(57)【要約】  開始側デバイスと応答側デバイスとの間で測距動作を実行し得る装置および方法が開示される。開始側デバイスは、測距動作を実行することを応答側デバイスに要求し得る。応答側デバイスは、第1のファインタイミング測定(FTM)フレームを開始側デバイスに送信し得、肯定応答(ACK)フレームを応答側デバイスから受信し得、第2のFTMフレームを開始側デバイスに送信し得る。第2のFTMフレームは、時間値および角度情報を含み得る。時間値は、第1のFTMフレームの出発時間(TOD)とACKフレームの到着時間(TOA)との間の差を示し得る。角度情報は、応答側デバイスに対する開始側デバイスの方向を示し得る。開始側デバイスは、受信された時間値および角度情報に少なくとも部分的に基づいて、応答側デバイスに対するその位置を決定し得る。
2018509611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1のデバイスと第2のデバイスとの間で測距動作を実行する方法であって、前記第2のデバイスの1つまたは複数のプロセッサによって実行され、
第1のファインタイミング測定(FTM)フレームを前記第1のデバイスから受信するステップと、
肯定応答(ACK)フレームを前記第1のデバイスに送信するステップと、
第2のFTMフレームを前記第1のデバイスから受信するステップであって、前記第2のFTMフレームが、
前記第1のFTMフレームの出発時間(TOD)と前記ACKフレームの到着時間(TOA)との間の差を示す時間値、および
前記第1のデバイスに対する前記第2のデバイスの方向を示す角度情報
を含む、ステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記第2のFTMフレームにおいて受信された前記時間値および前記角度情報に少なくとも部分的に基づいて、前記第1のデバイスに対する前記第2のデバイスの位置を決定するステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記決定するステップが、
前記時間値に基づいて、前記第1のFTMフレームおよび前記ACKフレームのラウンドトリップ時間(RTT)を決定するステップと、
前記RTTおよび前記角度情報に少なくとも部分的に基づいて、前記第2のデバイスの前記相対位置を推定するステップと
を含む、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記第1のデバイスに、前記第1のデバイスが前記第1のデバイスと前記第2のデバイスとの間で交換された1つまたは複数のフレームについての到来角(AoA)情報または離脱角(AoD)情報を推定するという要求を送信するステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記要求が、FTM要求フレームのベンダー固有情報要素(VSIE)内に埋め込まれる、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記要求が、前記AoA情報または前記AoD情報の精度の所望のレベルを示す、請求項4に記載の方法。
【請求項７】
前記要求に応答して、応答フレームを前記第1のデバイスから受信するステップであって、前記応答フレームが、前記AoA情報または前記AoD情報に与えられるべき精度の前記レベルを示す、ステップ
をさらに含む、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記要求に応答して、応答フレームを前記第1のデバイスから受信するステップであって、前記応答フレームが、前記第1のデバイスが前記AoA情報または前記AoD情報を推定することが可能であるかどうかを示す、ステップ
をさらに含む、請求項4に記載の方法。
【請求項９】
ビーコンフレームを前記第1のデバイスから受信するステップであって、前記ビーコンフレームが、前記第1のデバイスが到来角(AoA)情報または離脱角(AoD)情報を推定することが可能であるかどうかを示す、ステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記角度情報が、前記第2のFTMフレームのTODフィールドおよびTOAフィールドからなるグループの一方のメンバー内に埋め込まれる、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
前記時間値が、前記第2のFTMフレームの前記TODフィールドおよび前記TOAフィールドからなる前記グループの他方のメンバー内に埋め込まれる、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記角度情報が、前記ACKフレームの到来角(AoA)および前記第1のFTMフレームの離脱角(AoD)からなるグループの少なくとも一方のメンバーである、請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
第1のデバイスとの測距動作を実行するための第2のデバイスであって、
1つまたは複数のプロセッサと、
命令を記憶するように構成されたメモリとを備え、前記命令が、前記1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記第2のデバイスに、
第1のファインタイミング測定(FTM)フレームを前記第1のデバイスから受信することと、
肯定応答(ACK)フレームを前記第1のデバイスに送信することと、
第2のFTMフレームを前記第1のデバイスから受信することであって、前記第2のFTMフレームが、
前記第1のFTMフレームの出発時間(TOD)と前記ACKフレームの到着時間(TOA)との間の差を示す時間値、および
前記第1のデバイスに対する前記第2のデバイスの方向を示す角度情報
を含む、受信することと
を行わせる、第2のデバイス。
【請求項１４】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
前記第2のFTMフレームにおいて受信された前記時間値および前記角度情報に少なくとも部分的に基づいて、前記第1のデバイスに対する前記第2のデバイスの位置を決定させる、
請求項13に記載の第2のデバイス。
【請求項１５】
前記位置を決定するための前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
前記時間値に基づいて、前記第1のFTMフレームおよび前記ACKフレームのラウンドトリップ時間(RTT)を決定させ、
前記RTTおよび前記角度情報に少なくとも部分的に基づいて、前記第2のデバイスの前記相対位置を推定させる、
請求項14に記載の第2のデバイス。
【請求項１６】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
前記第1のデバイスに、前記第1のデバイスが前記第1のデバイスと前記第2のデバイスとの間で交換された1つまたは複数のフレームについての到来角(AoA)情報または離脱角(AoD)情報を推定するという要求を送信することを行わせる、
請求項13に記載の第2のデバイス。
【請求項１７】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、前記要求をFTM要求フレームのベンダー固有情報要素(VSIE)内に埋め込ませる、請求項16に記載の第2のデバイス。
【請求項１８】
前記要求が、前記AoA情報または前記AoD情報の精度の所望のレベルを示す、請求項16に記載の第2のデバイス。
【請求項１９】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
前記要求に応答して、応答フレームを前記第1のデバイスから受信することであって、前記応答フレームが、前記AoA情報または前記AoD情報に与えられるべき精度の前記レベルを示す、受信することを行わせる、
請求項18に記載の第2のデバイス。
【請求項２０】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
前記要求に応答して、応答フレームを前記第1のデバイスから受信することであって、前記応答フレームが、前記第1のデバイスが前記AoA情報または前記AoD情報を推定することが可能であるかどうかを示す、受信することを行わせる、
請求項16に記載の第2のデバイス。
【請求項２１】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
ビーコンフレームを前記第1のデバイスから受信することであって、前記ビーコンフレームが、前記第1のデバイスが到来角(AoA)情報または離脱角(AoD)情報を推定することが可能であるかどうかを示す、受信することを行わせる、
請求項13に記載の第2のデバイス。
【請求項２２】
前記角度情報が、前記第2のFTMフレームのTODフィールドおよびTOAフィールドからなるグループの一方のメンバー内に埋め込まれる、請求項13に記載の第2のデバイス。
【請求項２３】
前記時間値が、前記第2のFTMフレームの前記TODフィールドおよび前記TOAフィールドからなる前記グループの他方のメンバー内に埋め込まれる、請求項22に記載の第2のデバイス。
【請求項２４】
前記角度情報が、前記ACKフレームの到来角(AoA)および前記第1のFTMフレームの離脱角(AoD)からなるグループの少なくとも一方のメンバーである、請求項13に記載の第2のデバイス。
【請求項２５】
命令を含む1つまたは複数のプログラムを記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令が、第2のデバイスの1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、前記第2のデバイスに、
第1のファインタイミング測定(FTM)フレームを前記第1のデバイスから受信するステップと、
肯定応答(ACK)フレームを前記第1のデバイスに送信するステップと、
第2のFTMフレームを前記第1のデバイスから受信するステップであって、前記第2のFTMフレームが、
前記第1のFTMフレームの出発時間(TOD)と前記ACKフレームの到着時間(TOA)との間の差を示す時間値、および
前記第1のデバイスに対する前記第2のデバイスの方向を示す角度情報
を含む、ステップと
を含む動作を実行することによって、第1のデバイスとの測距動作を実行させる、非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２６】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
前記第2のFTMフレームにおいて受信された前記時間値および前記角度情報に少なくとも部分的に基づいて、前記第1のデバイスに対する前記第2のデバイスの位置を決定するステップ
をさらに含む動作を実行させる、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２７】
前記位置を決定するための前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
前記時間値に基づいて、前記第1のFTMフレームおよび前記ACKフレームのラウンドトリップ時間(RTT)を決定するステップと、
前記RTTおよび前記角度情報に少なくとも部分的に基づいて、前記第2のデバイスの前記相対位置を推定するステップと
をさらに含む動作を実行させる、請求項26に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２８】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
前記第1のデバイスに、前記第1のデバイスが前記第1のデバイスと前記第2のデバイスとの間で交換された1つまたは複数のフレームについての到来角(AoA)情報または離脱角(AoD)情報を推定するという要求を送信するステップ
をさらに含む動作を実行させる、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項２９】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、前記要求をFTM要求フレームのベンダー固有情報要素(VSIE)内に埋め込ませる、請求項28に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３０】
前記要求が、前記AoA情報または前記AoD情報の精度の所望のレベルを示す、請求項28に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３１】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
前記要求に応答して、応答フレームを前記第1のデバイスから受信するステップであって、前記応答フレームが、前記AoA情報または前記AoD情報に与えられるべき精度の前記レベルを示す、ステップ
をさらに含む動作を実行させる、請求項30に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３２】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
前記要求に応答して、応答フレームを前記第1のデバイスから受信するステップであって、前記応答フレームが、前記第1のデバイスが前記AoA情報または前記AoD情報を推定することが可能であるかどうかを示す、ステップ
をさらに含む動作を実行させる、請求項28に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３３】
前記命令の実行が、前記第2のデバイスに、
ビーコンフレームを前記第1のデバイスから受信するステップであって、前記ビーコンフレームが、前記第1のデバイスが到来角(AoA)情報または離脱角(AoD)情報を推定することが可能であるかどうかを示す、ステップ
をさらに含む動作を実行させる、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３４】
前記角度情報が、前記第2のFTMフレームのTODフィールドおよびTOAフィールドからなるグループの一方のメンバー内に埋め込まれる、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３５】
前記時間値が、前記第2のFTMフレームの前記TODフィールドおよび前記TOAフィールドからなる前記グループの他方のメンバー内に埋め込まれる、請求項34に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３６】
前記角度情報が、前記ACKフレームの到来角(AoA)および前記第1のFTMフレームの離脱角(AoD)からなるグループの少なくとも一方のメンバーである、請求項25に記載の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項３７】
第1のデバイスとの測距動作を実行するための第2のデバイスであって、
第1のファインタイミング測定(FTM)フレームを前記第1のデバイスから受信するための手段と、
肯定応答(ACK)フレームを前記第1のデバイスに送信するための手段と、
第2のFTMフレームを前記第1のデバイスから受信するための手段であって、前記第2のFTMフレームが、
前記第1のFTMフレームの出発時間(TOD)と前記ACKフレームの到着時間(TOA)との間の差を示す時間値、および
前記第1のデバイスに対する前記第2のデバイスの方向を示す角度情報
を含む、手段と
を備える第2のデバイス。
【請求項３８】
前記第2のFTMフレームにおいて受信された前記時間値および前記角度情報に少なくとも部分的に基づいて、前記第1のデバイスに対する前記第2のデバイスの位置を決定するための手段
をさらに備える、請求項37に記載の第2のデバイス。
【請求項３９】
前記位置を決定するための前記手段が、前記第2のデバイスに、
前記時間値に基づいて、前記第1のFTMフレームおよび前記ACKフレームのラウンドトリップ時間(RTT)を決定させ、
前記RTTおよび前記角度情報に少なくとも部分的に基づいて、前記第2のデバイスの前記相対位置を推定させる、
請求項38に記載の第2のデバイス。
【請求項４０】
前記第1のデバイスに、前記第1のデバイスが前記第1のデバイスと前記第2のデバイスとの間で交換された1つまたは複数のフレームについての到来角(AoA)情報または離脱角(AoD)情報を推定するという要求を送信するための手段
をさらに備える、請求項37に記載の第2のデバイス。
【請求項４１】
前記第2のデバイスが、前記要求をFTM要求フレームのベンダー固有情報要素(VSIE)内に埋め込む、請求項40に記載の第2のデバイス。
【請求項４２】
前記要求が、前記AoA情報または前記AoD情報の精度の所望のレベルを示す、請求項40に記載の第2のデバイス。
【請求項４３】
ビーコンフレームを前記第1のデバイスから受信するための手段であって、前記ビーコンフレームが、前記第1のデバイスが到来角(AoA)情報または離脱角(AoD)情報を推定することが可能であるかどうかを示す、手段
をさらに備える、請求項37に記載の第2のデバイス。
【請求項４４】
前記角度情報が、前記ACKフレームの到来角(AoA)および前記第1のFTMフレームの離脱角(AoD)からなるグループの少なくとも一方のメンバーである、請求項37に記載の第2のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的な実施形態は、一般にワイヤレスネットワークに関し、詳細には、ワイヤレスデバイス間で実行される測距動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)におけるWi-Fi(登録商標)アクセスポイントの最近の普及は、特にアクティブなWi-Fiアクセスポイント(たとえば、都心、ショッピングセンター、オフィスビル、スポーツベニューなど)が非常に集中しているエリアにおいて、測位システムが位置決定のためにこれらのアクセスポイントを使用することを可能にしている。たとえば、セルフォンまたはタブレットコンピュータなどのワイヤレスデバイスは、ワイヤレスデバイスとアクセスポイント(AP)との間の距離を決定するために、APと交換される信号のラウンドトリップ時間(RTT)を使用し得る。ワイヤレスデバイスと既知のロケーションを有する3つのAPとの間の距離が決定されると、ワイヤレスデバイスのロケーションは、三辺測量技法を使用して決定され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
精度を犠牲にすることなしに、より少ない数の他のデバイスを基準点として使用してワイヤレスデバイスのロケーションを決定することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この概要は、以下の発明を実施するための形態においてさらに説明する選択された概念を、簡略化された形で導入するために提供される。この概要は、請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を特定するものではなく、請求される主題の範囲を限定するものでもない。
【０００５】
ワイヤレスデバイスが、1つの他のデバイスとの信号交換を使用して、その位置を決定することを可能にし得る、装置および方法が開示される。いくつかの実装形態では、第1のデバイスが第1のファインタイミング測定(FTM)フレームを第2のデバイスに送信し得、肯定応答(ACK)フレームを第2のデバイスから受信し得、第2のFTMフレームを第2のデバイスに送信し得る方法が開示される。第2のFTMフレームは、時間値および角度情報を含み得る。時間値は、第1のFTMフレームの出発時間(TOD)とACKフレームの到着時間(TOA)との間の差を示し得、角度情報は、第1のデバイスに対する第2のデバイスの方向を示し得る。いくつかの態様では、角度情報は、第1のFTMフレームの離脱角(AoD)および/またはACKフレームの到来角(AoA)を含み得る。第2のデバイスは、第1のデバイスに対するそのロケーションを決定するために、時間値および角度情報を使用し得る。
【０００６】
別の例では、第2のデバイスとの測距動作を実行し得る第1のデバイスが開示される。第1のデバイスは、1つまたは複数のプロセッサと、命令を記憶するように構成されたメモリとを含み得る。1つまたは複数のプロセッサによる命令の実行は、第1のデバイスに、第1のFTMフレームを第2のデバイスに送信させ、ACKフレームを第2のデバイスから受信させ、第2のFTMフレームを第2のデバイスに送信させ得る。第2のFTMフレームは、時間値および角度情報を含み得る。時間値は、第1のFTMフレームのTODとACKフレームのTOAとの間の差を示し得、角度情報は、第1のデバイスに対する第2のデバイスの方向を示し得る。いくつかの態様では、角度情報は、第1のFTMフレームのAoDおよび/またはACKフレームのAoAを含み得る。第2のデバイスは、第1のデバイスに対するそのロケーションを決定するために、時間値および角度情報を使用し得る。
【０００７】
別の例では、非一時的コンピュータ可読記憶媒体が開示される。非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、第1のデバイスの1つまたは複数のプロセッサによって実行されると、第1のデバイスに、いくつかの動作を実行することによって、第2のデバイスとの測距動作を実行させる命令を含む、1つまたは複数のプログラムを記憶し得る。いくつかの動作は、第1のFTMフレームを第2のデバイスに送信するステップと、ACKフレームを第2のデバイスから受信するステップと、第2のFTMフレームを第2のデバイスに送信するステップとを含み得る。第2のFTMフレームは、時間値および角度情報を含み得る。時間値は、第1のFTMフレームのTODとACKフレームのTOAとの間の差を示し得、角度情報は、第1のデバイスに対する第2のデバイスの方向を示し得る。いくつかの態様では、角度情報は、第1のFTMフレームのAoDおよび/またはACKフレームのAoAを含み得る。第2のデバイスは、第1のデバイスに対するそのロケーションを決定するために、時間値および角度情報を使用し得る。
【０００８】
別の例では、第2のデバイスとの測距動作を実行し得る第1のデバイスが開示される。第1のデバイスは、第1のFTMフレームを第2のデバイスに送信するための手段と、ACKフレームを第2のデバイスから受信するための手段と、第2のFTMフレームを第2のデバイスに送信するための手段とを含み得る。第2のFTMフレームは、時間値および角度情報を含み得る。時間値は、第1のFTMフレームのTODとACKフレームのTOAとの間の差を示し得、角度情報は、第1のデバイスに対する第2のデバイスの方向を示し得る。いくつかの態様では、角度情報は、第1のFTMフレームのAoDおよび/またはACKフレームのAoAを含み得る。第2のデバイスは、第1のデバイスに対するそのロケーションを決定するために、時間値および角度情報を使用し得る。
【０００９】
例示的な実施形態は例として示され、添付の図面の図によって限定されるものではない。同様の番号は、図面および本明細書を通して、同様の要素を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な実施形態が実装され得るWLANシステムのブロック図である。
【図２】例示的な実施形態によるワイヤレスデバイスのブロック図である。
【図３】例示的な測距動作の信号図である。
【図４】別の例示的な測距動作の信号図である。
【図５Ａ】例示的な実施形態による測距動作の信号図である。
【図５Ｂ】例示的な実施形態による、図5Aの測距動作を示すシーケンス図である。
【図６】例示的な実施形態による、例示的なFTMフレームを示す図である。
【図７Ａ】例示的な実施形態による、図6のFTMフレームの例示的な到来角フィールドを示す図である。
【図７Ｂ】例示的な実施形態による、図6のFTMフレームの例示的な離脱角フィールドを示す図である。
【図８】例示的な実施形態による、別の例示的なFTMフレームを示す図である。
【図９】例示的な実施形態による、図8のFTMフレームの例示的な到来角および離脱角フィールドを示す図である。
【図１０】例示的な実施形態とともに使用するための座標系を示す図である。
【図１１】例示的な実施形態による、例示的な測距動作を示す例示的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
単に簡単にするために、Wi-Fi対応デバイスによってWi-Fi対応デバイス間で実行される測距動作の文脈で、例示的な実施形態について以下で説明する。例示的な実施形態は、他の様々なワイヤレス規格またはプロトコルの信号を使用して測距動作を実行するために、および様々なデバイス間で(たとえば、STAとワイヤレスAPとの間で、AP間で、STA間で、など)測距動作を実行するために等しく適用可能であることを理解されたい。したがって、WLANシステムの文脈で例示的な実施形態について以下で説明するが、例示的な実施形態は、他のワイヤレスネットワーク(たとえば、セルラーネットワーク、ピコネットワーク、フェムトネットワーク、衛星ネットワーク)に、ならびに1つまたは複数の有線規格またはプロトコル(たとえば、イーサネットおよび/またはHomePlug/PLC規格)の信号を使用するシステムに等しく適用可能である。本明細書で使用するWLANおよびWi-Fiという用語は、IEEE802.11規格、Bluetooth、HiperLAN(主に欧州において使用される、IEEE802.11規格に相当するワイヤレス規格のセット)、および比較的短い電波伝搬距離を有する他の技術によって管理される通信を含み得る。したがって、「WLAN」および「Wi-Fi」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。
【００１２】
加えて、1つまたは複数のAPおよびいくつかのSTAを含むインフラストラクチャWLANシステムに関して以下で説明するが、例示的な実施形態は、たとえば、複数のWLAN、独立基本サービスセット(IBSS)システム、(たとえば、Wi-Fi Directプロトコルに従って動作する)ピアツーピアシステム、および/またはホットスポットを含む他のWLANシステムに等しく適用可能である。加えて、ワイヤレスデバイス間のデータフレーム交換に関して本明細書で説明するが、例示的な実施形態は、ワイヤレスデバイス間の任意のデータユニット、パケット、フレーム、および/または信号の交換に適用されてもよい。したがって、「フレーム」という用語は、任意の信号、フレーム、パケット、または、たとえば、プロトコルデータユニット(PDU)、媒体アクセス制御(MAC)プロトコルデータユニット(MPDU)、および物理レイヤコンバージェンスプロシージャプロトコルデータユニット(PPDU)などのデータユニットを含み得る。「A-MPDU」という用語は、アグリゲートされたMPDUを指す場合がある。本明細書で使用する「時間値」という用語は、所与のデバイスからのあるフレームの出発時間(TOD)とその所与のデバイスにおける別のフレームの到着時間(TOA)との間の時間の差を指す場合がある。さらに、「角度情報」という用語は、別のデバイスに対するあるデバイスの方向を示す情報および/または別のデバイスに対するあるデバイスの方向が導出され得る元となる情報を指す場合がある。
【００１３】
本明細書で使用する用語は、特定の態様のみについて説明することを目的としており、態様を限定するものではない。本明細書で使用する単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が別段に明確に示さない限り、複数形も含むものとする。「備える(comprises、comprising)」、または「含む(includes、including)」という用語は、本明細書で使用するとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、または構成要素の存在を明示するが、1つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、またはそれらのグループの存在または追加を除外しないことをさらに理解されよう。さらに、「または」という語は、ブール演算子「OR」と同じ意味を有し、すなわち、「いずれか」および「両方」の可能性を含み、別段に明記されていない限り、「排他的論理和」(「XOR」)に限定されないことを理解されたい。2つの隣接する語の間の記号「/」は、別段に明記されていない限り、「または」と同じ意味を有することも理解されたい。
【００１４】
以下の説明では、本開示の完全な理解を与えるために、特定の構成要素、回路、およびプロセスの例などの多数の具体的な詳細が記載される。また、以下の説明では、説明の目的で、例示的な実施形態の完全な理解を与えるために、特定の名称が記載される。しかしながら、これらの具体的な詳細が例示的な実施形態を実践するために必要とされない場合があることは、当業者には明らかであろう。他の事例では、本開示を不明瞭にすることを回避するために、よく知られている回路およびデバイスは、ブロック図の形態で示されている。本明細書で使用する「結合された」という用語は、1つまたは複数の介在構成要素または回路に直接接続されるか、またはそれらを介して接続されることを意味する。本明細書で説明する様々なバスを介して与えられる信号のいずれも、他の信号で時分割多重化され、1つまたは複数の共通バスを介して与えられ得る。加えて、回路要素間またはソフトウェアブロック間の相互接続は、バスとしてまたは単一信号線として示され得る。バスの各々は代替として単一信号線であってもよく、単一信号線の各々は代替としてバスであってもよく、単一信号線またはバスは、構成要素間の通信のための無数の物理機構または論理機構のうちの任意の1つまたは複数を表し得る。例示的な実施形態は、本明細書で説明する具体的な例に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ、それらの範囲内に添付の特許請求の範囲によって定義されるすべての実施形態を含めるべきである。
【００１５】
本明細書で説明する技法は、特定の方法で実装されるものとして特に説明されない限り、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せにおいて実装され得る。モジュールまたは構成要素として説明される任意の特徴は、集積論理デバイスにおいて一緒に、または個別であるが相互動作可能な論理デバイスとして別々に実装される場合もある。ソフトウェアにおいて実装される場合、これらの技法は、実行されると、上記で説明した方法のうちの1つまたは複数を実行する命令を含む非一時的プロセッサ可読記憶媒体によって、少なくとも部分的に実現され得る。非一時的プロセッサ可読データ記憶媒体は、パッケージング材料を含み得るコンピュータプログラム製品の一部を形成することができる。
【００１６】
非一時的プロセッサ可読記憶媒体は、同期ダイナミックランダムアクセスメモリ(SDRAM)などのランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)、電気的消去可能プログラマブル読取り専用メモリ(EEPROM)、FLASHメモリ、他の既知の記憶媒体などを含み得る。これらの技法は、追加または代替として、命令またはデータ構造の形態でコードを搬送または通信し、コンピュータまたは他のプロセッサによってアクセスされ、読み取られ、および/または実行され得るプロセッサ可読通信媒体によって、少なくとも部分的に実現され得る。
【００１７】
本明細書で開示する実施形態に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路および命令は、1つまたは複数のデジタル信号プロセッサ(DSP)、汎用マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、特定用途向け命令セットプロセッサ(ASIP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、または他の等価な集積論理回路もしくは個別論理回路などの1つまたは複数のプロセッサによって実行され得る。本明細書で使用する「プロセッサ」という用語は、上記の構造、または、本明細書で説明する技法の実装に適した任意の他の構造のいずれかを指す場合がある。加えて、いくつかの態様では、本明細書で説明する機能は、本明細書で説明するように構成された専用のソフトウェアモジュールまたはハードウェアモジュール内で提供され得る。また、これらの技法は、1つまたは複数の回路または論理要素において完全に実装され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替として、プロセッサは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ(たとえば、DSPとマイクロプロセッサの組合せ)、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他の適切な構成として実装される場合もある。
【００１８】
図1は、例示的な実施形態が実装され得るワイヤレスシステム100のブロック図である。ワイヤレスシステム100は、4つのワイヤレス局STA1〜STA4と、ワイヤレスアクセスポイント(AP)110と、ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)120とを含むように示されている。WLAN120は、IEEE802.11規格ファミリーに従って(または他の適切なワイヤレスプロトコルに従って)動作してもよい複数のWi-Fiアクセスポイント(AP)によって形成され得る。したがって、簡単にするために1つのみのAP110が図1に示されているが、WLAN120は、AP110などの任意の数のアクセスポイントによって形成され得ることを理解されたい。AP110は、たとえば、アクセスポイントの製造業者によってAP110の中にプログラムされる、一意の媒体アクセス制御(MAC)アドレスを割り当てられる。同様に、局STA1〜STA4の各々も、一意のMACアドレスを割り当てられる。いくつかの実施形態では、ワイヤレスシステム100は、多入力多出力(MIMO)ワイヤレスネットワークに対応し得、シングルユーザMIMO(SU-MIMO)通信およびマルチユーザMIMO(MU-MIMO)通信をサポートし得る。さらに、WLAN120はインフラストラクチャBSSとして図1に示されているが、他の例示的な実施形態では、WLAN120は、IBSS、アドホックネットワーク、または(たとえば、Wi-Fi Directプロトコルに従って動作する)ピアツーピア(P2P)ネットワークであってもよい。
【００１９】
局STA1〜STA4の各々は、たとえば、セルフォン、携帯情報端末(PDA)、タブレットデバイス、ラップトップコンピュータなどを含む、任意の適切なWi-Fi対応ワイヤレスデバイスであってもよい。局STA1〜STA4の各々は、ユーザ機器(UE)、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、または何らかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。少なくともいくつかの実施形態では、局STA1〜STA4の各々は、1つまたは複数のトランシーバと、1つまたは複数の処理リソース(たとえば、プロセッサおよび/またはASIC)と、1つまたは複数のメモリリソースと、電源(たとえば、バッテリー)とを含み得る。メモリリソースは、図5A、図5B、および図11に関して以下で説明する動作を実行するための命令を記憶する、非一時的コンピュータ可読媒体(たとえば、EPROM、EEPROM、Flashメモリ、ハードドライブなどの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)を含み得る。
【００２０】
AP110は、1つまたは複数のワイヤレスデバイスが、Wi-Fi、Bluetooth、または任意の他の適切なワイヤレス通信規格を使用して、AP110を介してネットワーク(たとえば、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、メトロポリタンエリアネットワーク(MAN)、および/またはインターネット)に接続することを可能にする任意の適切なデバイスであってもよい。少なくとも1つの実施形態では、AP110は、1つまたは複数のトランシーバと、1つまたは複数の処理リソース(たとえば、プロセッサおよび/またはASIC)と、1つまたは複数のメモリリソースと、電源とを含み得る。メモリリソースは、図5A、図5B、および図11に関して以下で説明する動作を実行するための命令を記憶する、非一時的コンピュータ可読媒体(たとえば、EPROM、EEPROM、Flashメモリ、ハードドライブなどの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)を含み得る。
【００２１】
局STA1〜STA4および/またはAP110では、1つまたは複数のトランシーバは、Wi-Fiトランシーバ、Bluetoothトランシーバ、セルラートランシーバ、および/またはワイヤレス通信信号を送信および受信するための他の適切な無線周波数(RF)トランシーバ(簡単にするために図示せず)を含み得る。各トランシーバは、別個の動作周波数帯域においておよび/または別個の通信プロトコルを使用して他のワイヤレスデバイスと通信し得る。たとえば、Wi-Fiトランシーバは、2.4GHz周波数帯域内で、IEEE802.11仕様に従って5GHz周波数帯域内で、および/または60GHz周波数帯域内で通信し得る。セルラートランシーバは、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)によって記述された4Gロングタームエボリューション(LTE)プロトコルに従って(たとえば、約700MHzと約3.9GHzとの間)、および/または他のセルラープロトコル(たとえば、モバイル用グローバルシステム(GSM)通信プロトコル)に従って、様々なRF周波数帯域内で通信し得る。他の実施形態では、局STA1〜STA4の各々の内部に含まれるトランシーバは、ZigBee仕様からの仕様によって記述されたZigBeeトランシーバ、WiGigトランシーバ、および/またはHomePlug Allianceからの仕様によって記述されたHomePlugトランシーバなど、任意の技術的に実現可能なトランシーバであってもよい。
【００２２】
少なくともいくつかの実施形態では、局STA1〜STA4の各々およびAP110は、それ自体と別のWi-Fi対応デバイスとの間の距離を推定し、本明細書で説明する測距技法を使用して1つまたは複数の他のワイヤレスデバイスに対するそれ自体のロケーションを決定するために使用され得る、(たとえば、よく知られているソフトウェアモジュール、ハードウェア構成要素、および/またはそれらの適切な組合せを使用して形成された)無線周波数(RF)測距回路を含み得る。加えて、局STA1〜STA4の各々および/またはAP110は、Wi-Fiアクセスポイントおよび/または局のデータのキャッシュを記憶するためのローカルメモリ(簡単にするために図1に図示せず)を含み得る。
【００２３】
少なくともいくつかの実施形態では、本明細書で説明する測距動作は、たとえば、アドホックモードまたはピアツーピアモードで動作するいくつかの局を有することによって、AP110を使用することなしに実行され、それによって、AP110または認識できるWLAN(または他のワイヤレスネットワーク)の受信範囲の外部にあるときでも、局が互いにレンジングすることを可能にし得る。加えて、少なくともいくつかの例示的な実施形態では、本明細書で説明する測距動作は、互いのワイヤレス範囲にある2つのAP間で実行され得る。
【００２４】
図2は、図1の局STA1〜STA4および/またはAP110の一実施形態であり得るワイヤレスデバイス200を示す。ワイヤレスデバイス200は、少なくともいくつかのトランシーバ211とベースバンドプロセッサ212とを含むPHYデバイス210を含んでもよく、少なくともいくつかのコンテンションエンジン221とフレームフォーマット回路222とを含むMAC220を含んでもよく、プロセッサ230を含んでもよく、メモリ240を含んでもよく、いくつかのアンテナ250(1)〜250(n)を含んでもよい。トランシーバ211は、直接またはアンテナ選択回路(簡単にするために図示せず)を通してのいずれかで、アンテナ250(1)〜250(n)に結合されてもよい。トランシーバ211は、信号をAP110、他の局、および/または他の適切なワイヤレスデバイス(図1も参照)に送信し、信号をAP110、他の局、および/または他の適切なワイヤレスデバイスから受信するために使用されてもよく、周囲の環境を走査して、(たとえば、ワイヤレスデバイス200のワイヤレス範囲内の)近くのアクセスポイントおよび他のワイヤレスデバイスを検出および識別するために使用されてもよい。簡単にするために図2には示されていないが、トランシーバ211は、信号を処理し、アンテナ250(1)〜250(n)を介して信号を他のワイヤレスデバイスに送信するために任意の数の送信チェーンを含んでもよく、アンテナ250(1)〜250(n)から受信された信号を処理するために任意の数の受信チェーンを含んでもよい。したがって、例示的な実施形態では、ワイヤレスデバイス200は、MIMO動作用に構成され得る。MIMO動作は、SU-MIMO動作および/またはMU-MIMO動作を含み得る。
【００２５】
ベースバンドプロセッサ212は、プロセッサ230および/またはメモリ240から受信された信号を処理し、アンテナ250(1)〜250(n)のうちの1つまたは複数を介した送信のために、処理された信号をトランシーバ211に転送するために使用されてもよく、トランシーバ211を介してアンテナ250(1)〜250(n)のうちの1つまたは複数から受信された信号を処理し、処理された信号をプロセッサ230および/またはメモリ240に転送するために使用されてもよい。
【００２６】
本明細書における説明の目的で、MAC220は、PHYデバイス210とプロセッサ230との間で結合されるものとして図2に示されている。実際の実施形態では、PHYデバイス210、MAC220、プロセッサ230、および/またはメモリ240は、1つまたは複数のバス(簡単にするために図示せず)を使用して一緒に接続され得る。
【００２７】
コンテンションエンジン221は、1つまたは複数の共有ワイヤレス媒体へのアクセスを求めて競合する場合があり、1つまたは複数の共有ワイヤレス媒体を介して送信するためのパケットを記憶する場合もある。他の実施形態では、コンテンションエンジン221は、MAC220と別個であってもよい。さらに他の実施形態では、コンテンションエンジン221は、プロセッサ230によって実行されると、コンテンションエンジン221の機能を実行する命令を含む、(たとえば、メモリ240に記憶された、またはMAC220内に設けられたメモリに記憶された)1つまたは複数のソフトウェアモジュールとして実装され得る。
【００２８】
フレームフォーマット回路222は、(たとえば、プロセッサ230によって提供されるPDUにMACヘッダを追加することによって)プロセッサ230および/またはメモリ240から受信されたフレームを作成および/またはフォーマットするために使用されてもよく、(たとえば、PHYデバイス210から受信されたフレームからMACヘッダを取り去ることによって)PHYデバイス210から受信されたフレームを再フォーマットするために使用されてもよい。
【００２９】
メモリ240は、ロケーションデータ、構成情報、データレート、MACアドレス、ならびに、いくつかのアクセスポイント、局、および/または他のワイヤレスデバイスについての(またはそれらに関係する)他の適切な情報を記憶し得るWi-Fiデータベース241を含む。Wi-Fiデータベース241は、いくつかのワイヤレスデバイスについてのプロファイル情報も記憶し得る。所与のワイヤレスデバイスについてのプロファイル情報は、たとえば、ワイヤレスデバイスのサービスセット識別情報(SSID)、チャネル情報、受信信号強度インジケータ(RSSI)値、グッドプット値、チャネル状態情報(CSI)、およびワイヤレスデバイス200との接続履歴を含む情報を含み得る。
【００３０】
メモリ240は、以下のソフトウェア(SW)モジュールを記憶し得る、非一時的コンピュータ可読媒体(たとえば、EPROM、EEPROM、Flashメモリ、ハードドライブなどの1つまたは複数の不揮発性メモリ要素)も含み得る。
・  たとえば、図5A、図5B、および図11の1つまたは複数の動作について以下で説明するように、RTT値を決定するためのおよび/またはワイヤレスデバイス200と1つもしくは複数の他のデバイスとの間の距離を推定するための測距SWモジュール242
・  たとえば、図5A、図5B、および図11の1つまたは複数の動作について以下で説明するように、ワイヤレスデバイス200によって受信された信号の到来角(AoA)情報を決定するためのおよび/またはワイヤレスデバイス200から送信された信号の離脱角(AoD)情報を決定するための角度決定SWモジュール243
・  たとえば、図5A、図5B、および図11の1つまたは複数の動作について以下で説明するように、ワイヤレスデバイス200によって受信された信号のタイムスタンプ(たとえば、TOA情報)をキャプチャするためのおよび/またはワイヤレスデバイス200から送信された信号のタイムスタンプ(たとえば、TOD情報)をキャプチャするためのタイムスタンプSWモジュール244
・  たとえば、図5A、図5B、および図11の1つまたは複数の動作について以下で説明するように、フレームまたはパケットを作成、送信、および/または受信するためのならびに/あるいはTOA情報、TOD情報、AoA情報、および/またはAoD情報を選択されたフレームまたはパケットに埋め込むためのフレーム形成および交換SWモジュール245
・  たとえば、図5A、図5B、および図11の1つまたは複数の動作について以下で説明するように、測距SWモジュール242によって決定された距離および/または角度決定SWモジュール243によって決定された角度情報に基づいてワイヤレスデバイス200のロケーションを決定するための測位SWモジュール246
各ソフトウェアモジュールは、プロセッサ230によって実行されると、ワイヤレスデバイス200に対応する機能を実行させる命令を含む。したがって、メモリ240の非一時的コンピュータ可読媒体は、図5A、図5B、および図11の動作のすべてまたは一部分を実行するための命令を含む。
【００３１】
PHY210、MAC220、およびメモリ240に結合されたプロセッサ230は、ワイヤレスデバイス200に(たとえば、メモリ240内に)記憶された1つまたは複数のソフトウェアプログラムのスクリプトまたは命令を実行することが可能な1つまたは複数の適切なプロセッサであってもよい。たとえば、プロセッサ230は、RTT値を決定するためにおよび/またはワイヤレスデバイス200と1つもしくは複数の他のデバイスとの間の距離を推定するために、測距SWモジュール242を実行し得る。プロセッサ230は、ワイヤレスデバイス200によって受信された信号のAoA情報を決定するためにおよび/またはワイヤレスデバイス200から送信された信号のAoD情報を決定するために、角度決定SWモジュール243を実行し得る。プロセッサ230は、ワイヤレスデバイス200から受信された信号のタイムスタンプ(たとえば、TOA情報)をキャプチャするためにおよび/またはワイヤレスデバイス200から送信された信号のタイムスタンプ(たとえば、TOD情報)をキャプチャするために、タイムスタンプSWモジュール244を実行し得る。プロセッサ230は、フレームまたはパケットを作成、送信、および/または受信するためにならびに/あるいはTOA情報、TOD情報、AoA情報、および/またはAoD情報を選択されたフレームまたはパケットに埋め込むために、フレーム形成および交換SWモジュール245を実行し得る。プロセッサ230は、測距SWモジュール242によって決定された距離、角度決定SWモジュール243によって決定された角度情報、および/または、1つもしくは複数の他のデバイスに対するワイヤレスデバイス200の位置を示す他の適切な情報に基づいてワイヤレスデバイス200のロケーションを決定するために、測位SWモジュール246を実行し得る。
【００３２】
上述のように、一対のデバイス間の距離は、それらのデバイス間で交換される信号のRTTを使用して決定され得る。たとえば、図3は、第1のデバイスD1と第2のデバイスD2との間の例示的な測距動作300の信号図を示す。第1のデバイスD1と第2のデバイスD2との間の距離(d)は、d=c*RTT/2として推定され得、ここで、cは光速であり、RTTはデバイスD1とデバイスD2との間で交換された要求(REQ)フレームおよび肯定応答(ACK)フレームの実際の信号伝搬時間の合計である。デバイスD1およびデバイスD2はそれぞれ、たとえば、アクセスポイント(たとえば、図1のAP110)、局(たとえば、図1の局STA1〜STA4のうちの1つ)、または別の適切なワイヤレスデバイス(たとえば、図2のワイヤレスデバイス200)であってもよい。
【００３３】
より詳細には、デバイスD2は、デバイスD2から送信されたREQフレームの出発時間(TOD)、デバイスD2によって受信されたACKフレームの到着時間(TOA)、およびデバイスD1のSIFS持続時間を使用して、それ自体とデバイスD1との間のRTTを推定し得る。ショートフレーム間スペース持続時間を表すSIFS持続時間は、デバイスD1のREQフレーム受信とACKフレーム送信との間の持続時間を示す。値の範囲がIEEE802.11規格によって与えられるSIFS持続時間は、Wi-Fi対応デバイスに、それらのトランシーバを(たとえば、REQフレームを受信するための)受信モードから(たとえば、ACKフレームを送信するための)送信モードに切り替えるための時間を与える。
【００３４】
メーカーとモデルが異なる通信デバイスは(時として同じメーカーとモデルであっても)異なる処理遅延を有するので、SIFSの正確な値は、デバイス間で(同じデバイス内の連続フレーム受信/送信間であっても)異なる場合がある。結果として、SIFSの値は一般的には推定され、このことは、2つのデバイス間の距離を推定する際のエラーにつながることが多い。より詳細には、IEEE802.11規格は、SIFS持続時間を、2.4GHzにおいて10us+/-900ns、5GHzにおいて16us+/-900ns、および60GHzにおいて3us+/-900nsと定義している。これらの「標準的な」SIFS持続時間は、RTT推定値の精度を下げる可能性がある許容差を含む。たとえば、デバイスD1のSIFS持続時間が+/-25ns以内で推定され得るとしても、(多くの測位システムにとっては許容できない場合がある)+/-7.5メートルの測距エラーが生じ得る。
【００３５】
SIFSの値の不確実性から生じる測距エラーを低減するために、IEEE802.11規格の最近の改訂は、SIFSを使用することなしにRTTの値が決定され得るように、各測距デバイスが着信フレームおよび発信フレームのタイムスタンプをキャプチャすることを要求している。たとえば、図4は、IEEE802.11REVmc規格によるファインタイミング測定(FTM)フレームを使用して実行される、デバイスD1とデバイスD2との間の例示的な測距動作400の信号図を示す。デバイスD1およびデバイスD2はそれぞれ、たとえば、アクセスポイント(たとえば、図1のAP110)、局(たとえば、図1の局STA1〜STA4のうちの1つ)、または他の適切なワイヤレスデバイス(たとえば、図2のワイヤレスデバイス200)であってもよい。図4の例では、デバイスD2は測距動作を要求し、したがって、デバイスD2は開始側デバイス(または代替として要求側デバイス)であり、デバイスD1は応答側デバイスである。「開始側デバイス」という用語は開始側STAを指す場合もあり、「応答側デバイス」という用語は応答側STAを指す場合もあることに留意されたい。
【００３６】
デバイスD2は、FTM要求(FTM_REQ)フレームをデバイスD1に送信することによって、測距動作を要求または開始し得る。FTM_REQフレームは、デバイスD1がデバイスD1によって受信されたフレームのタイムスタンプ(たとえば、TOA情報)をキャプチャし、デバイスD1から送信されたフレームのタイムスタンプ(たとえば、TOD情報)をキャプチャするという要求も含み得る。デバイスD1はFTM_REQフレームを受信し、肯定応答(ACK)フレームをデバイスD2に送信することによって、要求された測距動作を肯定応答し得る。ACKフレームは、デバイスD1が要求されたタイムスタンプをキャプチャすることが可能であるかどうかを示し得る。FTM_REQフレームとACKフレームの交換は、測距動作を実行するという意図をシグナリングするだけでなく、デバイスD1およびデバイスD2が、互いがタイムスタンプをキャプチャすることをサポートするかどうかを決定することを可能にする、ハンドシェイクプロセスであることに留意されたい。
【００３７】
時間ta1において、デバイスD1は第1のFTM(FTM_1)フレームをデバイスD2に送信し、時間ta1としてFTM_1フレームのTODをキャプチャし得る。デバイスD2は、時間ta2においてFTM_1フレームを受信し、時間ta2としてFTM_1フレームのTOAをキャプチャし得る。デバイスD2は、時間ta3においてACKフレームをデバイスD1に送信することによって応答し、時間ta3としてACKフレームのTODをキャプチャし得る。デバイスD1は、時間ta4においてACKフレームを受信し、時間ta4としてACKフレームのTOAをキャプチャし得る。時間tb1において、デバイスD1は、時間ta1および時間ta4においてキャプチャされたタイムスタンプ(たとえば、FTM_1フレームのTODおよびACKフレームのTOA)を含む第2のFTM(FTM_2)フレームをデバイスD2に送信する。デバイスD2は、時間tb2においてFTM_2フレームを受信し、時間tb2としてそのタイムスタンプをキャプチャし得る。デバイスD2は、時間tb3においてACKフレームをデバイスD1に送信する。デバイスD1は、時間tb4においてACKフレームを受信する。このプロセスは、デバイスD1とデバイスD2との間での任意の数の後続のFTMフレームとACKフレームの交換の間、たとえば、デバイスD1が所与のFTMフレームとACKフレームの交換のタイムスタンプをデバイスD2に送信される後続のFTMフレームに埋め込む場合、継続し得る。
【００３８】
時間tb2においてFTM_2フレームを受信すると、デバイスD2は、デバイスD1から送信されたFTM_1フレームのTOD、デバイスD2におけるFTM_1フレームのTOA、デバイスD2から送信されたACKフレームのTOD、およびデバイスD1におけるACKフレームのTOAにそれぞれ対応する、時間ta1、時間ta2、時間ta3、および時間ta4のタイムスタンプ値を有する。その後、デバイスD2は、(ta4-ta3)+(ta2-ta1)としてRTTを決定し得る。RTT推定は、デバイスD1またはデバイスD2のいずれかのSIFSを推定することを伴わないので、RTT推定は、SIFS持続時間の不確実性から生じるエラーを伴わない。したがって、デバイスD1とデバイスD2との間の距離の得られた推定値の精度が(たとえば、図3の測距動作300と比較して)改善される。デバイスは、既知のロケーションを有する少なくとも3つの他のデバイスとのこの測距動作を実行し、既知の三辺測量技法を使用してそのロケーションを推定し得る。
【００３９】
例示的な測距動作400が続く場合があることに留意されたい。たとえば、デバイスD2は、(たとえば、FTM_2フレームの受信を肯定応答するために)時間tb3においてACKフレームをデバイスD1に送信し得る。デバイスD1は、時間tb4においてACKフレームを受信し、時間tb4としてACKフレームのTOAを記録し得る。デバイスD1は、別の時間値をFTM_3フレームに埋め込み、次いで、時間tc1においてFTM_3フレームをデバイスD2に送信し得る。FTM_3フレームに埋め込まれた時間値は、tb4-tb1に等しい差分時間値を示し得る。
【００４０】
RTT技法は、別のデバイスに対する所与のデバイスのロケーションを決定するために使用され得るが、その所与のデバイスは、その実際の位置を決定するために、3つの他のデバイスとの測距動作を実行することを必要とし得る。より詳細には、3つの他のデバイスとの測距動作400を実行することは、貴重な時間を費やすだけでなく、共有ワイヤレス媒体の限られた帯域幅を消費する、(3つの他のデバイスとの)FTMフレームの3つの別個の交換を伴い得る。これらは、例示的な実施形態によって解決されるべき技術的問題のうちの少なくともいくつかである。
【００４１】
2つのワイヤレスデバイスの相対位置を決定するためにRTT情報に加えて使用され得る2つの測定値は、それらのデバイスによって受信された信号の到来角(AoA)およびそれらのデバイスによって送信された信号の離脱角(AoD)である。たとえば、第2のデバイスがそれ自体と第1のデバイスとの間のRTT情報を有する場合、第2のデバイスは、図4に関して上記で説明したように、それ自体と第1のデバイスとの間の距離を推定し得る。第2のデバイスが第1のデバイスと交換されたフレームについてのAoA情報および/またはAoD情報も有する場合、第2のデバイスは、第1のデバイスに対するそれ自体の方向(たとえば、基準線または基準方向に対する第1のデバイスと第2のデバイスとの間の角度)を決定し得る。次いで、第2のデバイスは、第1のデバイスに対するその位置を推定するために、決定された方向およびRTT情報を使用し得る。さらに、第1のデバイスの位置が第2のデバイスによって知られている場合、第2のデバイスは、第1のデバイスの知られている位置、第1のデバイスと第2のデバイスとの間の距離、および第1のデバイスに対する第2のデバイスの方向を使用して、その実際の位置を決定し得る。したがって、たとえば、ワイヤレスデバイスがただ1つの他のワイヤレスデバイスの知られている位置を使用して、その実際の位置を推定し得るように、測距動作中にAoA情報および/またはAoD情報を交換することが有利であろう。
【００４２】
したがって、追加のフレーム交換なしに、測距動作中にワイヤレスデバイス間でAoA情報および/またはAoD情報が交換されることを可能にし得る、例示的な装置および方法が開示される。より詳細には、少なくともいくつかの実施形態では、第1のデバイスは、測距動作中に第2のデバイスと交換されたフレームのAoA情報および/またはAoD情報を決定し、次いで、決定されたAoA情報および/またはAoD情報を第2のデバイスに送信される後続のFTMフレームに埋め込み得る。このようにして、第2のデバイスは、第2のデバイスの実際の位置を決定するために、第1のデバイスまでの推定された距離、第2のデバイスに対する第1のデバイスの方向、および第1のデバイスの知られているロケーションを使用し得る。1つまたは複数の技術的解決策を上述の技術的問題に与える例示的な実施形態のこれらおよび他の詳細について、以下でより詳細に説明する。
【００４３】
図5Aは、例示的な実施形態による、第1のデバイスD1と第2のデバイスD2との間の測距動作500の信号図を示し、図5Bは、図5Aの例示的な測距動作500を示すシーケンス図510を示す。デバイスD1およびデバイスD2はそれぞれ、たとえば、アクセスポイント(たとえば、図1のAP110)、局(たとえば、図1の局STA1〜STA4のうちの1つ)、または別の適切なワイヤレスデバイス(たとえば、図2のワイヤレスデバイス200)であってもよい。
【００４４】
開始側デバイスとして、デバイスD2は、デバイスD1に、測距動作を実行し、その能力を示すという要求を送信し得る(512)。要求される能力は、たとえば、AoA情報およびAoD情報を推定できることならびに/またはタイムスタンプをキャプチャできることを含み得る。いくつかの実装形態では、要求は、図5Aに示すように、FTM_REQフレームであってもよい。FTM_REQフレームは、デバイスD1がAoA情報および/またはAoD情報を推定するという要求を含み得る。FTM_REQフレームはまた、推定されたAoA情報および/またはAoD情報の精度のレベルを要求し得る。デバイスD1は、測距動作を実行し、その能力をデバイスD2に示すという要求を受信し得る(513)。
【００４５】
応答側デバイスとして、デバイスD1は、応答をデバイスD2に送信することによって、要求に応答し得る(514)。いくつかの実装形態では、応答は、図5Aに示すように、ACKフレームであってもよい。ACKフレームは、デバイスD1がタイムスタンプをキャプチャすることが可能であるかどうかを示すことができ、デバイスD1がAoA情報およびAoD情報を推定することが可能であるかどうかを示すことができ、ならびに/または、推定されたAoA情報およびAoD情報の精度のレベルを示すことができる。デバイスD2は、応答をデバイスD1から受信し、デバイスD1によって提供された能力(もしあれば)を復号し得る(515)。
【００４６】
上記のハンドシェイクプロセスの後、デバイスD1およびデバイスD2は、測距動作500を実行するためにFTMフレームを交換し得る。時間ta1において、デバイスD1は、FTM_1フレームをデバイスD2に送信し、時間ta1としてFTM_1フレームのTODを記録し、FTM_1フレームのAoD(AoDaとして図5Aに示す)を決定し得る(516)。デバイスD2は、時間ta2においてFTM_1フレームをデバイスD1から受信し、時間ta2としてFTM_1フレームのTOAを記録する(517)。
【００４７】
次いで、デバイスD2は、時間ta3においてACKフレームをデバイスD1に送信し、時間ta3としてACKフレームのTODを記録する(518)。デバイスD1は、時間ta4においてACKフレームをデバイスD2から受信し、時間ta4としてACKフレームのTOAを記録し、ACKフレームのAoA(AoAaとして図5Aに示す)を決定し得る(519)。
【００４８】
次いで、デバイスD1は、時間値および角度情報をFTM_2フレームに埋め込み、時間tb1においてFTM_2フレームをデバイスD2に送信し得る(520)。時間値(tvalue)は、デバイスD1において受信されたACKフレームのTOAとデバイスD1から送信されたFTM_1フレームのTODとの間の時間差(たとえば、tvalue=ta4-ta1)を示し得る。デバイスD1に対するデバイスD2の方向を示し得る角度情報は、デバイスD1において受信されたACKフレームのAoA(たとえば、AoAa)および/またはデバイスD1から送信されたFTM_1フレームのAoD(たとえば、AoDa)を含み得る。デバイスD1は差分時間値(ta4-ta1)を送信するものとして図5Aに示されているが、他の実施形態では、デバイスD1は代わりに、タイムスタンプta1およびta4をFTM_2フレームに埋め込み得ることに留意されたい。いくつかの態様では、デバイスD1は、時間tb1としてFTM_2フレームのTODを記録し得、FTM_2フレームのAoD(AoDbとして図5Aに示す)を決定し得る。
【００４９】
デバイスD2は、時間tb2においてFTM_2フレームを受信し、埋め込まれた時間値および角度情報を復号する(521)。この時点で、デバイスD2は、デバイスD1に対するそのロケーションを推定するのに十分な情報を有する。より詳細には、デバイスD2は、デバイスD2が、FTM_2フレーム内に埋め込まれた角度情報によって示される方向に沿って、デバイスD1から距離d=c*RTT/2にあることを推定し得、ここで、RTT=(ta4-ta3)+(ta2-ta1)である(522)。デバイスD2は、(たとえば、RTT値に基づいて)デバイスD1までの距離、ならびに(たとえば、FTM_2フレームに埋め込まれたAoA情報および/またはAoD情報に基づいて)デバイスD1に対するその方向を推定し得るので、デバイスD2は、デバイスD1に対するそのロケーションを推定し得る。デバイスD1の実際のロケーションが知られている場合、デバイスD2は、デバイスD1の知られているロケーションおよびデバイスD1に対するそのロケーションに基づいて、その実際のロケーションを決定し得る。たとえば、デバイスD1がアクセスポイントであり、デバイスD2が局である場合、デバイスD2は、(たとえば、図2のWi-Fiデータベース241などのローカルメモリからおよび/またはアクティブに展開されているアクセスポイントについてのロケーション情報を記憶する任意の適切なサービスから)デバイスD1のロケーションを取り出し得る。その後、デバイスD2は、デバイスD1に対するデバイスD2のロケーション、デバイスD1とデバイスD2との間の決定された距離、およびデバイスD1の知られているロケーションを使用して、その実際のロケーションを決定し得る。
【００５０】
再び図5Aを参照すると、デバイスD2は、(たとえば、FTM_2フレームの受信を肯定応答するために)時間tb3においてACKフレームをデバイスD1に送信し得る。デバイスD1は、時間tb4においてACKフレームを受信し、時間tb4としてACKフレームのTOAを記録し得、ACKフレームのAoA(AoAbとして図5Aに示す)を決定し得る。デバイスD1は、別の時間値および角度情報をFTM_3フレームに埋め込み、次いで、時間tc1においてFTM_3フレームをデバイスD2に送信し得る。FTM_3フレームに埋め込まれた時間値は、tb4-tb1に等しい差分時間値を示し得、FTM_3フレームに埋め込まれた角度情報は、角度情報値AoAbおよび/またはAoDbを含み得る。
【００５１】
したがって、上記で説明したように、例示的な実施形態は、第1のワイヤレスデバイスが、第2のワイヤレスデバイスと交換された第1のセットの信号のAoA情報および/またはAoD情報を決定し、決定されたAoA情報および/またはAoD情報を、第2のワイヤレスデバイスに送信される第2の信号に埋め込むことを可能にし得る。第2のワイヤレスデバイスは、第1のワイヤレスデバイスに対するそのロケーションを推定するために、埋め込まれたAoA情報および/またはAoD情報をRTT情報と組み合わせて使用し得る。
【００５２】
上述のように、開始側デバイスは、たとえば、FTM_REQフレームを応答側デバイスに送信することによって、測距動作を開始することを応答側デバイスに要求し得る。FTM_REQフレームは、応答側デバイスがAoA情報および/またはAoD情報を決定し、AoA情報および/またはAoD情報を1つまたは複数の後続のFTMフレームに埋め込むという要求を含み得る。いくつかの態様では、FTM_REQフレームのベンダー固有情報要素(VSIE)内の専用ビットは、AoA情報および/またはAoD情報を決定することと、決定されたAoA情報および/またはAoD情報を後続のFTMフレームに埋め込むこととを応答側デバイスに要求するために使用され(たとえば、アサートされ)得る。他の態様では、FTM_REQフレームのVSIEの予約済みビットは、AoA情報および/またはAoD情報を決定することと、決定されたAoA情報および/またはAoD情報を後続のFTMフレームに埋め込むこととを応答側デバイスに要求するために使用され(たとえば、アサートされ)得る。さらに他の態様では、FTM_REQフレームのVSIE内の異なるビットは、AoA情報およびAoD情報を後続のFTMフレームに埋め込むことを応答側デバイスに別々に要求するために使用され(たとえば、アサートされ)得る。これは、たとえば、開始側デバイスが、デバイスD1に対するその方向を決定するために、AoA情報およびAoD情報のうちの1つのみを必要とするときに望ましい場合がある。
【００５３】
応答側デバイスが、AoA情報および/またはAoD情報に対する要求を含むFTM_REQフレーム(たとえば、アサートされた「要求」ビットをそのVSIE内に含むFTM_REQフレーム)を受信したとき、応答側デバイスは、開始側デバイスが後続のFTMフレームに埋め込まれたAoA情報および/またはAoD情報を復号することが可能であると推論し得る。それに応答して、応答側デバイスは、(i)応答側デバイスがAoA情報および/またはAoD情報を決定できることを示し、決定されたAoA情報および/またはAoD情報が後続のFTMフレームに埋め込まれるべきであることを確認する、第1のFTMフレーム(たとえば、FTM_1フレーム)内のVSIEの1つまたは複数のビットをアサートすること、あるいは(ii)応答側デバイスがAoA情報および/もしくはAoD情報を決定できないことを示すならびに/またはAoA情報および/もしくはAoD情報が後続のFTMフレームに埋め込まれないことを示す、FTM_1フレーム内のVSIEの1つまたは複数のビットをデアサートすることのいずれかを行い得る。代替的に、応答側デバイスは、(たとえば、第1のFTMフレームの送信時間を低減するために)VSIEをFTM_1フレームに含まないことによって、AoA情報および/またはAoD情報が後続のFTMフレームに含まれないことを示し得る。他の実施形態では、応答側デバイスは、FTM_REQフレームの受信に応答して送信されるACKフレーム内に、AoA情報および/またはAoD情報に対する要求の受入れまたは拒否を含み得る。
【００５４】
開始側デバイスは、FTM_REQフレーム内に、応答側デバイスによるAoA測定および/またはAoD測定の精度の所望のレベルの指示も含み得る。精度の所望のレベルの指示は、FTM_REQフレームのVSIE内の1つまたは複数の専用ビットに、FTM_REQフレームのVSIE内の1つまたは複数の予約済みビットに、またはFTM_REQフレームの任意の他の適切なビットに埋め込まれてもよい。AoA測定および/またはAoD測定の精度の所望のレベルの指示を受信したことに応答して、応答側デバイスは、FTM_1フレームに、後続のFTMフレームに埋め込まれるべきAoA測定および/またはAoD測定の精度のレベルの指示を含み得る。応答側デバイスは、開始側デバイスが要求のためにFTM_REQフレーム内のVSIEにおいて使用したものと同じである、FTM_1フレーム内のVSIEの1つまたは複数のビットロケーションを、応答のために使用し得る。
【００５５】
応答側デバイスがアクセスポイントである少なくともいくつかの実装形態では、応答側デバイスは、ビーコンフレームに、応答側デバイスが開始側デバイスと応答側デバイスとの間で交換された1つまたは複数のフレームのAoA情報および/またはAoD情報を推定することが可能であるかどうかを示す情報を埋め込み得る。いくつかの態様では、この情報は、ビーコンフレームの情報要素(IE)またはベンダー固有情報要素(VSIE)内に埋め込まれ得る。応答側デバイスは、たとえば、ターゲットビーコン送信時間(TBTT)スケジュールに従って、ビーコンフレームをブロードキャストし得る。
【００５６】
図6は、例示的な実施形態による、例示的なFTMフレーム600を示す。FTMフレーム600は、カテゴリーフィールド601、パブリックアクションフィールド602、ダイアログトークンフィールド603、フォローアップダイアログトークンフィールド604、TODフィールド605、TOAフィールド606、TODエラーフィールド607、TOAエラーフィールド608、オプションのLCI報告フィールド609、オプションのロケーション都市報告フィールド610、オプションのFTMパラメータフィールド611、オプションのAoAフィールド612、および/またはオプションのAoDフィールド613を含み得る。少なくとも1つの実施形態では、TODフィールド605は6バイトを含んでもよく、TOAフィールド606は6バイトを含んでもよく、AoAフィールド612は5バイトを含んでもよく、AoDフィールド613は5バイトを含んでもよい(ただし、他の実施形態では、他のフィールド長が使用されてもよい)。AoAフィールド612は、測距動作中に交換されたフレームについてのAoA情報を含んでもよく、AoDフィールド613は、測距動作中に交換されたフレームについてのAoD情報を含んでもよい。たとえば、図5Aも参照すると、応答側デバイス(たとえば、デバイスD1)は、受信されたACKフレームのAoA情報をFTMフレーム600のAoAフィールド612に埋め込むことができ、FTM_1フレームのAoD情報をFTMフレーム600のAoDフィールド613に埋め込むことができる。いくつかの態様では、応答側デバイスは、受信されたACKフレームのTOA情報をFTMフレーム600のTOAフィールド606に埋め込むことができ、FTM_1フレームのTOD情報をFTMフレーム600のTODフィールド605に埋め込むことができる。その後、応答側デバイスは、たとえば、角度情報(たとえば、AoDaおよび/またはAoAa)および時間値(たとえば、ta4-ta1)を開始側デバイスに送信するために、FTMフレーム600を図5Aの例示的な測距動作500におけるFTM_2フレームとして使用することができる。
【００５７】
図7Aは、図6のAoAフィールド612の一実施形態であり得る例示的なフィールド700を示す。フィールド700は、要素IDフィールド701、長さフィールド702、およびAoAフィールド703を含み得る。少なくとも1つの実施形態では、要素IDフィールド701は1バイトを含んでもよく、長さフィールド702は1バイトを含んでもよく、AoAフィールド703は5バイトを含んでもよい(ただし、他の実施形態では、他のフィールド長が使用されてもよい)。要素IDフィールド701は、フィールド700が選択されたフレームについての到来角情報(たとえば、図5Aの例示的な測距動作500における、デバイスD2から受信されたACKフレームについてのAoA情報)を含むことを示す要素ID値を記憶し得る。長さフィールド702は、フィールド700の(バイト単位の)長さを示す値を記憶し得る。AoAフィールド703は、選択されたフレームについての到来角情報を記憶し得る。より詳細には、いくつかの実装形態では、AoAフィールド703は、図10に関して以下でより詳細に説明するように、選択されたフレームの到来角情報を示し得るTheta_AoAおよびPhi_AoAの値を記憶し得る。
【００５８】
図7Bは、図6のAoDフィールド613の一実施形態であり得る例示的なフィールド710を示す。フィールド710は、要素IDフィールド711、長さフィールド712、およびAoDフィールド713を含み得る。少なくとも1つの実施形態では、要素IDフィールド711は1バイトを含んでもよく、長さフィールド712は1バイトを含んでもよく、AoDフィールド713は5バイトを含んでもよい(ただし、他の実施形態では、他のフィールド長が使用されてもよい)。要素IDフィールド711は、フィールド710が選択されたフレームについての離脱角情報(たとえば、図5Aの例示的な測距動作500で使用されるFTM_1フレームについてのAoD情報)を含むことを示す要素ID値を記憶し得る。長さフィールド712は、フィールド710の(バイト単位の)長さを示す値を記憶し得る。AoDフィールド713は、選択されたフレームについての離脱角情報を記憶し得る。より詳細には、いくつかの実装形態では、AoDフィールド713は、図10に関して以下でより詳細に説明するように、選択されたフレームの離脱角情報を示し得るTheta_AoDおよびPhi_AoDの値を記憶し得る。
【００５９】
図8は、例示的な実施形態による、別の例示的なFTMフレーム800を示す。FTMフレーム800は、別個のAoAフィールド612およびAoDフィールド613をそれぞれ含む代わりに、FTMフレーム800が組み合わせられたAoAおよびAoDフィールド803を含むことを除いて、図6のFTMフレーム600と同様である。少なくとも1つの実施形態では、TODフィールド605は6バイトを含んでもよく、TOAフィールド606は6バイトを含んでもよく、組み合わせられたAoAおよびAoDフィールド803は8バイトを含んでもよい(ただし、他の実施形態では、他のフィールド長が使用されてもよい)。組み合わせられたAoAおよびAoDフィールド803は、測距動作中に交換されたフレームについてのAoA情報とAoD情報の両方を含み得る。たとえば、図5Aも参照すると、応答側デバイス(たとえば、デバイスD1)は、受信されたACKフレームのAoA情報およびFTM_1フレームのAoD情報を、FTMフレーム800の組み合わせられたAoAおよびAoDフィールド803に埋め込むことができる。いくつかの態様では、応答側デバイスは、受信されたACKフレームのTOA情報をFTMフレーム800のTOAフィールド606に埋め込むことができ、FTM_1フレームのTOD情報をFTMフレーム800のTODフィールド605に埋め込むことができる。その後、応答側デバイスD1は、たとえば、AoDa、AoAa、およびta4-ta1の値を示す情報をデバイスD2に送信するために、FTMフレーム800を図5Aの例示的な測距動作500におけるFTM_2フレームとして使用し得る。
【００６０】
FTMフレーム600のAoAフィールド612およびAoDフィールド613がそれぞれ5バイトを含み、FTMフレーム800の組み合わせられたAoAおよびAoDフィールド803が8バイトを含む、例示的な実施形態では、図8のFTMフレーム800は、図6のFTMフレーム600よりも2少ないバイトを含み得、したがって、(より少ない分解能を引換えにするとはいえ)FTMフレーム600よりも少ない時間で送信され得る。
【００６１】
図9は、図8の組み合わせられたAoAおよびAoDフィールド803の一実施形態であり得る例示的なフィールド900を示す。フィールド900は、要素IDフィールド901、長さフィールド902、AoAフィールド903、およびAoDフィールド904を含み得る。少なくとも1つの実施形態では、要素IDフィールド901は1バイトを含んでもよく、長さフィールド902は1バイトを含んでもよく、AoAフィールド903は3バイトを含んでもよく、AoDフィールド904は3バイトを含んでもよい(ただし、他の実施形態では、他のフィールド長が使用されてもよい)。要素IDフィールド901は、フィールド900が選択されたフレーム交換についての到来角情報および離脱角情報(たとえば、図5Aの例示的な測距動作500における、デバイスD2から受信されたACKフレームのAoAおよびFTM_1フレームのAoD)を含むことを示す要素ID値を記憶し得る。長さフィールド902は、フィールド900の(バイト単位の)長さを示す値を記憶し得る。AoAフィールド903は、選択されたフレーム交換についての到来角情報を記憶し得、AoDフィールド904は、選択されたフレーム交換についての離脱角情報を記憶し得る。より詳細には、いくつかの実装形態では、AoAフィールド903は、Theta_AoAおよびPhi_AoAの値を記憶し得、AoDフィールド904は、Theta_AoDおよびPhi_AoDの値を記憶し得、これらは、図10に関して以下でより詳細に説明するように、測距動作中に交換されたフレームについての到来角情報および離脱角情報を示し得る。
【００６２】
図10は、半径「r」および角度「シータ」および「ファイ」を使用してワイヤレスデバイスの位置を表すための例示的な3次元座標系1000である。図10に示すように、ファイは水平(x-y)面に対する角度とすることができ、シータは垂直(z)軸に対する角度とすることができる。ファイは0°から360°にわたってもよく、シータは0°から180°にわたってもよい。半径rは、原点と、原点に対するワイヤレスデバイスのロケーションを表す点座標(r、θ、およびφ)との間の距離である。
【００６３】
図9も参照すると、AoAフィールド903の1番目の12ビットは、Theta_AoAの値を示すために使用され得、AoAフィールド903の2番目の12ビットは、Phi_AoAの値を示すために使用され得る。同様に、AoDフィールド904の1番目の12ビットは、Theta_AoDの値を示すために使用され得、AoDフィールド904の2番目の12ビットは、Phi_AoDの値を示すために使用され得る。図9の例示的なフィールド900では、Theta_AoAおよびTheta_AoDの12ビット値は、(180°を(212-1)で割った)約0.044°の分解能をもたらし得るが、Phi_AoAおよびPhi_AoDの12ビット値は、(360°を(212-1)で割った)約0.088°の分解能をもたらし得る。
【００６４】
(たとえば、IEEE802.11REVmc規格によって定義された)現行のFTMプロトコルに従ってフォーマットされたFTMフレームは、(たとえば、図5Aのタイムスタンプ値ta1およびta4を埋め込むために)それぞれTOD情報およびTOA情報を記憶するための6バイトのTODフィールドおよび6バイトのTOAフィールドを含む。RTT値は、2つの個別のタイムスタンプ値(たとえば、ta4およびta1)ではなく単一の時間差分値(たとえば、ta4-ta1)を使用して計算され得るので、これらのTODフィールドおよびTOAフィールドのうちの1つは、AoA情報およびAoD情報を記憶するために別の目的で使用され(re-purposed)、それによって、FTMフレームがAoA情報およびAoD情報を記憶する別個のフィールドを含む必要性をなくす(したがって、FTMフレームのサイズを低減する)ことができる。
【００６５】
より詳細には、例示的な実施形態によれば、FTMフレームのTODフィールドおよびTOAフィールドのうちの一方は、測距動作の単一の時間差分値を記憶するために使用され得、FTMフレームのTODフィールドおよびTOAフィールドのうちの他方は、RTT推定値の精度を損なうことなしに測距動作についてのAoA情報およびAoD情報を記憶するために使用され得る。図5A、図6、および図8も参照すると、いくつかの実装形態では、FTMフレーム600またはFTMフレーム800のTODフィールド605は、時間値(ta4-ta1)を記憶するために使用され得、FTMフレーム600またはFTMフレーム800のTOAフィールド606は、AoA情報およびAoD情報(たとえば、AoAaおよびAoDa)を記憶するために使用され得る。いくつかの態様では、TOAフィールド606は、4つの12ビット値、すなわち、Theta_AoA、Phi_AoA、Theta_AoD、およびPhi_AoDを記憶し得る。TOAフィールド606のフォーマットは、{Theta_AoA[0:11], Phi_AoA[0:11], Theta_AoD[0:11], Phi_AoD[0:11]}として表され得る。
【００６６】
他の実装形態では、FTMフレーム600またはFTMフレーム800のTOAフィールド606は、時間差分値(ta4-ta1)を記憶するために使用され得、FTMフレーム600またはFTMフレーム800のTODフィールド605は、AoA情報およびAoD情報(たとえば、AoAaおよびAoDa)を記憶するために使用され得る。いくつかの態様では、TODフィールド605は、4つの12ビット値、すなわち、Theta_AoA、Phi_AoA、Theta_AoD、およびPhi_AoDを記憶し得る。TODフィールド605のフォーマットは、{Theta_AoA[0:11], Phi_AoA[0:11], Theta_AoD[0:11], Phi_AoD[0:11]}として表され得る。
【００６７】
任意の適切な技法は、応答側デバイスによって受信されたフレームのAoA情報を推定するためにおよび/または応答側デバイスから送信されたフレームについてのAoD情報を推定するために使用され得る。少なくともいくつかの実施形態では、応答側デバイスは、開始側デバイスから受信されたACKフレームのAoA情報を推定するときに、いくつかの異なるアンテナパターンを使用し得る。より詳細には、応答側デバイスがN≧2の数のアンテナを含むとき、応答側デバイスは、アンテナの異なる組合せを選択的に可能にし、対応する数の異なるアンテナパターンについてのチャネル条件を推定し得る。チャネル条件の推定値は、様々なアンテナパターンについてのACKフレームのAoA情報を推定するために使用され得る。ACKフレームは通常、1つまたは複数の所定の(たとえば、応答側デバイスに知られている)ビットパターンを含むので、ACKフレームはチャネル条件を推定するのに好適であり得る。
【００６８】
応答側デバイスは、チャネル条件を推定するためにおよび/またはAoA情報を推定するためにACKフレーム全体を使用し得る。ACKフレーム全体を使用することは、応答側デバイスがACKフレームの受信中に様々なアンテナパターン間で切り替えることを可能にし得る。応答側デバイスがACKフレーム全体を処理することができない(たとえば、応答側デバイスがレガシーロングトレーニングフィールド(L-LTF)などのレガシーフィールドのみを処理することができる可能性がある)とき、応答側デバイスは、N個の交換されたFTMフレームおよびACKフレームのシーケンスを使用して(たとえば、アンテナパターンごとに1つのFTM/ACKフレーム交換を使用して)チャネル条件およびAoA情報を推定し得る。
【００６９】
上述のように、応答側デバイスは、任意の適切な技法を使用してAoA情報を推定し得る。これらの技法は、(限定はしないが)、相関、最尤度推定(maximum likelihood estimation)、Root-MUSIC、Cyclic MUSIC、またはSmooth MUSICなどの変形態を含む多重信号分類(MUSIC:Multiple Signal Classification)技法、回転不変性を使用した信号パラメータ推定技法(ESPRIT:Estimation of Signal Parameters using Rotational Invariance Techniques)、行列ペンシル(Matrix Pencil)、またはAoA情報を推定するための他の技法を含み得る。
【００７０】
したがって、図10に関して上記で説明したように、開始側デバイスは、応答側デバイスに対するその位置を示す相対的な距離ベクトルを推定するために、RTT情報およびAoA情報/AoD情報を使用し得る。応答側デバイスの3次元(3D)ロケーションが知られている場合、相対的な距離ベクトルは、開始側デバイスがそれ自体の3Dロケーションを推定することを可能にし得る。応答側デバイスの2次元(2D)ロケーションのみが知られている場合、開始側デバイスは、推定された相対的な距離ベクトルを2D平面上に投影することによって、それ自体の2Dロケーションを推定し得る。
【００７１】
図11は、例示的な実施形態による、第1のデバイスD1と第2のデバイスD2との間の例示的な測距動作を示す例示的なフローチャート1100である。デバイスD1およびデバイスD2はそれぞれ、たとえば、アクセスポイント(たとえば、図1のAP110)、局(たとえば、図1の局STA1〜STA4のうちの1つ)、または他の適切なワイヤレスデバイス(たとえば、図2のワイヤレスデバイス200)であってもよい。図11の例示的な動作では、デバイスD2は開始側デバイスであり、デバイスD1は応答側デバイスである。最初に、デバイスD2は、デバイスD1に、デバイスD1がデバイスD1とデバイスD2との間で交換された1つまたは複数のフレームについてのAoA情報および/またはAoD情報を推定するという要求を含むFTM_REQフレームを送信する(1102)。FTM_REQフレームは、要求されたAoA情報/AoD情報の精度の所望のレベルも示し得る。
【００７２】
デバイスD1は、FTM_REQフレームを受信し、次いで、デバイスD1がAoA情報および/またはAoD情報を推定することが可能であるかどうか(および推定されたAoA情報および/またはAoD情報が後続のFTMフレームに含まれるかどうか)を示すACKフレームを送信する(1104)。ACKフレームは、要求されたAoA情報/AoD情報に与えられるべき精度のレベルを含み得る。
【００７３】
デバイスD1は、FTM_1フレームをデバイスD2に送信し、時間t1としてFTM_1フレームのTODを記録し、FTM_1フレームのAoDを推定する(1106)。他の実施形態では、FTM_1フレームは、デバイスD1がAoA情報および/またはAoD情報を推定することが可能であるかどうか(および推定されたAoA情報および/またはAoD情報が後続のFTMフレームに含まれるかどうか)を示し得る。デバイスD2は、FTM_1フレームを受信し、時間t2としてFTM_1フレームのTOAを記録する(1108)。
【００７４】
デバイスD2は、ACKフレームをデバイスD1に送信し、時間t3としてACKフレームのTODを記録する(1110)。デバイスD1は、時間t4においてACKフレームを受信し、時間t4としてACKフレームのTOAを記録し、ACKフレームのAoAを推定する(1112)。
【００７５】
デバイスD1は、デバイスD2に、時間値および角度情報を含むFTM_2フレームを送信する(1114)。時間値は、デバイスD1から送信されたFTM_1フレームのTODとデバイスD1において受信されたACKフレームのTOAとの間の時間差を示し得る(たとえば、時間値はt4-t1に等しくてもよい)。角度情報は、デバイスD1に対するデバイスD2の方向を示し得る。いくつかの態様では、角度情報は、デバイスD1から送信されたFTM_1フレームのAoDおよび/またはデバイスD1において受信されたACKフレームのAoAを含み得る(1114)。他の実施形態では、FTM_2フレームは、(たとえば、時間t4と時間t1との間の時間差を示す時間値ではなく)時間t1および時間t4の実際のタイムスタンプを含み得る。
【００７６】
デバイスD2は、1つまたは複数のRTT値に基づいて、それ自体とデバイスD1との間の距離を決定し得る(1116)。たとえば、デバイスD2は、式d=c*RTT/2を使用してデバイスD1とデバイスD2との間の距離dを決定し得、ここで、cは光速であり、RTTはFTM_1フレームとACKフレームの実際の信号伝搬時間の合計である。より詳細には、RTTの値は、(t4-t1)-(t3-t2)として決定され得る。その後、デバイスD2は、決定された距離および角度情報に少なくとも部分的に基づいて、デバイスD1に対するそのロケーションを決定し得る(1118)。
【００７７】
当業者であれば、情報および信号が、様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して表され得ることを諒解されよう。たとえば、上記の説明全体にわたって参照される場合があるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは磁性粒子、光場もしくは光学粒子、またはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【００７８】
さらに、当業者であれば、本明細書で開示する態様に関して説明する様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得ることを諒解されよう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップについて、概してそれらの機能に関して上記で説明した。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、ソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課される設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装決定は、本開示の範囲からの逸脱を引き起こすものと解釈されるべきではない。
【００７９】
本明細書で開示する態様に関して説明する方法、シーケンスまたはアルゴリズムは、直接ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、またはそれら2つの組合せにおいて具現化され得る。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROM、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体内に存在し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサと一体であってもよい。
【００８０】
したがって、本開示の一態様は、非静止衛星通信システムにおける時間および周波数同期のための方法を具現化する非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。「非一時的」という用語は、いかなる物理記憶媒体またはメモリも除外せず、特に、ダイナミックメモリ(たとえば、従来のランダムアクセスメモリ(RAM))を除外するのではなく、媒体が一時的な伝搬信号と解釈され得るという解釈のみを除外する。
【００８１】
上記の開示は例示的な態様を示すが、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更および修正が行われ得ることに留意されたい。本明細書で説明する態様による方法クレームの機能、ステップまたはアクションは、別段に明記されていない限り、任意の特定の順序で実行される必要はない。さらに、要素は、単数形で説明または請求される場合があるが、単数形への限定が明示的に述べられていない限り、複数形が企図される。したがって、本開示は、図示の例に限定されず、本明細書で説明する機能を実行するための任意の手段は、本開示の態様に含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
100  ワイヤレスシステム
110  ワイヤレスアクセスポイント(AP)、AP
120  ワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)、WLAN
200  ワイヤレスデバイス
210  PHYデバイス、PHY
211  トランシーバ
212  ベースバンドプロセッサ
220  MAC
221  コンテンションエンジン
222  フレームフォーマット回路
230  プロセッサ
240  メモリ
241  Wi-Fiデータベース
242  測距SWモジュール
243  角度決定SWモジュール
244  タイムスタンプSWモジュール
245  フレーム形成および交換SWモジュール
246  測位SWモジュール
250(1)〜250(n)  アンテナ
300  測距動作
400  測距動作
500  測距動作
510  シーケンス図
600  FTMフレーム
601  カテゴリーフィールド
602  パブリックアクションフィールド
603  ダイアログトークンフィールド
604  フォローアップダイアログトークンフィールド
605  TODフィールド
606  TOAフィールド
607  TODエラーフィールド
608  TOAエラーフィールド
609  オプションのLCI報告フィールド
610  オプションのロケーション都市報告フィールド
611  オプションのFTMパラメータフィールド
612  オプションのAoAフィールド
613  オプションのAoDフィールド
700  フィールド
701  要素IDフィールド
702  長さフィールド
703  AoAフィールド
710  フィールド
711  要素IDフィールド
712  長さフィールド
713  AoDフィールド
800  FTMフレーム
803  組み合わせられたAoAおよびAoDフィールド
900  フィールド
901  要素IDフィールド
902  長さフィールド
903  AoAフィールド
904  AoDフィールド
1000  3次元座標系
1100  フローチャート
【図１】
2018509611.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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