使用逆向授权进行ToF定位的无线站和方法
【专利说明】使用逆向授权进行ToF定位的无线站和方法
[0001]优先权
[0002]本申请要求2012年12月18日提交的、美国临时专利申请序号61/738，716的优先权，其在这里通过引用并入并且作为本文的一部分。
技术领域
[0003]实施例属于无线网络。某些实施例涉及按照包括IEEE 802.11-2012标准的IEEE802.11标准中的一个标准来操作的无线网络。某些实施例涉及飞行时间(ToF)定位。某些实施例涉及位置确定。某些实施例涉及室内导航。
【背景技术】
[0004]由于各种全球导航卫星系统(GNSS)和各种蜂窝系统的发展，室外导航和定位已经广泛部署。室内导航和定位不同于室外导航和定位，因为室内环境不使能与在室外环境中一样地从卫星或者蜂窝基站接收信号。因此，精确和实时的室内导航和定位难于达到。
[0005]因而，存在对改进的导航和定位方法的一般需求。还存在对适于室内环境的改进的导航和定位方法的一般需求。
【附图说明】
[0006]图1示出了按照某些实施例的无线网络；
[0007]图2示出了按照某些实施例的用于使用逆向授权(RDG)的飞行时间(ToF)定位的过程；
[0008]图3示出了按照某些其他实施例的用于没有最终确认(ACK)帧的ToF定位的过程;
[0009]图4示出了按照某些其他实施例的用于其中消息M2包含额外的定时测量信息的ToF定位的过程；
[0010]图5示出了按照某些其他实施例的用于使用聚合媒介接入控制协议数据单元(A-MPDU)的ToF定位的过程；
[0011 ] 图6示出了按照某些实施例的A-MPDU的使用；
[0012]图7示出了按照某些其他实施例的ToF定位的过程；
[0013]图8为按照某些实施例的通信站的功能图。
【具体实施方式】
[0014]以下描述和附图充分地阐述了特定实施例，以使得那些本领域技术人员能够实践它们。其他实施例可以并入结构上的、逻辑上的、电的、处理、以及其它改变。某些实施例中的部分和特征可以包含在其他实施例的那些中、或者由其他实施例的那些替代。权利要求中给出的实施例包括那些权利要求的所有可用的等价物。
[0015]图1示出了按照某些实施例的无线网络的各种网络元件。无线网络100包括按照IEEE 802.11通信技术来通信的多个通信站(STA)以及一个或多个接入点(AP)。通信站为非静止并且没有固定位置的移动设备。该一个或多为静止的并且具有固定的位置包括发起站102以及一个或多个响应站104。发起站102为发起与响应站104的ToF定位以确定其位置的通信站。如下面更具体地描述的，ToF定位过程包括交换消息，该交换消息包括交换消息Ml和消息M2 ο
[0016]在某些实施例中，使用逆向(RD)机制。在这些实施例中，发起方(诸如发起站102)能够选择是否使用IEEE 802.11逆向(RD)授权(例如，通过设置RD指示符或者比特)以用于ToF测量。在这些使用RD机制的实施例中的某些实施例中，响应方(诸如响应站104)能够通过设置某一个或更多信令比特来选择是否使用优化的序列以用于ToF消息交换。在这些使用RD机制的实施例中的某些实施例中，响应方能够选择是否聚合ACK和消息M2。下面更具体地描述这些实施例。
[0017]在某些实施例中，响应方能够选择是否使用当前的或者之前的定时测量信息。在这些实施例中，响应方能够通过设置消息M2中的比特或者通过包括与上报的定时测量信息(例如，(t3-t2)值)相对的识别特定消息Ml的会话令牌来选择是否使用当前的或者之前的测量。在下面更具体地描述这些实施例。
[0018]某些实施例可以不考虑使用ACK帧以确认消息M2的接收。这些实施例中的某些实施例提供定时测量信息(例如，(t3-t2)值)的重复发送以帮助应对对消息M2的ACK的损失。这些实施例中的某些实施例可以通过使用“Act1n No ACK(无ACK动作)”帧来使得最终的ACK不生成。在下面更具体地讨论这些实施例。
[0019]某些实施例提供使用每测量两个PPDU的相互ToF发现。在这些实施例中，消息Ml设置成携带允许发起方和响应方两者确定ToF信息的发起站的定时测量信息(例如，(tl-t4)值)。在这些实施例中的某些实施例中，消息Ml设置成携带与发起站的定时测量信息(例如，(tl-t4)值)相关的会话令牌，以允许响应方确定所存储的定时测量信息(例如，(t3-t2)值)对应于相同的测量。
[0020]在某些实施例中，发起站102为定位站，并且可以确定相对于一个或多个响应站(例如，协作站和/或一个或多个接入点)的该发起站的位置。协作站可以为IEEE 802.11配置的通信站(STA)或者AP。在其他实施例中，发起站102能够确定在地理坐标中的其位置。在某些实施例中，响应站能够确定相对的或者在地理坐标中的其位置。
[0021]图2示出了按照某些实施例的用于使用RDG的ToF定位的过程。如图2中所示，发起站102设置成发送携带高吞吐量控制(HTC)域的消息Ml 202。HTC域包括逆向授权(RDG)指示。在发起站102的传输机会(TXOP)期间，RDG指示准许响应站104将信息发送回发起站102。消息Ml 202为定时测量动作帧。定时测量动作帧为单播管理帧。在某些实施例中，RDG指示为RDG比特。
[0022]发起站102在TXOP期间从响应站104接收ACK帧204，以确认消息Ml 202的接收。ACK帧204可选地携带包括指示符的HTC域，以指示在TXOP期间单独的帧是否跟随ACK帧204。发起站102还在TXOP期间从响应站104接收消息M2 206。消息M2 206包括来自当前的或者之前的ToF消息交换的定时测量信息。如下面更具体地讨论的，消息M2包括来自当前的和/或一个或多个之前的ToF消息交换的定时测量信息。
[0023]包含在ACK帧204的HTC域中的指示符包括一个或多个信令比特以指示单独的帧是否跟随ACK帧204。在某些实施例中，指示符包括额外的PPDU以指示在TXOP期间单独的帧(包含在单独的PPDU中)是否跟随ACK帧204。在某些实施例中，指示符包括额外的PPDU比特。
[0024]在这些实施例中，当发起站102在消息Ml 202中设置RDG指示时，响应站104被准许可选地在TXOP期间将信息发送回。例如，替代传统的ACK帧，响应站104在TXOP期间将信息发送回，该信息包括具有附加的域的ACK帧。TXOP在发送消息Ml 202之前已经由发送站102获得。在这些实施例中，消息M2 206对应于被指示跟随ACK帧204的单独的帧。单独的帧包括分组协议数据单元，诸如物理层会聚协议(PLCP)数据单元(S卩，PPDU)，尽管这不是要求。
[0025]在这些实施例中，消息Ml 202、ACK帧204、消息M2 206、以及ACK帧208在已经由发起站获得的TXOP期间发送。因为ToF消息交换在TXOP发生，仅仅需要单个信道接入，因而避免了延迟并且消除了冲突。
[0026]在某些实施例中，RDG信令(例如，使用RDG指示)和额外的PPDU信令(例如，使用额外的PPDU指示)出现在相同的域(例如，HTC域)。信令取决于发送站是否为当前的TXOP所有者来区分。例如，如果发送站为当前的TXOP所有者(即，发送站102)，信令将解释为RDG指示。如果发送站不是当前的TXOP所有者(即，响应站104)，信令将解释为额外的PPDU指示。
[0027]如下面更具体地讨论的，序号或者令牌用于指示包含在消息M2206中的定时测量信息是否用于当前的或者之前的ToF消息交换。
[0028]这里公开的各种实施例可以提供用于减少信道接入尝试和帧的数量。进而，这些实施例帮助应付占用长时间以做出定时测量的硬件。
[0029]在某些实施例中，消息Ml 202为按照802.ll(v)的定时测量动作帧，而在提供更精测量分辨率的某些其他实施例中，消息Ml 202为按照802.11 REVmc的精定时测量动作帧。消息Ml 202涉及Ml帧并且消息M2 206涉及M2帧。在某些实施例中，消息Ml 202用于发起与另一站的ToF定位。
[0030]在某些实施例中，消息Ml为第一定时测量动作帧并且消息M2为第二定时测量动作帧。在某些实施例中，定时测量动作帧为定时测量帧。在某些实施例中，媒介接入控制(MAC)子层管理实体(MLME)构建定时测量帧。
[0031]在某些实施例中，定时测量信息为t2值和t3值(即，两个值)或者t3_t2值(即，单个差值)。在这些实施例中，发起站设置成解析消息M2 206的结构。通过解析消息M2206的结构，发起站102能够确定消息M2 206是否包含t2值和t3值(即，两个值)或者t3-t2值(S卩，单个差值)。在这些实施例的某些实施例中，消息M2 206包括不同的元素或者采用子元素编码以允许发起站解析消息M2 206的结构。
[0032]在某些实施例中，t2为与消息Ml到达响应站104相关联的相对于本地时钟的时间戳，并且t3为与由响应站发送消息M2相关联的相对于本地时钟的时间戳(即，相对于与t2相同的时钟所测量的)。在某些实施例中，tl为与由发起站102发送消息Ml相关联的相对于本地时钟的时间戳，并且t4为与接收确认消息Ml的接收的确认帧相关联的相对于本地时钟的时间戳(即，相对于与tl相同的时钟所测量的)。
[0033]在某些实施例中，t2值为消息Ml 202到达响应站104的时间，并且t3值为由响应站104发送ACK帧204的时间。包括t2值和t3值两者可以是更加优化的