KR20160095202A - 무선 디바이스에서의 클록 드리프트의 영향 감소 - Google Patents

무선 디바이스에서의 클록 드리프트의 영향 감소 Download PDF

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KR20160095202A
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칼로스 호라시오 알다나
닝 창
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퀄컴 인코포레이티드
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Abstract

왕복 시간(RTT) 상에서 클록 드리프트들의 영향을 낮추면서, 각각의 클록 드리프트들을 갖는 2개의 무선 디바이스들 사이의 RTT를 계산하기 위한 시스템들 및 방법들이 기재된다. 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이에서 교환된 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트에 기초하여 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 제 1 방향에서의 제 1 RTT가 결정된다. 제 2 무선 디바이스와 제 1 무선 디바이스 사이에서 교환된 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트에 기초하여 제 2 무선 디바이스와 제 1 무선 디바이스 사이의 제 2 방향에서의 제 2 RTT가 결정되고, 제 1 RTT 및 제 2 RTT의 평균 RTT가 계산되며, 여기서, 평균 RTT는 클록 드리프트들의 영향이 낮다.

Description

무선 디바이스에서의 클록 드리프트의 영향 감소{REDUCING IMPACT OF CLOCK DRIFT IN WIRELESS DEVICES}
관련 출원에 대한 상호-참조
[0001] 본 특허 출원은, 발명의 명칭이 "REDUCING IMPACT OF CLOCK DRIFT IN WIRELESS DEVICES"이고 2013년 3월 5일자로 출원되었고, 본 발명의 양수인에게 양도되었으며, 그 전체가 본 명세서에 인용에 의해 명백히 포함되는 미국 가특허출원 제 61/772,933호의 이득을 주장한다.
[0002] 기재된 실시예들은, 포지셔닝(positioning) 및 위치(location) 기반 애플리케이션들에서의 정밀도를 개선하는 것에 관한 것이다. 더 상세하게는, 예시적인 실시예들은, 무선 통신 시스템들에서 정밀도를 향상시키고 에러를 감소시키기 위해, IEEE 802.11 표준들에 따라 구성되는 무선 디바이스들에서의 클록 드리프트(clock drift) 효과의 감소에 관한 것이다.
[0003] 무선 통신 시스템들은 무선 디바이스들 및 액세스 포인트(AP)들을 포함할 수 있다. 무선 디바이스들은, 서로 간에 통신할 수 있거나 또는 AP들을 통해 통신할 수 있는 모바일 스테이션(STA)들로서 구성될 수 있다. IEEE 802.11ac, 802.11ad, 802.11v 등과 같은 표준들이 그러한 통신들에 대해 일반적으로 사용된다. 이들 표준들은, 통신의 품질을 보장하기 위해 에러 규격들을 포함할 수 있다.
[0004] STA는, STA가 자신의 통신 및 데이터 프로세싱에 대해 기초로 두는 것에 기초하여 적어도 하나의 로컬 클록(local clock)을 포함할 수 있다. 그러나, 수 개의 STA들 사이의 로컬 클록들을 정밀하게 동기화 하는 것은 일반적으로 불가능하며, 그에 따라, 각각의 로컬 클록은 자신 고유의 에러 또는 클록 드리프트를 가질 수 있다. 802.11 표준을 사용하는 포지셔닝 또는 위치 기반 애플리케이션들에서, 예를 들어, 2개의 STA들 사이의 거리의 표시를 제공하기 위해, 2개의 STA들 사이의 사전-특정된 메시지들 또는 다이얼로그(dialog)들에 대한 왕복 시간(round trip time)(RTT)의 결정이 사용될 수 있다. RTT 결정의 종래의 방법은, 예를 들어, 송신 STA가 수신 STA와 통신 중인 경우, 송신 STA의 로컬 클록에서의 에러는 수신 STA의 로컬 클록에서의 에러와 합성되게 된다. 그에 따라, 2개의 STA들 사이의 RTT 결정 및 대응하는 거리 계산은 부정확하고 에러 유발성이 높다. 결과적인 에러는 무선 통신 표준에 따라 수용가능하지 않게 높을 수도 있다.
[0005] 예시적인 실시예들은, 각각의 클록 드리프트들을 갖는 2개의 무선 디바이스들 사이의 왕복 시간(RTT)을, RTT 상의 클록 드리프트들의 영향을 낮추면서 계산하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이에서 교환되는 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트에 기초하여, 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 제 1 방향에서의 제 1 RTT가 결정된다. 제 2 무선 디바이스와 제 1 무선 디바이스 사이에서 교환되는 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트에 기초하여 제 2 무선 디바이스와 제 1 무선 디바이스 사이의 제 2 방향에서의 제 2 RTT가 결정되고, 제 1 RTT 및 제 2 RTT의 평균 RTT가 계산되며, 여기서, 평균 RTT는 클록 드리프트들의 영향이 낮다.
[0006] 예를 들어, 예시적인 실시예는, 제 1 무선 디바이스로부터 제 2 무선 디바이스로의 왕복 시간(RTT)을 제 1 무선 디바이스에서 계산하는 방법에 관한 것이며, 방법은, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트에 기초하는 제 1 방향에서의 제 1 RTT의 계산을 수신하는 단계(여기서, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트는, 제 1 무선 디바이스에 의해 제 1 방향으로 송신되는 제 1 프레임을 포함함), 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트에 기초하여, 제 2 방향에서의 제 2 RTT를 계산하는 단계(여기서, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트는, 제 2 무선 디바이스에 의해 제 2 방향으로 송신되는 제 2 프레임을 포함함), 및 평균 RTT를 계산하는 단계를 포함하며, 여기서, 평균 RTT는 제 1 RTT 및 제 2 RTT에 기초한다.
[0007] 다른 예시적인 실시예는 제 1 무선 디바이스들에서 왕복 시간(RTT)을 결정하는 방법에 관한 것이며, 방법은, 제 2 무선 디바이스의 제 2 클록의 제 2 클록 에러를 수신하는 단계, 제 2 클록 에러에 기초하여 제 1 무선 디바이스의 제 1 클록을 제 2 클록으로 로킹(lock)하는 단계, 및 로킹된 제 1 클록에 기초하여 왕복 시간을 결정하는 단계를 포함한다.
[0008] 다른 예시적인 실시예는 무선 디바이스에 의한 무선 통신 방법에 관한 것이며, 방법은, 2개 또는 그 초과의 액세스 포인트들에 대응하는 2개 또는 그 초과의 클록 에러들을 수신하는 단계(여기서, 2개 또는 그 초과의 클록 에러들은 대응하는 2개 또는 그 초과의 액세스 포인트들에 의해 브로드캐스팅(broadcast)됨), 2개 또는 그 초과의 클록 에러들 중 가장 작은 클록 에러를 결정하는 단계, 및 가장 작은 클록 에러에 기초하여 무선 디바이스의 클록을 동기화함으로써, 가장 작은 클록 에러에 대응하는 액세스 포인트와 통신을 설정하는 단계를 포함한다.
[0009] 다른 예시적인 실시예는 제 1 무선 디바이스에 관한 것으로, 제 1 무선 디바이스는, 제 1 방향으로 제 1 프레임을 송신하도록 구성되는 제 1 송신기, 송신된 제 1 프레임을 포함하는 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트에 기초하여, 제 1 방향에서의 왕복 시간(RTT)의 계산을 수신하도록 구성되는 제 1 수신기, 및 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트에 기초하여 제 2 방향에서의 제 2 RTT를 계산하고 그리고 제 1 RTT 및 제 2 RTT의 평균을 계산하도록 구성되는 제 1 프로세서를 포함한다.
[0010] 다른 예시적인 실시예는 제 1 무선 디바이스에 관한 것으로, 제 1 무선 디바이스는, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트에 기초하여, 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 제 1 방향에서의 제 1 왕복 시간(RTT)의 계산을 수신하기 위한 수단(하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트는, 제 1 무선 디바이스에 의해 제 1 방향으로 송신되는 제 1 프레임을 포함함), 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트에 기초하여, 제 1 무선 디바이스와 제 2 무선 디바이스 사이의 제 2 방향에서의 제 2 RTT를 계산하기 위한 수단(여기서, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트는, 제 2 무선 디바이스에 의해 제 2 방향으로 송신되는 제 2 프레임을 포함함), 및 평균 RTT를 계산하기 위한 수단을 포함하며, 여기서, 평균 RTT는 제 1 RTT 및 제 2 RTT에 기초한다.
[0011] 또 다른 예시적인 실시예는, 코드를 포함하는 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체에 관한 것이며, 코드는, 프로세서에 의해 실행되는 경우, 프로세서로 하여금 제 1 무선 디바이스에서, 제 1 무선 디바이스로부터 제 2 무선 디바이스로의 왕복 시간(RTT)을 계산하기 위한 동작들을 수행하게 하며, 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체는, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트에 기초하여 제 1 방향에서의 제 1 RTT의 계산을 수신하기 위한 코드(여기서, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트는 제 1 무선 디바이스에 의해 제 1 방향으로 송신되는 제 1 프레임을 포함함), 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트에 기초하여 제 2 방향에서의 제 2 RTT를 계산하기 위한 코드(여기서, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트는, 제 2 무선 디바이스에 의해 제 2 방향으로 송신되는 제 2 프레임을 포함함), 및 평균 RTT를 계산하기 위한 코드를 포함하며, 여기서, 평균 RTT는 제 1 RTT 및 제 2 RTT에 기초한다.
[0012] 첨부된 도면들은 본 발명의 실시예들의 설명을 돕도록 제시되며, 실시예들의 제한이 아닌 단지 실시예들의 예시를 위해 제공된다.
[0013] 도 1은, 종래의 접근법에서의 2개의 무선 디바이스들 사이의 RTT 계산을 위한 메시지 교환들의 타임라인(timeline)이다.
[0014] 도 2는 예시적인 무선 통신 시스템을 예시한다.
[0015] 도 3은, 2개의 무선 디바이스들 사이의 RTT 계산을 위한 메시지 교환들의 예시적인 타임라인을 예시한다.
[0016] 도 4는, 2개의 무선 디바이스들 사이의 RTT를 결정하는 예시적인 방법의 시퀀스들의 흐름도를 예시한다.
[0017] 본 발명의 양상들은, 본 발명의 특정한 실시예들에 관련된 다음의 설명 및 관련된 도면들에 기재된다. 대안적인 실시예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 고안될 수도 있다. 부가적으로, 본 발명의 잘-알려진 엘리먼트들은, 본 발명의 관련 세부사항들을 불명료하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않거나 생략될 것이다.
[0018] 단어 "예시적인"은 "예, 예시, 또는 예증으로서 기능하는 것"을 의미하도록 본 명세서에서 사용된다. "예시적인"것으로서 본 명세서에 설명된 임의의 실시예는 다른 실시예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로서 해석될 필요는 없다. 유사하게, 용어 "본 발명의 실시예들"은, 본 발명의 모든 실시예들이 설명된 특성, 이점 또는 동작 모드를 포함하는 것을 요구하지는 않는다.
[0019] 본 명세서에 사용된 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하려는 목적을 위한 것이며, 본 발명의 실시예들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태들은, 문맥이 그렇지 않다는 것을 명확히 표시하지 않으면 복수 형태들을 또한 포함하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용된 경우, 용어들 "구비하다", "구비하는", "포함하다" 및/또는 "포함하는"이 나타낸 특성들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 또는 그 초과의 다른 특성들, 정수들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 그들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않음을 추가적으로 이해할 것이다.
[0020] 추가로, 많은 실시예들은, 예를 들어 컴퓨팅 디바이스의 엘리먼트들에 의해 수행될 동작들의 시퀀스들의 관점들에서 설명된다. 본 명세서에 설명된 다양한 동작들이 특정한 회로들(예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC)들)에 의해, 하나 또는 그 초과의 프로세서들에 의해 실행되는 프로그램 명령들에 의해, 또는 이 둘의 결합에 의해 수행될 수 있음이 인식될 것이다. 부가적으로, 본 명세서에 설명된 동작들의 이러한 시퀀스는 실행 시에, 연관된 프로세서로 하여금 본 명세서에 설명된 기능을 수행하게 할 컴퓨터 명령들의 대응하는 세트가 저장된 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 저장 매체 내에서 완전히 구현되는 것으로 고려될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 양상들은 다수의 상이한 형태들로 구현될 수도 있으며, 이들 전부는 청구된 요지의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 부가적으로, 본 명세서에 설명된 실시예들의 각각에 대해, 임의의 그러한 실시예들의 대응하는 형태는, 예를 들어, 설명된 동작을 수행 "하도록 구성된 로직"으로서 본 명세서에서 설명될 수도 있다.
[0021] 예시적인 실시예들은, 무선 통신 시스템들에서의 클록 드리프트의 감소를 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 몇몇 실시예들에서, 예시적인 통신 시스템에서의 무선 디바이스들은, 그들의 클록 드리프트를 결정하고 그것을 다른 무선 디바이스들 또는 액세스 포인트들에 통지 또는 브로드캐스팅하도록 구성될 수있다. 통신에서, 무선 디바이스들의 클록 드리프트의 정보를 사용하여, 예시적인 기술들은 왕복 시간(RTT) 계산들에서의 결과적인 에러를 감소시킬 수 있다. 일 예에서, 수신 디바이스 또는 STA는, 전송 STA의 클록 드리프트에 관하여 자신의 클록 드리프트를 추정할 수 있으며, 여기서, 전송 STA는 전송 STA의 클록 드리프트를 송신 또는 브로드캐스팅한다. 다른 예에서, 그 반대가 가능하며, 이에 의해, 수신 STA는 수신 STA의 클록 드리프트를 송신 또는 브로드캐스팅하고, 전송 STA는 수신 STA의 클록 드리프트에 관하여 전송 STA의 클록 드리프트를 추정한다. 또 다른 예에서, 전송 또는 수신 STA 중 어느 하나 또는 액세스 포인트와 같은 다른 엔티티가 전송 및 수신 STA들 둘 모두의 클록 드리프트들을 획득할 수 있으며, 예시적인 평균화 기능들을 사용하여, 전송 및 수신 STA들 사이의 매우 정확한 RTT를 획득할 수 있다.
[0022] 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "액세스 포인트"(또는 "AP")는, 무선 디바이스들 또는 STA들과 같은 하나 또는 그 초과의 다른 디바이스들에 대해 네트워크 접속을 라우팅(route)하고, 접속하고, 공유하고, 그리고/또는 그렇지 않으면 제공하도록 구성되거나 그리고/또는 그렇게 하는 것이 가능한 임의의 디바이스를 지칭할 수도 있다. AP는, 각각 하나 또는 그 초과의 이더넷 인터페이스들 및/또는 하나 또는 그 초과의 IEEE 802.11 인터페이스들과 같은 하나 또는 그 초과의 유선 및/또는 무선 인터페이스들을 포함할 수도 있으며, 이들을 통해 그러한 접속이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 무선 라우터와 같은 AP는, 로컬 모뎀 또는 다른 네트워크 컴포넌트들(예를 들어, 스위치들, 게이트웨이들 등)에 접속하고 그리고/또는 네트워크 액세스가 제공될 하나 또는 그 초과의 다른 디바이스들에 접속하기 위한 하나 또는 그 초과의 이더넷 포트들 뿐만 아니라, 하나 또는 그 초과의 다른 디바이스들과의 접속을 용이하게 하기 위해, 하나 또는 그 초과의 무선 신호들을 브로드캐스팅하고, 송신하고, 그리고/또는 그렇지 않으면 제공하기 위한 하나 또는 그 초과의 안테나들 및/또는 무선 네트워킹 카드들을 포함할 수도 있다.
[0023] 본 명세서에 설명되는 바와 같은 무선 디바이스 또는 STA는, 시스템, 가입자 유닛, 가입자 스테이션, 모바일 스테이션, 모바일, 원격 스테이션, 원격 단말, 모바일 디바이스, 사용자 단말, 단말, 무선 통신 디바이스, 사용자 에이전트(agent), 사용자 디바이스, 또는 사용자 장비(UE)를 포함할 수 있다. STA는, 셀룰러 텔레폰, 코드리스(cordless) 텔레폰, 세션 개시 프로토콜(SIP) 폰, 무선 로컬 루프(WLL) 스테이션, 개인 휴대 정보 단말(PDA), 무선 접속 능력을 갖는 핸드헬드(handheld) 디바이스, 컴퓨팅 디바이스, 또는 무선 모뎀에 접속되는 다른 프로세싱 디바이스일 수 있다.
[0024] 일반적으로, 본 명세서에 설명되는 실시예들은, 다양한 IEEE 802.11 메시징 표준들에 따른 무선 로컬 영역 네트워크들(WLAN)을 이용하는 디바이스들에 대한 무선 통신들에 관련된다. 실시예들은, 무선 AP들을 사용하여, 예를 들어, RTT들의 계산에 대하여 STA들에서의 클록 드리프트에 의해 기여되는 에러들을 감소시킴으로써 STA의 포지션을 획득하는 것을 개선할 수도 있다. STA는, 위성 신호들 또는 위성 지리적-포지셔닝(geo-positioning) 데이터를 송신하는 지상 기지국들로부터의 보조 데이터에 의존하기 보다는 무선 AP들을 사용하여 자신들의 지리적 위치들을 획득할 수도 있다. AP들은, 다음의 다양한 IEEE 802.11 표준들, 즉, 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ad, 802.11v 등과 같은 표준들에 따라서 무선 신호들을 송신 및 수신할 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, STA들은 다수의 안테나들로부터 신호들을 수신하거나 또는 송신하는 동안, 802.11ac 및 802.11v 표준들을 준수할 수도 있다. 몇몇 실시예들은 타이밍 신호들을 0.1 나노초(ns) 증분들로 샘플링할 수도 있지만, 몇몇 실시예들은, 표준들을 계속 준수하면서 10 ns 미만, 예컨대 1.5 ns, 2 ns, 0.1 ns 등의 시간 증분들로 신호들을 샘플링할 수도 있다. 실시예들은, 다수의 안테나들로부터의 송신된 신호들을 설명하는 정의들에 기초한 802.11 표준들로부터 출발 시간(TOD) 및 도착 시간(TOA) 측정들을 구현할 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, TOA 및 TOD를 송신하기 보다는 TOA와 TOD 사이의 시간 차이가 송신될 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 수신 및 전송 STA들 둘 모두가 TOD 및 TOA 측정들을 계산하기에 충분한 정보를 송신할 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 이들 새로운 메시지들은 개정된 802.11 표준들에서 성문화될 수도 있다. AP들은 TOA 및 TOD 측정들과 같은 타이밍 측정들을 STA로 그리고 STA로부터 송신 및 수신할 수도 있다. 3개 또는 그 초과의 AP들로부터의 타이밍 측정들과 함께 AP들로부터의 지리적 포지셔닝 정보를 STA가 획득하는 경우, STA는, 다수의 타이밍 측정들을 사용하여 GPS 포지셔닝, 예컨대 삼변 측량 등과 유사한 기술들을 수행함으로써 자신의 위치를 결정하는 것이 가능할 수도 있다. 몇몇 경우들(예를 들어, 특히, STA들 중 적어도 하나가 고정(stationary)인 경우)에서, STA들은, 서로 간의 RTT 및 거리를 획득하기 위해 서로 간에 타이밍 측정들을 송신 및 수신할 수도 있다.
[0025] 도 1을 참조하면, 전송 STA(STA1)와 수신 STA(STA2) 사이의 RTT의 계산을 위한 기존 기술이 설명될 것이며, 이는, 예를 들어, 264 페이지에서의 802.11v와 같은 몇몇 802.11 표준들에서 발견되는 규격들, 도면들, 및 가이드라인들과 일관될 수도 있다. STA2로부터의 요청 및 STA1로부터의 확인응답 다음에, STA1은 오버랩핑 페어(overlapping pair)들로 타이밍 측정 프레임들을 송신한다. 페어의 제 1 타이밍 측정 프레임은 넌제로(nonzero) 다이얼로그 토큰(token)을 포함한다. 다이얼로그 토큰 필드는, 이후에 전송될 제 2 또는 후속 타이밍 측정 프레임에 대하여 타이밍 측정 프레임을 페어의 첫번째 것으로서 식별하기 위해 전송 STA에 의해 선택되는 넌-제로 값이다(다이얼로그 토큰이 0이면, 이것은, 그 타이밍 측정 프레임이 다음의 후속(follow up) 타이밍 측정 프레임에 선행하지 않는다는 것을 표시함). 후속 타이밍 측정 프레임은, 제 1 프레임의 페어에서의 다이얼로그 토큰의 값으로 셋팅된 후속 다이얼로그 토큰을 포함한다. 제 1 타이밍 측정 프레임에 대하여, STA들 둘 모두는 타임스탬프(timestamp)들을 캡쳐(capture)한다. STA1은, 타이밍 측정 프레임이 송신되는 제 1 시간(t1)을 캡쳐한다. STA2는, STA2에 타이밍 측정 프레임이 도달하는 제 2 시간(t2), 및 ACK 응답이 STA2로부터 송신되는 제 3 시간(t3)을 캡쳐한다. STA1은 ACK가 도달하는 제 4 시간(t4)을 캡쳐한다. 후속 타이밍 측정 프레임에서, STA1은 자신이 캡쳐한 타임스탬프 값들(t1 및 t4)을 STA2에 전달한다. 이러한 정보를 이용하여, STA2는 [(t4 - t1) - (t3 - t2)]로 RTT를 획득할 수도 있다. 그러나, STA1 및 STA2 각각은 그들의 로컬 클록들에서 클록 드리프트들을 가질 개연성이 있으며, 이는, 위와 같이 획득된 RTT의 정밀도를 열화시킬 것이다.
[0026] 예시를 위해, STA1에서의 로컬 클록의 클록 드리프트는, ppm(parts per million)1의 기대 빈도로부터 ppm에서의 변동으로서 측정된 에러를 갖는다고 가정한다. 유사하게, STA2는 ppm2의 로컬 클록 드리프트를 갖는다. 도 1을 다시 참조하여, 다양한 타임 스탬프들 t1-t4가 위의 가정들에 대해 더 상세히 검토될 것이다. 관측되는 바와 같이, t2는, STA1로부터 STA2로 전송된 타이밍 측정 프레임의 전파 시간(time of flight)(여기서, TOF는 RTT의 절반임)이 t1에 부가된 것과 동일한데, 또는 다시 말해서, t2 = t1 + TOF이다. 시간 t3은, 타이밍 측정 프레임의 지속기간(이러한 지속기간은 본 명세서에서 "M"으로 지칭될 것임)을 STA2가 메시지에 응답하기 위해 취한 시간(SIFS(short inter frame spacing)로서 또한 알려져 있음)에 부가하는 것으로부터 획득되는데, 또는 다시 말해서 t3 = t2 + M + SIFS이다. 시간 t4는, STA2로부터 STA1로의 ACK에 대한 TOF를 t3에 부가하는 것으로 유사하게 획득된다. 수학적 항으로는, t4 = t3 + TOF이다. STA1이 ppm1의 에러로 변할 수 있으므로, STA1에서 계산된 시간들 t4 및 t1은 (1 + ppm1)의 팩터와 곱해질 것이다. 유사하게, STA2에서 계산된 시간들 t3 및 t2는 (1 + ppm2)의 팩터와 곱해질 것이다. 시간들 t1-t4의 위의 명세(breakdown)를 이용하여, RTT는 다음 수학식들로 더 상세히 표현될 수 있다.
[0027] RTT = t4 - t1 - (t3-t2)
=(t3 + TOF - t1)*(1 + ppm1) - (t2 + M + SIFS - t2)*(1 + ppm2)
= (t2 + M + SIFS + TOF - t1)*(1 + ppm1) - (M + SIFS)*(1 + ppm2)
= (t1 + TOF + M + SIFS + TOF - t1)*(1 + ppm1) - (M + SIFS)*(1 + ppm2)
= (2*TOF + M + SIFS)*(1 + ppm1) - (M + SIFS)*(1 + ppm2)
= 2*TOF*(1 + ppm1) + (M + SIFS)*(ppm1 - ppm2)
[0028] M이 100 us이고, SIFS가 16 us이고, ppm1 및 ppm2 각각이 ±25ppm인 현실적인 예에서, 이는, ppm1 - ppm2가 50ppm이 되게 하고, RTT에서의 에러가 5.8 ns만큼 높을 수 있음이 관측되며, 이는, 약 1.7 미터의 포지션 불확실성을 초래할 수 있다. 포지셔닝 애플리케이션들에서, 그러한 크기의 에러는 (특히, STA1과 STA2가 근접해 있는 경우) 수용가능하지 않게 클 수도 있다. 따라서, 다음의 섹션들에서 추가로 상세히 설명될 바와 같이, 예시적인 실시예들은 RTT에서의 에러를 감소시키기 위한 시스템들 및 방법들을 포함한다.
[0029] 먼저, 도 2를 참조하여 예시적인 시스템(200)이 설명될 것이며, 예시적인 시스템(200)은, RTT의 계산에서의 클록 에러의 효과 또는 영향을 감소시키기 위한 예시적인 기술들을 수행하도록 구성될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 시스템(200)은 송신기 시스템(210) 및 수신기 시스템(250)을 포함한다. 범용성의 손실 없이, 송신기 시스템(210) 및 수신기 시스템(250) 둘 모두는 AP 또는 STA에서 구현될 수도 있다. 예시적인 예들에서, 송신기 시스템(210)은 위의 STA1과 같은 전송 STA 또는 제 1 무선 디바이스를 표현하고, 수신기 시스템(250)은 위의 제 2 무선 디바이스 또는 STA2와 같은 수신 STA를 표현한다. 송신기 시스템(210)으로부터 수신기 시스템(250)으로의 송신들은 순방향 링크 또는 제 1 방향으로 지칭되는 반면, 수신기 시스템(250)으로부터 송신기 시스템(210)으로의 송신들은 역방향 링크 또는 제 2 방향으로 지칭된다.
[0030] 송신기(210) 및 수신기 시스템(250)의 몇몇 양상들은, 예시적인 실시예들에 따라 특정한 특성들, 기능들, 및 변형들을 구현하도록 구성됨이 이해될 것이다. 예를 들어, 현행 IEEE 802.11 표준들을 구현하도록 구성되는 송신기들 및 수신기들은 통상적으로, 순방향 링크에서의 송신기 측으로부터의 대응하는 복수의 송신기들에 의해 송신되는 복수의 데이터 스트림들을 포함하며, 이는, 미세(fine) 타이밍 측정에서 모호성을 유도한다. 예시적인 실시예들은, 이들 모호성들을 회피하고, 예를 들어, 미세 타이밍 측정들에 대한 프레임들에 관련된 모든 송신들이 단일 라디오 주파수(RF) 체인 또는 안테나로부터 발생하는 것을 요구하도록 송신 시스템(210) 및 수신기 시스템(250)을 구성한다. 이러한 양상은, 추가로 후술될 바와 같이, TX 데이터 프로세서(214)로부터 안테나(224)에 커플링된 송신기(222)로의 트래픽 데이터의 송신에 의해 구현된다.
[0031] 제 1 방향 또는 순방향 링크에 대해, 송신기 시스템(210)으로부터의 모든 송신들에 대응하는 데이터 스트림들이 데이터 소스(212)로부터 송신(TX) 데이터 프로세서(214)로의 트래픽 데이터로 제공된다. TX 데이터 프로세서(214)는, 연관된 코딩 방식에 기초하여 트래픽 데이터의 포맷팅, 코딩, 및 인터리빙(interleaving)을 수행한다. 코딩된 트래픽 데이터는, 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 기술들을 사용하여 파일럿(pilot) 데이터로 멀티플렉싱될 수 있다. 파일럿 데이터는 통상적으로, 알려진 방식으로 프로세싱되는 알려진 데이터 패턴이며, 채널 응답을 추정하기 위해 수신기 시스템에서 사용될 수도 있다. 멀티플렉싱된 파일럿 및 코딩된 트래픽 데이터는, (예를 들어, BPSK, QPSK 등에 따라) 변조되어 변조 심볼들을 제공하며, 변조 심볼들은 그 후, 안테나(224)를 통한 송신을 위해, 송신기(TMTR)(222)로서 도시된 제 1 송신기에 제공된다. 데이터 레이트, 코딩, 및 변조는, 메모리(232)에 저장되고 프로세서(230)에 의해 실행되는 명령들에 기초할 수 있다.
[0032] 수신기 시스템(250)에서, 송신되는 변조된 신호들은 안테나(252)에 의해 수신되고, 수신된 신호는 수신기(RCVR)(254)에 제공된다. 수신기(254)는, 수신된 신호를 컨디셔닝(condition)(예를 들어, 필터링, 증폭, 및 하향 변환)하고, 컨디셔닝된 신호들을 디지털화하여 샘플들을 제공하며, 샘플들을 추가로 프로세싱하여 대응하는 "수신된" 심볼 스트림을 제공한다. 그 후, RX 데이터 프로세서(260)는 수신된 심볼 스트림을 수신 및 프로세싱하여 "검출된" 심볼 스트림을 제공한다. 그 후, RX 데이터 프로세서(260)는, 검출된 심볼 스트림을 복조, 디-인터리빙(de-interleave), 및 디코딩하여 트래픽 데이터를 복원한다. RX 데이터 프로세서(260)에 의한 프로세싱은, 송신기 시스템(210)에서의 TX 데이터 프로세서(214)에 의해 수행되는 것과 상보적이다.
[0033] 이제 제 2 방향 또는 역방향 링크에 이르면, 수신기 시스템(250)에서의 프로세서(270)는, 메모리(272)에 저장된 수 개의 사전-코딩 매트릭스들 중 하나를 주기적으로 결정하고, 대응하는 매트릭스 인덱스 부분 및 랭크(rank) 값 부분을 포함하는 역방향 링크 메시지를 포뮬레이팅(formulate)한다. 역방향 링크 송신들 또는 역방향 링크 메시지는, 통신 링크 및/또는 수신된 트래픽 데이터에 관련된 다양한 타입들의 정보를 포함할 수도 있다. 역방향 링크 메시지는, 데이터 소스(236)로부터 트래픽 데이터를 또한 수신하는 TX 데이터 프로세서(238)에 의해 프로세싱되고, 변조기(280)에 의해 변조되고, 송신기(TMTR)(254)에 의해 컨디셔닝되며, 송신기 시스템(210)에 다시 송신된다. 역방향 송신에 대해, 수신기 시스템(250)에서의 송신기 TMTR은, RCVR(254)과 동일한 모듈 내에 도시되고, 안테나(252)를 공유하며, 유사하게, 송신기 시스템(210)에서의 제 1 수신기 또는 수신기 RCVR(222)은 TMTR(222)과 동일한 모듈 내에 도시되고, 안테나(224)를 공유한다.
[0034] 송신기 시스템(210)에서, 수신기 시스템(250)으로부터의 변조된 신호들은, 안테나(224)에 의해 수신되고, 수신기(222)에 의해 컨디셔닝되고, 복조기(240)에 의해 복조되며, RX 데이터 프로세서(242)에 의해 프로세싱되어 역방향 링크 메시지를 추출한다. 그 후, 프로세서(230)는, 메모리(232)에 저장된 복수의 사전-코딩 매트릭스들로부터 어느 사전-코딩 매트릭스를 사용할 것인지를 결정하고, 그 후, 추출된 메시지를 프로세싱한다. 예시적인 시스템(200)이 도 2의 예시된 특성들 또는 기능 블록들에 관하여 도시되고 설명되었지만, 다양한 기능 블록들의 기능들이 결합되거나 또는 적절한 특정 구현들로 변경될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 송신기(210)의 TX 데이터 프로세서(214) 및 프로세서(230)에 관한 양상들은 제 1 프로세서로 결합 및 구현될 수도 있다. 유사한 그러한 변형들이 당업자에게 명백할 것이다.
[0035] 또한, 단지 시스템(200)의 다양한 상술된 컴포넌트들의 기능의 기본적인 설명만을 제공하는 위의 설명의 기능들에 대한 추가적인 상세한 설명은, 명확화를 위해 본 명세서에서 생략되었음이 이해될 것이다. 당업자는, RTT 계산에서의 클록 에러의 효과 또는 영향을 감소시키는 것과 관련있는 바와 같은 미세 타이밍 측정을 위한 기재된 기술들을, 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 다른 유사한 송신기 및 수신기 구조에 적용할 수 있을 것이다.
[0036] 이제 도 3을 참조하여, RTT의 정확한 측정에 관련된 예시적인 실시예가 더 상세히 설명될 것이다. 도 3에서, STA1은 도 2의 송신기 시스템(210)에 따라 구성될 수도 있지만, STA2는 도 2의 수신기 시스템(250)에 따라 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 도 3의 시스템은, "미세 타이밍 측정"을 위해 구성되며, 이에 의해 STA1과 STA2 사이의 RTT의 정확한 측정이 획득될 수도 있다. 본 개시와 관련있는 바와 같은 미세 타이밍 측정은 현행 802.11v 표준들에 대한 변경들을 포함한다. 현행 IEEE 802.11v 표준은 동기화 목적들 뿐만 아니라 위치 또는 포지셔닝 목적들을 위해 사용될 수 있다. 아래의 표 1에 도시되어 있는 미세 타이밍 측정에 대응하는 변경들 중 몇몇에 대해, 다양한 802.11 표준들(예를 들어, 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ad, 802.11v 등)에 걸친 새로운 IEEE 802.11 rev mc 표준이 위치 목적들에 대해 사용될 수 있다.
[0037] 예시적인 실시예들에 관련된 새로운 IEEE 802.11 rev mc 표준의 양상들과 관련있는 바로서, 표 1이 아래에 도시된다.
Figure pat00001
[0038] 특히, 예시적인 실시예들에서의 미세 타이밍 측정에 관한 것으로서, 제안된 새로운 IEEE 802.11 rev mc 표준을 획득하기 위한 현행 IEEE 802.11 표준들에 대한 관련 있는 변경들을 위의 표 1이 요약하지만, 제안된 새로운 IEEE 802.11 rev mc 표준의 추가적인 세부사항들은 일반적으로, 발명의 명칭이 "METHODS FOR PRECISE LOCATION DETERMINATIONS AND WIRELESS TRANSMISSIONS IN 802.11 STANDARDS"이고 2012년 11월 1일자로 출원되었고, 본 발명의 양수인에게 양도되었으며, 본 명세서에 인용에 의해 포함되는 미국 가특허출원 제 61/721,437호에서 발견될 수 있다.
[0039] 더 상세하게는, 기재된 실시예들에 관한 미세 타이밍 측정은, 예를 들어, STA2가 STA2와 STA1 사이의 RTT를 정확히 측정하게 한다. 미세 타이밍 측정 프레임들의 규칙적인 전달을 이용하여, 수신 STA(STA2)가 환경에서의 다른 STA들에 대한 자신의 상대적 위치에서의 변화들을 추적하는 것이 가능하다.
[0040] 인지될 수 있는 바와 같이, STA1과 STA2 사이의 메시지 전달들과 관련된 타임라인은, 도 1에서의 종래의 접근법 관련하여 설명된 것들 외의 부가적인 엘리먼트들을 포함한다. 더 상세하게는, 도 3의 예시적인 양상들에서, STA2로부터의 요청은 쌍방(two-sided) 교환이 턴 온됨을 표시한다. 이것은, STA1과 STA2 사이의 부가적인 요청-확인응답 루틴을 절약하지만, 대안적인 실시예들은 쌍방 교환 없이 구성될 수도 있으며, 이에 의해, 비록 요청-확인응답의 부가적인 단계들을 통해서라 하더라도 동일한 결과가 획득될 수 있음이 이해될 것이다. 동작들/루틴들의 시퀀스가 도 3에서 예시적인 순서로 예시되어 있다 하더라도, 실시예들이 동작들의 동일한 시퀀스를 채택할 어떠한 요건도 존재하지 않음이 이해될 것이다. 예를 들어, 동작이 이전 동작에 후속되거나 또는 이전 동작 다음에 수행되는 것으로 설명될 수도 있다 하더라도, 동작 및 이전 동작이 시간적으로 분리되어야만 하는 어떠한 요건도 존재하지 않으며, 도 3의 타임라인에서 설명된 동작들 중 몇몇이 실시예들의 범위를 벗어나지 않으면서 단일 트랜잭션(transaction)으로 결합되거나, 또는 동시에 또는 함께 수행될 수도 있다는 것이 가능하다.
[0041] 도 3의 타임라인으로 진행하여, STA2로부터의 양면 요청 및 STA1로부터의 확인응답 다음에, STA1은 오버랩핑 페어들로 타이밍 측정 프레임들을 송신한다. 다음 수 개의 메시지 전달들은 종래의 기술들과 유사하며, 여기서, 제 1 RTT가 제 1 방향에서 계산된다. 예를 들어, STA1에 관련된 제 1 클록 에러는 제 1 RTT와 연관될 수도 있다. 범용성의 손실 없이, 제 1 방향은, 예를 들어, STA1로부터 STA2로 송신되는 제 1 프레임(STA2로부터 STA1로 송신되는 제 1 프레임의 확인응답이 후속됨)에 대응하는 타이밍 측정 프레임들의 왕복과 관련된다. 따라서, 제 1 방향에서의 제 1 RTT는 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트에 기초하여 계산될 수 있으며, 여기서, 메시지들은 제 1 프레임의 송신(예를 들어, 제 1 송신) 및 제 1 프레임의 대응하는 확인응답(예를 들어, 제 1 확인응답)의 수신을 포함한다. 더 상세하게는, 전술된 바와 같이, 제 1 RTT는, 예를 들어, 제 1 프레임의 RTT 측정과 관련하여 STA1에서 획득될 수도 있는 제 1 및 제 4 시간들 t1 및 t4에 적어도 부분적으로 기초한다. 또 다시, 시간들 t1 및 t4는 STA2에 전달될 수도 있으며, 여기서, STA2는, 도 1에 관하여 상술된 바와 같은 유사한 방식으로, 즉, [(t4 - t1) - (t3 - t2)]를 계산함으로써 제 1 방향에서의 제 1 RTT(또는, 간단하게는 본 명세서에의 "RTT")를 계산할 수 있다. 몇몇 경우들에서, STA2는 계산된 RTT를 STA1에 전달할 수 있다.
[0042] 일단 STA2가 t1 및 t4를 수신하면(그리고 추가로, 이러한 수신을 확인응답하고 그리고/또는 몇몇 경우들에서, 계산된 RTT를 STA1에 전송함), STA2와 STA1 사이의 제 2 방향(여기서, 제 2 방향은 제 1 방향의 역방향인 것으로 고려될 수도 있음)에서의 제 2 RTT(본 명세서에서, RTT')에 대한 측정들의 제 2 세트를 획득하기 위한 제 2 프로토콜이 시작된다는 점에서 예시적인 실시예들은 종래의 기술을 벗어난다. 예를 들어, 제 2 무선 디바이스 STA2에 대응하는 제 2 클록 에러는 제 2 RTT와 연관될 수도 있다.
[0043] 이러한 제 2 방향에서의 제 2 RTT 또는 RTT'는, 제 2 프레임의 송신 및 제 2 프레임의 확인응답의 수신에 관련된 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트에 기초하여 계산된다. 더 상세하게는, STA2는, 예를 들어, 제 5 시간(t1')에서 제 2 프레임에 관련된 타이밍 측정 프레임을 (예를 들어, 제 2 송신에서) STA1에 송신한다. STA1은, 제 2 프레임이 STA1에 도달하는 제 6 시간(t2') 및 제 2 프레임의 확인응답(예를 들어, 제 2 확인응답 또는 ACK 응답)이 STA1로부터 송신되는 제 7 시간(t3')을 캡쳐한다. STA2는, ACK가 STA2에서 수신되는 제 8 시간(t4')을 캡쳐한다. 후속 타이밍 측정 프레임에서, STA2는 자신이 캡쳐한 타임스탬프 값들(t1' 및 t4')을 STA1에 전달한다. 이러한 정보를 이용하여, STA1은, 제 8 시간과 제 5 시간 사이의 차이 빼기 제 7 시간과 제 6 시간 사이의 차이로서 제 2 RTT를 결정하는 것이 가능할 수도 있으며, 수학식 RTT' = [(t4' - t1') - (t3' - t2')]에 의해 표현된다. 일 실시예에서, 예시된 바와 같이, STA1은 계산된 RTT'를 STA2에 전달할 수 있으며, 이에 의해 STA2는 RTT 및 RTT' 둘 모두를 보유할 것이다. 이러한 정보를 사용하여, STA2는 RTT 및 RTT'의 평균(RTT''로 표시됨)을 획득할 수도 있으며, 이는, 유리하게, 클록 드리프트에 의해 야기되는 에러에서의 상당한 감소를 유도할 수 있다. 더 상세하게는, 평균 RTT와 연관된 평균 클록 에러(RTT'')는, 제 1 RTT(RTT)와 연관된 제 1 클록 에러 및 제 2 RTT(RTT')와 연관된 제 2 클록 에러의 에로보다 더 낮은 에러이다.
[0044] 대안적으로, STA2가, 몇몇 실시예들에 대한 옵션으로서, 전술된 바와 같이 RTT를 STA1에 사전에 전달했으면, 그리고 STA1이 이미 RTT'를 보유하고 있으므로, STA1이 또한 RTT 및 RTT'의 평균 RTT''를 획득하기 위한 계산들을 수행할 수도 있다. 예시적인 실시예들의 설명을 위해, RTT''가 STA2에서 계산되는 경우가 아래에 선택되지만, 이것은 비-제한적이 예시이고, 아래의 RTT''의 계산은 STA1에서 수행될 수도 있거나 또는, 그 사안에 대해서, 필수적인 타임 스탬프들 및/또는 왕복 시간 값들을 STA1 및 STA2로부터 전달받은 액세스 포인트와 같은 임의의 다른 엔티티에서 수행될 수도 있음을 유념해야 할 것이다.
[0045] 간결성을 위해, RTT'의 계산이 예시적인 실시예에 관해 제공되지만, RTT의 계산은 이미 설명된 종래의 접근법에서의 계산과 유사하다고 가정된다. STA1 및 STA2는 아래의 계산들에 대해 바람직하게는 고정 또는 비-이동형(또는 그들 사이의 거리가 변경되지 않고 유지됨)인 것으로 가정되며, 그에 따라 TOF 값들을 변하지 않음이 이해될 것이다. 또한, 동일한 시스템들 또는 칩셋들이 STA1 및 STA2의 구성에 사용되면(종종, 핸드셋들의 경우에서임), STA1 및 STA2에 대한 SIFS 값들이 또한 동일할 것이다. 이러한 가정들을 이용하면서, STA1이 ppm1의 에러를 갖는 클록 드리프트를 갖는 것으로 가정되고 STA2가 ppm2의 유사한 에러를 갖는다는 것을 다시 한번 유념하여, 대응하는 RTT'가 다음과 같이 획득된다.
[0046] RTT' = t4' - t1' - (t3' - t2')
= (t3' + TOF - t1')*(1 + ppm2) - (t2' + M + SIFS - t2')*(1 + ppm1)
= (t2' + M + SIFS + TOF - t1')*(1 + ppm2)- (M + SIFS)*(1 + ppm1)
= (t1' + TOF + M + SIFS + TOF - t1')*(1 + ppm2)- (M + SIFS)*(1 + ppm1)
= (2*TOF + M + SIFS)*(1 + ppm2)- (M + SIFS)*(1 + ppm1)
= 2* TOF*(1 + ppm2) + (M + SIFS)*(ppm2 - ppm1)
[0047] 상기될 바와 같이, RTT는 RTT = 2*TOF*(1 + ppm1) + (M + SIFS)*(ppm1 - ppm2)으로서 획득된다. 따라서, RTT 및 RTT'의 평균을 내는 것은, RTT'' =
Figure pat00002
= 2TOF + TOF*(ppm1 + ppm2)에 의해 표현되는 평균을 초래할 것이다.
[0048] 이전의 가정들, 즉, M은 100 us이고, SIFS는 16 us이며, ppm1 및 ppm2 각각은 ±25 ppm임을 이용하여, RTT''에서의 에러는 RTT'' 표현에서의 팩터 TOF*(ppm1 + ppm2)에 대응하고, 이는, STA1 및 STA2가 100미터 떨어져 있는 경우, 100/3e8*1e9*50e-6 = .0167 ns와 균등함이 관측된다. 도 1에 관하여 설명된 종래의 접근법에서의 5.8 ns 에러와 비교하면, 예시적인 실시예들에서, 에러는 348배 만큼 감소됨이 관측되고, 이는, 당업자들에 의해 상당한 감소로서 인지될 것이다. 따라서, STA1과 STA2 사이의 방향들 둘 모두에서 시간 프레임 측정 전달들을 사용하여 왕복 시간 값들을 획득하고 그들의 평균을 냄으로써, 예시적인 실시예들은, RTT 계산에서의 2개의 STA들의 클록 드리프트의 영향을 최소화하고, 그에 따라 RTT의 정밀도를 개선할 수 있다.
[0049] 위에 예시된 예에서, 전술된 바와 같이, STA1이 RTT'를 계산하고, 평균화 기능들을 위해 그것을 STA2에 전송했지만, STA2에서 계산된 RTT가 STA1에 전송되는 대안적인 실시예들이 가능하며, STA1이 이미 RTT'를 계산하도록 구성되어 있으므로, STA1은 RTT''를 결정하기 위한 평균화 기능을 계산하기 위한 단계들을 완료할 수도 있다. 다른 대안으로서, STA1 및 STA2 둘 모두는 타임 스탬프들 및 왕복 시간 계산들 중 일부 또는 그 전부를, RTT''를 결정하기 위한 서버, 위치 결정 엔티티, 또는 AP와 같은 다른 엔티티에 전달할 수도 있다. 예를 들어, STA2는 RTT를 계산하고 AP에 전송할 수도 있고, STA1은 RTT'를 계산하고 AP에 전송할 수도 있으며, 이에 의해 AP는 RTT''를 계산할 수 있다. 당업자들은, 방향들 둘 모두에서 RTT를 획득하고 그들을 평균내는 것이 RTT 계산에서의 클록 드리프트의 영향을 현저히 감소시킬 수 있음을 유념하면서, 유사한 방식(lines)으로 가능할 수도 있는 다양한 다른 대안들을 인지할 것이다.
[0050] 부가적으로, 예를 들어, RTT의 계산과 관련하여, 위에 설명된 미세 타이밍 측정들 및 대응하는 타임스탬프 캡쳐에 대해, t1 및 t3은, (예를 들어, STA1이 송신기 시스템(210)으로서 구현되어 있는 곳의 송신기 TMTR(222)에 커플링된 안테나(224)의) 송신 안테나 포트에서, 송신된 프레임에 대한 프리앰블(preamble)의 시작이 나타난 시점에 대응함이 유의될 것이다. 일 구현은, 송신 프로세싱 동안의 타임스탬프를 그것이 실제 발생한 시점보다 더 일찍 또는 더 이후에 캡쳐하고, 시간 차이를 보상하기 위한 값들을 오프셋(offset)할 수도 있다. 대응하게, t2 및 t4는, (예를 들어, STA2가 수신기 시스템(250)으로서 구현되어 있는 곳의 수신기 RCVR(254)에 커플링된 안테나(252)의) 수신 안테나 포트에서, 유입(incoming) 프레임에 대한 프리앰블의 시작이 도달한 시점에 대응한다. 프레임을 검출하고 프레임의 로직 구조와 동기화하는 것이 시간 지연을 초래하기 때문에, 일 구현은, 프리앰블의 시작이 도달하는 것이 발생한 약간의 시간 이후에 타임스탬프를 캡쳐하고, 캡쳐된 값으로부터 오프셋을 감산하여 지연을 보상함으로써, 유입 프레임의 프리앰블의 시작이 수신 안테나 포트에 도달한 경우를 검출한다.
[0051] 또 다른 실시예가 이제 설명될 것이며, 여기서, RTT''를 획득하기 위해 위와 같이 RTT 및 RTT'를 평균내는 것 대신, STA2에 대한 팩터 (1+ ppm2)가 (1 + ppm1 - residual_ppm)의 형태를 취할 수도 있도록, STA들 중 하나, 이를테면 STA2가 자신의 클록을 STA1의 클록으로 로킹할 수 있으며, 여기서, residual_ppm은, STA2가 STA1의 클록으로 로킹한 이후에 남아있는 차동 ppm2이다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이, STA2는, 예를 들어, IEEE 802.11 프레임의 프리앰블의 L-STF(Legacy Short Training Field) 부분 동안 그리고 L-LTF(Legacy Long Training Field) 부분에 앞서, 대강의(coarse) 방식으로 STA1의 클록으로 자신의 클록을 로킹할 수 있다. 이러한 실시예에서, RTT' 및 RTT''를 계산하는 부가적인 단계들이 요구되지 않는다. 따라서, 이전에 설명된 RTT의 계산은 다음과 같이 적절히 변형될 것이다.
RTT = 2*TOF*(1 + ppm1) + (M + SIFS)*(ppm1 - ppm2)
= 2*TOF*(1 + ppm1) + (M + SIFS)*(residual_ppm)
[0052] 일 예시적인 예에서, residual_ppm이 대략 1 ppm(실제의 애플리케이션들에 대응함)인 것으로 가정되면, RTT에서의 에러는 116us*1e-6 = 0.116 ns = 0.03 m으로 감소되며, 이는, (위와 동일한 가정들, 즉, M은 100 us이고, SIFS는 16 us이고, ppm1 및 ppm2 각각은 ±25ppm 이며, STA1 및 STA2가 100미터에 있는 가정들을 이용하는) 종래의 접근법들에서의 에러보다 50배 만큼 더 낮다.
[0053] 통신이 AP와 STA 사이(즉, 위에 설명된 바와 같이 2개의 STA들, 즉, STA1과 STA2 사이인 것 대신)의 통신에 관한 것일 수도 있고, 그리고 무선 통신 시스템이 위치 인에이블링된 수 개의 AP들을 포함하는 몇몇 실시예들에서, AP들이 그들의 최대 클록 에러들 또는 ppm 값들을 통지(advertise) 또는 브로드캐스팅하도록 구성되는 경우, 실시예들의 성능이 개선될 수 있다. 이러한 방식에서, 통신 시스템 내의 모든 STA들이 가장 낮은 클록 에러를 갖는 AP로 로킹할 수도 있다. 또한, 이러한 예에서, 가장 작은 클록 에러를 갖는 AP는 자신의 인근(neighbors)에 대해 마스터로서 기능할 수 있다. 따라서, STA1 또는 STA2와 같은 무선 디바이스는, 예를 들어, 2개 또는 그 초과의 액세스 포인트들에 의해 송신되는 2개 또는 그 초과의 클록 에러들을 수신하고, 2개 또는 그 초과의 클록 에러들 중 가장 작은 클록 에러를 결정할 수도 있다. 그 후, 무선 디바이스는, 가장 작은 클록 에러에 기초하여 무선 디바이스의 클록을 동기화함으로써, 가장 작은 클록 에러에 대응하는 액세스 포인트와 통신을 설정할 수도 있다. 클록 에러들(예를 들어, ppm 단위)의 통지는, 미세 타이밍 측정 요청 교환과 같은 핸드쉐이크(handshake) 프로세스 또는 비컨(beacon)으로 브로드캐스팅될 수 있으며, 이는, 일반적으로 미세 타이밍 측정 교환이 수행되기 이전에 발생한다. 추가로, 무선 디바이스는 또한, 가장 작은 클록 에러에 대응하는 가장 작은 클록 에러 AP에, 그 가장 작은 클록 에러 AP가 가장 작은 클록 에러를 가진다는 것을 통신할 수도 있다. 이에 기초하여, 가장 작은 클록 에러 AP는 스스로를 마스터 AP로 지정 또는 설정하고, 마스터 AP로서의 자신의 상태를 이웃하는 AP들에 통지할 수도 있다.
[0054] 실시예들은, 본 명세서에 기재된 프로세스들, 기능들 및/또는 알고리즘들을 수행하기 위한 다양한 방법들을 포함함이 인식될 것이다. 예를 들어, 도 4에 예시된 바와 같이, 실시예는, 제 1 무선 디바이스에서 제 1 무선 디바이스(예를 들어, STA1)로부터 제 2 무선 디바이스(예를 들어, STA2)로의 왕복 시간(RTT)을 계산하는 방법을 포함할 수 있으며, 방법은, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트에 기초하는 제 1 방향(예를 들어, STA2로부터 수신 RTT)에서의 제 1 RTT의 계산을 수신하는 단계(여기서, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 1 세트는, 제 1 방향으로 제 1 무선 디바이스에 의해 송신되는 제1 프레임을 포함함) - 블록(402); 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트에 기초하여 제 2 방향에서의 제 2 RTT(예를 들어, RTT')를 계산하는 단계(여기서, 하나 또는 그 초과의 메시지들의 제 2 세트는, 제 2 방향으로 제 2 무선 디바이스에 의해 송신되는 제 2 프레임을 포함함) - 블록(404); 및 평균 RTT(예를 들어, RTT'')를 계산하는 단계를 포함하며, 여기서, 평균 RTT는 제 1 RTT 및 제 2 RTT에 기초한다 - 블록(406).
[0055] 몇몇 양상들에서, 제 1 무선 디바이스는, 제 2 방향에서의 제 2 RTT의 결정에 관련된 제 1 클록 에러를 포함하고, 제 1 방향에서의 제 1 RTT는, 제 2 무선 디바이스로부터 수신될 수 있으며, 여기서, 제 2 무선 디바이스는 제 2 클록 에러를 포함한다. 평균 RTT는, 제 1 RTT 또는 제 2 RTT의 에러보다 더 낮은 에러를 갖는다. 제 1 및 제 2 무선 디바이스들은 모바일 디바이스들일 수도 있거나, 또는 제 1 무선 디바이스는 액세스 포인트일 수도 있지만 제 2 무선 디바이스는 모바일 디바이스 또는 액세스 단말일 수도 있다. 부가적으로, 메시지들의 제 1 및 제 2 세트는 IEEE 802.11 표준에 기초할 수도 있으며, 특히, 미세 타이밍 측정에 기초할 수도 있다.
[0056] 당업자들은, 정보 및 신호들이 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 기술 및 기법을 사용하여 표현될 수도 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, 상기 설명 전반에 걸쳐 참조될 수도 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 자기 입자들, 광학 필드들 또는 광학 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수도 있다.
[0057] 추가로, 당업자들은 본 명세서에 기재된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이 둘의 결합들로서 구현될 수도 있음을 인식할 것이다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 상호교환가능성을 명확히 예시하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능의 관점들에서 일반적으로 상술되었다. 그러한 기능이 하드웨어로서 구현되는지 또는 소프트웨어로서 구현되는지는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과된 설계 제한들에 의존한다. 당업자들은 설명된 기능을 각각의 특정한 애플리케이션에 대해 다양한 방식들로 구현할 수도 있지만, 그러한 구현 결정들이 본 발명의 범위를 벗어나게 하는 것으로서 해석되지는 않아야 한다.
[0058] 본 명세서에서 기재된 실시예들과 관련하여 설명된 방법들, 시퀀스들 및/또는 알고리즘들은 직접 하드웨어로, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 이 둘의 결합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는, 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고, 저장 매체에 정보를 기입할 수 있도록 프로세서에 커플링된다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다.
[0059] 따라서, 본 발명의 실시예는, 2개의 무선 디바이스들 사이의 RTT를 결정할 시, 클록 에러/드리프트의 영향을 감소시키기 위한 방법을 구현하는 컴퓨터 판독가능 매체들을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 예시된 예들로 제한되지 않으며, 본 명세서에 설명된 기능을 수행하기 위한 임의의 수단은 본 발명의 실시예들에 포함된다.
[0060] 전술한 개시가 본 발명의 예시적인 실시예들을 나타내지만, 다양한 변화들 및 변형들이 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 명세서에서 행해질 수 있음을 유의되어야 한다. 본 명세서에 설명된 본 발명의 실시예들에 따른 방법 청구항들의 기능들, 단계들 및/또는 동작들이 임의의 특정한 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 본 발명의 엘리먼트들이 단수형으로 설명되거나 청구될 수도 있지만, 단수형으로의 제한이 명시적으로 언급되지 않으면 복수형이 고려된다.

Claims (20)

  1. 제 1 무선 디바이스에서 왕복 시간(RTT)을 결정하는 방법으로서, 상기 방법은,
    제 2 무선 디바이스의 제 2 클록(clock)의 제 2 클록 에러를 수신하는 단계;
    상기 제 2 클록 에러에 기초하여 상기 제 1 무선 디바이스의 제 1 클록을 상기 제 2 클록으로 로킹(lock)하는 단계; 및
    로킹된 제 1 클록에 적어도 부분적으로 기초하여 왕복 시간을 결정하는 단계를 포함하는, 왕복 시간을 결정하는 방법.
  2. 무선 디바이스에 의한 무선 통신 방법으로서, 상기 방법은,
    둘 이상의 액세스 포인트들에 대응하는 둘 이상의 클록 에러들을 수신하는 단계 ― 상기 둘 이상의 클록 에러들은 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들에 의해 브로드캐스트(broadcast)됨 ―;
    상기 둘 이상의 클록 에러들 중 가장 작은 클록 에러를 결정하는 단계; 및
    상기 가장 작은 클록 에러에 기초하여 상기 무선 디바이스의 클록을 동기화함으로써, 상기 가장 작은 클록 에러에 대응하는 액세스 포인트와 통신을 설정하는 단계를 포함하는, 무선 디바이스에 의한 무선 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 클록 에러들을 수신하는 단계는, 상기 무선 디바이스와 상기 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들 사이의 미세 타이밍 측정 요청 교환을 더 포함하는, 무선 디바이스에 의한 무선 통신 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 클록 에러들은, 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들의 최대 클록 에러들을 포함하는, 무선 디바이스에 의한 무선 통신 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 가장 작은 클록 에러에 대응하는 액세스 포인트는, 스스로를 상기 둘 이상의 액세스 포인트들의 마스터(master) 액세스 포인트로 설정하도록 구성되는, 무선 디바이스에 의한 무선 통신 방법.
  6. 제 1 무선 디바이스로서,
    통신 네트워크로부터 프레임(frame)들을 수신하는 수신기; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 수신기에서 수신되는 하나 이상의 프레임들로부터 제 2 무선 디바이스의 제 2 클록의 제 2 클록 에러를 획득하고;
    상기 제 2 클록 에러에 기초하여 상기 제 1 무선 디바이스의 제 1 클록을 상기 제 2 클록으로 로킹하고; 그리고
    로킹된 제 1 클록에 기초하여 왕복 시간을 결정하도록 구성되는, 제 1 무선 디바이스.
  7. 무선 디바이스로서,
    통신 네트워크로부터 프레임들을 수신하는 수신기; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 수신기에서 수신되는 하나 이상의 프레임들로부터 둘 이상의 액세스 포인트들에 대응하는 둘 이상의 클록 에러들을 획득하고 ― 상기 둘 이상의 클록 에러들은 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들에 의해 브로드캐스트됨 ―;
    상기 둘 이상의 클록 에러들 중 가장 작은 클록 에러를 결정하고; 그리고
    상기 가장 작은 클록 에러에 기초하여 상기 무선 디바이스의 클록을 동기화함으로써, 상기 가장 작은 클록 에러에 대응하는 액세스 포인트와 통신을 설정하도록 구성되는, 무선 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 무선 디바이스 및 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들 사이의 미세 타이밍 측정 요청 교환에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 둘 이상의 클록 에러들을 획득하도록 추가로 구성되는, 무선 디바이스.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 클록 에러들은, 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들의 최대 클록 에러들인, 무선 디바이스.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 가장 작은 클록 에러에 대응하는 액세스 포인트는, 스스로를 상기 둘 이상의 액세스 포인트들의 마스터 액세스 포인트로 설정하도록 구성되는, 무선 디바이스.
  11. 제 1 무선 디바이스로서,
    제 2 무선 디바이스의 제 2 클록의 제 2 클록 에러를 수신하기 위한 수단;
    상기 제 2 클록 에러에 기초하여 상기 제 1 무선 디바이스의 제 1 클록을 상기 제 2 클록으로 로킹하기 위한 수단; 및
    로킹된 제 1 클록에 기초하여 왕복 시간을 결정하기 위한 수단을 포함하는, 제 1 무선 디바이스.
  12. 무선 디바이스로서,
    둘 이상의 액세스 포인트들에 대응하는 둘 이상의 클록 에러들을 수신하기 위한 수단 ― 상기 둘 이상의 클록 에러들은, 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들에 의해 브로드캐스트됨 ―;
    상기 둘 이상의 클록 에러들 중 가장 작은 클록 에러를 결정하기 위한 수단; 및
    상기 가장 작은 클록 에러에 기초하여 상기 무선 디바이스의 클록을 동기화함으로써, 상기 가장 작은 클록 에러에 대응하는 액세스 포인트와 통신을 설정하기 위한 수단을 포함하는, 무선 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 클록 에러들을 수신하기 위한 수단은, 상기 무선 디바이스 및 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들 사이의 미세 타이밍 측정 요청 교환을 획득하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 디바이스.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 클록 에러들은, 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들의 최대 클록 에러들인, 무선 디바이스.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 가장 작은 클록 에러에 대응하는 액세스 포인트는, 스스로를 상기 둘 이상의 액세스 포인트들의 마스터 액세스 포인트로 설정하도록 구성되는, 무선 디바이스.
  16. 제 1 무선 디바이스의 위치를 추정하기 위한 동작들을 수행하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 코드를 포함하는 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체로서, 상기 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체는,
    제 2 무선 디바이스의 제 2 클록의 제 2 클록 에러를 획득하기 위한 코드;
    상기 제 2 클록 에러에 기초하여 상기 제 1 무선 디바이스의 제 1 클록을 상기 제 2 클록으로 로킹하기 위한 코드; 및
    로킹된 제 1 클록에 기초하여 왕복 시간을 결정하기 위한 코드를 포함하는, 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
  17. 무선 디바이스의 위치를 추정하기 위한 동작들을 수행하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 코드를 포함하는 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체로서, 상기 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체는,
    둘 이상의 액세스 포인트들에 대응하는 둘 이상의 클록 에러들을 획득하기 위한 코드 ― 상기 둘 이상의 클록 에러들은, 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들에 의해 브로드캐스트됨 ―;
    상기 둘 이상의 클록 에러들 중 가장 작은 클록 에러를 결정하기 위한 코드; 및
    상기 가장 작은 클록 에러에 기초하여 상기 무선 디바이스의 클록을 동기화함으로써, 상기 가장 작은 클록 에러에 대응하는 액세스 포인트와 통신을 설정하기 위한 코드를 포함하는, 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선 디바이스 및 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들 사이의 미세 타이밍 측정 요청 교환에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 둘 이상의 클록 에러들을 획득하기 위한 코드를 더 포함하는, 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 클록 에러들은, 대응하는 둘 이상의 액세스 포인트들의 최대 클록 에러들인, 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 가장 작은 클록 에러에 대응하는 액세스 포인트는, 스스로를 상기 둘 이상의 액세스 포인트들의 마스터 액세스 포인트로 설정하도록 구성되는, 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
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