KR20190004240A

KR20190004240A - 초광대역 시스템을 위한 펄스 성형 상호운용성 프로토콜

Info

Publication number: KR20190004240A
Application number: KR1020180077344A
Authority: KR
Inventors: 요아힘 에스. 함머슈미트; 에렌 사소글루
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2018-07-03
Publication date: 2019-01-11
Also published as: US11171685B2; US20190199398A1; CN109218282A; CN109218282B; US20190007093A1; EP3425813A1; EP3425813B1; KR102137225B1; US10567034B2; US20200259522A1; US10171129B1

Abstract

실시예들은, 펄스 형상 정보를 교환함으로써, 통신하는 초광대역(UWB) 디바이스들이 협업하게 한다. UWB 디바이스는 펄스 형상 정보를 사용하여 레인징 정확도(ranging accuracy)를 개선시킨다. 개선된 레인징 정확도는 진보된 추정 기법이 ToF(time-of-flight) 추정을 위해 도착 경로를 추출하는 데 사용되는 복잡한 다중 경로 환경에서 사용될 수 있다. 공유될 펄스 형상 정보를 결정하기 위해, 일부 실시예는 UWB 디바이스의 위치 정보를 결정하는 것, 및 지역적 측면을 만족시키는 펄스 형상 정보를 선택하는 것을 포함한다. 펄스 형상 정보는 ToF(time-of-flight) 계산을 위한 타임스탬프를 설정하기 위해 UWB 수신기에 의해 사용되는 레인징 신호에 특정한 영점시간 인덱스(time-zero index)를 포함한다. 일부 실시예는 성능 특성들을 측정하는 것 및 개선된 정확도를 위해 성능 특성들에 기초하여 상이한 펄스 형상 정보를 선택하는 것을 포함한다.

Description

초광대역 시스템을 위한 펄스 성형 상호운용성 프로토콜{Pulse Shaping Interoperability Protocol for ultra wideband Systems}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2017년 7월 3일자로 출원되고 명칭이 Pulse Shaping Interoperability Protocol for Ultra Wideband Systems인 미국 가특허 출원 제62/528,343호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 그 전문이 본 명세서에 참조로서 편입된다.

기술분야

기술된 실시예들은 일반적으로 초광대역(UWB) 통신 기술에 관한 것이다.

초광대역(UWB) 시스템은 짧은 무선 라디오 펄스를 활용하는 무선 통신 시스템이다. 이러한 시스템은 "임펄스 라디오 UWB 시스템(Impulse Radio UWB system)"으로 지칭될 수 있다. 원하는 반송 주파수에서 방출된 짧은 펄스를 사용함으로써, 반송 주파수 주변의 스펙트럼의 수 100 ㎒ 또는 심지어 수 Ghz의 스펙트럼과 같은 무선 스펙트럼의 넓은 부분이 여기될 수 있으며, 최종 신호는 UWB 신호로 분류될 수 있다.

실시예들은, 미래의 레인징 교환(future ranging exchange)에 사용될 수 있는 펄스 형상 정보를 교환함으로써, 통신하는 초광대역(UWB) 디바이스들이 서로 협업하게 한다. 수신 UWB 디바이스들은 펄스 형상 정보를 사용하여 레인징 정확도(ranging accuracy)를 개선시킨다. 개선된 레인징 정확도는 진보된 추정 기법이 ToF(time-of-flight) 추정을 위해 도착 경로를 추출하는 데 사용되는 복잡한 다중 경로 환경에서 사용될 수 있다. 공유될 펄스 형상 정보를 결정하기 위해, 일부 실시예는 UWB 디바이스의 위치 정보를 결정하는 것, 및 지역적 측면을 만족시키는 펄스 형상 정보를 선택하는 것을 포함한다. 펄스 형상 정보는 ToF(time-of-flight) 계산을 위한 타임스탬프를 설정하기 위해 UWB 수신기에 의해 사용되는 수신된 레인징 신호에 특정한 영점시간 인덱스(time-zero index)를 포함한다. 일부 실시예는 성능 특성들을 측정하는 것 및 상이한 펄스 형상 정보를 선택하는 것을 포함한다.

실시예들은 초광대역(UWB) 통신들을 위한 펄스 성형 상호운용성 프로토콜(pulse shaping interoperability protocol)을 활용하는 시스템, 방법, 및 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 일부 실시예는, 다른 전자 디바이스로부터 펄스 형상 정보 - 펄스 형상 정보는 전자 디바이스와 다른 전자 디바이스 사이의 UWB 통신들에 사용됨 -를 수신하는 것, 제1 펄스 형상 정보를 사용하는 레인징 신호를 수신하는 것, 및 펄스 형상 정보 및 레인징 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 전자 디바이스와 다른 전자 디바이스 사이의 거리를 결정하는 것을 포함한다. 거리를 결정하는 것은 레인징 신호와 연관된 ToF(time-of-flight)를 계산하는 것을 포함한다. 펄스 형상 정보는 펄스 형상 정보의 메인 로브(main lobe)의 샘플(예를 들어, 펄스 형상 정보의 제1 샘플 또는 메인 로브의 중앙 샘플)일 수 있는 영점시간 인덱스를 포함한다. 펄스 형상 정보는 또한 전자 디바이스의 위치 정보와 연관된 하나 이상의 지역적 측면들을 만족시킨다.

일부 실시예는 이전에 송신된 다른 레인징 신호의 성능 특성들을 결정하는 것, 추가의 펄스 형상 정보를 결정하는 것, 추가의 펄스 형상 정보를 다른 전자 디바이스에 송신하는 것, 및 추가의 펄스 형상 정보를 사용하는 다른 레인징 신호를 다른 전자 디바이스에 송신하는 것을 포함한다. 성능 특성들을 결정하기 위해, 일부 실시예는 하나 이상의 프로세서들에 결합된 안테나의 출력을 측정하는 것, 및 안테나의 출력이 임계 기준을 만족시키지 않는다고 결정하는 것을 포함한다.

본 명세서에 편입되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 제시된 개시내용을 예시하고, 설명과 함께, 본 개시내용의 원리를 설명하고 관련 기술분야(들)의 통상의 기술자가 본 개시내용을 만들고 사용하게 하도록 추가로 기능한다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 초광대역(UWB) 통신들을 위한 펄스 성형 상호운용성 프로토콜을 구현하는 예시적인 시스템을 예시한다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 초광대역(UWB) 통신들을 위한 펄스 성형 상호운용성 프로토콜을 구현하는 예시적인 시스템을 예시하는 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 초광대역(UWB) 통신들을 위한 펄스 성형 상호운용성 프로토콜 교환의 예를 예시한다.
도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 초광대역(UWB) 통신들에 대한 예시적인 펄스 형상을 도식적으로 예시한다.
도 4b는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 초광대역(UWB) 통신들에 대한 펄스 형상의 예시적인 데이터 표현을 예시한다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, ToF(time-of-flight)를 활용하는 예시적인 레인징 시나리오를 예시한다.
도 6은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 산란된 오브젝트들을 갖는 예시적인 레인징 시나리오를 예시한다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, ToF(time-of-flight)를 활용하는 산란된 오브젝트들을 갖는 예시적인 레인징 시나리오를 예시한다.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 펄스 형상 정보를 결정하기 위한 예시적인 방법을 예시한다.
도 9는 일부 실시예 또는 그 부분(들)을 구현하는 데 유용한 예시적인 컴퓨터 시스템이다.
도 10은 순응 펄스(compliant pulse)를 사용하는 전파 채널 효과(propagation channel effect)와 펄스 효과를 구별하는 모호성을 예시한다.
제시된 개시내용은 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 도면들에서, 일반적으로, 동일한 도면 부호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다. 또한, 일반적으로 도면 부호의 가장 왼쪽 숫자(들)는 도면 부호가 처음 나타나는 도면을 식별한다.

일부 실시예는, 특히 진보된 추정 방식이 ToF(time-of-flight) 계산을 위한 도착 경로를 추출하는 데 사용되는 복잡한 다중 경로 환경에서, 통신하는 초광대역(UWB) 디바이스들이 개선된 레인징 정확도로 협업하게 한다. 예를 들어, 2개의 UWB 스테이션들-스테이션 A 및 스테이션 B-이 처음에 접속될 때, 그들은 펄스, p(t)를 설명하는 파형의 형태로 명시적인 펄스 성형 정보를 교환할 수 있다. 따라서, 스테이션 A는 스테이션 B로의 명시적인 송신 펄스 형상 정보, p_A(t)를 시그널링(signaling) 할 수 있는 반면, 스테이션 B는 송신 펄스 형상 p_B(t)을 스테이션 A로 시그널링할 수 있다. 이러한 방식으로, 일부 실시예에 따라, 각각의 UWB 스테이션의 수신기는 다른 UWB 스테이션의 펄스 형상 정보를 인식하고 그 알려진 펄스 형상 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 계산 및 추정을 개선할 수 있다.

스테이션의 송신기에서 사용되는 펄스 형상 정보에 대한 정확한 지식은 펄스 성형 또는 실제 전파 채널 효과로부터의 다른 필터링 효과를 격리하는 수신기의 사용을 허용한다. 펄스 형상 정보에 대한 지식은 또한 "디콘볼루션(deconvolution)" 기술로 지칭될 수 있는 신호 처리 기술의 사용을 허용한다 - 전체 수신된 신호(예를 들어, 송신기로부터 수신기로의 엔드-투-엔드(end-to-end) 임펄스 응답)를 보고 예를 들어, 안테나 효과 또는 수신기 전달 특성을 포함하는 송신기 펄스 성형과 같은 알려진 아티팩트들을 제외하기 위한 방법. 이러한 신호 처리 기술은 전체 시스템 응답에서 무선 전파 채널의 원하는 기여도 추출을 허용한다; 결과적으로, 이 추출은 도달하는 전파 경로의 시간 인스턴트를 결정하는 데 사용될 수 있다.

도 1은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 초광대역(UWB) 통신들을 위한 펄스 성형 상호운용성 프로토콜을 구현하는 예시적인 시스템(100)을 예시한다. 예시적인 시스템(100)은 설명의 목적으로만 제공되며 개시된 실시예를 제한하지 않는다. 시스템(100)은 무선 통신 디바이스(110, 120), 차량 트랜스폰더 디바이스(130), 입구 트랜스폰더 디바이스(140), 가정용 디바이스(150), 리쉬 태그(leash tag)(160), 및 앵커 노드(170a 내지 170c)와 같은 UWB 디바이스들을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. 다른 UWB 디바이스들-단순성을 목적으로 도 1에 도시되지 않음-은, 랩톱, 데스크톱, 태블릿, 개인 어시스턴트, 라우터, 모니터, 텔레비전, 프린터, 및 어플라이언스를 포함하지만 이로 제한되지 않는 다른 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다.

펄스 성형 정보의 교환은 3개 이상의 UWB 디바이스가 레인징 활동을 수행하는 네트워크 토폴로지에서 또한 사용될 수 있다. 스타 토폴로지가 도 1에 도시되어 있지만, 피어-투-피어 토폴로지도 가능하다. 예를 들어, 무선 통신 디바이스(110)는 무선 통신 디바이스(120)와 통신할 수 있고, 무선 통신 디바이스(120)는 또한 하나 이상의 다른 무선 UWB 통신 디바이스들(도시되지 않음)과 통신할 수 있다.

무선 통신 디바이스(110)가 차량 트랜스폰더 디바이스(130) 또는 입구 트랜스폰더 디바이스(entry transponder device)(140)에 근접할 때(예를 들어, 10 미터 이내, 1 미터 이내 등), UWB 통신들은 대응하는 차 문 또는 입구(예를 들어, 집으로 통하는 문의 입구)가 예를 들어 잠금해제되게 할 수 있다. 원하는 근접성은 애플리케이션에 대해 설정될 수 있다. 마찬가지로, 무선 통신 디바이스(110)가 가정용 디바이스(150)의 부근(예를 들어, 50 미터 내, 20 미터 내, 10 미터 내 등)에 있을 때, 가정용 디바이스(150)의 설정은 무선 통신 디바이스(110)와 연관되거나 그 상에 저장된 선호도로 조정될 수 있다. 다른 예에서, 리쉬 태그(160)는, 리쉬 태그(160)와 무선 통신 디바이스(110) 사이의 UWB 통신들이 리쉬 태그(160)가 무선 통신 디바이스(110)로부터 구성 가능한 거리 임계치를 초과할 때 무선 통신 디바이스(110) 상에 알람 통지를 생성하는 애완 동물의 목줄 또는 걸어 다니는 아기의 옷에 부착된 탈착 가능한 디바이스일 수 있다.

상기 UWB 디바이스는 휴대용 또는 모바일일 수 있고, 서로 상대적인 위치 및/또는 거리를 결정할 수 있다. 일부 UWB 디바이스는 고정되어 있을 수 있으며 함께 절대 위치 또는 지리적 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 앵커 노드(170a 내지 170c)는 고정된 위치에서의, 예를 들어 빌딩 내의 천장 또는 상점 내의 선반 상에서의 트랜스폰더일 수 있다. 하나 이상의 앵커 노드들(170)은 무선 통신 디바이스(110)와 함께 사용되어 레인징 활동의 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 디바이스는 로컬 방향 정보(예를 들어, 사용자는 무선 통신 디바이스(110) 상에 제시될 수 있는 상점 또는 슈퍼마켓 내의 특정 항목을 발견하기 위한 방향을 얻을 수 있음)를 제공하는 데 사용될 수 있는 지리적 위치를 삼각형화 및 결정할 수 있다.

도 2는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, UWB 통신들을 위한 펄스 성형 상호운용성 프로토콜을 구현하는 예시적인 시스템(200)을 예시하는 블록 다이어그램이다. 시스템(200)은 중앙 처리 장치(CPU)(210), UWB 시스템(215), UWB 송수신기(220), 통신 인터페이스(225), 통신 기반시설(230), 메모리(235), 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS)(240), 로컬 검출기(245), 및 안테나(250)를 포함할 수 있다.

UWB 시스템(215)은 칩 상의 시스템일 수 있고, 하나 이상의 프로세서들, 캐시를 포함하는 메모리, 및 UWB 통신들을 가능하게 하는 동작들을 함께 수행하는 명령어들을 포함할 수 있다. UWB 송수신기(220)는 UWB 송신 및 수신 기능들을 수행하며, 안테나(250)에 결합될 수 있다. 통신 인터페이스(225)는 시스템(200)이 유선 및/또는 무선일 수 있는 다른 디바이스와 통신하게 한다. 통신 기반시설(230)은 예를 들어 버스 또는 다른 그러한 상호접속일 수 있다. 메모리(235)는 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및/또는 캐시를 포함할 수 있고, 제어 로직(예를 들어, 컴퓨터 소프트웨어) 및/또는 데이터를 포함할 수 있다. GPS(240)는 시스템(200)의 위치를 결정하고 그 정보가 UWB 시스템(215)에 송신되어 펄스 형상 정보가 지역적 측면(예를 들어, 지역 정부 규정 및 법)을 만족시키도록 선택될 수 있다. 안테나(250)는 동일하거나 상이한 유형일 수 있는 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있다. 로컬 검출기(245)는 예를 들어, 사용되고 있는 현재 펄스 형상 정보가 만족스럽지 않음을 검출하기 위해 안테나 출력을 측정할 수 있다. 안테나 출력 측정은 로컬 및/또는 상황-특정 환경(예를 들어, UWB 오디오 헤드셋에 인접한 셔츠 주머니 내의 무선 통신 디바이스(110))에 의해 영향을 받을 수 있는 안테나 부하 불일치, 임피던스 불일치, 및/또는 다른 안테나 출력 거동자에 기인할 수 있다. 로컬 검출기(245)에 의해 결정된 문제점들은 일부 실시예에 따른, 미래의 UWB 통신들에 대한 상이한 펄스 형상 정보의 통지 및 선택을 초래할 수 있다. 시스템(200)은 또한 RSSI(received signal strength indicator) 레벨이 주어진 임계치를 만족시키지 않을 때를 결정할 수 있고, 따라서 상이한 펄스 형상 정보의 선택이 미래의 UWB 통신들을 위해 구현될 수 있다.

도 3은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 초광대역(UWB) 통신들을 위한 펄스 성형 상호운용성 프로토콜 교환(300)의 예를 예시한다. 일부 실시예에서, 스테이션 A(310)(예를 들어, 도 1의 무선 통신 디바이스(110)) 및 스테이션 B(320)(예를 들어, 도 1의 무선 통신 디바이스(120), 차량 트랜스폰더 디바이스(130), 입구 트랜스폰더 디바이스(140), 가정용 디바이스(150), 리쉬 태그(160), 또는 앵커 노드들(170a 내지 170c))가 먼저 접속될 때 접속 설정 동안, 그것들은 UWB 통신을 위해 사용하기로 선택한 그들의 원하는 펄스, p(t)를 설명하는 펄스 형상 정보를 교환할 수 있다. 다른 실시예에서, 펄스 형상 정보는 레인징 동작 이전의 임의의 다른 시간에 교환될 수 있다.

340에서, 예를 들어, 스테이션 A(310)는 스테이션 A(310)의 펄스 선택에 관한 펄스 형상 정보, p_A(t)를 스테이션 B(320)에 송신할 수 있다. 350에서, 스테이션 B(320)는 스테이션 B(320)의 펄스 선택에 관한 펄스 형상 정보, p_B(t)를 스테이션 A(310)에 송신할 수 있다. 이러한 방식으로, 각 스테이션의 수신기는 다른 스테이션의 펄스 형상 정보를 제공받아 그에 따라 레인징 추정치를 향상시킬 수 있다.

펄스 형상 정보의 이러한 "인-더-필드(in-the-field)" 교환은 스테이션 A(310) 또는 스테이션 B(320)의 특정 회로 구현이 안테나에 의해 방사된 펄스 형상에 영향을 미칠 수 있는 다양한 안테나 유형 중 하나를 사용하여 동작할 수 있다면 유리하다. 예를 들어, 스테이션 A(310)가 사용하는 안테나의 기능으로서, 스테이션 A(310)는 펄스 형상 정보, p_A(t)를 스테이션 B(320)에 시그널링하여 스테이션 B(320)가 스테이션 A(310)와의 후속 레인징 이벤트를 준비할 수 있다.

스테이션 A(310)와 스테이션 B(320) 사이의 접속 설정-펄스 형상 인덱스 또는 명시된 펄스 형상 파형 및 "영점시간" 정보와 같은 보조 정보의 교환을 포함함-은 2개의 스테이션들 사이에 이용 가능한 임의의(무선 또는 비-무선) 통신 채널 상에서 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 펄스 형상 정보의 접속 설정 및 전송은 블루투스 또는 Wifi(예를 들어, 무선 LAN) 링크 또는 다른 협대역 시스템 상에서 발생할 수 있는 반면, 펄스 형상 정보에 기초한 범위의 레인징 시그널링 및 추정은 임펄스 라디오 UWB 시스템을 통해 수행될 수 있다. 스테이션 A(310)와 스테이션 B(320) 사이의 UWB 링크의 데이터 전송 능력은, 일부 실시예에 따라, 직접 사용될 수 있다.

360에서, 레인징 동작 동안, 스테이션 A(310)는 펄스 p_A(t)를 사용하여 레인징 신호를 스테이션 B(320)에 송신할 수 있다. 370에서, 스테이션 B(320)는 펄스 p_B(t)를 사용하여 레인징 신호를 스테이션 A(310)에 송신할 수 있다. 또한, 스테이션 A(310) 및/또는 스테이션 B(320)는, 예컨대 로컬 환경 조건들(예를 들어, 안테나 로딩)에 적응하기 위해, 레인징 교환의 도중에 펄스 형상 정보를 업데이트할 수 있다. 로컬 환경 조건들에 대한 이러한 적응은 도 8과 관련하여 하기에 추가로 설명된다.

일부 실시예에서, 접속 설정 또는 진행 중인 레인징 교환 동안, UWB 스테이션은 또한 일부 실시예에 따라, 피어 디바이스에 의해 사용될 선호되는 펄스 형상을 요청할 수 있다. 이 요청은 저전력 추정기 모드를 사용하거나 선호하는 펄스 형상이 다른 것들보다 더 적합할 수 있는 전파(다중 경로) 조건들을 변경하는 것을 만족시켜야 할 필요성에 의해 추진될 수 있다.

도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 초광대역(UWB) 통신들에 대한 예시적인 펄스 형상(400)을 도식적으로 예시한다. 도 4b는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 초광대역(UWB) 통신들에 대한 펄스 형상(400)의 예시적인 데이터 표현을 예시한다. 펄스 형상 정보는 적합한 샘플링 레이트(sampling rate)로 파형 샘플들의 시퀀스(시리즈)의 형태로 전달될 수 있다. 예를 들어, 10ns에 걸친 펄스 파형은 총 100개의 샘플 값에 대해 100ps마다 샘플 값을 제공하는 설명을 사용할 수 있다. 도 4a 및 도 4b에서, 샘플 값들의 길이는 (0 내지 60)의 샘플 인덱스에 반영된 바와 같이 61로 설정된다. 각각의 샘플 값은 예를 들어, 샘플 당 8 비트와 같은 특정 분해능(resolution)으로 디지털 방식으로 표현될 수 있다. UWB 디바이스들 사이에서 통신되는 펄스 파형(예를 들어, 100ps 또는 더 미세하거나 더 거친 시간 단계)의 시간 분해능은 표준화될 수 있거나 펄스 파형과 함께 시그널링될 수 있음을 주목해야 한다. 일반적으로, 샘플들은 원하는 반송 주파수 주위의 통과대역에서 방출될 수 있는 등가 기저대역 임의의 펄스 파형을 표현하기 위해 복소수 값(예컨대, 실수 부분 및 허수 부분을 포함함)일 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 펄스의 영점시간의 개념을 예시한다. 스테이션 A(310) 및 스테이션 B(320)은 ToF 측정치를 계산하기 위해 그들의 개개의 시간 인스턴트 참조를 결정하기 위해 펄스의 "중앙"이라고 부르는 것을 공통 개념으로 사용한다. 예를 들어, 송신 스테이션 A(310)는 자신의 펄스 p_A(t)의 메인 피크가 안테나를 떠난 시간을 시간 인스턴트 기준으로 사용할 수 있다. 도 4a 및 도 4b는 p_A(t), 이어서 영점시간 = 인덱스 21를 표현한다고 가정하면; 한편, 수신 스테이션 B(320)는 펄스 p_A(t)에 기초한 신호를 기대할 수 있고, p_A(t)의 도달을 추정할 수 있다. 스테이션 B(320)는, 예를 들어, 시간 기준(예를 들어, 영점시간 = 인덱스 30)으로서 수신하는 펄스 p_A(t)의 메인 피크의 중심, "무게 중심 접근법", 또는 스테이션 B(320)가 펄스 p_A(t)의 도달 시간으로서 기록하는 시간 인스턴트 기준으로서 참조하기 위해 가장 큰 피크를 목표로 하지 않는 다른 메트릭과 같은 수신된 펄스 p_A(t)와 연관된 ToF를 계산하기 위해 상이한 시간 기준 포인트를 사용할 수 있다. 스테이션 A(310) 및 스테이션 B(320)에 의해 사용되는 p_A(t)에 대한 상이한 시간 인스턴트 기준들로, 부정확한 ToF(time-of-flight) 계산-및 궁극적으로 열악한 품질의 UWB 통신들-이 발생할 수 있다.

스테이션 A(310) 및 스테이션 B(320) 둘 모두가 펄스 형상 p_A(t)에서 공통 동의된 지점 영점시간을 사용하지 않는 한, ToF는 모호하지 않게 추출될 수 없다. 일부 실시예에서, 펄스 형상 파형과 함께, 영점시간을 표현하는 샘플 인덱스, 예컨대 타임 스탬프에 사용된 시간 인스턴트 기준이 UWB 스테이션들 사이에서 통신된다.

도 4b는 일부 실시예에 따라, 도 4a의 펄스 형상(400)의 예시적인 펄스 형상 정보를 전달하는 데이터를 포함한다. 정보는 다음을 포함하는 구조화된 테이블 데이터의 형태일 수 있다:

샘플들의 수: 길이 = 61;

영점시간 샘플 인덱스: 영점시간 = 21;

가정된 샘플 레이트 FSAMP: 예를 들어, 499.2 ㎒의 펄스 레이트에 대응하는 암시된 기준 레이트에 대한 오버샘플링 팩터(20)으로서; 및

예를 들어 8 비트 표현의 개별 샘플 값들: 샘플들 = {0,0,0,1,2,2,3, …}, 이는 이 예에서는 샘플들의 수와 상관되는 61개의 값을 포함할 것임. 일부 실시예에서, 샘플들은 복소수 값을 가질 수 있으므로, 유효 복소 기저대역 펄스 표현의 실수 부분 및 허수 부분을 각각 표현하는 2개의 샘플 시퀀스(SAMPLES_REAL 및 SAMPLES_IMAG)가 있을 수 있다.

상기 정보는 예시적이고 본 명세서의 개시내용에 기초하는 것이며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자는 펄스 형상 정보가 다른 유형의 정보를 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 이들 다른 유형의 정보는 본 개시내용의 기술적 사상 및 범위 내에 있다.

일부 실시예에서, 임펄스-라디오 UWB 시스템들은 상이한 무선 스테이션들 사이에 (예를 들어, 디지털 형태로) 펄스 형상 정보를 송신하는 데 사용될 수 있다. 또한, 펄스의 높은 대역폭 및 짧은 시간적 길이로 인해, 이들 시스템은 연관된 UWB 무선 노드들 사이의 "범위"(거리)를 자신들이 정확하게 추정하게 한다. 일부 실시예에서, 범위는 스테이션 A(310)에서의 신호의 출발 시간과 스테이션 B(320)에서의 신호의 도달 사이의 ToF 측정치에 기초하여 계산될 수 있다.

다른 UWB 시스템들은 펄스 형상, p(t)에 대한 순응 검사(compliance check)를 포함할 수 있다. 펄스 형상, p(t)에 대한 순응 검사의 문제점은, 불충분할 수 있고 상호운용성 문제를 야기할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 각각 순응 검사를 만족시키는 2개의 상이한 펄스 형상이 스테이션 A에서 스테이션 B로 송신될 때, 스테이션 B에서 수신된 개개의 전파된 신호는 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 송신기와 수신기 사이의 거리(예를 들어, 범위)를 결정(또는 그의 추정치를 결정)하는 데 불확실성 및 부정확성이 존재한다.

예를 들어, 도 10은 순응 펄스를 사용하는 전파 채널 효과와 펄스 효과를 구별하는 모호성을 예시한다. 스테이션 A(1010)는 모바일 UWB 디바이스일 수 있고 스테이션 B(1020)는 모바일 또는 고정 UWB 디바이스일 수 있다. 스테이션 A(1010) 및 스테이션 B(1020)가 서로 가깝게 있을 때, 순응 펄스 p_top(t)(1025)는 2개의 전파 경로를 갖는 무선 전파 채널을 통해 스테이션 A(1010)로부터 송신된다: 도달하는 LOS(line of sight), PPB(1035) 및 반영 PPA(1030). 스테이션 B(1020)에서 수신된 수신 신호 rx_top(t)(1040)는 2개의 피크를 나타낸다. 모호성을 입증하기 위해, 스테이션 A(1010) 및 스테이션 B(1020)가 이전보다 더 멀리 있을 때, 스테이션 A(1010)는 또한 사이드로브 - 이 경우에 메인 로브 이전의 단일의 사이드로브 - 를 갖는 다른 순응 펄스, p_bot(t)(1045)를 스테이션 B(1020)에 송신할 수 있다. 전파 채널에서, 단일의 LOS 전파 경로, PPC(1050)가 있다. 스테이션 B(1020)에서 수신된 대응하는 수신 신호, rx_bot(t)(1060)는 수신 신호 rx_top(t)(1040)과 동일하게 나타난다. 이는 동일한 수신된 파형이 범위-결정 전파 경로(PPB 또는 PPC)에 기초할 수 있으므로 스테이션 B에서의 수신기에 문제가 될 수 있다. 2개의 시나리오가 송신기에서 그들의 기하학적 구조가 실질적으로 상이하지만, 스테이션 B(1020)에서의 수신기는 스테이션 A(1010) 및 B(1020)가 범위 내에서 보다 가까운 상위 시나리오(LOS 경로, PPB(1035)에 기초함)와 범위 결정이 훨씬 나중에 도착하는 LOS 경로, PPC(1050)에 기초한 하위 시나리오를 구별할 수 없다.

다른 UWB 시스템들에서의 상기 문제점들은, 무엇보다도, 본 명세서에 설명된 실시예들에 의해 해결된다. 예를 들어, 도 5는 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, ToF(time-of-flight)를 활용하는 예시적인 레인징 시나리오(500)를 예시한다. 편리하고 제한적인 것은 아니지만, 도 5 내지 도 8은 운반된 펄스 형상 정보가 ToF 계산의 정확도를 어떻게 향상시키고 따라서 UWB 통신들에서 UWB 디바이스 상호운용성을 향상시키는지를 보여주기 위해 도 1 내지 도 3, 도 4a, 및 도 4b의 요소들에 관하여 설명된다.

스테이션 A(510) 및 스테이션 B(520)는 도 3의 스테이션 A(310) 및 스테이션 B(320)와 각각 실질적으로 동일하다. 또한, 전송(525, 560)은 도 3의 전송(360, 370)과 각각 실질적으로 동일하다.

시간, t_A1에서, p_A(t)에 기초한 무선 UWB 신호(525)는 스테이션 A(510)에서 안테나를 떠난다. t_A1는 스테이션 A의 영점시간에 기초하여 스테이션 A(510)에 의해 결정된다(예를 들어, 도 4a 및 도 4b의 펄스 p_A(t)의 영점시간 = 인덱스 21). 스테이션 A(510)와 스테이션 B(520) 사이의 거리, d_AB(580)는 레인징 측정 전에 알려지지 않고 원하는 양이다. 시간 t_B1에서, 무선 UWB 신호(525)는 스테이션 B(520)의 안테나 입력에 도달한다. 스테이션 B(520)는 스테이션 B(320)가 이전에 도 3의 스테이션 A(310)로부터 340을 통해 수신된 펄스 형상 정보(예를 들어, 도 4b)에 기초한 21의 영점시간 인덱스에 기초하여 t_B1을 결정한다. 따라서, 무선 UWB 신호(525)(또는 p_A(t))에 대한 영점시간을 아는 것은 ToF를 결정하고, 후속적으로 하기에 도시된 거리 d_AB(580)를 계산하는 데 중요하다.

무선 UWB 신호(525)의 ToF(530)는 시간 차에 의해 주어진다:

ToF = t_B1 - t_A1. (수학식 1)

무선 UWB 신호(525)가 공기 중의 허용 가능한 근사인 광속(c)으로 이동하고 있다고 가정하면, d_AB(580)의 범위는 다음과 같이 계산될 수 있음을 주목해야 한다:

d_AB = ToF / c = (t_B1 - t_A1) / c. (수학식 2)

수학식 2에서 범위 계산에 대하여, ToF(530)(또는, 동등하게, 시간 인스턴스 t_A1 및 t_B1사이의 차이)가 계산될 필요가 있다. 일부 실시예에서, 스테이션 A 및 스테이션 B는 고정밀 및 양호한 분해능을 갖는 글로벌 시간(GMT 또는 그렇지 않으면 공통 시간 베이스)과 같은 공통 클록(또는 시간) 기준을 갖는 동기화된 시스템으로서 동작한다. 그러한 동기화된 시스템에서, 스테이션 A(510)는 t_A1에서 무선 UWB 신호(525)의 출발 시간을 측정할 수 있고, 스테이션 B(520)는 공통 클록 기준에 기초하여 t_B1에서 무선 UWB 신호(525)의 도달 시간을 측정할 수 있다. t_A1 및 t_B1 둘 모두가 이용 가능하면, ToF(530) 및 범위 d_AB(580)는 수학식 (1) 및 수학식 (2)를 사용하여 계산될 수 있다.

스테이션 A(510) 및 스테이션 B(520)가 이러한 2개의 스테이션들 사이에서 동기화된 공통 클록 기준을 사용하여 동작하지 않는 시스템들에서, 스테이션 A(510) 및 스테이션 B(520)는 그들 자신의 개개의 로컬 클록들을 가질 수 있다. 스테이션 A(510) 및 스테이션 B(520) 각각에서 t_A1 및 t_B1을 측정하는 데 사용되는 로컬 클록들은 서로에 대해 알려지지 않은 오프셋을 가질 수 있고, 상이한 클록 속도에서 동작할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 수학식 (1) 및 수학식 (2)를 사용하는 레인징 계산은 부정확할 수 있다.

일부 실시예에서, 로컬 클록을 갖는 스테이션들에 대한 부정확성을 극복하기 위해, TWR(Two-Way-Ranging) 접근법이 사용될 수 있다. TWR에서, 무선 UWB 신호(525)를 수신한 후, 스테이션 B(520)은 수신 모드에서 송신 모드로 전환한다. 수신-송신 턴어라운드 시간 T_B,TO(540) 후에, 스테이션 B(520)는 시간 t_B2에서 제2 신호 무선 UWB 신호(560)를 스테이션 A(510)에 전송한다. 일부 실시예에서, 스테이션 B(520)는 스테이션 B(320)에 의해 선택된 펄스 p_B(t)와 연관된 제2 영점시간 값에 기초하여 t_B2를 결정한다. 제2 영점시간 값은 스테이션 B(320)로부터 스테이션 A(도 3의 350 참조)로의 접속 설정 동안 전달된다. 무선 UWB 신호(560)는 시간 t_A2에서 스테이션 A(510)에 도달한다. 스테이션 A(510)는 제2 영점시간 값에 기초하여 t_A2를 결정한다. 따라서, 개개의 영점시간 값들의 전달은 스테이션 A(510) 및 스테이션 B(520)가 ToF 값을 결정하기 위한 타임스탬프를 정확하게 결정하게 한다.

스테이션 B(520)로부터 스테이션 A(510)로(무선 매체에 걸쳐) 이동하는 무선 UWB 신호(560)의 지연은 ToF(550)로 표현될 수 있다.

원하는 범위 d_AB(580)가 추출될 수 있다. 스테이션 A(510)는 총 왕복 시간 T_A,RT = t_A2 - t_A1을 측정한다. 이 측정은 스테이션 A(510)의 로컬 클록에 기초한다. 스테이션 B(520)는 무선 UWB 신호(525)의 수신과 무선 UWB 신호(560)의 전송 사이에 걸리는 시간, T_B,TO = t_B2 - t_B1을 측정한다. 이 측정은 스테이션 B(520)의 로컬 클록에 기초한다.

ToF(530) 또는 ToF(550)(이들은 동일함)은 다음과 같이 계산될 수 있다:

ToF = (T_A,RT - T_B,TO) / 2 = { (t_A2 - t_A1) - (t_B2 - t_B1) } (수학식 3)

따라서, d_AB(580)는 수학식 (2)을 사용하여 계산될 수 있다:

d_AB = ToF / c = { (t_A2 - t_A1) - (t_B2 - t_B1) }/ c.

수학식 (2) 및/또는 수학식 (3)의 계산은 스테이션 A(510), 스테이션 B(520), 또는 T_A,RT 및 T_B,TO 둘 모두로 공급되는 시스템(100)(도시하지 않음) 내의 일부 다른 노드에 의해 수행될 수 있다. 스테이션 A(510) 또는 스테이션 B(520) 중 하나가 이 계산을 담당하면, 개개의 누락 양, T_A,RT or T_B,TO은, 무선 링크 또는 다른 통신 수단을 통한 다른 스테이션에 통신된다. 스테이션 A 또는 스테이션 B 이외의 상이한 네트워킹 노드가 ToF 및 범위를 계산할 책임이 있는 경우, 스테이션 A(510) 및 스테이션 B(520)는 T_A,RT 및 T_B,TO를 다른 노드에 전달할 필요가 있을 것이다.

따라서, 도 4a에 도시되며 도 4b에 포함된 p_A(t)에 대한 펄스 형상 정보뿐만 아니라, p_B(t)에 대한 펄스 형상 정보(도 3의 350으로 표현된) 특히 영점시간 정보의 전달은 ToF의 정확한 계산을 가능하게 한다.

도 6은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 산란된 오브젝트들을 갖는 예시적인 레인징 시나리오(600)를 예시한다. 스테이션 A(610) 및 스테이션 B(620)는 도 3의 스테이션 A(310) 및 스테이션 B(320)와 각각 실질적으로 동일하다. 또한, 전송(PP1)은 도 3의 전송(360)과 실질적으로 동일하다.

시나리오(600)는 스테이션 A(610)에 의해 스테이션 B(620)에 송신된 무선 UWB 신호의 반사기로서 작용하는 Ob2, Ob3, 및 Ob4로 레이블링된 산란된 오브젝트들을 갖는 환경을 예시한다. 제1 및 직접/LOS(line-of-sight) 전파 경로는 PP1로 도시되고 추가의 전파 경로들은 PP2, PP3 및 PP4로 도시된다. 전파 경로들(PP2 내지 PP4)은 각각의 유효 거리가 더 길기 때문에 스테이션 B(620)에 도달하는 데 더 오래 걸린다. 스테이션 A(610)에 의해 방출된 무한히 날카로운 펄스의 추상적이고 이상적인 모델을 사용하여, 수신기 스테이션 B(620)는 도 7에 예시된 바와 같이 상이한 시간에 도착하는 신호의 다수의 카피를 수신한다.

일부 실시예에서, UWB 시스템에서의 삼원 시퀀스들(ternary sequences) 및 그 반복은 UWB 시스템에 이용되어, 직접/LOS 전파 경로와 함께 다양한 전파 경로를 추출하여 잡음 및/또는 간섭의 존재 시 범위를 추정할 수 있다. 스테이션 A(610)에서 송신기에 의해 방출된 삼원 펄스들의 시퀀스가 스테이션 B(620)에서 수신기에 알려지기 때문에, 후자는 상관 및 평균화 기술을 사용하여 채널 임펄스 응답(CIR)을 결정할 수 있다; 즉, 도 7에 도시된 펄스들(PR1, PR2, PR3, PR4)을 갖는 예에 예시된 바와 같은 전파 경로들의 라인 업(line-up).

도 7은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, ToF(time-of-flight)를 활용하는 산란된 오브젝트들을 갖는 예시적인 레인징 시나리오(700)를 예시한다. 스테이션 A(710) 및 스테이션 B(720)는 도 6의 스테이션 A(610) 및 스테이션 B(620)와 실질적으로 동일하다. 또한, 전송(PT)은 도 6의 전송(PP1)과 실질적으로 동일하다.

스테이션 A(710)로부터 전파된 송신 신호(PT)는 스테이션 B(720)에서 4개의 전파된 수신 신호(PR1, PR2, PR3, PR4)로 변환된다. LOS 경로로 가정되는 직접 전파 경로(PP1)는 PR1로 도시되고 스테이션 A(710)와 스테이션 B(720) 사이의 LOS 거리를 표현한다. 스테이션 B(720)는 스테이션 A(710)와 스테이션 B(720) 사이의 범위에 대응하는 ToF 파라미터를 추출하기 위해 후속 전파 경로(PR2, PR3, PR4)로부터 제1 전파 경로(PP1)(또는 PR1)를 결정한다. 스테이션 B(720)는 다중 경로 조건 하에서 스테이션 A(710)와 스테이션 B(720) 사이의 범위가 결정될 수 있도록 상기 논의한 바와 같이 제1 전파 경로가 t_B1에서 수신된 시간 인스턴트를 추출한다.

예를 들어, 수학식 (1) 및 수학식 (2)를 사용하여, ToF(730)는 다음과 같이 결정될 수 있다:

ToF = t_B1 - t_A1; 그리고 후속적으로, d_AB 680은 다음과 같이 결정될 수 있다:

d_AB = ToF / c = (t_B1 - t_A1) / c.

시간 t_A1는 스테이션 A(710)의 영점시간에 기초하여 스테이션 A(710)에 의해 결정된 바와 같이, 전파된 송신 신호(PT)가 스테이션 A(710)에서 안테나를 떠나는 시간을 표현한다. 스테이션 B(720)는 스테이션 B(320)가 도 3의 스테이션 A(310)로부터 340을 통해 이전에 수신된 펄스 형상 정보 p_A(t)(예를 들어, 도 4b)에 기초한 영점시간에 기초하여 시간 t_B1을 결정한다. 따라서, 전파된 송신 신호 PT(또는 p_A(t))에 대한 영점시간을 아는 것은 ToF(730)를 결정하고, 스테이션 A(710)와 스테이션 B(720) 사이의 레인징 거리의 후속적 계산을 결정하는 데 중요하다. 따라서, 특히 펄스 형상 정보 및 영점시간 정보의 전달은 정확한 레인징을 가능하게 하고 UWB 디바이스들 간의 상호운용성을 향상시킨다.

도 8은 본 개시내용의 일부 실시예에 따른, 펄스 형상 정보를 결정하기 위한 예시적인 방법(800)을 예시한다. 방법(800)은 도 1의 시스템(100) 및 도 2의 시스템(200)에서 설명된 임의의 UWB 스테이션에 의해 수행될 수 있다. 예로서, 방법(800)은 UWB 시스템(215)(하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있음) 및/또는 CPU(210)가 UWB 시스템(215) 및/또는 메모리(235) 상의 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 명령어들을 실행하여 방법(800)의 동작들을 수행할 수 있는 시스템(200)에 의해 수행될 수 있다.

방법(800)은 시스템(200)이 그 위치를 결정하는 810에서 시작한다. 예를 들어, 사용자가 다른 국가(예컨대, 일본 또는 프랑스)로 여행하고 도 1의 무선 통신 디바이스(110)(또한 도 2의 시스템(200))를 켜면, GPS(240)는 시스템(200)에 대한 위치를 결정할 수 있다. UWB 시스템(215)은 예를 들어, GPS(240)로부터 또는 CPU(210)를 통해 위치 정보를 수신할 수 있다.

820에서, 시스템(200)은 시스템(200)이 사용하고 다른 UWB 디바이스들과 공유되도록 계획하는 적절한 펄스 형상 정보를 결정된 위치 및 지역적 측면에 기초하여 결정한다. 예로서, UWB 시스템(215)은, UWB 시스템(215) 및/또는 메모리(235)에 저장된 테이블에 기초하여, 정부 규정, 지역 법, 및/또는 로컬 규칙과 같은 지역적 측면을 만족시키는 펄스 형상 정보를 결정할 수 있다.

예를 들어, 무선 디바이스는 상이한 반송 주파수 및 상이한 규제 지역(예컨대, US/FCC, 유럽/ETSI 등)에서 동작할 수 있으며, 각 지역은 허용된 스펙트럼 마스크, 전력 스펙트럼 밀도 제한, 또는 지역의 순응을 결정하기 위한 다양한 메트릭들을 측정하는 방식들에서 특정 규칙 및 제한들을 가질 수 있다. 따라서, 무선 디바이스 내의 송신기는 스펙트럼 사용 및 성능 잠재력을 최대화하기 위해 무선 디바이스의 영역에 기초하여 그것의 펄스 형상을 최적으로 조정할 필요가 있을 수 있다. 최적의 송신기 회로 속성은 상황-종속적일 수 있으며 무선 디바이스의 영역에 종속될 수 있다. 그에 따라 송신기가 펄스 형상을 조정하면, 레인징 수신기는 송신기의 새로운 신호 속성을 맞추기 위해 그것의 로컬 처리를 조정해야 필요가 있을 수 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 연관 디바이스들 사이에 펄스 형상들을 교환할 수 있는 능력은 지역별 시스템 성능을 최대화하는 것을 돕는다.

830에서, 시스템(200)은 예를 들어 접속 설정 동안 펄스 형상 정보를 다른 UWB 스테이션에 송신한다. 펄스 형상 정보는, 예를 들어, UWB 송수신기(220), 통신 인터페이스(225), 및 안테나(250)를 통해 송신되는 정보-예를 들어, 도 4b에서 상술한 정보와 같음-를 포함한다. 일부 예에서, UWB 송수신기(220)는 안테나(250)에 직접 결합된다.

840에서, 시스템(200)은 RSSI(received signal strength indicator) 및 로컬 검출기(245)로부터의 통지를 포함하지만 이로 제한되지 않는 다양한 성능 특성들을 분석하고, 상이한 펄스 형상 정보가 이용되어야 하는지 여부를 결정한다. 시스템(200)이 상이한 펄스 형상 정보가 바람직하다고 결정하면, 방법(800)은 지역적 측면들을 또한 만족시키는 적절한 펄스 형상 정보를 선택하고(예를 들어, 820에서) 그에 따라 UWB 스테이션들에 적절한 펄스 형상 정보를 송신할 수 있다(예를 들어, 830에서).

상기 논의된 실시예들은 참여하는 UWB 스테이션들 사이의 메시지 교환을 갖는 프로세스 또는 프로토콜을 설명한다. 상기 논의된 바와 같이, 펄스 형상 정보는 UWB 스테이션들 사이에 교환될 수 있다. 이러한 교환들은 무엇보다도 다음과 같은 이점이 있다:

펄스 형상 정의에서 모호성을 해결함으로써 밀도가 높은 다중 경로 환경에서 레인징 추정의 성공적인 동작을 용이하게 한다.

설계 프로세스 및 하드웨어 제약에 가장 적합한 회로를 설계하는 구현자의 자유도를 유지하면서 달성 가능한 레인징 정확도를 향상시킨다.

변화하는 환경(하드웨어/플랫폼 변경, 다중 경로 환경 등)에 맞게 시스템 파라미터를 조정하는 유연성을 향상시킨다.

다중 수신 안테나를 활용하는 UWB 수신기에서 "도래각(Angle-of-Arrival)" 추정을 위한 성능을 향상시킨다.

수신기가 송신기 파형과 최적으로 일치할 수 있으므로 UWB 수신기의 데이터 검출 부분의 수신 감도를 향상시킨다.

반송 주파수, 규제 지역 및 기타를 비롯한 규제 제약 함수에 따라 펄스 성형을 조정하게 함으로써 레인징 정확도를 향상시킨다.

예를 들어, 도 9에 도시된 컴퓨터 시스템(900)과 같은 하나 이상의 컴퓨터 시스템들을 사용하여 다양한 실시예가 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템(900)은 본 명세서에 설명된 기능들을 수행할 수 있는 임의의 잘 알려진 컴퓨터일 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 도 1과 관련하여 설명된 바와 같은 랩톱, 데스크톱과 같은 전자 디바이스, 도 5와 관련하여 설명된 바와 같은 시스템(100) 내의 다른 노드, 및/또는 도면들에 도시된 다른 장치들 및/또는 컴포넌트들. 랩톱 및 데스크톱 또는 다른 UWB 디바이스는 도 2의 시스템(200)에 도시된 바와 같은 기능들 및/또는 도 9의 시스템(900)의 기능들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템(900)은 UWB 디바이스들 간에-상술된 바와 같이-펄스 형상 정보를 교환하기 위해 무선 디바이스들에서 사용될 수 있다.

컴퓨터 시스템(900)은 프로세서(904)와 같은 하나 이상의 프로세서들(중앙 처리 장치 또는 CPU라고도 함)을 포함한다. 프로세서(904)는 통신 기반시설 또는 버스(906)에 접속된다. 컴퓨터 시스템(900)은 또한 사용자 입력/출력 인터페이스(들)(902)를 통해 통신 기반시설(906)과 통신하는, 모니터, 키보드, 포인팅 디바이스 등과 같은 사용자 입력/출력 디바이스(들)(903)를 포함한다. 컴퓨터 시스템(900)은 또한 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 메인 또는 주 메모리(908)를 포함한다. 메인 메모리(908)는 하나 이상의 레벨들의 캐시를 포함할 수 있다. 메인 메모리(908)는 제어 로직(예를 들어, 컴퓨터 소프트웨어) 및/또는 데이터를 내부에 저장한다.

컴퓨터 시스템(900)은 또한 하나 이상의 2차 저장 디바이스들 또는 메모리(910)를 포함할 수 있다. 2차 메모리(910)는 예를 들어, 하드 디스크 드라이브(912) 및/또는 탈착 가능한 저장 디바이스 또는 드라이브(914)를 포함할 수 있다. 탈착 가능한 저장 드라이브(914)는 플로피 디스크 드라이브, 자기 테이프 드라이브, 콤팩트 디스크 드라이브, 광학 저장 디바이스, 테이프 백업 디바이스, 및/또는 임의의 다른 저장 디바이스/드라이브일 수 있다.

탈착 가능한 저장 드라이브(914)는 탈착 가능한 저장 유닛(918)과 상호작용할 수 있다. 탈착 가능한 저장 유닛(918)은 컴퓨터 소프트웨어(제어 로직) 및/또는 데이터가 저장된 컴퓨터 사용가능 또는 판독가능 저장 디바이스를 포함한다. 탈착 가능한 저장 유닛(918)은 플로피 디스크, 자기 테이프, 콤팩트 디스크, DVD, 광 저장 디스크, 및/또는 임의의 다른 컴퓨터 데이터 저장 디바이스일 수 있다. 탈착 가능한 저장 드라이브(914)는 잘 알려진 방식으로 탈착 가능한 저장 유닛(918)으로부터 판독하고/하거나 그에 기입한다.

일부 실시예에 따르면, 2차 메모리(910)는 컴퓨터 프로그램 및/또는 다른 명령어 및/또는 데이터가 컴퓨터 시스템(900)에 의해 액세스되게 하는 다른 수단(means), 수단(instrumentalities) 또는 다른 접근법을 포함할 수 있다. 그러한 수단, 수단 또는 다른 접근법은 예를 들어, 탈착 가능한 저장 유닛(922) 및 인터페이스(920)를 포함할 수 있다. 탈착 가능한 저장 유닛(922) 및 인터페이스(920)의 예들은 프로그램 카트리지 및 카트리지 인터페이스(비디오 게임 디바이스들에서 발견되는 바와 같음), 탈착 가능한 메모리 칩(EPROM 또는 PROM과 같음) 및 연관된 소켓, 메모리 스틱 및 USB 포트, 메모리 카드 및 연관된 메모리 카드 슬롯, 및/또는 임의의 다른 탈착 가능한 저장 유닛 및 연관된 인터페이스를 포함할 수 있다.

컴퓨터 시스템(900)은 통신 또는 네트워크 인터페이스(924)를 추가로 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(924)는 컴퓨터 시스템(900)이 원격 디바이스, 원격 네트워크, 원격 엔티티 등(개별적으로 및 집합적으로 도면부호 928로 참조됨)의 임의의 조합과 통신하고 상호작용하게 한다. 예를 들어, 통신 인터페이스(924)는 유선 및/또는 무선일 수 있고 LAN, WAN, 인터넷 등의 임의의 조합을 포함할 수 있는 통신 경로(926)를 통해 원격 디바이스(928)와 통신하는 컴퓨터 시스템(900)을 허용할 수 있다. 제어 로직 및/또는 데이터는 통신 경로(926)를 통해 컴퓨터 시스템(900)으로/으로부터 송신될 수 있다.

전술한 실시예들에서의 동작들은 다양한 구성 및 아키텍처로 구현될 수 있다. 따라서, 전술한 실시예들에서의 동작들 중 일부 또는 전부는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 둘 다로 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 논리(소프트웨어)가 저장된 유형 컴퓨터 사용가능 또는 판독가능 매체를 포함하는 유형 장치 또는 제조 물품은 또한 본 명세서에서 컴퓨터 프로그램 제품 또는 프로그램 저장 디바이스로 지칭된다. 이는 컴퓨터 시스템(900), 메인 메모리(908), 2차 메모리(910) 및 탈착 가능한 저장 유닛(918, 922)뿐만 아니라 전술한 것들의 임의의 조합을 구현하는 유형의 제조 물품을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 이러한 제어 로직은 하나 이상의 데이터 처리 디바이스들(예컨대, 컴퓨터 시스템(900))에 의해 실행될 때, 그러한 데이터 처리 디바이스로 하여금 본 명세서에서 설명된 바와 같이 동작하게 한다.

이 개시내용에 포함된 교시에 기초하여, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 도 9에 도시된 것 이외의 데이터 처리 디바이스, 컴퓨터 시스템 및/또는 컴퓨터 아키텍처를 사용하여 본 개시내용의 실시예들을 만들고 사용하는 방법을 알 수 있을 것이다. 특히, 실시예들은 본 명세서에서 설명된 것 이외에 소프트웨어, 하드웨어, 및/또는 운영 체제 구현으로 동작할 수 있다.

발명의 내용 및 요약 섹션이 아닌 상세한 설명 섹션은 청구범위를 해석하기 위해 사용되는 것으로 이해되어야 한다. 발명의 설명 및 요약 부분은 발명자(들)에 의해 고려된 바와 같이 본 개시내용의 모든 예시적인 실시예들은 아니지만 하나 이상의 실시예들을 개시할 수 있고, 따라서, 본 개시내용 또는 첨부된 청구범위를 어떤 식으로든 한정하려고 의도되지 않는다.

본 개시내용이 예시적인 분야 및 응용을 위한 예시적인 실시예들을 참조하여 본 명세서에 설명되었지만, 본 개시내용이 이에 한정되는 것은 아님을 이해해야 한다. 본 개시내용의 다른 실시예 및 수정이 가능하고, 본 개시내용의 범위 및 기술적 사상 내에 있다. 예를 들어, 본 단락의 일반성을 제한하지 않고서, 실시예들은 도면들에 예시되고/되거나 본 명세서에 설명된 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 및/또는 엔티티에 한정되지 않는다. 또한, 실시예들(본 명세서에 명시적으로 기술되었는지 여부)은 본 명세서에 기술된 예들을 넘어서 분야 및 응용에 상당한 유용성을 갖는다.

실시예들은 특정 기능의 구현 및 그 관계를 예시하는 기능적 빌딩 블록들의 도움으로 본 명세서에서 설명되었다. 이러한 기능적 빌딩 블록의 경계는 설명의 편의를 위해 본 명세서에서 임의로 정의되었다. 특정 기능 및 관계(또는 그에 상응하는 것)가 적절하게 수행되는 한, 대안적인 경계들이 정의될 수 있다. 또한, 대안적인 실시예들은 본 명세서에서 설명된 것과 상이한 순서를 사용하여 기능적 블록, 단계, 동작, 방법 등을 수행할 수 있다.

"하나의 실시예, "일 실시예", "예시적인 실시예", 또는 유사한 문구에 대한 본 명세서에서의 언급은 기술된 실시예가 특정한 특징, 구조, 또는 특성을 포함할 수 있지만 모든 실시예가 반드시 그 특정한 특징, 구조, 또는 특성을 포함하지는 않을 수 있음을 나타낸다. 더욱이, 그러한 문구가 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 실시예와 관련하여 설명될 때, 본 명세서에서 명시적으로 언급되거나 기술되든지 또는 그렇지 않든지 간에 그러한 특징, 구조, 또는 특성을 다른 실시예들과 관련하여 통합시키는 것이 관련 기술분야(내)의 통상의 기술자(들)의 지식 내에 있을 것이다.

본 개시내용의 범주 및 범위는 전술된 예시적인 어떠한 실시 형태에 의해서도 제한되지 않아야 하지만, 단지 하기의 청구범위 및 그의 등가물에 따라서만 한정되어야 한다.

Claims

전자 디바이스로서,
메모리; 및
상기 메모리에 통신 가능하게 결합되는 하나 이상의 프로세서들을 포함하며, 상기 하나 이상의 프로세서들은,
다른 전자 디바이스로부터 펄스 형상 정보를 수신하고 - 상기 펄스 형상 정보는 상기 전자 디바이스와 상기 다른 전자 디바이스 사이의 초광대역(UWB) 통신들에 사용됨 -;
제1 펄스 형상 정보를 사용하는 레인징 신호(ranging signal)를 수신하고;
상기 펄스 형상 정보 및 상기 레인징 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전자 디바이스와 상기 다른 전자 디바이스 사이의 추정된 거리를 결정하도록 구성되는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 펄스 형상 정보는 영점시간 인덱스(time-zero index)를 포함하는, 전자 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 영점시간 인덱스는 상기 펄스 형상 정보의 메인 로브(main lobe)의 제1 샘플을 포함하는, 전자 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 영점시간 인덱스는 상기 펄스 형상 정보의 메인 로브의 중앙 샘플을 포함하는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 펄스 형상 정보는 상기 전자 디바이스의 위치와 연관된 하나 이상의 지역적 측면들을 만족시키는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 추정된 거리를 결정하기 위해, 상기 하나 이상의 프로세서들은 상기 레인징 신호와 연관된 ToF(time-of-flight)를 계산하도록 구성되는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서들은,
이전에 송신된 다른 레인징 신호의 하나 이상의 성능 특성들을 결정하고;
추가의 펄스 형상 정보를 결정하고;
상기 추가의 펄스 형상 정보를 상기 다른 전자 디바이스에 송신하고;
상기 추가의 펄스 형상 정보를 사용하는 다른 레인징 신호를 상기 다른 전자 디바이스에 송신하도록 추가로 구성되는, 전자 디바이스.
제7항에 있어서, 상기 하나 이상의 성능 특성들을 결정하기 위해, 상기 하나 이상의 프로세서들은,
상기 하나 이상의 프로세서들에 통신 가능하게 결합된 안테나의 출력을 측정하고;
상기 안테나의 출력이 임계 기준을 만족시키지 않는다고 결정하도록 구성되는, 전자 디바이스.
방법으로서,
전자 디바이스를 이용하여, 다른 전자 디바이스로부터 펄스 형상 정보를 수신하는 단계 - 상기 펄스 형상 정보는 상기 전자 디바이스와 상기 다른 전자 디바이스 사이의 초광대역(UWB) 통신들에 사용되고, 상기 펄스 형상 정보는 영점시간 인덱스를 포함함 -;
상기 전자 디바이스를 이용하여, 제1 펄스 형상 정보를 사용하는 레인징 신호를 수신하는 단계; 및
상기 펄스 형상 정보 및 상기 레인징 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전자 디바이스와 상기 다른 전자 디바이스 사이의 거리를 추정하는 단계를 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 영점시간 인덱스는 상기 펄스 형상 정보의 메인 로브의 중앙 샘플을 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 영점시간 인덱스는 상기 펄스 형상 정보의 메인 로브의 제1 샘플을 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 펄스 형상 정보는 상기 전자 디바이스의 위치와 연관된 하나 이상의 지역적 측면들을 만족시키는, 방법.
제9항에 있어서,
다른 이전에 송신된 레인징 신호의 성능 특성을 결정하는 단계;
추가의 펄스 형상 정보를 결정하는 단계;
상기 추가의 펄스 형상 정보를 상기 다른 전자 디바이스에 송신하는 단계; 및
상기 추가의 펄스 형상 정보를 사용하는 다른 레인징 신호를 상기 다른 전자 디바이스에 송신하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 거리를 추정하는 단계는 상기 레인징 신호와 연관된 ToF(time-of-flight)를 계산하기 위해 상기 영점시간 인덱스를 사용하는 단계를 포함하는, 방법.
내부에 명령어들이 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 명령어들은, 전자 디바이스 내의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서들로 하여금 초광대역(UWB) 통신들을 위한 펄스 성형 상호운용성 프로토콜(pulse shaping interoperability protocol)을 활용하기 위한 동작들을 수행하게 하고, 상기 동작들은,
전자 디바이스를 이용하여, 다른 전자 디바이스로부터 펄스 형상 정보를 수신하는 것 - 상기 펄스 형상 정보는 상기 전자 디바이스와 상기 다른 전자 디바이스 사이의 초광대역(UWB) 통신들에 사용되고, 상기 펄스 형상 정보는 상기 전자 디바이스의 위치와 연관된 하나 이상의 지역적 측면들을 만족시킴 -;
상기 전자 디바이스를 이용하여, 제1 펄스 형상 정보를 사용하는 레인징 신호를 수신하는 것; 및
상기 펄스 형상 정보 및 상기 레인징 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전자 디바이스와 상기 다른 전자 디바이스 사이의 거리를 계산하는 것을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제15항에 있어서, 상기 펄스 형상 정보는 영점시간 인덱스를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제16항에 있어서, 상기 영점시간 인덱스는 상기 펄스 형상 정보의 메인 로브의 중앙 샘플을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제16항에 있어서, 상기 영점시간 인덱스는 상기 펄스 형상 정보의 메인 로브의 제1 샘플을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제15항에 있어서, 상기 동작들은,
다른 이전에 송신된 레인징 신호의 성능 특성들을 결정하는 것;
추가의 펄스 형상 정보를 결정하는 것;
상기 추가의 펄스 형상 정보를 상기 다른 전자 디바이스에 송신하는 것; 및
상기 추가의 펄스 형상 정보를 사용하는 다른 레인징 신호를 상기 다른 전자 디바이스에 송신하는 것을 추가로 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제19항에 있어서, 상기 성능 특성들을 결정하는 동작은,
상기 하나 이상의 프로세서들에 통신 가능하게 결합된 안테나의 출력을 측정하는 것; 및
상기 안테나의 출력이 임계 기준을 만족시키지 않는다고 결정하는 것을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.