Wifi測距的頻率偏移補償?shù)闹谱鞣椒?br>【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的奪叉引用
[0002] 本申請要求于2013年1月31日提交的題為"Frequency Offset Compensation for Wi-Fi Ranging"的美國臨時申請No. 61/759, 230以及于2013年8月6日提交的題為 "PPM Issue for FTM"的美國臨時申請No. 61/862, 650的權(quán)益，上述兩份申請的公開內(nèi)容因 此通過引用全文結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開內(nèi)容總體上涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及用于測量無線通信設(shè)備之間的傳 輸時間的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 使用諸如無線廣域網(wǎng)（WWAN)、無線局域網(wǎng)（WLAN)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò) (WPAN)之類的無線通信網(wǎng)絡(luò)之間的位置信息已經(jīng)變得越來越常見。此外，獲得無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi) 的通信設(shè)備之間的距離的測量是有利的，因為這提供了有關(guān)無線測距的線索。這樣的測量 經(jīng)常通過使用在兩個或更多通信設(shè)備之間進行交換的帶有時間戳的到達時間（ToA)和出 發(fā)時間（ToD)信息計算傳播時間來執(zhí)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 公開了用于確定通信設(shè)備之間的準(zhǔn)確距離測量的方法、系統(tǒng)和裝置。通過使用基 于單個通信設(shè)備時鐘基準(zhǔn)的補償時鐘頻率，在每個通信設(shè)備所實施的時鐘頻率之間的差異 能夠被消除。作為結(jié)果，能夠針對通信設(shè)備之間的信號傳播確定高度準(zhǔn)確的傳播時間，并且 因此可能使用往返傳播時間計算來獲得高度準(zhǔn)確的距離測量。
[0006] 在一個實施例中，一種用于在i)采用具有第一時鐘頻率的第一時鐘的第一通信 設(shè)備和ii)采用具有第二時鐘頻率的第二時鐘的第二通信設(shè)備之間進行時鐘補償?shù)姆椒?包括：在第一通信設(shè)備處確定對應(yīng)于第二通信設(shè)備何時傳送第一傳輸?shù)牡谝粫r間戳，以及 在第一通信設(shè)備處確定對應(yīng)于何時在第二通信設(shè)備接收到第二傳輸?shù)牡诙r間戳。該方 法進一步包括：在第一通信設(shè)備處確定是否已經(jīng)從第二通信設(shè)備接收到補償指示符，并且 在確定還沒有從第二通信設(shè)備接收到補償指示符時在第一通信設(shè)備處對第一時鐘頻率和 第二時鐘頻率之間的差異進行補償以提供經(jīng)補償?shù)牡谝粫r間戳和經(jīng)補償?shù)牡诙r間戳。另 外，依據(jù)這樣的實施例，補償指示符的存在指示第一時間戳和第二時間戳是依據(jù)第一時鐘 頻率而接收到的，并不需要進行補償。
[0007] 在另一個實施例中，一種用于在i)采用具有第一時鐘頻率的第一時鐘的第一通 信設(shè)備和ii)采用具有第二時鐘頻率的第二時鐘的第二通信設(shè)備之間進行時鐘補償?shù)姆?法包括：在第一通信設(shè)備處確定對應(yīng)于第一通信設(shè)備何時傳送第一傳輸?shù)牡谝粫r間戳，并 且在第一通信設(shè)備處確定對應(yīng)于何時在第一通信設(shè)備接收到第二傳輸?shù)牡诙r間戳。該方 法進一步包括：在第一通信設(shè)備處對第一時鐘頻率和第二時鐘頻率之間的差異進行補償以 提供經(jīng)補償?shù)牡谝粫r間戳和經(jīng)補償?shù)牡诙r間戳，從第一通信設(shè)備向第二通信設(shè)備發(fā)送經(jīng) 補償?shù)牡谝粫r間戳和經(jīng)補償?shù)牡诙r間戳，并且從第一通信設(shè)備向第二通信設(shè)備發(fā)送補償 指示符。另外，依據(jù)這樣的實施例，該補償指示符指示第二通信設(shè)備無需關(guān)于經(jīng)補償?shù)牡谝?時間戳和經(jīng)補償?shù)牡诙r間戳對第一時鐘頻率和第二時鐘頻率之間的差異進行補償。
[0008] 在又一個實施例中，一種第一通信設(shè)備被配置為利用具有第一時鐘頻率的第一時 鐘，并且包括網(wǎng)絡(luò)接口，該網(wǎng)絡(luò)接口被配置為確定對應(yīng)于利用具有第二時鐘頻率的第二時 鐘的第二通信設(shè)備何時傳送第一傳輸?shù)牡谝粫r間戳，并且確定對應(yīng)于何時在第二通信設(shè)備 處接收到第二傳輸?shù)牡诙r間戳。該第一通信設(shè)備進一步包括時鐘計算和補償單元，該時 鐘計算和補償單元被配置為確定是否從第二通信設(shè)備接收到補償指示符，并且在并未從第 二通信設(shè)備接收到補償指示符時對第一時鐘頻率和第二時鐘頻率之間的差異進行補償以 提供經(jīng)補償?shù)牡谝粫r間戳和經(jīng)補償?shù)牡诙r間戳。另外，依據(jù)這樣的實施例，補償指示符的 存在指示第一時間戳和第二時間戳是依據(jù)第一時鐘頻率而接收到的，并不需要進行補償。
[0009] 在另外的實施例中，一種第一通信設(shè)備被配置為利用具有第一時鐘頻率的第一時 鐘，并且包括網(wǎng)絡(luò)接口，該網(wǎng)絡(luò)接口被配置為確定對應(yīng)于第一通信設(shè)備何時傳送第一傳輸 的第一時間戳，并且確定對應(yīng)于何時在第一通信設(shè)備處接收到第二傳輸?shù)牡诙r間戳。此 外，該第二傳輸由被配置為利用具有第二時鐘頻率的第二時鐘的第二通信設(shè)備所傳送。該 第一通信設(shè)備進一步包括時鐘計算和補償單元，該時鐘計算和補償單元被配置為對第一時 鐘頻率和第二時鐘頻率之間的差異進行補償以提供經(jīng)補償?shù)牡谝粫r間戳和經(jīng)補償?shù)牡诙?時間戳。另外，依據(jù)這樣的實施例，該網(wǎng)絡(luò)接口還被配置為使得第一通信設(shè)備向第二通信設(shè) 備發(fā)送經(jīng)補償?shù)牡谝粫r間戳和經(jīng)補償?shù)牡诙r間戳以及補償指示符，該補償指示符指示經(jīng) 補償?shù)牡谝粫r間戳和經(jīng)補償?shù)牡诙r間戳無需由第二通信設(shè)備進行補償。
【附圖說明】
[0010] 圖1是其中一個或多個通信設(shè)備采用依據(jù)本公開實施例的傳播時間測量技術(shù)的 示例網(wǎng)絡(luò)10的框圖。
[0011] 圖2是依據(jù)本公開實施例的時序圖。
[0012] 圖3是依據(jù)本公開實施例的示例通信設(shè)備的框圖。
[0013] 圖4是依據(jù)本公開實施例的示例通信設(shè)備。
[0014] 圖5是依據(jù)本公開實施例的用于測量傳播時間的示例方法的流程圖。
[0015] 圖6是依據(jù)本公開實施例的用于測量傳播時間的示例方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016] 這里公開了用于測量在通信設(shè)備之間的傳輸?shù)膫鞑r間的方法和裝置的實施例。 在一些實施例中，傳播時間使用諸如出發(fā)時間和到達時間之類的時間戳進行測量。在一些 情形中，傳播時間可以為納秒的量級，并且因此使用時間戳獲得準(zhǔn)確的測量至少在一些實 施例中要求準(zhǔn)確的時間戳測量。然而，每個通信設(shè)備在生成時間戳?xí)r所使用的時鐘頻率之 間的差異（諸如由于頻率漂移）至少在一些情形中引入了在時間戳測量中的不準(zhǔn)確性。因 此，在這里所公開的各個實施例中，采用考慮到不同通信設(shè)備的時鐘之間的差異的技術(shù)來 緩解時間戳測量中的不準(zhǔn)確性。
[0017] 圖1是其中一個或多個通信設(shè)備采用依據(jù)本公開實施例的傳播時間測量技術(shù)的 示例網(wǎng)絡(luò)10的框圖。接入點（AP) 14包括耦合至網(wǎng)絡(luò)接口 16的主機處理器15。網(wǎng)絡(luò)接口 16包括介質(zhì)訪問控制（MAC)處理單元18和物理層（PHY)處理單元20。PHY處理單元20包 括耦合至一個或多個天線24的一個或多個收發(fā)器21。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到的，雖 然在圖1中圖示了三個收發(fā)器21和三個天線24,但是AP 14的各個實施例可以包括任意適 當(dāng)數(shù)量（例如，1、2、4、5等）的收發(fā)器21和天線24。另外，依據(jù)各個實施例，任意適當(dāng)數(shù)量 的收發(fā)器21耦合至任意數(shù)量的天線24而使得一個或多個天線在收發(fā)器之間進行共享，和 /或反之亦然。
[0018] 網(wǎng)絡(luò)10包括多個客戶端站點25。雖然圖1中圖示了四個客戶端站點25,但是網(wǎng)絡(luò) 10的各個實施例包括任意適當(dāng)數(shù)量（例如，1、2、3、5、6等）的客戶端站點25?？蛻舳苏军c 25-1包括耦合至網(wǎng)絡(luò)接口 27的主機處理器26。網(wǎng)絡(luò)接口 27包括MAC處理單元28和PHY 處理單元29。PHY處理單元29包括耦合至一個或多個天線34的一個或多個收發(fā)器30。雖 然在圖1中圖示了三個收發(fā)器30和三個天線34,但是客戶端站點25-1的各個實施例包括 任意適當(dāng)數(shù)量（例如，1、2、4、5等）的收發(fā)器30和天線34。另外，依據(jù)各個實施例，任意適 當(dāng)數(shù)量的收發(fā)器30耦合至任意適當(dāng)數(shù)量的天線34而使得一個或多個天線在收發(fā)器之間進 行共享，和/或反之亦然。
[0019] 依據(jù)本公開的各個實施例，任意適當(dāng)數(shù)量的客戶端站點25-2、25-3和25-4具有與 客戶端站點25-1相同或基本上相似的結(jié)構(gòu)。依據(jù)這樣的實施例，在結(jié)構(gòu)上與客戶端站點 25-1相同或基本上相似的客戶端站點25包括任意數(shù)量的收發(fā)器和天線。例如，雖然客戶端 站點25-1被圖示為具有三個收發(fā)器34和天線30,但是客戶端站點25-2的各個實施例具有 不同于三個的任意數(shù)量的收發(fā)器以及不同于三個的任意數(shù)量的天線。與客戶端站點25-2、 25-3和25-4相關(guān)聯(lián)的天線和收發(fā)器的數(shù)量出于簡明的目的而并未在圖1中示出。
[0020] 網(wǎng)絡(luò)10支持依據(jù)任意數(shù)量的適當(dāng)通信協(xié)議的通信，諸如移動電話協(xié)議、由一種或 多種IEEE標(biāo)準(zhǔn)所指定的無線局域網(wǎng)（WLAN)通信協(xié)議、無線個人區(qū)域通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（例 如，藍牙?協(xié)議）、WiMAX等。適當(dāng)IEEE標(biāo)準(zhǔn)的示例包括8〇2· lla、8〇2· llg、8〇2· lln、 802. llac、802. llad、802. llaf、802. llv 和 / 或 802. llah 標(biāo)準(zhǔn)。雖然 AP 14 被標(biāo)記為接入 點，但是AP 14的各個實施例被配置為支持任意適當(dāng)類型的無線通信而并不局限于僅支持 WLAN技術(shù)。例如，AP 14的各個實施例被配置為支持WLAN和/或移動電話協(xié)議，諸如包括 長期演進（LTE)協(xié)議在內(nèi)的第三代合作伙伴計劃（3GPP)技術(shù)。雖然圖1僅圖示了單個AP 14,但是客戶端設(shè)備25的各個實施例被配置為在任意時刻與多于一個的AP進行通信，包 括使用可以彼此相同或不同的通信協(xié)議與單獨AP進行同時通信。依據(jù)本公開的實施例， AP 14和客戶端站點25被配置為相互傳送和接收符合一種或多種通信協(xié)議的數(shù)據(jù)，該一種 或多種通信協(xié)議諸如符合一種或多種IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議或者其它適當(dāng)通信協(xié)議。依 據(jù)本公開的另一個實施例，除此之外或可替換地，客戶端站點25被配置為相互傳送和接收 符合一種或多種通信協(xié)議的數(shù)據(jù)以支持自組織網(wǎng)絡(luò)，該一種或多種通信協(xié)議諸如符合IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議或者其它適當(dāng)通信協(xié)議。
[0021] 在各個實施例中，AP 14和/或客戶端25確定與何時從AP 14和/或客戶端25 發(fā)送通信（出發(fā)時間（ToD)時間戳）以及何時在另一個AP 14和/或客戶端25接收通信 (到達時間（ToA)時間戳）相關(guān)聯(lián)的時間戳。這些時間戳使用在AP 14和/或客戶端25內(nèi) 所實施的任意適當(dāng)數(shù)量的振蕩器和/或時鐘而生成。AP 14和/或客戶端25被配置為確定 它們自己的通信何時被發(fā)送（ToD)至另一個AP 14和/或客戶端25,并且生成指示該通信 何時被發(fā)送的ToD時間戳。類似地，AP 14和/或客戶端25被配置為確定通信何時被接收 (ToA)，并且生成指示該通信何時被接收的ToA時間戳。在一些實施例中，網(wǎng)絡(luò)接口 16、27被 配置為在通信單元被傳送時或者在此之前不久將ToD時間戳添加至該通信單元。類似地， 在一些實施例中，網(wǎng)絡(luò)接口 16、27被配置為在通信單元被接收時或者在此之后不久將ToA 時間戳添加至該通信單元。如以下更為詳細描述地，網(wǎng)絡(luò)接口 16、27被配置為可選