TW201635744A - 具有到達角度及離開角度之精細計時測量協定 - Google Patents

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TW201635744A TW105103685A TW105103685A TW201635744A TW 201635744 A TW201635744 A TW 201635744A TW 105103685 A TW105103685 A TW 105103685A TW 105103685 A TW105103685 A TW 105103685A TW 201635744 A TW201635744 A TW 201635744A
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張曉鑫
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Abstract

本發明揭示可執行一啟動器器件與一回應器器件之間的測距操作的裝置及方法。該啟動器器件可請求該回應器器件執行一測距操作。該回應器器件可將一第一精細計時測量(FTM)訊框傳輸至該啟動器器件，可自該回應器器件接收一應答(ACK)訊框，並可將一第二FTM訊框傳輸至該啟動器器件。該第二FTM訊框可包括一時間值及角度資訊。該時間值可指示該第一FTM訊框之一離開時間(TOD)與該ACK訊框之一到達時間(TOA)之間的一差。該角度資訊可指示該啟動器器件相對於該回應器器件之一方向。該啟動器器件可至少部分地基於該所接收之時間值及角度資訊來判定其相對於該回應器器件的位置。

Description

具有到達角度及離開角度之精細計時測量協定 相關申請案
本申請案主張於2015年2月10日申請的題為「FTM Protocol with Angle of Arrival and Angle of Departure」之美國臨時專利申請案第62/114,479號的優先權，該申請案之特此以全文引用之方式併入。
實例實施例大體上係關於無線網路，且特定而言係關於在無線器件之間執行的測距操作。
無線區域網路(WLAN)中之Wi-Fi®存取點之近來的增長使得定位系統有可能使用此等存取點以用於位置判定，尤其在存在大量集中之作用中Wi-Fi存取點的區域(例如，城市中心、購物中心、辦公樓、體育場館等)中。舉例而言，無線器件(諸如行動電話或平板電腦)可使用與存取點(AP)交換的信號之往返時間(RTT)以判定無線器件與AP之間的距離。一旦無線器件與具有已知位置之三個AP之間的距離經判定，則可使用三邊測量技術判定無線器件之位置。
使用更少數目之其他器件作為參考點而不犧牲精確性來判定無線器件之位置將為合乎需要的。
提供此【發明內容】以按簡化形式引入下文在【實施方式】中進 一步描述的概念選擇。此【發明內容】並不意欲識別該所主張標的物之關鍵特徵或基本特徵，亦不意欲用於限制該所主張標的物之範疇。
揭示可允許無線器件使用與另一器件之信號交換而判定其位置的裝置及方法。對於一些實施，揭示第一器件可傳輸第一精細計時測量(FTM)訊框至第二器件，可自第二器件接收應答(ACK)訊框，且可傳輸第二FTM訊框至第二器件的方法。第二FTM訊框可包括時間值及角度資訊。時間值可指示第一FTM訊框之離開時間(TOD)與ACK訊框之到達時間(TOA)之間的差，且角度資訊可指示第二器件相對於第一器件之方向。在一些態樣中，角度資訊可包括第一FTM訊框之離開角度(AoD)及/或ACK訊框之到達角度(AoA)。第二器件可使用時間值及角度資訊以判定其相對於第一器件之位置。
在另一實例中，揭示可執行與第二器件之測距操作的第一器件。第一器件可包括一或多個處理器及經組態以儲存指令之記憶體。藉由一或多個處理器執行指令可使得第一器件：傳輸第一FTM訊框至第二器件，自第二器件接收ACK訊框，並傳輸第二FTM訊框至第二器件。第二FTM訊框可包括時間值及角度資訊。時間值可指示第一FTM訊框之TOD與ACK訊框之TOA之間的差，且角度資訊可指示第二器件相對於第一器件之方向。在一些態樣中，角度資訊可包括第一FTM訊框之AoD及/或ACK訊框之AoA。第二器件可使用時間值及角度資訊以判定其相對於第一器件之位置。
在另一實例中，揭示一種非暫時性電腦可讀儲存媒體。該非暫時性電腦可讀儲存媒體可儲存含有指令之一或多個程式，該等指令在由第一器件之一或多個處理器執行時使得第一器件藉由執行多個操作而執行與第二器件之測距操作。該多個操作可包括傳輸第一FTM訊框至第二器件，自第二器件接收ACK訊框，及傳輸第二FTM訊框至第二器件。第二FTM訊框可包括時間值及角度資訊。時間值可指示第一FTM 訊框之TOD與ACK訊框之TOA之間的差，且角度資訊可指示第二器件相對於第一器件之方向。在一些態樣中，角度資訊可包括第一FTM訊框之AoD及/或ACK訊框之AoA。第二器件可使用時間值及角度資訊以判定其相對於第一器件之位置。
在另一實例中，揭示可執行與第二器件之測距操作的第一器件。第一器件可包括用於傳輸第一FTM訊框至第二器件的構件、用於自第二器件接收ACK訊框的構件，及用於傳輸第二FTM訊框至第二器件的構件。第二FTM訊框可包括時間值及角度資訊。時間值可指示第一FTM訊框之TOD與ACK訊框之TOA之間的差，且角度資訊可指示第二器件相對於第一器件之方向。在一些態樣中，角度資訊可包括第一FTM訊框之AoD及/或ACK訊框之AoA。第二器件可使用時間值及角度資訊以判定其相對於第一器件之位置。
100‧‧‧無線系統
110‧‧‧無線存取點(AP)
120‧‧‧無線區域網路(WLAN)
200‧‧‧無線器件
210‧‧‧PHY器件
211‧‧‧收發器
212‧‧‧基頻處理器
220‧‧‧MAC
221‧‧‧競爭引擎
222‧‧‧訊框格式化電路
230‧‧‧處理器
240‧‧‧記憶體
241‧‧‧Wi-Fi資料庫
242‧‧‧測距SW模組
243‧‧‧角度判定SW模組
244‧‧‧時戳SW模組
245‧‧‧訊框形成及交換SW模組
246‧‧‧定位SW模組
250(1)-250(n)‧‧‧天線
300‧‧‧測距操作
400‧‧‧測距操作
500‧‧‧測距操作
510‧‧‧序列圖
512‧‧‧區塊
513‧‧‧區塊
514‧‧‧區塊
515‧‧‧區塊
516‧‧‧區塊
517‧‧‧區塊
518‧‧‧區塊
519‧‧‧區塊
520‧‧‧區塊
521‧‧‧區塊
522‧‧‧區塊
600‧‧‧FTM訊框
601‧‧‧類別欄位
602‧‧‧公眾動作欄位
603‧‧‧對話符記欄位
604‧‧‧跟進對話符記欄位
605‧‧‧TOD欄位
606‧‧‧TOA欄位
607‧‧‧TOD誤差欄位
608‧‧‧TOA誤差欄位
609‧‧‧可選LCI報告欄位
610‧‧‧可選位置城市報告欄位
611‧‧‧可選FTM參數欄位
612‧‧‧可選AoA欄位
613‧‧‧可選AoD欄位
700‧‧‧欄位
701‧‧‧元素ID欄位
702‧‧‧長度欄位
703‧‧‧AoA欄位
710‧‧‧欄位
711‧‧‧元素ID欄位
712‧‧‧長度欄位
713‧‧‧AoD欄位
800‧‧‧FTM訊框
803‧‧‧組合式AoA及AoD欄位
900‧‧‧欄位
901‧‧‧元素ID欄位
902‧‧‧長度欄位
903‧‧‧AoA欄位
904‧‧‧AoD欄位
1000‧‧‧3維座標系統
1100‧‧‧流程圖
1102‧‧‧區塊
1104‧‧‧區塊
1106‧‧‧區塊
1108‧‧‧區塊
1110‧‧‧區塊
1112‧‧‧區塊
1114‧‧‧區塊
1116‧‧‧區塊
1118‧‧‧區塊
藉由實例說明實例實施例，並且其並不意欲受到隨附圖式之諸圖的限制。貫穿圖式以及說明書，類似編號指代類似元件。
圖1為其中可實施實例實施例的WLAN系統之方塊圖。
圖2為根據實例實施例之無線器件之方塊圖。
圖3展示實例測距操作之信號圖。
圖4展示另一實例測距操作之信號圖。
圖5A展示根據實例實施例之測距操作之信號圖。
圖5B展示描繪根據實例實施例之圖5A之測距操作之序列圖。
圖6描繪根據實例實施例之實例FTM訊框。
圖7A描繪根據實例實施例之圖6之FTM訊框之實例到達角度欄位。
圖7B描繪根據實例實施例之圖6之FTM訊框之實例離開角度欄位。
圖8描繪根據實例實施例之另一實例FTM訊框。
圖9描繪根據實例實施例之圖8之FTM訊框之實例到達角度及離開角度欄位。
圖10描繪適用於實例實施例之座標系統。
圖11展示描繪根據實例實施例之實例測距操作的說明性流程圖。
僅為簡單起見，下文在藉由具備Wi-Fi功能之器件執行及在該等器件之間的測距操作之上下文中描述實例實施例。應理解，實例實施例同等適用於使用其他各種無線標準或協定之信號來執行測距操作，及用於執行各種器件之間(例如，STA與無線AP之間，AP之間，STA之間等)的測距操作。因此，儘管下文在WLAN系統之上下文中描述實例實施例，但實例實施例同等適用於其他無線網路(例如，蜂巢式網路、微微網路、毫微微網路、衛星網路)，以及適用於使用一或多個有線標準或協定(例如，乙太網路及/或HomePlug/PLC標準)之信號的系統。如本文中所使用，術語「WLAN」及「Wi-Fi」可包括由IEEE 802.11標準、藍芽、HiperLAN(無線標準之集合，與IEEE 802.11標準相當，主要在歐洲使用)支配之通信，及具有相對較短之無線電傳播範圍之其他技術。由此，術語「WLAN」及「Wi-Fi」在本文中可互換地使用。
另外，儘管下文就包括一或多個AP及多個STA之基礎架構WLAN系統而描述，但實例實施例同等適用於其他WLAN系統，包括(例如)多個WLAN、獨立基本服務集合(IBSS)系統、同級間系統(例如，根據Wi-Fi直接協定而操作)及/或熱點。此外，儘管本文就在無線器件之間交換資料訊框而描述，但實例實施例可應用於任何資料單元、封包、訊框及/或信號在無線器件之間的交換。因此，術語「訊框」可包括任何信號、訊框、封包或資料單元，諸如，協定資料單元(PDU)、媒 體存取控制(MAC)協定資料單元(MPDU)及實體層彙聚程序協定資料單元(PPDU)。術語「A-MPDU」可指所聚集之MPDU。如本文所使用，術語「時間值」可指代自給定器件之一個訊框之離開時間(TOD)與另一訊框於給定器件處之到達時間(TOA)之間在時間上的差。此外，術語「角度資訊」可係指指示一個器件相對於另一器件之方向之資訊及/或係指一個器件相對於另一器件之方向可自其導出的資訊。
本文所使用之術語僅係用於描述特定態樣之目的，且並不意欲限制該等態樣。如本文中所使用，除非上下文另有清晰地指示，否則單數形式「一」以及「該」意欲亦包括複數形式。將進一步理解，術語「包含」或「包括」在本文中使用時指定所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件或組件之存在，但不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件或其群組之存在或添加。另外，應理解，除非另外明確說明，否則詞語「或」具有與布林運算子「OR」相同的含義，亦即，其涵蓋「抑或」及「皆」之可能性，且不限於「互斥或」(「XOR」)。亦應理解，除非另外明確說明，否則兩個鄰接詞之間的符號「/」具有與「或」相同之含義。
在以下描述中，闡述大量特定細節(諸如，特定組件、電路及程序之實例)，以提供對本發明之透徹理解。又，在以下描述中且出於解釋的目的，闡述特定命名法以提供對實例實施例的透徹理解。然而，對於熟習此項技術者將顯而易見的是，可不需要此等特定細節來實踐實例實施例。在其他情況下，熟知電路及器件係以方塊圖形式展示以避免混淆本發明。如本文所使用的術語「耦接」意謂直接連接至或經由一或多個介入組件或電路連接。本文所描述之經由多種匯流排所提供之信號中之任一者可與其他信號分時多工，且經由一或多個共用匯流排提供。另外，可將電路元件或軟體區塊之間的互連展示為匯流排或單個信號線。該等匯流排中之每一者可替代性地為單信號線， 且該等單信號線中之每一者可替代性地為匯流排，且單一線或匯流排可能表示用於組件之間的通信的無數物理或邏輯機制中之任何一或多者。實例實施例不應解釋為限於本文所描述之特定實例，而是將藉由所附申請專利範圍定義之所有實施例包括在其範疇內。
除非特別描述為以特定方式來實施，否則本文所描述之技術可以硬體、軟體、韌體或其任何組合而實施。亦可將描述為模組或組件之任何特徵一起實施於整合式邏輯器件中或單獨實施為離散但可互操作之邏輯器件。若以軟體實施，則該等技術可至少部分地由包含指令之非暫時性處理器可讀儲存媒體實現，該等指令在經執行時進行上文所描述之方法中之一或多者。非暫時性處理器可讀資料儲存媒體可形成電腦程式產品之一部分，該電腦程式產品可包括封裝材料。
非暫時性處理器可讀儲存媒體可包含隨機存取記憶體(RAM)(諸如，同步動態隨機存取記憶體(SDRAM))、唯讀記憶體(ROM)、非揮發性隨機存取記憶體(NVRAM)、電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、快閃(FLASH)記憶體、其他已知儲存器媒體及其類似者。另外地或替代地，該等技術可至少部分地藉由處理器可讀通信媒體實現，該處理器可讀通信媒體攜載或傳達呈指令或資料結構之形式之程式碼並可由電腦或其他處理器存取、讀取及/或執行。
結合文中所揭示之實施例所描述之各種說明性邏輯區塊、模組、電路及指令可藉由一或多個處理器(諸如，一或多個數位信號處理器(DSP)、通用微處理器、特殊應用積體電路(ASIC)、特殊應用指令集處理器(ASIP)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他等效整合式或離散邏輯電路)來執行如本文所使用之術語「處理器」可係指前述結構或適合於實施本文所描述之技術的任何其他結構中之任一者。另外，在一些態樣中，本文所描述之功能性可提供於專用軟體模組或如本文中所描述而組態之硬體模組內。又，該等技術可完全實施於一或多個電路 或邏輯元件中。通用處理器可為微處理器，但在替代例中，處理器可為任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算器件之組合(例如，DSP及微處理器之組合)、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器或任何其他合適的組態。
圖1為實例實施例可在其內實施之無線系統100之方塊圖。無線系統100經展示為包括四個無線站STA1至STA4、無線存取點(AP)110及無線區域網路(WLAN)120。WLAN 120可藉由可根據IEEE 802.11族標準(或根據其他合適的無線協定)操作之複數個Wi-Fi存取點(AP)形成。因此，儘管為簡單起見在圖1中僅展示一個AP 110，但應理解WLAN 120可由任何數目之諸如AP 110之存取點形成。AP 110被指定在其中藉由(例如)存取點之製造商而程式化的唯一媒體存取控制(MAC)位址。類似地，站STA1至STA4中之每一者亦被指派唯一MAC位址。對於一些實施例，無線系統100可對應於多輸入多輸出(MIMO)無線網路，且可支援單一使用者MIMO(SU-MIMO)及多使用者(MU-MIMO)通信。另外，儘管在圖1中將WLAN 120描繪為基礎架構BBS，但對於其他實例實施例，WLAN 120可為IBSS、特用網路或同級間(P2P)網路(例如，根據該Wi-Fi直接協定操作)。
站STA1至STA4中之每一者可為任何合適的具備Wi-Fi功能之無線器件，包括(例如)行動電話、個人數位助理(PDA)、平板器件、膝上型電腦或類似者。站STA1至STA4中之每一者亦可稱為使用者設備(UE)、用戶台、行動單元、用戶單元、無線單元、遠端單元、行動器件、無線器件、無線通信器件、遠端器件、行動用戶台、存取終端機、行動終端機、無線終端機、遠距終端機、手機、使用者代理、行動用戶端、用戶端或一些其他適合之術語。對於至少一些實施例，站STA1至STA4中之每一者可包括一或多個收發器、一或多個處理資源(例如，處理器及/或ASIC)、一或多個記憶體資源及電源(例如，電 池)。記憶體資源可包括儲存用於執行下文關於圖5A、圖5B及圖11所描述之操作之指令的非暫時性電腦可讀媒體(例如，一或多個非揮發性記憶體元件，諸如EPROM、EEPROM、快閃記憶體、硬碟機等)。
AP 110可為允許一或多個無線器件使用Wi-Fi、藍芽或任何其他合適之無線通信標準經由AP 110連接至網路(例如，區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、都會區域網路(MAN)及/或網際網路)之任何合適的器件。對於至少一個實施例，AP 110可包括一或多個收發器、一或多個處理資源(例如，處理器及/或ASIC)、一或多個記憶體資源及電源。記憶體資源可包括儲存用於執行下文關於圖5A、圖5B及圖11所描述之操作之指令的非暫時性電腦可讀媒體(例如，一或多個非揮發性記憶體元件，諸如EPROM、EEPROM、快閃記憶體、硬碟機等)。
對於站STA1至STA4及/或AP 110，一或多個收發器可包括用以傳輸及接收無線通信信號之Wi-Fi收發器、藍芽收發器、蜂巢式收發器及/或其他合適之射頻(RF)收發器(為簡單起見並未展示)。每一收發器可以與其他不同的操作頻帶及/或使用與其他不同的通信協定與其他無線器件通信。舉例而言，Wi-Fi收發器可在2.4GHz頻帶內、在與IEEE 802.11規格一致的5GHz頻帶內及/或在60GHz頻帶內通信。蜂巢式收發器可根據藉由第三代合作夥伴計劃(3GPP)所描述之4G長期演進(LTE)協定及/或根據其他蜂巢式協定(例如，全球移動通信系統(GSM)協定)在各種RF頻帶內(例如，在大致700MHz與大致3.9GHz之間)通信。在其他實施例中，包括於站STA1至STA4中之每一者內的收發器可為任何技術上可行的收發器，諸如，由來自ZigBee規格之規格所描述的ZigBee收發器、WiGig收發器及/或由來自HomePlug聯盟之規格所描述的HomePlug收發器。
對於至少一些實施例，站STA1至STA4中之每一者及AP 110可包括可用以估計自身與另一具備Wi-Fi功能之器件之間的距離及用以使 用本文所描述之測距技術來判定其自身相對於一或多個其他無線器件之位置的射頻(RF)測距電路(例如，使用熟知軟體模組、硬體組件及/或其合適組合所形成)。另外，站STA1至STA4中之每一者及/或AP 110可包括儲存Wi-Fi存取點及/或站資料之快取的區域記憶體(為簡單起見而在圖1中未展示)。
對於至少一些實施例，本文所描述之測距操作可不使用AP 110(例如，藉由使多個站在特用或同級間模式中操作)而執行，藉此允許站甚至在AP 110或可見WLAN(或其他無線網路)之接收範圍之外時彼此測距。另外，對於至少一些實例實施例，本文所描述之測距操作可在彼此之無線範圍中之兩個AP之間執行。
圖2展示可為圖1之站STA1至STA4及/或AP 110之一項實施例的無線器件200。無線器件200可包括PHY器件210，該PHY器件210包括至少多個收發器211及基頻處理器212，可包括MAC 220，該MAC 220包括至少多個競爭引擎221及訊框格式化電路222，可包括處理器230，可包括記憶體240，且可包括多個天線250(1)至250(n)。收發器211可直接或經由天線選擇電路(為簡單起見未展示)耦接至天線250(1)至250(n)。收發器211可用於傳輸信號至AP 110、其他站及/或其他合適的無線器件(亦見圖1)及自AP 110、其他站及/或其他合適的無線器件接收信號，並可用於掃描周圍環境以偵測及識別附近存取點及其他無線器件(例如，在無線器件200之無線範圍內)。儘管為簡單起見而在圖2中未展示，但收發器211可包括任何數目之傳輸鏈以處理信號並經由天線250(1)至250(n)將信號傳輸至其他無線器件，且可包括任何數目之接收鏈以處理自天線250(1)至250(n)接收的信號。因此，對於實例實施例，無線器件200可經組態以用於MIMO操作。MIMO操作可包括SU-MIMO操作及/或MU-MIMO操作。
基頻處理器212可用於處理自處理器230及/或記憶體240接收之信 號並將經處理之信號轉寄至收發器211以用於經由天線250(1)至250(n)中之一或多者傳輸，且可用於處理經由收發器211自天線250(1)至250(n)中之一或多者所接收的信號並將經處理之信號轉寄至處理器230及/或記憶體240。
出於本文中所論述之目的，MAC 220在圖2中經展示為耦接於PHY器件210與處理器230之間。對於實際實施例，可使用一或多個匯流排(為簡單起見而未展示)將PHY器件210、MAC 220、處理器230及/或記憶體240連接在一起。
競爭引擎221可爭奪對一或多個共用無線媒體之存取，且亦可儲存用於經由該一或多個共用無線媒體進行傳輸之封包。對於其他實施例，競爭引擎221可與MAC 220分離。對於又其他實施例，競爭引擎221可實施為包含指令之一或多個軟體模組(例如，儲存於記憶體240中或儲存於MAC 220內提供的記憶體中)，該等指令在由處理器230執行時執行競爭引擎221之功能。
訊框格式化電路222可用於建立及/或格式化自處理機230及/或記憶體240接收之訊框(例如，藉由添加MAC標頭至處理器230所提供之PDU)，且可用於再格式化自PHY器件210接收之訊框(例如，藉由自接收自PHY器件210之訊框撤消MAC標頭)。
記憶體240包括可儲存位置資料、組態資訊、資料速率、MAC位址及關於(或有有關)多個存取點、站及/或其他無線器件之其他合適資訊的Wi-Fi資料庫241。Wi-Fi資料庫241亦可儲存多個無線器件之簡介資訊。給定無線器件之簡介資訊可包括資訊，其包括(例如)無線器件之服務集合標識(SSID)、頻道資訊、所接收信號強度指示符(RSSI)值、實際吞吐量值、頻道狀態資訊(CSI)及與無線器件200之連接歷史。
記憶體240亦可包括可儲存以下軟體(SW)模組的非暫時性電腦可 讀媒體(例如，一或多個非揮發性記憶體元件，諸如，EPROM、EEPROM、快閃記憶體、硬碟機等)：●判定RTT值及/或估計無線器件200與一或多個其他器件之間的距離的測距SW模組242，例如，如下文針對圖5A、圖5B及圖11之一或多個操作所描述；●判定由無線器件200接收之信號之到達角度(AoA)資訊及/或判定自無線器件200傳輸之信號之離開角度(AoD)資訊之角度判定SW模組243，例如，如下文針對圖5A、圖5B及圖11之一或多個操作所描述；●捕獲由無線器件200所接收之信號之時戳(例如，TOA資訊)及/或捕獲自無線器件200傳輸之信號之時戳(例如，TOD資訊)的時戳SW模組244，例如，如下文針對圖5A、圖5B及圖11之一或多個操作所描述；●產生、發送及/或接收訊框或封包及/或將TOA資訊、TOD資訊、AoA資訊及/或AoD資訊嵌入所選訊框或封包中的訊框形成及交換SW模組245，例如，如下文針對圖5A、圖5B及圖11之一或多個操作所描述；及●基於由測距SW模組242判定之距離及/或由角度判定SW模組243判定之角度資訊而判定無線器件200之位置的定位SW模組246，例如，如下文針對圖5A、圖5B及圖11之一或多個操作所描述。
每一軟體模組包括當藉由處理器230執行時使得無線器件200執行對應功能的指令。記憶體240之非暫時性電腦可讀媒體因此包括用於執行圖5A、圖5B及圖11之操作的全部或一部分之指令。
耦接至PHY 210、MAC 220及記憶體240之處理器230可為能夠執行儲存於無線器件200(例如，記憶體240內)中之一或多個軟體程式之腳本或指令的一或多個合適處理器。舉例而言，處理器230可執行測 距SW模組242以判定RTT值及/或估計無線器件200與一或多個其他器件之間的距離。處理器230可執行角度判定SW模組243以判定由無線器件200所接收之信號之AoA資訊及/或判定自無線器件200傳輸之信號之AoD資訊。處理器230可執行時戳SW模組244以捕獲由無線器件200所接收之信號之時戳(例如，TOA資訊)及/或捕獲自無線器件200傳輸之信號之時戳(例如，TOD資訊)。處理器230可執行訊框形成及交換SW模組245以產生、發送及/或接收訊框或封包及/或將TOA資訊、TOD資訊、AoA資訊及/或AoD資訊嵌入至所選擇訊框或封包中。處理器230可執行定位SW模組246以基於由測距SW模組242判定之距離，由角度判定SW模組243判定之角度資訊及/或指示無線器件200相對於一或多個其他器件之位置的其他合適資訊來判定無線器件200之位置。
如上文所提及，可使用在器件之間交換的信號之RTT來判定一對器件之間的距離。舉例而言，圖3展示第一器件D1與第二器件D2之間的實例測距操作300之信號圖。第一器件D1與第二器件D2之間的距離(d)可估計為d=c*RTT/2，其中c為光速，且RTT為在器件D1與器件D2之間交換的請求(REQ)訊框及應答(ACK)訊框之實際信號傳播時間之總和。器件D1及器件D2可各自為(例如)存取點(例如，圖1之AP 110)、站(例如，圖1之站STA1至STA4中之一者)或另一合適無線器件(例如，圖2之無線器件200)。
更具體而言，器件D2可使用自器件D2傳輸之REQ訊框之離開時間(TOD)，由器件D2所接收之ACK訊框之到達時間(TOA)及器件D1之SIFS持續時間來估計其自身與器件D1之間的RTT。表示短框間空間持續時間之SIFS持續時間指示器件D1接收REQ訊框及與傳輸ACK訊框之間的持續時間。其一系列值由IEEE 802.11標準提供的SIFS持續時間提供具備Wi-Fi功能之器件時間以將其收發器自接收模式(例如，接 收REQ訊框)切換至傳輸模式(例如，傳輸ACK訊框)。
因為通信器件之不同品牌與型號(及有時甚至同一品牌與型號)具有不同處理延遲，故SIFS之精確值可在器件之間(且甚至在同意器件中之連續訊框接收/傳輸之間)變化。因此，通常估計SIFS之值，此常常導致估計兩個器件之間的距離中的誤差。更具體而言，IEEE 802.11標準將SIFS持續時間定義為2.4GHz處之10us +/- 900ns、5GHz處之16us +/- 900ns及60GHz處3us +/- 900ns。此等「標準」SIFS持續時間包括可減小RTT估計之準確度的容限。舉例而言，即使器件D1之SIFS持續時間可經估計在+/-25ns內，但可產生+/-7.5公尺之測距誤差(其對於許多定位系統可為不可接受的)。
為了減少由SIFS值之不確定性所引起的測距誤差，對IEEE 802.11標準之最近修訂需要每一測距器件捕獲傳入及輸出訊框之時戳以使得可在不使用SIFS的情況下來判定RTT之值。舉例而言，圖4展示使用根據IEEE 802.11REVmc標準之精細計時測量(FTM)訊框而執行的器件D1與器件D2之間的實例測距操作400之信號圖。器件D1及器件D2可各自為(例如)存取點(例如，圖1之AP 110)、站(例如，圖1之站STA1至STA4中之一者)或其他合適無線器件(例如，圖2之無線器件200)。對於圖4之實例，器件D2請求測距操作；因此，器件D2為啟動器器件(或替代地為請求者器件)且器件D1為回應器器件。應注意，術語「啟動器器件」亦可指代啟動器STA，且術語「回應器器件」亦可指代回應器STA。
器件D2可藉由傳輸FTM請求(FTM_REQ)訊框至器件D1而請求或啟動測距操作。FTM_REQ訊框亦可包括對於器件D1捕獲由器件D1所接收之訊框之時戳(例如，TOA資訊)並捕獲自器件D1傳輸之訊框之時戳(例如，TOD資訊)的請求。器件D1接收FTM_REQ訊框，且可藉由傳輸應答(ACK)訊框至器件D2而應答所請求之測距操作。ACK訊框可 指示器件D1是否能夠捕獲所請求時戳。應注意，FTM_REQ訊框與ACK訊框之交換為信號交換程序，該信號交換程序不僅傳信執行測距操作之意圖，而且允許器件D1及D2判定彼此是否支援捕獲時戳。
在時間ta1處，器件D1傳輸第一FTM(FTM_1)訊框至器件D2，且可捕獲FTM_1訊框之TOD作為時間ta1。器件D2在時間ta2處接收FTM_1訊框，且可捕獲FTM_1訊框之TOA作為時間ta2。器件D2藉由在時間ta3處傳輸ACK訊框至器件D1而作出回應，且可捕獲ACK訊框之TOD作為時間ta3。器件D1在時間ta4處接收ACK訊框，且可在時間ta4處捕獲ACK訊框之TOA。在時間tb1處，器件D1將包括在時間ta1及ta4(例如，FTM_1訊框之TOD及ACK訊框之TOA)處所捕獲之時戳的第二FTM(FTM_2)訊框傳輸至器件D2。器件D2在時間tb2處接收FTM_2訊框，且可捕獲其時戳作為時間tb2。器件D2在時間tb3處傳輸ACK訊框至器件D1。器件D1在時間tb4處接收ACK訊框。此程序可繼續器件D1與D2之間的任何數目之後續FTM及ACK訊框交換，例如，其中器件D1將給定FTM及ACK訊框交換之時戳嵌入經傳輸至器件D2之後續FTM訊框中。
在時間tb2處接收到FTM_2訊框後，器件D2具有分別對應於自器件D1傳輸之FTM_1訊框之TOD、器件D2處之FTM_1訊框之TOA、自器件D2傳輸之ACK訊框之TOD及器件D1處之ACK訊框之TOA的時間ta1、ta2、ta3及ta4的時戳值。其後，器件D2可將RTT判定為(ta4-ta3)+(ta2-ta1)。因為RTT估計不涉及估計器件D1或器件D2之SIFS，故RTT估計不涉及由SIFS持續時間之不確定性所引起之誤差。因此，所得的器件D1與D2之間的距離之估計之準確度得以改良(例如，相較於圖3之測距操作300)。器件可執行此測距操作，其中至少三個其他器件具有已知位置，且使用已知三邊測量技術來估計其位置。
應注意，實例測距操作400可繼續。舉例而言，器件D2可在時間 tb3處傳輸ACK訊框至器件D1(例如，以應答FTM_2訊框之接收)。器件D1在時間tb4處接收ACK訊框，且可將ACK訊框之TOA記錄為時間tb4。器件D1可將另一時間值嵌入FTM_3訊框中，且隨後在時間tc1處傳輸FTM_3訊框至器件D2。嵌入FTM_3訊框中之時間值可指示等於tb4-tb1之時間值差。
儘管RTT技術可用於判定給定器件相對於另一器件之位置，但給定器件可需要執行與三個其他器件之測距操作以判定其實際位置。更具體而言，執行與三個其他器件之測距操作400可涉及FTM訊框之三個單獨交換(與三個其他器件)，此舉不僅消耗寶貴時間，而且消耗共用無線媒體之有限頻寬。存在待藉由實例實施例解決之至少一些技術問題。
除了RTT資訊外可用以判定兩個無線器件之相對位置的兩個測量為由器件所接收之信號之到達角度(AoA)及由器件傳輸之信號之離開角度(AoD)。舉例而言，若第二器件具有其自身與第一器件之間的RTT資訊，則第二器件可估計其自身與第一器件之間的距離，即如上文關於圖4所描述。若第二器件亦具有與第一器件交換之訊框之AoA資訊及/或AoD資訊，則第二器件可判定其自身相對於第一器件之方向(例如，第一及第二器件之間相對於參考線或方向的角度)。第二器件可隨後使用所判定的方向及RTT資訊來估計其相對於第一器件之位置。此外，若第二器件已知第一器件之位置，則第二器件可使用第一器件之已知位置、第一器件與第二器件之間的距離及第二器件相對於第一器件之方向來判定其實際位置。因此，在測距操作期間交換AoA資訊及/或AoD資訊將為有利的，(例如)以使得無線器件可使用僅一個其他無線器件之已知位置來估計其實際位置。
因此，揭示可允許在測距操作期間在無線器件之間交換AoA資訊及/或AoD資訊而無額外訊框交換的實例裝置及方法。更具體而言， 對於至少一些實施例，第一器件可判定在測距操作期間與第二器件交換之訊框之AoA資訊及/或AoD資訊，且隨後將所判定AoA資訊及/或AoD資訊嵌入於經傳輸至第二器件之後續FTM訊框中。以此方式，第二器件可使用所估計之至第一器件之距離，第一器件相對於第二器件之方向及第一器件之已知位置來判定第二器件之實際位置。在下文中更詳細地描述提供對前述技術問題之一或多個技術解決方案的實例實施例之此等及其他細節。
圖5A展示根據實例實施例之第一器件D1與第二器件D2之間的測距操作500之信號圖，且圖5B展示描繪圖5A之實例測距操作500之序列圖510。器件D1及器件D2可各自為(例如)存取點(例如，圖1之AP 110)、站(例如，圖1之站STA1至STA4中之一者)或另一合適無線器件(例如，圖2之無線器件200)。
作為啟動器器件，器件D2可將執行測距操作及指示其能力的請求傳輸至器件D1(512)。所請求能力可包括(例如)估計AoA及AoD資訊之能力及/或捕獲時戳之能力。對於一些實施，請求可為FTM_REQ訊框，如圖5A中所描繪。FTM_REQ訊框可包括對於器件D1估計AoA及/或AoD資訊之請求。FTM_REQ訊框亦可請求所估計AoA及/或AoD資訊之準確度位準。器件D1可接收執行對器件D2之測距操作及指示其能力的請求(513)。
作為回應器器件，器件D1可藉由將回應傳輸至器件D2而對請求作出回應(514)。對於一些實施，回應可為ACK訊框，如圖5A中所描繪。ACK訊框可指示器件D1是否能夠捕獲時戳，可指示器件D1是否能夠估計AoA及AoD資訊及/或可指示所估計AoA及AoD資訊之準確度位準。器件D2可自器件D1接收回應，並解碼由器件D1提供之能力(若存在)(515)。
在以上信號交換程序之後，器件D1及D2可交換FTM訊框以執行 測距操作500。在時間ta1處，器件D1傳輸FTM_1訊框至器件D2，將FTM_1訊框之TOD記錄為時間ta1，並可判定FTM_1訊框之AoD(在圖5A中表示為AoDa)(516)。器件D2在時間ta2處自器件D1接收FTM_1訊框，並將FTM_1訊框之TOA記錄為時間ta2(517)。
器件D2隨後在時間ta3處傳輸ACK訊框至器件D1，並將ACK訊框之TOD記錄為時間ta3(518)。器件D1在時間ta4處自器件D2接收ACK訊框，將ACK訊框之TOA記錄為時間ta4，並可判定ACK訊框之AoA(在圖5A中表示為AoAa)(519)。
隨後，器件D1可將時間值及角度資訊嵌入FTM_2訊框中，並在時間tb1處傳輸FTM_2訊框至器件D2(520)。時間值(tvalue)可指示在器件D1處接收之ACK訊框之TOA與自器件D1傳輸之FTM_1訊框之TOD之間的時間差(例如，tvalue=ta4-ta1)。可指示器件D2相對於器件D1之方向的角度資訊可包括在器件D1處接收的ACK訊框之AoA(例如，AoAa)及/或自器件D1傳輸之FTM_1訊框之AoD(例如，AoDa)。應注意，儘管器件D1在圖5A中描繪為傳輸時間值差(ta4-ta1)，但對於其他實施例，器件D1可反而將時戳ta1及ta4嵌入於FTM_2訊框中。在一些態樣中，器件D1可將FTM_2訊框之TOD記錄為時間tb1，並可判定FTM_2訊框之AoD(在圖5A中表示為AoDb)。
器件D2在時間tb2處接收FTM_2訊框，並解碼所嵌入之時間值及角度資訊(521)。此時，器件D2具有充分資訊來估計其相對於器件D1之位置。更具體而言，器件D2可沿藉由嵌入FTM_2訊框內之角度資訊所指示之方向估計其與器件D1的距離d=c*RTT/2，其中RTT=(ta4-ta3)+(ta2-ta1)(522)。因為器件D2可估計至器件D1之距離(例如，基於RTT值)以及其相對於器件D1之方向(例如，基於嵌入FTM_2訊框中之AoA及/或AoD資訊)，器件D2可估計其相對於器件D2之位置。若器件D1之實際位置為已知的，則器件D2可基於器件D1之已知位置及其 相對於器件D1之位置來判定其實際位置。舉例而言，若器件D1為存取點且器件D2為站，則器件D2可擷取器件D1之位置(例如，自諸如圖2之Wi-Fi資料庫241之區域記憶體及/或自儲存主動部署之存取點之位置資訊的任何合適的服務)。隨後，器件D2可使用器件D2相對於器件D1之位置、所判定之器件D1與器件D2之間的距離及器件D1之已知位置來判定其實際位置。
再次參考圖5A，器件D2可在時間tb3處傳輸ACK訊框至器件D1(例如，以應答FTM_2訊框之接收)。器件D1在時間tb4處接收ACK訊框，可將ACK訊框之TOA記錄為時間tb4，並可判定ACK訊框之AoA(在圖5A中表示為AoAb)。器件D1可將另一時間值及角度資訊嵌入FTM_3訊框中，且接著在時間tc1處傳輸FTM_3訊框至器件D2。嵌入FTM_3訊框中之時間值可指示等於tb4-tb1之時間值差，且嵌入FTM_3訊框中之角度資訊可包括角度資訊值AoAb及/或AoDb。
因此，如上文所描述，實例實施例可允許第一無線器件判定與第二無線器件交換之信號之第一集合之AoA及/或AoD資訊，並將所判定之AoA及/或AoD資訊嵌入經傳輸至第二無線器件之第二信號中。第二無線器件可結合RTT資訊使用所嵌入之AoA及/或AoD資訊來估計其相對於第一無線器件之位置。
如上文所提及，啟動器器件可(例如)藉由傳輸FTM_REQ訊框至回應器器件來請求回應器器件開始測距操作。FTM_REQ訊框可包括對於回應器器件判定AoA及/或AoD資訊並將其嵌入一或多個後續FTM訊框中的請求。在一些態樣中，可使用(例如，確證)FTM_REQ訊框之供應商特定資訊元素(VSIE)中之指定位元以請求回應器器件判定AoA及/或AoD資訊並將所判定之AoA及/或AoD資訊嵌入後續FTM訊框中。在其他態樣中，可使用(例如，確證)FTM_REQ訊框之VSIE之保留位元以請求回應器器件判定AoA及/或AoD資訊並將所判定之AoA 及/或AoD資訊嵌入後續FTM訊框中。在又其他態樣中，可使用(例如，確證)FTM_REQ訊框之VSIE中之不同位元來單獨地請求回應器器件將AoA資訊及AoD資訊嵌入至後續FTM訊框中。舉例而言，當啟動器器件僅需要AoA資訊及AoD資訊中之一者來判定其相對於器件D1之方向時，此可為合乎需要的。
當回應器器件接收包括對於AoA及/或AoD資訊之請求的FTM_REQ訊框(例如，FTM_REQ訊框包括其VSIE中之經確證「請求」位元)時，回應器器件可推斷啟動器器件能夠解碼嵌入於後續FTM訊框中之AoA及/或AoD資訊。回應於其，回應器器件可(i)確證指示其判定AoA及/或AoD資訊之能力及確定所判定AoA及/或AoD資訊將嵌入於後續FTM訊框中的第一FTM訊框(例如，FTM_1訊框)中之VSIE之一或多個位元或(ii)撤銷確證指示其不能判定AoA及/或AoD資訊及/或指示AoA及/或AoD資訊將不嵌入後續FTM訊框中的FTM_1訊框中之VSIE之一或多個位元。替代地，回應器器件可藉由不將VSIE包括於FTM_1訊框中而指示AoA及/或AoD資訊將不包括於後續FTM訊框中(例如，以減少第一FTM訊框之傳輸時間)。對於其他實施例，回應器器件可包括其對回應於FTM_REQ訊框之接收所發送的對於ACK訊框中之AoA及/或AoD資訊之請求之接收或拒絕。
啟動器器件亦可在FTM_REQ訊框中包括回應器器件進行之AoA及/或AoD測量之所要準確度位準之指示。所要準確度位準之指示可嵌入於FTM_REQ訊框之VSIE中之一或多個指定位元中，嵌入於FTM_REQ訊框之VSIE中之一或多個保留位元中或嵌入於FTM_REQ訊框之任何其他合適位元中。回應於接收AoA及/或AoD測量之所要準確度位準之指示，回應器器件可在FTM_1訊框中包括待嵌入於後續FTM訊框中之AoA及/或AoD測量之準確度位準之指示。回應器器件可使用FTM_1訊框中之VSIE之相同的一或多個位元位置以用於啟動器器件 在FTM_REQ訊框中之VSIE針對請求所使用之回應。
對於其中回應器器件為存取點之至少一些實施，回應器器件可將指示回應器器件是否能夠估計在啟動器器件與回應器器件之間交換的一或多個訊框之AoA及/或AoD資訊的資訊嵌入至信標訊框中。在一些態樣中，此資訊可嵌入於信標訊框之資訊元素(IE)或供應商特定資訊元素(VSIE)內。回應器器件可(例如)根據目標信標傳輸時間(TBTT)排程來廣播信標訊框。
圖6描繪根據實例實施例之實例FTM訊框600。FTM訊框600可包括類別欄位601、公眾動作欄位602、對話符記欄位603、跟進對話符記欄位604、TOD欄位605、TOA欄位606、TOD誤差欄位607、TOA誤差欄位608、可選LCI報告欄位609、可選位置城市報告欄位610、可選FTM參數欄位611、可選AoA欄位612及/或可選AoD欄位613。對於至少一項實施例，TOD欄位605可包括6個位元組，TOA欄位606可包括6個位元組，AoA欄位612可包括5個位元組，且AoD欄位613可包括5個位元組(但對於其他實施例，可使用其他欄位長度)。AoA欄位612可包括在測距操作期間交換之訊框之AoA資訊，且AoD欄位613可包括在測距操作期間交換的訊框之AoD資訊。舉例而言，亦參考圖5A，回應器器件(例如，器件D1)可將所接收ACK訊框之AoA資訊嵌入FTM訊框600之AoA欄位612中，且可將FTM_1訊框之AoD資訊嵌入FTM訊框600之AoD欄位613中。在一些態樣中，回應器器件可將所接收ACK訊框之TOA資訊嵌入FTM訊框600之TOA欄位606中，且可將FTM_1訊框之TOD資訊嵌入FTM訊框600之TOD欄位605中。隨後，回應器器件可將FTM訊框600用作圖5A之實例測距操作500中之FTM_2訊框以(例如)傳輸角度資訊(例如，AoDa及/或AoAa)及時間值(例如，ta4-ta1)至啟動器器件。
圖7A描繪可為圖6之AoA欄位612之一項實施例之實例欄位700。 欄位700可包括元素ID欄位701、長度欄位702及AoA欄位703。對於至少一項實施例，元素ID欄位701可包括一個位元組，長度欄位702可包括一個位元組，且AoA欄位703可包括5個位元組(但對於其他實施例，可使用其他欄位長度)。元素ID欄位701可儲存指示欄位700含有所選擇訊框之到達角度資訊(例如，在圖5A之實例測距操作500中自器件D2接收的ACK訊框的AoA資訊)的元素ID值。長度欄位702可儲存指示欄位700之長度(以位元組為單位)之值。AoA欄位703可儲存所選擇訊框之到達角度資訊。更具體而言，在一些實施中，AoA欄位703可儲存如下文關於圖10更詳細地描述之可指示所選擇訊框之到達角度資訊的Theta_AoA及Phi_AoA的值。
圖7B描繪可為圖6之AoD欄位613之一項實施例之實例欄位710。欄位710可包括元素ID欄位711、長度欄位712及AoD欄位713。對於至少一項實施例，元素ID欄位711可包括一個位元組，長度欄位712可包括一個位元組，且AoD欄位713可包括5個位元組(但對於其他實施例，可使用其他欄位長度)。元素ID欄位711可儲存指示欄位710含有所選擇訊框之離開角度資訊(例如，用於圖5A之實例測距操作500之FTM_1訊框之AoD資訊)的元素ID值。長度欄位712可儲存指示欄位710之長度(以位元組為單位)之值。AoD欄位713可儲存所選擇訊框之離開角度資訊。更具體而言，在一些實施中，AoD欄位713可儲存如下文關於圖10更詳細地描述之可指示所選擇訊框之離開角度資訊的Theta_AoD及Phi_AoD的值。
圖8描繪根據實例實施例之另一實例FTM訊框800。FTM訊框800類似於圖6之FTM訊框600，不同之處在於，FTM訊框800包括組合式AoA及AoD欄位803而非分別包括單獨的AoA欄位612及AoD欄位613。對於至少一項實施例，TOD欄位605可包括6個位元組，TOA欄位606可包括6個位元組，且組合式AoA及AoD欄位803可包括8個位元組(但 對於其他實施例，可使用其他欄位長度)。組合式AoA及AoD欄位803可包括在測距操作期間交換的訊框之AoA資訊及AoD資訊兩者。舉例而言，亦參考圖5A，回應器器件(例如，器件D1)可將所接收ACK訊框之AoA資訊及FTM_1訊框之AoD資訊嵌入FTM訊框800之組合式AoD及AoD欄位803中。在一些態樣中，回應器器件可將所接收ACK訊框之TOA資訊嵌入FTM訊框800之TOA欄位606中，且可將FTM_1訊框之TOD資訊嵌入FTM訊框800之TOD欄位605中。隨後，回應器器件D1可將FTM訊框800用作圖5之實例測距操作500中之FTM_2訊框以(例如)傳輸指示AoDa、AoAa及ta4-ta1之值的資訊至器件D2。
對於其中FTM訊框600之AoA欄位612及AoD欄位613各自包括5個位元組且FTM訊框800之組合式AoA及AoD欄位803包括8個位元組的實例實施例，圖8之FTM訊框800可包括比圖6之FTM訊框600少2個的位元組，且因此可以比FTM訊框600短的時間而傳輸(即使以較低解析度為代價)。
圖9描繪可為圖8之組合式AoA及AoD 803之一項實施例的實例欄位900。欄位900可包括元素ID欄位901、長度欄位902、AoA欄位903及AoD欄位904。對於至少一項實施例，元素ID欄位901可包括一個位元組，長度欄位902可包括一個位元組，AoA欄位903可包括3個位元組，且AoD欄位904可包括3個位元組(但對於其他實施例，可使用其他欄位長度)。元素ID欄位901可儲存指示欄位900含有所選擇訊框交換之到達角度及離開角度資訊(例如，在圖5A之實例測距操作500中自器件D2接收的ACK訊框之AoA及FTM_1訊框之AoD)的元素ID值。長度欄位902可儲存指示欄位900之長度(以位元組為單位)之值。AoA欄位903可儲存所選擇訊框交換之到達角度資訊，且AoD欄位904可儲存所選擇訊框交換之離開角度資訊。更具體而言，在一些實施中，AoA欄位903可儲存Theta_AoA及Phi_AoA的值，且AoD欄位904可儲存如 下文關於圖10更詳細地描述的可指示在測距操作期間交換的訊框之到達角度及離開角度資訊之Theta_AoD及Phi_AoD的值。
圖10為用於使用半徑「r」及角度「theta(θ)」及「phi(φ)」表示無線器件之位置的實例3維座標系統1000。如圖10中所描繪，φ可為關於水平(x-y)平面之角度，而θ可為關於垂直(z)軸線的角度。φ可在0°至360°之範圍內，而θ可在0°至180°之範圍內。半徑r為原點與表示無線器件相對於原點之位置的點座標(r、θ及φ)之間的距離。
亦參考圖9，AoA欄位903之前12個位元可用於指示Theta_AoA的值，且AoA欄位903之又12個位元可用於指示Phi_AoA的值。類似地，AoD欄位904之前12個位元可用於指示Theta_AoD的值，且AoD欄位904之又12個位元可用於指示Phi_AoD的值。對於圖9之實例欄位900，Theta_AoA及Theta_AoD的12位元值可提供約0.044°(180°除以(212-1))之解析度，而Phi_AoA及Phi_AoD之12位元值可提供約0.088°(360°除以(212-1))之解析度。
根據當前FTM協定(例如，如IEEE 802.11REVmc標準所定義)格式化之FTM訊框包括6位元組TOD欄位及6位元組TOA欄位以分別儲存TOD資訊及TOA資訊(例如，以嵌入圖5A之時戳值ta1及ta4)。因為可使用單個時差值(例如，ta4-ta1)而非兩個獨立時戳值(例如，ta4及ta1)來計算RTT值，可重新目標化此等TOD欄位及TOA欄位中之一者以儲存AoA及AoD資訊，藉此消除對FTM訊框包括儲存AoA及AoD資訊的單獨欄位的需要(且因此減小FTM訊框之大小)。
更具體而言，根據實例實施例，FTM訊框之TOD欄位及TOA欄位中之一者可用於儲存單個時差值以用於測距操作，且FTM訊框之TOD欄位及TOA欄位中之另一者可用於儲存AoA及AoD資訊以在不損害RTT估計之準確度的情況下用於測距操作。亦參考圖5A、圖6及圖8，對於一些實施，FTM訊框600或FTM訊框800之TOD欄位605可用於儲 存時間值(ta4-ta1)，且FTM訊框600或FTM訊框800之TOA欄位606可用於儲存AoA及AoD資訊(例如，AoAa及AoDa)。在一些態樣中，TOA欄位606可儲存四個12位元值：Theta_AoA、Phi_AoA、Theta_AoD及Phi_AoD。TOA欄位606之格式可表達為：{Theta_AoA[0：11],Phi_AoA[0：11],Theta_AoD[0：11],Phi_AoD[0：11]}。
對於其他實施，FTM訊框600或FTM訊框800之TOA欄位606可用於儲存時差值(ta4-ta1)，且FTM訊框600或FTM訊框800之TOD欄位605可用於儲存AoA及AoD資訊(例如，AoAa及AoDa)。在一些態樣中，TOD欄位605可儲存四個12位元值：Theta_AoA、Phi_AoA、Theta_AoD及Phi_AoD。TOD欄位605之格式可表達為：{Theta_AoA[0：11],Phi_AoA[0：11],Theta_AoD[0：11],Phi_AoD[0：11]}。
可使用任何合適的技術以估計由回應器器件接收的訊框之AoA資訊及/或估計自回應器器件傳輸的訊框之AoD資訊。對於至少一些實施例，在估計自啟動器器件接收之ACK訊框之AoA資訊時，回應器器件可使用多個不同天線場型。更具體而言，當回應器器件包括數目N2之天線時，回應器器件可選擇性地啟用天線之不同組合並估計對應數目之不同天線場型之頻道狀況。頻道條件估計可用於估計各種天線場型之ACK訊框之AoA資訊。因為ACK訊框通常包括一或多個預定位元型樣(例如，為回應器器件所已知的)，ACK訊框可極適合於估計頻道狀況。
回應器器件可使用整個ACK訊框以用於估計頻道狀況及/或估計AoA資訊。使用整個ACK訊框可允許回應器器件在ACK訊框之接收期間在各種天線場型之間切換。當回應器器件無法處理整個ACK訊框時(例如，回應器器件可能夠僅處理舊版欄位(諸如，舊版長培訓欄位(L-LTF))，則回應器器件可使用N個經交換之FTM及ACK訊框之序列(例如，針對每一天線場型使用一個FTM/ACK訊框交換)來估計頻道狀況 及AoA資訊。
如上文所提及，回應器器件可使用任何合適的技術估計AoA資訊。此等技術可包括(但不限於)：相關性；最大可能性估計；多重信號分類(MUSIC)技術(包括諸如根MUSIC、循環MUSIC或平滑MUSIC之變體)；使用旋轉不變性技術之信號參數估計(ESPRIT)；矩陣束；或用於估計AoA資訊的其他技術。
因此，如上文關於圖10所描述，啟動器器件可使用RTT資訊及AoA/AoD資訊來估計指示其相對於回應器器件之位置的相對距離向量。若回應器器件之3維(3D)位置為已知的，則相對距離向量可允許啟動器器件估計其自身3D位置。若僅回應器器件之2維(2D)位置為已知的，則啟動器器件可藉由將所估計之相對距離向量投射至2D平面上來估計其自身2D位置。
圖11為描繪根據實例實施例之第一器件D1與第二器件D2之間的實例測距操作之說明性流程圖1100。器件D1及器件D2可各自為(例如)存取點(例如，圖1之AP 110)、站(例如，圖1之站STA1至STA4中之一者)或另一合適無線器件(例如，圖2之無線器件200)。對於圖11之實例操作，器件D2為啟動器器件，且器件D1為回應器器件。首先，器件D2將包括對於器件D1估計在器件D1與器件D2之間交換的一或多個訊框之AoA及/或AoD資訊之請求的FTM_REQ訊框傳輸至器件D1(1102)。FTM_REQ訊框亦可指示所請求AoA及/或AoD資訊之所要準確度位準。
器件D1接收FTM_REQ訊框，且接著傳輸指示器件D1是否能夠估計AoA及/或AoD資訊(及所估計AoA及/或AoD資訊是否將包括於後續FTM訊框中)的ACK訊框(1104)。ACK訊框可包括待針對所請求AoA/AoD資訊提供之準確度位準。
器件D1將FTM_1訊框傳輸至器件D2，將FTM_1訊框之TOD記錄 為時間t1，並評估FTM_1訊框之AoD(1106)。對於其他實施例，FTM_1訊框可指示器件D1是否能夠估計AoA及/或AoD資訊(及所估計AoA及/或AoD資訊是否將包括於後續FTM訊框中)。器件D2接收FTM_1訊框，並將FTM_1訊框之TOA記錄為時間t2(1108)。
器件D2將ACK訊框傳輸至器件D1，並將ACK訊框之TOD記錄為時間t3(1110)。器件D1在時間t4處接收ACK訊框，將ACK訊框之TOA記錄為時間t4，並評估ACK訊框之AoA(1112)。
器件D1將包括時間值及角度資訊的FTM_2訊框傳輸至器件D2(1114)。時間值可指示自器件D1傳輸之FTM_1訊框之TOD與在器件D1處接收的ACK訊框之TOA之間的時間差(例如，時間值可等於t4-t1)。角度資訊可指示器件D2相對於器件D1之方向。在一些態樣中，角度資訊可包括自器件D1傳輸之FTM_1訊框之AoD及/或在器件D1處接收的ACK訊框之AoA(1114)。對於其他實施例，FTM_2訊框可包括時間t1及t4之實際時戳(例如，而非指示時間t4與時間t1之間的時間差的時間值)。
器件D2可基於一或多個RTT值判定其自身與器件D1之間的距離(1116)。舉例而言，器件D2可使用表達式d=c*RTT/2判定器件D1與器件D2之間的距離d，其中c為光速，且RTT為FTM_1訊框及ACK訊框之實際信號傳播時間之總和。更具體而言，RTT之值可判定為(t4-t1)-(t3-t2)。隨後，器件D2可至少部分地基於所判定的距離及角度資訊來判定其相對於器件D1之位置(1118)。
熟習此項技術者應瞭解，可使用多種不同技藝與技術中之任一者來表示資訊及信號。舉例而言，可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁性粒子、光場或光學粒子或其任何組合表示貫穿以上描述可能提及之資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及碼片。
另外，熟習此項技術者將瞭解，結合本文中所揭示之態樣而描述 的各種說明性邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為了清晰說明硬體與軟體之此互換性，各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟已在上文大體就其功能加以描述。將此功能性是實施為硬體抑或軟體取決於特定應用及強加於整個系統的設計約束。熟習此項技術者可針對每一特定應用以不同方式實施所描述之功能性，但該等實施決策不應被解譯為引起對本發明之範疇的偏離。
結合本文中所揭示之態樣所描述之方法、序列或演算法可以硬體、以由處理器執行之軟體模組、或以兩者之組合直接體現。軟體模組可駐留於RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器、硬碟、抽取式磁碟、CD-ROM，或此項技術中已知之任何其他形式之儲存媒體中。例示性儲存媒體經耦接至處理器，使得處理器可自儲存媒體讀取資訊並將資訊寫入至儲存媒體。在替代例中，儲存媒體可整合至處理器。
因此，本發明之一項態樣可包括體現用於非地球同步衛星通信系統中之時間及頻率同步之方法的非暫時性電腦可讀媒體。術語「非暫時性」不排除任何實體儲存媒體或記憶體，且特定而言不排除動態記憶體(例如，習知隨機存取記憶體(RAM))，而是僅排除將該媒體理解為暫時性傳播信號之解譯。
雖然前述揭示內容說明說明性態樣，但應注意，可在不脫離所附申請專利範圍之範疇的情況下在本文中進行各種變化及修改。除非另有明確說明，否則與本文所描述之態樣一致的方法請求項之功能，步驟或動作不必按任何特定次序執行。此外，儘管可以單數形式描述或主張元件，但除非明確地陳述對單數形式之限制，否則涵蓋複數形式。因此，本發明不限於所說明之實例，且用於執行本文中所描述之功能性的任何手段包括於本發明之態樣中。
510‧‧‧序列圖
512‧‧‧區塊
513‧‧‧區塊
514‧‧‧區塊
515‧‧‧區塊
516‧‧‧區塊
517‧‧‧區塊
518‧‧‧區塊
519‧‧‧區塊
520‧‧‧區塊
521‧‧‧區塊
522‧‧‧區塊

Claims (44)

  1. 一種執行一第一器件與一第二器件之間的一測距操作之方法，該方法由該第二器件之一或多個處理器執行並包含：自該第一器件接收一第一精細計時測量(FTM)訊框；將一應答(ACK)訊框傳輸至該第一器件；及自該第一器件接收一第二FTM訊框，該第二FTM訊框包含：指示該第一FTM訊框之一離開時間(TOD)與該ACK訊框之一到達時間(TOA)之間的一差的一時間值；及指示該第二器件相對於該第一器件之一方向的角度資訊。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含：至少部分地基於在該第二FTM訊框中接收的該時間值及該角度資訊來判定該第二器件相對於該第一器件之一位置。
  3. 如請求項2之方法，其中該判定包含：基於該時間值判定該第一FTM訊框及該ACK訊框之一往返時間(RTT)；及至少部分地基於該RTT及該角度資訊來估計該第二器件之該相對位置。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包含：將對於該第一器件估計在該第一器件與該第二器件之間交換的一或多個訊框的到達角度(AoA)資訊或離開角度(AoD)資訊的一請求傳輸至該第一器件。
  5. 如請求項4之方法，其中該請求經嵌入於一FTM請求訊框之一供應商特定資訊元素(VSIE)內。
  6. 如請求項4之方法，其中該請求指示該AoA資訊或該AoD資訊之一所要準確度位準。
  7. 如請求項6之方法，其進一步包含：回應於該請求自該第一器件接收一回應訊框，該回應訊框指示待針對該AoA資訊或該AoD資訊提供的該準確度位準。
  8. 如請求項4之方法，其進一步包含：回應於該請求自該第一器件接收一回應訊框，該回應訊框指示該第一器件是否能夠估計該AoA資訊或該AoD資訊。
  9. 如請求項1之方法，其進一步包含：自該第一器件接收一信標訊框，該信標訊框指示該第一器件是否能夠估計到達角度(AoA)資訊或離開角度(AoD)資訊。
  10. 如請求項1之方法，其中該角度資訊經嵌入由該第二FTM訊框之一TOD欄位及一TOA欄位組成的群組中之一個成員內。
  11. 如請求項10之方法，其中該時間值經嵌入由該第二FTM訊框之該TOD欄位及該TOA欄位組成的該群組中之另一成員內。
  12. 如請求項1之方法，其中該角度資訊為由該ACK訊框之一到達角度(AoA)及該第一FTM訊框之一離開角度(AoD)組成的群組中之至少一個成員。
  13. 一種執行與一第一器件之一測距操作的第二器件，該第二器件包含：一或多個處理器；及一記憶體，其經組態以儲存當由該一或多個處理器執行時使得該第二器件執行以下操作的指令：自該第一器件接收一第一精細計時測量(FTM)訊框；將一應答(ACK)訊框傳輸至該第一器件；及自該第一器件接收一第二FTM訊框，該第二FTM訊框包含：指示該第一FTM訊框之一離開時間(TOD)與該ACK訊框之一 到達時間(TOA)之間的一差的一時間值；及指示該第一器件相對於該第二器件之一方向的角度資訊。
  14. 如請求項13之第二器件，其中該等指令之執行使得該第二器件進行以下操作：至少部分地基於在該第二FTM訊框中接收的該時間值及該角度資訊來判定該第二器件相對於該第一器件之一位置。
  15. 如請求項14之第二器件，其中判定該位置之該等指令之執行使得該第二器件進行以下操作：基於該時間值判定該第一FTM訊框及該ACK訊框之一往返時間(RTT)；及至少部分地基於該RTT及該角度資訊估計該第二器件之該相對位置。
  16. 如請求項13之第二器件，其中該等指令之執行使得該第二器件進行以下操作：將對於該第一器件估計在該第一器件與該第二器件之間交換的一或多個訊框的到達角度(AoA)資訊或離開角度(AoD)資訊的一請求傳輸至該第一器件。
  17. 如請求項16之第二器件，其中該等指令之執行使得該第二器件將該請求嵌入一FTM請求訊框之一供應商特定資訊元素(VSIE)內。
  18. 如請求項16之第二器件，其中該請求指示該AoA資訊或該AoD資訊之一所要準確度位準。
  19. 如請求項18之第二器件，其中該等指令之執行使得該第二器件進行以下操作：回應於該請求自該第一器件接收一回應訊框，該回應訊框指示待針對該AoA資訊或該AoD資訊提供的該準確度位準。
  20. 如請求項16之第二器件，其中該等指令之執行使得該第二器件進行以下操作：回應於該請求自該第一器件接收一回應訊框，該回應訊框指示該第一器件是否能夠估計該AoA資訊或該AoD資訊。
  21. 如請求項13之第二器件，其中該等指令之執行使得該第二器件進行以下操作：自該第一器件接收一信標訊框，該信標訊框指示該第一器件是否能夠估計到達角度(AoA)資訊或離開角度(AoD)資訊。
  22. 如請求項13之第二器件，其中該角度資訊經嵌入由該第二FTM訊框之一TOD欄位及一TOA欄位組成的群組中之一個成員內。
  23. 如請求項22之第二器件，其中該時間值經嵌入由該第二FTM訊框之該TOD欄位及該TOA欄位組成的該群組中之另一成員內。
  24. 如請求項13之第二器件，其中該角度資訊為由該ACK訊框之一到達角度(AoA)及該第一FTM訊框之一離開角度(AoD)組成的群組中之至少一個成員。
  25. 一種儲存含有指令之一或多個程式的非暫時性電腦可讀儲存媒體，該等指令在由一第二器件之一或多個處理器執行時使得該第二器件藉由執行包含以下各者之操作而執行與一第一器件之一測距操作：自該第一器件接收一第一精細計時測量(FTM)訊框；將一應答(ACK)訊框傳輸至該第一器件；及自該第一器件接收一第二FTM訊框，該第二FTM訊框包含：指示該第一FTM訊框之一離開時間(TOD)與該ACK訊框之一到達時間(TOA)之間的一差的一時間值；及指示該第二器件相對於該第一器件之一方向的角度資訊。
  26. 如請求項25之非暫時性電腦可讀媒體，其中該等指令之執行使 得該第二器件執行進一步包含以下各者之操作：至少部分地基於在該第二FTM訊框中接收的該時間值及該角度資訊來判定該第二器件相對於該第一器件之一位置。
  27. 如請求項26之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中用於判定該位置之該等指令之執行使得該第二器件執行進一步包含以下各者之操作：基於該時間值判定該第一FTM訊框及該ACK訊框之一往返時間(RTT)；及至少部分地基於該RTT及該角度資訊估計該第二器件之該相對位置。
  28. 如請求項25之非暫時性電腦可讀媒體，其中該等指令之執行使得該第二器件執行進一步包含以下各者之操作：將對於該第一器件估計在該第一器件與該第二器件之間交換的一或多個訊框的到達角度(AoA)資訊或離開角度(AoD)資訊的一請求傳輸至該第一器件。
  29. 如請求項28之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該等指令之執行使得該第二器件將該請求嵌入一FTM請求訊框之一供應商特定資訊元素(VSIE)內。
  30. 如請求項28之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該請求指示該AoA資訊或該AoD資訊之一所要準確度位準。
  31. 如請求項30之非暫時性電腦可讀媒體，其中該等指令之執行使得該第二器件執行進一步包含以下各者之操作：回應於該請求自該第一器件接收一回應訊框，該回應訊框指示待針對該AoA資訊或該AoD資訊提供的該準確度位準。
  32. 如請求項28之非暫時性電腦可讀媒體，其中該等指令之執行使得該第二器件執行進一步包含以下各者之操作： 回應於該請求自該第一器件接收一回應訊框，該回應訊框指示該第一器件是否能夠估計該AoA資訊或該AoD資訊。
  33. 如請求項25之非暫時性電腦可讀媒體，其中該等指令之執行使得該第二器件執行進一步包含以下各者之操作：自該第一器件接收一信標訊框，該信標訊框指示該第一器件是否能夠估計到達角度(AoA)資訊或離開角度(AoD)資訊。
  34. 如請求項25之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該角度資訊經嵌入由該第二FTM訊框之一TOD欄位及一TOA欄位組成的群組中之一個成員內。
  35. 如請求項34之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該時間值經嵌入由該第二FTM訊框之該TOD欄位及該TOA欄位組成的該群組中之另一成員內。
  36. 如請求項25之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該角度資訊為由該ACK訊框之一到達角度(AoA)及該第一FTM訊框之一離開角度(AoD)組成的群組中之至少一個成員。
  37. 一種執行與一第一器件之一測距操作的第二器件，該第二器件包含：用於自該第一器件接收一第一精細計時測量(FTM)訊框的構件；用於將一應答(ACK)訊框傳輸至該第一器件的構件；及用於自該第一器件接收一第二FTM訊框的構件，該第二FTM訊框包含：指示該第一FTM訊框之一離開時間(TOD)與該ACK訊框之一到達時間(TOA)之間的一差的一時間值；及指示該第二器件相對於該第一器件之一方向的角度資訊。
  38. 如請求項37之第二器件，其進一步包含： 用於至少部分地基於在該第二FTM訊框中接收的該時間值及該角度資訊而判定該第二器件相對於該第一器件之一位置的構件。
  39. 如請求項38之第二器件，其中用於判定該位置的該構件使得該第二器件進行以下操作：基於該時間值判定該第一FTM訊框及該ACK訊框之一往返時間(RTT)；及至少部分地基於該RTT及該角度資訊估計該第二器件之該相對位置。
  40. 如請求項37之第二器件，其進一步包含：用於將對於該第一器件估計在該第一器件與該第二器件之間交換的一或多個訊框的到達角度(AoA)資訊或離開角度(AoD)資訊的一請求傳輸至該第一器件的構件。
  41. 如請求項40之第二器件，其中該第二器件將該請求嵌入一FTM請求訊框之一供應商特定資訊元素(VSIE)內。
  42. 如請求項40之第二器件，其中該請求指示該AoA資訊或該AoD資訊之一所要準確度位準。
  43. 如請求項37之第二器件，其進一步包含：用於自該第一器件接收一信標訊框的構件，該信標訊框指示該第一器件是否能夠估計到達角度(AoA)資訊或離開角度(AoD)資訊。
  44. 如請求項37之第二器件，其中該角度資訊為由該ACK訊框之一到達角度(AoA)及該第一FTM訊框之一離開角度(AoD)組成的群組中之至少一個成員。
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