JP2018102001A - 飛行時間の範囲の決定のためのチャネル情報交換システム及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】飛行時間の範囲の決定のためのチャネル情報交換システム及び方法を提供する。
【解決手段】IEEE802.11ネットワークにおける飛行時間（ToF）位置決定のためのシステムは、ToF位置の測定のためにチャネルで要求フレームを応答局に送信する開始局を有する。応答局は、チャネル情報のオフロード、要求フレームの受信時間及び応答フレームの送信時間を開始局に対して応答し、開始局が応答局に関してToF位置を計算することを可能にしてもよい。
【選択図】図４

Description

［関連出願］
この出願は、2013年3月6日に出願された米国仮特許出願第61/773,399号の優先権を主張し、その内容を援用する。
［技術分野］
実施例は、無線ネットワーク通信に関する。或る実施例は、IEEE802.11標準に関する。或る実施例は、WiFiネットワークに関する。或る実施例は、ビームフォーミングに関する。或る実施例は、チャネルフィードバック、位置決定及び飛行時間（ToF：time-of-flight）に関する。
室外のナビゲーションは、米国の全地球測位システム（GPS：Global Positioning System）、ロシアの全地球航法衛星システム（GLONASS：Global Navigation Satellite System）及び欧州のGALILEOのような様々な全地球航法衛星システム（GNSS：global-navigation-satellite-system）の使用を通じて広く展開されている。これらのシステムは、室外で効果的に動作し得るが、衛星受信の問題のため、室内であまり効果的でない場合がある。
比較的最近になって、室内のナビゲーション問題を解決することが注目されている。１つの対策は、飛行時間（ToF：Time-of-Flight）位置決定方法に基づき得る。飛行時間は、信号が移動通信局（例えば、ユーザ）からアクセスポイント（AP：access point）に伝搬し、ユーザに戻る全体の時間として規定され得る。この値は、時間を2で除算し、結果を光の速度で乗算することにより、距離に変換され得る。この方法は、ロバスト且つスケーラブルになり得るが、Wi-Fiモデムに対するハードウェアの変更を必要とする可能性がある。
GNSSの範囲外で室内のナビゲーションを実行する一般的なニーズが存在する。
或る実施例による無線通信システムの実施例のブロック図 或る実施例による無線通信システムの実施例のブロック図 或る実施例によるフレーム構成の実施例の図 或る実施例に従ってToF計算を開始局にオフロードするToF距離測定のためのプロトコルフロー図 図１の無線通信システムのチャネルで送信される典型的な時間ドメインの信号 或る実施例に従ってToF計算を応答局にオフロードするToF距離測定のためのプロトコルフロー図 或る実施例に従ってヌルデータパケットのような双方向チャネル推定を使用してToF計算を開始局にオフロードするToF距離測定のためのプロトコルフロー図
以下に説明する実施例は、WiFi通信システム及びIEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）802.11（すなわち、無線ローカルエリアネットワーク（WLAN：wireless local area network）コンピュータ通信を実現する一式の物理レイヤ標準）を参照する。しかし、この実施例は、WiFi通信システム又はいずれか特定の通信標準のみに限定されない。この実施例は、位置及びナビゲーション機能が望まれ得るいずれかの通信システムにおいて使用されてもよい。
飛行時間（ToF：Time-of-Flight）位置決定方法は、GNSSが利用可能でない可能性がある環境（例えば、室内）において移動局の位置を決定する方法を提供し得る。典型的なToF方法は、参入障壁を課すことがある。この理由は、ナビゲーション及びWiFi技術の双方を有する製造者のみがこの種類の対策を実現し得るからである。
現在の通信システムでは、２つの無線通信局は、WiFi距離測定を実行するために、到達時間（ToA：time-of-arrival）を独立して計算してもよい。各局は、これらの局の間のラウンドトリップ時間を決定するために、フレームの到達時間（ToA：Time of Arrival）と、フレームの出発時間（ToD：Time of Departure）を組み合わせてもよい。ラウンドトリップ時間を光の速度で乗算し、2で除算することは、局からの距離を生じ得る。
ToA計算は、チャネル情報の分析に基づいてもよい。チャネル情報は、通信リンクの既知のチャネル特性を示す。チャネル情報は、どのように信号が送信機から受信機に伝搬するかを記述してもよく、例えば、拡散、フェージング、距離による電力の減衰の組み合わせの効果を表してもよい。チャネル情報は、移動局が領域を動き回ると変化し得るため、チャネル情報は、特定の時間のチャネルのスナップショットとして記述されてもよい。従って、それぞれのToA計算の間に、新たなチャネル情報が使用されてもよい。
各チャネルのチャネル情報は、チャネルで送信されたフレームのプリアンブルに生じた歪みを決定することにより決定されてもよい。このようなプリアンブルの一例が図３に示されており、以下に説明する。予想されるプリアンブルは、標準のプリアンブルとして受信機に認識されてもよく、実際に受信されたプリアンブルは、現時点で認識されてもよいため、受信機は、予想されたプリアンブルに生じた歪みによりチャネル情報を決定することができる。
自身のToA分析を独立して実行する各局は、チャネルの片側のみが考慮されるため、計算にエラーを取り入れる可能性がある。これらのエラーは、数十メートルの変動を生じる可能性がある。
この問題への対策は、一方の局にそのチャネル情報を他方の局に伝送させることでもよい。従って、ToF計算は、１つのみの局にオフロード（offload）され、範囲推定の品質を改善し得る。より具体的には、実施例は、片側（例えば、チャネル情報を測定するだけの受動的な相手）から、範囲推定を計算してもよい反対側（例えば、“スマート（smart）”な相手）に、チャネル情報を伝送するプロトコルを提供する。このプロトコルの他の利点は、オフロード処理の種類（例えば、クライアントからネットワークへ、ネットワークからクライアントへ、又はいずれかの組み合わせの方法）を選択する際の柔軟性にあってもよい。反対側からのチャネルは、例えば、各チャネルの複数のToA仮説を計算し、最善の成功の可能性を有する最善の対を選択することにより、範囲推定の品質を改善するために使用されてもよい。双方のチャネルが非常に類似している物理チャネルの性質のため、２つのチャネルは、信号対雑音比（SNR：signal-to-noise ratio）の改善又は範囲の組み合わせの推定のために合併されてもよい。
チャネル情報は、複数の異なる方法のうちいずれか１つによりチャネルの反対側に伝送されてもよい。例えば、全体の圧縮されていないチャネル情報が伝送されてもよく、チャネル情報が圧縮されてもよく、チャネル情報が周波数において取り除かれてもよく、潜在的なToAタイミングの仮説のリスト（重み付き又は重みなし）が伝送されてもよい。この実施例は、単にこれらのチャネル情報の伝送方法に限定されない。
ToF距離計算のための改善した精度及び性能に加えて、この実施例は、ToAの計算のための不十分な処理能力及び／又はメモリに関して複数のユーザを扱うことができない局（例えば、アクセスポイント）が、ほとんどの処理を他の局にオフロードすることを可能にしてもよい。更に、低電力デバイス（例えば、移動無線局）は、ToF距離計算を更に強力なアクセスポイント又はそのバックボーンにオフロードしてもよい。
図１は、或る実施例による無線通信ネットワークの様々なネットワークエレメントを示している。無線通信ネットワークは、IEEE802.11通信技術に従って１つ以上の無線チャネルで通信してもよい移動無線局100及び複数のアクセスポイント（AP：access point）を含んでもよい１つ以上の無線通信局100、102-104を含む。
移動無線局100は、静止していない移動通信デバイスでもよい。このような通信デバイスは、移動無線電話と、タブレットコンピュータと、ラップトップコンピュータと、通信技術（例えば、IEEE802.11）を使用して１つ以上の無線チャネルでアクセスポイント102-104と通信してもよい他の通信デバイスとを含んでもよい。
アクセスポイント102-104は、固定の位置を有してもよい。アクセスポイント102-104は、より大きいネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク（LAN：local area network）、広域ネットワーク（WAN：wide area network））に結合されてもよい静止ネットワークの一部でもよい。例えば、アクセスポイント102-104は、インターネットに結合された有線ネットワークの一部でもよい。移動無線局100は、無線チャネルでアクセスポイント102-104と通信することにより、より大きいネットワークにアクセスしてもよい。
移動無線局100がアクセスポイント102-104に対するその位置を認識することが望まれることがある。アクセスポイント102-104の地理的位置は固定されて認識されてもよいため、移動無線局100の地理的位置は、三辺測量により決定されてその後に追跡されてもよい。三辺測量は、ToF計算を使用することにより成し遂げられてもよい。他の実施例では、アクセスポイント102-104は移動体でもよく、それらの位置はGNSS又は他の手段により決定されてもよい。
図２は、或る実施例による無線通信局の機能ブロック図である。通信局200は、移動無線通信機100（図１）又はアクセスポイント102-104（図１）のいずれかとして使用するのに適してもよいが、他の構成も適してもよい。
通信局200は、１つ以上のアンテナ205でアクセスポイント、移動通信デバイス及び他の通信局と無線で通信するための物理レイヤ回路202を含んでもよい。通信局200はまた、物理レイヤ回路202に結合され、ここに記載の他の動作を実行するための処理回路204を含んでもよい。
実施例によれば、物理レイヤ回路202は、通信局の間でToFメッセージを送信及び受信するように構成されてもよい。物理レイヤ回路202はまた、通信局の間で肯定応答及び他の通信を送信及び受信するように構成されてもよい。物理レイヤ回路202は、チャネルで送信するために処理回路204からのデジタルデータを変調し、処理回路204により使用するために受信した変調信号をデジタルデータに復調するように構成されてもよい。
実施例によれば、処理回路204は、ToF測定を計算するように構成されてもよい。処理回路204はまた、ToA及びToDのような時間間隔を計算するように構成されてもよい。
通信局200は複数の別々の機能エレメントを有するものとして示されているが、１つ以上の機能エレメントは組み合わされてもよく、デジタルシグナルプロセッサ（DSP：digital signal processor）を含む処理エレメントのようなソフトウェアで構成されたエレメント及び／又は他のハードウェアエレメントの組み合わせにより実現されてもよい。例えば、いくつかのエレメントは、１つ以上のマイクロプロセッサ、DSP、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA：field-programmable gate array）、特定用途向け集積回路（ASIC：application specific integrated circuit）、無線周波数集積回路（RFIC：radio-frequency integrated circuit）、及びここに記載の機能を少なくとも実行する様々なハードウェア及び論理回路の組み合わせを有してもよい。或る実施例では、通信局200の機能エレメントは、１つ以上の処理エレメントで動作する１つ以上の処理を示してもよい。
或る実施例では、通信局200は、パーソナルデジタルアシスタント（PDA：personal digital assistant）、無線通信能力を備えたラップトップ若しくはポータブルコンピュータ、ウェブタブレット、無線電話、スマートフォン、無線ヘッドセット、ページャ、インスタントメッセージングデバイス、デジタルカメラ、アクセスポイント、テレビ、医療デバイス（例えば、心拍数モニタ、血圧モニタ等）、又は無線で情報を受信及び／又は送信し得る他のデバイスのように、ポータブル無線通信デバイスの一部でもよい。或る実施例では、通信局は、キーボード、ディスプレイ、不揮発性メモリポート、複数のアンテナ、グラフィックプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、スピーカ、及び他の移動デバイスのエレメントのうち１つ以上を含んでもよい。ディスプレイは、タッチスクリーンを含むLCD又はLEDスクリーンでもよい。
ネットワークの無線通信局100、102-104は、フレーム構成を使用して１つ以上の無線チャネルで相互に通信してもよい。或る例は、パケットとしてのフレームを示してもよい。図３は、IEEE802.11の１つ以上の標準で使用され得るこのようなフレーム構成の一実施例を示している。
基本的なフレーム構成は、プリアンブル300と、ヘッダ301と、ペイロード301とを含んでもよい。プリアンブル300は、後に説明するように多数のサブフィールド310-314を含んでもよく、送信が開始しようとしていることを無線通信局100、102-104の受信機（例えば、無線機）に警告する役目をしてもよい。プリアンブル301は、受信機が複数のトレーニングサブフィールド314を使用して入来する送信と同期することを可能にする。
ヘッダ301は、フレームにおいてプリアンブル300の直後に続いてもよい。ヘッダ301は、ペイロード302内のデータの長さを含み、続きのペイロード302に関する情報を含んでもよい。
ペイロード302は、他の無線通信局100、102-104に伝送されることが望まれ得るデータを含んでもよい。IEEE802.11標準では、ペイロードは、64〜1500バイトの範囲でもよい。他の実施例は、異なるサイズのペイロードを有してもよい。ペイロード302は、プリアンブル300及びヘッダ301と同じ変調方式を使用して変調されてもよく、異なる変調方式が使用されてもよい。
プリアンブル300は、多数のサブフィールド310-314を含んでもよい。例えば、プリアンブル300は、古いバージョンの通信標準（例えば、802.11a/g）で使用され得る多数のレガシーフィールド310-312を含んでもよい。このようなレガシーサブフィールド310-312は、新たな標準を使用した無線通信局と、古い標準を使用した無線通信局との双方との通信を可能にしてもよい。
レガシーサブフィールド310-312は、レガシー・ショートトレーニングフィールド（L-STF：legacy short training field）310及びレガシー・ロングトレーニングフィールド（L-LTF：legacy long training field）311のようなトレーニングフィールドを含んでもよい。レガシーサブフィールド310-312は、フレームのレート及び長さの情報を伝送するために使用され得るレガシー信号フィールド（L-SIG：legacy signal field）312を更に含んでもよい。
他のプリアンブルサブフィールド310-314は、HTパケットフォーマットを解釈するために使用される情報を伝達する手段を提供し得る高スループット信号フィールド（HT-SIG：high throughput signal field）313を含んでもよい。複数の高スループット・ロングトレーニングフィールド（HT-LTF：high throughput long training field）314は、受信機が各空間マッピング入力と受信機との間のチャネルを推定する手段を提供してもよい。
この実施例では、HT-LTF314サブフィールドは、１つ以上の部分を有してもよい。第１の部分320は、データHT-LTFと呼ばれてもよく、第２の部分321は、拡張HT-LTFと呼ばれてもよい。
データHT-LTFサブフィールド320は、ペイロード302の高スループットのデータ部分の復調に使用されてもよい。この部分320は、１つ以上のサブフィールドを有してもよく、HT-SIGフィールド313に直接隣接して位置してもよい。
拡張HT-LTFサブフィールド321は、HT-LTFデータ部分320により利用されなくてもよいチャネルの追加の空間次元（extra spatial dimension）を探索するために使用されてもよい。この部分321は、１つ以上のサブフィールドを有してもよく、データHT-LTFデータ部分320の直後及びペイロードデータの前に位置してもよい。
以下の説明は、“開始局（initiating station）”及び“応答局（responding station）”を参照する。開始局は、移動無線局100又はアクセスポイント102-104の１つでもよい。同様に、応答局は、移動無線局100又はアクセスポイント102-104の１つでもよい。開始局は、ToF要求を開始する局として規定されてもよい。応答局は、ToF要求に応答する局として規定されてもよい。
図４は、或る実施例に従ってToF計算を開始局にオフロードするToF距離測定のためのプロトコルフロー図を示している。この実施例では、従来技術で行われているように、応答局がそのToF要求フレーム受信時間及び応答フレーム送信時間を開始局に送信する代わりに、応答局側の処理されていない情報は、開始局側に送信されてもよい。開始局側は、これらの時間を導出してもよい。従って、ToF距離測定の計算の全ては、開始局側で実行されてもよい。
処理されていない情報は、反対側により決定されたチャネル情報を含んでもよい。換言すると、応答局により送信されるチャネル情報は、開始局から応答局へのチャネルのチャネル情報を含んでもよい。
プロトコルフロー図は、開始局400がアクションフレームM1を応答局401に送信することにより始まる。実施例では、M1フレームは、ToF距離測定のための要求である。M1フレームは、出発時間（ToD）=t1に開始局400により送信されるものとして示されている。M1フレームは、トレーニングフレーム到達時間（TF_ToA）=t2に応答局401により受信される。
TF_TOAは、“プライム”表示の使用により、実際のアクションフレーム到達時間と区別される。換言すると、t2’は、トレーニングフレームのToAであるが、t2はチャネル情報からの訂正後のM1の実際のToAである。
応答局401は、ToD(M1-ACK)=t3に肯定応答フレームM1-ACKを開始局400に送信してもよい。M1-ACKフレームは、TF_ToA=t4’に開始局400において受信されてもよい。従って、t2’及びt4’の双方は、チャネル情報を計算するために使用されるトレーニングフレームの到達時間を示す。
肯定応答フレームM1-ACKは、複数の機能のために使用されてもよい。M1-ACKは、ToF要求が受信されたことを開始局400に通知するために応答局401により使用されてもよい。M1-ACKのトレーニングフレームは、応答局401から開始局400へのチャネルのチャネル情報を決定するために開始局400により使用されてもよい。
応答局401は、ToF計算を開始局400にオフロードしていてもよいため、応答局401は、アクションフレームM2を開始局400に送信する。M2フレームは、ToF距離情報を計算するために開始局400に送信され得る情報パケットを含んでもよい。M2フレームは、時間t2’及びt3’と、開始局400から応答局401へのチャネルのチャネル情報とを含んでもよい。M2フレームはまた、トークン、他の時間オフセット及び周波数オフセットを含んでもよい。他の実施例では、M2フレームは、t4’、t1のような開始局400から受信した時間（送信は図示せず）及びチャネル情報と共に送信されてもよい。他の実施例では、フレームM2は、図示のように送信されてもよいが、M3フレームは、対応するt4’、t1及びチャネル情報と共に開始局400から応答局401に送信されてもよい。
M2フレームはまた、M1フレーム内の特定のシンボルの開始時間（例えば、位置）を含んでもよい。シンボルは、HT-LTFのような変調されたプリアンブルフィールド又は他のプリアンブルフィールドでもよい。シンボル開始時間tsymStartは、特定のシンボルが開始するM1フレーム内の位置として規定されてもよい。例えば、応答局401は、どのくらいにフレームにおいて特定のシンボルが開始するかを認識してもよい。シンボル開始時間は、M2のチャネル情報フィールドで開始局400に送信されてもよい。
従って、M1フレームは、測定のために使用されてもよく、M2フレームは、ToF距離測定を計算するために情報パケットを開始局400に伝送するために使用されてもよい。M2フレームで受信した前述の情報は、応答局401から開始局400へのチャネルのチャネル情報の推定を決定するために開始局400により使用されてもよい。チャネル情報のこの推定は、開始局400においてM2フレームのToAを決定する際に開始局400により使用されてもよい。
開始局400におけるM2フレームのToAは、tToA=tsymbStart+Δt-tHW-delayにより決定されてもよい。ただし、tsymbStartは前述のシンボルの開始時間であり、ΔtはtsymbStartと後に説明する最初の見通し線ピークの間の時間差であり、tHW-delayはM2の送信中に応答局401により課される固有のハードウェア遅延である。
図５は、図１の無線通信システムにおいてチャネルで送信される典型的な時間ドメインの信号を示している。この信号は、信号が異なる表面に反射して異なる時間に開始局400に到達したことから生じ得る、開始局400で受信したマルチパス信号でもよい。初期ピーク500は、反射なしに応答局400から直接受信した見通し線（LoS：line of sight）の受信信号でもよい。他のピーク501は、強いが後の時間に到達した第２のパスでもよい。他のピーク503は、更に後に受信した第３のパスでもよい。時間Δtは、最初のLoSピークが受信されるまでのtsymStartからの時間として規定されてもよい。
開始局400が前述のToAを決定すると、開始局400は、ToF距離測定を決定してもよい。これは、ToF=[D+(t4’-t1)-(t3-t2’)]/2により成し遂げられてもよい。ただし、Dは、実際のToFと、“プライム”マークの時間で実行されたToFのような計算との間の差である。換言すると、Dは、どのオフロード方式が使用され得るかに応じて、２つのチャネル情報からの訂正の和又は２つのチャネル情報からの１つの訂正を表してもよい。
図６は、或る実施例に従ってToF計算を応答局601にオフロードするToF距離測定のためのプロトコルフロー図を示している。この実施例では、ToF計算は、応答局601側で実行されてもよい。
プロトコルフロー図は、図４に示す即時の測定及び計算の代わりに、ToF距離測定の計算が或る期間に渡って連続的に実行されていることを示している。しかし、図４に示す実施例も図６に示す実施例もToF距離測定の即時又は連続的な計算に限定されない。
図６を参照すると、開始局600は、ToF測定要求のためのアクションフレームMkを応答局601に送信してもよい。MkフレームについてToD(Mk)=t1 kである。Mkフレームは、前の時間t4’(k-1)、t1 k-1と、応答局601から開始局600へのチャネルの前の測定のチャネル情報（すなわち、チャネル情報(k-1)）とを有してもよい。他の実施例では、アクションフレームMkは、ToF距離の次の測定のために使用されてもよい。
応答局601は、TF_ToA(Mk)=t2’kにMkフレームのトレーニングフレームを受信する。応答局601は、ToD(Mk応答)=t3 kにMk応答フレームを送信してもよい。D(k-1)は双方側からのチャネル情報（すなわち、開始局から応答局及び応答局から開始局）から応答局601において計算されてもよい。従って、ToFk-1=[D(k-1)+(t4’(k-1)-t1 (k-1))-(t3 (k-1)-t2’(k-1))]/2である。開始局600に送信されるMk応答は、要求されたToFを含んでもよい。応答局600は、t4’k=TF_ToA(Mk応答)にMk応答フレームのトレーニングフレームを受信してもよい。
図６において分かるように、k-1フレームの前述のプロトコルフローは、k+1フレームに続いてもよい。従って、開始局600は、ToF測定要求のためのアクションフレームM(k+1)を応答局601に送信してもよい。M(k+1)フレームについてToD(Mk+1)=t1 (k+1)である。M(k+1)フレームは、前の時間t4’k、t1 kと、応答局601から開始局600へのチャネルの前の測定のチャネル情報（すなわち、チャネル情報(k)）とを有してもよい。他の実施例では、オフロードフレームM(k+1)は、ToF距離の次の測定に使用されてもよい。
応答局601は、TF_ToA(M(k+1))=t2’(k+1)にM(k+1)フレームのトレーニングフレームを受信する。応答局601は、ToD(Mk応答)=t3 k+1にMk応答フレームを送信してもよい。Dkは双方側からのチャネル情報（すなわち、開始局から応答局及び応答局から開始局）から応答局601において計算されてもよい。従って、ToFk=[Dk+(t4’k-t1 k)-(t3 k-t2’k))]/2である。開始局600に送信されるMk+1応答は、要求されたToFを含んでもよい。応答局600は、t4’(k+1)=TF_ToA(Mk+1応答)にMk+1応答のトレーニングフレームを受信してもよい。
図７は、ヌルデータパケットのような双方向チャネル推定を使用してToF計算を開始局にオフロードするToF距離測定のためのプロトコルフロー図を示している。開始局700は、ToF通知機能を実行するフレームを送信してもよい。このフレームは、次のフレームが開始局700により行われているToF要求であることを応答局701に通知する。SIFS（short inter-frame space）時間間隔は、ToF-Aフレームと、開始局がToD(NDP-1)=t1にヌルデータパケットフレーム（NDP-1）を応答局701に送信するときの間に生じてもよい。
SIFS間隔は、特定のサイズの期間として規定されてもよい。期間は、応答局701のモデムがデータを受信していることを認識するまでに、ToF-Aフレームが応答局701のアンテナに到達するのに要する時間を考慮する。更に、SIFSはまた、応答局701の媒体アクセス制御（MAC：media access control）がフレームを処理して応答を用意するのに要する時間を含む。最後に、SIFSはまた、応答局701が受信モードから送信モードに遷移するためのいずれかの時間を含んでもよい。
ヌルデータパケットは、チャネル情報及びタイミングを測定するために使用されてもよい。その名前が示すように、ヌルデータパケットは、ペイロード（例えば、データ）を含まないフレームである。このようなフレームは、受信機のトレーニング目的のためのプリアンブル及びチャネル情報を決定する手段のみを含んでもよい。
応答局701は、TF_ToA(NDP-1)=t2’にNDP-1フレームのトレーニングフレームを受信してもよい。応答局がNDP-1フレームのプリアンブルを使用して開始局700と応答局701との間のチャネルのチャネル情報を決定し得る他のSIFS時間間隔が使用されてもよい。
応答局701は、SIFS時間間隔の後に、ToF応答フレーム（ToF-R）を開始局700に送信してもよい。ToF-Rフレームは、ちょうど決定されたチャネル情報と、ToA t2’及びToD t3を含んでもよい。ToD t3は、応答局により開始局700に送信される次のNDP-2フレームのToDを示し、実際の送信の前に計算されてもよい。開始局700は、TF_ToA(NDP-2)=t4’にNDP-2フレームのトレーニングフレームを受信してもよい。開始局700は、応答局701と開始局700との間のチャネルのチャネル情報を決定するために、NDP-2フレームのプリアンブルを使用してもよい。
開始局700は、応答局701により送信された、開始局700と応答局701との間のチャネルのチャネル情報と、開始局700により決定された、応答局701と開始局700との間のチャネルのチャネル情報とを使用してToF距離測定を決定してもよい。開始局701は、計算ToF=[D+(t4’-t1)-(t3-t2’)]/2を使用してもよい。NDP手法は、測定可能なチャネルの種類（例えば、帯域幅、複数入力−複数出力（multiple inputs-multiple outputs）、ビームフォーミング）において更に大きい柔軟性を可能にし得る。SIFS時間間隔は、チャネルの一方側のモデムが次のフレームに対して用意するのを可能にし得る。
実施例は、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの１つ又は組み合わせで実現されてもよい。実施例はまた、コンピュータ読み取り可能記憶デバイスに格納された命令として実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能記憶デバイスに格納された命令は、ここに記載の動作を実行するために、少なくとも１つのプロセッサにより読み取られて実行されてもよい。コンピュータ読み取り可能記憶デバイスは、機械（例えば、コンピュータ）により読み取り可能な形式で情報を格納するいずれかの過渡的でない機構を含んでもよい。例えば、コンピュータ読み取り可能記憶デバイスは、読み取り専用メモリ（ROM：read-only memory）、ランダムアクセスメモリ（RAM：random-access memory）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、並びに他の記憶デバイス及び媒体を含んでもよい。或る実施例では、システムは、１つ以上のプロセッサを含んでもよく、コンピュータ読み取り可能記憶デバイスに格納された命令で構成されてもよい。
例：
以下の例は、更なる実施例に関する。
例１は、無線ネットワークにおける飛行時間（ToF）位置決定のための方法である。この方法は、開始局から応答局への第１のチャネルで要求フレームを送信するステップと、応答局から開始局への第２のチャネルで応答局から応答フレームを受信するステップであり、応答フレームは、第１のチャネルの第１のチャネル情報を有するステップと、開始局が第２のチャネルの第２のチャネル情報を決定するステップと、開始局が第１のチャネル情報及び第２のチャネル情報に少なくとも部分的に応じてToF位置決定を行うステップとを有する。
例２では、例１の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。要求フレームは、第１の時間に開始局から送信され、第２の時間に応答局により受信され、この方法は、第４の時間に、要求フレームに応じて第３の時間に応答局から開始局に送信された第１の肯定応答フレームを受信するステップと、開始局が応答フレームに応じて第２の肯定応答フレームを応答局に送信するステップとを更に有する。
例３では、例１〜２の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。応答フレームを受信するステップは、第１のチャネル情報と、第２の時間と、第３の時間とを有する応答フレームを受信するステップを更に有する。
例４では、例１〜３の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。開始局がToF位置決定を行うステップは、第１のチャネル情報と、第２のチャネル情報と、第１の時間と、第２の時間と、第３の時間と、第４の時間とに応じてToF位置決定を行うステップを有する。
例５では、例１〜４の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。開始局がToF位置決定を行うステップは、開始局が、第４の時間と第１の時間との間の差としてラウンドトリップ時間を決定し、第３の時間と第２の時間との間の差として応答側の遅延を決定し、ラウンドトリップ時間と応答側の遅延との間の差を決定し、ラウンドトリップ時間と応答側の遅延との間の差と、第１及び第２のチャネル情報からのチャネル訂正の和との和の半分を決定することにより、ToF位置決定を行うステップを有する。
例６では、例１〜５の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。第２の時間は、要求フレームに関連するトレーニングフレームの受信時間であり、第４の時間は、第１の肯定応答フレームに関連するトレーニングフレームの受信時間であり、この方法は、第１のチャネル情報から要求フレームの訂正後の要求フレームの実際の到達時間を決定するステップと、第２のチャネル情報から第１の肯定応答フレームの訂正後の第１の肯定応答フレームの実際の到達時間を決定するステップとを更に有する。
例７では、例１〜６の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。応答フレームは、特定のシンボルの要求フレーム内におけるシンボル開始時間tsymbStartを更に有する。
例８では、例１〜７の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。開始局は、tsymbStart+Δt-tHW-delayにより応答フレームの到達時間を決定し、ΔtはtsymbStartと応答局からの信号の第１の見通し線ピークの受信との間の時間差を表し、tHW-delayは応答局により課される遅延を表す。
例９では、例１〜８の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。ToF位置決定は連続して実行される。
例１０では、例１〜９の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。要求フレームは、第１のヌルデータパケットフレームを有し、応答フレームは、第２のヌルデータパケットフレームを有する。
例１１は、無線ネットワークにおける飛行時間（ToF）位置決定のための方法である。この方法は、応答局が開始局から第１のチャネルで要求フレームを受信するステップと、応答局が、要求フレームの前に送信された前のToF位置決定要求における、それぞれ前の要求フレーム及び前の応答フレームにより決定された前の第１のチャネル情報及び前の第２のチャネル情報に応じてToF位置決定を計算するステップと、第２のチャネルで応答フレームを開始局に送信するステップであり、応答フレームは、開始局のToF位置決定を有するステップとを有する。
例１２では、例１１の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。応答局がToF位置決定を計算するステップは、応答局が[D(k-1)+(t4’(k-1)-t1 (k-1))-(t3 (k-1)-t2’(k-1))]/2に応じてToF位置決定を計算するステップであり、D(k-1)は前の第１のチャネル情報及び前の第２のチャネル情報からのチャネル訂正の和を表し、t1 (k-1)は前の要求フレームの送信時間を表し、t2’(k-1)は応答局による前の要求フレームの受信時間を表し、t3 (k-1)は前の応答フレームの送信時間を表し、t4’(k-1)は開始局による前の応答フレームの受信時間を表すステップを有する。
例１３では、例１１〜１２の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。要求フレームは、前の第１のチャネル情報、t4’(k-1)及びt1 (k-1)を有する。
例１４では、例１１〜１３の対象物は、第１のチャネルの第１のチャネル情報及び第２のチャネルの第２のチャネル情報に応じて後のToF位置決定を実行するステップを任意選択で含んでもよい。
例１５は、応答局に関する飛行時間（ToF）位置を決定する開始局を有する802.11ネットワークであり、開始局は、ToF位置の測定のために第１のチャネルで要求フレームを応答局に送信し、第２のチャネルで、第１のチャネル情報と、要求フレームの受信時間と、応答フレームの送信時間とを有する応答フレームを応答局から受信し、応答フレームと、第２のチャネルの第２のチャネル情報とに応じてToF位置を計算するように構成される。
例１６では、例１５の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。開始局は、無線移動局を有する。
例１７では、例１５〜１６の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。応答局は、アクセスポイントを有する。
例１８では、例１５〜１７の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。開始局は、アクションフレームを応答局に送信するように更に構成され、アクションフレームは、第２のチャネル情報と、応答局からの肯定応答フレームの受信時間と、要求フレームの送信時間とを有する。
例１９では、例１５〜１８の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。応答フレームは、トークンと、時間オフセットと、周波数オフセットとを更に有する。
例２０では、例１５〜１９の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。開始局は、更に、要求フレームに応じて応答局から肯定応答フレームを受信し、応答フレームに応じて肯定応答フレームを応答局に送信する。
例２１は、飛行時間位置計算を実行するように無線通信デバイスを構成するために１つ以上のプロセッサにより実行される命令を格納した過渡的でないコンピュータ読み取り可能記憶媒体であり、動作は、ToF位置の測定を要求するために、第１のチャネルで要求フレームを受信局に第１のチャネル情報と共に送信する動作と、第２のチャネルで応答局から肯定応答フレームを第２のチャネル情報と共に受信する動作と、第２のチャネルで応答局から応答フレームを受信する動作であり、応答フレームは、第１のチャネル情報と、要求フレームの到達時間と、応答フレームの出発時間とを有する動作と、第１のチャネル情報と、第２のチャネル情報と、要求フレームの到達時間と、応答フレームの出発時間とに応じてToF位置を計算する動作とを有する。
例２２では、例２１の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。動作は、要求フレームの出発時間と、応答フレームの到達時間と、第１のチャネル情報及び第２のチャネル情報からのチャネル訂正の和とに更に応じてToF位置を計算する動作を更に有する。
例２３は、応答局に関する飛行時間（ToF）位置を決定する開始局を有する802.11ネットワークであり、開始局は、ToF位置の測定のために第１のチャネルで要求フレームを応答局に送信する手段と、第２のチャネルで、第１のチャネル情報と、要求フレームの受信時間と、応答フレームの送信時間とを有する応答フレームを応答局から受信する手段と、応答フレームと、第２のチャネルの第２のチャネル情報とに応じてToF位置を計算する手段とを有する。
例２４では、例２３の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。要求フレームを送信する手段は、物理レイヤ回路を有する。
例２５では、例２３〜２４の対象物は、次のことを任意選択で含んでもよい。ToF位置を計算する手段は、処理回路を有する。
例２６は、802.11ネットワークにおいて応答局に関する飛行時間（ToF）位置を決定する開始局であり、開始局は、ToF位置の測定のために第１のチャネルで要求フレームを応答局に送信し、第２のチャネルで、第１のチャネル情報と、要求フレームの受信時間と、応答フレームの送信時間とを有する応答フレームを応答局から受信する物理レイヤと、応答フレームと、第２のチャネルの第２のチャネル情報とに応じてToF位置を計算する処理レイヤとを有する。
例２７では、例２６の開始局は、次のことを任意選択で含んでもよい。無線通信局は、無線移動局を有する。
例２８では、例２６〜２７の開始局は、次のことを任意選択で含んでもよい。応答局は、アクセスポイントを有する。
例２９では、例２６〜２８の開始局は、次のことを任意選択で含んでもよい。物理レイヤは、アクションフレームを応答局に送信するように更に構成され、アクションフレームは、第２のチャネル情報と、応答局からの肯定応答フレームの受信時間と、要求フレームの送信時間とを有する。
例３０は、飛行時間位置計算を実行するように無線通信デバイスを構成するために１つ以上のプロセッサにより実行される命令を格納した過渡的でないコンピュータ読み取り可能記憶媒体であり、動作は、ToF位置の測定を要求するために、第１のチャネルで開始局から要求フレームを第１のチャネル情報と共に受信する動作と、第２のチャネルで肯定応答フレームを開始局に第２のチャネル情報と共に送信する動作と、第２のチャネルで応答フレームを開始局に送信する動作であり、応答フレームは、第１のチャネル情報と、要求フレームの到達時間と、応答フレームの出発時間とを有する動作と、第１のチャネル情報と、第２のチャネル情報と、要求フレームの到達時間と、応答フレームの出発時間とに応じてToF位置を計算する動作とを有する。
例３１では、請求項３０の過渡的でないコンピュータ読み取り可能記憶媒体は、次の対象物を任意選択で含んでもよい。動作は、要求フレームの出発時間と、応答フレームの到達時間と、第１のチャネル情報及び第２のチャネル情報からのチャネル訂正の和とに更に応じてToF位置を計算する動作を更に有する。
要約は、読者が技術的開示の本質及び要旨を確かめることを可能にすることを要約に求める37 C.F.R Section 1.72(b)に従うように提供されている。これは特許請求の範囲の意味又は範囲を限定又は解釈するために使用されないという理解で提示されている。以下の特許請求の範囲は、各請求項が別々の実施例として自立して、詳細な説明に組み込まれる。

Claims (24)

  1. 無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）で動作するように構成された局（STA）の装置であり、前記STAに対して、開始側として応答側との飛行時間（ToF）測定プロトコルを実行させる装置であって、
    第１のシーケンスとして、前記応答側に送信するための通知パケット及び第１のヌルデータパケット（NDP）を生成する処理回路と、
    前記第１のNDPがSIFS（short inter-frame space）によって前記通知パケットに続くように、前記STAによる前記第１のシーケンスの送信を開始する処理回路と、
    前記第１のシーケンスの送信に続くSIFSの後に、前記STAによる第２のシーケンスの受信を開始する処理回路であり、前記第２のシーケンスは、第２のNDP及び測定応答を含み、前記測定応答は、前記第１のNDPの到達時間及び前記第２のNDPの出発時間を含む処理回路と、
    前記STAに対して、前記開始側として前記応答側への距離を決定するためのToF計算を実行させ、前記ToF計算は、前記測定応答に基づく装置。
  2. 前記第２のシーケンスにおいて、前記第２のNDP及び前記測定応答は、SIFSによって分離される、請求項１に記載の装置。
  3. 前記第１のシーケンス及び前記第２のシーケンスは、第１の測定回において通信され、前記測定応答は、前記第１の測定回に先行する前の測定回からの測定を表す遅延レポートを含む、請求項１に記載の装置。
  4. 前記応答側はアクセスポイント（AP）であり、前記STAは非AP局であり、
    前記第１のシーケンスの前記通知パケット及び前記第１のNDPは、前記STAから前記APへの上りリンクパケットであり、
    前記第２のシーケンスの前記第２のNDP及び前記測定応答は、前記APから前記STAへの下りリンクパケットである、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の装置。
  5. 前記STAはアクセスポイント（AP）であり、前記応答側は非AP局であり、
    前記第１のシーケンスの前記通知パケット及び前記第１のNDPは、前記APから前記非AP局への下りリンクパケットであり、
    前記第２のシーケンスの前記第２のNDP及び前記測定応答は、前記非AP局から前記APへの上りリンクパケットである、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の装置。
  6. 前記第１のシーケンスを送信し、前記第２のシーケンスを受信する物理レイヤ回路を更に含む、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の装置。
  7. 無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）で動作するように構成された局（STA）の装置であり、前記STAに対して、応答側として開始側との飛行時間（ToF）測定プロトコルを実行させる装置であって、
    第１のシーケンスとして、前記STAによる前記応答側からの通知パケット及び第１のヌルデータパケット（NDP）の受信を開始する処理回路であり、前記第１のNDPは、SIFS（short inter-frame space）によって前記通知パケットに続く処理回路と、
    第２のNDP及び測定応答を含む第２のシーケンスを生成し、前記測定応答は、前記第１のNDPの到達時間及び前記第２のNDPの出発時間を含む処理回路と、
    前記STAに対して、前記第１のシーケンスの受信に続くSIFSの後に、前記STAによる前記第２のシーケンスの送信を開始させる処理回路と
    を含み、
    前記ToF測定プロトコルにおいて、前記STAは、前記開始側への距離を決定ためのToF計算を実行するのを抑制する装置。
  8. 前記第２のシーケンスにおいて、前記第２のNDP及び前記測定応答は、SIFSによって分離される、請求項７に記載の装置。
  9. 前記第１のシーケンス及び前記第２のシーケンスは、第１の測定回において通信され、前記測定応答は、前記第１の測定回に先行する前の測定回からの測定を表す遅延レポートを含む、請求項７に記載の装置。
  10. 前記開始側はアクセスポイント（AP）であり、前記STAは非AP局であり、
    前記第１のシーケンスの前記通知パケット及び前記第１のNDPは、前記APから前記STAへの下りリンクパケットであり、
    前記第２のシーケンスの前記第２のNDP及び前記測定応答は、前記STAから前記APへの上りリンクパケットである、請求項７乃至９のうちいずれか１項に記載の装置。
  11. 前記STAはアクセスポイント（AP）であり、前記開始側は非AP局であり、
    前記第１のシーケンスの前記通知パケット及び前記第１のNDPは、前記非AP局から前記STAへの上りリンクパケットであり、
    前記第２のシーケンスの前記第２のNDP及び前記測定応答は、前記STAから前記非AP局への下りリンクパケットである、請求項７乃至９のうちいずれか１項に記載の装置。
  12. 前記第１のシーケンスを受信し、前記第２のシーケンスを送信する物理レイヤ回路を更に含む、請求項７に記載の装置。
  13. 無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）で動作するように構成された局（STA）により実行されたときに、前記STAに対して、開始側として応答側との飛行時間（ToF）測定プロトコルを実行させる命令を含むプログラムであって、
    前記命令は、前記STAに対して、
    第１のシーケンスとして、前記応答側に送信するための通知パケット及び第１のヌルデータパケット（NDP）を生成させ、
    前記第１のNDPがSIFS（short inter-frame space）によって前記通知パケットに続くように、前記第１のシーケンスの送信を開始させ、
    前記第１のシーケンスの送信に続くSIFSの後に、第２のシーケンスの受信を開始させ、前記第２のシーケンスは、第２のNDP及び測定応答を含み、前記測定応答は、前記第１のNDPの到達時間及び前記第２のNDPの出発時間を含み、
    前記開始側として前記応答側への距離を決定するためのToF計算を実行させ、前記ToF計算は、前記測定応答に基づくプログラム。
  14. 前記第２のシーケンスにおいて、前記第２のNDP及び前記測定応答は、SIFSによって分離される、請求項１３に記載のプログラム。
  15. 前記第１のシーケンス及び前記第２のシーケンスは、第１の測定回において通信され、前記測定応答は、前記第１の測定回に先行する前の測定回からの測定を表す遅延レポートを含む、請求項１３に記載のプログラム。
  16. 前記第１のシーケンスの前記通知パケット及び前記第１のNDPは、上りリンクパケットであり、
    前記第２のシーケンスの前記第２のNDP及び前記測定応答は、下りリンクパケットである、請求項１３乃至１５のうちいずれか１項に記載のプログラム。
  17. 前記第１のシーケンスの前記通知パケット及び前記第１のNDPは、下りリンクパケットであり、
    前記第２のシーケンスの前記第２のNDP及び前記測定応答は、上りリンクパケットである、請求項１３乃至１５のうちいずれか１項に記載のプログラム。
  18. 無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）で動作するように構成された局（STA）により実行されたときに、前記STAに対して、応答側として開始側との飛行時間（ToF）測定プロトコルを実行させる命令を含むプログラムであって、
    前記命令は、前記STAに対して、
    第１のシーケンスとして、前記応答側からの通知パケット及び第１のヌルデータパケット（NDP）の受信を開始させ、前記第１のNDPは、SIFS（short inter-frame space）によって前記通知パケットに続き、
    第２のNDP及び測定応答を含む第２のシーケンスを生成させ、前記測定応答は、前記第１のNDPの到達時間及び前記第２のNDPの出発時間を含み、
    前記第１のシーケンスの受信に続くSIFSの後に、前記第２のシーケンスの送信を開始させ、
    前記開始側への距離を決定ためのToF計算を実行するのを抑制させるプログラム。
  19. 前記第２のシーケンスにおいて、前記第２のNDP及び前記測定応答は、SIFSによって分離される、請求項１８に記載のプログラム。
  20. 前記第１のシーケンス及び前記第２のシーケンスは、第１の測定回において通信され、前記測定応答は、前記第１の測定回に先行する前の測定回からの測定を表す遅延レポートを含む、請求項１８に記載のプログラム。
  21. 前記第１のシーケンスの前記通知パケット及び前記第１のNDPは、下りリンクパケットであり、
    前記第２のシーケンスの前記第２のNDP及び前記測定応答は、上りリンクパケットである、請求項１８乃至２０のうちいずれか１項に記載のプログラム。
  22. 前記第１のシーケンスの前記通知パケット及び前記第１のNDPは、上りリンクパケットであり、
    前記第２のシーケンスの前記第２のNDP及び前記測定応答は、下りリンクパケットである、請求項１８乃至２０のうちいずれか１項に記載のプログラム。
  23. 請求項１３乃至１７のうちいずれか１項に記載のプログラムを記憶した少なくとも１つの機械読み取り可能媒体。
  24. 請求項１８乃至２２のうちいずれか１項に記載のプログラムを記憶した少なくとも１つの機械読み取り可能媒体。
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