KR20180026737A - 전파 시간 범위 결정을 위한 채널 정보 교환 시스템 및 방법 - Google Patents

전파 시간 범위 결정을 위한 채널 정보 교환 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

IEEE 802.11 네트워크에서 전파시간(ToF) 위치측정을 위한 시스템은 ToF 위치 측정을 위해 요청 프레임을 채널을 통해 응답 스테이션으로 송신하는 개시 스테이션을 포함한다. 응답 스테이션은 역으로 개시 스테이션에 채널 정보의 오프로드, 요청 프레임 수신 시간 및 응답 프레임 송신 시간으로 응답하여 개시 스테이션이 응답 스테이션에 대한 ToF 위치를 계산하는 것이 가능하다.

Description

전파 시간 범위 결정을 위한 채널 정보 교환 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CHANNEL INFORMATION EXCHANGE FOR TIME OF FLIGHT RANGE DETERMINATION}
본 출원은 2013년 3월 6일에 제출된 미국 예비 특허출원 일련번호 61/773,399에 대한 우선권의 이점을 주장하고, 상기 특허출원은 본원에 참조로서 통합되어 있다.
실시예들은 무선 네트워크 통신들에 관한 것이다. 일부 실시예들은 IEEE 802.11 표준들에 관한 것이다. 일부 실시예들은 WiFi 네트워크들에 관한 것이다. 일부 실시예들은 빔포밍(beamforming)에 관한 것이다. 일부 실시예들은 채널 피드백, 위치 측정(location positioning) 및 전파 시간(time-of-flight; ToF)에 관한 것이다.
실외 내비게이션은 미국 전지구적 위치추적 시스템(Global Positioning System; GPS), 러시아 전지구적 내비게이션 위성 시스템(Global Navigation Satellite System; GLONASS) 및 유럽 GALILEO와 같은 다양한 전지구적-내비게이션-위성-시스템(global-navigation-satellite-system; GNSS)들을 사용함으로써 널리 배치되어 있다. 이 시스템들은 실외에서는 효율적으로 동작할 수 있으나, 위성 수신 문제들로 인해 실내에서는 매우 효율적이지 않을 수 있다.
비교적 최근에, 실내 내비게이션 문제들을 해결하는 것에 초점이 맞춰져 왔다. 하나의 해법은 전파 시간(Time-of-Flight; ToF) 위치측정(positioning) 방법들에 기초하는 것일 수 있다. 전파 시간은 신호가 모바일 통신 스테이션(station)(예를 들어, 사용자)으로부터 액세스 포인트(access point)로 그리고 다시 사용자로 전파되는 총 시간으로 정의될 수 있다. 이 값은 그 후에 시간을 2로 나누고 그 결과를 광속(speed of light)과 곱함으로써 거리로 변환될 수 있다. 이 방법은 강력하고 크기 조정이 가능할 수 있지만 Wi-Fi 모뎀에 하드웨어 변경들을 요구할 수 있다.
GNSS의 범위를 벗어나서 실내 내비게이션을 수행하는 데에 대한 필요성이 일반적으로 존재한다.
도 1은 일부 실시예들에 따라 무선 통신 시스템의 하나의 실시예의 블록도를 도시하는 도면이다.
도 2는 일부 실시예들에 따라 무선 통신 스테이션의 하나의 실시예의 블록도를 도시하는 도면이다.
도 3은 일부 실시예들에 따라 프레임 구조의 하나의 실시예의 도를 도시하는 도면이다.
도 4는 일부 실시예들에 따라 ToF 계산들을 개시 스테이션에 오프로드(offload)하기 위한 ToF 거리 측정에 대한 프로토콜 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 1의 무선 통신 시스템에서 채널을 통해 전송되는 전형적인 시간 영역 신호를 도시하는 도면이다.
도 6은 일부 실시예들에 따라 ToF 계산들을 응답 스테이션에 오프로드하기 위한 ToF 거리 측정들에 대한 프로토콜 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 7은 일부 실시예들에 따라 널 데이터(null data) 패킷형 양방향 채널 추정을 사용하여 ToF 계산들을 개시 스테이션에 오프로드하기 위한 ToF 거리 측정들에 대한 프로토콜 흐름도를 도시하는 도면이다.
후속해서 설명되는 실시예들은 WiFi 통신 시스템들 및 전기 전자 기술자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers; IEEE) 802.11(즉, 무선 근거리 네트워크(wireless local area network; WLAN) 컴퓨터 통신을 구현하기 위한 물리 계층 표준들의 세트)를 언급한다. 그러나, 본 실시예들은 단지 WiFi 통신 시스템 또는 임의의 특정 통신 표준으로만 제한되지 않는다. 본 실시예들은 위치 및 내비게이션 능력들이 바람직할 수 있는 임의의 통신 시스템에서 사용될 수 있다.
전파 시간(ToF) 위치측정 방법들은 GNSS가 이용 가능하지 않을 수 있는 환경(예를 들어, 실내)에서 이동국의 위치를 결정하는 방식을 제공할 수 있다. 전형적인 ToF 방법들은 내비게이션 및 WiFi 기술들 모두를 가지는 그러한 제조자들만이 이 종류의 해법을 구현할 수 있으므로 진입하는 데 장벽이 있을 수 있다.
현재의 통신 시스템들에서, 2개의 무선 통신 스테이션들은 WiFi 거리 측정을 수행하기 위해 도착 시간(time-of-arrival; ToA)을 독자적으로 계산할 수 있다. 각각의 스테이션은 스테이션들 간의 왕복 시간을 결정하기 위해서 프레임의 도착 시간(ToA) 및 프레임의 출발 시간(Time of Departure; ToD)을 결합할 수 있다. 왕복 시간을 광속과 곱하고 2로 나눔으로써 결과적으로 스테이션으로부터의 거리가 나올 수 있다.
ToA 계산은 채널 정보의 분석에 기초할 수 있다. 채널 정보는 통신 링크의 공지되어 있는 채널 속성들을 칭한다. 채널 정보는 신호가 송신기로부터 수신기까지 어떻게 전파되는지를 기술할 수 있고 예를 들어, 산란(scattering), 페이딩(fading), 및 거리에 따른 전력 감쇠(power decay)의 결합된 효과들을 나타낼 수 있다. 채널 정보는 특정 시간에서의 채널의 스냅샷(snapshot)으로 기술될 수 있는데, 채널 정보는 에어리어(area) 주위에서 이동국이 이동함에 따라 변할 수 있다. 그러므로, 새로운 채널 정보는 각각의 ToA 계산 동안에 사용될 수 있다.
각 채널 별 채널 정보는 채널을 통해 송신되는 프레임의 프리앰블(preamble)에 발생되는 왜곡을 결정함으로써 결정될 수 있다. 그와 같은 프리앰블의 하나의 예가 도 3에 도시되고 이후에 설명된다. 예상되는 프리앰블이 수신기에 의해 표준 프리앰블로서 공지될 수 있고 실제 수신되는 바대로의 프리앰블이 현재 공지되어 있을 수 있으므로, 수신기는 예상되는 프리앰블에 발생되는 왜곡에 의해 채널 정보를 결정할 수 있다.
자기 자신의 ToA 분석을 독자적으로 수행하는 각각의 스테이션에서는 채널의 한 측만이 고려되므로 계산들에 에러들이 유입될 수 있다. 이 에러들은 결과적으로 수십 미터의 편차를 일으킬 수 있다.
이 문제에 대한 해법은 하나의 스테이션이 자체의 채널 정보를 다른 스테이션으로 전달하게끔 하는 것일 수 있다. 그러므로, ToF 계산은 범위 추정의 질을 개선하기 위하여 단 하나의 스테이션에만 오프로드될 수 있다. 더 구체적으로, 실시예들은 한 측(예를 들어, 단지 채널 정보를 측정하는 수동의(passive) 파트너)으로부터 범위 추정을 계산할 수 있는 다른 측(예를 들어, "스마트" 파트너)으로 채널 정보를 전달하는 프로토콜을 제공한다. 이 프로토콜의 다른 장점은 오프로드하는 프로세싱의 유형을 선택하는 데 있어서의 유연성일 수 있다(예를 들어, 클라이언트로부터 네트워크로, 네트워크로부터 클라이언트로, 또는 일부 조합 방식). 다른 측으로부터의 채널은 예를 들어, 채널별로 복수의 ToA 가정들을 계산함으로써 범위 추정의 질을 개선하고, 그리고 가장 양호한 성공 확률을 가지는 최상의 쌍을 선택하는 데 사용될 수 있고, 물리 채널의 성질로 인해 양 채널들이 매우 유사한 경우 두 채널들은 개선된 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio; SNR) 또는 결합된 범위의 추정을 위해 병합될 수 있다.
채널 정보는 복수의 상이한 방법들 중 임의의 하나에 의해 채널의 다른 측으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 전체가 압축되지 않은 채널 정보가 전달될 수 있거나, 채널 정보가 압축될 수 있거나, 채널 정보가 주파수에서 데시메이트(decimate)될 수 있거나, 또는 잠재적 ToA 타이밍들에 대한 가정들의 목록(가중치가 있거나 없는)이 전달될 수 있다. 본 실시예들은 단지 이 채널 정보 전달 방법들로 제한되지 않는다.
ToF 거리 계산들에 대한 정확도 및 성과의 개선 외에, 본 실시예들은 ToA를 계산하는 데 부적절한 프로세싱 전력 및/또는 메모리에 관하여 다수의 사용자들을 처리할 수 없는 스테이션(예를 들어, 액세스 포인트)이 프로세싱의 대부분을 다른 스테이션들에 오프로드하는 것을 가능하게 할 수 있다. 게다가, 저전력 디바이스들(예를 들어, 모바일 무선 스테이션들)은 ToF 거리 계산들을 더 강력한 액세스 포인트 또는 이의 백본(backbone)에 오프로드할 수 있다.
도 1은 일부 실시예들에 따라 무선 통신 네트워크의 다양한 네트워크 요소들을 도시한다. 무선 통신 네트워크는 모바일 무선 스테이션(100)을 포함할 수 있는 하나 이상의 무선 통신 스테이션들(100, 102 내지 104) 및 IEEE 802.11 통신 기술들에 따라 하나 이상의 무선 채널들을 통해 통신할 수 있는 복수의 액세스 포인트(AP)들(102 내지 104)을 포함한다.
모바일 무선 스테이션(100)은 비고정적인 모바일 통신 디바이스일 수 있다. 그와 같은 통신 디바이스는 모바일 무선전화기들, 태블릿 컴퓨터들, 랩탑 컴퓨터들 및 통신 기술(예를 들어, IEEE 802.11)을 사용하여 하나 이상의 무선 채널들을 통해 액세스 포인트들(102 내지 104)과 통신할 수 있는 다른 통신 디바이스들을 포함할 수 있다.
액세스 포인트들(102 내지 104)은 고정된 위치들을 가지고 있을 수 있다. 액세스 포인트들(102 내지 104)은 더 큰 네트워크(예를 들어, 근거리 네트워크(local area network; LAN), 광대역 네트워크(wide area network; WAN))에 결합될 수 있는 정적 네트워크의 일부일 수 있다. 예를 들어, 액세스 포인트들(102 내지 104)은 인터넷에 결합되는 유선 네트워크의 일부일 수 있다. 모바일 무선 스테이션(100)는 그 후에 무선 채널들을 통해 액세스 포인트들(102 내지 104)과 통신함으로써 더 큰 네트워크에 액세스할 수 있다.
모바일 무선 스테이션(100)이 액세스 포인트들(102 내지 104)에 대한 자신의 위치를 인지하는 것이 바람직할 수 있다. 액세스 포인트들(102 내지 104)의 지리적 위치들은 고정되고 공지될 수 있으므로, 모바일 무선 스테이션(100)의 지리적 위치는 삼각 측정법(trilateration)에 의해 결정되고 이후에 추적될 수 있다. 삼각 측정법은 ToF 계산들에 의해 달성될 수 있다. 다른 실시예에서, 액세스 포인트들(102 내지 104)은 이동할 수 있고 이들의 위치는 GNSS 또는 어떤 다른 수단에 의해 결정될 수 있다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 무선 통신 스테이션의 기능 블록도이다. 통신 스테이션(200)은 모바일 무선 통신기(100)(도 1)로서 또는 액세스 포인트들(102 내지 104)(도 1) 중 임의의 액세스 포인트로서 사용되는 데 적합하지만, 다른 구성들 또한 적합할 수 있다.
통신 스테이션(200)은 하나 이상의 안테나들(205)을 통해 액세스 포인트들, 모바일 통신 디바이스들 및 다른 통신 스테이션들과 무선으로 통신하는 물리 계층 회로(202)를 포함할 수 있다. 통신 스테이션(200)은 또한 본원에서 기술되는 다른 동작들을 수행하기 위해 물리 계층 회로(202)에 결합되는 프로세싱 회로(204)를 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 물리 계층 회로(202)는 통신 스테이션들 사이에서 ToF 메시지들을 송신하고 수신하도록 구성될 수 있다. 물리 계층 회로(202)는 또한 통신 스테이션들 사이에서 확인응답들뿐만 아니라 다른 통신들을 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 물리 계층 회로(202)는 채널을 통해 송신하기 위해 프로세싱 회로(204)로부터의 디지털 데이터를 변조할 뿐만 아니라 프로세싱 회로(204)에 의해 사용되도록 수신된 변조된 신호들을 디지털 데이터로 복조하도록 구성될 수 있다.
실시예들에 따르면, 프로세싱 회로(204)는 ToF 측정들을 계산하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 회로(204)는 또한 ToA 및 ToD와 같은 시간 인터벌(time interval)들을 계산하도록 구성될 수 있다.
통신 스테이션(200)이 여러 개의 별개의 기능 요소들을 가지는 것으로 도시될지라도, 기능 요소들 중 하나 이상은 결합될 수 있고, 그리고 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP)들을 포함하는 프로세싱 요소들 및/또는 다른 하드웨어 요소들과 같이, 소프트웨어 구성 요소들의 결합들에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 어떤 요소들은 하나 이상의 마이크로프로세서들, DSP들, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-programmable gate array; FPGA)들, 주문형 반도체(application specific integrated circuit; ASIC)들, 무선 주파수 통합 회로(radio-frequency integrated circuit; RFIC)들 및 적어도 본원에서 기술되는 기능들을 수행하는 다양한 하드웨어 및 논리 회로의 결합들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 통신 스테이션(200)의 기능 요소들은 하나 이상의 프로세싱 요소들 상에서 운영되는 하나 이상의 프로세스들을 칭할 수 있다.
일부 실시예들에서, 통신 스테이션(200)은 개인용 디지털 보조장치(personal digital assistant; PDA), 무선 통신 능력을 지니는 랩탑 또는 휴대용 컴퓨터, 웹 태블릿, 무선 전화기, 스마트폰, 무선 헤드셋, 페이저, 인스턴트 메시징 디바이스(instant messaging device), 디지털 카메라, 액세스 포인트, 텔레비전, 의료 디바이스(예를 들어, 심박수 모니터, 혈압 모니터 등) 또는 정보를 무선으로 수신 및/또는 송신할 수 있는 다른 디바이스와 같이, 휴대용 무선 통신 디바이스의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 통신 스테이션은 키보드, 디스플레이, 비휘발성 메모리 포트, 다수의 안테나들, 그래픽 프로세서, 애플리케이션 프로세서, 스피커들 및 다른 모바일 디바이스 요소들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 디스플레이는 터치 스크린을 포함하여, LCD 또는 LED 스크린일 수 있다.
네트워크 내의 무선 통신 스테이션들(100, 102 내지 104)은 프레임 구조를 사용하여 하나 이상의 무선 채널들을 통해 서로 통신할 수 있다. 일부 실시예들은 또한 프레임을 패킷(packet)으로 칭할 수 있다. 도 3은 IEEE 802.11의 하나 이상의 표준들에서 사용될 수 있는 그와 같은 프레임 구조의 하나의 실시예를 도시한다.
기본 프레임 구조는 프리앰블(300), 헤더(301) 및 페이로드(payload)(302)를 포함할 수 있다. 프리앰블(300)은 이후에 기술되는 바와 같이 많은 서브 필드들(310 내지 314)을 포함할 수 있고, 무선 통신 스테이션(100, 102 내지 104)의 수신기(예를 들어, 라디오)에게 송신이 곧 시작할 것임을 알리는 역할을 할 수 있다. 그리고 나서 프리앰블(301)에 의해 수신기는 복수의 트레이닝 서브 필드(training sub field)들(314)을 사용하여 인입하는 송신과 동기화될 수 있다.
헤더(301)는 프레임 내에서 프리앰블(300) 바로 뒤에 올 수 있다. 헤더(301)는 페이로드(302) 내에서의 데이터의 길이를 포함하여 뒤에 오는 페이로드(302)에 관한 정보를 포함할 수 있다.
페이로드(302)는 다른 무선 통신 스테이션(100, 102 내지 104)으로 전달되는 것이 바람직할 수 있는 데이터를 포함할 수 있다. IEEE 802.11 표준들에서, 페이로드는 64 내지 1500 바이트들에 이를 수 있다. 다른 실시예들은 상이한 크기의 페이로드들을 가질 수 있다. 페이로드(302)는 프리앰블(300) 및 헤더(301)와 동일한 변조 방식을 사용하여 변조될 수 있거나 또는 상이한 변조 방식이 사용될 수 있다.
프리앰블(300)은 많은 서브 필드들(310 내지 314)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프리앰블(300)은 더 구 버전들의 통신 표준(예를 들어, 802.11a/g)에서 사용될 수 있는 많은 레거시(legacy) 필드들(310 내지 312)을 포함할 수 있다. 그와 같은 레거시 서브 필드들(310 내지 312)은 새로운 표준들을 사용하는 무선 통신 스테이션들뿐만 아니라 더 오래된 표준들을 사용하는 무선 통신 스테이션들 모두와 통신하는 것을 가능하게 할 수 있다.
레거시 서브 필드들(310 내지 312)은 레거시 단 트레이닝 필드(legacy short training field; L-STF)(310) 및 레거시 장 트레이닝 필드(legacy long training field; L-LTF)(311)와 같은 트레이닝 필드들을 포함할 수 있다. 레거시 서브 필드들(310 내지 312)은 프레임의 레이트 및 길이 정보를 전달하는 데 사용될 수 있는 레거시 신호 필드(legacy signal field; L-SIG)(312)를 더 포함할 수 있다.
다른 프리앰블 서브 필드들(310 내지 314)은 HT 패킷 포맷들을 해석하는 데 사용되는 정보를 담는 수단을 제공할 수 있는 고 처리량 신호 필드(high throughput signal field; HT-SIG)(313)를 포함할 수 있다. 복수의 고 처리량 장 트레이닝 필드(high throughput long training field; HT-LTF)들(314)은 각각의 공간 매핑(mapping) 입력 및 수신기 사이의 채널을 추정하기 위해 수신기에 수단을 제공할 수 있다.
HT-LTF(314) 서브필드들은 본 실시예들에서, 하나 이상의 부분들을 포함할 수 있다. 제 1 부분(320)은 데이터 HT-LTF들로 칭해질 수 있고 제 2 부분(321)은 확장 HT-LTF들로서 칭해질 수 있다.
데이터 HT-LTF 서브필드들(320)은 페이로드(302)의 고 처리량 데이터 부분의 복조에 사용될 수 있다. 이 부분(320)은 하나 이상의 서브필드들을 포함할 수 있고 HT-SIG 필드(313)에 바로 인접하여 위치될 수 있다.
확장 HT-LTF 서브필드들(321)은 HT-LTF 데이터 부분(320)에 의해 활용되지 않을 수 있는 채널의 여분의 공간 차원들을 조사하는 데 사용될 수 있다. 이 부분(321)은 하나 이상의 서브필드들을 포함할 수 있고 데이터 HT-LTF 데이터 부분(320) 바로 뒤에 그리고 페이로드 데이터 전에 위치될 수 있다.
후속 논의는 "개시 스테이션" 및 "응답 스테이션"을 언급한다. 개시 스테이션은 모바일 무선 스테이션(100)이거나 액세스 포인트들(102 내지 104) 중 하나일 수 있다. 유사하게, 응답 스테이션은 모바일 무선 스테이션(100) 또는 액세스 포인트들(102 내지 104) 중 하나일 수 있다. 개시 스테이션은 ToF 요청을 개시 스테이션으로 정의될 수 있다. 응답 스테이션은 ToF 요청에 응답 스테이션으로 정의될 수 있다.
도 4는 일부 실시예들에 따라 ToF 계산들을 개시 스테이션에 오프로드하기 위하여 ToF 거리 측정에 대한 프로토콜 흐름도를 도시한다. 이 실시예에서, 종래 기술에서 행해지는 바와 같이, 응답 스테이션이 자체의 ToF 요청 프레임 수신 시간 및 응답 프레임 송신 시간들을 개시 스테이션에 송신하는 대신, 응답 하는 스테이션 측에서 프로세싱되지 않은 정보가 개시 스테이션 측으로 전송될 수 있다. 개시 스테이션 측은 그 후에 이 시간들을 추론할 수 있다. 그러므로, ToF 거리 측정 계산들 모두는 그 후에 개시 스테이션 측에서 수행될 수 있다.
프로세싱되지 않은 정보는 다른 측에서 결정된 바대로의 채널 정보를 포함할 수 있다. 즉, 응답 스테이션에 의해 송신되는 채널 정보는 개시 스테이션으로부터 응답 스테이션으로의 채널의 채널 정보를 포함할 수 있다.
프로토콜 흐름도는 개시 스테이션(400)이 응답 스테이션(401)에 작동 프레임(action frame)(M1)을 송신함으로써 시작함을 보인다. 하나의 실시예에서, M1 프레임은 ToF 거리 측정에 대한 요청이다. M1 프레임은 출발 시간(time of departure; ToD) = t1에 개시 스테이션(400)에 의해 전송되고 있는 것으로 도시된다. M1 프레임은 트레이닝 프레임 도착 시간(training frame time of arrival; TF_TOA) = t2에 응답 스테이션(401)에 의해 수신된다.
TF_TOA는 "프라임(prime)(')" 표시를 사용하여 실제 작동 프레임 도착 시간과 구별된다. 즉, t'2는 트레이닝 프레임 ToA이고 반면에 t2는 채널 정보로부터의 정정 이후의 M1의 실제 ToA일 것이다.
응답 스테이션(401)은 ToD(M1-ACK) = t3에서 확인응답 프레임(M1-ACK)을 개시 스테이션(400)에 송신할 수 있다. M1-ACK 프레임은 TF_ToA = t'4에 개시 스테이션(400)에서 수신될 수 있다. 그러므로, t'2 및 t'4 모두는 채널 정보를 계산하는 데 사용되는 트레이닝 프레임의 도착 시간을 칭한다.
확인응답 프레임(M1-ACK)은 다수의 기능들을 위해 사용될 수 있다. M1-ACK는 개시 스테이션(400)에 ToF 요청이 수신되었음을 알리기 위해 응답 스테이션(401)에 의해 사용될 수 있다. M1-ACK의 트레이닝 프레임은 응답 스테이션(401)부터 개시 스테이션(400)으로의 채널에 대한 채널 정보를 결정하기 위해 개시 스테이션(400)에 의해 사용될 수 있다.
응답 스테이션(401)이 ToF 계산들을 개시 스테이션(400)에 오프로드하고 있을 수 있으므로, 응답 스테이션(401)은 이제 작동 프레임(M2)을 개시 스테이션(400)으로 송신한다. M2 프레임은 ToF 거리 정보를 계산하기 위해 개시 스테이션(400)으로 송신될 정보 패킷을 포함할 수 있다. M2 프레임은 시간들(t'2 및 t3) 및 개시 스테이션(400)으로부터 응답 스테이션(401)으로의 채널에 대한 채널 정보를 포함할 수 있다. M2 프레임은 또한 토큰(token)들, 다른 시간 오프셋(offset)들 및 주파수 오프셋들을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, M2 프레임은 t'4, t1과 같이 개시 스테이션(400)으로부터 수신되는(도시되지 않은 송신) 시간들 및 채널 정보를 가지고 송신될 수 있다. 다른 실시예에서, 프레임(M2)은 도시되는 바와 같이 송신될 수 있으나 M3 프레임은 그 후에 대응하는 t'4, t1 및 채널 정보를 가지고 개시 스테이션(400)에서 응답 스테이션(401)로 송신될 수 있다.
M2 프레임은 또한 M1 프레임 내의 특정 심볼의 시작 시간(또는 위치)을 포함할 수 있다. 심볼은 HT-LTF와 같은 변조 프리앰블 필드(preamble field)이거나 다른 프리앰블 필드일 수 있다. 심볼 시작 시간(tsymStart)은 특정 심볼이 시작하는 M1 프레임 내의 위치로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 응답 스테이션(401)은 특정 심볼이 프레임 내로 어느 정도 멀리 떨어져서 시작하는지를 인지할 수 있다. 이 심볼 시작 시간은 그 후에 M2의 채널 정보 필드에서 개시 스테이션(400)으로 송신될 수 있다.
그러므로, M1 프레임은 측정에 사용될 수 있고 M2 프레임은 ToF 거리 측정을 계산하기 위해 정보 패킷을 개시 스테이션(400)으로 전송하는 데 사용될 수 있다. M2 프레임에서 수신되는 상술한 정보는 그 후에 응답 스테이션(401)에서 개시 스테이션(400)으로의 채널에 대한 채널 정보의 추정을 결정하기 위해 개시 스테이션(400)에 의해 사용될 수 있다. 이 채널 정보의 추정은 그 후에 개시 스테이션(400)에서 M2 프레임의 ToA를 결정하는 데 개시 스테이션(400)에 의해 사용될 수 있다.
개시 스테이션(400)에서의 M2 프레임의 ToA는 tToA = tsymbStart + △t - tHW-delay에 의해 결정될 수 있고, 여기서 tsymbStart는 상술한 바와 같이 심볼의 시작 시간이고, △t는 tsymbStart 및 이후에 설명되는 바와 같은 제 1 가시선(line of sight) 피크(peak) 사이의 시간차이고, 그리고 tHW-delay는 M2의 송신 중에 응답 스테이션(401)에 의해 가해지는 내재적 하드웨어 지연이다.
도 5는 도 1의 무선 통신 시스템에서 채널을 통해 송신되는 전형적인 시간 도메인 신호를 도시한다. 이 신호는 개시 스테이션(400)에서 수신될 때 이 신호가 상이한 표면들에 반사되고 상이한 시간들로 개시 스테이션(400)에 도착함으로써 발생될 수 있는 다중경로 신호일 수 있다. 이 초기 피크(500)는 어떠한 반사들 없이 응답 스테이션(401)로부터 직접 수신될 때 가시선(LoS) 수신 신호일 수 있다. 다른 피크(501)는 더 강력할지라도, 이후의 시간에 도착하는 제 2 경로일 수 있다. 다른 피크(503)는 훨씬 이후에 수신되는 제 3 경로일 수 있다. 시간 △t는 제 1 LoS 피크가 수신될 때까지 tsymStart에서부터의 시간으로 정의될 수 있다.
일단 개시 스테이션(400)이 전술된 바와 같이 ToA를 결정했으면, 개시 스테이션(400)은 이제 ToF 거리 측정을 결정할 수 있다. 이는 ToF = [D + (t'4 - t1) - (t3 - t'2)]/2에 의해 달성되고 D는 실제 ToF 및 "프라임"이 표시된 시간들에 따라 수행되는 ToF형 계산 사이의 차이다. 즉, D는 어떤 오프로딩 방식이 사용될 수 있는지에 따라, 2개의 채널 정보로부터의 정정들의 합 또는 2개의 채널 정보로부터의 하나의 정정을 나타낼 수 있다.
도 6은 일부 실시예들에 따라 ToF 계산들을 응답 스테이션(601)에 오프로드하기 위하여 ToF 거리 측정들에 대한 프로토콜 흐름도를 도시한다. 이 실시예에서, ToF 계산들은 응답 스테이션(601) 측에서 수행될 수 있다.
프로토콜 흐름도는 도 4에 도시된 순간 측정 및 계산 대신 시간 기간에 걸쳐 연속성에 기초하여 수행되는 ToF 거리 측정 계산들을 도시한다. 그러나, 도 4에서 도시된 실시예 및 도 6에 도시된 실시예 어느 것도 ToF 거리 측정의 순간 또는 연속 계산들로 제한되지 않는다.
도 6을 참조하면, 개시 스테이션(600)은 ToF 측정 요청들을 위해 작동 프레임(Mk)을 응답 스테이션(601)에 송신할 수 있다. Mk 프레임에 대해 ToD(Mk) = t1 k이다. Mk 프레임은 이전의 시간들(t'4 (k-1), t1 k-1) 및 응답 스테이션(601)에서 개시 스테이션(600)으로의 채널에 대한 이전의 측정의 채널정보(즉, 채널 정보(k-1))를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 작동 프레임(Mk)은 ToF 거리의 다음 측정에 사용될 수 있다.
응답 스테이션(601)은 TF_ToA(Mk) = t'2 k에서 Mk 프레임의 트레이닝 프레임을 수신한다. 응답 스테이션(601)은 그 후에 시간들 ToD(Mk 응답) = t3 k에서 Mk 응답 프레임을 송신할 수 있다. D(k-1)은 응답 스테이션(601)에서 양측들(즉, 개시 스테이션 대 응답 스테이션 및 응답 스테이션 대 개시 스테이션)로부터의 채널 정보로부터 계산될 수 있다. 그러므로 ToFk-1 = [D(k-1) + (t'4 (k-1) - t1 (k-1)) - (t3 (k-1) - t'2 (k-1)]/2이다. 개시 스테이션(600)으로 송신되는 Mk 응답들은 그 후에 요청된 ToF를 포함할 수 있다. 응답 스테이션(600)은 t'4 k = TF_ToA(Mk 응답)에서 Mk 응답 프레임의 트레이닝 프레임을 수신할 수 있다.
도 6에 도시되는 바와 같이, k-1 프레임에 대한 상기 프로토콜 플로우는 k+1 프레임으로 계속될 수 있다. 그러므로, 개시 스테이션(600)은 ToF 측정 요청에 대한 작동 프레임(M(k+1))을 응답 스테이션(601)에 송신할 수 있다. M(k+1) 프레임에 대해 ToD(Mk+1) = t1 (k+1)이다. M(k+1) 프레임은 이전의 시간들(t'4 k, t1 k) 및 응답 스테이션(601)으로부터 개시 스테이션(600)으로의 채널에 대한 이전 측정(즉, 채널 정보(k))의 채널 정보를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 오프로딩 프레임(M(k+1))은 ToF 거리의 다음 측정에 사용될 수 있다.
응답 스테이션(601)은 TF_ToA(M(k+1)) = t'2 (k+1)에서 M(k+1) 프레임의 트레이닝 프레임을 수신한다. 응답 스테이션(601)은 그 후에 ToD(Mk 응답) = t3 k+1에서 Mk 응답 프레임을 송신할 수 있다. Dk는 응답 스테이션(601)에서 양 측들(즉, 개시 스테이션 대 응답 스테이션 및 응답 스테이션 대 개시 스테이션)로부터의 채널 정보로부터 계산될 수 있다. 그러므로, ToFk= [Dk + (t'4 k - t1 k) - (t3 k - t'2 k)]/2이다. 개시 스테이션(600)으로 송신되는 Mk+1 응답은 그 후에 요청된 ToF를 포함할 수 있다. 응답 스테이션(600)은 t'4 (k+1) = TF_ToA(Mk+1 응답)에서 Mk+1 응답 프레임의 트레이닝 프레임을 수신할 수 있다.
도 7은 널 데이터(null data) 패킷형 양방향 채널 추정을 사용하여 ToF 계산들을 개시 스테이션에 오프로드하기 위한 ToF 거리 측정들에 대한 프로토콜 흐름도를 도시한다. 개시 스테이션(700)은 ToF 고지 기능을 수행하는 프레임을 송신할 수 있다. 이 프레임은 응답 스테이션(701)에, 후속 프레임이 개시 스테이션(700)에 의해 행해지는 ToF 요청일 것임을 고지한다. 그 후에 ToF-A 프레임 및 ToD(NDP-1) = t1에서 응답 스테이션(701)에 널 데이터 패킷 프레임(NDP-1)을 송신하는 개시 스테이션(700) 사이에 짧은 프레임간 간격(short inter-frame space; SIFS) 시간 인터벌(time interval)이 발생할 수 있다.
SIFS 인터벌은 특정 크기의 시간 기간으로 정의될 수 있다. 시간 기간은 응답 스테이션(701)용 안테나가 데이터를 수신하고 있음을 이 응답 스테이션(701)의 모뎀이 지각할 때까지 ToF-A 프레임의 도착이 이 응답 스테이션(701)용 안테나에 도착하는 데 소요되는 시간을 고려한다. 추가로, SIFS는 또한 응답 스테이션(701)의 매체 액세스 제어(media access control; MAC)가 프레임을 프로세싱하고 응답을 준비하는 데 소요되는 시간을 포함한다. 최종적으로, SIFS는 또한 응답 스테이션(701)이 수신 모드에서 송신 모드로 전이하는 임의의 시간을 포함할 수 있다.
널 데이터 패킷들은 채널 정보 및 타이밍을 측정하는 데 사용될 수 있다. 명칭이 함축하듯이, 널 데이터 패킷은 어떠한 페이로드(예를 들어, 데이터)도 포함하지 않은 프레임이다. 그와 같은 프레임은 단지 수신기 트레이닝 목적들을 위한 프리앰블 뿐만 아니라 채널 정보를 결정하기 위한 수단만을 포함할 수 있다.
응답 스테이션(701)은 TF_ToA(NDP-1) = t'2에서 NDP-1 프레임의 트레이닝 프레임을 수신할 수 있다. 다른 SIFS 시간 인터벌이 사용될 수 있고 이 SIFS 시간 인터벌 동안 응답 스테이션은 NDP-1 프레임 프리앰블을 사용하여 개시 스테이션(700) 및 응답 스테이션(701) 사이의 채널에 대한 채널 정보를 결정할 수 있다.
응답 스테이션(701)은 그 후에, SIFS 시간 인터벌 이후에, ToF 응답 프레임(ToF-R)을 개시 스테이션(700)에 송신할 수 있다. ToF-R 프레임은 방금 결정된 채널 정보뿐만 아니라 ToA t'2 및 ToD t3를 포함할 수 있다. ToD t3는 응답 스테이션(701)에 의해 개시 스테이션(700)으로 송신되는 후속 NDP-2 프레임의 ToD를 칭하고 실제 송신 전에 계산될 수 있다. 개시 스테이션(700)은 그 후에 TF_ToA(NDP-2) = t'4에서 NDP-2 프레임의 트레이닝 프레임을 수신할 수 있다. 개시 스테이션(700)은 응답 스테이션(701) 및 개시 스테이션(700) 사이의 채널에 대한 채널 정보를 결정하기 위해 NDP-2 프레임의 프리앰블을 사용할 수 있다.
개시 스테이션(700)은 그 후에 응답 스테이션(701)에 의해 송신되었던, 개시 스테이션(700) 및 응답 스테이션(701) 사이의 채널에 대한 채널 정보와, 그리고 개시 스테이션(700)에 의해 결정되었던, 응답 스테이션(701) 및 개시 스테이션(700) 사이의 채널에 대한 채널 정보를 사용하여 ToF 거리 측정을 결정할 수 있다. 개시 스테이션(700)은 계산 ToF = [D + (t'4 - t1) - (t3 - t'2)]/2을 사용할 수 있다. NDP 방법에 의해 측정될 수 있는 채널들의 유형들에 대한 유연성이 더 커지는 것이 가능할 수 있다(예를 들어, 대역폭, 다중 입력 다중 출력들, 형성되는 빔). SIFS 시간 인터벌에 의해 채널의 어느 측에 있는 모델도 다음 프레임에 대해 준비하는 것이 가능할 수 있다.
실시예들은 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어 중 하나 또는 이들의 결합으로 구현될 수 잇다. 실시예들은 또한 본원에서 기술되는 동작들을 수행하기 위해 적어도 하나의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 컴퓨터 판독 가능 저장 디바이스 상에 저장되는 명령들로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 디바이스는 기계(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장하는 임의의 비일시적 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 저장 디바이스는 판독 전용 메모리(read only memory; ROM), 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 자기 디스크 저장 매체(magnetic disk storage media), 광 저장 매체, 플래시 메모리 디바이스 및 다른 저장 디바이스 및 매체를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 시스템은 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있고 컴퓨터 판독 가능 저장 디바이스 상에 저장되는 명령들로 구성될 수 있다.
예시:
다음의 예들은 부가 실시예들에 관한 것이다.
예 1은 무선 네트워크에서의 전파 시간(ToF) 위치측정을 위한 방법이다. 상기 방법은 제 1 채널을 통해 개시 스테이션으로부터 응답 스테이션으로 요청 프레임을 전송하는 단계와; 제 2 채널을 통해 응답 스테이션으로부터 개시 스테이션으로 응답 프레임을 수신하는 단계로서, 응답 프레임은 제 1 채널에 대한 제 1 채널 정보를 포함하는, 상기 수신하는 단계와; 개시 스테이션이 제 2 채널의 제 2 채널 정보를 결정하는 단계와; 그리고 개시 스테이션이 상기 제 1 채널 정보 및 상기 제 2 채널 정보에 응답하여 적어도 부분적으로 ToF 위치측정을 결정하는 단계를 포함한다.
예 2에서, 예 1의 특허대상은 요청 프레임이 제 1 시간에 개시 스테이션으로부터 송신되고 제 2 시간에 응답 스테이션에 의해 수신되고, 상기 방법은: 요청 프레임에 응답하여 응답 스테이션으로부터 개시 스테이션으로 제 3 시간에 송신되는 제 1 확인응답 프레임을 제 4 시간에 수신하는 단계와; 그리고 개시 스테이션이 응답 프레임에 응답하여 응답 스테이션에 제 2 확인응답 프레임을 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 3에서, 예 1 내지 예 2의 특허대상은 상기 응답 프레임을 수신하는 단계가 제 1 채널 정보, 제 2 시간 및 제 3 시간을 포함하는 응답 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 4에서, 예 1 내지 예 3의 특허대상은 개시 스테이션이 ToF 위치측정을 결정하는 단계가 제 1 채널 정보, 제 2 채널 정보, 제 1 시간, 제 2 시간, 제 3 시간 및 제 4 시간에 응답하여 ToF 위치측정을 결정하는 단계를 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 5에서, 예 1 내지 예 4의 특허대상은 개시 스테이션이 ToF 위치측정을 결정하는 단계가: 왕복 시간을 제 4 시간 및 제 1 시간 사이의 차로서 결정하고 응답기 지연을 제 3 시간 및 제 2 시간의 차로서 결정하고; 왕복 시간 및 응답기 지연 사이의 차를 결정하고; 그리고 왕복 시간 및 응답기 지연 사이의 차의 합 및 제 1 채널 정보 및 제 2 채널 정보로부터의 채널 정정들의 합의 절반을 결정함으로써 개시 스테이션이 ToF 위치측정을 결정하는 단계를 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 6에서, 예 1 내지 예 5의 특허대상은 제 2 시간이 요청 프레임과 연관되는 트레이닝 프레임의 수신 시간이고 제 4 시간이 제 1 확인응답 프레임과 연관되는 트레이닝 프레임의 수신 시간이고, 상기 방법이: 제 1 채널 정보로부터 요청 프레임을 정정한 후에 요청 프레임의 실제 도착 시간을 결정하는 단계와; 그리고 제 2 채널 정보로부터 제 1 확인응답 프레임을 정정한 후에 제 1 확인응답 프레임의 실제 도착 시간을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 7에서, 예 1 내지 예 6의 특허대상은 응답 프레임이 특정 심볼의 요청 프레임 내에 심볼 시작 시간 tsymbStart를 더 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 8에서, 예 1 내지 예 7의 특허대상은 개시 스테이션이 tsymbStart + △t - tHW-delay에 의해 응답 프레임의 도착 시간을 결정하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있고, 여기서 Dt는 tsymbStart 및 상기 응답 스테이션으로부터의 신호의 제 1 가시선 피크의 수신 사이의 시간 차를 나타내고 tHW-delay는 상기 응답 스테이션에 의해 부과되는 지연을 나타낸다.
예 9에서, 예 1 내지 예 8의 특허대상은 ToF 위치측정이 연속해서 수행되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 10에서, 예 1 내지 예 9의 특허대상은 요청 프레임이 제 1 널(null) 데이터 패킷 프레임을 포함하고 응답 프레임이 제 2 널 데이터 패킷 프레임을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 11은 무선 네트워크에서의 전파 시간(ToF) 위치측정을 위한 방법이고, 상기 방법은: 응답 스테이션이 개시 스테이션으로부터 제 1 채널을 통해 요청 프레임을 수신하는 단계와; 요청 프레임 전에 송신된 이전의 ToF 위치측정 요청 내의 이전의 요청 프레임 및 이전의 응답 프레임에 의해서 결정되는 바에 따른 이전의 제 1 채널 정보 및 이전의 제 2 채널 정보에 응답하여 응답 스테이션이 ToF 위치측정을 계산하는 단계와; 그리고 제 2 채널을 통해 응답 프레임을 개시 스테이션에 송신하는 단계로서, 응답 프레임이 개시 스테이션의 ToF 위치측정을 포함하는, 상기 송신하는 단계를 포함한다.
예 12에서, 예 11의 특허대상은 응답 스테이션이 상기 ToF 위치측정을 계산하는 단계가: 응답 스테이션이 [D(k-1) + (t'4 (k-1) - t1 (k-1)) - (t3 (k-1) - t'2 (k-1))]/2에 응답하여 ToF 위치측정을 계산하는 단계를 포함하는 선택적으로 포함할 수 있고 여기서 D(k-1)는 이전의 제 1 채널 정보 및 이전의 제 2 채널 정보로부터의 채널 정정들의 합을 나타내고, t1 (k-1)는 이전의 요청 프레임의 송신 시간을 나타내고, t'2 (k-1)는 응답 스테이션에 의한 이전의 요청 프레임의 수신 시간을 나타내고, t3 (k-1)는 이전의 응답 프레임의 송신 시간을 나타내고, 그리고 t'4 (k-1)는 개시 스테이션에 의한 이전의 응답 프레임의 수신 시간을 나타낸다.
예 13에서, 예 11 내지 예 12의 특허대상은 요청 프레임이 이전의 제 1 채널 정보 t'4 (k-1) 및 t1 (k-1)을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 14에서, 예 11 내지 예 13의 특허대상은 제 1 채널의 제 1 채널 정보 및 제 2 채널의 제 2 채널 정보에 응답하여 후속 ToF 위치측정을 수행하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다.
예 15는 응답 스테이션에 관하여 전파 시간(ToF) 위치를 결정하기 위하여 개시 스테이션을 포함하는 802.11 네트워크이고, 상기 개시 스테이션은: ToF 위치의 측정을 위해 제 1 채널을 통해 응답 스테이션에 요청 프레임을 송신하고; 제 2 채널을 통해 응답 스테이션으로부터, 제 1 채널 정보, 요청 프레임의 수신 시간 및 응답 프레임의 송신 시간을 포함하는 응답 프레임을 수신하고; 그리고 응답 프레임 및 제 2 채널의 제 2 채널 정보에 응답하여 ToF 위치를 계산하도록 구성된다.
예 16에서, 예 15의 특허대상은 개시 스테이션이 무선 이동국(mobile station)을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 17에서, 예 15 내지 예 16의 특허대상은 응답 스테이션이 액세스 포인트를 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 18에서, 예 15 내지 예 17의 특허대상은 개시 스테이션이 부가로 응답 스테이션에 작동 프레임을 송신할 수 있고, 작동 프레임이 제 2 채널 정보, 응답 스테이션으로부터의 확인응답 프레임의 수신 시간 및 요청 프레임의 송신 시간을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 19에서, 예 15 내지 예 18의 특허대상은 응답 프레임이 토큰들, 시간 오프셋들 및 주파수 오프셋들을 더 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 20에서, 예 15 내지 예 19의 특허대상은 개시 스테이션이 부가로 요청 프레임에 응답하여 응답 스테이션으로부터 확인응답 프레임을 수신하고 응답 프레임에 응답하여 확인응답 프레임을 응답 스테이션으로 송신하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 21은 전파시간 위치 계산들을 수행하는 무선 통신 디바이스를 구성하기 위해 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체이고, 동작들은: ToF 위치의 측정을 요청하기 위해 요청 프레임을 제 1 채널 정보를 지니는 제 1 채널을 통해 응답 스테이션에 송신하고; 제 2 채널 정보를 지니는 제 2 채널을 통해 확인응답 프레임을 응답 스테이션으로부터 수신하고; 제 2 채널을 통해, 제 1 채널 정보, 요청 프레임의 도착 시간 및 응답 프레임의 출발 시간을 포함하는 응답 프레임을 응답 스테이션으로부터 수신하고; 그리고 제 1 채널 정보, 제 2 채널 정보, 요청 프레임의 도착 시간 및 응답 프레임의 출발 시간에 응답하여 ToF 위치를 계산하는 것을 포함한다.
예 22에서, 예 21의 특허대상은 동작들이 요청 프레임의 출발 시간, 응답 프레임의 도착 시간 및 제 1 채널 정보 및 상기 제 2 채널 정보로부터의 채널 정정들의 합에 응답하여 ToF 위치를 더 계산하는 것을 더 포함하는 선택적으로 포함할 수 있다.
예 23은 전파 시간(ToF) 위치를 응답 스테이션에 관하여 결정하기 위하여 개시 스테이션을 포함하는 802.11 네트워크이고, 상기 개시 스테이션은: ToF 위치의 측정을 위해 제 1 채널을 통해 응답 스테이션에 요청 프레임을 송신하기 위한 수단; 제 2 채널을 통해 응답 스테이션으로부터, 제 1 채널 정보, 요청 프레임의 수신 시간 및 응답 프레임의 송신 시간을 포함하는 응답 프레임을 수신하기 위한 수단; 그리고 응답 프레임 및 제 2 채널의 제 2 채널 정보에 응답하여 ToF 위치를 계산하기 위한 수단을 포함한다.
예 24에서, 예 23의 특허대상은 요청 프레임을 송신하기 위한 수단이 물리 계층 회로를 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 25에서, 예 23 내지 예 24의 특허대상은 ToF 위치를 계산하기 위한 수단이 프로세싱 회로를 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 26은 802.11 네트워크에서 전파 시간(ToF) 위치를 응답 스테이션에 관하여 결정하기 위한 개시 스테이션이고, 개시 스테이션은: ToF 위치의 측정을 위해 제 1 채널을 통해 응답 스테이션에 요청 프레임을 송신하고, 제 2 채널을 통해 응답 스테이션으로부터 응답 프레임을 수신하는 물리 계층으로서, 응답 프레임이 제 1 채널 정보, 요청 프레임의 수신 시간 및 응답 프레임의 송신 시간을 포함하는, 상기 물리 계층과; 그리고 응답 프레임 및 제 2 채널의 제 2 채널 정보에 응답하여 ToF 위치를 계산하는 프로세싱 계층을 포함한다.
예 27에서, 예 26의 개시 스테이션은 무선 통신 스테이션이 무선 이동국을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 28에서, 예 26 내지 예 27의 개시 스테이션은 응답 스테이션이 액세스 포인트를 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 29에서, 예 26 내지 예 28의 개시 스테이션은 물리 계층이 부가로 작동 프레임을 응답 스테이션에 송신할 수 있고, 작동 프레임이 제 2 채널 정보, 응답 스테이션으로부터의 확인응답 프레임의 수신 시간 및 요청 프레임의 송신 시간을 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 30은 전파 시간 위치 계산들을 수행하는 무선 통신 디바이스를 구성하기 위해 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 동작들은: ToF 위치의 측정을 요청하기 위해 요청 프레임을 제 1 채널 정보를 지니는 제 1 채널을 통해 개시 스테이션으로부터 수신하고; 제 2 채널 정보를 지니는 제 2 채널을 통해 확인응답 프레임을 개시 스테이션으로 송신하고; 제 2 채널을 통해, 제 1 채널 정보, 요청 프레임의 도착 시간 및 응답 프레임의 출발 시간을 포함하는 응답 프레임을 개시 스테이션에 송신하고; 그리고 제 1 채널 정보, 제 2 채널 정보, 요청 프레임의 도착 시간 및 응답 프레임의 출발 시간에 응답하여 ToF 위치를 계산하는 것을 포함한다.
예 31에서, 예 30의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 선택적으로 특허대상을 포함할 수 있고 여기서 동작들은: 요청 프레임의 출발 시간, 응답 프레임의 도착 시간 및 제 1 채널 정보 및 상기 제 2 채널 정보로부터의 채널 정정들의 합에 응답하여 ToF 위치를 더 계산하는 것을 더 포함한다.
요약서는 독자가 기술 명세서의 성격 및 요지를 확인하는 것이 가능할 요약서를 요구하는 37 미연방 규정집(Code of Federal Regulations; C.F.R) 1.72(b) 항에 부합하도록 제공된다. 이는 청구항들의 범위 또는 의미를 제한하거나 해석하는 데 사용되지 않을 것임을 이해하고 제출된다. 다음의 청구항들은 이에 의해 상세한 설명에 통합되고, 각각의 청구항들은 별개의 실시예로서 독립된다.

Claims (20)

  1. 무선 네트워크에서의 전파 시간(time-of-flight: ToF) 위치측정(positioning)을 위한 방법으로서,
    제 1 채널을 통해 개시 스테이션(initiating station)으로부터 응답 스테이션(responding station)으로 요청 프레임(request frame)을 전송하는 단계와,
    제 2 채널을 통해 상기 응답 스테이션으로부터의 응답 프레임을 상기 응답 스테이션으로부터 상기 개시 스테이션으로 수신하는 단계 - 상기 응답 프레임은 상기 제 1 채널에 대한 제 1 채널 정보를 포함함 - 와,
    상기 개시 스테이션이 상기 제 2 채널의 제 2 채널 정보를 결정하는 단계와,
    상기 개시 스테이션이 적어도 부분적으로 상기 제 1 채널 정보 및 상기 제 2 채널 정보에 응답하여 상기 ToF 위치측정을 결정하는 단계를 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요청 프레임은 제 1 시간에 상기 개시 스테이션으로부터 송신되고 제 2 시간에 상기 응답 스테이션에 의해 수신되고, 상기 방법은,
    상기 요청 프레임에 응답하여 상기 응답 스테이션으로부터 상기 개시 스테이션으로 제 3 시간에 송신되는 제 1 확인응답(acknowledgement) 프레임을 제 4 시간에 수신하는 단계와,
    상기 개시 스테이션이 상기 응답 프레임에 응답하여 상기 응답 스테이션으로 제 2 확인응답 프레임을 송신하는 단계를 더 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 응답 프레임을 수신하는 단계는 상기 제 1 채널 정보, 상기 제 2 시간 및 상기 제 3 시간을 포함하는 상기 응답 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개시 스테이션이 상기 ToF 위치측정을 결정하는 단계는 상기 제 1 채널 정보, 상기 제 2 채널 정보, 상기 제 1 시간, 상기 제 2 시간, 상기 제 3 시간 및 상기 제 4 시간에 응답하여 상기 ToF 위치측정을 결정하는 단계를 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 개시 스테이션이 상기 ToF 위치측정을 결정하는 단계는,
    상기 제 4 시간 및 상기 제 1 시간 사이의 차로서 왕복 시간을 결정하고,
    상기 제 3 시간 및 상기 제 2 시간의 차로서 응답기 지연을 결정하고,
    상기 왕복 시간 및 상기 응답기 지연 사이의 차를 결정하고,
    상기 왕복 시간 및 상기 응답기 지연 사이의 차의 합 및 상기 제 1 채널 정보 및 상기 제 2 채널 정보로부터의 채널 정정들의 합의 절반을 결정함으로써 상기 개시 스테이션이 상기 ToF 위치측정을 결정하는 단계를 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 시간은 상기 요청 프레임과 연관되는 트레이닝 프레임의 수신 시간이며, 상기 제 4 시간은 상기 제 1 확인응답 프레임과 연관되는 트레이닝 프레임의 수신 시간이고, 상기 방법은,
    상기 제 1 채널 정보로부터 상기 요청 프레임을 정정한 후에 상기 요청 프레임의 실제 도착 시간을 결정하는 단계와,
    상기 제 2 채널 정보로부터 상기 제 1 확인응답 프레임을 정정한 후에 상기 제 1 확인응답 프레임의 실제 도착 시간을 결정하는 단계를 더 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 응답 프레임은 특정 심볼의 요청 프레임 내에 심볼 시작 시간 tsymbStart를 더 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 개시 스테이션이 tsymbStart + △t - tHW-delay에 의해 상기 응답 프레임의 도착 시간을 결정하는 단계를 더 포함하고, 여기서 Dt는 tsymbStart 및 상기 응답 스테이션으로부터의 신호의 제 1 가시선(line of sight) 피크(peak)의 수신 사이의 시간 차를 나타내고, tHW-delay는 상기 응답 스테이션에 의해 부과되는 지연을 나타내는
    ToF 위치측정 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 ToF 위치측정은 연속해서 수행되는
    ToF 위치측정 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 요청 프레임은 제 1 널(null) 데이터 패킷 프레임을 포함하고 상기 응답 프레임은 제 2 널 데이터 패킷 프레임을 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  11. 무선 네트워크에서의 전파 시간(ToF) 위치측정을 위한 방법으로서,
    응답 스테이션이 개시 스테이션으로부터 제 1 채널을 통해 요청 프레임을 수신하는 단계와,
    상기 요청 프레임 전에 송신된 이전의 ToF 위치측정 요청 내의 이전의 요청 프레임 및 이전의 응답 프레임에 의해 각각 결정되는 이전의 제 1 채널 정보 및 이전의 제 2 채널 정보에 응답하여 상기 응답 스테이션이 상기 ToF 위치측정을 계산하는 단계와,
    제 2 채널을 통해 응답 프레임을 상기 개시 스테이션에 송신하는 단계 - 상기 응답 프레임은 상기 개시 스테이션의 상기 ToF 위치측정을 포함함 - 를 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 응답 스테이션이 상기 ToF 위치측정을 계산하는 단계는 상기 응답 스테이션이 [D(k-1) + (t'4 (k-1) - t1 (k-1)) - (t3 (k-1) - t'2 (k-1))]/2에 응답하여 상기 ToF 위치측정을 계산하는 단계를 포함하고, 여기서 D(k-1)는 상기 이전의 제 1 채널 정보 및 상기 이전의 제 2 채널 정보로부터의 채널 정정들의 합을 나타내고, t1 (k-1)는 상기 이전의 요청 프레임의 송신 시간을 나타내고, t'2 (k-1)는 상기 응답 스테이션에 의한 상기 이전의 요청 프레임의 수신 시간을 나타내고, t3 (k-1)는 상기 이전의 응답 프레임의 송신 시간을 나타내고, 그리고 t'4 (k-1)는 상기 개시 스테이션에 의한 상기 이전의 응답 프레임의 수신 시간을 나타내는
    ToF 위치측정 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 요청 프레임은 상기 이전의 제 1 채널 정보 t'4 (k-1) 및 t1 (k-1)을 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 채널의 상기 제 1 채널 정보 및 상기 제 2 채널의 상기 제 2 채널 정보에 응답하여 후속 ToF 위치측정을 수행하는 단계를 더 포함하는
    ToF 위치측정 방법.
  15. 802.11 네트워크에서 전파 시간(ToF) 위치를 응답 스테이션에 대하여 결정하기 위한 개시 스테이션으로서,
    상기 ToF 위치의 측정을 위해 제 1 채널을 통해 상기 응답 스테이션에 요청 프레임을 송신하고, 제 2 채널을 통해 상기 응답 스테이션으로부터 응답 프레임을 수신하는 물리 계층 - 상기 응답 프레임은 제 1 채널 정보, 상기 요청 프레임의 수신 시간 및 상기 응답 프레임의 송신 시간을 포함함 - 과,
    상기 응답 프레임 및 상기 제 2 채널의 제 2 채널 정보에 응답하여 상기 ToF 위치를 계산하는 프로세싱 계층을 포함하는
    개시 스테이션.
  16. 제 15 항에 있어서,
    무선 통신 스테이션은 무선 이동국(mobile station)을 포함하는
    개시 스테이션.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 응답 스테이션은 액세스 포인트(access point)를 포함하는
    개시 스테이션.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 물리 계층은 또한 상기 응답 스테이션에 작동 프레임(an action frame)을 송신할 수 있고, 상기 작동 프레임은 상기 제 2 채널 정보, 상기 응답 스테이션으로부터의 확인응답 프레임의 수신 시간 및 상기 요청 프레임의 송신 시간을 포함하는
    개시 스테이션.
  19. 전파 시간 위치 계산들을 수행하는 무선 통신 디바이스를 구성하기 위해 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 동작들은,
    상기 ToF 위치의 측정을 요청하기 위해 요청 프레임을 제 1 채널 정보를 갖는 제 1 채널을 통해 개시 스테이션으로부터 수신하고,
    제 2 채널 정보를 갖는 제 2 채널을 통해 확인응답 프레임을 상기 개시 스테이션으로 송신하고,
    상기 제 2 채널을 통해, 상기 제 1 채널 정보, 상기 요청 프레임의 도착 시간 및 응답 프레임의 출발 시간을 포함하는 상기 응답 프레임을 상기 개시 스테이션에 송신하고,
    상기 제 1 채널 정보, 상기 제 2 채널 정보, 상기 요청 프레임의 도착 시간 및 상기 응답 프레임의 출발 시간에 응답하여 상기 ToF 위치를 계산하는 것을 포함하는
    비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 동작들은
    상기 요청 프레임의 출발 시간, 상기 응답 프레임의 도착 시간 및 상기 제 1 채널 정보 및 상기 제 2 채널 정보로부터의 채널 정정들의 합에 응답하여 상기 ToF 위치를 더 계산하는 것을 더 포함하는
    비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
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