TWI616105B - 減少在無線裝置中時脈漂移之衝擊 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示用於計算具有各別時脈漂移之兩個無線裝置之間的往返時間(RTT)同時減低該等時脈漂移對該RTT之衝擊的系統及方法。基於在一第一無線裝置與一第二無線裝置之間交換的一或多個訊息之一第一集合判定該第一無線裝置與該第二無線裝置之間的在一第一方向上的一第一RTT。基於在該第二無線裝置與該第一無線裝置之間交換的一或多個訊息之一第二集合判定該第二無線裝置與該第一無線裝置之間的在一第二方向上的一第二RTT，且計算該第一RTT與該第二RTT的一平均RTT，其中該平均RTT具有該等時脈漂移的一低衝擊。

Description

減少在無線裝置中時脈漂移之衝擊 對相關申請案之交叉參考
本專利申請案主張2013年3月5日申請、讓與給本專利申請案之受讓人且其全文以引用方式明確地併入本文中的題為「REDUCING IMPACT OF CLOCK DRIFT IN WIRELESS DEVICES」之美國臨時申請案第61/772,933號的權利。
所揭示實施例係針對改良基於定位及方位之應用的精度。更特定而言，例示性實施例係針對減少根據IEEE 802.11標準組態之無線裝置中的時脈漂移之效應以便增強精度並減少無線通信系統中的誤差。
無線通信系統可包括無線裝置及存取點(AP)。無線裝置可經組態為可在彼此之間通信或經由AP通信的行動台(STA)。諸如IEEE 802.11ac、802.11ad、802.11v等之標準常用於此等通信。此等標準可包括誤差規範以確保通信品質。
STA可包括至少一局部時脈，基於該局部時脈，STA以其通信及資料處理為基礎。然而，通常不可能的是使若干STA間的局部時脈同步化，且因此每一局部時脈可具有其自己的誤差或時脈漂移。在使用802.11標準之基於定位或方位之應用中，判定兩個STA之間的預先指定之訊息或對話的往返時間(RTT)(例如)可用以提供兩個STA之間的距 離之指示。在RTT判定之習知方法中，當傳輸STA(例如)正與接收STA通信時，傳輸STA之局部時脈的誤差與接收STA之局部時脈的誤差達成協議。因此，RTT判定及兩個STA之間的距離之對應計算為不精確的，且有高誤差傾向。所得誤差根據無線通信標準可為不可接受地高的。
例示性實施例係針對用於計算具有各別時脈漂移之兩個無線裝置之間的往返時間(RTT)同時減低該等時脈漂移對該RTT之衝擊的系統及方法。基於在一第一無線裝置與一第二無線裝置之間交換的一或多個訊息之一第一集合判定該第一無線裝置與該第二無線裝置之間的在一第一方向上的一第一RTT。基於在該第二無線裝置與該第一無線裝置之間交換的一或多個訊息之一第二集合判定該第二無線裝置與該第一無線裝置之間的在一第二方向上的一第二RTT，且計算該第一RTT與該第二RTT的一平均RTT，其中該平均RTT具有該等時脈漂移的一低衝擊。
舉例而言，一例示性實施例係針對一種在一第一無線裝置處計算自該第一無線裝置至一第二無線裝置之往返時間(RTT)的方法，該方法包含：基於一或多個訊息之一第一集合接收一第一方向上之一第一RTT的一計算，其中一或多個訊息之該第一集合包含藉由該第一無線裝置在該第一方向上傳輸的一第一訊框；基於一或多個訊息之一第二集合計算一第二方向上的一第二RTT，其中一或多個訊息之該第二集合包含自該第二方向自該第二無線裝置接收到的一第二訊框；及計算一平均RTT，其中該平均RTT基於該第一RTT及該第二RTT。
另一例示性實施例係針對一種在一第一無線裝置處判定往返時間(RTT)的方法，該方法包含：接收一第二無線裝置之一第二時脈的一第二時脈誤差；基於該第二時脈誤差將該第一無線裝置之一第一時 脈鎖定至該第二時脈；及基於該鎖定之第一時脈判定一往返時間。
另一例示性實施例係針對一種藉由一無線裝置進行之無線通信的方法，該方法包含：接收對應於兩個或兩個以上存取點的兩個或兩個以上時脈誤差，其中該兩個或兩個以上時脈誤差藉由該對應之兩個或兩個以上存取點進行廣播；判定該兩個或兩個以上時脈誤差中的一最小時脈誤差；及藉由基於該最小時脈誤差使該無線裝置之一時脈同步而建立與對應於該最小時脈誤差的一存取點的通信。
另一例示性實施例係針對一種第一無線裝置，其包含：一第一傳輸器，其經組態以在一第一方向上傳輸一第一訊框；一第一接收器，其經組態以基於包含該所傳輸之第一訊框的一或多個訊息之一第一集合接收該第一方向上的一第一往返時間(RTT)的一計算；及一第一處理器，其經組態以：基於一或多個訊息之一第二集合計算一第二方向上的一第二RTT；及計算該第一RTT及該第二RTT的一平均值。
另一例示性實施例係針對一種第一無線裝置，其包含：用於基於一或多個訊息之一第一集合接收在一第一方向上該第一無線裝置與一第二無線裝置之間的一第一往返時間(RTT)之一計算的構件，一或多個訊息之該第一集合包含由該第一無線裝置在該第一方向上傳輸的一第一訊框；用於基於一或多個訊息之一第二集合計算在一第二方向上的該第一無線裝置與該第二無線裝置之間的一第二RTT的構件，其中一或多個訊息之該第二集合包含由該第二無線裝置在該第二方向上傳輸的一第二訊框；及用於計算一平均RTT的構件，其中該平均RTT基於該第一RTT及該第二RTT。
又一例示性實施例係針對包含程式碼之非暫時性電腦可讀儲存媒體，該程式碼在藉由一處理器執行時使得該處理器執行用於在一第一無線裝置處計算自該第一無線裝置至一第二無線裝置的往返時間(RTT)之操作，該非暫時性電腦可讀儲存媒體包含：用於基於一或多 個訊息之一第一集合接收一第一方向上一第一RTT的一計算的程式碼，其中一或多個訊息之該第一集合包含藉由該第一無線裝置在該第一方向上傳輸的一第一訊框；用於基於一或多個訊息之一第二集合計算一第二方向上的一第二RTT的程式碼，其中一或多個訊息之該第二集合包含由該第二無線裝置在該第二方向上傳輸的一第二訊框；及用於計算一平均RTT的程式碼，其中該平均RTT基於該第一RTT及該第二RTT。
200‧‧‧例示性系統
210‧‧‧傳輸器系統
212‧‧‧資料源
214‧‧‧TX資料處理器
222‧‧‧傳輸器(TMTR)/接收器
224‧‧‧天線
230‧‧‧處理器
232‧‧‧記憶體
236‧‧‧資料源
238‧‧‧TX資料處理器
240‧‧‧解調變器
242‧‧‧RX資料處理器
250‧‧‧接收器系統
252‧‧‧天線
254‧‧‧接收器(RCVR)
260‧‧‧RX資料處理器
270‧‧‧處理器
272‧‧‧記憶體
280‧‧‧調變器
t1‧‧‧時戳/時間
t1'‧‧‧第五時間
t2‧‧‧時戳/時間
t2'‧‧‧第六時間
t3‧‧‧時戳/時間
t3'‧‧‧第七時間
t4‧‧‧時戳/時間
t4'‧‧‧第八時間
隨附圖式經呈現以協助描述本發明之實施例，且僅為了實施例之說明且非對實施例的限制而提供。
圖1為以習知方法計算兩個無線裝置之間的RTT的訊息交換之時刻表。
圖2說明例示性無線通信系統。
圖3說明計算兩個無線裝置之間的RTT的訊息交換之例示性時刻表。
圖4說明判定兩個無線裝置之間的RTT之例示性方法的序列之流程圖。
本發明之態樣揭示於以下描述內容以及針對本發明之特定實施例的相關圖式中。可設計出替代實施例而不偏離本發明之範疇。另外，本發明之熟知元件將不加以詳細描述或將被省略以便不混淆本發明的相關細節。
詞語「例示性」在本文中用以意謂「充當一實例、個例或說明」。不必將本文中描述為「例示性」之任何實施例解釋為比其他實施例較佳或有利。同樣，術語「本發明之實施例」並不要求本發明之所有實施例包括所論述之特徵、優點或操作模式。
本文中所使用之術語係僅用於達成描述特定實施例之目的，且不欲限制本發明之實施例。如本文中所使用，單數形式「一」及「該」意欲亦包括複數形式，除非上下文另有清楚地指示。將進一步理解，術語「包含」及/或「包括」在於本文中使用時指定所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但並不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。
另外，許多實施例係依據待由(例如)計算裝置之元件執行之動作序列來描述。應認識到，本文中所描述之各種動作可藉由特定電路(例如，特殊應用積體電路(ASIC))、藉由一或多個處理器所執行之程式指令或藉由兩者之組合來執行。另外，可認為本文中所描述之此動作序列完全體現於任何形式之電腦可讀儲存媒體內，該電腦可讀儲存媒體中儲存有在執行時將使一關聯處理器執行本文中所描述之功能性的電腦指令之對應集合。因此，本發明之各種態樣可以許多不同形式體現，其皆已被預期為在所主張之標的之範疇內。此外，對於本文中所描述之實施例中的每一者而言，任何此等實施例之對應形式可在本文中被描述為(例如)「經組態以執行所描述動作的邏輯」。
例示性實施例是針對用於減少無線通信系統中之時脈漂移的系統及方法。在一些實施例中，例示性通信系統中之無線裝置可經組態以判定其時脈漂移，且將該時脈漂移宣告或廣播給其他無線裝置或存取點。藉由在通信中使用無線裝置之時脈漂移的知識，例示性技術可減少往返時間(RTT)計算上的所得誤差。在一個實例中，接收裝置或STA可依據發送STA之時脈漂移來估計其時脈漂移，其中發送STA傳輸或廣播發送STA的時脈漂移。在另一實例中，相反操作為可能的，藉此接收STA傳輸或廣播接收STA的時脈漂移，且發送STA依據接收STA的時脈漂移來估計發送STA的時脈漂移。在再一實例中，發送 STA或接收STA或諸如存取點的任何其他實體可獲得發送STA及接收STA兩者的時脈漂移，且可藉由使用例示性平均函數獲得發送STA與接收STA之間的十分準確之RTT。
如本文中所使用，「存取點」(或「AP」)可指能夠及/或經組態以路由、連接、共用及/或以其他方式提供至一或多個其他裝置之網路連接的任何裝置，諸如無線裝置或STA。AP可包括可藉以提供此連接的一或多個有線及/或無線介面，諸如分別為一或多個乙太網路介面及/或一或多個IEEE 802.11介面。舉例而言，諸如無線路由器之AP可包括一或多個乙太網路埠以連接至本端數據機或其他網路組件(例如，交換器、閘道器等)及/或連接至將被提供網路存取的一或多個其他裝置，以及包括一或多個天線及/或無線網路連接卡以廣播、傳輸及/或以其他方式提供一或多個無線信號以促進與一或多個其他裝置之連接性。
如本文中所描述之無線裝置或STA可包括系統、用戶單元、用戶台、行動台、行動件、遠端台、遠端終端機、行動裝置、使用者終端機、終端機、無線通信裝置、使用者代理、使用者裝置，或使用者裝備(UE)。STA可為蜂巢式電話、無線電話、會話起始協定(SIP)電話、無線區域迴路(WLL)台、個人數位助理(PDA)、具有無線連接能力之手持型裝置、計算裝置或連接至無線數據機的其他處理裝置。
一般而言，本文中所描述之實施例可是關於裝置之根據各種IEEE 802.11訊息傳遞標準利用無線區域網路(WLAN)的無線通信。實施例可(例如)藉由減少由STA中的時脈漂移朝向RTT之計算貢獻的誤差來改良使用無線AP獲取STA的位置。並非依賴於來自傳輸衛星地球定位資料之陸地基地台的衛星信號或輔助資料，STA可使用無線AP獲取其地理方位。AP可傳輸並接收遵循諸如802.11g、802.11n、802.11ac、802.11ad、802.11v等之各種IEEE 802.11標準的無線信號。 在一些實施例中，STA在傳輸或接收來自多個天線的信號時可遵守802.11ac及802.11v標準。一些實施例可以0.1奈秒(ns)增量對時序信號取樣，而一些實施例可以小於10ns(例如，1.5ns、2ns、0.1ns等)的時間增量對信號取樣，同時仍遵守標準。實施例可基於解決來自多個天線之所傳輸信號的定義而實施來自802.11標準的離開時間(TOD)及到達時間(TOA)量測。在一些實施例中，可傳輸TOA與TOD之間的時間差，而非傳輸TOA及TOD。在一些實施例中，接收STA及發送STA兩者可傳輸足以計算TOD及TOA量測的資訊。在一些實施例中，此等新訊息可在經修訂之802.11標準中經編纂。AP可傳輸時序量測(諸如，TOA及TOD量測)至STA，並自STA接收時序量測。當STA自三個或三個以上AP獲得時序量測連同來自AP的地理定位資訊時，STA可能能夠使用多重時序量測藉由執行類似於GPS定位的技術(例如，三角量測及其類似者)來判定其方位。在一些狀況下(例如，特別是當STA中之至少一者靜止時)，STA可在彼此之間傳輸並接收時序量測，以便獲得彼此之間的RTT及距離。
參看圖1，將描述用於計算發送STA(STA1)與接收STA(STA2)之間的RTT之現有技術，該技術可符合(例如)在一些802.11標準(諸如802.11v第264頁)中找到的規範、圖表及指南。在來自STA2之請求及來自STA1之應答之後，STA1以重疊對傳輸時序量測訊框。一對之第一時序量測訊框含有一非零對話符記。對話符記欄位為藉由發送STA選定以識別時序量測訊框作為該對中之第一者的非零值，其中第二或跟隨時序量測訊框稍後將被發送(若對話符記為零，則該符記指示時序量測訊框將不繼之以隨後跟隨時序量測訊框)。跟隨時序量測訊框含有設定為該對之第一訊框中之對話符記之值的跟隨對話符記。藉由第一時序量測訊框，兩個STA捕捉時戳。STA1捕捉傳輸時序量測訊框的第一時間(t1)。STA2捕捉時序量測訊框到達STA2的第二時間(t2)， 及自STA2傳輸ACK回應的第三時間(t3)。STA1捕捉ACK到達的第四時間(t4)。在跟隨時序量測訊框中，STA1將其捕捉之時戳值(t1及t4)傳送至STA2。藉由此資訊，STA2可獲得RTT為[(t4-t1)-(t3-t2)]。然而，STA1及STA2中之每一者很可能具有其局部時脈上之時脈漂移，該等時脈漂移將使如上獲得之RTT的精度降級。
為了說明，假設STA1中局部時脈的時脈漂移具有為ppm1的量測為自預期頻率之以百萬分之一(ppm)計之變化的誤差。類似地，STA2具有為ppm2之局部時脈漂移。再次參看圖1，在以上假設情況下將進一步詳細地檢驗各種時戳t1至t4。如所看出，t2等於t1加上自STA1發送至STA2之時序量測訊框之飛行時間(其中TOF為RTT的一半)，或換言之t2=t1+TOF。時間t3自將時序量測訊框之持續時間(此持續時間本文中將被稱作「M」)相加至STA2對訊息作出回應花費的時間(亦稱作短訊框間間隔(SIFS))而獲得，或換言之，t3=t2+M+SIFS。對於自STA2至STA1的ACK，時間t4類似地如將t3添加至TOF而獲得。在數學項中，t4=t3+TOF。由於STA1可隨著ppm1之誤差發生變化，因此在STA1處計算之時間t4及t1將乘以因數(1+ppm1)。類似地，在STA2處計算之時間t3及t2將乘以因數(1+ppm2)。藉由時間t1至t4之以上分解，RTT可藉由以下數學等式更詳細地表達。
RTT=t4-t1-(t3-t2)=(t3+TOF-t1)*(1+ppm1)-(t2+M+SIFS-t2)*(1+ppm2)=(t2+M+SIFS+TOF-t1)*(1+ppm1)-(M+SIFS)*(1+ppm2)=(t1+TOF+M+SIFS+TOF-t1)*(1+ppm1)-(M+SIFS)*(1+ppm2)=(2 * TOF+M+SIFS)*(1+ppm1)-(M+SIFS)*(1+ppm2)=2 * TOF *(1+ppm1)+(M+SIFS)*(ppm1-ppm2)
在其中M為100μs、SIFS為16μs且使得ppm1-ppm2為50ppm的ppm1及ppm2中之每一者為±25ppm的實際實例中，看出，RTT中之誤 差可到達5.8ns，其可導致約1.7公尺之位置不確定性。在定位應用中，此量值之誤差可為不可接受地大的(特別是在STA1及STA2靠近情況下)。因此，例示性實施例包括減少RTT之誤差的系統及方法，如以下章節中將進一步詳細地解釋。
首先，參看圖2，將描述例示性系統200，其可經組態以執行用於減少RTT之計算中時脈誤差之效應或衝擊的例示性技術。如圖所示，系統200包括傳輸器系統210及接收器系統250。在不損失普遍性情況下，傳輸器系統210及接收器系統250兩者可實施於AP或STA中。在說明性實例中，傳輸器系統210表示諸如以上STA1的發送STA或第一無線裝置，且接收器系統250表示諸如第二無線裝置或以上STA2的接收STA。自傳輸器系統210至接收器系統250之傳輸被稱作前向鏈路或第一方向，而自接收器系統250至傳輸器系統210的傳輸被稱作反向鏈路或第二方向。
應理解，傳輸器210及接收器系統250之一些態樣已經組態以按照例示性實施例實施特定特徵、功能及修改。舉例而言，經組態以實施當前IEEE 802.11標準之傳輸器及接收器通常包括在前向鏈路上藉由來自傳輸器之對應複數個傳輸器傳輸的複數個資料串流，其導致精細時序量測的不定性。例示性實施例避免此等不定性且組態傳輸器系統210及接收器系統250以要求(例如)關於用於精細時序量測之訊框的所有傳輸自單一射頻(RF)鏈或天線發生。如下文將進一步解釋，此態樣藉由訊務資料自TX資料處理器214至耦接至天線224之傳輸器222的傳輸來實施。
對於第一方向或前向鏈路，對應於來自傳輸器系統210之所有傳輸的資料串流經提供作為自資料源212至傳輸(TX)資料處理器214的訊務資料。TX資料處理器214基於關聯寫碼方案執行訊務資料的格式化、寫碼及交錯。可使用正交分頻多工(OFDM)技術對經寫碼訊務資 料與導頻資料一起進行多工。導頻資料通常為以已知方式處理之已知資料型樣，且可在接收器系統處用來估計頻道回應。經多工導頻及經寫碼訊務資料經調變(例如，根據BPSK、QPSK等)以提供調變符號，該等調變符號接著提供至展示為傳輸器(TMTR)222之第一傳輸器以供經由天線224傳輸。資料速率、寫碼及調變可基於儲存於記憶體232中且由處理器230執行的指令。
在接收器系統250處，所傳輸之經調變信號由天線252接收到，且接收到之信號經提供至接收器(RCVR)254。接收器254調節(例如，濾波、放大及降頻轉換)接收到之信號，數位化經調節之信號以提供樣本，且進一步處理該等樣本以提供對應的「所接收之」符號串流。RX資料處理器260接著接收並處理接收到之符號串流以提供「偵測到」的符號串流。RX資料處理器260接著解調變、解交錯並解碼偵測到之符號串流以恢復訊務資料。由RX資料處理器260進行之處理與由傳輸器系統210處之TX資料處理器214執行的處理互補。
現來到第二方向或反向鏈路，接收器系統250處之處理器270週期性地判定儲存於記憶體272中之若干預寫碼矩陣中的一者，且用公式表示包含對應矩陣索引部分及秩值部分的反向鏈路訊息。反向鏈路傳輸或反向鏈路訊息可包含關於通信鏈路及/或所接收訊務資料的各種類型之資訊。反向鏈路訊息藉由亦接收來自資料源236之訊務資料的TX資料處理器238處理，藉由調變器280調變，藉由傳輸器(TMTR)254調節，且傳輸回至傳輸器系統210。對於反向傳輸，接收器系統250中之傳輸器TMTR在同一模組中展示為RCVR 254，從而共用天線252，且類似地，傳輸器系統210中之第一接收器或接收器RCVR 222在同一模組中展示為TMTR 222，從而共用天線224。
在傳輸器系統210處，來自接收器系統250之經調變信號藉由天線224接收到，藉由接收器222調節，藉由解調變器240解調變，且藉 由RX資料處理器242處理以提取反向鏈路訊息。處理器230接著判定將使用來自儲存於記憶體232中之複數個預寫碼矩陣中的哪一預寫碼矩陣，且接著處理所提取之訊息。雖然例示性系統200已關於圖2之所說明特徵或功能區塊進行了展示並描述，但應理解，各種功能區塊之功能性可經組合或變更以適合特定實施。舉例而言，是關於傳輸器210之TX資料處理器214及處理器230的態樣可經組合並實施於第一處理器中。類似之此等修改對於熟習此項技術者將為顯而易見。
此外，應理解，僅提供以上描述內容之功能性的進一步詳細描述，為了清楚，本文中已省略了系統200之各種上述組件之功能性的基本描述。熟習此項技術者將能夠將針對精細時序量測的所揭示技術應用於任何其他類似傳輸器及接收器結構而不偏離本發明的範疇，此是由於精細時序量測是關於減少時脈誤差在計算RTT中的效應或衝擊。
現參看圖3，將進一步詳細地解釋是關於RTT之準確量測的例示性實施例。在圖3中，STA1可根據圖2之傳輸器系統210進行組態，而STA2可根據圖2之接收器系統250進行組態。在一些實施例中，圖3之系統經組態用於「精細時序量測」，藉此可獲得STA1與STA2之間的RTT之準確量測。由於精細時序量測與本發明有關，所以精細時序量測包括對當前802.11v標準的修改。當前IEEE 802.11v標準可用於同步化用途，以及用於方位或定位用途。藉由已展示於以下表1中的對應於精細時序量測的修改中之一些，新IEEE 802.11修訂mc標準可越過各種802.11標準(例如，802.11g、802.11n、802.11ac、802.11ad、802.11v等)用於方位用途。
由於表1是關於新IEEE 802.11修訂mc標準的態樣，因此與例示性實施例相關之表1展示如下：
Figure TWI616105BD00001
雖然以上表1概述對當前IEEE 802.11標準之相關修改以獲得所提議之新IEEE 802.11修訂mc標準，特別是由於其是關於例示性實施例中的精細時序量測，但所提議新IEEE 802.11修訂mc標準的其他細節一般而言可在美國臨時申請案第61/721,437號中找到，該美國臨時申請案題為「METHODS FOR PRECISE LOCATION DETERMINATIONS AND WIRELESS TRANSMISSIONS IN 802.11 STANDARDS」、在2012年11月1日申請、讓與給本申請案之受讓人，且以引用之方式併入本文中。
更特定而言，關於所揭示實施例，精細時序量測允許(例如)STA2準確地量測STA2與STA1之間的RTT。藉由精細時序量測訊框之定期傳送，對於接收STA(STA2)，有可能追蹤接收STA與環境中之其他STA的相對方位的改變。
如可認識到，是關於STA1與STA2之間的訊息傳送之時刻表相較於關於圖1中之習知方法描述的彼等元件包括額外元件。更特定而言，在圖3之例示性態樣中，來自STA2之請求指示，兩側交換接通。此情形節省STA1與STA2之間的額外請求-應答常式，然而，應理解，替代性實施例可經組態而無兩側交換，藉此可獲得相同結果，即使經由請求-應答之額外步驟。應理解，儘管已以圖3中之例示性次序說明動作/常式的序列，但不要求實施例採用動作的相同序列。舉例而言，儘管動作可描述為在先前動作之後或在先前動作之後執行，但不要求動作及先前動作必須在時間上分離，此是由於有可能的是，在圖3之時刻圖中描述的一些動作可經組合成單一異動或者同時或並行地執行，而不脫離實施例的範疇。
繼續進行圖3之時刻表，在來自STA2之兩側請求及來自STA1之應答之後，STA1以重疊對傳輸時序量測訊框。下幾個訊息傳送類似於習知技術，其中計算在第一方向上的第一RTT。例如是關於STA1之第一時脈誤差可與第一RTT相關聯。在不損失普遍性情況下，第一方向是關於對應於例如自STA1傳輸至STA2之第一訊框的時序量測訊框的返程，繼之以自STA2傳輸至STA1之第一訊框的應答。因此，第一方向上之第一RTT可基於一或多個訊息之第一集合進行計算，其中訊息包含第一訊框之傳輸(例如，第一傳輸)，及第一訊框之對應應答(例如，第一應答)的接收。更詳細地，如先前所解釋，第一RTT至少部分基於第一時間t1及第四時間t4，例如，第一時間t1及第四時間t4可在與第一訊框之RTT量測相關的STA1處獲得。再者，時間t1及t4可被 傳送至STA2，其中以STA2可以如上文關於圖1所解釋的類似方式(亦即，藉由計算[(t4-t1)-(t3-t2)])來計算第一方向上之第一RTT(或本文中簡單地為「RTT」)。在一些狀況下，STA2可將所計算之RTT傳送至STA1。
一旦STA2接收到t1及t4(且進一步在一些狀況下應答此接收及/或發送所計算之RTT至STA1)，例示性實施例便偏離習知技術在於，開始用於獲得STA2與STA1之間的第二量測集合(用於第二方向上之第二RTT(本文中，RTT'))的第二協定，其中第二方向可被認為是第一方向的反向方向。(例如)對應於第二無線裝置STA2的第二時脈誤差可與第二RTT相關聯。
第二方向上之第二RTT或RTT'基於是關於第二訊框之傳輸及第二訊框之應答之接收的一或多個訊息之第二結合來計算。更具體而言，STA2在第五時間(t1')傳輸(例如，在第二傳輸中)是關於第二訊框的時序量測訊框(例如)至STA1。STA1捕捉第二訊框到達STA1之第六時間(t2')及自STA1傳輸第二訊框之應答(例如，第二應答或ACK回應)的第七時間(t3')。STA2捕捉在STA2處接收到ACK的第八時間(t4')。在跟隨時序量測訊框中，STA2將其捕捉之時戳值(t1'及t4')傳送至STA1。藉由此資訊，STA1可能能夠判定第二RTT為藉由以下等式表示的第八時間與第五時間之間的差減去第七時間與第六時間之間的差：RTT'=[(t4'-t1')-(t3'-t2')]。在一個實施例中，如所說明，STA1可將所計算之RTT'傳送至STA2，藉此STA2將具有RTT及RTT'兩者。使用此資訊，STA2可獲得表示為RTT"之RTT與RTT'的平均值，其可有利地導致由時脈漂移引起之誤差的顯著減少。更具體而言，與平均RTT(RTT")相關聯的平均時脈誤差為比與第一RTT(RTT)相關聯之第一時脈誤差及與第二RTT(RTT')相關聯之第二時脈誤差低的誤差。
替代地，若STA2如先前所提及先前已傳送至RTT至STA1作為一 些實施例的選項，且由於STA1已具有RTT'，則STA1亦可執行計算以獲得RTT與RTT'的平均值RTT"。為了解釋說明性實施例，下文選定在STA2處計算RTT"之狀況，同時將緊記此是非限制性說明，且可在STA1處或就此而言在諸如必要時戳及/或往返時間值自STA1及STA2傳送至之存取點的任何其他實體處執行RTT"的以下計算。
為了簡潔，關於例示性實施例提供RTT'的計算，同時假設RTT之計算類似於已描述之習知方法中的RTT之計算。應理解，STA1及STA2對於以下計算假設為較佳靜止或非移動的(或其之間的距離保持不變更)，因此TOF值並不改變。此外，若等同系統或晶片集用於時常為針對手機之狀況的STA1及STA2的組態中，則STA1及STA2之SIFS值亦將為相同的。藉由此等假設且再次緊記該情形，STA1假設為具有具為ppm1之誤差的時脈漂移，且STA2具有為ppm2的類似誤差，則對應RTT'獲得如下。
RTT'=t4'-t1'-(t3'-t2')=(t3'+TOF-t1')*(1+ppm2)-(t2'+M+SIFS-t2')*(1+ppm1)=(t2'+M+SIFS+TOF-t1')*(1+ppm2)-(M+SIFS)*(1+ppm1)=(t1'+TOF+M+SIFS+TOF-t1')*(1+ppm2)-(M+SIFS)*(1+ppm1)=(2 * TOF+M+SIFS)*(1+ppm2)-(M+SIFS)*(1+ppm1)=2 * TOF *(1+ppm2)+(M+SIFS)*(ppm2-ppm1)
如將被再調用，獲得RTT為RRT=2 * TOF *(1+ppm1)+(M+SIFS)*(ppm1-ppm2)。因此，對RTT與RTT'進行平均將導致藉由下式表示的平均值
Figure TWI616105BD00002
藉由保持原樣之先前假設，亦即，M為100μs，SIFS為16μs，且ppm1及ppm2中之每一者為±25ppm，看出RTT"中之誤差對應於RTT"表達式中的因數TOF*(ppm1+ppm2)，其在STA1與STA2分開100公尺時等於 100/3e8 * 1e9 * 50e -6=0.0167ns。與關於圖1解釋之習知方法中的5.8ns誤差相比較，看出，在例示性實施例中，誤差被減少為348之因數，其將由熟習此項技術者認識為實質減少。因此，藉由使用STA1與STA2之間的兩個方向上之時間訊框量測傳送獲得往返時間值且對其進行平均，例示性實施例在RTT之計算中可使兩個STA之時脈漂移的衝擊最小化，且因此改良RTT的精度。
在上文說明之實例中，雖然STA1計算RTT'且將其發送至STA2用於平均函數，但如先前所解釋，替代性實施例為可能的，其中在STA2處計算之RTT發送至STA1；且由於STA1已經組態以計算RTT'，因此STA1可完成用於計算平均函數以判定RTT"的步驟。作為另一替代例，STA1及STA2可傳送時戳及往返時間計算中之一些或全部至另一實體(諸如，伺服器、方位判定實體或AP)以判定RTT"。舉例而言，STA2可計算RTT且將RTT發送至AP，且STA1可計算RTT'且發送RTT'至AP，藉此AP可計算RTT"。熟習此項技術者將認識到，在在緊記在兩個方向上獲得RTT且對其進行平均同時在類似表上可係可能的其他替代例可顯著地減少時脈漂移在RTT計算中的衝擊。
另外，請注意，藉由上文描述之精細時序量測及對應時戳捕捉，關於(例如)RTT之計算，t1及t3對應於所傳輸訊框之前置項的開始顯現於傳輸天線埠(例如，耦接至傳輸器TMTR 222之天線224的天線埠，其中STA1實施為傳輸器系統210)處的時間點。實施可在傳輸處理期間捕捉早於或遲於其實際發生的點的時戳，且使值偏移以補償時間差。對應地，t2及t4對應於傳入訊框之前置項的開始到達接收天線埠(例如，耦接至接收器RCVR 254之天線252的天線埠，其中STA2實施為接收器系統250)的時間點。因為藉由其邏輯結構偵測訊框且進行同步招致時間延遲，所以實施藉由以下操作判定傳入訊框之前置項的開始到達接收天線埠的時間：捕捉其發生之後某時間的時戳，且藉由 自所捕捉值減去偏移來補償延遲。
現將描述又一實施例，其中替代如上文一般對RTT及RTT'進行平均以獲得RTT"，兩個STA中之一者(即，STA2)可將其時脈鎖定至STA1之時脈，使得STA2之因數(1+ppm2)將採用(1+ppm1-residual_ppm)的形式，其中residual_ppm為在STA2已鎖定至STA1之時脈之後保持的差分ppm2。如熟習此項技術者將理解，STA2(例如)在IEEE 802.11訊框之前置項的舊版短訓練欄位(L-STF)部分期間且在舊版長訓練欄位(L-LTF)部分之前以粗略方式可將其時脈鎖定至STA1的時脈。在此實施例中，不要求計算RTT'及RTT"的額外步驟。因此，先前描述的RTT之計算將合適地修改如下：RTT=2 * TOF *(1+ppm1)+(M+SIFS)*(ppm1-ppm2)=2 * TOF *(1+ppm1)+(M+SIFS)*(residual_ppm)
在說明性實例中，若residual_ppm假設為大約1ppm，其對應於實際應用，則RTT中之誤差被減少至116us*1e-6=0.116ns=0.03m，該誤差比習知方法之誤差低為約50的因數(在與上文相同之假設情況下，亦即，M為100μs、SIFS為16μs、ppm1及ppm2中的每一者為±25ppm，且STA1與STA2分開100公尺)。
在通信可關於AP與STA之間的通信(亦即，而非如上文所論述之兩個STA(STA1及STA2)之間的通信)且無線通信系統包含啟用方位之若干AP的一些實施例中，若AP經組態以廣告或廣播其最大時脈誤差或ppm值，則實施例之效能可被改良。以此方式，通信系統中之所有STA可鎖定於具有最低時脈誤差之AP。此外，在此實例中，具有最小時脈誤差之AP可充當其相鄰者的主控裝置。因此，諸如STA1或STA2之無線裝置(例如)可接收由兩個或兩個以上存取點傳輸的兩個或兩個以上時脈誤差，且判定該兩個或兩個以上時脈誤差中的最小時脈誤差。無線裝置可接著藉由基於最小時脈誤差同步無線裝置之時脈而建 立與對應於最小時脈誤差的存取點的通信。時脈誤差(例如，以ppm計)之廣告可在信標中或在交握程序(諸如，精細時序量測請求交換)中加以廣播，該交握程序通常將在執行精細時序量測交換之前發生。另外，無線裝置亦可向對應於最小時脈誤差之最小時脈誤差AP傳達：該最小時脈誤差AP具有最小時脈誤差。基於此情形，最小時脈誤差AP可將自身指定或建立為主控AP，且將其作為主控AP的狀態廣告至相鄰AP。
應瞭解，實施例包括用於執行本文中所揭示之程序、功能及/或演算法的各種方法。舉例而言，如圖4中所說明，一實施例可包括一種在第一無線裝置處計算自第一無線裝置(例如，STA1)至第二無線裝置(例如，STA2)之往返時間(RTT)的方法，該方法包含：基於一或多個訊息之第一集合接收第一方向上的第一RTT之計算(例如，自STA2接收RTT)，其中一或多個訊息之第一集合包含由第一無線裝置在第一方向上傳輸的第一訊框-區塊402；基於一或多個訊息之第二集合計算第二方向上的第二RTT(例如，RTT')，其中一或多個訊息之第二集合包含由第二無線裝置在第二方向上傳輸的第二訊框-區塊404；及計算平均RTT(例如，RTT")，其中平均RTT係基於第一RTT及第二RTT-區塊406。
在一些態樣中，第一無線裝置包含關於判定第二方向上之第二RTT的第一時脈誤差，且第一RTT可在第一方向上接收自第二無線裝置，其中第二無線裝置包含第二時脈誤差。平均RTT具有低於第一RTT或第二RTT的誤差。第一及第二無線裝置可為行動裝置，或第一無線裝置可為存取點，而第二無線裝置為行動裝置或存取終端機。另外，訊息之第一集合及第二集合可基於IEEE 802.11標準，且特定而言可基於精細時序量測。
熟習此項技術者應瞭解，可使用各種不同技藝及技術中之任一 者來表示資訊及信號。舉例而言，可由電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子或其任何組合來表示可貫穿以上描述內容所提及之資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及碼片。
另外，彼等熟習此項技術者應瞭解，結合本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。為了清楚地說明硬體與軟體之此可互換性，上文已大體在功能性方面描述了各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟。此功能性實施為硬體抑或軟體取決於特定應用及強加於整個系統之設計約束。熟習此項技術者可針對每一特定應用以變化之方式實施所描述之功能性，但不應將該等實施決策解譯為導致偏離本發明之範疇。
結合本文中所揭示之實施例所描述之方法、序列及/或演算法可直接以硬體、以由處理器執行之軟體模組，或以前述兩者之組合來體現。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的儲存媒體中。例示性儲存媒體耦接至處理器，使得處理器可自儲存媒體讀取資訊及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，本發明之實施例可包括體現有一種用於在判定兩個無線裝置之間的RTT中減少時脈誤差/漂移之衝擊的方法的電腦可讀媒體。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之任一構件包括於本發明之實施例中。
雖然前述揭示內容展示本發明之說明性實施例，但應注意，在不偏離如由附加申請專利範圍界定的本發明之範疇之情況下可對本發明進行各種改變及修改。無需以任何特定次序執行根據本文中描述之本發明之實施例的方法項的功能、步驟及/或動作。此外，雖然可能 以單數形式描述或主張本發明之元件，但除非明確陳述對單數形式之限制，否則亦預期到複數形式。

Claims (20)

  1. 一種第一無線裝置，該第一無線裝置包含：一接收器，其接收來自該通信網路之多個訊框；及一處理器，其經組態以：獲得在對應於兩個或兩個以上存取點之該接收器處所接收之兩個或兩個以上時脈誤差，其中該兩個或兩個以上時脈誤差藉由該對應之兩個或兩個以上存取點進行廣播；判定該兩個或兩個以上時脈誤差中的一最小時脈誤差；及藉由基於該最小時脈誤差使該無線裝置之一時脈同步而建立與對應於該最小時脈誤差的一存取點的通信。
  2. 如請求項1之第一無線裝置，其中該兩個或兩個以上時脈誤差在該第一無線裝置與該兩個或兩個以上存取點之間之一精細時序量測請求交換中獲得。
  3. 如請求項1之第一無線裝置，其中該兩個或兩個以上時脈誤差包含該兩個或兩個以上存取點之多個最大時脈誤差。
  4. 如請求項1之第一無線裝置，其中對應於該最小時脈誤差之該存取點經組態以將其自身建立為該兩個或兩個以上存取點中的一主控存取點。
  5. 如請求項1之第一無線裝置，其中該兩個或兩個以上時脈誤差在一或多個信標中廣播。
  6. 如請求項1之第一無線裝置，其中該處理器進一步經組態以：至少部分地基於該第一無線裝置之經同步之該時脈而以一第二無線裝置計算一訊息交換之一往返時間。
  7. 如請求項1之第一無線裝置，其中該兩個或兩個以上時脈誤差表示為百萬分之一(ppm)。
  8. 一種第一無線裝置，該第一無線裝置包含：用於接收對應於兩個或兩個以上存取點之兩個或兩個以上時脈誤差的構件，其中該兩個或兩個以上時脈誤差藉由該兩個或兩個以上存取點進行廣播；用於判定該兩個或兩個以上時脈誤差中的一最小時脈誤差的構件；及用於藉由基於該最小時脈誤差使該第一無線裝置之一時脈同步而建立與對應於該最小時脈誤差的一存取點的通信的構件。
  9. 如請求項8之第一無線裝置，其中該兩個或兩個以上時脈誤差在該第一無線裝置與該兩個或兩個以上存取點之間之一精細時序量測請求交換中獲得。
  10. 如請求項8之第一無線裝置，其中該兩個或兩個以上時脈誤差包含該兩個或兩個以上存取點之多個最大時脈誤差。
  11. 如請求項8之第一無線裝置，其中對應於該最小時脈誤差之該存取點經組態以將其自身建立為該兩個或兩個以上存取點中的一主控存取點。
  12. 如請求項8之第一無線裝置，其中該兩個或兩個以上時脈誤差在一或多個信標中廣播。
  13. 如請求項8之第一無線裝置，其中該處理器進一步經組態以：至少部分地基於該第一無線裝置之經同步之該時脈而以一第二無線裝置計算一訊息交換之一往返時間。
  14. 如請求項8之第一無線裝置，其中該兩個或兩個以上時脈誤差表示為百萬分之一(ppm)。
  15. 一種包含多個程式指令之非暫時性電腦可讀儲存媒體，該等程式指令可由一第一無線裝置之一處理器執行以將該第一無線裝置導引以： 獲得對應於兩個或兩個以上存取點之兩個或兩個以上時脈誤差，其中該兩個或兩個以上時脈誤差藉由該兩個或兩個以上存取點進行廣播；判定該兩個或兩個以上時脈誤差中的一最小時脈誤差；及藉由基於該最小時脈誤差使該第一無線裝置之一時脈同步而建立與對應於該最小時脈誤差的一存取點的通信。
  16. 如請求項15之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該兩個或兩個以上時脈誤差在該第一無線裝置與該兩個或兩個以上存取點之間之一精細時序量測請求交換中獲得。
  17. 如請求項15之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該兩個或兩個以上時脈誤差包含該兩個或兩個以上存取點之多個最大時脈誤差。
  18. 如請求項15之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中對應於該最小時脈誤差之該存取點經組態以將其自身建立為該兩個或兩個以上存取點中的一主控存取點。
  19. 如請求項15之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該兩個或兩個以上時脈誤差在一或多個信標中廣播。
  20. 如請求項15之非暫時性電腦可讀儲存媒體，其中該等程式指令由該處理器可實施地進一步將該第一無線裝置導引以：至少部分地基於該第一無線裝置之經同步之該時脈而以一第二無線裝置計算一訊息交換之一往返時間。
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