СИСТЕМА И СПОСОБ КАНАЛА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЯ ВРЕМЯ ПРОХОЖДЕНИЯ СИГНАЛА Российский патент 2016 года по МПК G01S5/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления относятся к беспроводным коммуникациям. Некоторые варианты осуществления относятся к IEEE 802.11 стандартам. Некоторые варианты осуществления относятся к WiFi сетям. Некоторые варианты осуществления относятся к технологии формирования луча. Некоторые варианты осуществления относятся к каналу обратной связи, технологии определения местоположения и времени прохождения сигнала (ToF).

Уровень техники

Навигация на открытом пространстве широко используется посредством использования различных глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS), таких как Глобальная система определения местоположения США (GPS), Глобальная навигационная спутниковая система Российской Федерации (GLONASS) и Европейская GALILEO. Эти системы могут работать эффективно на открытом воздухе, но, в связи с наличием недостатков, связанных с качеством приема со спутника связи, они не могут эффективно функционировать при нахождении в помещении.

Относительно недавно были предприняты меры для решения задачи по устранению недостатков в работе системы навигации в закрытых помещениях. Одно из решений может быть основано использовании способов определения времени прохождения сигнала (ToF) при определения местоположения. Время прохождения может быть определено, как промежуток времени распространения сигнала от станции мобильной связи (например, пользовательского устройства) к точке доступа (АР) и обратно к пользовательскому устройству. Это значение затем может быть преобразовано в величину расстояния путем деления периода времени на два и умножением результирующего значения на скорость света. Этот способ может быть надежным и масштабируемым способом, но может потребовать внесение изменений в аппаратное оборудование Wi-Fi модема.

Существует потребность в выполнении навигации вне диапазона GNSS при нахождении в закрытых помещениях.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает блок-схему варианта осуществления системы беспроводной связи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему варианта осуществления станции беспроводной связи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

Фиг. 3 иллюстрирует схему варианта осуществления структуры кадра в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

Фиг. 4 иллюстрирует протокол потока для измерения ToF расстояния в соответствии с некоторыми вариантами.

Фиг. 5 иллюстрирует один вариант реализации кадра в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

Описание вариантов осуществления

Ниже приводится описание вариантов осуществления, относящихся к системам WiFi коммуникациям и стандартам Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) 802.11 (например, стандартам физического уровня для реализации локальной сети беспроводной связи (WLAN)). Тем не менее, настоящие варианты осуществления не ограничиваются только системами Wi-Fi связи или любым конкретным стандартом связи. Настоящие варианты осуществления могут быть использованы в любой системе связи, в которой желательно иметь возможности определения местоположения и навигации.

Способы позиционирования, использующие измерение времени прохождения сигнала (ToF), могут обеспечить способ определения местоположения мобильной станции в среде, где невозможно применить GNSS (например, в помещении). Типовые ToF способы не могут обеспечить условия изготовления оборудования, имеющие возможность реализовать как навигацию, так и Wi-Fi протокол интернета (IP).

В существующих системах связи две станции беспроводной связи могут независимо вычислить время прихода сигнала (ТоА), чтобы измерить расстояние при осуществлении WiFi связи. Каждая станция может объединять время прихода (ТоА) кадра со временем отправки (ToD) кадра, чтобы определить время прохождения сигнала в обоих направлениях между станциями. Умножая величину времени прохождения сигнала в обоих направлениях на скорость света и разделив результирующее значение на два, можно рассчитать величину расстояния от станции.

Расчет ТоА могут быть основан на анализе канальной информации. Канальная информация относится к известным свойствам канала линии связи. Канальная информация может описывать как сигнал, распространяющийся от передатчика к приемнику, так и может представлять собой объединенную информацию, например, информацию о вторичном излечении при отражении, затухании и быстром снижении мощности на расстоянии. Канальная информация может быть описана как отображение мгновенного состояния канала в конкретный момент времени, поскольку канальная информация может изменяться в зависимости от перемещения мобильной станции в пределах области покрытия. Таким образом, новая канальная информация может быть использована при каждом вычислении ТоА.

Каждая станция самостоятельно выполняет собственный анализ ТоА, что может привести к появлению ошибок в расчетах, поскольку учитываются данные только одной стороны канала. Эти ошибки могут привести к вариации в десятки метров.

Настоящие варианты осуществления способа для канала обратной связи для ToF определения местоположения и формирования луча могут принимать во внимание данные с обеих сторон канала при расчетах ToF. В таком варианте осуществления, инициирующая станция (например, инициатор) может посылать кадр информации в отвечающую станцию (например, ответчик). Ответчик может затем направить ответный сигнал на запрос инициатора, по меньшей мере, в части кадра. Инициатор может затем использовать эту информацию обратной связи для определения канальной информации для обеих сторон канала в его расчетах ToF. Таким образом, расчет ToF может быть выполнен только на одной стороне канала. Информация обратной связи может также быть использована для формирования диаграммы направленности.

Фиг. 1 иллюстрирует различные сетевые элементы сети беспроводной связи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Сеть беспроводной связи включает в себя одну или более станций 100, 102-104 беспроводной связи, которые могут включать в себя мобильную станцию 100 беспроводной связи и множество точек доступа (APs) 102-104, которые могут взаимодействовать в одном или более беспроводных каналах в соответствии с коммуникационным стандартом ШЕЕ 802.11.

Мобильная станция 100 беспроводной связи может быть мобильным устройством связи, которое является нестационарным. Такое устройство связи может включать в себя мобильные радиотелефоны, планшетные компьютеры, портативные компьютеры и другие устройства связи, которые могут устанавливать связь с точками доступа 102-104 по одному или нескольким беспроводным каналам, используя коммуникационные технологии (например, IEEE 802.11).

Точки 102-104 доступа могут иметь фиксированные места. Точки 102-104 доступа могут быть частью стационарной сети, которая может быть соединена с большой сетью (например, локальной сетью (LAN), глобальной сетью (WAN)). Например, точки 102-104 доступа могут быть частью проводной сети, которая соединена с интернетом. Мобильная станция 100 беспроводной связи может затем получить доступ к большой сети по каналам беспроводной связи к точкам 102-104 доступа.

Это может быть желательно для мобильной станции 100 беспроводной связи для определения своего местоположения по отношению к точкам 102-104 доступа. Поскольку географическое расположение точек 102-104 доступа фиксировано и известно, то географическое местоположение мобильной станции 100 беспроводной связи может быть определено посредством трилатерации и отслеживанием. Трилатерация может быть достигнута с помощью расчетов ToF.

Фиг. 2 показывает функциональную блок-схему станции беспроводной связи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Коммуникационная станция 200 может использоваться в качестве мобильного беспроводного коммуникатора 100 (фиг. 1) или любой из точек 102-104 доступа (фиг. 1), хотя другие конфигурации могут быть использованы.

Коммуникационная станция 200 может включать в себя схему 202 физического уровня для установления беспроводной связи с точками доступа, мобильными коммуникационными устройствами и другими коммуникационными станциями с помощью одной или более антенн 205. Коммуникационная станция 200 также может включать в себя схему 204 обработки, соединенную со схемой 202 физического уровня для выполнения других операций, описанных здесь.

В соответствии с вариантами осуществления, схема 202 физического уровня может быть выполнена с возможностью передавать и принимать ToF сообщения между коммуникационными станциями. Схема 202 физического уровня может также быть выполнена с возможностью передавать и принимать сообщения подтверждений, а также другие коммуникации между коммуникационными станциями. Схема 202 физического уровня может быть выполнена с возможностью выполнять модуляцию цифровых данных, поступивших из схемы 204 обработки, для передачи по каналу, а также демодулировать принятые модулированные сигналы в цифровые данные для использования в схеме 204 обработки.

В соответствии с вариантами осуществления, схема 204 обработки может быть выполнена с возможностью выполнять вычисления измерений ToF. Схема 204 обработки может быть также выполнена с возможностью вычислять временные интервалы, такие как ТоА и ToD.

Хотя коммуникационная станция 200 проиллюстрирована как имеющая несколько отдельных функциональных элементов, один или более функциональных элементов могут быть объединены и могут быть реализованы с помощью объединения программно-сконфигурированных элементов, таких как элементы обработки, включающие в себя процессоры (DSP) цифрового сигнала и/или другие элементов аппаратных средств.

Например, некоторые элементы могут содержать один или несколько микропроцессоров, DSPs, полевые-программируемые вентильные матрицы (FPGA), специализированные интегральные схемы (ASIC), радиочастотные интегральные схемы (RFICs) и комбинации различных аппаратных и логических схем для выполнения, по меньшей мере, описанных здесь функций. В некоторых вариантах осуществления, функциональные элементы коммуникационной станции 200 могут относиться к одному или нескольким процессам, осуществляемых на одном или нескольких процессорных элементах.

В некоторых вариантах осуществления, коммуникационная станция 200 может быть частью портативного устройства беспроводной связи, такого как персональный цифровой помощник (PDA), ноутбук или портативный компьютер, имеющие возможность осуществлять беспроводную связь, веб-планшет, беспроводной телефон, смартфон, беспроводные наушники, пейджер, устройство мгновенного обмена сообщениями, цифровая камера, точка доступа, телевизор, медицинское устройство (например, монитор сердечного ритма, монитор для измерения артериального давления и т.д.) или другое устройство, которое может принимать и/или передавать информацию по беспроводной связи. В некоторых вариантах осуществления, коммуникационная станция может включать в себя одну или более клавиатуру, дисплей, порт энергонезависимой памяти, несколько антенн, графический процессор, процессор приложений, колонки и другие элементы для мобильных устройств. Дисплей может быть LCD или LED экраном, в том числе сенсорным экраном.

Коммуникационные станции 100, 102-104 беспроводной связи в сети могут взаимодействовать друг с другом по одному или более беспроводным каналам, используя структуру кадра. Некоторые варианты осуществления могут также относиться к кадру как к пакету. Фиг. 3 иллюстрирует один вариант осуществления такой структуре кадра, которая может быть использована в одном или нескольких IEEE 802.11 стандартах.

Базовая структура кадра может включать в себя преамбулу 300, заголовок 301 и полезную нагрузку 301. Преамбула 300 может включать в себя многочисленные суб-поля 310-314, как описано в дальнейшем, и могут служить для предупреждения приемника коммуникационной станции 100, 102-104 беспроводной связи, такой как радиостанции, об инициировании передачи. Преамбула 301 затем обеспечивает синхронизацию приемника с поступающей передачей с использованием множества настроечных суб-полей 314.

Заголовок 301 может следовать непосредственно за преамбулой 300 в кадре. Заголовок 301 может включать в себя информацию о следующей за ним полезной нагрузке 302, включающая в себя длину данных в пределах полезной нагрузке 302.

Полезная нагрузка 302 может включать в себя данные, которые могут быть желательны для передачи на другую коммуникационную станцию 100 102-104 беспроводной связи. В стандартах IEEE 802.11, полезная нагрузка может составлять от 64 до 1500 байт. Другие варианты осуществления могут иметь разные размеры полезной нагрузки. Полезная нагрузка 302 может модулироваться с использованием той же схемы модуляции, что и преамбула 300 и заголовок 301 или могут использоваться разные схемы модуляции.

Преамбула 300 может включать в себя многочисленные суб-поля 310-314. Например, преамбула 300 может включать в себя множество унаследованных полей 310-312, которые могут быть использованы в более ранних версиях стандарта связи (например, 802.11 a/g). Такие унаследованные суб-поля 310-312 могут обеспечить установление связи с коммуникационными станциями беспроводной связи, использующие как новые стандарты, так и старые стандарты.

Унаследованные суб-поля 310-312 могут включать настроечные поля, такие как унаследованное короткое настроечное поле (L-STF) 310 и унаследованное длинное настроечное поле (L-LTF) 311. Унаследованные суб-поля 310-312 могут дополнительно включать в себя унаследованное none(L-SIG) 312 сигнала, которое может быть использовано для передачи информации о скорости и длины кадра.

Другие преамбулы суб-полей 310-314 могут включать в себя поле (HT-SIG) 313 сигнала высокой пропускной способности, которую может обеспечить средство для передачи информации, используемое для интерпретации форматов НТ пакетов. Множество длинных настроечных полей (HT-LTF) 314 сигнала высокой пропускной способности может обеспечивать средство для приемника для оценки канала между каждой антенной.

НТ- LTF 314 суб-поля в настоящих вариантах осуществления могут включать в себя одну или более частей. Первая часть 320 может упоминаться как данные НТ- LTF и вторая часть 321 может упоминаться как расширение НТ- LTF.

Данные HT-LTF суб-полей 320 могут быть использованы для демодуляции части данных полезной нагрузки 302 с высокой пропускной способностью. Эта часть 320 может содержать одно или более суб-полей и может быть расположено в непосредственной близости от HT-SIG поля 313.

Расширенные HT-LTF суб-поля 321 могут быть использованы для зондирования дополнительных пространственных размеров канала, который может быть не использован частью 320 данных HT-LTF. Эта часть 321 может содержать одно или несколько суб-полей и может быть расположена сразу после части 320 данных HT-LTF и до данных полезной нагрузки.

В одном из вариантов осуществления способа для канала обратной связи для определения местоположения по ToF и технологии формирования луча между инициатором и ответчиком, ответчик может передавать обратно инициатору образцы преамбулы 300 точно в таком виде, как они были приняты без обработки ответчиком. Например, способ может обеспечить обратную передачу расширенных HT-LTF суб-полей, как сигнал обратной связи. Так как инициатор имеет информацию о своей собственной оценки канала из канальной информации между ответчиком и инициатором, то это может восстанавливать канал, так как ответчик видел его. Обычно канал не может быть отправлен обратно. В случае явного формирования луча необходимая канальная информация может быть послана с помощью обычных битов данных в служебных данных. Один из примеров протокола потока для измерения расстояния по ToF показан на фиг. 4.

Фиг. 4 показывает инициатора 400 и ответчика 401. Инициатор 400 может представлять собой любую коммуникационную станцию беспроводной связи, которая желает определить свое местоположение по отношению к одной или более другим станциям. Инициатор 400 может представлять собой либо мобильную станцию 100 беспроводной связи, либо АР 102-104.

Ответчик 401 может представлять собой любую коммуникационную станцию беспроводной связи, которая отвечает на первоначальный запрос ToF измерения от инициатора 400. Ответчиком 401 может быть либо мобильная станция 100 беспроводной связи, либо АР 102-104.

Инициатор 400 может передавать кадр Ml (например, кадр ToF запроса измерений) по каналу ответчику 401. Кадр M1 запроса может быть кадром запроса на измерение, который запрашивает ToF ответ от ответчика 401 для того, чтобы инициатор 400 определил его местоположение по отношению к ответчику 401. Информация о времени отправки (ToD) от инициатора 400 может быть обозначена как t1.

Один вариант осуществления структуры кадра M1 показан на фиг. 5. Структура кадра M1 может, по существу, соответствовать структуре кадра, описанному и показанному на фиг. 3.

Ответчик 401 может затем принять кадр M1 в момент времени ТоА=t2. ТоА t2 является символом времени приема ответчиком 401. Время t2 может не включать в себя канальные эффекты (например, многолучевого) по времени приема. Другими словами, символ времени t2 приема может быть не первым трактом канала, что прибыл в соответствии с символом. Время, используемое инициатором 400 для определения ToF вычислений, впоследствии обозначается как t2′. Время t2′ могут быть определено инициатором 400 в ответ на канальную информацию от инициатора 400 к ответчику 401.

Ответчик 401 принимает кадр M1 в аналоговом формате, так как инициатор 400 использовал модулированные цифровые данные для передачи по каналу. Ответчик 401 проверяет M1, чтобы удалить модулированный символ из кадра M1, которые будут использоваться в качестве обратной связи. В одном варианте осуществления, ответчик 401 проверяет кадр M1 для удаления расширенного HT-LTF символа в качестве символа обратной связи. Это может обозначаться как расширенный HT-LTF символ обратной связи. Расширенный HT-LTF символ обратной связи демодулируется, но не обрабатывается. Таким образом, без обработки (например, обратного преобразования, коррекции ошибок) этот символ ответчик 401 добавляет в кадр М2 ответа, как показано на фиг.4 и 5, кадр М2 ответа модулируется и передается по каналу в момент ToD=t3 из ответчика 401. Инициатор 400 может затем принимать ответный кадр М2 на символе, принятого в момент ТоА=t4. Как и момент времени t2, t4 представляет собой время, когда символ был принят и не может представлять время прибытия первого тракта канала. Время, используемое инициатором 400 для определения расчетов ToF, соответственно обозначается как t4′. Время t4′ может быть определено инициатором 400 в ответ на канальную информацию от ответчика 401 к инициатору 400.

Фиг.5 показывает результирующий формат ответного кадра М2 с расширенным символом HT-LTF обратной связи. Этот символ обозначен на фиг. 5 как LTF поле 501 обратной связи. LTF поле 501 обратной связи может быть расположено между расширенным LTF полем 502 и данными 503 М2.

Фиг. 4 показывает, что ответный кадр М2 для инициатора 400 также содержит канальную информацию и информацию о моментах времени t2 и t3. В одном варианте осуществления, канальная информация может включать в себя необработанный расширенный НТ- LTF символ, как описано выше.

Ответный кадр М2 может быть затем демодулирован инициатором 400 и передаваемые данные извлечены. Инициатор 400 может затем определить t2′ в ответе на определенную канальную информацию канала из инициатора 400 к ответчику 401. Инициатор 400 может также определить t4′ в ответ на оцененную канальную информацию канала из ответчика 401 к инициатору 400.

Посредством вычитания временных значений t2′ и t3, инициатор 400 может определять время между тем, когда ответчик 401 принял M1 и когда был передан М2. Инициатор 400 может затем удалить это значение времени из расчета времени прохождения сигнала в обоих направлениях между инициатором 400 ответчиком 401. Время прохождения сигнала в обоих направлениях между инициатором 400 и ответчиком 401 затем может быть определено путем вычитания первого t1 из t4′ с последующим удалением задержки на стороне ответчика 401 путем вычитания между t3 и t2′. Например, время прохождения сигнала в обоих направлениях может быть выражено как (t4′ - t1) -(t3 - t2′). Так, как время прохождения сигнала в обоих направлениях известно, то инициатор 400 может вычислить ToF расстояние путем умножения на скорость света и делением результата на два.

Так как все приемники в системе беспроводной связи могут иметь оценку канала связи, то инициатор 400 может затем использовать данную информацию оценки канала для канальной информации между ответчиком 401 и инициатором 400 для того, чтобы удалить канальные искажения, вызванные передаче М2 по каналу. Инициатор 400 может определять оценку канальной информации между ответчиком 401 и инициатором 400 путем определения искажений, вызванных каналом на расширенных HT-LTF полях, отправленных ответчиком 401 инициатору 400 в преамбуле ответного кадра М2 (т.е. см. фиг. 5).

После того, как канальная информация канала от ответчика 401 к инициатору 400 определена, инициатор может восстановить расширенный HT-LTF символ обратной связи, который был принят ответчиком 401, путем удаления канальных искажений из расширенного HT-LTF символа обратной связи. Другими словами, восстановленный расширенный HT-LTF символ обратной связи в настоящее время представляется инициатору 400, как был принят ответчиком 401. Таким образом, инициатор 400 теперь может иметь канальную информацию для канала между инициатором и 400 ответчиком 401. Инициатор 400 теперь может использовать эту канальную информацию вместе с информацией о времени прохождения сигнала в обоих направлениях, определенную ранее, чтобы выполнять вычисления ToF для определения расстояния от инициатора 400 до ответчика 401. Таким образом, все расчеты ToF могут быть выполнены на одной стороне канала (например, на стороне инициатора).

Передача сигнала посредством диаграммы направленности позволяет коммуникационной станции беспроводной связи направить исходящий поток сигналов к предполагаемому приемнику. Таким образом, в способе, предусматривающем канал обратной связи для определения местоположения по ToF и технологии формирования луча, ответчик 401 может использовать образец преамбулы обратной связи (например, расширенный HT-LTF символ обратной связи), как описано выше, также выполняя процедуру формирования луча для установления связи с инициатором 400.

Каждая коммуникационная станция 100, 102-104 беспроводной связи, имеющая несколько антенн, может передавать различные расширенные HT-LTF части из каждой антенны. Таким образом, инициатор 401 может передавать M1 из каждой из своих антенн, так, что M1 имеет различную расширенную НТ- LTF часть в каждой передаваемой M1. Поскольку ответчик 401 извлекает расширенную HT-LTF часть из M1 и встраивает данную расширенную HT-LTF часть в М2, инициатор 400 может определить из возвращенного образца, с которой антенны инициатора ответчик 401 правильно принял кадр M1.

В другом варианте осуществления, вместо ответчика 401, передающего образец расширенного HT-LTF обратно инициатору 400 без изменений, ответчик 401 может использовать циклический префикс перед отправкой расширенного HT-LTF обратно инициатору 400. В данном варианте осуществления, ответчик 401 может использовать приблизительно 3,2 мс для выполнения этой операции. Циклический префикс может представлять собой данные, добавленные в начале поля данных символа, и иметь точную копию конца данных. Циклический префикс может быть использован для уменьшения помех от соседних символов.

В другом варианте осуществления, выбранный расширенный HT-LTF может быть передан обратно инициатору несколько раз для уменьшения эффекта шума в канале между ответчиком 401 и инициатором 400. Это может быть достигнуто путем передачи нескольких кадров М2 или размещением выбранных расширенных HT-LTF несколько раз в одной М2, посылаемого с ответчика 401 инициатору 400.

В другом варианте осуществления, ответчик 401 может изменить свой собственный канал и реконструировать расширенный НТ-LTF обратной связи как ответчик 401 его принял. Это может быть достигнуто оценкой ответчиком 401 канала и выполнения выравнивания канала.

В другом варианте воплощения, инициатор 400 может проанализировать расширенный HT-LTF обратной связи как принятый, так как содержит композицию обоих каналов (то есть, инициатора к ответчику и ответчика к инициатору). При определении местоположения инициатора 400, первый тракт между инициатором и ответчиком может быть идентифицирован.

В другом варианте осуществления, технология формирования луча может использовать схему протокола обнаружения смежных станций. При формировании луча, инициатор 400 может передавать пустой пакет данных (NDP) ответчику 401. Ответчик 401 может оценить кратное в и несколько из каналов на основе принятых расширенных HT-LTF и передает обратно выходной сигнал инициатору 400. Ответчик 401 может передавать расширенный HT-LTF обратной связи инициатору 400 вместо передачи канальной информации, как может быть сделано в предшествующем уровне техники.

Варианты осуществления могут быть реализованы в одной конфигурации аппаратных средств или совместно с программно-аппаратными средствами и программным обеспечением. Варианты осуществления также могут быть реализованы в виде инструкций, сохраненных на машиночитаемом запоминающем устройстве, которые могут быть считаны и выполнены, по меньшей мере, одним процессором, чтобы реализовать описанные в данном документе операции. Считываемое компьютером запоминающее устройство может включать в себя любой не носящий временного характера механизм для хранения информации в виде машиночитаемой информации (например, компьютером). Например, запоминающее устройство, считываемое компьютером, может включать в себя постоянное запоминающее устройство (ROM), оперативное запоминающее устройство (RAM), магнитный диск для хранения мультимедийной информации, оптические накопители, устройства флэш-памяти и другие устройства для хранения данных и мультимедийной информации. В некоторых вариантах осуществления, система может включать в себя один или более процессоров и может быть выполнена с инструкциями, сохраненные на машиночитаемом запоминающем устройстве.

Примеры:

Следующие примеры относятся к дополнительным вариантам осуществления.

Пример 1 представляет собой способ определения местоположения с использованием расчета времени прохождения сигнала (ToF) в беспроводной сети, способ содержит: передачу кадра запроса по каналу от инициатора к ответчику, прием кадра ответа от ответчика, кадр ответа содержит символ обратной связи, выбранный из кадра запроса и не обработанный ответчиком, и определение канальной информации канала от инициатора к ответчику в ответ на символ обратной связи.

В примере 2, предмет по примеру 1 может возможно включать в себя определение инициатором оценки канала канальной информации каналу от ответчика к инициатору; и определения ToF позиционирования по отношению к ответчику в ответ на канальную информацию канала от инициатора к ответчику и канальную информацию канала от ответчика к инициатору.

В примере 3, предмет по примеру 2 может возможно включать в себя определение времени прохождения сигнала в обоих направлениях между инициатором и ответчиком посредством: определения разницы во времени между передачей кадра запроса и приемом кадра ответа в ответ на канальную информацию каналов от инициатора к ответчику и от ответчика к инициатору; и вычитанием задержки на стороне ответчика из разницы во времени между передачей кадра запроса и получением кадра ответа.

В примере 4, предмет по примеру 1 может возможно включать в себя определение, инициатором оценки канала канальной информации между ответчиком и инициатором.

В примере 5, предмет по примеру 4 может возможно включать в себя определение канальной информации канала от инициатора к ответчику, содержит удаление канальных помех из кадра ответа в ответ на оценку канала канальной информации между ответчиком и инициатором.

В примере 6, предмет по примеру 1 может возможно включать в себя прием кадра ответа, включающий в себя: символ обратной связи, время прибытия кадра запроса на стороне ответчика и время отправки кадра ответа от ответчика.

В примере 7, предмет по примеру 1 может возможно включать в себя прием расширенного удлиненного настроечного поля (HT-LTF) высокой пропускной способности обратной связи.

В примере 8, предмет по примеру 7 может возможно включать в себя, в котором расширенный HT-LTF обратной связи представляет частичную информацию оценки канала, и предмет дополнительно включает в себя: восстановление инициатором канальной информации канала от инициатора к ответчику; определение канальной информации для канала от ответчика к инициатору; и улучшение позиционирования посредством ToF в ответ на канальную информацию канала от инициатора к ответчику и канальную информации для канала от ответчика к инициатору.

В примере 9, предмет по примеру 8 может возможно включать в себя прием множества кадров ответа от ответчика, каждый из множества кадров ответа содержит символ обратной связи, выбранный из кадра запроса и не обработанный ответчиком.

Пример 10 представляет собой систему для позиционирования посредством расчета времени прохождения сигнала в IEEE 802.11 сети, система содержит: станцию инициатора для передачи кадра запроса на измерение ToF на станцию ответчика, прием кадра ответа от станции ответчика, который включает в себя канальную информацию из кадра запроса на измерение ToF, прием преамбулы, представляющая канальную информацию, от станции ответчика, выполнение вычисления время прихода на основании, по меньшей мере, частичного анализа канальной информации из кадра запроса на измерение ToF и канальной информации от станции ответчика.

В примере 11, предмет по примеру 10 может возможно включать в себя, в котором станция инициатора является мобильной станцией беспроводной связи.

В примере 12, предмет по примеру 10 может возможно включать в себя, в котором станция ответчика является точкой доступа, подключенной к проводной сети.

В примере 13, предмет по примеру 10 может возможно включать в себя, в котором преамбула содержит расширенные удлиненные настроечные поля (НТ-LTFS) с высокой пропускной способностью.

В примере 14, предмет по примеру 10 может возможно включать в себя, в котором, станция инициатора дополнительно выполняет ToF позиционирование в ответ на результат вычисления времени отправки кадра запроса на ToF измерение, времени прихода (ТоА) кадра запроса на ToF измерение на станцию ответчика, времени отправки (ToD) кадра ответа и время прихода.

Пример 15 является не временным машиночитаемым носителем информации, который хранит команды для выполнения схемой обработки станции инициатора для выполнения операций по определению местоположения по отношению к отвечающей станции с использованием результатов времени прохождения сигнала (ToF), операции выполняются инициирующей станцией посредством: передачи кадра запроса на ToF измерения на отвечающую станцию; приема кадра ответа от отвечающей станции, в котором, кадр ответа содержит преамбулу, которая включает в себя образец из кадра запроса на ToF измерения, который не был обработан отвечающей станцией; и посредством определения ToF положения по отношению к отвечающей станции, по меньшей мере, частично в ответ на образец и преамбулу кадра ответа.

В примере 16, предмет по примеру 15 может возможно включать в себя, в котором операции дополнительно вызывают инициирующую станцию: принимать расширенные подготовительные удлиненные поля (HT-LTFS) высокой пропускной способности из отвечающей станции в преамбуле; оценить первую канальную информацию канала между отвечающей станцией и инициирующей станцией; устранять канальные помехи из кадра ответа в ответ на оцененную канальную информацию для определения второй канальной информации канала между инициирующей станцией и отвечающей станцией; и вычислять ToF положение по отношению к отвечающей станции в ответ на первую канальную информацию и вторую канальную информацию.

В примере 17, предмет по примеру 16 может возможно включать в себя, в котором операции дополнительно вызывают инициирующую станцию: вычислять ToF положение по отношению к отвечающей станции в ответ на первую канальную информацию, вторую канальную информацию, время отправки кадра запроса на измерение ToF на отвечающей станции, как определено второй канальной информацией, время отправки кадра ответа из отвечающей станции и время прихода кадра ответа на инициирующей станции, как определяется первой канальной информации.

В примере 18, предмет по примеру 15 может возможно включать в себя, в котором операции дополнительно вызывают иншширующую станцию: принимать кадр ответа с образцом, кадра запроса на измерение ToF на отвечающей станции и время отправки кадра ответа из отвечающей станции.

В примере 19, предмет по примеру 15 может возможно включать в себя, в котором инициирующая станция дополнительно выполнена с возможностью: принимать кадр ответа с образцом как часть преамбулы.

В примере 20, предмет по примеру 19 может возможно включать в себя, в котором инициирующая станция дополнительно выполнена с возможностью: принимать кадр ответа с модулированным образцом как расширенные удлиненные подготовительные поля (HT-LTFS) высокой пропускной способности, которые расположены между расширенными HT-LTFs и данными полезной нагрузки в кадре ответа.

Пример 21 представляет собой способ для позиционирования посредством расчета времени прохождения сигнала (ToF) в беспроводной сети, способ содержит: прием кадра запроса по каналу от инициатора к ответчику; выборку кадра запроса для извлечения модулированного символа из кадра запроса; и передачу модулированного символа обратно инициатору в кадре ответа.

В примере 22, предмет по примеру 21 может возможно включать в себя извлечение расширенных удлинительных подготовительных полей (НТ-LTF) высокой пропускной способности из кадра запроса.

В примере 23, предмет по примеру 22 может возможно включать в себя извлечение модулированного расширенного HT-LTF из кадра запроса.

В примере 24, предмет по примеру 22 может возможно включать в себя добавление модулированного расширенного HT-LTF в поле обратной связи в кадре ответа; и передачу кадра ответа по каналу между ответчиком и инициатором.

В примере 25, предмет по примеру 24 может возможно включать в себя добавление в кадр ответа модулированного символа, время прихода кадра запроса на стороне ответчика и время отправки кадра ответа инициатору.

В примере 26, предмет по примеру 25 может возможно включать в себя определение инициатором оценки канала между ответчиком и инициатором.

Пример 27 представляет собой мобильную станцию беспроводной связи для работы в сети IEEE 802.11. Станция включает в себя схему обработки для управления работой мобильной станции беспроводной связи, которая включает в себя генерацию передачи и приема ToF сообщений; и схему физического уровня для передачи и приема ToF сообщений между коммуникационными станциями, схема физического уровня предназначена для передачи кадра запроса по каналу в адрес отвечающей станции, приема кадра ответа от отвечающей станции, кадр ответа содержит символ обратной связи, выбранный из кадра запроса и не обработанный отвечающей станцией, и определение канальной информации канала от инициатора к ответчику в ответ на символ обратной связи.

В примере 28, предмет по примеру 27 может возможно включать в себя, в котором схема обработки дополнительно предназначена для удаления канальных помех из кадра ответа в ответ на оценку канала из канальной информации.

В соответствии с требованиями 37 C.F.R. Раздел 1.72 (b) предоставляется реферат, который позволит читателю выяснить природу и суть технического раскрытия. Реферат представляется с пониманием того, что его содержание не будет использоваться для ограничения или интерпретации объема или смысла пунктов формулы изобретения. Нижеследующая формула изобретения включена в данное подробное описание, и каждый пункт формулы изобретения рассматривается в качестве отдельного варианта осуществления.

Изобретение относится к системам определения местоположения. Технический результат заключается в усовершенствовании способа определения местоположения в закрытых помещениях. Способ и система для позиционирования с использованием расчета времени прохождения сигнала (ToF) в IEЕЕ 802.11 сети содержит отвечающую станцию, которая передает образцы преамбулы как принятые преамбулы. Образцы представляют канальную информацию. Преамбулы содержат расширенные подготовительные удлиненные поля (HT-LTFs) повышенной производительности. Инициирующая станция выполнена с возможностью выполнять вычисление времени прихода сигнала на основании, по меньшей мере, частичного анализа канальной информации. 7 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил., 28 пр.

1. Способ для позиционирования посредством расчета времени прохождения сигнала (ToF) в беспроводной сети, содержащий:
передачу кадра запроса по каналу от инициатора к ответчику;
прием кадра ответа от ответчика, кадр ответа содержит символ обратной связи, выбранный из кадра запроса и не обработанный ответчиком; и
определение канальной информации канала от инициатора к ответчику в ответ на символ обратной связи;
определение инициатором оценки канала канальной информации канала от ответчика к инициатору;
определение ToF позиционирования по отношению к ответчику в ответ на канальную информацию канала от инициатора к ответчику и канальную информацию канала от ответчика к инициатору;
и определение времени прохождения сигнала в обоих направлениях между инициатором и ответчиком посредством:
определения разницы во времени между передачей кадра запроса и приемом кадра ответа в ответ на канальную информацию каналов от инициатора к ответчику и от ответчика к инициатору; и
вычитанием задержки на стороне ответчика из разницы во времени между передачей кадра запроса и получением кадра ответа.

2. Способ для позиционирования посредством расчета времени прохождения сигнала (ToF) в беспроводной сети, содержащий:
передачу кадра запроса по каналу от инициатора к ответчику;
прием кадра ответа от ответчика, кадр ответа содержит символ обратной связи, выбранный из кадра запроса и не обработанный ответчиком; и
определение канальной информации канала от инициатора к ответчику в ответ на символ обратной связи; и
определение инициатором оценки канала канальной информации между ответчиком и инициатором, в котором определение канальной информации канала от инициатора к ответчику содержит удаление канальных помех из кадра ответа в ответ на оценку канала канальной информации между ответчиком и инициатором.

3. Способ по п. 2, в котором, прием кадра ответа от ответчика, кадр ответа содержит символ обратной связи, выбранный из кадра запроса и не обработанный ответчиком, содержит прием кадра ответа, содержащий символ обратной связи, время прибытия кадра запроса на стороне ответчика и время отправки кадра ответа от ответчика.

4. Способ для позиционирования посредством расчета времени прохождения сигнала (ToF) в беспроводной сети, содержащий:
передачу кадра запроса по каналу от инициатора к ответчику;
прием кадра ответа от ответчика, кадр ответа содержит символ обратной связи, выбранный из кадра запроса и не обработанный ответчиком; и
определение канальной информации канала от инициатора к ответчику в ответ на символ обратной связи, в котором, прием кадра ответа от ответчика, кадр ответа содержит символ обратной связи, выбранный из кадра запроса и не обработанный ответчиком, содержит прием расширенного удлиненного настроечного поля (HT-LTF) высокой пропускной способности обратной связи.

5. Способ по п. 4, котором расширенный HT-LTF обратной связи представляет частичную информацию оценки канала, и способ дополнительно содержит: восстановление инициатором канальной информации канала от инициатора к ответчику;
определение канальной информации для канала от ответчика к инициатору; и улучшение позиционирования посредством ToF в ответ на канальную информацию канала от инициатора к ответчику и канальную информацию для канала от ответчика к инициатору.

6. Способ по п. 5, дополнительно содержащий прием множества кадров ответа от ответчика, каждый из множества кадров ответа содержит символ обратной связи, выбранный из кадра запроса и не обработанный ответчиком.

7. Система для позиционирования посредством расчета времени прохождения сигнала в IEEE 802.11 сети, содержащая:
инициирующую станцию для передачи кадра запроса на измерение ToF на отвечающую станцию, прием кадра ответа от отвечающей станции, который включает в себя канальную информацию из кадра запроса на измерение ToF, прием преамбулы, представляющей канальную информацию, из отвечающей станции, выполнение вычисления времени прихода на основании, по меньшей мере, частичного анализа канальной информации из кадра запроса на измерение ToF и канальной информации от отвечающей станции, в котором преамбула содержит расширенные удлиненные подготовительные поля (НТ-LTFs) с высокой пропускной способностью.

8. Система по п. 7, в которой инициирующая станция является мобильной станцией беспроводной связи.

9. Система по п. 7, в которой отвечающая станция является точкой доступа, подключенной к проводной сети.

10. Система по п. 7, в которой инициирующая станция дополнительно выполняет ToF позиционирование в ответ на время отправки кадра запроса на ToF измерение, время прихода (ТоА) кадра запроса на ToF измерение на станцию ответчика, время отправки (ToD) кадра ответа и время прихода.

11. Не временной машиночитаемый носитель информации, который хранит команды для выполнения схемой обработки инициирующей станцией операций по определению местоположения по отношению к отвечающей станции с использованием результатов времени прохождения сигнала (ToF), операции выполняются инициирующей станцией посредством:
передачи кадра запроса на ToF измерения на отвечающую станцию;
приема кадра ответа от отвечающей станции, в котором
кадр ответа содержит преамбулу, которая включает в себя образец из кадра запроса на ToF измерения, который не был обработан отвечающей станцией;
определения ToF положения по отношению к отвечающей станции, по меньшей мере, частично в ответ на образец и преамбулу кадра ответа;
приема расширенных подготовительных удлиненных полей (HT-LTFS) высокой пропускной способности из отвечающей станции в преамбуле;
оценки первой канальной информации канала между отвечающей станцией и инициирующей станцией;
устранения канальных помех из кадра ответа, в ответ на оцененную канальную информацию для определения второй канальной информации канала между инициирующей станцией и отвечающей станцией; и
вычисления ToF положения по отношению к отвечающей станции в ответ на первую канальную информацию и вторую канальную информацию.

12. Не временной машиночитаемый носитель информации по п. 11, в котором операции дополнительно выполняются инициирующей станцией посредством:
вычисления ToF положения по отношению к отвечающей станции в ответ на первую канальную информацию, вторую канальную информацию, времени отправки кадра запроса на измерение ToF на отвечающей станции, как определено второй канальной информацией, времени отправки кадра ответа из отвечающей станции и время прихода кадра ответа на инициирующей станции, как определяется первой канальной информацией.

13. Не временной машиночитаемый носитель информации по п. 11, в котором операции дополнительно выполняются инициирующей станцией
посредством: приема времени прихода кадра запроса на измерение ToF на отвечающей станции и времени отправки кадра ответа из отвечающей станции.

14. Не временной машиночитаемый носитель информации, который хранит команды для выполнения схемой обработки инициирующей станцией операций по
определению местоположения по отношению к отвечающей станции с использованием результатов времени прохождения сигнала (ToF), операции выполняются инициирующей станцией посредством:
передачи кадра запроса на ToF измерения на отвечающую станцию;
приема кадра ответа от отвечающей станции, в котором
кадр ответа содержит преамбулу, которая включает в себя образец из кадра запроса на ToF измерения, который не был обработан отвечающей станцией;
определения ToF положения по отношению к отвечающей станции, по меньшей мере, частично в ответ на образец и преамбулу кадра ответа; и
приема кадра ответа с образцом как часть преамбулы.

15. Не временной машиночитаемый носитель информации по п. 14, в котором операции дополнительно выполняются инициирующей станцией посредством: приема кадра ответа с модулированным образцом как расширенные удлиненные подготовительные поля (HT-LTFS) высокой пропускной способности, которые расположены между расширенными HT-LTFs и данными полезной нагрузки в кадре ответа.

16. Мобильная станция беспроводной связи для работы в сети IEEE 802.11, содержащая:
схему обработки для управления работой мобильной станции беспроводной связи, которая включает в себя генерацию передачи и прием ToF сообщений и удаления канальных помех из кадра ответа в ответ на оценку канала из канальной информации; и
схему физического уровня для передачи и приема ToF сообщений между коммуникационными станциями, схема физического уровня предназначена для передачи кадра запроса по каналу в адрес отвечающей станции, приема кадра ответа от отвечающей станции, кадр ответа содержит символ обратной связи, выбранный из кадра запроса и не обработанный отвечающей станцией, и определение канальной информации канала от инициатора к ответчику в ответ на символ обратной связи.