungssystem eingerichtet ist zum
    • - Übertragen eines ersten Umlauf-Pakets, RTT-Pakets, auf dem Nachbarkanal, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein zweites RTT-Paket auf dem Kanal zu der Zieleinrichtung überträgt; oder
    • - Übertragen eines ersten Dauerton-Signals, CT-Signals, auf dem Nachbarkanal, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein zweites CT-Signal auf dem Kanal an die Zieleinrichtung überträgt.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass der Nachbarkanal einen Offset zwischen 2 MHz und 4 MHz von dem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung aufweist.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass zum Bestimmen, ob der Empfänger oder der Sender in den mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll, das Verarbeitungssystem eingerichtet ist zum
    • - Betreiben des Empfängers für alle der mehreren Zeitslots für eine erste Menge der Entfernungsmesszyklen zum Empfangen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung;
    • - Betreiben des Senders für einen oder mehrere der mehreren Zeitslots für eine zweite Menge des Entfernungsmesszyklus zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf dem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass das Verarbeitungssystem weiterhin eingerichtet ist zum
    • - Konfigurieren der Vorrichtung als die Entfernungsmesseinrichtung;
    • - Betreiben der Vorrichtung sowohl als ein Empfänger als auch ein Sender in einem oder mehreren der Vielzahl von Zeitslots zum Austauschen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale mit der Zieleinrichtung.
  • Ferner ist ein System angegeben, umfassend:
    • - eine Hosteinrichtung;
    • - eine Entfernungsmesseinrichtung, eingerichtet zum Austauschen von Entfernungsmesssignalen mit einer Zieleinrichtung;
    • - eine Vielzahl unterstützender Einrichtungen, wobei jede der Vielzahl unterstützender Einrichtungen umfasst:
      • - einen Empfänger, der eingerichtet ist zum Empfangen erster Entfernungsmesssignale;
      • - einen Sender, der eingerichtet ist zum Übertragen zweiter Entfernungsmesssignale;
      • - ein Verarbeitungssystem, die eingerichtet ist zum
        • - Bestimmen, ob der Empfänger oder der Sender in mehreren Zeitslots eines Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll;
        • - als Reaktion auf eine Bestimmung zum Betreiben des Empfängers in einer ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, Verarbeiten mehrerer der ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, empfangen durch den Empfänger in der der ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots zum Durchführen von Messungen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale;
        • - als Reaktion auf eine Bestimmung zum Betreiben des Senders in einer zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf einem Nachbarkanal eines Kanals der Entfernungsmesseinrichtung, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein drittes Entfernungsmesssignal in der zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots überträgt;
        • - Übertragen der Messungen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale zu der Hosteinrichtung zum Schätzen einer Entfernung der Zieleinrichtung von dem System.
  • Es ist eine Weiterbildung, dass die Hosteinrichtung konfiguriert:
    • - eine andere Teilmenge der mehreren unterstützenden Einrichtungen zum Betreiben des entsprechenden Empfängers für alle der mehreren Zeitslots in einem ersten des Entfernungsmesszyklus von einem zweiten des Entfernungsmesszyklus zum Empfangen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung,
    • - eine verbleibende Teilmenge der mehreren unterstützenden Einrichtungen in dem ersten und dem zweiten des Entfernungsmesszyklus zum Betreiben als einen Sender für einen oder mehrere der mehreren Zeitslots zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf dem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung.
  • Die beschriebenen Ausführungsformen und deren Vorteile lassen sich durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen. Diese Zeichnungen beschränken auf keinerlei Weise etwaige Änderungen an Form und Detail, die möglicherweise an den beschriebenen Ausführungsformen durch einen Fachmann vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen.
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Anwendung einer sicheren phasenbasierten Entfernungsmessung für eine Autoschlüsselpositionierung veranschaulicht, in der die Funktionalitäten zum Erfassen und zur Nachbarsignalübertragung in dem gleichen Chipsatz geteilt werden, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 2 veranschaulicht mehrere Zyklen einer sicheren phasenbasierten Entfernungsmessung für eine Autoschlüsselpositionierung von dem Hauptknoten und die synchronisierten unterstützenden Chipsätze, die sich die Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung teilen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 3 veranschaulicht die Zustände in einem Kalibrierungs-Synchronisations-Zeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus für den Chipsatz, der sich Funktionalitäten des Erfassens der Nachbarsignalübertragung teilt, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
    • 4A veranschaulicht die Zustände in einem CT-Austauschzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Initiator wirkt, der Schlüssel als der Reflektor wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 4B veranschaulicht die Zustände in einem CT-Austauschzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Reflektor wirkt, der Schlüssel als der Initiator wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 5A veranschaulicht die Zustände in einem RTT-Paketaustauschzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Initiator wirkt, der Schlüssel als der Reflektor wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 5B veranschaulicht die Zustände in einem RTT-Paketaustauschzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Reflektor wirkt, der Schlüssel als der Initiator wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 6A veranschaulicht die Zustände in einem Hybridzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Initiator wirkt, der Schlüssel als der Reflektor wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 6B veranschaulicht die Zustände in einem Hybridzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Reflektor wirkt, der Schlüssel als der Initiator wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 7 veranschaulicht ein erstes Beispiel einer Kombination aus verschiedenen Zeitslottypen in einem sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus für den Hauptknoten und die synchronisierten unterstützenden Chipsätze, die sich die Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung teilen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 8 veranschaulicht ein zweites Beispiel einer Kombination aus verschiedenen Zeitslottypen in einem sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus für den Hauptknoten und die synchronisierten unterstützenden Chipsätze, die sich die Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung teilen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 9 veranschaulicht ein Nachrichtensequenzdiagramm eines Zyklus einer sicheren phasenbasierten Mehrträger-Entfernungsmessung zwischen dem Hauptknoten und dem Schlüssel mit der Unterstützung der Chipsätze, die sich die Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung teilen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 10 veranschaulicht die Funktion der Zeitslots in einem sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus für Frequenz- und Zeitfehlerkorrektur und den Austausch von CT, RTT-Paket oder Hybrid-CT- und RTT zwischen dem Hauptknoten und dem Schlüssel mit der Unterstützung des Chipsatzes, der die Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung teilt, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 11 veranschaulicht ein Nachrichtensequenzdiagramm zwischen Hosts des Autos und des Schlüssels, dem Hauptknoten in dem Wagen als den Initiator, dem Schlüssel als den Reflektor und den unterstützenden Chipsätzen, die sich Funktionalitäten der Erfassung und Nachbarsignalübertragung teilen, um sichere phasenbasierte Entfernungsmesszyklen umzusetzen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 12 veranschaulicht ein Nachrichtensequenzdiagramm zwischen einem Host, dem Schlüssel als den Initiator, dem Hauptknoten in dem Wagen als den Reflektor und den unterstützenden Chipsätzen, die sich Funktionalitäten der Erfassung und Nachbarsignalübertragung teilen, um sichere phasenbasierte Entfernungsmesszyklen umzusetzen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 13 veranschaulicht ein Blockdiagramm der Schnittstelle unter dem Host des Hauptknotens, dem Hauptknoten und den unterstützenden Chipsätzen, die sich Funktionalitäten der Erfassung und Nachbarsignalübertragung teilen, um sichere phasenbasierte Entfernungsmesszyklen umzusetzen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
    • 14 veranschaulicht ein Funktionsblockdiagramm eines unterstützenden Chipsatzes, der doppelte Funktionalitäten der Erfassung und Nachbarsignalübertragung aufweist, um sichere phasenbasierte Entfernungsmesszyklen umzusetzen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
    • 15 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1500 zum Betreiben einer Einrichtung, die sich Funktionalitäten der Erfassung und Nachbarsignalübertragung teilt, um sichere phasenbasierte Multiträger-Entfernungsmessung zwischen einer Hauptentfernungsmesseinrichtung und einer Zieleinrichtung zu unterstützen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • Beispiele von verschiedenen Aspekten und Variationen der vorliegenden Technologie werden hierin beschrieben und in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht. Die folgende Beschreibung soll die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränken, sondern es vielmehr einem Fachmann ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzustellen und zu verwenden.
  • Eine Umsetzung der PEPS-Anwendung verwendet eine sichere phasenbasierte Multiträger-Entfernungsmessung zur Distanzmessung und Positionierung, wobei die Zweiwege-Phasendifferenz zwischen zwei Einrichtungen über mehrere Träger gemessen wird. In der phasenbasierten Entfernungsmessung tauschen sich die beiden Einrichtungen, der Initiator und der Reflektor, mehrere Dauertöne (CT) über verschiedene Trägerfrequenzen aus, um Mehrwege-Fading und Interferenz abzuschwächen. Der Initiator ist die Einrichtung, die die Entfernungsmessung initiiert, und der Reflektor ist die Einrichtung, die auf die Initiatoranforderung reagiert. In Anwendungen, die eine phasenbasierte Entfernungsmessung zum Positionieren eines Autoschlüssels verwenden, können mehrere Sensoren (z.B. vier Sensoren) um das Auto installiert sein, um die Genauigkeit der Positionsmessungen zu verbessern. Die Sensoren können Phasenmessungen sowohl an dem CT des Initiators (z.B. die Hauptentfernungsmesseinrichtung in dem Wagen oder der Zentralknoten) und des Reflektors (z.B. dem Schlüssel) durchführen. Am Ende der mehreren CT-Austausche können der Initiator und der Reflektor ihre Phasenmessergebisse austauschen, um die Entfernung und Position des Schlüssels zu schätzen. PEPS-Anwendungen erfordern, dass die Entfernungsmess- und Positionierungsmessungen gegen Eindringlinge sicher sind, wie etwa Main-in-the-Middle, Phasenmanipulation, Phasen-Rollover-Angriffen und Angriffe auf Zeichenebene. Man wünscht, Kosten und Komplexität von phasenbasierten Multiträgerentfernungsmesstechniken zu reduzieren, während Genauigkeit und Sicherheit verbessert werden.
  • PEPS-Anwendungen, die phasenbasierte Entfernungsmesslösungen verwenden, erfordern, dass die Entfernungsmess- und Positionierungsmessungen gegen Phasen-Rollover- und Spoofing-Angriffe, wie etwa Main-in-the-Middle, Phasenmanipulation und Angriffe auf Zeichenebene sicher sind. Um die phasenbasierten Entfernungsmesslösungen unter Verwendung von CT gegen die Rollover- und Phasenmanipulationsangriffe zu schützen, kann die Paketumlaufzeit (RTT - Round-Trip Time) zwischen der Initiator- und Reflektoreinrichtung durch Austauschen von Paketen gemessen werden. Somit kann die Distanz zwischen den beiden Einrichtungen unter Verwendung sowohl phasenbasierter Entfernungsmess- und RTT-Techniken gemessen werden. Solange die Differenz bei der geschätzten Distanz zwischen den beiden Messungen unter einem Schwellwert (z.B. 3 Metern) liegt, kann das phasenbasierte Entfernungsmessergebnis als sicher angesehen werden. Mehrere Sensoren (z.B. vier Sensoren) können verwendet werden, um die Genauigkeit der Entfernungs- und Positionsschätzwerte zu verbessern. Beispielsweise können bei der Autoschlüsselpositionierung die Sensoren um das Auto herum installiert sein, um Phasenmessungen sowohl am CT des Initiators (z.B. der Hauptentfernungsmesseinrichtung in dem Wagen oder dem Hauptknoten) als auch des Reflektors (z.B. Schlüssel) durchzuführen.
  • Ein Defizit der RTT-Technik besteht darin, dass sie gegenüber Angriffen auf Zeichenebene nicht immun ist, wie etwa EDLC- (Early Detect Late Commit-) oder LCED- (Late Commit Early Detect-) Angriffen. Eine Lösung, um die RTT-Technik gegenüber Angriffen auf Zeichenebene zu schützen, ist die Verwendung von Nachbarsignalübertragung, bei der eine oder zwei Nachbarsignale mit der gleichen Amplitude, aber um einen oder zwei Kanäle getrennt (z.B. ± 2 MHz beim Übertragen mit BLE 1M oder ± 4 MHz beim Übertragen mit BLE 2M) gleichzeitig mit dem auf der Trägerfrequenz getragenen Hauptsignal übertragen werden. Die Nachbarsignale können das Hauptsignal schützen durch Unterbrechen einer Breitbandanalyse des Angreifers des Hauptsignals, wie etwa dadurch, dass er gezwungen wird, eine Schmalbandfilterung des Hauptsignals zu verwenden. Die zum Verbessern der Phasenmessungen verwendeten mehreren Sensoren können auch TDoA- (Time-Difference-of-Arrival-) Schätzwerte an den RTT-Paketen sowohl des Initiators als auch des Reflektors durchführen, um die RTT-Messungen zu verbessern. Das Verwenden separater Nachbarsignalsender und mehrerer Sensoren erhöht jedoch die Kosten und die Komplexität der phasenbasierten PEPS-Lösung.
  • Es werden hier verschiedene Aspekte von Techniken beschrieben zum Teilen der Funktionalitäten der Erfassung und des Nachbarsignalübertragens auf der gleichen Hardwareplattform, wie etwa ein unterstützender Chipsatz des Hauptknotens, und zum Zeitmultiplexen zwischen den beiden Funktionalitäten für PEPS-Anwendungen unter Verwendung von phasenbasierten Multiträger-Entfernungsmesslösungen. Infolgedessen sinken die Gesamtzahl von Chipsätzen und die Gesamtkosten. In einer Autoschlüsselanwendung unter Verwendung einer phasenbasierten Multiträgerentfernungsmessung gestatten Aspekte der Offenbarung, dass der Hauptknoten in dem Auto als die Hauptentfernungsmesseinrichtung wirkt, und dass einer oder mehrere um den Wagen installierte unterstützende Chipsätze entweder als ein Sensor zur Phasenmessung in einem Phasenentfernungsmessmodus oder als ein Nachbarsignalsender im RTT-Modus konfiguriert sind.
  • Wenn in einem Aspekt mehrere Sensoren (z.B. 4) vorliegen, kann eine Teilmenge der Sensoren (z.B. 2) zufällig gewählt werden, um die Rolle der Nachbarsignalsender zu spielen, wodurch die Sicherheit aufgrund einer räumlichen Randomisierung erhöht wird. Das Konfigurieren einer Teilmenge der Sensoren als die Multiort-Nachbarsignalsender mit unterschiedlichen Frequenzoffsets (z.B. ± 2 MHz oder ± 4 MHz) schützen die RTT-Pakete und liefern zusätzliche Sicherheit (räumlich) gegenüber Angriffen auf Zeichenebene wie etwa EDLC. Außerdem erfolgt bei mehreren Sensoren, die sich innerhalb eines kleinen Radius wie etwa in einem Auto befinden, ein etwaiger Phasen-Rollover-Angriff am gleichen Platz. Weil die Hauptfunktionalität der Sensoren darin bestehen kann, die Phasenmessungen anstatt für RTT-Erfassung zu erfassen, kann das Verwenden des Hauptknotens, unterstützt nur durch eine Teilmenge der Sensoren zur RTT-Erfassung, während die anderen Sensoren als Nachbarsignalsender konfiguriert sind, ausreichen, um den Rollover-Angriff in dem RTT-Modus zu detektieren, ohne die Genauigkeit der Entfernungsmessschätzwerte zu beeinträchtigen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Anwendung einer sicheren phasenbasierten Entfernungsmessung für eine Autoschlüsselpositionierung veranschaulicht, in der die Funktionalitäten zum Erfassen und zur Nachbarsignalübertragung in dem gleichen Chipsatz geteilt werden, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • Das Auto weist fünf an dem Auto angeordnete BLE-Chipsätze auf, um die sichere phasenbasierte Entfernungsmesslösung zu implementieren. Ein als BLE-Chipsatz 0 bezeichneter Knoten ist die Hauptmesseinrichtung und kann Initiator einer Entfernungsmessanforderung an den Schlüssel sein oder kann ein Reflektor sein, der auf eine Entfernungsmessanforderung von dem Schlüssel reagiert. Umgekehrt kann der Schlüssel ein Reflektor sein, der auf die Entfernungsmessanforderung des Knotens reagiert, oder kann ein Initiator einer Entfernungsmessanforderung an den Knoten sein. Vier BLE-Chipsätze, als BLE-Chipsatz 1-4 bezeichnet, sind um das Auto herum verteilt, um den Hauptknoten zu unterstützen. Jeder der BLE-Chipsätze 1-4 unterstützt die Doppelfunktionalitäten zum Erfassen und zur Nachbarsignalübertragung. Die Doppelfunktionalitäten von einem oder mehreren der BLE-Chipsätze 1-4 kann zeitmultiplext sein zum Erfassen während der phasenbasierten Entfernungsmessung und Nachbarsignalübertragung während der RTT-Paketaustausche. Somit können während der phasenbasierten Entfernungsmessung alle der BLE-Chipsätze 1-4 als Sensoren konfiguriert sein zum Durchführen der Primärfunktion des Erfassens der Phasenmessungen. Während des RTT-Paketaustauschs können einige der BLE-Chipsätze 1-4 (z.B. 2) als Nachbarsignalsender konfiguriert sein zum Übertragen von RTT-Paketen auf Kanälen, die (z.B. ± 2 MHz oder ± 4 MHz) von dem Hauptträger des RTT-Pakets beabstandet sind, das durch den Knoten übertragen wird, um gegenüber EDLC-Angriffen zu schützen, während die anderen BLE-Chipsätze 1-4 als Sensoren bleiben zum Durchführen von TDoA-Schätzwerten an den RTT-Paketen von dem Knoten und dem Schlüssel. In einem Aspekt kann der Nachbarkanal von dem Hauptträger oder dem Hauptkanal durch andere Werte zwischen ± 2-4 MHz differieren. In einem Aspekt können einige der BLE-Chipsätze 1-4 (z.B. 2) als Nachbar-CT-Sender konfiguriert sein, um den gewünschten Haupt-CT gegenüber Rollover- und Phasenmanipulationsangriffen während einer phasenbasierten Entfernungsmessung zu schützen.
  • In einem Aspekt können die Rollen, die die BLE-Chipsätze 1-4 während der phasenbasierten Entfernungsmessung und RTT-Paketaustauschen spielen, durch den Knoten konfiguriert werden. In einem Aspekt kann der Knoten die Rolle, die jeder unterstützende Chipsatz während der Zeit spielt, zufällig und dynamisch ändern, um die Sicherheit aufgrund räumlicher Randomisierung zu erhöhen. Die relativen Positionen zwischen dem Knoten und den BLE-Chipsätzen 1-4 sind bekannt. Diese Informationen können zusammen mit den durch die BLE-Chipsätze 1-4 während Phasenentfernungsmessung oder TDoA-Messungen während eines RTT-Paketaustauschs durchgeführten Phasenmessungen verwendet werden, um die Entfernungs- und Positionsschätzwerte zu verbessern. In einem Aspekt kann ein Hostcontroller des sicheren phasenbasierten Entfernungsmesssystems oder eine Anwendung beliebige BLE-Chipsätze 0-4 als den Knoten oder den unterstützenden Chipsatz konfigurieren, um den Rollen der BLE-Chipsätze 0-4 eine zusätzliche Dimension der Randomisierung hinzuzufügen, um die Sicherheit weiter zu steigern.
  • 1 zeigt eine Konfiguration, bei der der BLE-Chipsatz 1 und 3 als Nachbarsignalsender während RTT-Paketaustausch und Sensoren während phasenbasierter Entfernungsmessung konfiguriert sind. Der Knoten kann ein RTT-Paket 111 auf einem Hauptträger während eines RTT-Paketaustauschs übertragen. Der BLE-Chipsatz 1 kann ein RTT-Paket 121 auf einem Nachbarkanal des Hauptträgers übertragen, und der BLE-Chipsatz 3 kann ein RTT-Paket 131 auf dem gleichen oder einem anderen Nachbarkanal des Hauptträgers übertragen. Das von dem Schlüssel zurückgeschickte RTT-Paket kann durch den Knoten zu RTT-Messungen empfangen werden. Während der phasenbasierten Entfernungsmessung sind die BLE-Chipsätze 1 und 3 als Sensoren konfiguriert. Der von dem Schlüssel zurückgeschickte CT kann durch den Knoten als Signal 113, durch den BLE-Chipsatz 1 als Signal 123 und durch den BLE-Chipsatz 3 als Signal 133 zu Phasenmessungen empfangen werden. Der BLE-Chipsatz 2 und 4 sind als Sensoren konfiguriert zum Empfangen des RTT-Pakets während eines RTT-Paketaustauschs und des CT während einer phasenbasierten Entfernungsmessung.
  • 2 veranschaulicht mehrere Zyklen einer sicheren phasenbasierten Entfernungsmessung (z.B. als 201 bezeichneter Entfernungsmesszyklus i und als 203 bezeichneter Entfernungsmesszyklus i+1) für eine Autoschlüsselpositionierung von dem Hauptknoten und die synchronisierten unterstützenden Chipsätze, die sich die Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung teilen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Während des Zyklus (z.B. Zyklen 201 oder 203) können zwei gewünschte Einrichtungen, der Initiator und der Reflektor, mehrere CTs und RTT-Pakete austauschen, um die phasenbasierte Entfernungsmessung und die RTT-Messungen durchzuführen, um die Distanz zwischen den Einrichtungen zu schätzen. Der Initiator kann der Knoten (Chipsatz 0) in dem Auto sein, und der Reflektor kann der Schlüssel sein, oder umgekehrt. Die Zyklen können periodisch oder aperiodisch sein.
  • Die unterstützenden Chipsätze, als Chipsatz 1 bis Chipsatz n bezeichnet, unterstützen die Doppelfunktionalitäten zur Erfassung und Nachbarsignalübertragung. Die unterstützenden Chipsätze sind zeitlich mit dem Knoten und dem Schlüssel synchronisiert, so dass das Timing für Erfassung und Nachbarsignalübertragungen mit den CT- und den RTT-Austauschen zwischen dem Knoten und dem Schlüssel synchronisiert sind. Jeder Zyklus (z.B. Zyklen 201 oder 203) können in mehrere Zeitslots unterteilt sein. Zu Beginn jedes Zyklus synchronisieren in einem Kalibrierungs-Synchronisations-Zeitslot der Knoten, der Schlüssel und die unterstützenden Chipsätze ihr Timing und messen ihre Frequenzfehleroffsets. In der folgenden Erörterung können der Knoten, der Schlüssel und die unterstützenden Chipsätze kollektiv als Einrichtungen bezeichnet werden.
  • Nachdem die Einrichtungen zeitsynchronisiert sind und die Frequenzfehleroffsets gemessen sind, kann geplant sein, dass der Knoten und der Schlüssel die CT- und RTT-Austausche in aufeinanderfolgenden Zeitslots in dem Zyklus durchführen. Zu Beginn jedes Zeitslots können die Einrichtungen auf einen neuen Kanal umschalten, der durch den Knoten und den Schlüssel zum Durchführen der CT- und/oder RTT-Austausche in dem Zeitslot verwendet wird. In einem Aspekt kann ein Hostcontroller des Knotens oder einer Anwendung in dem Auto die Planung der Zeitslots und Kanäle der Zyklen für die Einrichtungen durchführen.
  • Während jedes geplanten Zeitslots für CT- und RTT-Austausche tauschen der Knoten und der Schlüssel möglicherweise nur CT-, nur RTT-Pakete oder eine Kombination aus CT- und RTT-Paketen aus. Während eines Zeitslots zum Austauschen von nur CT kann ein unterstützender Chipsatz CT empfangen, um Phasenmessungen durchzuführen, falls als ein Sensor konfiguriert, oder kann CT auf einen Nachbarkanal übertragen, falls als ein Nachbarsignalsender konfiguriert. Während eines Zeitslots zum Austauschen von nur RTT-Paketen kann ein unterstützender Chipsatz RTT-Pakete empfangen, um TDoA-Messungen durchzuführen, falls als ein Sensor konfiguriert, oder kann RTT-Pakete auf einem Nachbarkanal übertragen, falls als ein Nachbarsignalsender konfiguriert. Während eines Zeitslots zum Austauschen einer Kombination aus CT- und RTT-Paketen kann ein unterstützender Chipsatz CT empfangen, um Phasenmessungen vorzunehmen, und RTT-Pakete, um TDoA-Messungen vorzunehmen, falls als ein Sensor konfiguriert, oder kann RTT-Pakete und optional CT auf einem Nachbarkanal übertragen, falls als ein Nachbarsignalsender konfiguriert. Die verschiedenen Typen von Zeitslots werden weiter erörtert.
  • 3 veranschaulicht die Zustände in einem Kalibrierungs-Synchronisations-Zeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus für den Chipsatz, der sich Funktionalitäten des Erfassens der Nachbarsignalübertragung teilt, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Zu Beginn des Zyklus beim Zeitslot to, synchronisieren der Initiator und der Reflektor ihre Timing-Referenzen, wenn der Initiator ein erstes Paket 301 sendet, und nach der Durchlaufzeit (Tx-zu-Rx für den Initiator und Rx-zu-Tx für den Reflektor) 305 sendet der Reflektor ein Paket 307 zurück. Der unterstützende Chipsatz mit dem Sensor/Nachbarsignalsender kann konfiguriert sein zum Empfangen der Pakete 301 und 307 als empfangene Pakete 309 und 311 von dem Initiator beziehungsweise dem Reflektor, um seine Timingreferenz mit dem Initiator-Reflektor-Pakettausch zu synchronisieren. Nach einer Timingreferenzsynchyronisation unter den Einrichtungen überträgt der Reflektor einen CT 313 für den Initiator und den unterstützenden Chipsatz, um ihre Frequenzfehleroffsets zu messen.
  • 4A veranschaulicht die Zustände in einem CT-Austauschzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Initiator wirkt, der Schlüssel als der Reflektor wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • In einem Zeitslot ti > 0 (nach dem Kalibrierungs-Synchronisations-Zeitslot) können der Initiator und der Reflektor geplant sein, nur CT auszutauschen. Der Hauptknoten als der Initiator überträgt einen CT 401, der ein Kontinuierliche-Welle-Trägersignal ist, zu dem Reflektor. Der Schlüssel als der Reflektor empfängt den CT 401 und synchronisiert seinen lokalen Oszillator auf den empfangenen CT 403, um die Phasenmessung durchzuführen. Nach der Durchlaufzeit 405 überträgt der Reflektor einen CT 407 zurück zu dem Initiator. Der Initiator empfängt den CT 407 des Reflektors als empfangenes CT-Signal 409 (CT: Continous Tone, Dauerton), um die Phasenmessung durchzuführen. Ein unterstützender Chipsatz mit Doppelfunktionalität kann durch eine Anwendung oder einen Hostcontroller des sicheren phasenbasierten Entfernungsmesssystems konfiguriert sein, um während des CT-Austausch-Zeitslots als ein Sensor zu wirken. Der unterstützende Chipsatz kann die CT-Signale 401 und 407 als empfangene CT-Signale 411 und 413 empfangen, um Phasenmessungen während der CT-Übertragung sowohl des Initiators als auch des Reflektors durchzuführen.
  • Alternativ kann ein unterstützender Chipsatz konfiguriert sein, als ein Nachbarsignalsender zu wirken, um ein CT-Signal 415 auf einem Nachbarkanal (z.B. ± 2 MHz oder ± 4 MHz Offset von der Trägerfrequenz) des CT 401 des Initiators während der Dauer der CT-Übertragung des Initiators zu wirken, wenn der Hauptknoten des Autos der Initiator ist. Die Nachbar-CT-Übertragung 415 kann den gewünschten Haupt-CT des Hauptknotens vor Rollover- und Phasenmanipulationsangriffen während einer phasenbasierten Entfernungsmessung schützen. Nach der Durchlaufzeit 405 kann während der Übertragung der CT des Reflektors der Nachbarsignalsender im Leerlauf 417 sein, um ein Interferieren mit den Phasenmessungen zu vermeiden, die durch den Initiator an dem CT-Signal 407 des Reflektors durchgeführt werden. In einem Aspekt ist eine bevorzugte Konfiguration des unterstützenden Chipsatzes während Phasenmessungen als ein Sensor anstatt als ein Nachbarsignalsender, um die Anzahl von Sensoren zu erhöhen, um die Genauigkeit der Entfernungsmessschätzwerte des Schlüssels zu verbessern.
  • 4B veranschaulicht die Zustände in einem CT-Austauschzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Reflektor wirkt, der Schlüssel als der Initiator wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. In 4B ist die Rolle des Initiators und Reflektors zwischen dem Hauptknoten und dem Schlüssel gegenüber der in 4 vertauscht.
  • Der Schlüssel als der Initiator und der Hauptknoten als der Reflektor tauschen CT-Signale 451 und 457 aus, um eine Phasenmessung durchzuführen. Ein als ein Sensor konfigurierter unterstützender Chipsatz kann die CT-Signale 451 und 457 als empfangene CT-Signale 461 und 463 empfangen, um Phasenmessungen während der CT-Übertragungen sowohl des Initiators als auch des Reflektors durchzuführen, wie in 4A. Ein als ein Nachbarsignalsender konfigurierter unterstützender Chipsatz ist im Leerlauf 467 während der CT-Übertragung des Initiators, um ein Interferieren mit den Phasenmessungen zu vermeiden, die durch den Reflektor an dem CT-Signal 451 des Initiators durchgeführt werden. Während der CT-Übertragung 457 des Reflektors überträgt der Nachbarkanalsender ein CT-Signal 465 auf einem Nachbarkanal des CT 457 des Reflektors, um den gewünschten Haupt-CT des Hauptknotens vor Rollover- und Phasenmanipulationsangriffen zu schützen.
  • 5A veranschaulicht die Zustände in einem RTT-Paketaustauschzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Initiator wirkt, der Schlüssel als der Reflektor wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • In einem Zeitslot ti > 0 (nach dem Kalibrierungs-Synchronisations-Zeitslot) können der Initiator und der Reflektor geplant sein, nur RTT-Pakete auszutauschen. Der Initiator und der Reflektor können RTT-Pakete austauschen, um die Distanz zwischen dem Initiator und dem Reflektor auf Basis der ToA-(Time of Arrival - Ankunftszeit-) und der ToD- (Time of Departure - Abgangszeit-) Messungen der RTT-Pakete zu messen. Der Hauptknoten als der Initiator überträgt ein RTT-Paket 501, das ein moduliertes Paket mit einer Zugangsadresse am Beginn sein kann, zu dem Reflektor. Der Schlüssel als der Reflektor empfängt das RTT-Paket 501 als empfangenes RTT-Paket 503 und schätzt die ToA. Nach der Durchlaufzeit 505 überträgt der Reflektor ein neues RTT-Paket 507 zurück zu dem Initiator und schätzt die Abgangszeit ToD. Der Initiator empfängt das RTT-Paket 507 des Reflektors als empfangenes RTT-Paket 509 und schätzt die ToA.
  • Ein unterstützender Chipsatz kann konfiguriert sein, als ein Nachbarsignalsender zu wirken, um das RTT-Paket 515 auf einem Nachbarkanal (z.B. ± 2 MHz oder ± 4 MHz) des RTT-Pakets 501 des Initiators während der Dauer der Übertragung des RTT-Pakets des Initiators zu übertragen, wenn der Hauptknoten des Autos der Initiator ist. Die Nachbarsignalübertragung des RTT-Pakets 515 kann das RTT-Paket 501 des Hauptknotens vor EDLC-Angriffen während des RTT-Modus schützen. Nach der Durchlaufzeit 505 kann sich der Nachbarsignalsender während der Übertragung 507 des RTT-Pakets des Reflektors im Leerlauf 517 befinden, um ein Interferieren mit ToA-Schätzwerten zu vermeiden, die durch den Initiator an dem RTT-Paket 507 des Reflektors durchgeführt werden.
  • Alternativ kann ein unterstützender Chipsatz konfiguriert sein, als ein Sensor während des RTT-Austausch-Zeitslots zu wirken. Der unterstützende Chipsatz kann die RTT-Pakete 501 und 507 als empfangene RTT-Pakete 511 und 513 empfangen, um die TDoA während der RTT-Paketübertragungen sowohl des Initiators als auch des Reflektors zu schätzen. In einem Aspekt ist eine bevorzugte Konfiguration des unterstützenden Chipsatzes während des RTT-Modus ein Nachbarsignalsender anstatt als ein Sensor, um vor EDLC-Angriffen zu schützen.
  • 5B veranschaulicht die Zustände in einem RTT-Paketaustauschzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Reflektor wirkt, der Schlüssel als der Initiator wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. In 5B ist die Rolle des Initiators und Reflektors zwischen dem Hauptknoten und dem Schlüssel gegenüber der in 5A vertauscht.
  • Der Schlüssel als der Initiator und der Hauptknoten als der Reflektor tauschen RTT-Pakete 551 und 557 aus, um die RTT durch Messen der ToA und der ToD der RTT-Pakete zu schätzen. Ein als ein Nachbarsignalsender konfigurierter unterstützender Chipsatz ist während der RTT-Paketübertragung des Initiators im Leerlauf 567, um das Interferieren mit den ToA-Schätzwerten zu vermeiden, die durch den Reflektor an dem RTT-Paket 551 des Initiators durchgeführt werden. Während der RTT-Paketübertragung des Reflektors überträgt der Nachbarkanalsender das RTT-Paket 565 auf einem Nachbarkanal des RTT-Pakets 557 des Reflektors, um das RTT-Paket des Hauptknotens vor EDLC-Angriffen zu schützen. Ein als ein Sensor konfigurierter unterstützender Chipsatz kann die RTT-Pakete 551 und 557 als empfangene RTT-Pakete 561 und 563 empfangen, um die TDoA während der RTT-Paketübertragungen sowohl des Initiators als auch des Reflektors zu schätzen, wie in 5A.
  • 6A veranschaulicht die Zustände in einem Hybridzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Initiator wirkt, der Schlüssel als der Reflektor wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • In einem Zeitslot ti > 0 (nach dem Kalibrierungs-Synchronisations-Zeitslot) können der Initiator und der Reflektor geplant sein, CTs zusammen mit RTT-Paketen in einem Zeitslot auszutauschen, der auch als ein Hybrid-CT-RTT-Paketaustauschzeitslot bezeichnet werden kann. Der Hauptknoten als der Initiator überträgt ein RTT-Paket 601 und ein CT-Signal 602 zu dem Reflektor. Der Schlüssel als der Reflektor empfängt das RTT-Paket 601 als empfangenes RTT-Paket 603 und schätzt die Ankunftszeit (ToA). Der Reflektor empfängt auch das CT-Signal 602 und synchronisiert seinen lokalen Oszillator auf den empfangenen CT 604, um die Phasenmessung durchzuführen. Nach der Durchlaufzeit 605 überträgt der Reflektor einen neuen CT 607 und ein neues RTT-Paket 608 zurück zu dem Initiator. Der Initiator empfängt den CT 607 des Reflektors und das RTT-Paket 608 als empfangenes CT-Signal 609 und empfangenes RTT-Paket 610 und führt die Phasenmessung durch beziehungsweise schätzt die ToA.
  • Ein unterstützender Chipsatz kann konfiguriert sein, als ein Nachbarsignalsender zu wirken, um das RTT-Paket 615 auf einem Nachbarkanal (z.B. ± 2 MHz oder ± 4 MHz) des RTT-Pakets 608 des Initiators während der Dauer der RTT-Paketübertragung des Initiators zu übertragen, wenn der Hauptknoten der Initiator ist, um das RTT-Paket 601 des Hauptknotens vor EDLC-Angriffen zu schützen. In einem Aspekt kann der Nachbarsignalsender ein CT-Signal 616 auf einem Nachbarkanal des CT 602 des Initiators während der CT-Übertragung des Initiators übertragen, um den gewünschten Haupt-CT des Hauptknotens vor Rollover- und Phasenmanipulationsangriffen zu schützen. In einem Aspekt kann sich der Nebensignalsender während der CT-Übertragung des Initiators im Leerlauf befinden. Der Nachbarsignalsender kann sich während der CT- und RTT-Paketübertragungen des Reflektors ebenfalls im Leerlauf 617 befinden, um das Interferieren mit den Phasenmessungen, die durch den Initiator an dem CT-Signal 607 des Reflektors durchgeführt werden, und den ToA-Schätzwerten, die durch den Initiator an dem RTT-Paket 608 des Reflektors durchgeführt werden, zu vermeiden.
  • Alternativ kann ein unterstützender Chipsatz konfiguriert sein, während des RTT-Paketaustauschs und des CT-Austauschs als ein Sensor zu wirken. Der unterstützende Chipsatz kann die RTT-Pakete 601 und 608 als empfangene RTT-Pakete 611 und 613 empfangen, um die TDoA während der RTT-Paketübertragungen sowohl des Initiators als auch des Reflektors zu schätzen. Der unterstützende Chipsatz kann auch die CT-Signale 602 und 607 als empfangene CT-Signale 612 und 614 empfangen, um Phasenmessungen während der CT-Übertragungen sowohl des Initiators als auch des Reflektors durchzuführen.
  • 6B veranschaulicht die Zustände in einem Hybridzeitslot eines sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus, in dem der Hauptknoten als der Reflektor wirkt, der Schlüssel als der Initiator wirkt und die unterstützenden Chipsätze als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender wirken können, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. In 6B ist die Rolle des Initiators und Reflektors zwischen dem Hauptknoten und dem Schlüssel gegenüber der in 6A vertauscht.
  • Der Schlüssel als der Initiator und der Hauptknoten als der Reflektor tauschen RTT-Pakete 651 und 658 aus, um die RTT unter Verwendung der ToA-ToD der RTT-Pakete zu schätzen, und tauschen CT-Signale 652 und 657 aus, um Phasenmessungen der CT-Signale durchzuführen. Ein als ein Nachbarsignalsender konfigurierter unterstützender Chipsatz befindet sich während sich der RTT-Paket- und CT-Übertragungen des Initiators im Leerlauf 667, um ein Interferieren mit den Phasenmessungen, die durch den Reflektor an dem CT-Signal 652 des Reflektors durchgeführt werden, und den ToA-Schätzwerten, die durch den Reflektor an dem RTT-Paket 651 des Initiators durchgeführt werden, zu vermeiden. Während der CT-Übertragung des Reflektors kann der Nachbarsignalsender ein CT-Signal 665 auf einem Nachbarkanal des CT 657 des Reflektors übertragen, um den gewünschten Haupt-CT des Hauptknotens vor Rollover- und Phasenmanipulationsangriffen zu schützen. In einem Aspekt kann sich der Nachbarsignalsender während der CT-Übertragung des Reflektors im Leerlauf befinden. Während der RTT-Paketübertragung des Reflektors überträgt der Nachbarkanalsender das RTT-Paket 666 auf einem Nachbarkanal des RTT-Pakets 658 des Reflektors, um das RTT-Paket des Hauptknotens vor EDLC-Angriffen zu schützen. Alternativ kann ein als ein Sensor konfigurierter unterstützender Chipsatz die RTT-Pakete 651 und 658 als empfangene RTT-Pakete 661 und 663 empfangen, um TDoA während der RTT-Paketübertragungen sowohl des Initiators als auch des Reflektors zu schätzen, und kann die CT-Signale 652 und 657 als empfangene CT-Signale 662 und 664 empfangen, um Phasenmessungen während der CT-Übertragungen sowohl des Initiators als auch des Reflektors durchzuführen, wie in 6A.
  • 7 veranschaulicht ein erstes Beispiel einer Kombination aus verschiedenen Zeitslottypen in einem sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus für den Hauptknoten und die synchronisierten unterstützenden Chipsätze, die sich die Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung teilen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Zu Beginn des Zyklus bei einem Zeitslot to während des Synchronisations-Kalibrierungs-Zeitslots 701 setzen der Initiator und der Reflektor ihre Frequenzkanäle auf fo, welches der bekannte oder vereinbarte Kanal für den Initiator und Reflektor ist, um Kalibrierung und Synchronisierung durchzuführen. Die unterstützenden Chipsätze mit ihrem Sensor/Nachbarsignalsender setzen ebenfalls ihre Frequenz auf f0 zum Durchführen von Kalibrierung und Synchronisation auf Basis des Initiator-Reflektor-RTT-Paketaustauschs und der CT-Übertragung. Beispielsweise empfangen die unterstützenden Chipsätze die RTT-Pakete von dem Initiator und dem Reflektor zum Synchronisieren ihrer Timingreferenzen und empfangen die CT-Übertragung von dem Reflektor zum Messen ihrer Frequenzfehleroffsets.
  • Nach dem Synchronisations-Kalibrierungs-Zeitslot 701 werden die nächsten drei Zeitslots als CT-Austausch 703-, CT-Austausch 705- und RTT-Paketaustauschzeitslots 707 geplant. Bei den Zeitslots ti und t2 (d.h. die CT-Austauschzeitslots 703 und 705) setzen die unterstützenden Chipsätze 1 und 2 ihre Kanäle auf die gleichen Kanäle wie der Initiator und Reflektor (d.h. f1 beziehungsweise f2), weil sie konfiguriert sind, um als Sensoren 704 während der CT-Austauschzeitslots 703 und 705 zu wirken, um die CT-Übertragungen von dem Initiator und Reflektor zu empfangen, um Phasenmessungen durchzuführen. Bei dem Zeitslot t3 (d.h. RTT-Paketaustauschzeitslot 707) setzen die unterstützenden Chipsätze 1 und 2 ihre Kanäle auf den Nachbarkanal des Initiators und Reflektors (f3 ± 2 MHz oder ± 4 MHz), weil sie konfiguriert sind, als Nachbarsignalsender 708 zu wirken zum Übertragen von RTT-Paketen während des RTT-Paketaustauschzeitslots 707 zum Schützen des RTT-Pakets des Initiators oder des Reflektors vor EDLC-Angriffen.
  • 8 veranschaulicht ein zweites Beispiel einer Kombination aus verschiedenen Zeitslottypen in einem sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus für den Hauptknoten und die synchronisierten unterstützenden Chipsätze, die sich die Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung teilen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Die ersten vier Zeitslots sind als Synchronisierungs-Kalibrierungs 801-, CT-Austausch 803-, CT-Austausch 805- und Hybrid-CT-RTT-Paketaustauschzeitslots 807 geplant. Der Synchronisations-Kalibrierungszeitslot 801 ist der gleiche wie für 7 beschrieben.
  • An den Zeitslots ti und t2 (d.h. die CT-Austauschzeitslots 803 und 805) setzen die unterstützenden Chipsätze 1 und 2 ihrer Kanäle auf die gleichen Kanäle wie der Initiator und Reflektor (d.h. fi beziehungsweise f2), weil sie konfiguriert sind, als Sensoren 804 während den CT-Austauschzeitslots 803 und 805 zu wirken, um die CT-Übertragungen von dem Initiator und Reflektor zu empfangen zum Durchführen von Phasenmessungen. Bei Zeitslot t3 (d.h. Hybrid-CT-RTT-Paketaustauschzeitslot 807) setzen die unterstützenden Chipsätze 1 ihren Kanal auf den Nachbarkanal (f3 ± 2 MHz oder ± 4 MHz), weil er konfiguriert ist, als ein Nachbarsignalsender 808 zu wirken zum Übertragen des RTT-Pakets während des RTT-Abschnitts des Hybrid-CT-RTT-Paketaustauschzeitslots 807 zum Schützen des RTT-Pakets des Hauptknotens vor EDLC-Angriffen. In einem Aspekt kann der unterstützende Chipsatz 1 ein CT-Signal auf dem Nachbarkanal während der CT-Übertragung des Hauptknotens während des CT-Abschnitts des Hybrid-CT-RTT-Paketaustauschzeitslots 807 übertragen zum Schützen des gewünschten Haupt-CT des Hauptknotens vor Rollover- und Phasenmanipulationsangriffen. Bei Zeitslot t3 setzten die unterstützenden Chipsätze 2 ihren Kanal auf f3, weil er konfiguriert bleibt, als ein Sensor 809 während des Hybrid-CT-RTT-Paketaustauschzeitslots 807 zu wirken. Der unterstützende Chipsatz 2 kann die RTT-Paketübertragungen des Initiators und Reflektors empfangen zum Schätzen von TDoA und kann die CT-Übertragungen des Initiators und Reflektors empfangen zum Durchführen von Phasenmessungen.
  • 9 veranschaulicht ein Nachrichtensequenzdiagramm eines Zyklus einer sicheren phasenbasierten Mehrträger-Entfernungsmessung zwischen dem Hauptknoten und dem Schlüssel mit der Unterstützung der Chipsätze, die sich die Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung teilen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • Vor dem Zyklus führen der Initiator 901 und der Reflektor 903 um eine Quittierungs- und Aushandlungsprozedur 907 durch, durch die sie sich auf die Entfernungsmessparameter wie etwa die Kanäle für die Zeitslots des Zyklus und die Startzeit des Zyklus und/oder der Zeitslots einigen können. Ein Hostcontroller kann die Parameter von dem Initiator 901 sammeln und sie zu den unterstützenden Chipsätzen 905 weiterleiten. Der Hostcontroller kann auch den Typ von Zeitslots planen und die Rolle jedes unterstützenden Chipsatzes 905 als entweder ein Sensor oder ein Nachbarsignalsender für jeden Zeitslot konfigurieren.
  • Bei dem Synchronisierungs-Kalibrierungs-Zeitslot 909 beginnend bei t0 setzen der Initiator 901, der Reflektor 903 und die unterstützenden Chipsätze 905 ihre Frequenzkanäle auf f0 zum Synchronisieren ihrer Timingreferenzen und Messen ihrer Frequenzfehleroffsets auf Basis des Initiator-Reflektor-RTT-Paketaustauschs und der CT-Übertragung. Bei dem RTT-Paketaustauschzeitslot 911 beginnend bei t1 setzen der Initiator 901 und der Reflektor 903 ihre Frequenzkanäle auf fi zum Austauschen von RTT-Paketen. Der Chipsatz i (905) wirkt als ein Nachbarsignalsender 913 zum Übertragen des RTT-Pakets auf einem Nachbarkanal (z.B. fi ± 2 MHz). Bei dem CT-Austauschzeitslot 915 beginnend bei ti+1 setzen der Initiator 901 und der Reflektor 903 ihre Frequenzkanäle auf fi+1 zum Austauschen von CT-Signalen. Der Chipsatz i (905) wirkt als ein Sensor 917 zum Empfangen der CT-Übertragungen des Initiators und des Reflektors zum Durchführen von Phasenmessungen. Bei dem RTT-Paketaustauschzeitslot 919 beginnend bei tn setzen der Initiator 901 und der Reflektor 903 ihre Frequenzkanäle auf fn zum Austauschen von RTT-Paketen. Der Chipsatz i (905) wirkt als ein Nachbarsignalsender 913 zum Übertragen des RTT-Pakets auf einem Nachbarkanal (z.B. fn ± 2 MHz). Am Ende des Zyklus können der Initiator 901 und der Reflektor 903 Phasenmessergebnisse austauschen. In einem Aspekt kann der Hostcontroller des phasenbasierten Entfernungsmesssystems in dem Auto Phasenmessergebnisse mit einem Hostcontroller des Schlüssels austauschen. In einem Aspekt kann der Chipsatz i (905) die Phasenmessungen zu dem Hostcontroller des phasenbasierten Entfernungsmesssystems übertragen.
  • 10 veranschaulicht die Funktion der Zeitslots in einem sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklus für Frequenz- und Zeitfehlerkorrektur und den Austausch von CT, RTT-Paket oder Hybrid-CT- und RTT zwischen dem Hauptknoten und dem Schlüssel mit der Unterstützung des Chipsatzes, der die Funktionalitäten der Erfassung und der Nachbarsignalübertragung teilt, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • Wie in 9 setzen bei dem Synchronisations-Kalibrierungs-Zeitslot 1009 beginnend bei t0 der Initiator 901, der Reflektor 903 und der unterstützende Chipsatz i (905) ihre Frequenzkanäle auf eine gemeinsame Frequenz zum Synchronisieren ihrer Timingreferenzen und Messen ihrer Frequenzfehleroffsets auf Basis des Initiator-Reflektor-RTT-Paketaustauschs und der CT-Übertragung. Bei dem Zeitslot beginnend bei ti kann der Zeitslot für einen CT-Austausch 1011, einen RTT-Paketaustausch 1013 oder einen Hybrid-CT-RTT-Paketaustausch 1015 geplant sein. Der unterstützende Chipsatz i kann als ein Sensor oder als ein Nachbarsignalsender konfiguriert sein.
  • Bei Konfigurierung als ein Sensor während eines CT-Austauschzeitslots 1011 kann der unterstützende Chipsatz i (905) die CT-Signale empfangen zum Durchführen von Phasenmessungen. Bei Konfigurierung als ein Nachbarsignalsender während des CT-Austauschzeitslots 1011 kann der unterstützende Chipsatz i (905) ein CT-Signal auf einen Nachbarkanal während der CT-Übertragung des Initiators oder des Reflektors je nach der Rolle des Hauptknotens und des Schlüssels übertragen. Bei Konfigurierung als ein Sensor während eines RTT-Austauschzeitslots 1013 kann der unterstützende Chipsatz i (905) die RTT-Pakete empfangen zum Schätzen der TDoA der Pakete. Bei Konfigurierung als ein Nachbarsignalsender während des RTT-Austauschzeitslots 1015 kann der unterstützende Chipsatz i (905) ein RTT-Paket auf einem Nachbarkanal während der RTT-Paketübertragung des Initiators oder des Reflektors je nach der Rolle des Hauptknotens und des Schlüssels übertragen. Bei Konfigurierung als ein Sensor während eines CT-RTT-Paketaustauschzeitslot 1015 kann der unterstützende Chipsatz i (905) das RTT-Paket empfangen zum Schätzen der TDoA und kann die CT-Übertragungen empfangen zum Durchführen der Phasenmessungen. Bei Konfigurierung als ein Nachbarsignalsender während des Hybrid-CT-RTT-Paketaustauschzeitslots 1015 kann der unterstützende Chipsatz i (905) ein RTT-Paket auf einem Nachbarkanal während der RTT-Paketübertragung des Initiators oder des Reflektors je nach der Rolle des Hauptknotens und des Schlüssels übertragen. In einem Aspekt kann der unterstützende Chipsatz i (905) bei Konfigurierung als ein Nachbarsignalsender während des Hybrid-CT-RTT-Paketaustauschzeitslots 1015 ein CT-Signal auf einem Nachbarkanal während der CT-Übertragungen des Initiators oder des Reflektors je nach der Rolle des Hauptknotens und des Schlüssels übertragen.
  • 11 veranschaulicht ein Nachrichtensequenzdiagramm zwischen Hosts des Autos und des Schlüssels, dem Hauptknoten in dem Wagen als den Initiator, dem Schlüssel als den Reflektor und den unterstützenden Chipsätzen, die sich Funktionalitäten der Erfassung und Nachbarsignalübertragung teilen, um sichere phasenbasierte Entfernungsmesszyklen umzusetzen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • Vor den sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklen kann der Host 1101 in dem Auto den Initiator (Chipsatz 0) und die unterstützenden Chipsätze (Chipsätze 1-n) mit einer Anfangsmenge von Konfigurationsparametern wie etwa den Zyklen, Zeitslots, Kanälen für die Zeitslots der Zyklen, Startzeiten der Zyklen/Zeitslots usw. in Operation 1105 konfigurieren. Der Host 1101 kann auch die Rolle jedes unterstützenden Chipsatzes als entweder ein Sensor oder ein Nachbarsignalsender für jeden Zeitslot der Zyklen und das Frequenzoffset des Nachbarkanals (± 2 MHz oder ± 4 MHz) in Operation 1107 konfigurieren. Ein Host 1103 des Reflektors in dem Schlüssel kann auch den Reflektor mit seiner jeweiligen Menge von Parametern in Operation 1109 konfigurieren.
  • Der Initiator und der Reflektor können eine Quittierungs- und Aushandlungsprozedur zum Austauschen ihrer Konfigurationsparameter und Sicherheitsschlüssel in Operation 1111 durchführen. Der Initiator und der Reflektor können sich auf eine Menge von sicheren Entfernungsmessparametern wie die Kanäle für die Zeitslots der Zyklen, Startzeiten der Zyklen/Zeitslots usw. einigen, die auf die Fähigkeiten des Initiators und des Reflektors zugeschnitten sind. Der Host 1101 des Autos kann die vereinbarten sicheren Entfernungsmessparameter von dem Initiator in Operation 1113 sammeln, und an die unterstützenden Chipsätze weiterleiten zum Synchronisieren der geplanten Zyklen/Zeitslots und der assoziierten Kanäle unter den Chipsätzen in Operation 1115.
  • Der Initiator, der Reflektor und die unterstützenden Chipsätze können dann die geplanten Zeitslots der Zyklen zum Austauschen mehrere CTs und RTT-Pakete über mehrere Kanäle starten, und die unterstützenden Chipsätze können ihren Konfigurationsrollen für die Zeitslots der Zyklen zum Durchführen der sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklen in Operation 1117 folgen. Am Ende eines Zyklus können der Initiator und die unterstützenden Chipsätze, die als ein Sensor während mindestens eines Zeitslots des Zyklus konfiguriert worden sind, ihre Phasenmessungen und ihre ToD-ToA-Schätzwerte (von dem Initiator) in Operation 1119 oder die TDoA-Schätzwerte (von den unterstützenden Chipsätzen) zu dem Host 1101 des Autos in Operation 1121 senden. Der Reflektor kann seine Phasenmessungen und ToD-ToA-Schätzwerte zu dem Host 1103 des Schlüssels in Operation 1123 senden. Der Host 1101 des Autos und der Host 1103 des Schlüssels können ihre Phasenmessungen und/oder ToD-ToA-Schätzwerte in Operation 1125 austauschen. Beispielsweise können die Phasenmessungen und/oder die ToD-ToA-Schätzwerte von dem Schlüssel als Korrekturterme durch den Host 1101 des Autos verwendet werden. Der Host 1101 des Autos kann die empfangenen Phasenmessungen von dem Initiator, dem Schlüssel und den unterstützenden Chipsätzen, die ToD-ToA-Schätzwerte von dem Initiator und dem Schlüssel und die TDoA-Schätzwerte von den unterstützenden Chipsätzen über mehrere Zyklen verwenden, um einen genauen Schätzwert der Entfernung und der Position des Schlüssels zu erzeugen.
  • 12 veranschaulicht ein Nachrichtensequenzdiagramm zwischen einem Host, dem Schlüssel als den Initiator, dem Hauptknoten in dem Wagen als den Reflektor und den unterstützenden Chipsätzen, die sich Funktionalitäten der Erfassung und Nachbarsignalübertragung teilen, um sichere phasenbasierte Entfernungsmesszyklen umzusetzen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. In 12 ist die Rolle des Initiators und des Reflektors zwischen dem Hauptknoten und Schlüssel gegenüber der in 11 vertauscht.
  • Nachdem der Host 1101 des Autos den Reflektor (Chipsatz 0) und die unterstützenden Chipsätze mit den Konfigurationsparametern in Operationen 1105 beziehungsweise 1107 konfiguriert und der Host 1103 des Initiators in dem Schlüssel den Initiator mit seinen Konfigurationsparametern in Operation 1109 konfiguriert, initiiert der Initiator in dem Schlüssel eine Quittierung und Aushandlung mit dem Reflektor in dem Auto zum Austauschen ihrer Konfigurationsparameter und zum Vereinbaren einer Menge von sicheren Entfernungsmessparametern in Operation 1211. Der Initiator in dem Schlüssel kann dann den Austausch von mehreren CTs und RTT-Paketen mit dem Reflektor und den unterstützenden Chipsätzen in ihren Zeitslot-konfigurierten Rollen in dem Auto starten zum Durchführen der sicheren phasenbasierten Entfernungsmesszyklen in Operation 1217. Am Ende jedes Zyklus kann der Host 1101 des Autos die Phasenmessungen und RTT-Ergebnisse von dem Reflektor in Operation 1119 empfangen, die Phasenmessungen und TDoA-Schätzwerte von den unterstützenden Chipsätzen in Operation 1121 empfangen, ihre Phasen- und/oder RTT-Ergebnisse mit dem Host 1103 des Schlüssels in Operation 1125 austauschen und einen genauen Schätzwert der Entfernung und der Position des Schlüssels wie in 11 erzeugen.
  • 13 veranschaulicht ein Blockdiagramm der Schnittstelle unter dem Host 1301 des Hauptknotens , dem Hauptknoten 1303 und den unterstützenden Chipsätzen1305 und 1307, die sich Funktionalitäten der Erfassung und Nachbarsignalübertragung teilen, um sichere phasenbasierte Entfernungsmesszyklen umzusetzen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • Der Host 1301 des Hauptknotens kommuniziert mit dem Hauptknoten 1303 des BLE-Chipsatzes 0 und der unterstützenden Chipsätze 1305, 1307 der BLE-Chipsätze 1-2 enthaltend die Doppelfunktionalitäten für Erfassung und Nachbarsignalübertragung durch eine BLE-Hostcontrollerschnittstelle (HCI). Die BLE-Chipsätze 0-2 (1303, 1305, 1307) können Controller enthalten zum Ausführen von Anweisungen zum Implementieren der erörterten sicheren phasenbasierten Multiträger-Entfernungsmesszyklen. Der Host 1301 des Hauptknotens kann die BLE-Chipsätze 0-2 (1303, 1305, 1307) mit Konfigurationsparametern und die Rollen jedes unterstützenden Chipsatzes als einen Sensor oder einen Nachbarsignalsender für die Zeitslots der Zyklen konfigurieren. Der Host 1301 des Hauptknotens kann ebenfalls zu den unterstützenden Chipsätzen 1305 und 1307 durch den Hauptknoten 1303 mit einem Schlüssel ausgehandelte Entfernungsmessparameter nach der Quittierungs- und Aushandlungsprozedur vor dem Start der Entfernungsmesszyklen weiterleiten. Am Ende der Entfernungsmesszyklen kann der Host 1301 des Hauptknotens Messergebnisse einschließlich der Phasenmessung, ToD-ToA- und TDoA-Schätzwerte von den BLE-Chipsätzen 0-2 (1303, 1305, 1307) sammeln und Messergebnisse mit dem Schlüssel austauschen zum Schätzen der Entfernung und Position des Schlüssels.
  • 14 veranschaulicht ein Funktionsblockdiagramm eines unterstützenden Chipsatzes, der doppelte Funktionalitäten der Erfassung und Nachbarsignalübertragung aufweist, um sichere phasenbasierte Entfernungsmesszyklen umzusetzen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
  • Bei Konfigurierung als ein Sensor kann der unterstützende Chipsatz ein einen CT enthaltendes BLE-Signal für Phasenmessungen oder ein GFSK-(Gaussian Frequency Shift Keying-) moduliertes RTT-Paket für ToA-Schätzwerte während des CT- oder RTT-Paketaustauschs zwischen dem Initiator beziehungsweise Reflektor empfangen. Eine Antenne 1401 kann das BLE-Signal empfangen. Ein Duplexer kann eine Trennung zwischen dem empfangenen BLE-Signal und einem Sende-BLE-Signalpfad bereitstellen, wenn der unterstützende Chipsatz als ein Nachbarsignalsender konfiguriert ist. Ein auf den Kanal des empfangenen Signals zentrierter Bandpassfilter 1403 kann das Empfangssignal filtern, um ein das RTT-Paket oder den CT enthaltendes Bandpasssignal zu erzeugen. Ein rauscharmer Verstärker (LNA) 1405 kann das Bandpasssignal verstärken. Ein Tiefsetzsteller 1409 kann das verstärkte Bandpasssignal mit einem auf die Mittenfrequenz des Kanals abgestimmten lokalen Oszillator (LO) 1407 mischen, um ein tiefgesetztes Quadratursignal zu erzeugen. Ein Tiefpassfilter 1411 kann das tiefgesetzte Quadratursignal filtern, um ein Basisbandquadratursignal zu erzeugen. Ein Verstärker 1413 kann das Basisbandquadratursignal verstärken, um ein verstärktes Basisbandquadratursignal zu erzeugen. Ein Analog-Digital-Wandler (ADW) 1415 kann das verstärkte Basisbandquadratursignal mit einem Abtasttakt abtasten, um ein digitales Basisbandquadratursignal zu erzeugen. Falls das BLE-empfangene Signal ein CT-Signal ist, kann das digitale Basisbandquadratursignal die Quadraturabtastwerte des CT-Signals darstellen. Falls das empfangene Signal ein RTT-Paket ist, kann ein GFSK-Demodulator 1417 das digitale Basisbandquadratursignal demodulieren, um das RTT-Paket wiederherzustellen und die ToA des RTT-Pakets zu schätzen.
  • Bei Konfigurierung als ein Nachbarsignalsender kann der unterstützende Chipsatz ein GFSK-moduliertes RTT-Paketsignal oder ein CT-Signal auf einem Nachbarkanal (± 2 MHz oder ± 4 MHz) des RTT-Pakets oder der CT-Übertragung jeweils von dem Hauptknoten übertragen. Ein GFSK-1421-Modulator kann ein GFSK-moduliertes RTT-Paketsignal in einem Basisband in dem digitalen Bereich erzeugen. Ein Digital-AnalogWandler (DAW) 1423 kann das GFSK-modulierte RTT-Paketsignal von dem digitalen Bereich zu einer analogen Darstellung umwandeln. Ein Tiefpassfilter 1425 kann das analoge GFSK-modulierte RTT-Paketsignal filtern, um ein Basisband-RTT-Paketsignal zu erzeugen. Ein Hochsetzsteller 1429 kann das Basisband-RTT-Paketsignal mit dem auf den Nachbarkanal abgestimmten LO 1407 mischen, um ein auf den Nachbarkanal zentriertes hochgesetztes RTT-Paketsignal zu erzeugen. Falls die Nachbarsignalübertragung für ein CT-Signal ist, kann der Hochsetzsteller 1429 einen Amplitudenausgang von einem CT-Amplitudengenerator 1427 mit der Nachbarkanal-Trägerfrequenz des LO 1407 mischen, um ein hochgesetztes CT-Signal des Nachbarkanals zu erzeugen. Ein auf den Nachbarkanal zentriertes Bandpassfilter 1431 kann das hochgesetzte RTT-Paketsignal oder das hochgesetzte CT-Signal filtern, um ein Bandpasssignal zu erzeugen. Ein Leistungsverstärker (PA) 1433 kann das Bandpasssignal verstärken, um ein BLE-Sendesignal zu erzeugen. Der Duplexer 1402 kann das BLE-Sendesignal zur Übertragung an die Antenne 1401 liefern.
  • 15 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens 1500 zum Betreiben einer Einrichtung, die sich Funktionalitäten der Erfassung und Nachbarsignalübertragung teilt, um sichere phasenbasierte Multiträger-Entfernungsmessung zwischen einer Entfernungsmesseinrichtung und einer Zieleinrichtung zu unterstützen, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung. In einem Aspekt kann das Verfahren 1500 durch den unterstützenden Chipsatz von 1-14 unter Nutzung von Hardware, Software oder Kombinationen aus Hardware und Software durchgeführt werden.
  • In Operation 1501 empfängt die Einrichtung mit den Doppelfunktionalitäten des Erfassens und Übertragens Konfigurationsparameter zum Konfigurieren von Operationen der Einrichtung für mehrere Zeitslots eines phasenbasierten Entfernungsmesszyklus. In einem Aspekt kann die Einrichtung die Konfigurationsparameter von einem Host eines phasenbasierten Entfernungsmesssystems empfangen, das eine Entfernungsmesseinrichtung und die Einrichtung mit den Doppelfunktionalitäten des Erfassens und Übertragens enthält. In einem Aspekt können die Konfigurationsparameter die geplante Anzahl von Zeitslots in dem Entfernungsmesszyklus, die Rolle der Einrichtung als ein Sensor oder ein Nachbarsignalsender in den Zeitslots, Arbeitsfrequenzkanäle der Zeitslots, Startzeit des Entfernungsmesszyklus, Startzeit der Zeitslots, Informationen über den Typ von Zeitslots usw. enthalten. In einem Aspekt kann der Typ der Zeitslots einen Zeitslot für die Entfernungsmesseinrichtung und die Zieleinrichtung enthalten, um nur CT-Signale, nur RTT-Pakete oder eine Kombination aus CT- und RTT-Paketen auszutauschen.
  • In der Operation 1503 empfängt die Einrichtung zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung ausgetauschte Synchronisationssignale in einem ersten Zeitslot des Entfernungsmesszyklus für die Einrichtung zum Synchronisieren von Zeit und Kalibrieren von Frequenz mit der Entfernungsmesseinrichtung der Zieleinrichtung. In einem Aspekt kann die Einrichtung während dieses Zeitslots, auch als der Kalibrierungs-Synchronisationszeitslot bezeichnet, als ein Sensor zum Empfangen der zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung ausgetauschten RTT-Pakete zum Synchronisieren ihrer Timingreferenz mit dem RTT-Paketaustausch arbeiten. In einem Aspekt kann die Einrichtung ein CT-Signal von der Zieleinrichtung auf einer bekannten Trägerfrequenz empfangen zum Messen des Frequenzfehleroffsets der Einrichtung von der Zieleinrichtung.
  • In Operation 1505 bestimmt die Einrichtung, ob die Einrichtung als ein Sensor oder als ein Sender in den mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus auf Basis der Konfigurationsparameter betrieben werden soll.
  • In Operation 1507 empfängt in einer ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots, wenn die Einrichtung dazu geplant ist, als ein Sensor zu arbeiten, die Einrichtung zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung ausgetauschte Entfernungsmesssignale in der ersten Teilmenge von Zeitslots. In einem Aspekt kann die Einrichtung die CT-Signale oder die RTT-Pakete, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, auf dem gleichen Kanal wie die Entfernungsmesseinrichtung und die Zieleinrichtung empfangen. Die Einrichtung kann die zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung ausgetauschten CT-Signale empfangen, um eine Phasenmessung der CT-Signale durchzuführen. Die Einrichtung kann die zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung ausgetauschten RTT-Pakete empfangen, um die TDoA der RTT-Pakete zu schätzen.
  • In Operation 1509 sendet die Einrichtung in einer zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots, wenn die Einrichtung dafür geplant ist, als ein Sender zu arbeiten, ein Entfernungsmesssignal auf einem Nachbarkanal der Entfernungsmesseinrichtung während der Zeit, während der die Entfernungsmesseinrichtung ihr Entfernungsmesssignal in der zweiten Teilmenge von Zeitslots sendet. In einem Aspekt kann die Einrichtung ein RTT-Paket auf einem Nachbarkanal (z.B. ± 2 MHz oder ± 4 MHz) des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung senden, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein RTT-Paket zu der Zieleinrichtung sendet. In einem Aspekt kann die Einrichtung ein CT-Signal auf einem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung senden, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein CT-Signal zu der Zieleinrichtung sendet.
  • Verschiedene Ausführungsformen des hierin beschriebenen phasenbasierten Multiträger-Entfernungsmesssystems können verschiedene Operationen enthalten. Diese Operationen können durch Hardwarekomponenten, digitale Hardware und/oder Firmware/programmierbare Register (z.B. wie in einem computerlesbaren Medium implementiert) und/oder Kombinationen davon durchgeführt und/oder gesteuert werden. Die hierin beschriebenen Verfahren und veranschaulichenden Beispiele stehen nicht inhärent zu irgendeiner bestimmten Einrichtung oder einer anderen Vorrichtung in Beziehung. Verschiedene Systeme (z.B. wie etwa eine Drahtloseinrichtung, die einer Nahfeldumgebung arbeitet, ein Picobereichsnetzwerk, ein Nahbereichsnetzwerk, usw.) können gemäß den hierin beschriebenen Lehren verwendet werden, oder es kann sich als zweckmäßig herausstellen, eine spezialisiertere Vorrichtung zu konstruieren, um die erforderlichen Verfahrensschritte durchzuführen. Die erforderliche Struktur für eine Vielzahl dieser Systeme ergibt sich, wie in der Beschreibung oben dargelegt.
  • Ein zum Implementieren von Operationen von verschiedenen Aspekten der Offenbarung verwendetes computerlesbares Medium kann ein nichtvorübergehendes computerlesbares Ablagemedium sein, das unter anderem ein elektromagnetisches Ablagemedium, ein magnetooptisches Ablagemedium, einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen löschbaren programmierbaren Speicher (z.B. EPROM und EEPROM), einen Flash-Speicher oder einen anderen derzeit bekannten oder später zu entwickelnden nichtvorübergehenden Typ von Medium enthalten kann, der sich für das Speichern von Konfigurationsinformationen eignet.
  • Die obige Beschreibung soll veranschaulichend und nicht restriktiv sein. Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf spezifische veranschaulichende Beispiele beschrieben worden ist, versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt ist. Der Schutzbereich der Offenbarung sollte unter Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang an Äquivalenten, auf das die Ansprüche ein Anrecht haben, bestimmt werden.
  • Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine/einer“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext nicht deutlich etwas anderes angibt. Es versteht sich weiter, dass die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“, „kann enthalten“ und/oder „enthaltend“, wenn hierin verwendet, die Anwesenheit von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren kann, aber die Anwesenheit oder den Zusatz von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. Deshalb dient die hierin verwendete Terminologie dem Zweck des Beschreibens nur bestimmter Ausführungsformen und soll nicht beschränkend sein.
  • Es sei auch angemerkt, dass die erwähnten Funktionen/Handlungen in einigen alternativen Implementierungen außerhalb der in den Figuren angemerkten Reihenfolge auftreten können. Beispielsweise können zwei nacheinander gezeigte Figuren tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder können manchmal in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden, je nach der involvierten Funktionalität/den involvierten Handlungen.
  • Obwohl die Verfahrensoperationen in einer spezifischen Reihenfolge beschrieben wurden, versteht sich, dass andere Operationen zwischen beschriebenen Operationen durchgeführt werden können, beschriebene Operationen so verstellt werden können, dass sie zu geringfügig anderen Zeiten erfolgen, oder die beschriebenen Operationen können in einem System verteilt sein, das das Auftreten der verarbeitenden Operationen in mit der Verarbeitung assoziierten verschiedenen Intervallen gestattet. Beispielsweise können gewisse Operationen mindestens teilweise in einer umgekehrten Reihenfolge, gleichzeitig und/oder parallel mit anderen Operationen durchgeführt werden.
  • Verschiedene Einheiten, Schaltungen oder andere Komponenten können beschrieben oder beansprucht sein als „konfiguriert zum“ oder „konfigurierbar zum“ Durchführen einer Aufgabe oder von mehreren Aufgaben. In derartigen Kontexten wird der Ausdruck „konfiguriert zum“ oder „konfigurierbar zum“ verwendet, um eine Struktur anzumerken durch Anzeigen, dass die Einheiten/Schaltungen/Komponenten eine Struktur (z.B. Schaltungsanordnung) enthalten, die die Aufgabe oder Aufgaben während der Operation durchführt. Als solches kann gesagt werden, dass die Einheit/Schaltung/Komponente konfiguriert ist zum Durchführen der Aufgabe oder konfigurierbar zum Durchführen der Aufgabe, selbst wenn die spezifizierte Einheit/Schaltung/Komponente nicht aktuell betriebsfähig ist (z.B. nicht eingeschaltet ist). Die mit der Sprache „konfiguriert zum“ oder „konfigurierbar zum“ verwendeten Einheiten/Schaltungen/Komponenten enthalten Hardware - beispielsweise Schaltungen, einen Programmanweisungen speichernden Speicher, die ausführbar sind, um die Operation zu implementieren, und so weiter. Das Anführen, dass eine Einheit/- Schaltung/Komponente „konfiguriert ist zum“ Durchführen einer oder mehrerer Aufgaben oder „konfigurierbar ist zum“ Durchführen einer oder mehrerer Aufgaben soll ausdrücklich nicht 35 U.S.C. 112, sechsten Absatz, für diese Einheit/Schaltung/Komponente aufrufen.
  • Außerdem kann „konfiguriert zum“ oder „konfigurierbar zum“ eine generische Struktur (z.B. generische Schaltungsanordnung) enthalten, die durch Firmware (z.B. ein FPGA) manipulierbar ist, um auf eine Weise zu arbeiten, die in der Lage ist, die fragliche(n) Aufgabe(n) durchzuführen. „Konfiguriert zum“ kann auch das Adaptieren eines Herstellungsprozesses (z.B. einer Halbleiterfabrikationsanlage) zum Fabrizieren von Bauelementen (z.B. integrierten Schaltungen) beinhalten, die dafür adaptiert sind, eine oder mehrere Aufgaben zu implementieren oder durchzuführen. „Konfigurierbar zum“ soll ausdrücklich nicht auf blanke Medien, einen unprogrammierten Prozessor oder eine unprogrammierte programmierbare Logikeinrichtung, ein programmierbares Gatearray oder eine andere unprogrammierte Einrichtung anwendbar sein, sofern nicht durch programmierte Medien begleitet, die der unprogrammierten Einrichtung die Fähigkeit verleihen, konfiguriert zu werden, um die offenbarte(n) Funktion/Funktionen durchzuführen.
  • Die vorausgegangene Beschreibung ist zum Zweck der Erläuterung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben worden. Jedoch sollen die obigen veranschaulichenden Erörterungen nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen beschränken. Viele Modifikationen und Variationen sind angesichts der obigen Lehren möglich. Die Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Ausführungsformen und ihre praktischen Anwendungen am besten zu erläutern, um es dadurch anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Ausführungsformen und verschiedene Modifikationen am besten zu nutzen, wie sie sich möglicherweise für die bestimmte in Betracht gezogene Verwendung eignen. Dementsprechend sollen die vorliegenden Ausführungsformen als veranschaulichend und nicht restriktiv angesehen werden, und die Erfindung soll nicht durch die hierin angegebenen Details beschränkt sein, sondern kann innerhalb des Schutzbereichs und der Äquivalente der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 63/127929 [0001]

Claims (20)

  1. Verfahren zur Entfernungsmessung zwischen einer Entfernungsmesseinrichtung und einer Zieleinrichtung, umfassend: - Bestimmen, durch eine Einrichtung mit einer Doppel-Erfassungs- und Übertragungsfunktionalität, ob die Einrichtung als ein Sensor oder als ein Sender in mehreren Zeitslots eines Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll; - als Reaktion auf das Bestimmen, die Einrichtung als einen Sensor in einer ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus zu betreiben, Empfangen von mehreren ersten Entfernungsmesssignalen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung der ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots, zum Messen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale; - als Reaktion auf das Bestimmen, die Einrichtung als einen Sender in einer zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus zu betreiben, Übertragen eines zweiten Entfernungsmesssignals auf einem Nachbarkanal eines Kanals der Entfernungsmesseinrichtung, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein drittes Entfernungsmesssignal in der zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots überträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen, ob die Einrichtung als ein Sensor oder als ein Sender in den mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll, das Durchführen des Bestimmens auf Basis von Konfigurationsparametern umfasst, wobei die Konfigurationsparameter umfassen: - eine Rolle der Einrichtung als ein Sensor oder als ein Sender in jedem Zeitslot der mehreren Zeitslots; - einen Kanal zum Empfangen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, wenn die Einrichtung als ein Sensor für einen oder mehrere der mehreren Zeitslots arbeitet; - den Nachbarkanal zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals, wenn die Einrichtung als ein Sender für einen beliebigen der mehreren Zeitslots arbeitet.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Betreiben der Einrichtung als ein Sensor zum Empfangen von mehreren ersten Entfernungsmesssignalen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung in der ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, umfasst: - Betreiben der Einrichtung als der Sensor in einem ersten Zeitslot auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung; - Empfangen von Umlauf-Paketen, RTT-Paketen (RTT: Round-Trip-Time), ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, zum Synchronisieren der Zeit der Einrichtung mit der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung; - Empfangen eines Dauerton-Signals, CT-Signals, von der Zieleinrichtung zum Kalibrieren der Frequenz der Einrichtung.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Empfangen von mehreren ersten Entfernungsmesssignalen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, umfasst: - Empfangen von mehreren Umlauf-Paketen, RTT-Paketen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, zum Durchführen von Ankunftszeitdifferenz-Schätzwerten, TDoA-Schätzwerten (TDoA: Time-Difference-of-Arrival), der RTT-Pakete von der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung; oder - Empfangen von mehreren Dauerton-Signalen, CT-Signalen (CT: Continuous Tone), ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, zum Durchführen von Phasenmessungen des CT-Signals.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, weiter umfassend: - Übertragen der TDoA-Schätzwerte oder der Phasenmessungen an eine Hosteinrichtung, um eine Entfernung der Zieleinrichtung von der Entfernungsmesseinrichtung zu schätzen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf dem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung umfasst: - Übertragen eines ersten Umlauf-Pakets, RTT-Pakets, auf dem Nachbarkanal, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein zweites RTT-Paket auf dem Kanal zu der Zieleinrichtung überträgt; oder - Übertragen eines ersten Dauerton-Signals, CT-Signals, auf dem Nachbarkanal, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein zweites CT-Signal auf dem Kanal an die Zieleinrichtung überträgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Nachbarkanal einen Offset zwischen 2 MHz und 4 MHz von dem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung aufweist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bestimmen, ob die Einrichtung als ein Sensor oder ein Sender betrieben werden soll, umfasst: - Betreiben der Einrichtung als ein Sensor für alle der mehreren Zeitslots für eine erste Menge der Entfernungsmesszyklen zum Empfangen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung; - Betreiben der Einrichtung als ein Sender für einen oder mehrere der mehreren Zeitslots für eine zweite Menge des Entfernungsmesszyklus zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf dem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend: - Konfigurieren der Einrichtung als die Entfernungsmesseinrichtung; - Betreiben der Einrichtung sowohl als ein Sensor als auch ein Sender in einem oder mehreren der Vielzahl von Zeitslots, um die mehreren ersten Entfernungsmesssignale mit der Zieleinrichtung auszutauschen.
  10. Vorrichtung, umfassend: - einen Empfänger, eingerichtet zum Empfangen erster Entfernungsmesssignale; - einen Sender, eingerichtet zum Übertragen zweiter Entfernungsmesssignale; - ein Verarbeitungssystem, das eingerichtet ist zum - Bestimmen, ob der Empfänger oder der Sender in mehreren Zeitslots eines Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll; - als Reaktion auf eine Bestimmung zum Betreiben des Empfängers in einer ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, Verarbeiten mehrerer der ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen einer Entfernungsmesseinrichtung und einer Zieleinrichtung, empfangen durch den Empfänger in der ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots zum Messen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale; - als Reaktion auf eine Bestimmung zum Betreiben des Senders in einer zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf einem Nachbarkanal eines Kanals der Entfernungsmesseinrichtung, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein drittes Entfernungsmesssignal in der zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots überträgt.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Prozessor eingerichtet ist zum Bestimmen, ob der Empfänger oder der Sender in den mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll, auf Basis von Konfigurationsparametern, wobei die Konfigurationsparameter umfassen: - Informationen zum Betreiben des Empfängers oder des Senders in jedem Zeitslot der mehreren Zeitslots; - einen Kanal, verwendet von dem Empfänger zum Empfangen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, wenn der Empfänger für einen oder mehrere der Vielzahl von Zeitslots betrieben wird, - den Nachbarkanal, verwendet zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals, wenn der Sender für einen beliebigen der mehreren Zeitslots betrieben wird.
  12. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 10 oder 11, bei der zum Betreiben des Empfängers in der ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, das Verarbeitungssystem eingerichtet ist zum - Betreiben des Empfängers in einem ersten Zeitslot auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung; - Verarbeiten von Umlauf-Paketen, RTT-Paketen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, empfangen von dem Empfänger zum Synchronisieren einer Zeit der Vorrichtung mit der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung; - Verarbeiten eines durch den Empfänger von der Zieleinrichtung empfangenen Dauerton-Signals, CT-Signals, zum Kalibrieren der Frequenz der Vorrichtung.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der zum Verarbeiten der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, das Verarbeitungssystem eingerichtet ist zum - Verarbeiten von mehreren Umlauf-Paketen, RTT-Paketen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, zum Durchführen von Ankunftszeitdifferenz-Schätzwerten, TDoA-Schätzwerten, der RTT-Pakete von der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung; oder - Verarbeiten von mehreren Dauerton-Signalen, CT-Signalen, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung auf einem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, zum Durchführen von Phasenmessungen der CT-Signale.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Verarbeitungssystem weiterhin eingerichtet ist zum - Übertragen der TDoA-Schätzwerte oder der Phasenmessungen an eine Hosteinrichtung, um eine Entfernung der Zieleinrichtung von der Entfernungsmesseinrichtung zu schätzen.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei der zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf dem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung, das Verarbeitungssystem eingerichtet ist zum - Übertragen eines ersten Umlauf-Pakets, RTT-Pakets, auf dem Nachbarkanal, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein zweites RTT-Paket auf dem Kanal zu der Zieleinrichtung überträgt; oder - Übertragen eines ersten Dauerton-Signals, CT-Signals, auf dem Nachbarkanal, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein zweites CT-Signal auf dem Kanal an die Zieleinrichtung überträgt.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei der der Nachbarkanal einen Offset zwischen 2 MHz und 4 MHz von dem Kanal der Entfernungsmesseinrichtung aufweist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei der zum Bestimmen, ob der Empfänger oder der Sender in den mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll, das Verarbeitungssystem eingerichtet ist zum - Betreiben des Empfängers für alle der mehreren Zeitslots für eine erste Menge der Entfernungsmesszyklen zum Empfangen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung; - Betreiben des Senders für einen oder mehrere der mehreren Zeitslots für eine zweite Menge des Entfernungsmesszyklus zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf dem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei der das Verarbeitungssystem weiterhin eingerichtet ist zum - Konfigurieren der Vorrichtung als die Entfernungsmesseinrichtung; - Betreiben der Vorrichtung sowohl als ein Empfänger als auch ein Sender in einem oder mehreren der Vielzahl von Zeitslots zum Austauschen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale mit der Zieleinrichtung.
  19. System, umfassend: - eine Hosteinrichtung; - eine Entfernungsmesseinrichtung, eingerichtet zum Austauschen von Entfernungsmesssignalen mit einer Zieleinrichtung; - eine Vielzahl unterstützender Einrichtungen, wobei jede der Vielzahl unterstützender Einrichtungen umfasst: - einen Empfänger, der eingerichtet ist zum Empfangen erster Entfernungsmesssignale; - einen Sender, der eingerichtet ist zum Übertragen zweiter Entfernungsmesssignale; - ein Verarbeitungssystem, die eingerichtet ist zum - Bestimmen, ob der Empfänger oder der Sender in mehreren Zeitslots eines Entfernungsmesszyklus betrieben werden soll; - als Reaktion auf eine Bestimmung zum Betreiben des Empfängers in einer ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, Verarbeiten mehrerer der ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, empfangen durch den Empfänger in der der ersten Teilmenge der mehreren Zeitslots zum Durchführen von Messungen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale; - als Reaktion auf eine Bestimmung zum Betreiben des Senders in einer zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots des Entfernungsmesszyklus, Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf einem Nachbarkanal eines Kanals der Entfernungsmesseinrichtung, wenn die Entfernungsmesseinrichtung ein drittes Entfernungsmesssignal in der zweiten Teilmenge der mehreren Zeitslots überträgt; - Übertragen der Messungen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale zu der Hosteinrichtung zum Schätzen einer Entfernung der Zieleinrichtung von dem System.
  20. System nach Anspruch 19, bei dem die Hosteinrichtung konfiguriert: - eine andere Teilmenge der mehreren unterstützenden Einrichtungen zum Betreiben des entsprechenden Empfängers für alle der mehreren Zeitslots in einem ersten des Entfernungsmesszyklus von einem zweiten des Entfernungsmesszyklus zum Empfangen der mehreren ersten Entfernungsmesssignale, ausgetauscht zwischen der Entfernungsmesseinrichtung und der Zieleinrichtung, - eine verbleibende Teilmenge der mehreren unterstützenden Einrichtungen in dem ersten und dem zweiten des Entfernungsmesszyklus zum Betreiben als einen Sender für einen oder mehrere der mehreren Zeitslots zum Übertragen des zweiten Entfernungsmesssignals auf dem Nachbarkanal des Kanals der Entfernungsmesseinrichtung.
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