相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2016年10月25日提交的标题为“timeofarrivalestimation”的美国临时专利申请序列号62/412,780的权益，该临时专利申请据此全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
本说明书整体涉及到达时间估计，包括多路径环境中的到达时间估计。
背景技术：
可利用测距应用程序来确定从一个通信设备诸如移动设备的地点/位置到另一个通信设备诸如基站、无线接入点或另一个移动设备的地点/位置的距离。在一些情况下，通信设备之间的距离可基于由通信设备发射的无线信号的传播时间来确定，该确定的准确度可取决于通信设备处(的无线信号)的准确到达时间估计。
附图说明
本主题技术的某些特征结构在所附权利要求书中被示出。然而，出于解释的目的，在以下附图中阐述了本主题技术的若干个实施方案。
图1示出了可根据一个或多个具体实施而实现的用于到达时间估计的系统的示例性网络环境。
图2示出了根据一个或多个具体实施的可用于到达时间估计的系统的示例性电子设备。
图3示出了根据一个或多个具体实施的在两个电子设备之间进行示例性信号交换以生成针对给定信道的信道估计的时序图。
图4示出了根据一个或多个具体实施的生成聚合信道估计以用于促进到达时间估计的示例性过程的流程图。
图5示出了根据一个或多个具体实施的进行多路径检测以用于促进到达时间估计的示例性过程的流程图。
图6示出了根据一个或多个具体实施的示例性信号交换的时序图。
图7示出了根据一个或多个具体实施的示例性单向信号传输的时序图。
图8示出了根据一个或多个具体实施的示例性链接信号交换的时序图。
图9示出了根据一个或多个具体实施的使用固定时隙的示例性链接信号交换的时序图。
图10示出了根据一个或多个具体实施的多个信道上的示例性链接信号交换的时序图。
图11示出了根据一个或多个具体实施的多个信道上的包括报告时间段的示例性链接信号交换的时序图。
图12示出了根据一个或多个具体实施的多个信道上的包括故障恢复的示例性链接信号交换的时序图。
图13示出了根据一个或多个具体实施的多个信道上的包括故障恢复的示例性链接信号交换的时序图。
图14示出了根据一个或多个具体实施的使用固定时隙并且包括故障恢复的示例性链接信号交换的时序图。
图15示出了根据一个或多个具体实施的时域中的示例性信号的所捕获的样本的图示。
图16示出了根据一个或多个具体实施的频域中的示例性信号的样本的匹配滤波器输出的图示。
图17示出了根据一个或多个具体实施的示例性发射器和接收器复合畸变的图示。
图18示出了根据一个或多个具体实施交换的示例性信号的频率和相位的图示。
图19示出了根据一个或多个具体实施的示例性单频带信道估计和示例性聚合宽频带信道估计的图示。
图20示出了根据一个或多个具体实施的示例性多路径信号的样本的图示。
图21示出了根据一个或多个具体实施的示例性信号的样本的能量水平的图示。
图22示出了根据一个或多个具体实施的使用不同的到达时间估计算法而获取的示例性距离估计的图示。
图23示出了根据一个或多个具体实施的使用不同的到达时间估计算法而获取的示例性距离估计的图示。
图24示出了根据一个或多个具体实施的用于峰值检测的示例性伪码。
图25示出了根据一个或多个具体实施的用于旁瓣抑制的示例性伪码。
图26示出了根据一个或多个具体实施的用于宽路径检测的示例性伪码。
图27概念性地示出了可根据一个或多个具体实施而实现的本主题技术的各个方面的电子系统。
具体实施方式
下文示出的具体实施方式旨在作为本主题技术的各种配置的描述并且不旨在表示本主题技术可被实践的唯一配置。附图被并入本文并且构成具体实施方式的一部分。具体实施方式包括具体细节，以用于提供对本主题技术的彻底理解。然而，本主题技术不限于本文所述的具体细节，并且可使用一种或多种其他具体实施来实践。在一个或多个具体实施中，以框图形式示出了结构和部件，以便避免模糊本主题技术的概念。
由电子设备执行的到达时间估计(和/或到达角度估计)的准确度可受与电子设备执行到达时间估计所使用的信道估计相关联的通信信道的带宽的限制。该准确度也可受到在某些无线环境诸如室内遇到的多路径通信信道的扩宽的信道脉冲响应的影响。本主题系统提供了这些及其他问题的解决方案，该解决方案通过聚合或组合多个子信道估计以生成聚合宽频带信道估计，相比于能够从各个子信道估计确定的那些到达时间估计，电子设备可使用该聚合宽频带信道估计来确定更准确的到达时间估计。
本主题系统还提供了单个信道或聚合信道上的可用于促进准确的到达时间估计(和/或到达角度估计)的多路径检测。例如，从多路径检测得出的信息可用于补充和/或增强现有的到达时间估计算法。此外，可使用多路径检测以基于是否检测到多个路径而自适应地选择适当的到达时间估计算法。例如，如果检测到多个信号路径，则可利用承受多路径环境的到达时间估计算法，诸如多信号分类(music)、对信号参数偏差旋转不变性技术(esprit)的估计等。然而，如果未检测到多个信号路径，则可利用计算复杂性较低或资源密集程度较低的到达时间估计算法，诸如基于最大峰值能量的阈值。
本主题系统还提供了允许设备执行一个或多个信号交换以促进生成聚合宽频带信道估计和/或促进执行多路径检测的协议诸如探测协议。该协议允许设备在与信道和/或无线环境相关联的相干时间内在一个或多个信道上执行信号交换，并且还提供了安全机制以及故障恢复。例如，该设备可在信号交换期间收集一个或多个样本，并且然后该样本可用于生成聚合信道估计和/或执行多路径检测。
图1示出了可根据一个或多个具体实施而实现的用于到达时间估计的系统的示例性网络环境100。然而，并非所有所示的部件均可用于所有具体实施中，并且一个或多个具体实施可包括除在图中所示的那些部件之外的附加部件或不同的部件。在不脱离本文所述的权利要求的实质或范围的情况下，可对部件的布置和类型进行修改。可提供附加部件、不同的部件、或更少的部件。
该网络环境100包括一个或多个电子设备102a-f。该电子设备102a-f可为计算设备(诸如膝上型计算机或台式计算机)、智能电话、机顶盒、外围设备(例如，手表、数码相机、扬声器)、用户输入设备、平板电脑、无线路由器(例如，wi-fi接入点)、电视机、可穿戴设备或具有耦接到其中和/或嵌入其中的一个或多个处理器的其他显示器、或包括无线网络接口的其他适当的设备诸如无线局域网(wlan)无线电设备、蓝牙无线电设备、和/或其他无线电设备。
在图1中，电子设备102a,102b,102c,102d,102e和102f分别以举例的方式被示出作为智能手表、膝上型计算机、平板设备、智能电话、显示设备(诸如电视)、以及无线路由器(或接入点)。在一个或多个具体实施中，电子设备102a-f可被称为站点(sta)。该电子设备102a-f中的一个或多个电子设备可为和/或可包括下文相对于图2所述的电子设备和/或下文相对于图27所述的电子系统的全部或一部分。
该电子设备102a-f中的一个或多个电子设备可包括适当的无线网络接口，该无线网络接口用于建立直接的例如点对点无线网络连接，诸如wi-fi直接连接、apple无线直接链路(awdl)连接、蓝牙连接、或通常可用于执行信号交换的任何无线网络连接、以及无线网络连接，诸如通过中间网络设备诸如电子设备102f(无线路由器)而实现的基础设施基础服务集(bss)连接。在图1中，该网络环境100被示为包括电子设备102a-f的示例对之间的各种点对点连接。然而，电子设备102a-f之间的点对点连接不限于图1所示的电子设备102a-f的示例对。在一个或多个具体实施中，更少、更多和/或不同的电子设备和/或点对点连接可用于网络环境100中。
在一个或多个具体实施中，网络环境100的电子设备102a-f中的两个或更多个电子设备诸如电子设备102a-b可彼此交换信号以执行一个或多个测距操作，诸如确定(或估计)电子设备102a-b之间的距离(例如，视线距离)。该本主题系统为电子设备102a-b提供用于协调信号交换并且提供安全性和故障恢复的协议，诸如探测协议。该探测协议可为单向和/或双向、有源和/或无源、安全和/或不安全的，并且可经由例如点对点连接和/或通过基础设施bss连接来执行。由本主题系统提供的协议的示例性信号交换如下文相对于图6-14进一步所述的。
从一个或多个测距操作获取的视线距离估计可由电子设备102a-b中的一个或多个电子设备用于例如确定是否执行一个或多个任务。在一个或多个具体实施中，当电子设备102b估计(使用主题系统)电子设备102a(智能手表)处于电子设备102b的阈值距离诸如20厘米内时，电子设备102b(膝上型计算机)可对在电子设备102b上运行的操作系统进行解锁。在一个或多个具体实施中，电子设备102a-f中的任何电子设备可利用本主题系统进行室内定位，诸如通过利用电子设备102f(无线路由器)来确定电子设备102a-e中的一个电子设备相对于电子设备102f的地点/位置，例如在室内环境中。
在一个或多个具体实施中，可使用三角测量通过估计(使用主题系统)从两个或更多个静态站点诸如电子设备102f(无线路由器)和另一个静态站点到动态站点诸如电子设备102b的距离来获取例如电子设备102b(膝上型计算机)的室内位置。在一个或多个具体实施中，当电子设备102c估计(使用主题系统)电子设备102e处于电子设备102c的阈值距离诸如3米内时，电子设备102c(平板设备)可呈现在电子设备102e(显示设备)上显示内容的选项。在一个或多个具体实施中，该主题系统可促进提供收发分置雷达以检测移动，诸如用于健康和/或家庭智能应用程序，和/或本主题系统可促进提供合成孔径雷达以绕过墙壁和/或绘制室内空间的地图。
可基于在电子设备102a-b之间发射的信号的飞行时间来确定两个设备诸如电子设备102a-b之间的视线距离估计。飞行时间可指信号(例如，无线电波所携带的消息)从发射设备诸如电子设备102a传播到接收站点诸如电子设备102b所花费的时间。发射站点和接收站点之间的距离可用于基于以下关系的测距估计：距离＝c×tof，其中距离为一定时间点处的发射站点和接收站点之间的距离，tof为在电子设备102a-b之间传播的信号的飞行时间，并且c为光速(3×108m/s)。
因此，电子设备102a-f中的任何两个电子设备诸如电子设备102a-b之间的距离估计的准确度可取决于准确的飞行时间测量，其继而可取决于由电子设备102a-b中的一个或多个电子设备所接收的信号的准确的到达时间估计，如下文相对于图3进一步所述的。在一个或多个具体实施中，可使用由电子设备102a-b所利用的通信信道的信道估计来确定到达时间估计，并且到达时间估计的准确度可取决于通信信道的带宽。
例如，在一种或多种无线环境中，到达时间估计和距离估计的准确度可随着信道估计的带宽增加而提高。在一个或多个具体实施中，当使用信道估计来确定到达时间估计时，电子设备102a-b之间的距离估计的误差容限可受到与信道估计相关联的带宽和/或信噪比(snr)的影响。例如，在非多路径环境中，将信道估计的带宽加倍可使一倍δ误差减小2.8(约为3)。此外，将snr加倍可使一倍δ误差减半。因此，在一种或多种无线环境中，各个1mhz蓝牙信道或各个20mhzwlan信道的带宽可能无法提供能够以足够的准确度估计到达时间的信道估计，以确定电子设备102a是否处于电子设备102b的上述阈值距离(例如，20cm)内。
在本主题系统中，该电子设备102a-b为多个不同的子信道诸如多个1mhz蓝牙信道、多个20mhzwlan信道、多个80mhzwlan信道和/或通常为任何无线信道生成多个单子信道估计，并且聚合各个子信道估计以形成具有超过各个子信道估计中的任一个子信道估计的带宽的聚合带宽的聚合宽频带信道估计。各个子信道估计可为例如相对于聚合宽频带信道估计的窄带信道估计。任意数量的子信道估计可聚合成聚合宽频带信道估计；然而，扩宽聚合宽频带信道估计的宽频带，诸如通过将附加子信道估计聚合成聚合宽频带信道估计中可改善到达时间估计和距离估计的准确度。用于从多个单子信道估计生成聚合宽频带信道估计的示例性过程在下文中相对于图4进一步讨论的。
在一个或多个具体实施中，用于形成聚合宽频带信道估计的子信道可包括例如一个或多个蓝牙信道(例如，1mhz信道)、一个或多个wi-fi信道(例如，20mhz、40mhz、80mhz、160mhz信道)、一个或多个zigbee信道(例如，2mhz信道)、一个或多个毫米波(例如，60吉赫兹(ghz))信道、或一般地任何通信信道。因此，聚合宽频带信道估计可由单一通信协议的子信道或多个不同的通信协议(例如，wi-fi、蓝牙、zigbee等)形成。在一个或多个具体实施中，用于形成聚合宽频带信道估计的子信道中的两个或更多个子信道可为连续的、重叠的、和/或不相邻的。
与聚合宽频带信道估计相关联的更宽的带宽(相对于各个子信道估计的带宽)可允许电子设备102a-b在任何子信道中以高于执行用于形成聚合宽频带信道估计的子信道估计中的任一个子信道估计的准确度的准确度来执行到达时间估计，并且因此执行视线(或第一反射)距离估计。例如，聚合宽频带信道估计可允许电子设备102a-b足够准确地执行到达时间估计，以估计电子设备102a-b之间的视线距离，诸如确定电子设备102b是否处于电子设备102a的前述阈值距离(例如，20cm)内。利用与聚合宽频带信道估计相关联的更高的准确度，本主题系统可在信号的第一反射与信号的其他反射之间进行区分，例如对于多路径信道，该信号可经由除视线路径之外的一种或多种非视线路径而到达。
在一个或多个具体实施中，为了组合各个子信道估计以形成聚合宽频带信道估计，电子设备102a-b可补偿各种操作特性和/或可能在信道与信道之间不同的其他变型，并且因此可以不同的方式影响各个子信道估计。例如，电子设备102a-b的时钟可不同步，并且电子设备102a-b(例如，电子设备102a-b的部件)可与在信道与信道之间不同的相应内部延迟相关联。在信道上与电子设备102a-b相关联的一个或多个时钟偏移和一个或多个内部延迟可以不同的方式影响信道估计，并且因此如果未补偿各个子信道估计，则可影响聚合宽频带信道估计。
在本主题系统中，电子设备102a-b之间的一个或多个时钟偏移和/或与电子设备102a-b相关联的一个或多个内部延迟可由电子设备102a-b在不同信道之间进行确定和补偿。因此，这些效应可在不同信道之间得到补偿，使得效应不对由电子设备102a-b生成的聚合宽频带信道估计产生不利的影响，从而提高从聚合宽频带信道估计确定的到达时间估计的准确度(例如，相对于其中一种或多种效应未得到补偿的情况)。
本主题系统还提供了单个信道诸如单个20mhzwlan信道上的多路径检测。如上文所述，当存在多路径信号时，检测与视线距离对应的第一到达路径可能更复杂。因此，该多路径检测可用于促进针对所接收的信号选择适当的到达时间估计算法。例如，当检测到多路径信号时，可选择用于支持存在多路径信号的到达时间估计算法，诸如music或esprit(假设具有足够的snr)，而当未检测到多路径信号时，可选择计算复杂性较低和/或资源密集程度较低的算法，诸如基于最大峰值能量的阈值算法。在一个或多个具体实施中，当检测到多路径信号时，本主题系统可生成聚合宽频带信道估计，以执行到达时间估计。该多路径检测的示例性过程在下文中相对于图5进一步讨论。
图2示出了根据一个或多个具体实施的可用于到达时间估计的系统的示例性电子设备102a。然而，并非所有所示的部件均可用于所有具体实施中，并且一个或多个具体实施可包括除在图中所示的那些部件之外的附加部件或不同的部件。在不脱离本文所述的权利要求的实质或范围的情况下，可对部件的布置和类型进行修改。可提供附加部件、不同的部件、或更少的部件。在一个或多个具体实施中，示例性电子设备102a的一个或多个部件可由其他电子设备102b-f中的一个或多个其他电子设备来实现。
该电子设备102a包括射频(rf)天线210、双工器电路220、回送路径225、接收器电路230、发射器电路240、处理电路250、时钟电路260、和存储器270。在一个或多个具体实施中，在图2中所示的一个或多个部件可被集成在一个或多个半导体基板上。例如，接收器电路230、发射器电路240、处理电路250、时钟电路260、和/或存储器270中的任一项或全部可在单个芯片或单个芯片系统中实现，或者可在多芯片芯片组中实现。
该rf天线210可适用于发射和/或接收一系列频率(例如，800mhz、900mhz、1.7ghz、2.1ghz、2.4ghz、2.6ghz、5ghz、60ghz等)的信号(例如，无线信号)，和/或使用5ghz和/或其他频率下的动态频率选择(dfs)。尽管示出单个rf天线210，但是可利用附加rf天线。该双工器电路220可在传输频带中提供隔离，以有利于避免接收器电路230饱和和/或有利于避免损坏接收器电路230的部件。
该回送路径225可耦接到从发射器电路240到天线210的传输路径。该回送路径225可将由发射器电路240发射的射频(rf)信号发射回到接收器电路230。因此，该电子设备102a可接收与被发射至另一个电子设备诸如电子设备102b的信号对应的回送信号。由于回送信号经由电子设备102a的接收器电路230来接收，因此该回送信号可与类似的检测延迟和/或其他内部延迟相关联，因为信号由接收器电路230接收自另一个电子设备诸如电子设备102b。此外，由于回送信号不传播通过网络环境100，因此所接收的回送信号不包括多路径信号。出于解释的目的，该回送路径225被示为在双工器电路220之后耦接到传输路径；然而，该回送路径225可诸如在信号已升频转换为rf之后沿传输路径耦接到任何地方。在一个或多个具体实施中，该电子设备102a可不包括回送路径并且回送信号可经由rf泄漏而被发射至接收器电路230。
该接收器电路230可包括合适的逻辑电路和/或可操作以接收和处理来自rf天线210的信号的代码。该接收器电路230可例如操作以放大和/或降频转换所接收的无线信号。在一些方面，该接收器电路230可操作以消除所接收的信号中的噪音和/或可在宽泛的频率范围内呈线性。该接收器电路230可适于允许根据各种无线标准来接收信号，诸如参与下文相对于图3、图4和图6-14所详述的一种或多种信号交换。
该发射器电路240可包括合适的逻辑电路和/或可操作以对信号进行处理并将该信号发射至rf天线210的代码。该发射器电路240可例如操作以将基带信号升频转换为rf信号并且放大rf信号。嘎斯发射器电路240可适于允许根据各种无线标准发射信号，诸如参与下文相对于图3、图4和图6-14所详述的一种或多种信号交换。
在一个或多个具体实施中，该处理电路250可以为、可包括或者可为基带处理电路或数字处理电路的一部分。该处理电路250可包括合适的逻辑部件、电路、接口、和/或可操作以执行对信号诸如基带信号的处理的代码。该处理电路250可例如生成控制信号和/或反馈信号，以用于配置电子设备102a的各种部件，诸如接收器电路230和发射器电路240。就这一点而言，处理电路250可从接收器电路230和发射器电路240接收信号并且将信号提供给接收器电路和发射器电路(例如，改变信道以用于生成多个单子信道估计)。
在一个或多个具体实施中，该处理电路250可操作以根据一种或多种通信协议来对数据进行编码、解码、转码、调制、解调、加密、解密、加扰、解扰、和/或以其他方式处理数据。在一个或多个具体实施中，该处理电路250可检索(例如，从存储器270)并且执行指令以生成子信道估计，将所生成的子信度估计存储在存储器270中，将子信道估计聚合成聚合宽频带信道估计中，并且使用聚合宽频带信道估计来生成测距估计(例如，到达时间估计、视线距离估计)。
该处理电路250也可包括合适的逻辑部件、电路、和/或使得能够处理数据和/或控制电子设备102a的操作的代码。就这一点而言，可启用处理电路250以将控制信号提供至电子设备102a的各种其他部件。该处理电路250还可控制电子设备102a的各个部分之间的数据的传输。另外，处理电路250可使得能够实现操作系统或以其他方式执行代码以管理电子设备102a的操作。
该时钟电路260可包括合适的逻辑部件、电路、接口、和/或可操作以生成参考时钟信号(例如，主时钟信号)的代码。该参考时钟信号可用于同步和计划由电子设备102a的各个部件执行的操作。该时钟电路260还可例如基于参考时钟信号来生成一种或多种频率的一个或多个振荡信号。该振荡信号可被称为本机振荡器(lo)信号。在一个或多个具体实施中，该时钟电路260可包括一个或多个pll，以检测和/或补偿lo信号中的频率的任何漂移。在一些情况下，一个或多个相同的pll可用于发射和接收。在其他情况下，一个或多个不同的pll可用于发射和接收。
该存储器270可包括合适的逻辑部件、电路、和/或使得能够存储各种类型的信息诸如所接收的数据、探测参数、所收集的样本、所生成的数据、代码、和/或配置信息的代码。该存储器270可包括例如ram、rom、闪存、和/或磁存储装置。被存储在存储器270中的信息可用于配置接收器电路230、发射器电路240、处理电路250、和/或时钟电路260。该存储器270可存储可由处理电路250检索和执行的指令，以促进到达时间估计。
在一个或多个具体实施中，双工器电路220、接收器电路230、发射器电路240、处理电路250、时钟电路260中的一者或多者和/或它们的一个或多个部分可在软件(例如，子例程和代码)中实现，可在硬件中(例如，专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑设备(pld)、控制器、状态机、门控逻辑部件、离散硬件部件、或任何其他合适的设备)中实现，和/或在软件和硬件两者的组合中实现。
图3示出了根据一个或多个具体实施的在电子设备102a和电子设备102b之间进行示例性信号交换诸如分组交换以生成针对给定信道的信道估计的时序图300。继而可利用信道估计来生成聚合宽频带信道估计，然后该聚合宽频带信道估计可用于确定例如到达时间估计，如下文相对于图4进一步所述的。出于解释的目的，该信号交换在本文中参考图1的网络环境100的电子设备102a-b进行描述；然而，信号交换不限于图1的网络环境100的电子设备102a-b。在一个或多个具体实施中，网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个电子设备可参与信号交换。此外，出于解释的目的，电子设备102b被示出为用于信号交换的启动器设备，并且电子设备102a被示出为用于信号交换的应答器设备；然而，电子设备102a也可为启动器设备并且电子设备102b可为应答器设备。在一个或多个具体实施中，该启动器设备可为具有较大的处理资源、电力资源和/或其他资源的设备中的一个设备。在一个或多个具体实施中，该启动器设备可通过在会话建立时间段中发送第一分组来发起信号交换(如下文相对于图6-14进一步所述的)，并且然后应答器设备在信号交换过程中传输第一分组(如时序图300所示的)。
在图3中，电子设备102a将第一信号(例如，第一分组)发射至电子设备102b。与第一信号对应的第一回送信号经由回送路径225而被传播至电子设备102a的接收器电路230，并且电子设备102a捕获回送信号的一个或多个样本，诸如在时间tr,l捕获的时域样本。该第一信号由电子设备102b接收，并且电子设备102b从时间ti,r的所接收的第一信号捕获一个或多个样本诸如时域样本。
在经过时间量c之后，该电子设备102b将第二信号发射至电子设备102a。与第二信号对应的第二回送信号经由回送路径而被传播至电子设备102b的接收器电路，并且电子设备102b捕获回送信号的一个或多个样本，诸如时间tr,l的时域样本。该第二信号由电子设备102a接收，并且电子设备102a从时间tr,r的所接收的第二信号捕获一个或多个样本诸如时域样本。
由于第一回送信号和第二所接收的信号均经由电子设备102a的接收器电路230接收，因此两个信号基本上等同地受到与电子设备102a相关联的检测延迟和/或其他内部延迟的影响。相似地，由于第一所接收的信号和第二回送信号均经由电子设备102b的接收器电路接收，因此两个信号基本上等同地受到与电子设备102b相关联的检测延迟和/或其他内部延迟的影响。
在一个或多个具体实施中，该样本可由相应电子设备102a-b例如使用相应128样本定时器来捕获，使得样本可使用128模运算进行处理；然而，该样本可在任何采样时间段被捕获。由于在时间tr,l捕获的样本和在时间tr,r捕获的样本使用电子设备102a的相同样本定时器来捕获，因此与时间tr,l和tr,r对应的窗口可与电子设备102a的样本定时器在时序上一致。相似地，由于在时间ti,l捕获的样本和在时间ti,r捕获的样本使用电子设备102b的相同样本定时器来捕获，因此与时间ti,l和时间ti,r对应的窗口可与电子设备102b的样本定时器在时序上一致。
因此，在图3中，每个窗口的群延迟可被计算为：
tr,l＝t0
ti,r＝t0+b+d
ti,l＝t0+b+c+d
tr,r＝t0+b+c+2d。
在电子设备102a和电子设备102b之间的信道为或可被视为互逆的情况下，诸如对于较小的c，往返时间(rtt)可可被表示为：2d＝tr，r-tr，l+ti，r-ti，l。因此，电子设备102a-b之间的群延迟偏差可被估计为：2b＝tr，r-tr，l+ti，r-ti，l。因此，b可表示电子设备102a-b之间的时钟偏移。此外，通过对电子设备102a-b的接收窗口进行交互关联和归一化，多路径抵消，例如，
然后可使用以下关系来独立地计算或相干地组合每个方向的距离。
di，i＝ti，r-tr，i-b
dr，r＝tr，r-ti，l+b。
可使用上述关系以及对应的所捕获的样本来获取每个方向上的频率信号，如下文相对于图4进一步所述的。该频率信号可用于在每个方向上生成信道估计，诸如关于每个方向上的已知参比信号，并且该信道估计可组合以形成该信道的信道估计。可将针对信道的信道估计与针对其他信道的信道估计聚合，以生成如下文相对于图4进一步讨论的聚合信道估计。在一个或多个具体实施中，在图3中所示的信号交换可使用下文相对于图6-14进一步讨论的分组交换中的一个或多个分组交换来执行和/或重复。
由于上述关系涉及b除以2，因此可能导致时间模糊和/或相位模糊。该时间模糊可独立地解决，并且相位模糊可例如通过在聚合信道估计和/或执行各阶段的穷举搜索时使用重叠子载波来解决和/或补偿。在一个或多个具体实施中，由于集中到距离d中的rf前端和天线所引起的相位和时间偏差随时间推移和/或在不同的天线/核心之间可能并非真正的恒定。例如，在一些设备对中，距离相位模糊诸如在2.4ghz下可为四分之一个周期。在一个或多个具体实施中，该模糊性可有效地为浮动的，但是这种模糊性可在芯片组级别下得到解决。在一个或多个具体实施中，rtt测量期间的电子设备102a-b之间的群延迟偏差b的时间变化率可被最小化，并且天线相位可被表征为到达角度的函数。
尽管图3中的电子设备102a-b之间的信号交换针对单个信道执行，但在一个或多个具体实施中，信号交换可在多个信道上执行，例如并行执行，和/或通过多种通信协议诸如wi-fi、蓝牙、zigbee等执行，以获取多个估计。例如，该电子设备102a可经由第一通信协议在第一信道上发射第一信号，经由不同于第一通信协议的第二通信协议在第二信道上发射第一信号，经由第一通信协议在第三信道上发射第一信号，并且然后经由第一通信协议在第一信道上接收第二信号，经由第二通信协议在第二信道上接收第二分组，并且经由第一通信协议在第三信道上接收第二分组。在一个或多个具体实施中，可使用多个芯和/或多个天线来在单个信道上和/或跨多个信道并行执行信号交换。在使用多个芯和/或多个天线在相同信道上执行信号交换的情况下，可选择来自提供最佳结果的芯和/或天线的样本，以进行信道估计。
图4示出了根据一个或多个具体实施的生成聚合信道估计以用于促进到达时间估计的示例性过程400的流程图。出于解释的目的，该过程400在本文中主要参考图1的网络环境100的电子设备102a-b和图3所示的示例性信号交换来进行描述。然而，该过程400不限于电子设备102a-b或图3的示例性信号交换，并且过程400的一个或多个块(或操作)可由电子设备102a-b的一个或多个部件来执行。在一个或多个具体实施中，网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个其他电子设备可参与过程400。另外，出于解释的目的，示例性过程400的块在本文中被描述为以串行或线性方式发生。然而，示例性过程400的多个块可并行发生。此外，示例性过程400的块无需以所示的顺序执行，和/或无需执行示例性过程400中的块中的一个或多个块。
在过程400中，该电子设备102a在信道中将第一信号诸如第一分组发射至电子设备102b(402)。在一个或多个具体实施中，电子设备102a-b可执行会话建立程序，以启动过程400并且识别或选择信道，如下文相对于图6-14进一步讨论的。该电子设备102a经由第一回送路径诸如回送路径225来接收与第一信号对应的第一回送信号(404)。该电子设备102a从所接收的第一回送信号获取一个或多个样本，诸如时域样本。该电子设备102a在信道中从电子设备102b接收第二信号(406)。该电子设备102a从所接收的第二信号获取一个或多个样本，诸如时域样本。
结合发射第二信号，该电子设备102a从电子设备102b接收由电子设备102b从由电子设备102b所接收的第一信号获取的样本以及从由电子设备102b所接收的第二回送信号获取的样本(408)。由电子设备102a所接收的样本可为由电子设备102b捕获的时域样本和/或所接收的样本可能已被转换为频域并被滤波，诸如通过使用匹配滤波器滤波。示例性的所捕获的时域样本在下文中相对于图15进一步讨论。在一个或多个具体实施中，该电子设备102b可能不将所捕获的样本报告给电子设备102a，直至已测量多个信道之后，如下文相对于图10-14进一步讨论的。
该电子设备102a可例如使用快速傅里叶变换来将时域样本转换为频域，并且可诸如通过匹配滤波器来对样本进行滤波。此类匹配滤波器的示例性输出在下文中相对于图16进一步讨论。该电子设备102a利用经处理的样本诸如通过使用上文相对于图3所述的关系来确定群延迟偏差(410)。该电子设备102a基于经处理的样本和所确定的群延迟偏差诸如通过使用上文相对于图3所述的关系来生成每个方向上的频域信号(412)。该电子设备102a至少部分地基于所确定的每个方向上的频域信号来生成每个方向上的信道估计(414)。例如，该电子设备102a可通过与信道的已知参比信号对应的频率信号来划分频率信号以生成信道估计。
该电子设备102a将每个方向上的信道估计组合，以生成针对信道的信道估计(416)。在一个或多个具体实施中，该信道估计可为时间一致的和/或相位一致的，如下文相对于图18进一步所讨论的。
该电子设备102a确定是否已生成将用于形成聚合宽频带信道估计的针对信道的信道估计(422)。当电子设备102a确定针对所利用的信道诸如下文相对于图6-14进一步讨论的用于给定探测协议的信道尚未生成信道估计时，电子设备102a选择下一个信道(420)并且对该下一个信道进行重复(402)-(416)。就这一点而言，可在一个或多个附加信道中执行分组的交换和频域信道估计，以生成一个或多个附加组合信道估计。
如下文相对于图10-14进一步所讨论的，可基于与信道和/或无线环境相关联的相干时间来限制用于执行信号交换的信道的数量。因此，如果相关联的相干时间已过去，则该电子设备102a可不选择下一个信道(420)，即使在存在附加信道供选择时也是如此。
当该电子设备102a确定已针对所利用的信道中的每个信道生成信道估计时(418)，该电子设备102a将为每个信道生成的信道估计聚合成聚合宽频带信道估计(422)，诸如下文相对于图19所进一步讨论的聚合宽频带信道估计。在一个或多个具体实施中，例如如果在频谱中不存在明显的间隙，则聚合宽频带信道估计可有效地为宽频带信道估计。对该信道估计的聚合可利用仅需要时间同步并且不需要相位同步的重叠子载波，或者可使用相位相干测距来执行聚合。就重叠子载波而言，可通过匹配重叠子载波中的相位来解析相位。
在生成聚合宽频带信道估计(424)之后，该电子设备102a可至少基于聚合宽频带信道估计来估计到达时间(和/或到达角度)(424)。在一个或多个具体实施中，快速傅里叶逆变换(ifft)可被应用于查找第一反射并且确定到达时间估计。
在一个或多个具体实施中，可利用多路径感知测距估计函数，该多路径感知测距估计函数使用诸如当存在峰干扰时频域中的复正弦曲线求和模型。在该实例中，多条路径中的每条路径可具有时间延迟和复增益，例如，
虽然上文描述了使用聚合宽频带信道估计来确定到达时间估计和第一反射，但是在一个或多个具体实施中，可利用聚合宽频带信道估计以用于确定其他参数和/或以用于执行其他操作。例如，在测距应用程序中，可利用聚合宽频带信道估计来估计到达角度，诸如在利用天线阵列诸如相控阵列以用于发射和/或接收信号的情况下。此外，尽管上文描述了在多个串联的信道上发生的信号交换，但是在一个或多个具体实施中，可在并行的信道中的两个或更多个信道上执行信号交换和/或在串联的单个信道上多次执行信号交换。
图5示出了根据一个或多个具体实施的进行多路径检测以用于促进到达时间估计的示例性过程500的流程图。出于解释的目的，该过程500在本文中主要参考图1-2的电子设备102a进行描述。然而，过程500不限于电子设备102a，并且过程500中的一个或多个块(或操作)可由电子设备102a的一个或多个部件来执行。另外，出于解释的目的，示例性过程500的块在本文中被描述为以串行或线性方式发生。然而，示例性过程500的多个块可并行发生。此外，示例性过程500的块无需以所示的顺序执行，和/或无需执行示例性过程500的块中的一个或多个块。
在过程500中，该电子设备102a接收与所接收的信号对应的样本，诸如时域样本(502)。例如，该样本可为在频域匹配滤波器输出端上执行的ifft的输出。在一个或多个具体实施中，该样本可为512个样本或任意数量的样本。该电子设备102a确定样本中的每个样本的能量(504)。对于每个样本，当样本的能量高于其左肩部和右肩部(例如左侧和右侧相邻样本)时，该电子设备102a将该样本确定为峰值样本(506)。示出示例性样本能量的图示如下文相对于图21进一步讨论，并且用于检测峰值样本的示例性伪码在下文中相对于图24进一步讨论。
该电子设备102a选择所识别的峰值样本的子组(508)。例如，该电子设备102a可根据能量来选择前n个峰值样本，或者可选择满足特定能量阈值的峰值样本，该能量阈值诸如基于最大峰值能量或snr的阈值。在一个或多个具体实施中，该电子设备102a可选择处于最大峰值能量的x分贝诸如10分贝内的前n个峰，诸如前10个峰。该电子设备102a还识别为与最大峰值能量对应的峰值样本(510)的主峰值样本。
该电子设备102a至少部分地基于任何此类样本与主峰值样本的接近程度以及任何此类样本与主峰值样本之间的能量差异来识别和去除与旁瓣对应的任何样本(512)。例如，该电子设备102a可将为远离主峰值样本(诸如12至16个样本)并且具有低于主峰能量的能量(为x分贝)(诸如低于主峰能量9分贝的能量)的多个样本(或距离)的峰值样本确定为旁瓣样本。用于旁瓣抑制的示例性伪码在下文中相对于图25进一步讨论。
该电子设备102a至少部分地基于与每个剩余的峰值样本相关联的峰的带宽来识别任何宽路径(514)。该宽路径可指涵盖多条路径的峰。例如，该电子设备102a可测量低于峰值能量水平的一个或多个能量水平下的每个剩余峰的带宽，诸如在3分贝和/或6分贝带宽下。如果任一测量超出期望带宽多于阈值量，则将该峰值样本确定为对应于宽路径。在一个或多个具体实施中，如果任一带宽测量比期望带宽窄多于阈值量，则电子设备102a可检查带宽变化是否由另一个信号路径的梳理效应引起。用于宽路径检测的示例性伪码在下文中相对于图26进一步讨论。
该电子设备102a确定是否检测到所接收到的信号的多个路径，诸如多个峰值样本是否保留在峰值样本的子组中和/或是否检测到任何宽路径(516)。如果该电子设备102a检测到仅存在单个路径(516)，则电子设备102a使用具有第一计算复杂性诸如低计算复杂性的算法来执行到达时间估计(518)。例如，该电子设备102a可使用ifft来将频域匹配滤波器输出转换为时域，并且然后可应用各种低计算复杂性方法来确定第一到达路径，诸如基于最大峰值能量的阈值来确定。在一个或多个具体实施中，该算法还可包括阈值优化，诸如使用snr和峰值组合阈值。
如果该电子设备102a检测到存在多个路径(416)，则电子设备102a使用具有高于第一计算复杂性的第二计算复杂性的算法来执行到达时间估计(520)。例如，该电子设备102a可利用music算法或esprit算法。该电子设备102a可将从框(502)-(514)获取的任何信息诸如来自时域相关性、旁瓣抑制、宽路径检测、梳理效应等的多路径位置/相位的估计提供至用于到达时间估计的算法。
在一个或多个具体实施中，该电子设备102a可调整高计算复杂性和低计算复杂性算法之间的切换标准，以便在复杂性与性能之间进行权衡。例如，该电子设备102a可至少部分地基于多路径的严重性来减少music使能率的百分比，诸如所检测到的多路径信号的数量。此外，基于多路径的snr，对于低snr，该电子设备102a可更频繁地选择低复杂性算法而非高复杂性算法，例如因为高复杂性算法在具有低snr的情况下可能无法很好地执行。示出多路径检测的性能的示例性图示在下文中相对于图22和图23进一步描述。
该算法的计算复杂性可影响该算法是否可由电子设备102a的wifi芯片组的固件来执行，或者该算法是否需要由电子设备102a的处理电路250来执行。该处理电路250可能够执行具有较高计算复杂性的算法；然而，通过在处理电路250处而非在wifi芯片组处执行算法可引起附加延迟。
图6示出了根据一个或多个具体实施的电子设备102a-b之间的示例性信号交换诸如分组交换的时序图600。该信号交换可用于执行例如上文相对于图5所讨论的多路径检测。出于解释的目的，该示例性信号交换在本文中参考图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b进行描述；然而，该信号交换不限于图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b。在一个或多个具体实施中，该网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个其他电子设备可参与信号交换。此外，出于解释的目的，该电子设备102b被示出为用于信号交换的启动器设备，并且该电子设备102a被示出为用于信号交换的应答器设备；然而，该电子设备102a可为启动器设备并且电子设备102b可为应答器设备。在一个或多个具体实施中，可基于电子设备102a-b处的可用电力资源、可用处理资源和/或通常任何可用资源中的一者或多者来确定应答器和启动器的角色。
该时序图600包括会话建立时间段602、探测时间段604、和报告时间段606。在会话建立时间段602，该启动器设备诸如电子设备102b在信道访问时间段期间请求与应答器设备诸如电子设备102a的双向信号交换。该电子设备102b可请求双向信号交换，例如以执行到达时间估计、到达角度估计等。例如，该电子设备102b可将精确定时测量请求(ftm-req)传输至电子设备102a。该精确定时测量请求可如电气和电子工程师协会(“ieee”)802.11mc规范所指示而被格式化。
该电子设备102a可利用确认分组进行响应。在下一个信道访问时间段处，该电子设备102a可传输响应诸如精确定时测量响应消息，并且电子设备102b可利用确认分组进行响应。该探测时间段604可开始于下一个信道访问时间段，此时电子设备102a可传输请求发送(rts)帧，并且电子设备102b可利用清除发送(cts)帧进行响应。该rts/cts帧的交换可向附近的wifi设备提供网络分配向量(nav)保护。
然后，该电子设备102a可发射信号m1并且电子设备102b可利用信号m2进行响应。该信号m1和/或信号m2可为和/或可包括例如测距信号、测距分组、安全波形、空数据包(ndp)、802.11帧、或通常的任何信号。在m1和m2交换期间所收集的样本可在上文相对于图4所述发生。该报告时间段606可开始于下一个信道访问时间段，此时电子设备102a可向电子设备102b发射报告信号。该报告信号可为例如精确定时测量报告(ftm-rpt)帧。在一个或多个具体实施中，该报告信号可包括由电子设备102a所收集的与接收到m2对应的样本，以及由电子设备102a所收集的与结合传输m1所接收到的回送信号对应的样本。该电子设备102b可利用确认分组进行响应。在一个或多个具体实施中，如果m1和m2为正常的ieee802.11帧，则可省略rts/cts交换。
图7示出根据一个或多个具体实施的示例性单向信号发射的时序图700。该信号发射可用于执行如上文相对于图5所讨论的多路径检测。出于解释的目的，该示例性信号发射在本文中参考图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b进行描述；然而，该信号发射不限于图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b。在一个或多个具体实施中，该网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个其他电子设备可参与信号交换。此外，出于解释的目的，该电子设备102b被示出为用于信号交换的启动器设备，并且该电子设备102a被示出为用于信号交换的应答器设备；然而，该电子设备102a可为启动器设备并且电子设备102b可为应答器设备。
该时序图700包括会话建立时间段602、探测时间段704、和任选的报告时间段706。该电子设备102b可请求单向信号发射，例如以执行到达角度估计。该会话建立时间段602如上文相对于图6所述来执行。在下一个信道访问时间段处，探测时间段704从电子设备102a传输清除发送至自身(cts2self)帧开始。该cts2self帧可向附近的wifi设备提供nav保护。然后，该电子设备102a将一个或多个信号发射至电子设备102b，诸如m1,....mk。在下一个信道访问时间段处，任选的报告时间段706可开始于电子设备102b可向电子设备102a发送报告信号诸如ftm-rpt帧时，并且电子设备102a可利用确认分组进行分组。
在一个或多个具体实施中，单向信号发射可为被动过程。例如，在主动或被动扫描期间，该电子设备102b可从相邻接入点诸如电子设备102f扫描信标或wifi帧。该电子设备102b可从信标、探测响应和/或任何其他802.11帧导出wifi信道状态信息。
图8示出根据一个或多个具体实施的示例性链接信号交换的时序图800。该链接信号交换可用于执行例如上文相对于图5所讨论的多路径检测。出于解释的目的，该链接信号交换在本文中参考图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b进行描述；然而，链接信号交换不限于图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b。在一个或多个具体实施中，该网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个其他电子设备可参与信号交换。此外，出于解释的目的，该电子设备102b被示出为用于链接信号交换的启动器设备，并且该电子设备102a被示出为用于链接信号交换的应答器设备；然而，该电子设备102a可为启动器设备并且电子设备102b可为应答器设备。
时序图800包括会话建立时间段802和一个或多个探测时间段804a-c。会话建立时间段802可从电子设备102b将请求诸如ftm请求帧传输至电子设备102a开始。该电子设备102a可利用应答诸如ftm应答帧进行响应。在一个或多个具体实施中，该电子设备102a-b可交换消息(诸如ftm请求和应答帧)，以确定用于链接信号交换的参数。该参数可在会话建立时间段802期间协商，可由电子设备102a-b定期确定，和/或电子设备102a-b可利用参数进行预配置。
在第一个探测时间段804a开始时，该电子设备102a通过任何信道来将第一信号m1,1发射至电子设备102b，该信道诸如先前由电子设备102a-b协商的随机信道。该第一信号信号m1,1可为、可包括第一密钥k1、和/或可由该第一密钥k1加密。该电子设备102b通过将第二信号m1,2发射至电子设备102a进行响应。该第二信号m1,2可为、可包括第一密钥k1、和/或可由该第一密钥k1加密。
在第一探测时间段804a成功完成之后，该电子设备102a和/或电子设备102b在固定的持续时间之后移动至下一个探测时间段804b。以这种方式，该电子设备102a-b可针对每个信号交换而保持同步。因此，由于被分配至每个探测时间段804a-c的时间量取决于探测时间段内信号交换的成功完成，因此被分配用于每个探测时间段804a-c的总时间量为可变的并且可取决于用于信道访问和重试的时间量。如时序图800所示的，在第二探测时间段804b期间，该电子设备102b最初可未接收到信号m2,1，并且因此不利用信号m2,2进行响应。如时序图800所示的，该电子设备102a重新发射信号m2,1，而非移动至下一个探测时间段804c。因此，该第二探测时间段804b所花费的时间可长于第一探测时间段804a和第三探测时间段804c；然而，探测时间段804a-c可在信道的相干时间内完成。
在一个或多个具体实施中，该电子设备102a-b可针对探测时中的每个探测时间段而使用不同的密钥，诸如密钥k1、k2和k3。例如，密钥中的一个或多个密钥可从先前的密钥生成，诸如通过向先前的密钥中加入随机数值，和/或在会话建立时间段期间，该电子设备102a-b可通过无线电来生成由一个或多个密钥得出的序列。在一个或多个具体实施中，该电子设备102a-b可在探测时间段804a-c中的一个或多个探测时间段内传输rts/cts帧。
图9示出了根据一个或多个具体实施的使用固定时隙的示例性链接信号交换的时序图900。该链接信号交换可用于执行例如上文相对于图5所讨论的多路径检测。出于解释的目的，该链接信号交换在本文中参考图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b进行描述；然而，链接信号交换不限于图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b。在一个或多个具体实施中，该网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个其他电子设备可参与信号交换。此外，出于解释的目的，该电子设备102b被示出为用于链接信号交换的启动器设备，并且该电子设备102a被示出为用于链接信号交换的应答器设备；然而，该电子设备102a可为启动器设备并且电子设备102b可为应答器设备。
该时序图900包括会话建立时间段802和一个或多个探测时间段904a-c。该会话建立时间段802在上文相对于图8所述来执行。该探测时间段904a-c以如上文所述的相对于图8的探测时间段804a-c的类似的方式发生。然而，在时序图900中，将固定时间量(tfix)分配至探测时间段904a-c中的每个探测时间段，而非将可变的时间量分配至图8的探测时间段804a-c中的每个探测时间段。
因此，在探测时间段904b中，当探测时间段904b中剩余的时间不足时，电子设备102a停止重试发射信号m2,1，并且移动至下一个探测时间段904c。该电子设备102b和/或电子设备102a在固定时间段到期之后移动至下一个探测时间段904c，这与在探测时间段904b期间是否成功交换信号无关。以这种方式，该电子设备102a-b可在探测时间段904a-c中的每个探测时间段开始时保持同步。
图10示出了根据一个或多个具体实施的多个信道上的示例性链接信号交换的时序图1000。可使用多个信道上的链接信号交换例如以生成如上文相对于图4所讨论的聚合信道估计。出于解释的目的，该链接信号交换在本文中参考图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b进行描述；然而，链接信号交换不限于图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b。在一个或多个具体实施中，该网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个其他电子设备可参与信号交换。此外，出于解释的目的，该电子设备102b被示出为用于链接信号交换的启动器设备，并且该电子设备102a被示出为用于链接信号交换的应答器设备；然而，该电子设备102a可为启动器设备并且电子设备102b可为应答器设备。
该时序图1000包括会话建立时间段802和一个或多个探测时间段1004a-b、以及信道切换时间段1005。该会话建立时间段802在上文相对于图8所述来执行。然而，在会话建立时间段802期间，该电子设备102a-b还可交换附加参数，诸如信道序列、信道跳频映射、或将在链接信号交换期间跳过的信道的其他指示。
在一个或多个具体实施中，可对信道序列和/或在会话建立时间段802期间交换的其他参数进行加密。该参数可包括例如加密密钥和/或导出的探测序列、信道序列、链路尺寸、相干时间、固定时隙持续时间、报告间隔、rts恢复超时、cts恢复超时、和/或通常的任何其他参数。该电子设备102a-b中的一个或多个电子设备可基于性能要求来动态地调整一种或多种参数，诸如调整链路尺寸和/或其他跳变参数。
因此，如时序图1000所示的，在第一信道上执行第一探测时间段1004a，并且在第一探测时间段1004a完成之后，该电子设备102a-b同步移动至信道切换时间段1005，以切换到不同信道并且在不同信道上开始第二个探测时间段1004b。
在一个或多个具体实施中，该电子设备102a-b可在探测时间段中的每个探测时间段开始时交换rts/cts帧。如果该电子设备102b在超时时间段之后未接收到rts帧，则链接的同步被破坏并且该电子设备102b返回至基带信道例如初始信道。相似地，如果该电子设备102a在超时时间段之后未接收到cts帧，则链接的同步被破坏并且c电子设备102a返回至基带信道。
图11示出了根据一个或多个具体实施的多个信道上的包括报告时间段的示例性链接信号交换的时序图1100。可使用多个信道上的链接信号交换例如以生成如上文相对于图4所讨论的聚合信道估计。出于解释的目的，该链接信号交换在本文中参考图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b进行描述；然而，链接信号交换不限于图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b。在一个或多个具体实施中，该网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个其他电子设备可参与信号交换。此外，出于解释的目的，该电子设备102b被示出为用于链接信号交换的启动器设备，并且该电子设备102a被示出为用于链接信号交换的应答器设备；然而，该电子设备102a可为启动器设备并且电子设备102b可为应答器设备。
该时序图1100包括多个探测时间段1104a-b、一个或多个报告时间段1106、以及多个信道切换时间段1105a-n。该电子设备102b在多个信道上启动链接信号交换，其中链路尺寸为n、报告间隔为k，并且采用给定的信道序列。该电子设备102a-b可在会话建立时间段(未示出)期间确定链路尺寸、报告间隔、和/或信道序列。在一个或多个具体实施中，可至少部分地基于电子设备102a-b中的一个或多个电子设备的可用存储器来确定报告间隔。例如，链路尺寸n可为6，信道序列可为2.4ghz下的信道1、3、5、7、9和11，并且报告间隔k可为3。
因此，在k个(或更少的)不同信道上执行k个探测时间段1104a-n之后，该电子设备102a-b在用于探测时间段1104n的最后一个信道上执行报告时间段1106。如果链路尺寸n大于报告间隔k，则电子设备102a-b同步移动至下一个信道切换时间段1105o，以切换信道并且执行另一个探测时间段(未示出)。例如，该电子设备102a可在报告时间段1106期间在将所收集的样本报告至电子设备102b之后清空其存储器，从而释放出用于所收集的样本的附加存储器。
图12示出了根据一个或多个具体实施的多个信道上的包括故障恢复的示例性链接信号交换的时序图1200。可使用多个信道上的链接信号交换例如以生成如上文相对于图4所讨论的聚合信道估计。出于解释的目的，该链接信号交换在本文中参考图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b进行描述；然而，链接信号交换不限于图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b。在一个或多个具体实施中，该网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个其他电子设备可参与信号交换。此外，出于解释的目的，该电子设备102b被示出为用于链接信号交换的启动器设备，并且该电子设备102a被示出为用于链接信号交换的应答器设备；然而，该电子设备102a可为启动器设备并且电子设备102b可为应答器设备。
该时序图1200包括探测时间段1204a-b和一个或多个信道切换时间段1205。该电子设备102a-b可在探测时间段1204a-b中的一个或多个探测时间段开始时交换rts/cts帧。如探测时间段1204b中所示的，如果该电子设备102a在将rts帧传输至电子设备102b之后未接收到来自电子设备102b的cts帧，则该电子设备102a在重试超时t重试到期之后重试传输ts帧。因此，取决于重试，该探测时间段1204a-b可具有变化的长度。
图13示出了根据一个或多个具体实施的多个信道上的包括故障恢复的示例性链接信号交换的时序图1300。可使用多个信道上的链接信号交换例如以生成如上文相对于图4所讨论的聚合信道估计。出于解释的目的，该链接信号交换在本文中参考图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b进行描述；然而，链接信号交换不限于图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b。在一个或多个具体实施中，该网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个其他电子设备可参与信号交换。此外，出于解释的目的，该电子设备102b被示出为用于链接信号交换的启动器设备，并且该电子设备102a被示出为用于链接信号交换的应答器设备；然而，该电子设备102a可为启动器设备并且电子设备102b可为应答器设备。
该时序图1300包括探测时间段1304a-b、报告时间段1306、和信道切换时间段1305a-b。该电子设备102a-b可在探测时间段1304a-b中的一个或多个探测时间段开始时交换rts/cts帧。如探测时间段1304b中所示的，如果该电子设备102a在将rts帧传输至电子设备102b之后未接收到来自电子设备102b的cts帧，则电子设备102a在重试超时t重试到期之后重试传输rts帧。
在电子设备102a超出重试限制之后，该电子设备102a返回至起始信道，以执行报告时间段1306。相似地，在探测时间段1304b中，如果电子设备102b在预先确定的时间量(诸如与电子设备102a的重试限制对应的时间量)内未接收到来自电子设备102a的cts帧(或信号m2,1)，则电子设备102b与电子设备102a同步返回至起始信道，以执行报告时间段1306。如时序图1300所示的，由电子设备102a-b用于执行报告时间段1306的起始信道为由电子设备102a-b用于执行第一探测时间段1304a的相同信道。
图14示出了根据一个或多个具体实施的使用固定时隙并且包括故障恢复的示例性链接信号交换的时序图1400。可使用多个信道上的链接信号交换例如以生成如上文相对于图4所讨论的聚合信道估计。出于解释的目的，该链接信号交换在本文中参考图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b进行描述；然而，链接信号交换不限于图1的示例性网络环境100的电子设备102a-b。在一个或多个具体实施中，该网络环境100的其他电子设备102c-f中的一个或多个其他电子设备可参与信号交换。此外，出于解释的目的，该电子设备102b被示出为用于链接信号交换的启动器设备，并且该电子设备102a被示出为用于链接信号交换的应答器设备；然而，该电子设备102a可为启动器设备并且电子设备102b可为应答器设备。
该时序图1400包括探测时间段1404a-c和信道切换时间段1405a-b。探测时间段1404a-c可各自与固定时隙或固定时间量tfix相关联。该电子设备102a-b可在探测时间段1404a-b的一个或多个探测时间段开始时交换rts/cts帧。如探测时间段1404b中所示的，如果电子设备102a在将rts帧传输至电子设备102b之后未接收到来自电子设备102b的cts帧，则电子设备102a在重试超时t重试到期之后重试传输rts帧。
在电子设备102a超出重试限制之后(或针对探测时间段1404b分配的固定时间tfix到期之后)，该电子设备102a移动至下一个信道切换时间段1405b，以切换到信道序列中的下一个信道，从而执行下一个探测时间段1404c。相似地，在探测时间段1404b中，如果电子设备102b在预先确定的时间量内未接收到来自电子设备102a的cts帧(或信号m2,1)，该预先确定的时间量诸如与电子设备102a的重试限制对应的时间量和/或被分配至探测时间段1404b的固定时间量tfix，则该电子设备102b移动至下一个信道切换时间段1405b，以切换至信道序列中的下一个信道，从而执行下一个探测时间段1404c。以这种方式，电子设备102a-b可在不同信道上在探测时间段1404a-c中的每个在探测时间段开始时保持同步。
图15示出了根据一个或多个具体实施的时域中的示例性信号的所捕获的样本的图示1502a-d。图1502a包括结合信号交换诸如在上文相对于图3所述的信号交换期间发射信号而从由应答器设备诸如电子设备102a所接收的回送信号捕获时域样本。图1502b包括从由应答器设备诸如电子设备102a在信号交换诸如上文相对于图3所述的信号交换期间所接收的信号捕获的时域样本。
图1502c包括结合信号交换诸如在上文相对于图3所述的信号交换期间发射信号而从由启动器设备诸如电子设备102b所接收的回送信号捕获时域样本。图1502d包括从由启动器设备诸如电子设备102b在信号交换诸如上文相对于图3所述的信号交换期间所接收的信号捕获的时域样本。
在一个或多个具体实施中，该样本可包括145个i/q样本或通常的任何数量的样本，并且该样本可以40mhz采样速率或通常的任何采样速率被采集。用户图1502a-d对应的接收窗口捕获三个长训练字段(ltf)帧的允许循环相关的中间部分。在一个或多个具体实施中，该窗口开始时间可与128个样本定时器或任何样本定时器一致，这可允许用于往返时间计算的模运算。
图16示出了根据一个或多个具体实施的频域中的示例性信号的样本的匹配滤波器输出的图示1602a-d。图1602a包括与图1502a的时域样本对应的频域匹配滤波器输出。图1602b包括与图1502b的时域样本对应的频域匹配滤波器输出。图1602c包括与图1502c的时域样本对应的频域匹配滤波器输出。图1602d包括与图1502d的时域样本对应的频域匹配滤波器输出。
与图1602a-d对应的匹配滤波器的输出可通过计算原始输入数据的前n个样本诸如前128个样本的离散傅里叶变换(dft)诸如fft并且将该结果乘以测距序列诸如52位正交频分复用(ofdm)测距序列来生成。在图1602a-d中，在原始数据的128点fft中使用52个子载波或fft点(bin)。在一个或多个具体实施中，该匹配滤波器输出的频率对应于偏置的群延迟，例如h(f)＝a(f)exp[-i(2πfτg+θd)]。在一个或多个具体实施中，由于发射器、接收器和多路径失真，因此振幅可能并非平坦。
图17示出了根据一个或多个具体实施的示例性发射器和接收器复合畸变的图示1702a-d。图1702a包括与图1602a的频域匹配滤波器输出对应的复合畸变。图1702b包括与图1602b的频域匹配滤波器输出对应的复合畸变。图1702c包括与图1602c的频域匹配滤波器输出对应的复合畸变。图1702d包括与图1602d的频域匹配滤波器输出对应的复合畸变。在一个或多个具体实施中，对在非多路径环境中收集的多个数据的响应求平均值可允许对图示1702a-d所示的发射器和接收器复合失真进行表征。以这种方式，可在所捕获的样本中补偿该复合失真。
图18示出了根据一个或多个具体实施交换的示例性信号的频率1802a-b和相位1804a-b的图示。图1802a-b示出了例如使用上文图3中所述的信号交换针对每个方向所确定的频率信号。图1804a-b示出了信号为相位一致的；另外，可观察到载波相位距离变化。
图19分别示出了根据一个或多个具体实施的示例性单频带信道估计和示例性聚合宽频带信道估计的图示1902和图示1904。图1902示出了20mhz信道上的信道估计。图1904示出了聚合或组合到一起以形成聚合宽频带信道估计的多个信道估计。
图20示出了根据一个或多个具体实施的示例性多路径信号样本的图示2002,2004。如图2002,2004所示的，在样本0和10处存在两条同样强的路径，它们相隔大约9.4米，但是具有不同的相位偏移。当相位偏移为0时，诸如在图2002中，两条路径彼此具有建构效应，并且总体时域相关性看起来像宽路径。在该实例中，高复杂性算法或低复杂性算法可在高snr情况下正常工作。然而，在低snr情形下，较早时间的旁瓣可能被错误地视为第一到达路径。
在图2004中，相位偏移旋转至π，并且两条路径具有相反的相位，并且因此彼此解构。因此，时域中的总图示出了两个窄峰，例如彼此推离的两个路径。在该实例中，如果算法未在依赖于最强峰时检测到第一个峰，则即使是在高snr情况下该低复杂性算法也可能无法提供准确的结果。
图21示出了根据一个或多个具体实施的示例性信号的样本的能量水平的图示2100。图2100示出了时域脉冲形状的能量，其中对于子载波索引(从1至64，以子载波1作为dc)，假设频率响应为1，并且对于所有其他子载波，假设频率响应为0。如图2100所示，该第二旁瓣位于样本索引+-14处，其中能量比主峰能量低12.37db。另外，该第二旁瓣位于样本索引+-24处，其中能量比主峰能量低19.04db。
图22示出了根据一个或多个具体实施的使用不同的到达时间估计算法而获取的示例性距离估计的图示2202,2204。如图示2202,2204所示的，当上文图5中所述的多路径检测结合高复杂性算法或低复杂度算法而被利用时，改善了高复杂性算法和低复杂度算法的性能。
图23示出了根据一个或多个具体实施的使用不同的到达时间估计算法而获取的示例性距离估计的图示2302,2304。该图示2302,2304示出了在利用上文图5中所述的多路径检测来自适应地选择高复杂性算法或低复杂性算法时的性能。
图24示出了根据一个或多个具体实施得用于峰值检测的示例性伪码。在图24中示出的伪码假设longwindow为512点能量输入。
图25示出了根据一个或多个具体实施的用于旁瓣抑制的示例性伪码。
图26示出了根据一个或多个具体实施的用于宽路径检测的示例性伪码。在示于图26中的伪码中，所读取的带宽为bwdb，其低于峰值能量。
图27概念性地示出可利用其来实现本主题技术的一个或多个具体实施的电子系统2700。该电子系统2700可为图1所示的电子设备102a-e中的一个或多个电子设备和/或为其一部分。该电子系统2700可包括各种类型的计算机可读介质、以及用于各种其他类型的计算机可读介质的接口。该电子系统2700包括总线2708、一个或多个处理单元2712、系统存储器2704(和/或缓冲器)、rom2710、永久性存储设备2702、输入设备接口2714、输出设备接口2706、和一个或多个网络接口2716、或它们的子组以及变体。
该总线2708总体表示以通信方式连接电子系统2700的许多内部设备的所有系统、外围设备、和芯片组总线。在一个或多个具体实施中，该总线2708将一个或多个处理单元2712与rom2710、系统存储器2704、和永久性存储设备2702以通信方式连接在一起。一个或多个处理单元2712从这些各种存储器单元检索将要执行的指令以及将要处理的数据，以便执行本主题公开的过程。在不同的具体实施中，一个或多个处理单元2712可为单个处理器或多核处理器。
rom2710存储一个或多个处理单元2712以及电子系统2700的其他模块所需的静态数据和指令。另一方面，该永久性存储设备2702可为读写存储器设备。即使在电子系统2700关闭时，该永久性存储设备2702也可为存储指令和数据的非易失性存储器单元。在一个或多个具体实施中，海量存储设备(诸如磁盘或光盘及其对应的硬盘驱动器)可用作永久性存储设备2702。
在一个或多个具体实施中，可去除存储设备(诸如软盘、闪存驱动器及其对应的磁盘驱动器)可用作永久性存储设备2702。与永久性存储设备2702一样，该系统存储器2704可为读写存储器设备。但是，与永久性存储设备2702不同的是，系统存储器2704可为易失性读写存储器，诸如随机存取存储器。该系统存储器2704可存储一个或多个处理单元2712在运行时可能需要的任何指令和数据。在一个或多个具体实施中，本主题公开的过程被存储在系统存储器2704、永久性存储设备2702、和/或rom2710中。一个或多个处理单元2712从这些各种存储器单元检索将要执行的指令以及将要处理的数据，以便执行一个或多个具体实施的过程。
该总线2708还连接至输入设备接口和输出设备接口2714和2706。输入设备接口2714使得用户能够将信息传送至电子系统2700并且选择至该电子系统的命令。可与输入设备接口2714一起使用的输入设备可包括例如字母数字键盘和指向设备(也被称为“光标控制设备”)。该输出设备接口2706可使得例如能够显示由电子系统2700生成的图像。可与输出设备接口2706一起使用的输出设备可包括例如打印机和显示设备，诸如液晶显示器(lcd)、发光二极管(led)显示器、有机发光二极管(oled)显示器、柔性显示器、平板显示器、固态显示器、投影仪、或用于输出信息的任何其他设备。一个或多个具体实施可包括用作输入设备和输出设备两者的设备，诸如触摸屏。在这些具体实施中，被提供至用户的反馈可为任何形式的感官反馈，诸如视觉反馈、听觉反馈、或触觉反馈；并且来自用户的输入可以任何形式被接收，包括声音输入、语音输入、或触觉输入。
最后，如图27所示的，总线2708还通过一个或多个网络接口2716来将电子系统2700耦接至一个或多个网络和/或耦接至一个或多个网络节点。这样，该电子系统2700可为计算机的网络(诸如，lan、广域网(“wan”)、或内联网、或一个或多个网络诸如互联网)的一部分。该电子系统2700的任何或所有部件均可与本主题公开结合使用。
可使用对一个或多个指令进行编码的有形计算机可读存储介质(或一种或多种类型的多个有形计算机可读存储介质)部分地或完全地实现本公开的范围内的具体实施。该有形计算机可读存储介质在性质上还可为非暂态的。
该计算机可读存储介质可为任何存储介质，该存储介质可由通用或专用计算设备读取、写入或以其他方式访问，包括能够执行指令的任何处理电子器件和/或处理电路。例如，该计算机可读介质可包括但不限于任何易失性半导体存储器，诸如ram、dram、sram、t-ram、z-ram、和ttram。该计算机可读介质还可包括任何非易失性半导体存储器，诸如rom、prom、eprom、eeprom、nvram、闪存、nvsram、feram、fetram、mram、pram、cbram、sonos、rram、nram、赛道存储器(racetrackmemory)、fjg、和millipede存储器。
另外，该计算机可读存储介质可包括任何非半导体存储器，诸如光盘存储器、磁盘存储器、磁带、其他磁存储设备、或能够存储一个或多个指令的任何其他介质。在一个或多个具体实施中，有形计算机可读存储介质可直接耦接至计算设备，而在其他具体实施中，该有形计算机可读存储介质可例如经由一个或多个有线连接、一个或多个无线连接、或它们的任何组合间接而被耦接至计算设备。
该指令可直接执行或者可用于开发可执行指令。例如，该指令可被实现为可执行或不可执行的机器代码或可被编译为产生可执行或不可执行的机器代码的高级语言形式的指令。另外，该指令还可被实现为数据或者可包括数据。该计算机可执行指令也可以任何格式进行组织，包括例程、子例程、程序、数据结构、对象、模块、应用程序、小程序、功能等。如本领域的技术人员所认识到的，包括但不限于指令的数量、结构、顺序、和组织的细节可显著改变，而无需改变底层逻辑、功能、处理、和输出。
虽然上述讨论主要涉及执行软件的微处理器或多核处理器，但是一个或多个具体实施由一种或多种集成电路诸如asic或fpga来执行。在一个或多个具体实施中，此类集成电路执行被存储在电路自身上的指令。
本领域的技术人员应当理解，本文所述的各种示例性块、模块、元件、部件、方法和算法可被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为了说明硬件和软件的这种可互换性，上文已就其功能整体描述了各种示例性块、模块、元件、部件、方法、和算法。此类功能被实现为硬件还是软件取决于特定应用程序以及被施加在整个系统上的设计约束。技术人员可针对每个特定应用程序以不同的方式来实现所述功能。在不脱离本主题技术的范围的情况下，各种部件和块可以不同的方式布置(例如，以不同的顺序布置或以不同的方式分割)。
应当理解，本发明所公开的方法中的块的特定顺序或分级结构为示例性方法的例示。基于设计优选要求，应当理解，该过程中的块的特定顺序或分级结构可被重新布置，或者全部所示的块均被执行。这些块中的任一个块可被同时执行。在一个或多个具体实施中，多任务和并行处理可能为有利的。此外，对上述具体实施中的各个系统部件的划分不应被理解为在所有具体实施中都要求此类划分，并且应当理解，所述程序部件和系统可一般性地一起集成在单个软件产品中或者被封装到多个软件产品中。
如本说明书以及本专利申请的任何权利要求所使用的，术语“基站”、“接收器”、“计算机”、“服务器”、“处理器”和“存储器”均是指电子设备或其他技术设备。这些术语不包括人或者人的群组。出于本说明书的目的，术语“显示”或“正在显示”意指在电子设备上进行显示。
如本文所使用的，在一系列项目之前的短语“至少一个”，以及术语“和”或“或”隔开任何项目，修饰作为整体的列表，而非修饰列表中的每个成员(即，每个项目)。短语“至少一个”无需选择所列出的每个项目中的至少一个项目；相反，该短语允许包括项目中的任一项目中的至少一者、和/或项目的任何组合中的至少一者、和/或项目中的每个项目中的至少一者的含义。以举例的方式，短语“a、b和c中的至少一者”或“a、b或c中的至少一者”各自是指仅a、仅b、或仅c；a、b和c的任意组合；和/或a、b和c中的每一者的至少一者。
谓词“被配置为”、“可操作以”以及“被编程为”并不一定暗示对主题的任何特定的有形或无形的修饰，而是旨在可互换使用。在一个或多个具体实施中，该处理器被配置为监控和控制操作，或者部件也可指被编程以监控和控制操作的处理器或者可操作以监控和控制操作的处理器。同样，被配置为执行代码的处理器可被理解为被编程为执行代码或可操作以执行代码的处理器。
短语诸如一个方面、该方面、另一方面、一些方面、一个或多个方面、一种具体实施、该具体实施、另一具体实施、一些具体实施、一个或多个具体实施、一个实施方案、该实施方案、另一个实施方案、一些具体实施、一个或多个具体实施、一种配置、该配置、另一种配置、一些配置、一种或多种配置，本主题技术、该公开、本公开、它们的其他变体等等是为了方便，而不意味着与一个或多个此类短语有关的公开是必不可少的，或者此类公开适用于本主题技术的所有配置。与一个或多个此类短语相关的公开可应用于所有配置，或者一种或多种配置。涉及一个或多个此类短语的公开可提供一个或多个示例。诸如一个方面或一些方面的短语可指一个或多个方面，并且反之亦然，并且这类似地适用于其他前述短语。
本文所使用的字词“示例性”意指“用作示例、实例、或例示”。本文描述为“示例性”或“示例”的任何实施方案未必理解为相比于其他具体实施为优选的或有利的。此外，在本说明书或权利要求书中使用的术语“包括”、“具有”等等的范围内，此类术语旨在以类似于术语“包括”的方式而被包含在内，因为“包括”当在权利要求中被采用作为过渡词时被解释。
本领域中的普通技术人员已知或随后知道的在整个本公开描述的各个方面的元件的所有结构和功能的等同形式以引用方式明确地引入本文，并且旨在被权利要求涵盖。此外，无论本文所公开的任何内容是否明确地在权利要求书中列出，此类公开内容都并非旨在致力于公众。权利要求的元件不得根据35u.s.c.§112第六段的规定理解，除非该元件使用短语“用于……的装置”明确地列举，或者在方法权利要求的情况下使用短语“用于……的步骤”来列举元件。
提供先前的描述以使得本领域的任何技术人员能够实践本文所述的各种方面。对这些方面的各种修改对本领域的技术人员将是显而易见的，并且本文所限定的通用原则可应用于其他方面。因此，本权利要求书不旨在受限于本文所示的各个方面，而是旨在使得全部范围与语言权利要求书一致，其中对单数形式的元素的引用不旨在意味着“一个并且仅一个”，而是指“一个或多个”，除非被具体地指出。除非另外特别说明，否则术语“一些”是指一个或多个。男性代词(例如，他的)包括女性和中性性别(例如，她的和它的)，并且反之亦然。标题和副标题(如果有的话)仅是为了方便，并且不限制本主题的公开内容。