Wifi测距的频率偏移补偿的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求于2013年1月31日提交的题为"Frequency Offset Compensation for Wi-Fi Ranging"的美国临时申请No. 61/759, 230以及于2013年8月6日提交的题为 "PPM Issue for FTM"的美国临时申请No. 61/862, 650的权益，上述两份申请的公开内容因 此通过引用全文结合于此。
技术领域
[0003] 本公开内容总体上涉及无线通信网络，尤其涉及用于测量无线通信设备之间的传 输时间的方法和系统。
【背景技术】
[0004] 使用诸如无线广域网（WWAN)、无线局域网（WLAN)、蜂窝网络和无线个人区域网络 (WPAN)之类的无线通信网络之间的位置信息已经变得越来越常见。此外，获得无线网络内 的通信设备之间的距离的测量是有利的，因为这提供了有关无线测距的线索。这样的测量 经常通过使用在两个或更多通信设备之间进行交换的带有时间戳的到达时间（ToA)和出 发时间（ToD)信息计算传播时间来执行。
【发明内容】
[0005] 公开了用于确定通信设备之间的准确距离测量的方法、系统和装置。通过使用基 于单个通信设备时钟基准的补偿时钟频率，在每个通信设备所实施的时钟频率之间的差异 能够被消除。作为结果，能够针对通信设备之间的信号传播确定高度准确的传播时间，并且 因此可能使用往返传播时间计算来获得高度准确的距离测量。
[0006] 在一个实施例中，一种用于在i)采用具有第一时钟频率的第一时钟的第一通信 设备和ii)采用具有第二时钟频率的第二时钟的第二通信设备之间进行时钟补偿的方法 包括：在第一通信设备处确定对应于第二通信设备何时传送第一传输的第一时间戳，以及 在第一通信设备处确定对应于何时在第二通信设备接收到第二传输的第二时间戳。该方 法进一步包括：在第一通信设备处确定是否已经从第二通信设备接收到补偿指示符，并且 在确定还没有从第二通信设备接收到补偿指示符时在第一通信设备处对第一时钟频率和 第二时钟频率之间的差异进行补偿以提供经补偿的第一时间戳和经补偿的第二时间戳。另 外，依据这样的实施例，补偿指示符的存在指示第一时间戳和第二时间戳是依据第一时钟 频率而接收到的，并不需要进行补偿。
[0007] 在另一个实施例中，一种用于在i)采用具有第一时钟频率的第一时钟的第一通 信设备和ii)采用具有第二时钟频率的第二时钟的第二通信设备之间进行时钟补偿的方 法包括：在第一通信设备处确定对应于第一通信设备何时传送第一传输的第一时间戳，并 且在第一通信设备处确定对应于何时在第一通信设备接收到第二传输的第二时间戳。该方 法进一步包括：在第一通信设备处对第一时钟频率和第二时钟频率之间的差异进行补偿以 提供经补偿的第一时间戳和经补偿的第二时间戳，从第一通信设备向第二通信设备发送经 补偿的第一时间戳和经补偿的第二时间戳，并且从第一通信设备向第二通信设备发送补偿 指示符。另外，依据这样的实施例，该补偿指示符指示第二通信设备无需关于经补偿的第一 时间戳和经补偿的第二时间戳对第一时钟频率和第二时钟频率之间的差异进行补偿。
[0008] 在又一个实施例中，一种第一通信设备被配置为利用具有第一时钟频率的第一时 钟，并且包括网络接口，该网络接口被配置为确定对应于利用具有第二时钟频率的第二时 钟的第二通信设备何时传送第一传输的第一时间戳，并且确定对应于何时在第二通信设备 处接收到第二传输的第二时间戳。该第一通信设备进一步包括时钟计算和补偿单元，该时 钟计算和补偿单元被配置为确定是否从第二通信设备接收到补偿指示符，并且在并未从第 二通信设备接收到补偿指示符时对第一时钟频率和第二时钟频率之间的差异进行补偿以 提供经补偿的第一时间戳和经补偿的第二时间戳。另外，依据这样的实施例，补偿指示符的 存在指示第一时间戳和第二时间戳是依据第一时钟频率而接收到的，并不需要进行补偿。
[0009] 在另外的实施例中，一种第一通信设备被配置为利用具有第一时钟频率的第一时 钟，并且包括网络接口，该网络接口被配置为确定对应于第一通信设备何时传送第一传输 的第一时间戳，并且确定对应于何时在第一通信设备处接收到第二传输的第二时间戳。此 外，该第二传输由被配置为利用具有第二时钟频率的第二时钟的第二通信设备所传送。该 第一通信设备进一步包括时钟计算和补偿单元，该时钟计算和补偿单元被配置为对第一时 钟频率和第二时钟频率之间的差异进行补偿以提供经补偿的第一时间戳和经补偿的第二 时间戳。另外，依据这样的实施例，该网络接口还被配置为使得第一通信设备向第二通信设 备发送经补偿的第一时间戳和经补偿的第二时间戳以及补偿指示符，该补偿指示符指示经 补偿的第一时间戳和经补偿的第二时间戳无需由第二通信设备进行补偿。
【附图说明】
[0010] 图1是其中一个或多个通信设备采用依据本公开实施例的传播时间测量技术的 示例网络10的框图。
[0011] 图2是依据本公开实施例的时序图。
[0012] 图3是依据本公开实施例的示例通信设备的框图。
[0013] 图4是依据本公开实施例的示例通信设备。
[0014] 图5是依据本公开实施例的用于测量传播时间的示例方法的流程图。
[0015] 图6是依据本公开实施例的用于测量传播时间的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016] 这里公开了用于测量在通信设备之间的传输的传播时间的方法和装置的实施例。 在一些实施例中，传播时间使用诸如出发时间和到达时间之类的时间戳进行测量。在一些 情形中，传播时间可以为纳秒的量级，并且因此使用时间戳获得准确的测量至少在一些实 施例中要求准确的时间戳测量。然而，每个通信设备在生成时间戳时所使用的时钟频率之 间的差异（诸如由于频率漂移）至少在一些情形中引入了在时间戳测量中的不准确性。因 此，在这里所公开的各个实施例中，采用考虑到不同通信设备的时钟之间的差异的技术来 缓解时间戳测量中的不准确性。
[0017] 图1是其中一个或多个通信设备采用依据本公开实施例的传播时间测量技术的 示例网络10的框图。接入点（AP) 14包括耦合至网络接口 16的主机处理器15。网络接口 16包括介质访问控制（MAC)处理单元18和物理层（PHY)处理单元20。PHY处理单元20包 括耦合至一个或多个天线24的一个或多个收发器21。如本领域技术人员将会意识到的，虽 然在图1中图示了三个收发器21和三个天线24,但是AP 14的各个实施例可以包括任意适 当数量（例如，1、2、4、5等）的收发器21和天线24。另外，依据各个实施例，任意适当数量 的收发器21耦合至任意数量的天线24而使得一个或多个天线在收发器之间进行共享，和 /或反之亦然。
[0018] 网络10包括多个客户端站点25。虽然图1中图示了四个客户端站点25,但是网络 10的各个实施例包括任意适当数量（例如，1、2、3、5、6等）的客户端站点25。客户端站点 25-1包括耦合至网络接口 27的主机处理器26。网络接口 27包括MAC处理单元28和PHY 处理单元29。PHY处理单元29包括耦合至一个或多个天线34的一个或多个收发器30。虽 然在图1中图示了三个收发器30和三个天线34,但是客户端站点25-1的各个实施例包括 任意适当数量（例如，1、2、4、5等）的收发器30和天线34。另外，依据各个实施例，任意适 当数量的收发器30耦合至任意适当数量的天线34而使得一个或多个天线在收发器之间进 行共享，和/或反之亦然。
[0019] 依据本公开的各个实施例，任意适当数量的客户端站点25-2、25-3和25-4具有与 客户端站点25-1相同或基本上相似的结构。依据这样的实施例，在结构上与客户端站点 25-1相同或基本上相似的客户端站点25包括任意数量的收发器和天线。例如，虽然客户端 站点25-1被图示为具有三个收发器34和天线30,但是客户端站点25-2的各个实施例具有 不同于三个的任意数量的收发器以及不同于三个的任意数量的天线。与客户端站点25-2、 25-3和25-4相关联的天线和收发器的数量出于简明的目的而并未在图1中示出。
[0020] 网络10支持依据任意数量的适当通信协议的通信，诸如移动电话协议、由一种或 多种IEEE标准所指定的无线局域网（WLAN)通信协议、无线个人区域通信网络协议（例 如，蓝牙?协议）、WiMAX等。适当IEEE标准的示例包括8〇2· lla、8〇2· llg、8〇2· lln、 802. llac、802. llad、802. llaf、802. llv 和 / 或 802. llah 标准。虽然 AP 14 被标记为接入 点，但是AP 14的各个实施例被配置为支持任意适当类型的无线通信而并不局限于仅支持 WLAN技术。例如，AP 14的各个实施例被配置为支持WLAN和/或移动电话协议，诸如包括 长期演进（LTE)协议在内的第三代合作伙伴计划（3GPP)技术。虽然图1仅图示了单个AP 14,但是客户端设备25的各个实施例被配置为在任意时刻与多于一个的AP进行通信，包 括使用可以彼此相同或不同的通信协议与单独AP进行同时通信。依据本公开的实施例， AP 14和客户端站点25被配置为相互传送和接收符合一种或多种通信协议的数据，该一种 或多种通信协议诸如符合一种或多种IEEE 802. 11标准的协议或者其它适当通信协议。依 据本公开的另一个实施例，除此之外或可替换地，客户端站点25被配置为相互传送和接收 符合一种或多种通信协议的数据以支持自组织网络，该一种或多种通信协议诸如符合IEEE 802. 11标准的协议或者其它适当通信协议。
[0021] 在各个实施例中，AP 14和/或客户端25确定与何时从AP 14和/或客户端25 发送通信（出发时间（ToD)时间戳）以及何时在另一个AP 14和/或客户端25接收通信 (到达时间（ToA)时间戳）相关联的时间戳。这些时间戳使用在AP 14和/或客户端25内 所实施的任意适当数量的振荡器和/或时钟而生成。AP 14和/或客户端25被配置为确定 它们自己的通信何时被发送（ToD)至另一个AP 14和/或客户端25,并且生成指示该通信 何时被发送的ToD时间戳。类似地，AP 14和/或客户端25被配置为确定通信何时被接收 (ToA)，并且生成指示该通信何时被接收的ToA时间戳。在一些实施例中，网络接口 16、27被 配置为在通信单元被传送时或者在此之前不久将ToD时间戳添加至该通信单元。类似地， 在一些实施例中，网络接口 16、27被配置为在通信单元被接收时或者在此之后不久将ToA 时间戳添加至该通信单元。如以下更为详细描述地，网络接口 16、27被配置为可选