高效测距的制作方法
基于35u.s.c.§119要求优先权
本申请要求享受2016年2月11日提交的美国申请no.15/042,041的优先权，后一申请要求享受2015年2月13日提交的美国临时专利申请no.62/116,219的优先权和利益，该申请已经转让给本申请的受让人，故以引用方式将其明确地并入本文。
概括地说，本公开内容的某些方面涉及无线通信，具体地说，本公开内容的某些方面涉及在例如邻居感知网络(neighborawarenetwork，nan)中的高效测距。
背景技术：
已广泛地部署无线通信网络，以便提供各种通信服务，例如语音、视频、分组数据、消息、广播等等。这些无线网络可以是能通过共享可用的网络资源，来支持多个用户的多址网络。这类多址网络的例子包括码分多址(cdma)网络、时分多址(tdma)网络、频分多址(fdma)网络、正交fdma(ofdma)网络和单载波fdma(sc-fdma)网络。
为了解决更大的覆盖和增加的通信范围的需求，开发了各种方案。一个这种方案是电气和电子工程师协会(ieee)802.11ah任务组开发的次1ghz(sub-1-ghz)频率范围(例如，在美国操作在902到928mhz范围)。这种发展是受到与其它ieee802.11技术的频率范围相关联的无线范围相比利用具有更大的无线范围的频率范围的期望，以及潜在更少的与由于障碍物造成的路径损耗有关的问题所驱动的。
技术实现要素：
本公开内容的系统、方法和设备均具有一些方面，但这些方面中没有单一的一个可以单独地对其期望的属性负责。下文表述的权利要求书并不限制本公开内容的保护范围，现在将简要地讨论一些特征。在仔细思考这些讨论之后，特别是在阅读标题为“具体实施方式”的部分之后，人们将理解本公开内容的特征是如何具有优势的，这些优势包括：无线网络中的改进的通信。
概括地说，本公开内容的方面涉及无线通信，具体地说，本公开内容的方面涉及在例如邻居感知网络(nan)中的高效测距。
本公开内容的方面提供了一种用于无线通信的装置。通常，该装置包括处理系统、第一接口和第二接口，其中该处理系统被配置为：确定至少一个无线设备被调度为唤醒的时间段，生成用于在该时间段期间向所述无线设备进行传输的第一帧，基于第一帧的传输和响应于第一帧的第二帧的接收之间的时间差来确定测距信息，以及生成包括该测距信息的第三帧，所述第一接口被配置为输出第一帧和第三帧以进行传输，所述第二接口被配置为获得第二帧。
本公开内容的方面提供了一种用于无线通信的装置。通常，该装置包括处理系统、第一接口和第二接口，其中该处理系统被配置为：确定从第一功率状态唤醒的时间段，生成用于响应于在该时间段期间从无线设备接收的第一帧而向该无线设备传输的第二帧，以及基于包括测距信息的第三帧来确定该无线设备关于本装置的相对位置，所述第一接口被配置为输出第二帧以传输给所述无线设备，所述第二接口被配置为获得第一帧和第三帧。
本公开内容的方面提供了一种用于第一装置的无线通信的方法。通常，该方法包括：由装置确定至少一个无线设备被调度为唤醒的时间段；生成用于在该时间段期间向所述无线设备进行传输的第一帧；基于第一帧的传输和响应于第一帧的第二帧的接收之间的时间差来确定测距信息；以及生成包括该测距信息的第三帧；输出第一帧和第三帧以进行传输；以及获得第二帧。
本公开内容的方面提供了一种用于第一装置的无线通信的方法。通常，该方法包括：由装置确定从第一功率状态唤醒的时间段；生成用于响应于在该时间段期间从无线设备接收的第一帧而向该无线设备传输的第二帧；基于包括测距信息的第三帧来确定该无线设备关于本装置的相对位置；输出第二帧以传输给所述无线设备；获得第一帧和第三帧。
本公开内容的方面提供了一种用于无线通信的装置。通常，该装置包括：用于确定至少一个无线设备被调度为唤醒的时间段的单元；用于生成在该时间段期间向所述无线设备进行传输的第一帧的单元；用于基于第一帧的传输和响应于第一帧的第二帧的接收之间的时间差来确定测距信息的单元；用于生成包括该测距信息的第三帧的单元；用于输出第一帧和第三帧以进行传输的单元；以及用于获得第二帧的单元。
本公开内容的方面提供了一种用于无线通信的装置。通常，该装置包括：用于确定从第一功率状态唤醒的时间段的单元；用于生成响应于在该时间段期间从无线设备接收的第一帧而向该无线设备传输的第二帧的单元；用于基于包括测距信息的第三帧来确定所述无线设备关于本装置的相对位置的单元；用于输出第二帧以传输给所述无线设备的单元；以及用于获得第一帧和第三帧的单元。
本公开内容的方面提供了一种其上存储有用于进行以下操作的指令的计算机可读介质：由装置确定至少一个无线设备被调度为唤醒的时间段；生成用于在该时间段期间向所述无线设备进行传输的第一帧；基于第一帧的传输和响应于第一帧的第二帧的接收之间的时间差来确定测距信息；生成包括该测距信息的第三帧；输出第一帧和第三帧以进行传输；以及获得第二帧。
本公开内容的方面提供了一种其上存储有用于进行以下操作的指令的计算机可读介质：由装置确定从第一功率状态唤醒的时间段；生成用于响应于在该时间段期间从无线设备接收的第一帧而向该无线设备传输的第二帧；基于包括测距信息的第三帧来确定所述无线设备关于该装置的相对位置；输出第二帧以传输给所述无线设备；以及获得第一帧和第三帧。
本公开内容的方面提供了一种站。通常，该站包括至少一个天线、处理系统、发射机和接收机，其中，所述处理系统被配置为：确定至少一个无线设备被调度为唤醒的时间段，生成用于在该时间段期间向所述无线设备进行传输的第一帧，基于第一帧的传输和响应于第一帧的第二帧的接收之间的时间差来确定测距信息，以及生成包括该测距信息的第三帧，所述发射机被配置为经由所述至少一个天线，发送第一帧和第三帧以进行传输，所述接收机被配置为经由所述至少一个天线来接收第二帧。
本公开内容的方面提供了一种站。通常，该站包括处理系统、发射机和接收机，其中所述处理系统被配置为：确定从第一功率状态唤醒的时间段，生成用于响应于在该时间段期间从无线设备接收的第一帧而向所述无线设备传输的第二帧，以及基于包括测距信息的第三帧来确定所述无线设备关于该站的相对位置，所述发射机被配置为经由至少一个天线，发送第二帧以传输给所述无线设备，所述接收机被配置为经由所述至少一个天线来接收第一帧和第三帧。
为了实现前述和有关的目的，一个或多个方面包括下文所详细描述和权利要求书中具体指出的特征。下文描述和附图详细描述了一个或多个方面的某些示例性特征。但是，这些特征仅仅说明可采用这些各个方面之基本原理的各种方法中的一些方法，并且该描述旨在包括所有这些方面及其等同物。
附图说明
图1根据本公开内容的某些方面，示出了一种示例性无线通信网络的图。
图2根据本公开内容的某些方面，示出了一种示例性接入点和用户终端的框图。
图3根据本公开内容的某些方面，示出了一种示例性无线设备的框图。
图4根据本公开内容的某些方面，示出了一种示例性邻居感知网络(nan)簇。
图5根据本公开内容的某些方面，示出了具有重叠的nan簇的示例性nan网络。
图6是根据本公开内容的某些方面，示出用于精细定时测量(ftm)过程的帧交换的示例性呼叫流。
图7根据本公开内容的某些方面，示出了用于发起方装置的无线通信的示例性操作的框图。
图7a示出了能够执行图7中所示出的操作的示例性单元。
图8是根据本公开内容的某些方面，示出示例性发现窗周期的示例性时间序列图。
图9根据本公开内容的某些方面，示出了用于响应方装置的无线通信的示例性操作的框图。
图9a示出了能够执行图9中所示出的操作的示例性单元。
为了有助于理解，已经尽可能地使用相同参考数字来表示附图中共有的相同元件。应当知悉的是，揭示于一个实施例的元件可以有益地应用于其它实施例，而不再特定叙述。
具体实施方式
下文参照附图更全面地描述本公开内容的各个方面。但是，本公开内容可以以多种不同的形式实现，并且其不应被解释为受限于贯穿本公开内容给出的任何特定结构或功能。相反，提供这些方面只是使得本公开内容变得透彻和完整，并将向本领域的普通技术人员完整地传达本公开内容的保护范围。根据本申请内容，本领域普通技术人员应当理解的是，本公开内容的保护范围旨在覆盖本文所公开的公开内容的任何方面，无论其是独立实现的还是结合本公开内容的任何其它方面实现的。例如，使用本文阐述的任意数量的方面可以实现装置或可以实现方法。此外，本公开内容的保护范围旨在覆盖这种装置或方法，这种装置或方法可以通过使用其它结构、功能、或者除本文所阐述的本公开内容的各个方面的结构和功能、或不同于本文所阐述的本公开内容的各个方面的结构和功能来实现。应当理解的是，本文所公开的公开内容的任何方面可以通过本发明的一个或多个组成部分来体现。
概括地说，本公开内容的方面涉及无线通信，具体地说，本公开内容的方面涉及在例如邻居感知网络(nan)中的高效测距。如本文所使用的，术语测距通常指代：用于获得关于一个设备(或者一些设备)的位置的相对准确信息(例如，在1m或者更小范围之内)的任何适当技术。在一些情况下，使用现有的无线网络基础设施进行的测距可以产生准确的定位。这样的信息可以用于各种各样的应用中，例如，紧急救援、服务传递、或者网络优化。
如本文所进一步详细描述的，在站已经被调度为唤醒的时间期间(例如，在寻呼窗或者数据窗期间)，可以交换精细定时测量(ftm)信息(例如，或者其它类型测距信息)。此外，还可以在现有的帧(例如，关联帧、触发/轮询帧、探测响应/探测请求帧)中交换ftm信息。此外，还可以经由代理站来接收ftm信息，其中代理站可以是已经与其它站进行了测距的静止设备。ftm信息结合静止设备的已知位置，可以允许“通过代理的测距”。在一些情况下，代理设备可以向请求站提供针对另一个设备的测距信息(例如，该请求站超出所述另一个设备的范围)。
本文所使用的“示例性的”一词意味着“用作例子、例证或说明”。本文中描述为“示例性”的任何方面不应被解释为比其它方面更优选或更具优势。
虽然本文描述了一些特定的方面，但是这些方面的多种变型和排列也落入本公开内容的保护范围之内。虽然提及了优选的方面的一些利益和优点，但是本公开内容的保护范围并不受到特定的利益、用途或对象的限制。相反，本公开内容的方面旨在广泛地适用于不同的无线技术、系统配置、网络和传输协议，其中的一些通过示例的方式在附图和优选方面的下文描述中进行了说明。说明书和附图仅仅是对本公开内容的说明而不是限制，本公开内容的保护范围由所附权利要求书及其等同物进行界定。
本文描述的技术可以用于多种宽带无线通信系统，其包括基于正交复用方案的通信系统。这种通信系统的例子包括空分多址(sdma)系统、时分多址(tdma)系统、正交频分多址(ofdma)系统和单载波频分多址(sc-fdma)系统。sdma系统可以使用充分不同的方向来同时发送属于多个用户终端的数据。tdma系统可以通过将传输信号划分成不同的时隙，允许多个用户终端共享相同的频率信道，其中每一个时隙分配给不同的用户终端。ofdma系统使用正交频分复用(ofdm)，后者是将整个系统带宽划分成多个正交的子载波的调制技术。这些子载波还可以称为音调、频段等等。对于ofdm，每一个子载波可以用数据进行独立地调制。sc-fdma系统可以利用交织的fdma(ifdma)以便在分布在系统带宽中的子载波上发射信号，利用集中式fdma(localizedfdma，lfdma)以便在一组相邻的子载波上发射信号，或利用增强的fdma(efdma)以便在多组相邻子载波上发射信号。通常来说，在频域使用ofdm发送调制符号，在时域使用sc-fdma发送调制符号。
本文的技术可以并入到多种有线或无线装置(例如，节点)中(例如，在这些装置中实现或者由这些装置执行)。在一些方面，根据本文内容实现的无线节点可以包括接入点或者接入终端。
接入点(“ap”)还可以包括、实现为或者称为节点b、无线网络控制器(“rnc”)、演进节点b(enodeb)、基站控制器(“bsc”)、基站收发机(“bts”)、基站(“bs”)、收发机功能(“tf”)、无线路由器、无线收发机、基本服务集(“bss”)、扩展服务集(“ess”)、无线基站(“rbs”)或者某种其它术语。
接入终端(“at”)可以包括、实现为或者称为用户站、用户单元、移动站(ms)、远程站、远程终端、用户终端(ut)、用户代理、用户设备、用户装备(ue)、用户站或某种其它术语。在一些实现中，接入终端可以包括蜂窝电话、无绳电话、会话发起协议(“sip”)电话、无线本地环路(“wll”)站、个人数字助理(“pda”)、具有无线连接能力的手持设备、站(“sta”，例如，充当为ap的“apsta”或者非接入点sta或者“非apsta”)或者连接到无线调制解调器的某种其它适当处理设备。因此，本文所教示的一个或多个方面可以并入到电话(例如，蜂窝电话或智能电话)、计算机(例如，膝上型计算机)、平板设备、便携式通信设备、便携式计算设备(例如，个人数据助理)、娱乐设备(例如，音乐或视频设备、或卫星无线设备)、全球定位系统(gps)设备或者被配置为经由无线介质或有线介质进行通信的任何其它适当设备。在一些方面，at可以是无线节点。例如，这种无线节点可以经由有线或无线通信链路，提供针对或者去往网络(例如，诸如互联网或蜂窝网络之类的广域网)的连接。
一种示例性无线通信系统
图1示出了可以执行本公开内容的方面的系统100。例如，包括接入点110和/或用户终端120的无线站中的任何一个，可以处于邻居感知网络(nan)中。无线站可以在所述无线站已经被调度为唤醒的时间段期间(例如，在寻呼窗或者数据窗期间)交换精细定时测量(ftm)信息以用于测距，并且可以使用现有帧(例如，关联帧、触发/轮询帧、探测请求/探测响应帧)来交换ftm信息。在一些方面，这些无线设备中的一个可以充当为测距代理。
例如，系统100可以是具有接入点和用户终端的多址接入多输入多输出(mimo)系统100。为了简单起见，在图1中仅示出了一个接入点110。通常，接入点是与用户终端进行通信的固定站，其还可以称为基站或者某种其它术语。用户终端可以是固定的或者移动的，用户终端还可以称为移动站、无线设备或者某种其它术语。接入点110可以在任何给定时刻，在下行链路和上行链路上与一个或多个用户终端120进行通信。下行链路(即，前向链路)是从接入点到用户终端的通信链路，上行链路(即，反向链路)是从用户终端到接入点的通信链路。用户终端还可以与另一个用户终端进行对等通信。
系统控制器130可以提供用于这些ap和/或其它系统的协调和控制。ap可以由系统控制器130进行管理，例如，系统控制器130可以处理针对无线电频率功率、信道、认证和安全的调整。系统控制器130可以经由回程，与ap进行通信。此外，ap还可以经由无线或有线回程，彼此之间例如直接地或间接地进行通信。
虽然下面公开内容的一部分描述了能够经由空分多址(sdma)进行通信的用户终端120，但对于某些方面，用户终端120还可以包括不支持sdma的一些用户终端。因此，对于这些方面，ap110可以被配置为与sdma用户终端和非sdma用户终端进行通信。该方法可以方便地允许更旧版本的用户终端(“传统”站)仍然在企业中部署，延长它们的使用寿命，同时允许更新的sdma用户终端根据认为的适当性进行引入。
系统100使用多个发射天线和多个接收天线来在下行链路和上行链路上进行数据传输。接入点110装备有nap个天线，表示用于下行链路传输的多个输入(mi)和用于上行链路传输的多个输出(mo)。一组k个选定的用户终端120统一地表示用于下行链路传输的多个输出和用于上行链路传输的多个输入。对于纯粹的sdma而言，如果没有通过某种方式将用于k个用户终端的数据符号流在编码、频率或时间中进行复用，则期望具有nap≥k≥1。如果使用tdma技术、使用cdma的不同编码信道、使用ofdm的不联合的子带集等等对数据符号流进行复用，则k可以大于nap。每一个选定的用户终端向接入点发送特定于用户的数据和/或从接入点接收特定于用户的数据。通常，每一个选定的用户终端可以装备有一个或多个天线(即，nut≥1)。这k个选定的用户终端可以具有相同数量的天线，也可以具有不同的数量的天线。
系统100可以是时分双工(tdd)系统或者频分双工(fdd)系统。对于tdd系统而言，下行链路和上行链路共享相同的频带。对于fdd系统而言，下行链路和上行链路使用不同的频带。mimo系统100还可以使用单一载波或者多个载波来进行传输。每一个用户终端可以装备有单一天线(例如，为了使费用降低)或者多个天线(例如，当支持另外的费用时)。此外，如果用户终端120通过将传输/接收划分到不同的时隙来共享相同的频率信道，则系统100还可以是tdma系统，其中每一个时隙被分配给不同的用户终端120。
图2示出了图1中所描绘的ap110和ut120的示例性组件，它们可以用于实现本公开内容的方面。ap110和ut120的一个或多个组件可以用于实施本公开内容的方面。例如，ap110的天线224、tx/rx222和/或处理器210、220、240、242和/或控制器230，或者ut120的天线252、tx/rx254、处理器260、270、288和290和/或控制器280，可以用于执行本文所描述并相应地参照图7和图7a所示出的操作700和700a、以及本文所描述并相应地参照图9和图9a所示出的操作900和900a。
图2示出了mimo系统100中的接入点110、两个用户终端120m和120x的框图。接入点110装备有nt个天线224a到224ap。用户终端120m装备有nut,m个天线252ma到252mu，用户终端120x装备有nut,x个天线252xa到252xu。接入点110是用于下行链路的发送实体和用于上行链路的接收实体。每一个用户终端120是用于上行链路的发送实体和用于下行链路的接收实体。如本文所使用的，“发送实体”是能够经由无线信道发送数据的独立操作的装置或设备，“接收实体”是能够经由无线信道接收数据的独立操作的装置或设备。在下面的描述中，下标“dn”表示下行链路，下标“up”表示上行链路，选择nup个用户终端在上行链路上进行同时传输，选择ndn个用户终端在下行链路上进行同时传输，nup可以等于ndn，也可以不等于ndn，nup和ndn可以是静态值，或者可以在每一个调度时间间隔发生改变。在接入点和用户终端处，可以使用波束控制或者某种其它空间处理技术。
在上行链路上，在选定的进行上行链路传输的每一个用户终端120处，发射(tx)数据处理器288从数据源286接收业务数据，从控制器280接收控制数据。控制器280可以与存储器282相耦合。tx数据处理器288基于与针对该用户终端选定的速率相关联的编码和调制方案，对用于该用户终端的业务数据进行处理(例如，编码、交织和调制)，提供数据符号流。tx空间处理器290对于该数据符号流执行空间处理，向nut,m个天线提供nut,m个发射符号流。每一个发射机单元(tmtr)254对各自的发射符号流进行接收和处理(例如，转换成模拟信号、放大、滤波和上变频)，以生成上行链路信号。nut,m个发射机单元254提供nut,m个上行链路信号，以便通过nut,m个天线252向接入点进行传输。
可以调度nup个用户终端在上行链路上进行同时传输。这些用户终端中的每一个对其数据符号流执行空间处理，在上行链路上向接入点发送其发射符号流集。
在接入点110处，nap个天线224a到224ap从在上行链路上发送信号的所有nup个用户终端接收上行链路信号。每一个天线224向各自的接收机单元(rcvr)222提供接收的信号。每一个接收机单元222执行与发射机单元254所执行的处理相反的处理，提供接收的符号流。rx空间处理器240对于来自nap个接收机单元222的nap个接收的符号流执行接收机空间处理，提供nup个恢复的上行链路数据符号流。根据信道相关矩阵求逆(ccmi)、最小均方误差(mmse)、软干扰消除(sic)或者某种其它技术，来执行接收机空间处理。每一个恢复的上行链路数据符号流是各用户终端发送(传输)的数据符号流的估计量。rx数据处理器242根据用于每一个恢复的上行链路数据符号流的速率，对该流进行处理(例如，解调、解交织和解码)，以便获得解码的数据。针对每一个用户终端的解码的数据，可以提供给数据宿244以进行存储和/或提供给控制器230以进行进一步处理。控制器230可以与存储器232相耦合。
在下行链路上，在接入点110处，tx数据处理器210从数据源208接收用于ndn个被调度的用户终端的业务数据以进行下行链路传输，从控制器230接收控制数据，并可能从调度器234接收其它数据。各种类型的数据可以在不同的传输信道上进行发送。tx数据处理器210基于针对每一个用户终端所选定的速率，对用于该用户终端的业务数据进行处理(例如，编码、交织和调制)。tx数据处理器210提供用于ndn个用户终端的ndn个下行链路数据符号流。tx空间处理器220对这ndn个下行链路数据符号流执行空间处理(例如，预编码或波束成形，如本公开内容中所描述的)，向nap个天线提供nap个发射符号流。每一个发射机单元222对各自的发射符号流进行接收和处理，以生成下行链路信号。nap个发射机单元222提供nap个下行链路信号，以便通过nap个天线224向用户终端进行传输。针对每个用户设备的解码数据可以提供给数据宿272以进行存储，和/或提供给控制器280以进行进一步处理。
在每一个用户终端120处，nut,m个天线252从接入点110接收这nap个下行链路信号。每一个接收机单元254对来自相关联的天线252的接收信号进行处理，提供接收的符号流。rx空间处理器260对来自nut,m个接收机单元254的nut,m个接收的符号流执行接收机空间处理，提供针对该用户终端120的恢复的下行链路数据符号流。根据ccmi、mmse或某种其它技术执行该接收机空间处理。rx数据处理器270对所恢复的下行链路数据符号流进行处理(例如，解调、解交织和解码)，以获得用于该用户终端的解码的数据。
在每一个用户终端120处，信道估计器278对下行链路信道响应进行估计，提供下行链路信道估计量，其中该估计量可以包括信道增益估计量、snr估计量、噪声方差等等。类似地，在接入点110处，信道估计器228对上行链路信道响应进行估计，提供上行链路信道估计量。通常，用于每个用户终端的控制器280基于用于该用户终端的下行链路信道响应矩阵hdn,m，导出用于该用户终端的空间滤波器矩阵。控制器230基于有效的上行链路信道响应矩阵hup,eff，导出用于该接入点的空间滤波器矩阵。用于每个用户终端的控制器280可以向接入点发送反馈信息(例如，下行链路和/或上行链路特征向量、特征值、snr估计量等等)。控制器230和280还可以分别对接入点110和用户终端120处的各种处理单元的操作进行控制。
图3示出了可以在无线设备302中使用的各种组件，其中该无线设备302可以在mimo系统100中使用。无线设备302是可以被配置为实现本文所描述的各种方法的设备的例子。例如，该无线设备可以实现分别在图7和图9中所示出的操作700和900。无线设备302可以是接入点110或者用户终端120。
无线设备302可以包括处理器304，后者控制无线设备302的操作。处理器304还可以称作为中央处理单元(cpu)。可以包括只读存储器(rom)和随机存取存储器(ram)的存储器306，向处理器304提供指令和数据。存储器306的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(nvram)。处理器304通常基于存储在存储器306中的程序指令来执行逻辑和算术运算。可以执行存储器306中的指令以实现本文所描述的方法。
无线设备302还可以包括壳体308，后者可以包括发射机310和接收机312，以便允许在无线设备302和远程节点之间进行数据的发送和接收。可以将发射机310和接收机312组合到收发机314中。可以将单一或者多个发射天线316连接到壳体308和电耦合到收发机314。此外，无线设备302还可以包括(没有示出)多个发射机、多个接收机和多个收发机。
此外，无线设备302还可以包括信号检测器318，后者可以用于尽力检测和量化收发机314所接收的信号的电平。信号检测器318可以检测诸如总能量、每子载波每符号的能量、功率谱密度之类的信号和其它信号。此外，无线设备302还可以包括用于对信号进行处理的数字信号处理器(dsp)320。
可以通过总线系统322将无线设备302的各个组件耦合在一起，其中总线系统322除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制信号总线和状态信号总线。
示例性邻居感知网络
由于具备定位能力(例如，具备gps能力的)移动设备的日益普及，邻居感知网络(nan)正在出现。nan可以指代：用于在位于彼此邻近的站(sta)之间进行通信的网络。nan提供了一种用于使设备对其收敛于其上的时间和信道进行同步，以便于发现已在现有设备或者进入本环境的新设备上变得可发现的服务。
nan发现窗可以指代nan设备收敛于其上的时间和信道。可以将同步到相同的发现窗调度的nan设备(支持nan协议并且可能为nan主站或者nan非主站的wifi设备)的集合称为nan簇。
图4根据本公开内容的某些方面，示出了一种示例性nan簇400。作为相同nan簇400的一部分的nan设备410(例如，诸如ap110或用户终端120)，可以参与nan主选择过程。根据nan簇400中的改变(例如，nan设备410是nan簇400的一部分的改变，和/或改变成它们的主秩)，可以在不同的时间选择不同的nan设备410成为主角色的nan设备。
在一些情况下，可以使用nanid来表示一组nan参数(例如，可适用于作为nan簇的成员或者nan簇的网络的成员的设备、或者作为它们中的成员的一些设备)。因此，nan网络可以指代共享相同的nanid的nan簇的集合。
图5根据本公开内容的某些方面，示出了具有重叠的(nan设备4101的)nan簇4001和(nan设备4102的)nan簇4002的示例性nan网络500。虽然图5中没有示出，但nan设备可以参与一个以上的重叠的簇。虽然没有示出，但nan设备可以同时地操作在nan网络与诸如无线局域网(wlan)或wifi直接型之类的其它类型的wifi网络中(例如，具有不同的外部网络连接、作为独立lan的一部分的不同家庭或者建筑物中的sta)。
nan通常使用发现窗来通告设备的存在、nan提供的服务、以及同步信息。在发现窗期间，nan设备可用于(使它们可用于)高概率地相互发现。在过渡(interim)时间段期间，设备可能休眠或者涉及其它活动(例如，可能在不同的信道上，在其它网络上进行通信)。生成nan簇的nan设备可以定义一系列的发现窗起始时间(dwst)。
参与相同nan簇的nan设备都同步到一个共同时钟。在发现窗期间，一个或多个nan设备发送nan同步信标帧，以帮助位于该nan簇中的所有nan设备同步它们的时钟。定时同步功能(tsf)保持同一nan簇中的所有nan设备的定时器进行同步。可以经由分布式算法来实现nan簇中的tsf，并且可以根据该算法来发送nan信标帧。可以将相对起始点或者“时间零”定义成第一dwst。根据某些方面，nan中的所有设备可以在第一发现窗(dw0)时唤醒，其中，可以将dw0定义成例如tsf的低23位为零的发现窗。在后续发现窗期间，某些nan设备可以选择唤醒(例如，如果处于省电模式则唤醒)或者不唤醒(例如，进入或者保持在省电)。因此，这种同步可以减少发现延迟、功耗、以及将发生的介质占用率。
nan同步过程通常单独于服务发现消息传送。虽然nan设备在一个发现窗中发送不超过一个同步信标，但nan设备可以在发现窗中发送多个nan服务发现帧。nan服务发现帧使nan设备能够查找来自其它nan设备的服务，并且使服务可被其它nan设备发现。
示例性高效测距
如本文所更详细描述的，在站已经被调度为唤醒的时间期间(例如，在寻呼窗或者数据窗期间)，可以交换精细定时测量(ftm)信息。此外，可以在现有的帧而不是专用帧中交换ftm信息。举例而言，可以在关联帧、触发/轮询帧、探测响应帧、和/或探测请求帧中交换ftm信息。
此外，还可以经由代理站来接收ftm信息，其中代理站可以是已经与其它站进行了测距的静止设备。通过知道充当代理的静止设备的位置，可以确定关于其它站的相对(或者绝对)位置的信息。
邻居感知网络(nan)可以实现设备之间的服务，其中，设备之间的距离是用于这些服务的操作的准则(criteria)。举一个说明性示例，医院中的医生可能想要使用移动设备(例如，电话或平板设备)以找到高需求医疗设备(例如，移动x射线机器)的位置。如果医生的移动设备和移动x射线机器处于一个nan数据链路(ndl)网络中，则医生的移动设备可以执行测距来确定附近设备(其可以包括x射线机器)的位置，以及确定这些附近设备所提供的服务(例如，x射线)。
用此方式，测距结果可以触发服务或者动作。例如，如果测距结果指示这些服务在附近，则可以采取动作，例如，向医生提供通知(例如，在医生的移动设备上提醒)。再举一个例子，可以使用测距来监测病人的位置(例如，通过使用病人身上的“可穿戴”设备进行测距)。如果测距结果指示病人走动的太远(例如，离开他们的病床或者房间)，则可以发出声音告警。用此方式，可以将测距用作一种具有在所需距离上建立的边界的“看不见的围栏”。这可以用于监测儿童、宠物、或者甚至可能被偷窃的设备(例如，购物车、商品等等)。
精细定时测量(ftm)通常指代：通过测量在发起方sta和响应方sta之间发送的消息的往返延迟，来测量两个站(sta)之间的距离的测距协议(例如，如ieee802.11mc无线标准中所定义的)。ftm可以具有大约3米的测距准确性。在一些情况下，可以通过在发起方sta和响应方sta之间交换多个帧(例如，6个帧的突发)来完成单一突发ftm测量。
图6是示出用于示例性ftm过程的帧交换的示例性呼叫流600。如图6中所示，发起方sta可以向响应方sta发送ftm请求(ftmr)帧，以开始ftm过程。响应方sta可以向发起方sta发送ack。在ftmr和ack之后，响应方sta可以开始发送ftm帧(其中用于ftm帧的传输时间指示成t1)，其中发起方sta可以在指示成t2的时间接收该ftm帧。在t3，发起方sta可以使用ack进行响应，其中响应方sta可以在t4时接收该ack。
如上所述，可以针对6个ftm帧的总突发交换，对于响应方sta发送的每一个ftm帧(ftm_1、ftm_2、ftm_3)，重复这些步骤。在每一种情况下，当前ftm帧可以具有来自嵌入的前一ftm帧的t1和t4值(例如，ftm2具有来自ftm1交换的t1和t4值)。随后，发起方sta可以使用t1、t2、t3、和t4(由于其已经知道t2和t3，已经在t2处接收了ftm，并且已经在t3时发送了ack)，来估计响应方sta和发起方sta之间的rtt。
可以使用rtt来估计两个无线站之间的测距(距离)。为了确定其自己的2d位置，一个无线站可以获得来自至少三个其它无线站的rtt测量值，其中所述至少三个无线站具有已知的2d位置。无线站可以使用来自其它无线站的rtt测量来计算其自己的2d位置。这可以增加交换的ftm帧的数量并且减少网络吞吐量。
传统上，在接入点(ap)-站(sta)类型的网络中执行ftm测距，其中在该网络中，调度和资源分配是以ap为中心的。因此，由于通常ap始终是开机的，因此很少考虑省电问题。但是，经由nan信标，对nan数据链路(ndl)网络中的设备进行了同步。因此，ndl网络中的设备可以在寻呼窗期间进行唤醒。由于nan通常涉及sta-sta(对等体到对等体(p2p))通信，因此期望的是，定义能够节省能量的ftm协议。
因此，期望在例如nan中实现高效测距的技术和装置。如下面所进一步详细描述的，这种高效测距可以充分利用设备已经被调度为打开(例如，监听信标)的时间段。
图7根据本公开内容的某些方面，示出了用于装置的无线通信的示例性高效测距操作700的框图。例如，操作700可以由发起方sta(例如，用户终端120或ap110)来执行。
操作700开始于702，确定至少一个第二装置(例如，响应器sta)被调度为唤醒的时间段。第一装置和第二装置可以是非apsta。第二装置可以处于ndl网络中。举一个例子，发起方sta可以确定第二装置被调度为在数据窗期间发送或者接收数据，并且可以在数据窗期间(例如，在触发/轮询帧中)交换这些帧。
在704处，发起方sta可以生成用于在该时间段期间向第二装置进行传输的第一帧。在706处，发起方sta可以输出第一帧以进行传输。
在708处，发起方sta可以获得响应于第一帧的第二帧。在710处，发起方sta可以基于第一帧的传输和第二帧的接收之间的时间差来确定测距(例如，ftm)信息(例如，参见图6，来自于ftmr的ftm交换和响应的t1和t4值)。
在712处，发起方sta可以生成包括该测距信息的第三帧。在714处，发起方sta可以输出第三帧以进行传输。
根据某些方面，发起方sta可以确定与第二装置进行关联，并且在关联过程期间交换ftm信息(例如，在关联帧或者认证帧中)。在一些情况下，sta可以基于从第二装置接收的移动信息(指示移动性的信息)，来发起关联过程，以与第二装置进行关联。在一些情况下，可以使用移动信息来确定以何种频次来执行本文所描述的测距技术。例如，如果设备在移动(或者移动离开)，则可以以更大的频率来执行测距。
替代地，发起方sta可以在探测响应帧或者探测请求帧中交换这些帧。根据某些方面，发起方sta可以通过向第三装置发送第三帧(例如，在广播发现消息、nan服务发现消息、或者广播同步信标中)来充当为测距代理。此外，发起方sta还可以向第三装置提供关于其已测距的其它装置的ftm信息和服务信息。此外，还可以以类似的方式，与其它设备交换第四帧和第五帧。
在唤醒时段期间的现有帧上示例性地背负ftm数据
如通过图8的示例性时间序列图800所示，根据某些方面，可以在ndl网络中的设备已经唤醒的时间段期间，在这些设备之间交换ftm帧。用此方式，不需要针对ftm来调度另外的唤醒时间(即，不需要为测距来预留另外的时间)，这可以通过使设备在低功率状态保持更长时间来节省功率。如图8中所示，可以根据本公开内容的某些方面，在调度的发现窗时段期间交换ftm帧。
由于ndl网络中的设备是经由nan信标802来同步的，因此可以协调唤醒和休眠时间。例如，ndl网络中的所有参与设备在寻呼窗804期间都进行唤醒，以发送或者监测来自该ndl网络中的其它设备的业务通告。在其余时间期间，可以在设备之间交换数据，并且在数据窗806期间，这些设备可以根据它们是否有要发送或者接收的业务来进行休眠或者唤醒。由于所有设备在寻呼窗804期间都唤醒，因此在该时间期间还交换路由和关联消息。
根据某些方面，可以在触发/轮询帧中，在数据窗806期间发送ftm信息。如上面所提及的，ndl中的设备可以在寻呼窗804期间发送和/或接收业务通告(例如，寻呼)。在发射机的寻呼中指示的设备，可以在数据窗806的开始处向该发射机发送触发帧，以指示它们在该数据窗期间接收业务的可用性。发射机设备可以对接收机设备的触发帧进行确认。发射机设备可以在数据窗806的开始处，对每个接收机设备进行轮询，以检查该接收机设备是否可用于在数据窗806期间接收业务。接收机设备可以对发射机的轮询进行确认。
根据某些方面，可以在触发帧和发射机轮询中交换ftm信息，并且确认可以用作针对这些帧中的ftm数据的ack。根据某些方面，可以将ftm信息的其余部分作为在两个设备之间交换的数据的一部分来进行背负，这允许在无需使用单独的帧的情况下进行高效测距。
根据某些方面，可以在ndl安全关联和认证帧中，在关联期间在寻呼窗中发送ftm信息。新设备通过与任何一个参与的设备进行认证和关联来加入ndl网络(例如，诸如组密钥之类的单个认证组关联)。根据某些方面，设备可以基于所接收的关于参与方设备的对移动信息的指示，来选择要进行关联的参与设备。例如，如下面所进一步详细讨论的，设备可以选择与静止设备进行关联，其中该静止设备可以充当为该设备与ndl中的其它设备进行测距的代理。根据某些方面，可以在探测请求消息和探测响应消息中发送ftm信息。
示例性的经由代理的测距
如上所述，根据某些方面，可以经由代理设备来完成测距。在一种示例性实现中，静止设备可以充当成测距代理。实际上，通过代理进行测距可能会帮助设备与可能在其附近之外的设备进行测距(其中直接测距可能是不可用的)。
代理设备可以提供能与该代理设备进行测距的相邻设备的距离/位置信息。代理设备可以广播(例如，经由发现消息或者经由信标(如果代理设备是主设备的话))可以被其他设备监听的邻居信息。替代地，代理设备可以从另一个设备接收查询，并且可以响应于该查询而向该设备发送邻居信息(例如，利用单播消息)。
根据某些方面，代理设备还可以提供关于邻居设备所支持的服务的信息。根据某些方面，可以实现bloom过滤器或者类似的技术，以高效地在一个消息中打包关于几个邻居设备的信息。bloom过滤器通常提供一个设备或者服务可能可用但不具有确定性的指示。换言之，虽然bloom过滤器的值可以用来以确定性确定设备或者服务不可用，但bloom过滤器只指示证明了进一步发现的开销的可能的可用性。
图9根据本公开内容的某些方面，示出了用于代理进行测距的示例性操作900的框图。例如，操作900可以由响应方sta(例如，用户终端120)来执行。操作900可以开始于902，确定从第一功率状态唤醒的时间段。
在904处，响应方sta可以在该时间段期间，从第二装置(例如，发起方sta)获得第一帧。在906处，响应方sta可以生成用于响应于第一帧而向第二装置传输的第二帧。在908处，响应方sta可以输出第二帧以传输给第二装置。在910处，响应方sta可以获得包括测距(例如，ftm)信息的第三帧，其中该测距信息是第二装置基于第一帧的传输和第二帧的接收之间的时间差来确定的。在912处，响应方sta可以基于第三帧来确定第二装置关于第一装置的相对位置。
根据某些方面，通过应用上面所描述的高效测距方法，可以以减小的信令开销和功耗来执行测距。例如，通过在已经调度的唤醒时段中交换ftm信息，可以因为不需要调度用于测距的另外唤醒时间而减少功耗。另外，通过将ftm信息包括在现有的帧中，可以减少信令开销。
本文所公开方法包括用于实现所描述方法的一个或多个步骤或动作。在不脱离本发明保护范围的基础上，这些方法步骤和/或动作可以相互交换。换言之，除非指定特定顺序的步骤或动作，否则在不脱离本发明保护范围的基础上，可以修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。
如本文所使用的，指代一个列表项“中的至少一个”的短语是指这些项的任意组合，其包括单一成员。举例而言，“a、b或c中的至少一个”旨在覆盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c，以及具有多个相同元素的任意组合(例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c和c-c-c或者a、b和c的任何其它排序)。
如本文所使用的，术语“确定”涵盖很多种动作。例如，“确定”可以包括计算、运算、处理、推导、研究、查询(例如，查询表、数据库或其它数据结构)、断定等等。此外，“确定”还可以包括接收(例如，接收信息)、存取(例如，存取存储器中的数据)等等。此外，“确定”还可以包括解析、选定、选择、建立等等。
在一些情况下，不是实际地发送帧，而是设备可以具有用于输出帧以进行传输的接口。例如，处理器可以经由总线接口，向用于传输的rf前端输出帧。类似地，不是实际地接收帧，而是设备可以具有用于获得从另一个设备接收的帧的接口。例如，处理器可以经由总线接口，从用于传输的rf前端获得(或者接收)帧。在一些情况下，单一接口(例如，收发机)能够发送(或者输出以进行传输)和接收(或者获得)。
上面所描述的方法的各种操作，可以由能够执行相应功能的任何适当单元来执行。这些单元可以包括各种硬件和/或软件组件和/或模块，其包括但不限于：电路、专用集成电路(asic)或者处理器。通常，在附图中示出有操作的地方，这些操作可以具有类似地进行编号的相应配对的功能模块组件。例如，分别在图7和图9中示出的操作700和操作900，与分别在图7a和图9a中示出的单元700a和单元900a相对应。
例如，接收单元和获得单元可以是图2中所示出的用户终端120的接收机(例如，收发机254的接收机单元)和/或天线252，或者图2中所示出的接入点110的接收机(例如，收发机222的接收机单元)和/或天线224。发送单元和输出单元可以是图2中所示出的用户终端120的发射机(例如，收发机254的发射机单元)和/或天线252，或者图2中所示出的接入点110的发射机(例如，收发机222的发射机单元)和/或天线224。
生成单元和确定单元可以包括处理系统，其中该处理系统可以包括一个或多个处理器，例如，图2中所示出的用户终端120的rx数据处理器270、tx数据处理器288和/或控制器280，或者图2中所示出的接入点110的tx数据处理器210、rx数据处理器242和/或控制器230。
根据某些方面，这些单元可以由配置为执行相应功能的处理系统通过实现上面所描述的各种算法(例如，利用硬件或者通过执行软件指令)来实现。例如，用于确定至少一个第二装置被调度为唤醒的时间段的算法，用于生成在该时间段期间向第二装置进行传输的第一帧的算法，用于输出第一帧以进行传输的算法，用于获得响应于第一帧的第二帧的算法，用于基于第一帧的传输和第二帧的接收之间的时间差来确定测距信息的算法，用于生成包括该测距信息的第三帧的算法，以及用于输出第三帧以进行传输的算法。在另一个例子中，用于确定从低功率状态唤醒的时间段的算法，用于在该时间段期间，从第二装置获得第一帧的算法，用于生成响应于第一帧而向第二装置传输的第二帧的算法，用于输出第二帧以传输给第二装置的算法，用于获得包括测距信息的第三帧的算法，其中该测距信息是第二装置基于第一帧的传输和第二帧的接收之间的时间差来确定的，以及用于基于第三帧来确定第二装置关于第一装置的相对位置的算法。
用于执行本文所述功能的通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件(pld)、分立门或者晶体管逻辑、分立硬件组件或者其任意组合，可以实现或执行结合本文所公开内容描述的各种示例性的逻辑框、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，该处理器也可以是任何商业可用处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与dsp内核的结合，或者任何其它此种结构。
当使用硬件实现时，一种示例性硬件配置可以包括无线节点中的处理系统。该处理系统可以使用总线体系结构来实现。根据该处理系统的具体应用和整体设计约束，总线可以包括任意数量的相互连接总线和桥接。总线可以将包括处理器、机器可读介质和总线接口的各种电路链接在一起。总线接口可以用于经由总线，将网络适配器等等连接到处理系统。网络适配器可以用于实现物理层的信号处理功能。在用户终端120(参见图1)的情况下，还可以将用户接口(例如，键盘、显示器、鼠标、操纵杆等等)连接到总线。此外，总线还链接诸如时钟源、外围设备、电压调节器、电源管理电路等等之类的各种其它电路，其中这些电路是本领域所公知的，因此没有做任何进一步的描述。处理器可以使用一个或多个通用处理器和/或特殊用途处理器来实现。示例包括微处理器、微控制器、dsp处理器和能够执行软件的其它电路。本领域普通技术人员应当认识到，如何根据具体的应用和对整个系统所施加的整体设计约束条件，最好地实现所述处理系统的所描述功能。
当使用软件来实现时，可以将这些功能存储在性计算机可读介质上或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。软件应当被广义地解释为意味着指令、数据或者其任意组合等等，无论其被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言还是其它术语。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。处理器可以负责管理总线和通用处理，其包括执行机器可读存储介质上存储的软件。计算机可读存储介质可以耦合至处理器，使得处理器可以从该存储介质读取信息和向该存储介质写入信息。或者，该存储介质也可以是处理器的一部分。举例而言，机器可读介质可以包括传输线、用数据调制的载波波形和/或与无线节点分离的其上存储有指令的计算机可读存储介质，所有这些都可由处理器通过总线接口来访问。替代地或者另外地，机器可读介质或者其任何部分可以是处理器的组成部分，例如，该情况可以是具有高速缓存和/或通用寄存器文件。举例而言，机器可读存储介质的例子可以包括ram(随机存取存储器)、闪存、rom(只读存储器)、prom(可编程只读存储器)、eprom(可擦除可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)、寄存器、磁盘、光盘、硬盘或者任何其它适当的存储介质、或者其任意组合。机器可读介质可以用计算机程序产品来体现。
软件模块可以包括单一指令或者多个指令，软件模块可以分布在几个不同的代码段上、分布在不同的程序之中、以及分布在多个存储介质之中。计算机可读介质可以包括多个软件模块。这些软件模块包括指令，当指令由诸如处理器之类的装置执行时，使得处理系统执行各种功能。软件模块可以包括传输模块和接收模块。每一个软件模块可以位于单一存储设备中，也可以分布在多个存储设备之中。举例而言，当触发事件发生时，可以将软件模块从硬盘装载到ram中。在软件模块的执行期间，处理器可以将这些指令中的一些装载到高速缓存中，以增加访问速度。随后，可以将一个或多个高速缓存线装载到用于由处理器执行的通用寄存器文件中。当指代下面的软件模块的功能时，应当理解的是，在执行来自该软件模块的指令时，由处理器实现该功能。
此外，可以将任何连接适当地称作计算机可读介质。举例而言，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线路(dsl)或者诸如红外线(ir)、无线和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其它远程源传输的，那么所述同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所述介质的定义中。如本文所使用的，磁盘和光盘包括压缩光盘(cd)、激光光盘、光盘、数字通用光盘(dvd)、软盘和
因此，某些方面可以包括用于执行本文所给出的操作的计算机程序产品。例如，该计算机程序产品可以包括其上存储有指令(和/或编码有指令)的计算机可读介质，这些指令可由一个或多个处理器执行，以执行本文所描述的操作。例如，用于确定至少一个第二装置被调度为唤醒的时间段的指令，用于生成在该时间段期间向第二装置进行传输的第一帧的指令，用于输出第一帧以进行传输的指令，用于获得响应于第一帧的第二帧的指令，用于基于第一帧的传输和第二帧的接收之间的时间差来确定测距信息的指令，用于生成包括该测距信息的第三帧的指令，以及用于输出第三帧以进行传输的指令。在另一个例子中，用于确定从低功率状态唤醒的时间段的指令，用于在该时间段期间，从第二装置获得第一帧的指令，用于生成响应于第一帧而向第二装置传输的第二帧的指令，用于输出第二帧以传输给第二装置的指令，用于获得包括测距信息的第三帧的指令，其中该测距信息是第二装置基于第一帧的传输和第二帧的接收之间的时间差来确定的，以及用于基于第三帧来确定第二装置关于第一装置的相对位置的指令。
此外，应当理解的是，用于执行本文所述方法和技术的模块和/或其它适当单元可以通过用户终端和/或基站按需地进行下载和/或获得。例如，这种设备可以耦合至服务器，以便有助于实现用于传送执行本文所述方法的单元。或者，本文所描述的各种方法可以通过存储单元(例如，ram、rom、诸如压缩光盘(cd)或软盘之类的物理存储介质等等)来提供，使得用户终端和/或基站将存储单元耦接至或提供给该设备时，可以获得各种方法。此外，还可以使用向设备提供本文所描述方法和技术的任何其它适当技术。
应当理解的是，本发明并不受限于上文示出的精确配置和组件。在不脱离本发明的保护范围的基础上，可以对上文所述方法和装置的排列、操作和细节做出各种修改、改变和变化。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！