用于估计无线通信设备之间的距离的技术的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年2月2日提交的美国申请序列号no.14/612,270的优先权，其被转让给其受让人并且通过引用明确地并入本文。

本发明总体上涉及毫米波射频(rf)系统，并且具体而言，涉及使用训练信号来估计第一装置和第二装置之间的距离。

背景技术：

60ghz频带是以大量带宽和大量全球重叠为特征的未许可(unlicensed)频带。大带宽意味着可以无线传输非常大的信息量。因此，可以开发出各自需要传输大量数据的多个应用，以允许60ghz频带周围的无线通信。这种应用的示例包括但不限于游戏控制器、移动交互设备、无线高清晰度电视(hdtv)、无线对接站、无线千兆以太网及其很多其他设备。

为了实现这种应用，需要开发在60ghz频率范围内工作的诸如放大器、混频器、射频(rf)模拟电路和有源天线的集成电路(ic)。rf系统通常包括有源模块和无源模块。有源模块(例如，相控阵天线)需要用于其操作的控制和功率信号，而无源模块(例如滤波器)则不需要这些信号。可以将各种模块制造和封装成能够组装在印刷电路板(pcb)上的射频集成电路(rfic)。rfic封装的尺寸范围可以从几平方毫米到几百平方毫米。

在消费电子市场中，电子设备的设计以及因而集成在其中的rf模块的设计应当满足最小成本、尺寸、功耗和重量的限制。rf模块的设计还应考虑电子设备的当前组装配置，特别是手持式设备，例如笔记本电脑和平板电脑，以便能够有效地传输和接收毫米波信号。此外，rf模块的设计应考虑接收和传送rf信号的最小功耗以及最大无线电覆盖。

与较低频率相比，60ghz频带中的操作允许使用较小的天线。然而，与在较低频率中的操作相比，60ghz频带周围的无线电波具有高大气衰减，并且受到大气、雨水、物体等的更高程度的吸收，导致较高的自由空间损耗。可以通过使用许多小天线(例如以相控阵列布置)来补偿较高的自由空间损耗。

技术实现要素：

本公开内容的某些方面提供了一种用于无线通信的第一装置。第一装置通常包括用于获得在多个方向上从第二装置接收的多个训练信号的接口。第一装置还可以包括被配置为基于多个训练信号来估计第一装置和第二装置之间的距离的处理系统。

本公开内容的某些方面提供了一种用于无线通信的第一装置。第一装置通常包括：用于为了传输在多个方向上向第二装置输出多个训练信号的第一接口，用于从第二装置获得与在第二装置处接收的训练信号相对应的参数的第二接口，以及被配置为基于所述参数来估计第一装置和第二装置之间的距离的处理系统。

本公开内容的某些方面提供了一种用于由第一装置进行无线通信的方法。该方法通常包括：获得在多个方向上从第二装置接收的多个训练信号，以及基于多个训练信号来估计第一装置和第二装置之间的距离。

本公开内容的某些方面提供了一种用于由第一装置进行无线通信的方法。该方法通常包括：为了传输在多个方向上向第二装置输出多个训练信号，从第二装置获得与在第二装置处接收的训练信号相对应的参数，以及基于所述参数来估计第一装置和第二装置之间的距离。

本公开内容的某些方面提供了一种用于无线通信的第一装置。第一装置通常包括：用于获得在多个方向上从第二装置接收的多个训练信号的单元，以及用于基于多个训练信号来估计第一装置和第二装置之间的距离的单元。

本公开内容的某些方面提供了一种用于无线通信的第一装置。第一装置通常包括：用于为了传输在多个方向上向第二装置输出多个训练信号的单元，用于从第二装置获得与在第二装置处接收的训练信号相对应的参数的单元，以及用于基于所述参数来估计第一装置和第二装置之间的距离的单元。

本公开内容的某些方面提供了一种用于无线通信的计算机可读介质，其上存储有指令，所述指令用于使第一装置：获得在多个方向上从第二装置接收的多个训练信号，以及基于多个训练信号来估计第一装置和第二装置之间的距离。

本公开内容的某些方面提供了一种用于无线通信的计算机可读介质，其上存储有指令，所述指令用于使第一装置：为了传输在多个方向上向第二装置输出多个训练信号，从第二装置获得与在第二装置处接收的训练信号相对应的参数，以及基于所述参数来估计第一装置和第二装置之间的距离。

本公开内容的某些方面提供一种无线站。无线站通常包括：至少一个接收天线，接收机，所述接收机用于经由至少一个接收天线接收在多个方向上从第二装置接收的多个训练信号，以及处理系统，所述处理系统被配置为基于多个训练信号来估计第一装置和第二装置之间的距离。

本公开内容的某些方面提供一种无线站。无线站通常包括：至少一个接收天线，接收机，所述接收机用于经由至少一个接收天线接收在多个方向上从第二装置接收的多个训练信号，以及处理系统，所述处理系统被配置为基于多个训练信号来估计第一装置和第二装置之间的距离。

附图说明

图1例示了根据本公开内容的某些方面的示例性无线通信网络的图。

图2例示了根据本公开内容的某些方面的示例接入点和用户终端的方框图。

图3例示了根据本公开内容的某些方面的示例性无线设备的方框图。

图4是例示根据本公开内容的某些方面的波束训练阶段的示例性呼叫流程。

图5例示了根据本公开内容的某些方面的波束成形操作期间的扇区级扫描。

图6例示了根据本公开内容的某些方面的可由无线设备执行用于确定到另一设备的距离的示例性操作。

图6a例示了能够执行图6所示的操作的示例性组件。

图7例示了根据本公开内容的某些方面的波束成形操作期间的示例性信号传播和反射。

图8是根据本公开内容的某些方面的作为距离的函数的训练信号的接收功率之间的标准偏差的曲线图。

图9例示了根据本公开内容的某些方面的可由无线设备执行用于确定到另一设备的距离的示例性操作。

图9a例示了能够执行图9所示的操作的示例性组件。

具体实施方式

本公开内容的各方面提供了用于基于训练信号来估计第一装置和第二装置之间的距离的技术。可以使用不同的天线配置在多个方向上由第二装置发射训练信号。第一装置可以接收由第二装置发射的训练信号中的至少一个，并使用至少一个接收到的训练信号来估计到第二装置的距离。

在下文中将参考附图更全面地描述本公开内容的各个方面。然而，本公开内容可以以许多不同的形式实施体现，并且不应被解释为限于在本公开内容全文中呈现的任何具体结构或功能。相反，提供这些方面，使得本公开内容将是透彻和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本公开内容的范围。基于本文的教导，本领域技术人员应当理解，本公开内容的范围旨在涵盖本文公开的本公开内容的任何方面，无论是与本公开内容的任何其他方面独立地实施还是组合地实施。例如，可以使用本文阐述的任何数量的方面来实现装置或者实践方法。此外，本公开内容的范围旨在覆盖使用作为本文所阐述的本公开内容的各个方面的补偿或替代的其他结构、功能或结构与功能来实践的这种装置或方法。应当理解，本文公开的本公开内容的任何方面可以由权利要求的一个或多个要素体现。

虽然本文描述了特定方面，但是这些方面的许多变化和排列都属于本公开内容的范围内。虽然提及了优选方面的一些益处和优点，但是本公开内容的范围并不旨在限于特定的益处、用途或目的。相反，本公开内容的各方面旨在广泛地应用于不同的无线技术、系统配置、网络和传输协议，其中的一些在附图和优选方面的以下描述中以示例的方式示出。详细描述和附图仅仅是对本公开内容的举例说明而不是限制，本公开内容的范围由所附权利要求及其等同变换限定。

示例性无线通信系统

本文描述的技术可以用于各种宽带无线通信系统，包括基于正交复用方案的通信系统。这种通信系统的示例包括空分多址(sdma)、时分多址(tdma)、正交频分多址(ofdma)系统、单载波频分多址(sc-fdma)系统等等。sdma系统可以利用足够不同的方向来同时发射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到不同的时隙中，将每个时隙分配给不同的用户终端，来允许多个用户终端共享相同的频率信道。ofdma系统利用正交频分复用(ofdm)，其是将整个系统带宽划分成多个正交子载波的调制技术。这些子载波也可以被称为音调(tone)、频段(bin)等。利用ofdm，每个子载波可以用数据独立调制。sc-fdma系统可以利用交织fdma(ifdma)在分布在系统带宽上的子载波上进行发射，利用局部fdma(lfdma)在相邻子载波的块上进行发射、或利用增强型fdma(efdma)在相邻子载波的多个块上进行发射。通常，调制符号在频域中以ofdm发送，在时域中以sc-fdma发送。

本文的教导可以并入各种有线或无线装置(例如，节点)中(例如，在其中实施或由其执行)。在一些方面，根据本文教导实施的无线节点可以包括接入点或接入终端。

接入点(“ap”)可以包括、被实施为或称为节点b、无线电网络控制器(“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”)、无线电路由器、无线电收发机、基本服务集(“bss”)、扩展服务集(“ess”)、无线电基站(“rbs”)或其他一些术语。

接入终端(“at”)可以包括、实施为或称为用户站、用户单元、移动站(ms)、远程站、远程终端、用户终端(ut)、用户代理、用户装置、用户设备(ue)、用户站或其他一些术语。在一些实施方式中，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”)或连接到无线调制解调器的一些其它适合的处理设备。因此，本文教导的一个或多个方面可以并入电话(例如，蜂窝电话或智能电话)、计算机(例如，笔记本计算机)、平板电脑、便携式通信设备、便携式计算设备(例如，个人数字助理)、娱乐设备(例如，音乐或视频设备或卫星无线电设备)、全球定位系统(gps)设备或被配置为经由有线或无线介质进行通信的任何其它适合的设备。在一些方面，节点是无线节点。这种无线节点可以经由有线或无线通信链路提供例如用于或到网络(例如，诸如互联网或蜂窝网络的广域网)的连接。

图1例示了可以实践本公开内容的各方面的具有接入点和用户终端的多址多输入多输出(mimo)系统100。

例如，接入点110或用户终端120可以使用本文描述的技术来确定设备的相对旋转。在某些情况下，用户终端可以是游戏控制器等，并且可以应用这些技术来确定游戏控制器相对于游戏站(用作接入点)的相对旋转。

为了简单起见，图1中仅示出了一个接入点110。接入点通常是与用户终端通信的固定站，并且也可以称为基站或一些其他术语。用户终端可以是固定的或移动的，并且也可以被称为移动站、无线设备或一些其它术语。接入点110可以在下行链路和上行链路上在任何给定时刻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，而上行链路(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用户终端进行对等通信。系统控制器130耦合到接入点并提供对接入点的协调和控制。

虽然以下公开的多个部分将描述能够经由空分多址(sdma)进行通信的用户终端120，但是对于某些方面，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和非sdma用户终端进行通信。这种方案可以方便地允许旧版本的用户终端(“传统”站)保留部署在企业中，延长其使用寿命，同时允许在适当的情况下引入较新的sdma用户终端。

系统100在下行链路和上行链路上采用多个发射天线和多个接收天线进行数据传输。接入点110配备有nap个天线，并且表示用于下行链路传输的多输入(mi)和用于上行链路传输的多输出(mo)。一组k个选定的用户终端120共同表示用于下行链路传输的多输出和用于上行链路传输的多输入。对于纯sdma，如果k个用户终端的数据符号流没有借助某种方式在码、频率或时间上被复用，则预期nap≥k≥1。如果能够使用tdma技术、采用cdma的不同码信道、采用ofdm的子带的不相交集等等来复用数据符号流，则k可以大于nap。每个选择的用户终端向接入点传送用户特定数据和/或从接入点接收用户特定数据。通常，每个选择的用户终端可以配备有一个或多个天线(即，nut≥1)。k个选择的用户终端可以具有相同或不同数量的天线。

sdma系统可以是时分双工(tdd)系统或频分双工(fdd)系统。对于tdd系统，下行链路和上行链路共享相同的频带。对于fdd系统，下行链路和上行链路使用不同的频带。mimo系统100还可以利用单个载波或多个载波进行传输。每个用户终端可以配备有单个天线(例如，为了保持成本降低)或多个天线(例如，可以支持额外成本的情况下)。如果用户终端120通过将传送/接收划分到不同的时隙中，将每个时隙分配给不同的用户终端120，来共享相同的频率信道，则系统100也可以是tdma系统。

图2例示了可以实践本公开内容的各方面的mimo系统100中的接入点110和两个用户终端120m和120x的方框图。如上所述，本文讨论的旋转确定技术可以由接入点110或用户终端120来实践。

接入点110配备有nt个天线224a至224t。用户终端120m配备有nut,m个天线252ma至252mu，用户终端120x配备有nut,x个天线252xa至252xu。接入点110是下行链路的传送实体和上行链路的接收实体。每个用户终端120是上行链路的传送实体和下行链路的接收实体。如本文所使用的，“传送实体”是能够经由无线信道传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个用户终端用于上行链路上的同时传输，选择ndn个用户终端用于下行链路上的同时传输，nup可以等于或不等于ndn，并且nup和ndn可以是静态值，或者可以针对每个调度间隔而改变。可以在接入点和用户终端处使用波束调向或一些其他的空间处理技术。

在上行链路上，在为上行链路传输选择的每个用户终端120处，发射(tx)数据处理器288从数据源286接收业务数据，并从控制器280接收控制数据。tx数据处理器288基于与为用户终端选择的速率相关联的编码和调制方案来处理(例如，编码、交织和调制)用于用户终端的业务数据，并提供数据符号流。tx空间处理器290对数据符号流执行空间处理，并为nut,m个天线提供nut,m个发射符号流。每个发射机单元(tmtr)254接收并处理(例如，转换为模拟、放大、滤波和上变频)相应的发射符号流以产生上行链路信号。nut,m个发射机单元254提供nut,m个上行链路信号，用于从nut,m个天线252到接入点的传输。

可以调度nup个用户终端进行在上行链路上的同时传输。这些用户终端中的每一个都对其数据符号流执行空间处理，并在上行链路上将其发射符号流集合传送到接入点。

在接入点110处，nap个天线224a至224ap从在上行链路上传送的所有nup个用户终端接收上行链路信号。每个天线224将接收到的信号提供给相应的接收机单元(rcvr)222。每个接收机单元222执行与由发射机单元254执行的处理互补的处理，并提供接收符号流。rx空间处理器240对来自nap个接收机单元222的nap个接收符号流执行接收机空间处理，并且提供nup个恢复的上行链路数据符号流。根据信道相关矩阵反演(ccmi)、最小均方误差(mmse)、软干扰消除(sic)或其他一些技术来执行接收机空间处理。每个恢复的上行链路数据符号流是对由相应用户终端传送的数据符号流的估计。rx数据处理器242根据用于该流的速率来处理(例如，解调、解交织和解码)每个恢复的上行链路数据符号流以获得解码数据。可以将每个用户终端的解码数据提供给数据宿244以用于储存和/或提供给控制器230以用于进一步处理。

在下行链路上，在接入点110处，tx数据处理器210为被调度用于下行链路传输的ndn个用户终端从数据源208接收业务数据，从控制器230接收控制数据，以及可能从调度器234接收其他数据。各种类型的数据可以在不同的传输信道上发送。tx数据处理器210基于为该用户终端选择的速率来处理(例如，编码、交织和调制)用于每个用户终端的业务数据。tx数据处理器210为ndn个用户终端提供ndn个下行链路数据符号流。tx空间处理器220对ndn个下行链路数据符号流执行空间处理(例如，如本公开内容中所述的预编码或波束成形)，并且为nap个天线提供nap个发射符号流。每个发射机单元222接收并处理相应的发射符号流以产生下行链路信号。nap个发射机单元222提供nap个下行链路信号以用于从nap个天线224到用户终端的传输。

在每个用户终端120处，nut,m个天线252从接入点110接收nap个下行链路信号。每个接收机单元254处理来自相关天线252的接收信号并提供接收符号流。rx空间处理器260对来自nut,m个接收机单元254的nut,m个接收符号流执行接收机空间处理，并为用户终端提供恢复的下行链路数据符号流。根据ccmi、mmse或其他一些技术来执行接收机空间处理。rx数据处理器270处理(例如，解调、解交织和解码)恢复的下行链路数据符号流，以获得用于用户终端的解码数据。

在每个用户终端120处，信道估计器278估计下行链路信道响应并提供下行链路信道估计，其可以包括信道增益估计、snr估计、噪声方差等。类似地，信道估计器228估计上行链路信道响应并提供上行链路信道估计。每个用户终端的控制器280通常基于针对该用户终端的下行链路信道响应矩阵hdn,m导出用户终端的空间滤波器矩阵。控制器230基于有效上行链路信道响应矩阵hup,eff导出接入点的空间滤波器矩阵。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/或上行特征向量、特征值、snr估计等)。控制器230和280还分别控制接入点110和用户终端120处的各种处理单元的操作。

根据本公开内容的某些方面，图2所示的各种处理器可以分别指导ap110和/或用户终端120处的操作，以执行本文描述的各种技术，以基于训练信号和/或本文所述技术的其他过程来确定相对旋转。

图3例示了可以在无线设备302中使用的各种组件，在无线设备302中可以实践本公开内容的各方面并且可以在mimo系统100内采用无线设备302。无线设备302是可以被配置为实施本文描述的各种方法的设备的示例。无线设备302可以是接入点110或用户终端120。

无线设备302可以包括控制无线设备302的操作的处理器304。处理器304也可以被称为中央处理单元(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内的程序指令来执行逻辑和算术运算。存储器306中的指令可以是可执行的，以实施本文描述的方法。处理器304可以例如执行或指导图6中的操作600以确定相对旋转和/或本文所述技术的其它过程。

无线设备302还可以包括外壳308，其可以包括发射机310和接收机312，以允许无线设备302和远程位置之间的数据的传输和接收。发射机310和接收机312可以组合成收发机314。单个或多个发射天线316可以附接到外壳308并且电耦合到收发机314。无线设备302还可以包括(未示出)多个发射机、多个接收机和多个收发机。

无线设备302还可以包括信号检测器318，其可以用于尽力检测和量化由收发机314接收的信号电平。信号检测器318可以按照总能量、每个符号每个子载波的能量、功率谱密度及其他信号来检测这样的信号。无线设备302还可以包括用于处理信号的数字信号处理器(dsp)320。

无线设备302的各种组件可以由总线系统322耦合在一起，除了数据总线之外，总线系统322还可以包括电源总线，控制信号总线和状态信号总线。

使用训练信号来估计距离

如上所述，本公开内容的各方面总体上针对使用在两个设备之间传送和接收的训练信号来估计第一装置和第二装置之间的距离。在一些情况下，可以在波束成形(bf)训练过程期间交换所述训练信号，从而用于交换信号的额外开销不是必需的。

在任何情况下，对两个装置之间的距离的估计在诸如接入点关联或队列控制(例如，接入点可以基于队列中的站的相对距离，来对与队列中的站的关联进行优先级排序)、设备校准和设备之间的传输的各种优化的应用中是有用的。

可以使用各种技术来估计设备之间的距离。例如，一种技术可以基于在接收机处测量的信号电平来估计接收机和发射机之间的距离。具体而言说，这种技术依赖于可以与发射机-接收机距离的平方成正比的信号的路径损耗。然而，由于对发射机和接收机的增益的变化(由于例如温度变化或发射功率控制引起的变化)的高灵敏度，使用这种方案获得的结果可能受到影响。结果，可能难以校准无线系统以使用该技术来基于接收信号的功率确定距离。

此外，信号的发射功率也可以在接收机处用于确定该距离。然而，接收机可能不知道发射功率，除非例如，接收机和发射机站来自相同供应商，或者如果不同的供应商已经对用于传送发射功率的标准达成协议。然而，并不是所有的供应商都可能支持该特征，或者可能不会保持精确的发射功率，因为保持精确的发射功率可能涉及不断的校准。

另一技术涉及测量发射机和接收机之间的飞行时间。然而，这种技术可能涉及发射机和接收机之间的紧密协作。例如，可以使用高度校准的发射和接收链，以便发射机和接收机设备知道接收和发射链的每个元件内的延迟(以相对于与传输一起发送的时间戳确定该传输是何时发送的)。此外，可以使用连接到两个设备的ap来估计设备之间的距离。然而，这种方案需要接入点之间的协作。

因此，需要的是解决了上述缺点中的一些的、用于确定发射机和接收机站之间的距离的技术。例如，期望这样的技术需要相对少量的设备之间的校准和协作。

本公开内容的某些方面使用例如通过相控阵天线发射和接收的训练信号(例如，在bf训练过程期间)来确定第一装置和第二装置之间的距离。相控阵天线包括多个天线，它们一起能够在特定方向上引导信号。这可以通过改变天线配置或由天线阵列中的每个天线发射的信号的相对相位以使得信号沿特定方向辐射来实现。在某些方面，天线可以是毫米波相控阵天线。毫米波信号是高度方向性的，因此适用于波束成形。

在一些情况下，可以根据例如ieee802.11ad标准将训练信号作为波束成形(bf)训练过程的一部分来发射。图4中例示了示例性bf训练过程。bf过程通常由一对站(例如接收机和发射机)使用。站的每个配对实现了这些网络设备之间的后续通信所必需的链路预算。因此，bf训练是使用扇区扫描的bf训练帧传输的双向序列，并且提供必要的信号以允许每个站确定用于传输和接收的适当的天线系统设置。bf训练成功完成后，建立了通信链路。

如图2所示，可以在每个收发机处放置大量天线以利用波束成形增益来扩展通信范围。即，从阵列中的每个天线但是在略有不同的时间发送相同的信号。

如图4中的示例性bf训练过程中所示，bf过程可以包括扇区级扫描(sls)阶段和波束细化阶段。在sls阶段，sta中的一个通过进行发起方扇区扫描来充当发起者，随后是响应站的发射扇区扫描(其中，响应站进行响应方扇区扫描)。扇区是对应于扇区id的发射天线方向图(pattern)或接收天线方向图。站可以是包括天线阵列(例如，相控天线阵列)中的一个或多个有源天线的收发机。

sls阶段通常在发起站接收扇区扫描反馈并发送扇区确认(ack)之后结束，从而建立bf。发起站和响应站的每个收发机被配置用于：经由不同扇区进行扇区扫描(ssw)帧的接收机扇区扫描(rxss)接收，其中，在连续接收之间执行扫描；以及经由不同扇区进行多个扇区扫描(ssw)(txss)或定向多吉比特(multi-gigabit，dmg)信标帧的传输，其中，在连续传输之间执行扫描。

在波束细化阶段期间，每个站可以扫描由短波束成形帧间空间(shorbeamforminginterframespace，sbifs)间隔分开的传输的序列，其中，发射机或接收机处的天线配置可以在传输之间改变。换句话说，波束细化是一个站可以改善其用于发射和接收二者的天线配置(或天线权重向量)的过程。即，每个天线包括天线权重向量(awv)，天线权重向量进一步包括描述天线阵列的每个元件的激励(幅度和相位)的权重向量。

图5例示了在各个方向上发射训练信号(例如，训练信号506)的发射(tx)站502。这些训练信号可以用于估计tx站502和接收(rx)站504之间的距离d。如上所述，在一些情况下，可以作为训练过程的一部分来发射训练信号506以帮助优化两个设备之间的通信。

例如，通过改变发射信号的方向，tx站502可以提高信噪比并使干扰最小化以便与rx站504通信。在该训练阶段期间，tx站502和rx站504可以在很短的时间段内往来于几个方向进行接收和发射。因此，对于每个训练信号，温度、发射功率和增益可以是恒定的，而发射信号的波束方向图改变以便会聚到最佳方向。

此外，每个训练信号可以与相邻训练信号以一定角度在方向上间隔开。例如，相邻的训练信号可以间隔开10°。训练信号可以由rx站504接收。如上所述，sls阶段通常在发起站tx502从rx站504接收到扇区扫描反馈并发送扇区确认(ack)之后结束，从而建立bf。例如，来自rx站504的反馈可以指示由tx站502发射的信号中的哪一个是以最高接收功率接收到的，这可以帮助指示对应于设备之间的视线(los)的方向。在所示示例中，可以将信号l2指示为在多个训练信号506中由rx站504以最高接收功率接收。然后可以在tx站502和rx站504之间的后续通信中使用发射l2的方向。如图所示，训练信号506可以从障碍物(例如，在训练信号506的信号路径中)反射开，例如墙壁508a和508b，如下面将更详细地讨论的。

本文描述的技术使用训练信号，例如在bf过程期间可以由tx站502和rx站504发射和接收的训练信号，以确定tx站和rx站之间的距离。例如，可以根据rx站504测量的训练信号的参数来确定设备之间的距离，如下面将要讨论的。

图6例示了根据本公开内容的各方面的用于估计第一装置(例如，tx站502)和第二装置(例如，rx站504)之间的距离的示例性操作600。操作600可以例如由诸如rx站504的第一装置来执行。

操作600在602处开始，获得在多个方向上从第二装置(例如，tx站502)接收的多个训练信号。例如，rx站504可以接收图5的训练信号506，其可以包括训练信号l1、l2和l3。在604处，rx站504可以基于多个训练信号来估计第一装置和第二装置之间的距离。

可以使用几种技术来基于训练信号估计第一装置和第二装置之间的距离。在基于几何的技术中，可以基于当训练信号离开tx站时训练信号的方向和这些训练信号行进到达rx站504的路径的知识，来估计设备之间的距离。

例如，rx站504可以基于从训练信号506中选择的至少第一训练信号和第二训练信号的接收功率，来估计tx站502和rx站504之间的距离。例如，如上相关于图5所述的，rx站504可以确定训练信号506中的哪个是以最高接收功率从tx站502接收的。即，信号l2可以在多个训练信号506中具有由rx站504测量的最高接收功率，其可以指示设备之间的视线(los)方向。rx站504还可以选择一个或多个其他训练信号来在距离估计中使用，例如在与l2具有已知角度偏移的方向上从tx站502发射的训练信号l1和/或l3。

使用对环境的某些特征的知识，rx站504可以基于训练信号l2、l1和/或l3的特性来估计距离d。例如，如图7所示，rx站504和tx站502可以距离诸如墙壁508a的障碍物一定距离r。在这种情况下，某些训练信号(例如，训练信号506的信号l1)可以从墙壁508a反射开。因此，信号l1可能由于其从墙壁508a反射开而指向rx站504。

在接收到信号l1时，rx站504可以应用几何/三角原理，以基于距离r和相对于信号l2(具有最高接收功率)接收反射信号l1的角度来估计距离d。例如，距离d可以根据以下等式来估计：

其中，θ是l1和l2之间的夹角，r是从rx站504或tx站502到墙壁508a的距离，d是tx站502和rx站504之间的距离。角度θ和距离r可以由tx站502或rx站504估计或获知。

该简化示例基于某些假设，使得rx站504距离第一障碍物508a一定距离r且距离第二障碍物508b相等的距离r，如图7所示。在这种情况下，rx站504可以确定一训练信号(例如，信号l1)具有的接收功率近似等于另一训练信号(例如，信号l3)的接收功率。因此，l1的接收功率与l2(具有最高接收功率)的接收功率的比可以等于l3的接收功率与l2的接收机功率的比。即，可以由rx站基于以下标准来选择l1和l3：

其中，l1是信号l1的接收功率，l2是信号l2的接收功率，l3是信号l3的接收功率。通过基于该标准选择l1和l3，l1和l3可以在tx站502和rx站504之间的距离大约一半的位置处从墙壁508反射开。因此，如图7所示，可以根据以下等式估计从tx站502到rx站504的距离d：

其中，r是从rx站504或tx站502到墙壁508的距离，d是tx站502和rx站504之间的距离。在某些方面，rx站504可以选择信号l1和l3，使得信号l1和l3都与信号l2偏离相等的夹角。例如，如图所示，l1和l2之间的夹角可以等于l2和l3之间的夹角。

尽管图7所示的示例基于某些假设以便于理解，但本领域技术人员将理解，通过附加处理，可以放宽这些假设。例如，可以不必使设备与每个墙壁等距，通过附加处理，即使没有行进相似路径的相应波束(如图7中的l1和l3的情况)，接收设备也能够确定波束的方向。通过附加处理，可以在更复杂的几何场景中获得相对准确的距离估计。

根据本公开内容的某些方面，估计第一装置和第二装置之间的距离可以基于一对或多对训练信号的所测量的接收功率(例如，l1和l2的接收功率)的差值。例如，可以将一对或多对训练信号的所测量的接收功率的差值与在已知距离处获得的该一对或多对训练信号的先前测量的接收功率的差值进行比较。

例如，图8是作为距离的函数的两个训练信号(例如，信号l1和l2)的接收功率之间的标准偏差的曲线图800。如图所示，l1和l2的接收功率之间的8分贝(db)的标准偏差对应于tx站502和rx站504之间大约100cm的距离。基于作为距离的函数的训练信号之间的已知偏差(先前测量的)，可以由rx站504确定第一装置和第二装置之间的距离。即，可以通过将一对或多对训练信号的所测量的接收功率的至少一个差值与在已知距离处获得的该一对或多对训练信号的先前测量的接收功率的至少一个差值进行比较，来估计第一装置和第二装置之间的距离。

如图所示，距离(d)和信号l1的接收功率与信号l2的接收功率的偏差之间可以存在逆相关性。在某些方面，估计第一装置和第二装置之间的距离可以基于训练信号的已知波束宽度。

根据某些方面，可以基于关于图8呈现的标准偏差和第一装置与第二装置之间的距离之间的关系来生成查找表。因此，rx站可以确定两个接收的训练信号之间的标准偏差，并且从查找表中检索到对于距离d的估计的相应值。

不管用于估计距离d的技术如何，rx站都可以使用该值(例如，以优化通信、决定是否与tx站相关联等)，并且在一些情况下，可以将估计的距离值(例如，在帧中)传送回tx站供其使用。

根据本公开内容的某些方面，不是rx站估计距离d，而是rx站可以对接收的训练信号进行测量，并将参数传送返回tx站(或任何其他设备)，以用于估计距离d。另一设备可以以与上述相似的方式估计tx站和rx站之间的距离。

例如，对于基于不同训练信号的接收功率之间的偏差来估计距离的上述技术，tx站可以获得与上述类似的查找表。rx站可以反馈关于不同训练信号的接收功率的信息(或差值本身)，允许tx站从查找表中查找距离d的估计。可以将由rx站测量的参数或两个接收的训练信号之间的标准偏差发送到tx站，tx站可以使用查找表来确定第一装置和第二装置之间的距离。

图9例示了根据本公开内容的各方面的用于估计第一装置(例如，tx站502)和第二装置(例如，rx站504)之间的距离的示例性操作900。操作900可以例如由诸如tx站502的第一装置来执行。

操作900在902处开始，为了传输在多个方向上向第二装置输出多个训练信号。在904处，tx站502可以从第二装置获得与在第二装置处接收到的训练信号相对应的参数。在906处，tx站502可以基于参数来估计第一装置和第二装置之间的距离。

上述方法的各种操作可以通过能够执行相应功能的任何合适的单元来执行。所述单元可以包括各种硬件和/或软件组件和/或模块，包括但不限于电路、专用集成电路(asic)或处理器。通常，在图中示出操作的情况下，这些操作可以具有相似编号的相应配对的功能性模块组件。例如，图6所示的操作600和图9所示的操作900分别对应于图6a所示的单元600a和图9a所示的单元900a。

例如，用于接收的单元可以包括图2所示的接收机(例如，接收机单元222、254)和/或天线224、254或图3所示的接收机312和/或天线316。用于发射的单元可以包括图2所示的接入点110的发射机(例如，发射机单元222)和/或天线224或图3所示的接收机312和/或天线316。用于处理的单元、用于确定的单元、用于估计的单元、用于获得的单元、用于输出的单元或用于计算的单元包括处理系统，处理系统可以包括一个或多个处理器，例如图2所示的rx数据处理器242、270，tx数据处理器210、288和/或控制器230、280或图3所示的处理器304和/或dsp320。

在一些情况下，不是实际发射帧，而是设备可以具有输出帧以进行传输的接口。例如，处理器可以经由总线接口将帧输出到射频(rf)前端以进行传输。类似地，不是实际接收帧，而是设备可以具有用于获得从另一设备接收的帧的接口。例如，处理器可以经由总线接口从rf前端获得(或接收)帧以用于接收。

根据某些方面，这种单元可以由被配置为通过实施上述用于确定旋转的各种算法(例如，在硬件中或通过执行软件指令)执行相应功能的处理系统来实施。

如本文所使用的，术语“确定”包含各种各样的操作。例如，“确定”可以包括计算、运算、处理、导出、调查、查找(例如在表、数据库或其他数据结构中查找)、查明等。此外，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。此外，“确定”可以包括求解、选择、选取、建立等。

如本文所使用的，提及项目列表“的至少一个”的短语指代这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一个”旨在涵盖a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c、以及具有相同元素的倍数的任何组合(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a、b和c的任何其他排序)。

结合本公开内容说明的各种说明性逻辑块、模块和电路可以用通用处理器、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、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或设计为执行本文所述功能的其任何组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但是在可替换方案中，处理器可以是任何商业上可获得的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实施为计算设备的组合，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结合dsp内核或任何其他这样的配置。

结合本公开内容说明的方法或算法的步骤可以直接体现在硬件中、由处理器执行的软件模块中，或者两者的组合中。软件模块可以驻留在本领域已知的任何形式的储存介质中。可以使用的储存介质的一些示例包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、闪存、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom等。软件模块可以包括单个指令或许多指令，并且可以分布在几个不同代码段上、不同程序中，以及多个储存介质上。储存介质可以耦合到处理器，使得处理器可以从储存介质读取信息和向储存介质写入信息。在替代方案中，储存介质可以集成到处理器。

本文公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或操作。方法步骤和/或操作可以彼此互换，而不脱离权利要求的范围。即，除非指定了步骤或操作的特定顺序，否则在不脱离权利要求的范围的情况下可以修改特定步骤和/或操作的顺序和/或使用。

所述的功能可以在硬件、软件、固件或其任何组合中实施。如果在硬件中实施，则示例性硬件配置可以包括无线节点中的处理系统。处理系统可以用总线架构来实施。总线可以包括任何数量的互连总线和桥接器，这取决于处理系统的具体应用和总体设计约束。总线可以将各种电路链接在一起，包括处理器、机器可读介质和总线接口。总线接口可以用于通过总线将网络适配器等连接到处理系统。网络适配器可以用于实施phy层的信号处理功能。在用户终端120(参见图1)的情况下，用户接口(例如键盘、显示器、鼠标、操纵杆等)也可以连接到总线。总线还可以链接诸如定时源、外围设备、电压调节器、电源管理电路等的各种其它电路，这在本领域中是公知的，因此将不再进一步说明。

处理器可以负责管理总线和一般处理，包括执行存储在机器可读介质上的软件。处理器可以用一个或多个通用和/或专用处理器实施。示例包括微处理器、微控制器、dsp处理器以及可执行软件的其他电路。不论被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其他的，软件应被广义地解释为表示指令、数据或其任何组合。机器可读介质可以包括例如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、硬盘驱动器或任何其它合适的储存介质或其任何组合。机器可读介质可以体现在计算机程序产品中。计算机程序产品可以包括包装材料。

在硬件实施方式中，机器可读介质可以是与处理器分离的处理系统的一部分。然而，如本领域技术人员将容易理解的，机器可读介质或其任何部分可以在处理系统的外部。作为示例，机器可读介质可以包括传输线、由数据调制的载波和/或与无线节点分离的计算机产品，所有这些都可由处理器通过总线接口访问。可替换地或另外，机器可读介质或其任何部分可以集成到处理器中，例如可以是使用高速缓存和/或通用寄存器文件的情况。

处理系统可以被配置为通用处理系统，其具有提供处理器功能的一个或多个微处理器以及提供机器可读介质的至少一部分的外部存储器，其全部通过外部总线架构与其他支持电路链接在一起。可替换地，处理系统可以用具有处理器的asic(专用集成电路)、总线接口、(在接入终端的情况下的)用户接口、支持电路以及集成到单个芯片中的机器可读介质的至少一部分，或一个或多个fpga(现场可编程门阵列)、pld(可编程逻辑器件)、控制器、状态机、门控逻辑、分立硬件组件、或任何其他合适的电路或可以执行在本公开内容全文中描述的各种功能的电路的任何组合来实施。本领域技术人员将认识到，根据特定应用和施加在整个系统上的整体设计约束，如何最好地实现处理系统的所述功能。

机器可读介质可以包括多个软件模块。软件模块包括当由处理器执行时使处理系统执行各种功能的指令。软件模块可以包括传输模块和接收模块。每个软件模块可以驻留在单个储存设备中或者分布在多个储存设备上。作为示例，当触发事件发生时，软件模块可以从硬盘驱动器加载到ram中。在执行软件模块期间，处理器可以将一些指令加载到高速缓存中以增加访问速度。然后可以将一个或多个高速缓存行加载到通用寄存器文件中以供处理器执行。当下面提及软件模块的功能时，应当理解，当从该软件模块执行指令时，这种功能由处理器来实施。

如果以软件实施，则可以作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码来存储或传送功能。计算机可读介质包括计算机储存介质和通信介质，通信介质包括有助于将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何介质。储存介质可以是可由计算机访问的任何可用介质。示例性而非限制性地，这种计算机可读介质可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其他光盘储存、磁盘储存或其他磁储存设备或能够用于以指令或数据结构的形式携带或存储所需程序代码模块并且能够被计算机访问的任何其他介质。此外，任何连接被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(dsl)或诸如红外、无线电和微波的无线技术从网站、服务器或其他远程源传送软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线，dsl或诸如红外、无线电和微波的无线技术包括在介质的定义中。如本文所使用的磁盘和光盘包括压缩盘(cd)、激光盘、光盘、数字通用盘(dvd)、软盘和盘，其中，磁盘通常磁性地再现数据，而光盘用激光光学地再现数据。因此，在一些方面，计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质(例如，实体介质)。此外，对于其他方面，计算机可读介质可以包括暂时性计算机可读介质(例如，信号)。上述的组合也包括在计算机可读介质的范围内。

因此，某些方面可以包括用于执行本文呈现的操作的计算机程序产品。例如，这样的计算机程序产品可以包括其上存储(和/或编码)有指令的计算机可读介质，所述指令可由一个或多个处理器执行以执行本文所述的操作。对于某些方面，计算机程序产品可以包括包装材料。

此外，应当理解，用于执行本文所说明的方法和技术的模块和/或其他适当的单元可以由用户终端和/或基站适当地下载和/或以其它方式获得。例如，这样的设备可以耦合到服务器以便于传送用于执行本文说明的方法的单元。可替换地，可以经由储存模块(例如ram、rom、诸如压缩盘(cd)或软盘等的物理储存介质等)来提供本文说明的各种方法，使得用户终端和/或基站在将储存模块耦合或提供给设备时可以获得各种方法。此外，可以利用用于将本文所述的方法和技术提供给设备的任何其它适合的技术。

应当理解，权利要求书不限于上文所示的精确配置和组件。在不脱离权利要求书的范围的情况下，可以对上述方法和装置的布置、操作和细节进行各种修改、改变和变化。