TW202120954A - 往返相位擴展範圍 - Google Patents

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Abstract

如本文中所描述的安全範圍估計可以包括至少部分地基於對在兩個啟用藍芽的設備之間發送的無線訊號的往返相位量測來決定在設備之間的範圍估計。在一個實例中，範圍估計可以包括：決定在第一頻率集合處的第一相對載波量測集合；基於第一集合，決定在第二頻率集合處的第二相對載波量測集合；及將第一集合和第二集合進行組合以估計在設備之間的距離。

Description

往返相位擴展範圍
本專利申請案主張享有於2019年10月29日提出申請的、標題為「ROUND TRIP PHASE EXTENDED RANGE」的申請案第16/667,515號的優先權，該申請案已轉讓給本案的受讓人，並且在此經由引用的方式明確地併入本文。
概括而言，本案內容係關於相位量測，以及更具體地但非排他地，涉及在兩個發射器之間基於相位量測的範圍估計。
衛星定位系統（SPS）（諸如全球定位系統（GPS））已經使得用於在室外環境中的行動手機的導航服務成為可能。同樣，用於獲得在室內環境中的行動設備的位置的估計的特定技術，可以使得在特定的室內場所（諸如住宅、政府或商業場所）中的增強型基於位置的服務成為可能。例如，在行動設備與放置於固定位置處的收發機之間的範圍是可以至少部分地基於接收訊號強度（RSSI）的量測或往返時間（RTT）來量測的，該往返時間是在從第一設備到第二設備的第一訊息的發送與在第一設備處對回應於第一訊息而發送的第二訊息的接收之間量測的。
在諸如藍芽的頻帶受限系統中，將RTT和RSSI量測用於測距是非常不準確的。特別是對於基於RTT的測距，這是部分因為窄頻寬可能涉及多徑分量的模糊。在無線電信中，多徑是導致無線訊號經由兩條或更多條路徑到達接收天線的傳播現象。此外，發生不準確亦因為，在存在漂移時鐘和複雜接收鏈的情況下準確通常取決於對接收和離開的精確時間的決定。因此，使用基於RTT的量測來對在設備之間的範圍進行量測是複雜的，以及在存在時鐘漂移和多徑的情況下可能遭遇不準確。
基於相位的測距技術，亦稱為往返相位（RTP），依賴於在兩個無線電設備之間進行多次載波相位量測以決定它們分開的距離。
天線切換技術可以用於經由對具有已知相對位置的天線陣列或天線組的每個天線元件進行RTP量測來提供空間分集。然而，應當理解的是，空間分集可以改善RTP。RTP要求每個無線電設備量測另一設備的載波的相對載波相位，以及量測是在頻率範圍內的多個頻率處進行的。例如，80 MHz的ISM頻帶通常由藍芽設備使用。一個用例是用於確保使用者靠近物件的安全性。例如，若具有藍芽無線電單元的用於汽車的鑰匙扣或設備位於在汽車中的藍芽接收器的1米內，則鑰匙扣可以僅允許啟動發動機或對車門開鎖。基於相位的解決方案因相位量測而遭受混疊。在一種配置中，在混疊發生之前的最大範圍可以由150/頻率-步長-MHz來提供。在該實例中，對於具有1 MHz的步長大小的藍芽，最大範圍為150 m。在151 m處，系統將報告1 m（亦即，在150 m的混疊範圍處回繞）。中間人攻擊可能在無線電訊號中引入導致視距增加的延遲。例如，若在經授權的設備之間的真實距離為10 m，則中間人可以引入相當於141 m的延遲，這將導致視距為151 m，但這將被混疊回1 m的量測。對於可能在安全角色下使用的系統，其中兩個安全設備之間的接近距離是用於驗證的手段，這表現為主要問題。由基於相位的解決方案遇到的次要問題是它們對多徑敏感，這可能導致低於理論最大範圍（例如，低於150 m）的回繞問題。
例如，一種解決方案是將頻率步長減小到100 kHz，這將導致理論上的1.5 km的回繞混疊範圍而不是150 m。由於藍芽在100-300 m以上將無法正常工作，因此這將提供避免回繞和多徑問題的方法。然而，具有100 kHz的步長大小的80 MHz頻帶將需要800次量測。這將過於緩慢並且高功耗，以至於無法提供有效的解決方案。所需要的是用於實現大範圍但具有較少量測的方法。
因此，存在對於改進習知方法（包括據此提供的方法、系統和裝置）的系統、裝置和方法的需求。
下文呈現涉及與本文中所揭示的裝置和方法相關聯的一或多個態樣及/或實例的簡化總結。照此，以下總結不應當認為是涉及所有預期態樣及/或實例的廣泛綜述，以下總結亦不應當看作是標識涉及所有預期態樣及/或實例的關鍵或重要元素，或者描述與任何特定態樣及/或實例相關聯的範圍。因此，以下總結具有唯一目的：在下文所呈現的具體實施方式之前，以簡化形式呈現涉及與本文中所揭示的裝置和方法相關的一或多個態樣及/或實例的某些概念。
在一個態樣中，方法包括：決定在第一頻率集合處在第一設備與第二設備之間的第一相對載波量測集合；根據第一相對載波量測集合來決定第二頻率集合；決定在第二頻率集合處在第一設備與第二設備之間的第二相對載波量測集合；及將第一相對載波量測集合和第二相對載波量測集合進行組合，以估計在第一設備與第二設備之間的距離。
在另一態樣中，非暫時性電腦可讀取媒體包括：決定在第一頻率集合處在第一設備與第二設備之間的第一相對載波量測集合；根據第一相對載波量測集合來決定第二頻率集合；決定在第二頻率集合處在第一設備與第二設備之間的第二相對載波量測集合；及將第一相對載波量測集合和第二相對載波量測集合進行組合，以估計在第一設備與第二設備之間的距離。
在又一態樣中，裝置包括：記憶體、天線以及耦合到記憶體和天線的處理器，處理器被配置為：在第一頻率集合處從第二設備接收第一載波訊號集合；基於第一載波訊號集合，來決定在第一頻率集合處在無線設備與第二設備之間的第一相對載波量測集合；根據第一相對載波量測集合來決定第二頻率集合；在第二頻率集合處從第二設備接收第二載波訊號集合；基於第二載波訊號集合，來決定在第二頻率集合處在無線設備與第二設備之間的第二相對載波量測集合；及將第一相對載波量測集合和第二相對載波量測集合進行組合，以估計在無線設備與第二設備之間的距離。
基於附圖和具體實施方式，與本文中所揭示的裝置和方法相關聯的其他特徵和優勢對於本發明所屬領域中具有通常知識者而言將是顯而易見的。
本文中所揭示的示例性的方法、裝置和系統提供對習知方法、裝置和系統以及其他先前未標識的需求的改進。往返相位，亦稱為基於相位的測距，是用於經由通常在多個頻率上進行相對載波量測來決定兩個無線電單元之間的範圍的公知技術。在本案的上下文中，相對載波量測（例如，相位、振幅、幅值等）是在標稱調諧到相同頻率的第一設備（例如，無線電單元）與第二設備（例如，無線電單元）之間進行的，以及重要的是，包括由第一載波相位量測和第二載波相位量測的和形成的相位部分，以及指示在每個載波頻率處在設備之間的訊號強度的可選幅值部分。第一載波相位量測是在已知時間處在被調諧以接收由第二無線電發射器發送的載波音調訊號的第一無線電接收器中擷取的IQ取樣（亦即，一或多個取樣）的相位。第二載波相位量測是在已知時間處在被調諧以接收由第一無線電發射器發送的載波音調訊號的第二無線電接收器中擷取的IQ取樣的相位。在實踐中，第一載波相位量測和第二載波相位量測是在短時間間隔內進行的。例如，幾十微秒。此外，第一載波頻率和第二載波頻率在彼此的幾千赫茲內。在一種實現方式中，允許兩個無線電單元的內部振盪器在兩次量測期間和兩次量測之間不進行調整的情況下執行。載波相位量測值中的一個值是經由從一個無線電單元到另一無線電單元的訊息來發送的，使得一個無線電單元現在具有兩個載波相位量測值。將兩次載波相位量測相加，這移除每個振盪器的未知起始相位，以及結果被用於形成相對載波量測的相位部分。相對載波量測的可選幅值部分是根據來自任一無線電單元的IQ取樣的幅值來決定的。替代地，相對載波相位量測的幅值部分是根據來自兩個無線電單元的IQ取樣的平均幅值來決定的。
在用於減少在無線電單元之間的訊息傳遞的替代實現方式中，經由加上第一載波相位量測，來在兩次載波相位量測之間中途粗略地調整從第一無線電單元發送的載波音調的相位。若無線電單元具有IQ調制器，則可以經由改變正被調制的數位音調訊號的相位來應用相位變化。若無線電單元具有基於頻率的調制器，則相位變化可以經由隨著時間操縱載波頻率以賦予期望的相位變化（考慮PLL的頻率回應）來實現。例如，為了將相位增加45度，載波頻率可以在0.5微秒的時段內被調整250 kHz，以及隨後被操縱以抵消正在嘗試移除所應用的相位偏移的PLL的影響。在正在取得IQ取樣時，需要保持相位偏移。因此，第二載波相位量測現在將包含從第一載波相位量測加上的相位，以及因此無需在無線電單元之間發送包含載波相位量測的訊息。因此，這種方法受益於在無線電單元之間的較少的訊息傳遞。
在實踐中，第二設備從其本端振盪器（LO）發送第一載波，而第一設備經由利用其被設置為接近所發送的載波頻率的頻率的LO進行混頻，來接收第一載波。第一設備擷取IQ取樣，第一載波相位估計是根據該等IQ取樣進行的。隨後，在幾微秒內，第二設備從發送改變為接收，以及第一設備從接收改變為發送。因此，第一設備現在從其LO發送其載波，而第二設備使用其LO進行下混頻，以及進行第二載波相位估計。在該描述中，相位估計表示複數或IQ數的相位，其可以被明確地評估以及以弧度或度數來表示，或者可以經由複數或IQ數本身的相位來隱式地表示。
為了優先於習知方法的更有效的範圍估計，程序可以僅使用基於相位的資訊，具有比習知方法低的功率，以及不由於多徑問題而增加誤差。在一個實例中，第一設備對另一設備的載波訊號的載波相位進行量測。在不同的頻率處進行量測，其中第一設備收集用於每次量測的表示各自載波訊號的相對相位的IQ取樣。IQ取樣的振幅反映訊號強度，以及可以指示衰落。在該實例中，載波訊號的傳輸時間應當已知為大約1 us，以及每個載波訊號的頻率應當已知為幾kHz（導致小誤差）。將來自第一設備的IQ取樣的相位相加（亦即，來自第一設備和第二設備的相位可以在逐頻率的基礎上相加以移除未知的起始相位）。經相加的相位是與距離對波長取模成比例的。取模是數學運算，其在一個整數除以另一整數時找到餘數。在書寫中，其經常縮寫為mod或由符號%表示。對於兩個整數a和b：a mod b = r，其中a是被除數，b是除數（或模數），以及r是餘數。另外，在不同頻率處的多次量測允許混疊範圍增加。例如，在80 MHz工業、科學和醫學（ISM）頻帶上的1 MHz的間隔導致由第一設備量測的80次IQ取樣以及在第二設備處的80次IQ量測。將經相加的相位按頻率進行排序，以及接著展開。展開移除大的不連續，以幫助最佳擬合線決定，這受益於間隔得足夠緊密的點。最佳擬合線（「趨勢線」）是經由所展開的相位資料來決定的。線的梯度是與在第一設備與第二設備之間的距離成比例的。在該實例中，80 x 1 MHz的量測導致150 m的最大混疊範圍。若取樣相距較遠（例如，4 MHz），則混疊範圍減小到大約37.5 m。
此外，三部分程序可以在較少的取樣和較低的功率的情況下來引起較好的估計。在該實例中，配置程序以便避免在頻譜內的衰落或相長干涉區域。這些區域可能具有大的相位變化，以及容易出錯。在該實例中，程序開始於第一（程序）部分。程序在第一部分中開始於，在ISM頻帶上進行粗略間隔的RTP量測集合（亦即，第一相對載波量測集合）。在一個實例中，從2402到2478以4 MHz的步長進行20次粗略相位量測（即20 x 4 MHz量測）。應當理解的是，取決於所覆蓋的頻帶和頻率變化的步長大小，可以進行多於或少於20次粗略相位量測（例如，具有2 MHz間隔的80 MHz ISM頻帶將進行40次量測（即80/2））。程序可以接著找到具有恆定幅值（亦即，振幅）的最佳區域的最佳頻率區域。典型地，最佳區域將具有相對於集合的中間或平均振幅。通常，具有最低振幅的區域指示衰落，以及具有最高振幅的區域指示相長干涉。最佳區域的頻率範圍可以接著用於三部分程序的第二部分。
接下來，在第二部分（精細地間隔的）中，使用最佳區域的頻率範圍。該頻率範圍是用於第一部分的頻率範圍的子集。程序繼續以最佳頻率範圍為中心進行精細地間隔的RTP集合的量測（亦即，第二相對載波量測集合）。在一個實例中，在最佳區域的2 MHz頻率範圍上以0.1 MHz的步長進行20次量測（20 x 0.1 MHz量測）。應當理解的是，可以使用大於或小於2 MHz的頻率範圍，以及可以使用大於或小於0.1 MHz的步長增量。最佳區域的頻率範圍是在第一部分中使用的頻率範圍的子集，以及第二部分的步長增量小於在第一部分中使用的步長增量，是有益的。隨後，將第二（精細地間隔的）RTP量測集合按頻率進行排序，以及展開以形成精細相位量測集合。精細相位量測已經在整個ISM頻帶的子集上進行，但是具有較小的頻率間隔。最佳擬合線是根據精細相位量測來決定的，以獲得與粗略距離估計成比例的粗略梯度。距離估計是粗略的，因為僅使用頻譜的一部分，以及因此由於多徑可能包含較大的誤差。距離估計是長範圍的，因為量測在頻率上是較靠近的，以及較少可能回繞或混疊。
接下來，在第三（組合）部分中，將來自第一部分的粗略相位量測按頻率進行排序。隨後，將相位展開，但是加上2π的倍數以使最終梯度接近於粗略梯度。隨後，根據這些展開的結果來決定最佳擬合線連同最佳擬合線的梯度。最後，獲得根據梯度的準確且長距離的估計。
第二部分獲得長距離估計，而第三部分對估計進行細化以使其比粗略估計更準確。因此，在該實例中，進行總共40次量測以決定準確且長範圍距離。這可以實現接近基於在80 MHz上的100 kHz間隔的800次量測的準確度。
在替代演算法中，將載波量測的相位和振幅兩者皆用於決定第二頻率區域。例如，訊號相位當若干多徑元素組合時可能經歷顯著的相位偏移或反相，以及這可以用於推斷要避免的頻率區域。
在另外的替代演算法中，可以將來自當前量測和先前量測的相位和振幅量測進行組合，以追蹤可以在當前量測中避免的先前衰落區域。
在適用於上文描述的三種演算法的細化中，在一個或兩個無線設備具有多個天線元件的情況下，經由在附屬於第一設備的每個天線元件與第二設備的一或多個天線元件之間進行粗略和精細的RTP載波量測，來實現對效能的進一步改善。在實例實現方式中，將來自在任何兩個天線元件之間的每個單獨的RTP載波量測的兩個量測的相位值相加，以及與表示載波幅值的幅值部封包合，以構造複數的RTP載波量測。將在相同的標稱載波頻率處針對所有天線組合的複數的RTP載波量測相加，以形成總的RTP載波量測。每個總的RTP載波量測受益於空間分集，因此與單天線解決方案相比降低了多徑的影響。這些總的RTP載波量測可以用於代替如在上文描述的演算法的第一、第二和第三種技術中描述的（單天線）RTP量測，這提供對演算法的所有階段的改善，以及減小最終測距誤差。
圖1示出根據本案內容的一些實例的示例性的無線通訊網路。如在圖1中所示出的，通訊網路100可以包括第二設備110（亦即，固定無線電單元1）和第一設備120（亦即，行動無線電單元2）。在該實例中，可能存在與來自後壁130和地面140的反射相關聯的多徑問題。如所示出的，第二設備110與後壁130相距0.25 m，以及在地面140上方1 m。來自第二設備110的訊號將遵循直接去往第一設備120的視線（LOS）路徑150、地面反射路徑160和後壁反射路徑170。隨著第一設備120向外移動遠離第二設備110達到200 m的範圍時，發生從第二無線電單元後面的後壁130和地面140的兩次反射。假設針對後壁130和地面140的0.5的反射係數，訊雜比（SNR）近似為20 dB，以及相位雜訊= 1度均方根（RMS）。在每米處，針對200個距離估計結果來進行對距離估計的決定（例如，使用本文中描述的程序中的任何程序）。圖2的頂部的圖表示出，隨著無線電單元分開從0到200米，針對三種修改的RTP技術的以米為單位的測距誤差。在圖2的底部的圖表示出在已知距離75 m處RTP量測的相位的相關聯的快照。下部的圖表之每一者圖表繪製針對在從2.4到2.8 GHz（例如，2402 GHz至2478 GHz）的ISM頻帶中的頻率的展開的以弧度為單位的RTP載波相位量測。每個RTP載波相位量測是在特定載波頻率處由設備110進行的載波相位量測和由設備120進行的載波相位量測的和。在實踐中，第一設備（設備110或設備120）首先發送其載波，以及第二設備對該載波訊號進行量測，隨後在幾微秒之後，角色進行反轉，以及第一設備進行對由第二設備發送的載波訊號的第二載波量測。哪個設備開始是無關緊要的。當適當地展開RTP載波相位量測時，最佳擬合線的梯度是對在無線電單元之間的間隔的估計。更具體地，距離估計
Figure 02_image001
是由
Figure 02_image001
提供的，其中
Figure 02_image003
是以弧度為單位的展開的相位的和，
Figure 02_image005
是以Hz為單位的頻率，以及c 是以米每秒為單位的光速。
圖2示出根據本案內容的一些實例的示例性的圖表。第一種技術是在圖表210和220中示出的。第一種技術使用來自第二設備110的在以1 MHz為在每個相鄰頻率點之間的間隔的第一頻率點集合（亦即，80）處的第一載波訊號集合。如在圖表210中可以看到的，由於上面論述的相位展開問題，直到近似75 m為止範圍估計皆是準確的，以及在150 m之後發生混疊（亦即，大誤差）。如在圖表220中可以看到的，作為結果的最佳擬合線的梯度在75 m附近變平，以及顯著偏離預期的梯度。圖表210的最大誤差範圍大約是200 m，其表示顯著的量測失敗。然而，圖表230和圖表250示出具有大約0.5 m的最大誤差範圍的成功結果的兩個實例。
第二種技術使用在第一頻率點集合（例如，以0.1 MHz為在每個相鄰頻率點之間的間隔的800個點）處在設備110與設備120之間進行的第一RTP載波量測集合。如在圖表230中可以看到的，具有近似9 cm的總的RMS誤差的範圍估計要好得多。如在圖表240中可以看到的，作為結果的最佳擬合線的梯度遵循預期的梯度。然而，使用800次量測需要比第一種技術顯著地多的功率和時間。第三種技術使用第一粗略載波量測集合和第二載波量測集合，該第一粗略載波量測集合是在第一粗略頻率點集合（例如，以4 MHz間隔開的20個點）上在設備110與設備120之間進行的，該第二載波量測集合是在第二精細頻率點集合（例如，以0.1 MHz間隔開的20個點）上進行的。第二頻率集合的頻率範圍是根據來自第一粗略量測集合的振幅量測來決定的，以及在下文中詳細描述。如在圖表250中可以看到的，範圍估計遵循與圖表230相同的基本輪廓，其中略有增加的RMS誤差近似為10.5 cm。如在圖表260中可以看到的，作為結果的最佳擬合線的梯度遵循預期的梯度。因此，20次粗略量測和20次精細量測的集合已經實現與使用在第二種技術中使用的800次量測接近的準確度效能，但是沒有引起需要80次量測的第一種技術的混疊問題。因此，粗略和精細演算法使用與其他技術少的量測以及因此與其他技術少的功率，已經實現無混疊量測。
圖3示出在結合圖2描述的第三種技術期間收集的粗略載波量測的幅值。圖3示出根據本案內容的一些實例的IQ幅值的示例性的圖表。如在圖3中所示出的，IQ幅值的圖表300是基於結合圖2描述的第三種技術的，示出如何根據第一粗略載波量測集合來決定第二頻率集合。如上文所論述的，使用跨越ISM頻帶的第一頻率集合（20×4 MHz間隔）。對於每個頻率，繪製相應的載波幅值。訊號衰落將趨向於在低幅值區中發現，而相長干涉趨向於在高幅值區域中發現。因此，程序從適度平坦以及具有近似中間幅值的區域中選擇頻率區域。在該實例中，第一區域310和第二區域320被突出顯示為良好候選。選擇一個此類候選，以及在該實例中，在最佳區域的2 MHz頻率範圍內以0.1 MHz的步長進行20次量測（20 x 0.1MHz量測）。應當理解的是，可以使用大於或小於2 MHz的頻率範圍，以及可以使用大於或小於0.1 MHz的步長。最佳區域的頻率範圍是在第一部分中使用的頻率範圍的子集，以及第二部分的步長增量小於在第一部分中使用的步長增量，是有益的。
圖4示出根據本案內容的一些實例的示例性的分部方法。如在圖4中所示出的，用於在兩個設備之間的範圍量測的分部方法400可以開始於方塊402，其中決定在第一頻率集合處在第一設備與第二設備之間的第一相對載波量測集合。分部方法400可以在方塊404中繼續根據第一相對載波量測集合來決定第二頻率集合。分部方法400可以在方塊406中繼續決定在第二頻率集合處在第一設備與第二設備之間的第二相對載波量測集合。分部方法400可以結束於方塊408，其中將第一相對載波量測集合和第二相對載波量測集合進行組合，以估計在第一設備與第二設備之間的距離。可以實現分部方法400，其中第一頻率集合和第二相對載波量測集合包括振幅資訊和相位資訊，第二頻率集合是第一頻率集合的子集，第一頻率集合包括第一20個頻率，其中在第一20個頻率的每個相鄰頻率之間具有4 MHz的間隔，第二頻率集合包括第二20個頻率，其中在第二20個頻率之每一者相鄰頻率之間具有0.1 MHz的間隔，以及第二頻率集合是基於第一相對載波量測集合的振幅來決定的。
圖5示出根據本案內容的一些示例的實例無線設備的示意性方塊圖。系統500可以包括例如第一設備504（例如，第一啟用藍芽的無線設備）和第二設備506（例如，第二啟用藍芽的無線設備），該第一設備504和第二設備506可以經由無線通訊網路可操作地耦合在一起。在特定實現方式中，如本文中所論述的，第一設備504和第二設備506可以交換載波訊號以量測RTP，以供在計算第一設備504與第二設備506之間的所量測的範圍時使用。在一態樣中，第一設備504或第二設備506可以包括若干不同的設備（諸如，例如，行動設備或存取點）中的任何一者。此外，第一設備504和第二設備506可以被包括在例如可以包括一或多個無線存取點的無線通訊網路中。然而，所要求保護的主題在範圍上不限於這些態樣。第一設備504和第二設備506可以是被配置為根據包括藍芽低能耗配置的藍芽規範5.1來工作的啟用藍芽的無線設備。
第一設備504和第二設備506可以表示可被配置為在無線通訊網路上交換資料的任何設備、器具或機器。經由示例而非限制的方式，第一設備504或第二設備506中的任何一者可以包括：一或多個計算設備或平臺，諸如，例如，桌上型電腦、膝上型電腦、工作站、伺服器設備等；一或多個個人計算或通訊設備或器具，諸如，例如，個人數位助理、行動通訊設備等；計算系統或相關聯的服務提供者能力，諸如，例如，資料庫或資料儲存服務提供者/系統、網路服務提供商/系統、網際網路或網內網路服務提供者/系統、門戶網站或搜尋引擎服務提供者/系統、無線通訊服務提供者/系統；或其任何組合。
類似地，如在圖5中所示出的，無線通訊網路表示可配置為支援至少在第一設備504與第二設備506之間的資料和量測的交換的一或多個通訊鏈路、程序或資源。經由實例而非限制的方式，無線通訊網路可以包括無線或有線通訊鏈路、電話或電信系統、資料匯流排或通道、光纖、陸地車輛或太空飛行器資源、區域網路、個人區域網路、廣域網、網內網路、網際網路、路由器或交換機等、或其任何組合。如所示出的，例如，經由虛線方塊示為被第二設備506部分地遮擋，可以存在可操作地耦合到系統500的額外的相似設備。
認識到的是，在圖5中示出的各種設備和網路的全部或部分以及本文中進一步描述的程序和方法，可以使用或以其他方式包括硬體、韌體、軟體或其任何組合來實現。因此，經由實例而非限制的方式，第一設備504可以包括至少一個處理單元520，該處理單元520經由匯流排528可操作地耦合到記憶體522。
處理單元520表示可被配置為執行資料計算程式或程序的至少一部分的一或多個電路。經由實例而非限制的方式，處理單元520可以包括一或多個處理器、控制器、微處理器、微控制器、特殊應用積體電路、數位訊號處理器、可程式設計邏輯裝置、現場可程式設計閘陣列等、或其任何組合。
記憶體522表示任何資料儲存機制。記憶體522可以包括例如主記憶體524或次要存放裝置526。主記憶體524可以包括例如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、相似類型的非暫時性電腦可讀取儲存媒體等。儘管在該實例中示為與處理單元520分離，但是應當理解的是，主記憶體524的全部或部分可以在處理單元520內提供，或者以其他方式與處理單元520共置/耦合。在特定實現方式中，記憶體522和處理單元520可以被配置為執行本文中所論述的程序的一或多個態樣（例如，圖4和相關聯的文字）。
次要存放裝置526可以包括例如與主記憶體相同或相似類型的記憶體、或者一或多個資料存放裝置或系統，諸如，例如，磁碟機、光碟機、磁帶碟機、固態記憶體驅動器等。在某些實現方式中，次要存放裝置526可以可操作地接受電腦可讀取媒體540，或者以其他方式可被配置為耦合到電腦可讀取媒體540。電腦可讀取媒體540可以包括例如可以攜帶或形成用於在系統500中的設備中的一或多個設備的可存取的資料、代碼或指令的任何非暫時性媒體。電腦可讀取媒體540亦可以稱為儲存媒體。
第一設備504可以包括例如通訊介面530，其提供或以其他方式支援第一設備504至少經由天線508到無線通訊網路的可操作耦合。天線508可以是單個天線或多個天線，諸如天線陣列。在下文中，天線508將描述為單個天線，但是應當理解的是，多個天線或具有多個元件的天線陣列可以替代地使用。第二設備506亦可以包括通訊介面，該通訊介面提供或以其他方式支援第二設備506至少經由天線542到無線通訊網路的可操作耦合。天線542可以是多個天線或具有多個元素的天線陣列。經由實例而非限制的方式，通訊介面530可以包括網路周邊設備或卡、數據機、路由器、交換機、收發機等。在其他替代實現方式中，通訊介面530可以包括有線/LAN介面、無線LAN介面（例如，IEEE標準802.11無線介面）、藍芽®介面及/或廣域網（WAN）空中介面。然而，應當理解的是，這些僅是可以被採用用於本文中描述的技術的空中介面的實例，以及所要求保護的主題不限制於該態樣。在特定實現方式中，天線508與通訊介面530相結合可以用於實現對訊號的發送和接收。在一種實現方式中，通訊介面530可以包括無線電收發機電路，該無線電收發機電路可被配置為偵測從第二設備506發送以及在天線508處接收的無線載波訊號的相位。此類無線電收發機電路亦可以是可被配置為在多個不同的載波頻率處發送和接收無線載波訊號。
第一設備504可以包括例如輸入/輸出設備。輸入/輸出設備表示可以是可被配置為接受或以其他方式引入人或機器輸入的一或多個設備或特徵，或者可以是可被配置為傳送或以其他方式提供人或機器輸出的一或多個設備或特徵。經由實例而非限制的方式，輸入/輸出設備可以包括可操作地配置的顯示器、揚聲器、鍵盤、滑鼠、軌跡球、觸控式螢幕、資料埠等。
在本文中的一些實例中，除了從在第一設備504與第二設備506之間發送的無線載波訊號獲得的往返訊號相位的量測之外，最新的藍芽®（BT）協定的各態樣可以由設備使用。在該上下文中，如本文中提及的「接收」訊號意指從在接收器設備處所接收的訊號中獲得資訊。例如，對所接收的訊號的獲取可以包括，對所接收的訊號的訊號相位和振幅的決定。當在兩個設備之間存在強的視線訊號時，RTP效果最佳。已經發現，當亦存在多徑訊號時，效能降級。例如，在一個房間中，存在從牆壁、天花板、地板和其他障礙物的反射，該反射皆促成多徑。
圖6示出根據本案內容的一些實例的可以與前述無線設備中的任何設備整合的各種電子設備。例如，行動電話設備602、膝上型電腦設備604和固定位置終端設備606可以包括如本文中所描述的整合裝置600。該整合裝置600可以是例如本文中所描述的以下各項中的任何項：積體電路、晶粒、整合裝置、整合裝置封裝、積體電路裝置、裝置封裝、積體電路（IC）封裝、層疊封裝裝置。在圖6中示出的設備602、604、606僅是示例性的。其他電子設備亦可以以整合裝置600為特徵，包括但不限於包括以下各項的設備組（例如，電子設備）：行動設備、手持個人通訊系統（PCS）單元、可攜式資料單元（諸如個人數位助理）、啟用全球定位系統（GPS）的設備、導航設備、機上盒、音樂播放機、視訊播放機、娛樂單元、固定位置資料單元（諸如儀錶讀數裝置）、通訊設備、智慧型電話、平板電腦、電腦、可穿戴設備、伺服器、路由器、在機動車輛（例如，自動駕駛車輛）中實現的電子設備、或者儲存或檢索資料或電腦指令的任何其他設備、或其任何組合。
將理解的是，本文中所揭示的各個態樣可以描述為由本發明所屬領域中具有通常知識者所描述及/或認識的結構、材料及/或設備的功能均等物。
在圖1-6中示出的部件、程序、特徵及/或功能中的一項或多項，可以重新排列及/或組合成單個部件、程序、特徵或功能，或者合併在若干組件、程序或功能中。亦可以在不脫離本案內容的情況下，添加額外的元素、部件、程序及/或功能。
在該描述中，某些術語用於描述某些特徵。術語「行動設備」可以描述但不限於：音樂播放機、視訊播放機、娛樂單元、導航設備、通訊設備、行動設備、行動電話、智慧型電話、個人數位助理、固定位置終端、平板電腦、電腦、可穿戴設備、膝上型電腦、伺服器、在機動車輛中的汽車設備、及/或通常由人攜帶及/或具有通訊能力（例如，無線、蜂巢、紅外、短範圍無線電等）的其他類型的可攜式電子設備。此外，術語「使用者設備」（UE）、「行動終端」、「行動設備」和「無線設備」可以是可互換的。
在電子設備之間的無線通訊可以基於不同的技術，諸如分碼多工存取（CDMA）、W-CDMA、分時多工存取（TDMA）、分頻多工存取（FDMA）、正交分頻多工（OFDM）、行動通訊全球系統（GSM）、3GPP長期進化（LTE）、5G、藍芽（BT）、藍芽低能耗（BLE）或可以在無線通訊網路或資料通訊網路中使用的其他協定。藍芽低能耗（亦稱為藍芽LE、BLE和藍芽智慧）是由藍芽特別興趣小組設計以及進行市場推廣的無線個人區域網技術，其意欲提供顯著降低的功耗和成本，同時保持類似的通訊範圍。隨著藍芽核心規範版本4.0的採用，BLE在2010年合併到主要的藍芽標準中，以及在藍芽5.1中進行更新（該兩者的全部內容明確地併入本文中）。
在本文中使用詞語「示例性的」意指「用作實例、例子或說明」。本文中描述為「示例性的」的任何細節不解釋為優於其他實例。同樣，術語「實例」不意指所有實例皆包括所論述的特徵、優勢或操作模式。此外，特定特徵及/或結構可以與一或多個其他特徵及/或結構進行組合。此外，在此所描述的裝置的至少一部分可以被配置為執行在此所描述的方法的至少一部分。
本文中使用的術語是出於描述特定實例的目的，以及不意欲是對本案內容的實例的限制。如本文中所使用的，除非上下文另外明確地指示，否則單數形式的「一（a）」、「一個（an）」和「該（the）」意欲亦包括複數形式。將進一步理解的是，術語「包括（comprises）」、「包括（comprising）」、「包含（includes）」及/或「包含（including）」當在本文中使用時指定所陳述的特徵、整數、動作、操作、元素及/或部件的存在，但是不排除一或多個其他特徵、整數、動作、操作、元素、部件及/或其群組的存在或添加。
應當注意的是，術語「連接」、「耦合」或其任何變型意指在元素之間的直接或間接的任何連接或耦合，以及可以包含在兩個元素之間的中間元素的存在，該兩個元素是經由中間元素「連接」或「耦合」在一起的。
在本文中使用諸如「第一」、「第二」等命名對元素的任何引用不限制那些元素的數量及/或次序。準確地說，這些命名用作區別兩個或更多個元素及/或元素的實例的便利方法。此外，除非另有聲明，否則元素集合可以包括一或多個元素。
此外，許多實例是依據要由例如計算設備的元素執行的動作的序列來描述的。將認識到的是，本文所描述的各種動作可以由特定電路（例如，特殊應用積體電路（ASIC））、由正在由一或多個處理器執行的程式指令、或者由兩者的組合來執行。另外，本文所描述的動作的這些序列可以認為是完全合併到任何形式的電腦可讀取儲存媒體中，該電腦可讀取儲存媒體具有儲存在其中的相應的電腦指令集合，該電腦指令集合在執行時將使得相關聯的處理器執行本文所描述的功能。因此，本案內容的各個態樣可以以多種不同的形式來合併，所有這些形式已經被預期在所要求保護的主題的範疇內。另外，對於本文中所描述的實例之每一者實例，任何此類實例的對應形式在本文中可以描述為例如「被配置為執行所描述的動作的邏輯單元」。
不管部件、動作、特徵、益處、優勢或均等物是否明確地記載在請求項中，在本案中所闡明或示出、圖示的內容不意欲將任何部件、動作、特徵、益處、優勢或均等物奉獻給公眾。
此外，本發明所屬領域中具有通常知識者將理解，結合本文所揭示的實例描述的各種說明性的邏輯區塊、模組、電路和演算法動作可以實現為電子硬體、電腦軟體或兩者的組合。為了清楚地說明硬體和軟體的這種可互換性，各種說明性的部件、方塊、模組、電路和動作在上文中已經按照其功能大體上進行描述。此類功能是實現為硬體還是軟體，取決於特定的應用以及施加在整個系統上的設計約束。本發明所屬領域中具有通常知識者可以針對每個特定的應用以變化的方式來實現所描述的功能，但是此類實現方式決策不應當解釋為造成背離本案內容的範疇。
結合本文中所揭示的實例描述的方法、序列及/或演算法可以直接地合併在硬體中、由處理器執行的軟體模組中、或者兩者的組合中。軟體模組可以位於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、可移除磁碟、CD-ROM、或者包括非暫時性類型的記憶體或儲存媒體的在本領域中已知的任何其他形式的儲存媒體中。示例性的儲存媒體耦合到處理器，以使得處理器可以從儲存媒體讀取資訊，以及向儲存媒體寫入資訊。在替代方式中，儲存媒體可以是處理器的組成部分。
結合本文中所揭示的態樣描述的各種說明性的邏輯區塊、模組和電路，可以利用被設計為執行本文中所描述的功能的通用處理器、數位訊號處理器（DSP）、特殊應用積體電路（ASIC）、現場可程式設計閘陣列（FPGA）或其他可程式設計邏輯裝置、個別閘門或電晶體邏輯、個別硬體部件或其任意組合來實現或執行。通用處理器可以是微處理器，但是在替代的方式中，處理器可以是任何習知的處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可以實現為計算設備的組合（例如，DSP和微處理器的組合、複數個微處理器、一或多個微處理器與DSP核心的結合、或者任何其他此類配置）。
儘管已經結合設備描述一些態樣，但是不言而喻，這些態樣亦構成對應方法的描述，以及因此設備的塊或部件亦應當被理解為對應的方法動作或方法動作的特徵。與此類似地，結合方法動作或作為方法動作描述的態樣亦構成對應設備的對應塊或細節或特徵的描述。方法動作中的一些或所有方法動作可以由硬體裝置（或使用硬體裝置）來執行，該硬體裝置諸如，例如，微處理器、可程式設計電腦或電子電路。在一些實例中，最重要的方法動作中的一些或複數個方法動作可以由此類裝置來執行。
在上文的具體實施方式中，可以看到的是，在實例中將不同的特徵封包在一起。揭示內容的這種方式不應當理解為關於所要求保護的實例具有與在相應請求項中明確提到的特徵相比更多的特徵的意圖。準確地說，本案內容可以包括少於所揭示的單個實例的所有特徵。因此，以下請求項在此應當被認為併入說明書中，其中每個請求項可以獨自作為單獨的實例。儘管每個請求項可以獨自作為單獨的實例，但是應當注意的是，儘管在請求項中，從屬請求項可以涉及與一或多個請求項的特定組合，但是其他實例亦可以包含或包括該從屬請求項與任何其他從屬請求項的主題的組合、或者任何特徵與其他從屬和獨立請求項的組合。本文中提出此類組合，除非明確表示並不預期特定組合。此外，亦預期的是，請求項的特徵可以包括在任何其他獨立請求項中，即使該請求項不直接依賴於該獨立請求項。
亦應當注意的是，在說明書或請求項中所揭示的方法、系統和裝置可以由包括用於執行該方法的相應動作的單元的設備來實現。
此外，在一些實例中，單個動作可以細分為多個子動作或包含複數個子動作。此類子行動可以包含在該單個動作的揭示內容中，以及是該單個動作的揭示內容的一部分。
儘管前述揭示內容示出本案內容的說明性實例，但是應當注意的是，在不背離如由所附申請專利範圍所限定的本案內容的範疇的情況下，可以在本文中進行各種改變和修改。根據本文中所描述的揭示內容的實例的方法請求項的功能及/或動作不需要以任何特定次序執行。另外，公知的元素將不再詳細描述或者可以省略，以便不模糊本文所揭示的態樣和實例的相關細節。此外，儘管本案內容的元素可能是以單數形式來描述的或要求保護的，但是複數形式是可預期的，除非明確地聲明限於單數形式。
100:通訊網路 110:第二設備 120:第一設備 130:後壁 140:地面 150:視線（LOS）路徑 160:地面反射路徑 170:後壁反射路徑 210:圖表 220:圖表 230:圖表 240:圖表 250:圖表 260:圖表 300:圖表 310:第一區域 320:第二區域 400:分部方法 402:方塊 404:方塊 406:方塊 408:方塊 500:系統 504:第一設備 506:第二設備 508:天線 520:處理單元 522:記憶體 524:主記憶體 526:次要存放裝置 528:匯流排 530:通訊介面 540:電腦可讀取媒體 542:天線 600:整合裝置 602:設備 604:設備 606:設備
對本案內容的各態樣以及其許多伴隨的優勢的更加完整的理解將容易獲得，因為當結合附圖考慮時經由參照以下具體實施方式，各態樣以及其許多伴隨的優勢變得更好理解，該附圖僅僅是為了說明而呈現的以及不是對本案內容的限制，以及在其中：
圖1示出根據本案內容的一些實例的示例性的無線通訊網路；
圖2示出根據本案內容的一些實例的示例性的圖表；
圖3示出根據本案內容的一些實例的IQ幅值的示例性的圖表；
圖4示出根據本案內容的一些實例的示例性的方法；
圖5示出根據本案內容的一些實例的實例無線設備的示意方塊圖；及
圖6示出根據本案內容的一些實例的可以與前述無線設備中的任何無線設備整合的各種電子設備。
根據慣例，經由附圖圖示的特徵可以不是按照比例繪製的。因此，為清楚起見，所圖示的特徵的尺寸可以任意地擴大或減小。根據慣例，為清楚起見，附圖中的一些附圖被簡化。因此，附圖可能未圖示特定裝置或方法的所有部件。此外，貫穿說明書和附圖，相似的元件符號指示相似的特徵。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
400:分部方法
402:方塊
404:方塊
406:方塊
408:方塊

Claims (20)

  1. 一種用於在兩個設備之間的一範圍量測的方法，包括以下步驟： 決定在一第一頻率集合處在一第一設備與一第二設備之間的一第一相對載波量測集合； 根據該第一相對載波量測集合來決定一第二頻率集合； 決定在該第二頻率集合處在該第一設備與該第二設備之間的一第二相對載波量測集合；及 將該第一相對載波量測集合和該第二相對載波量測集合進行組合，以估計該第一設備與該第二設備之間的一距離。
  2. 根據請求項1之方法，其中該第一相對載波量測集合和該第二相對載波量測集合包括振幅資訊和相位資訊。
  3. 根據請求項1之方法，其中該第二頻率集合在該第一頻率集合的一範圍內。
  4. 根據請求項1之方法，其中所決定的第二頻率集合是基於該第一相對載波量測集合的一相位和一振幅的。
  5. 根據請求項1之方法，其中組合該第一相對載波量測集合、一第二相對載波量測集合的一相位和一振幅、一先前的第一相對載波量測集合和一先前的第二相對載波量測集合的一相位和一振幅，以決定在決定該第二頻率集合時避免的衰落區。
  6. 根據請求項1之方法，其中該第二頻率集合是基於該第一相對載波量測集合的振幅來決定的。
  7. 根據請求項1之方法，其中該第一設備或該第二設備中的一者包括多個天線。
  8. 一種包括指令的非暫時性電腦可讀取媒體，該等指令在由一處理器執行時使得該處理器執行包括以下操作的方法： 決定在一第一頻率集合處在一第一設備與一第二設備之間的一第一相對載波量測集合； 根據該第一相對載波量測集合來決定一第二頻率集合； 決定在該第二頻率集合處在該第一設備與該第二設備之間的一第二相對載波量測集合；及 將該第一相對載波量測集合和該第二相對載波量測集合進行組合，以估計該第一設備與該第二設備之間的一距離。
  9. 根據請求項8之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該第一相對載波量測集合和該第二相對載波量測集合包括振幅資訊和相位資訊。
  10. 根據請求項8之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該第二頻率集合在該第一頻率集合的一範圍內。
  11. 根據請求項8之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該所決定的第二頻率集合是基於該第一相對載波量測集合的一相位和一振幅的。
  12. 根據請求項8之非暫時性電腦可讀取媒體，其中組合該第一相對載波量測集合、該第二相對載波量測集合的一相位和一振幅、一先前的第一相對載波量測集合和一先前的第二相對載波量測集合的一相位和一振幅，以決定在決定該第二頻率集合時避免的衰落區。
  13. 根據請求項8之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該第二頻率集合是基於該第一相對載波量測集合的振幅來決定的。
  14. 一種用於提供一範圍估計的無線設備，包括： 一記憶體； 一天線；及 耦合到該記憶體和該天線的處理器，該處理器被配置為： 在一第一頻率集合處從一第二設備接收一第一載波訊號集合； 基於該第一載波訊號集合，來決定在該第一頻率集合處在該無線設備與該第二設備之間的一第一相對載波量測集合； 根據該第一相對載波量測集合來決定一第二頻率集合； 在一第二頻率集合處從該第二設備接收一第二載波訊號集合； 基於該第二載波訊號集合，來決定在該第二頻率集合處在該無線設備與該第二設備之間的一第二相對載波量測集合；及 將該第一相對載波量測集合和該第二相對載波量測集合進行組合，以估計該無線設備與該第二設備之間的一距離。
  15. 根據請求項14之無線設備，其中該第一相對載波量測集合和該第二相對載波量測集合包括振幅資訊和相位資訊。
  16. 根據請求項14之無線設備，其中該第二頻率集合在該第一頻率集合的一範圍內。
  17. 根據請求項14之無線設備，其中該所決定的第二頻率集合是基於該第一相對載波量測集合的一相位和一振幅的。
  18. 根據請求項14之無線設備，其中組合該第一相對載波量測集合、該第二相對載波量測集合的一相位和一振幅、一先前的第一相對載波量測集合和一先前的第二相對載波量測集合的一相位和一振幅，以決定在決定該第二頻率集合時避免的衰落區。
  19. 根據請求項14之無線設備，其中該第二頻率集合是基於該第一相對載波量測集合的振幅來決定的。
  20. 根據請求項14之無線設備，其中該天線包括多個天線。
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