利用天線陣列進(jìn)行到達(dá)角位置檢測(cè)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)一般地涉及通信系統(tǒng)，更具體地涉及無(wú)線通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)基于位置的服務(wù)的需求持續(xù)增加。存在很多使用無(wú)線電信號(hào)來(lái)確定設(shè)備位置的技術(shù)。諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)之類的技術(shù)通常被用在室外環(huán)境中。室內(nèi)位置檢測(cè)相比室外定位存在很多問(wèn)題。傳統(tǒng)的方法難以精確計(jì)算高天花板區(qū)域或者包括開(kāi)放天井、樓梯、或者自動(dòng)扶梯的多層區(qū)域中的室內(nèi)位置。
【附圖說(shuō)明】
[0003]圖1示出了可以實(shí)現(xiàn)這里描述的實(shí)施例的環(huán)境的示例。
[0004]圖2示出了用于實(shí)現(xiàn)這里描述的實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的示例。
[0005]圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于位置檢測(cè)的PLCP分組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0006]圖3B是根據(jù)另一實(shí)施例的用于位置檢測(cè)的PLCP分組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0007]圖4A是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用接入點(diǎn)利用切換方法計(jì)算到達(dá)角進(jìn)行位置檢測(cè)的處理的概況的流程圖。
[0008]圖4B是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的使用客戶端利用切換方法計(jì)算到達(dá)角進(jìn)行位置檢測(cè)的處理的概況的流程圖。
[0009]圖4C是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的利用并行方法進(jìn)行到達(dá)角計(jì)算的處理的概況的流程圖。
[0010]圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于位置檢測(cè)的切換方法中使用的接入點(diǎn)的框圖。
[0011]圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于位置檢測(cè)的頻域圖表。
[0012]圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于位置檢測(cè)的并行方法中使用的接入點(diǎn)的框圖。
[0013]圖8是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于從接入點(diǎn)發(fā)送信號(hào)供移動(dòng)設(shè)備處的位置檢測(cè)使用的發(fā)射器的框圖。
[0014]圖9是根據(jù)另一實(shí)施例的用于從接入點(diǎn)發(fā)送信號(hào)供移動(dòng)設(shè)備處的位置檢測(cè)使用的發(fā)射器的框圖。
[0015]圖10是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于位置檢測(cè)的接入點(diǎn)陣列的示例的示意圖。
[0016]圖11是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖10中的接入點(diǎn)之間的連線的示意圖。
[0017]貫穿附圖中的多個(gè)視圖，相應(yīng)的參考標(biāo)號(hào)指示相應(yīng)的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0018]概述
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，一種裝置總地包括:多個(gè)天線；與所述多個(gè)天線通信的接收器，用于在基于塊的調(diào)制環(huán)境中接收一個(gè)或多個(gè)分組；插入在一部分天線與接收器之間的開(kāi)關(guān)，用于在天線之間進(jìn)行切換；以及處理器，用于計(jì)算用來(lái)識(shí)別發(fā)送一個(gè)或多個(gè)分組的移動(dòng)設(shè)備的位置的到達(dá)角。
[0020]在另一實(shí)施例中，一種裝置總地包括:多個(gè)天線；與天線通信的發(fā)射器，用于在基于塊的調(diào)制環(huán)境中向移動(dòng)設(shè)備發(fā)送一個(gè)或多個(gè)分組，用于計(jì)算用于移動(dòng)設(shè)備處的位置檢測(cè)的到達(dá)角；以及插入在發(fā)射器與至少兩個(gè)天線之間的開(kāi)關(guān)，用于在天線之間進(jìn)行切換。發(fā)射器被配置用于發(fā)送聚合媒體接入控制協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)，該聚合MPDU包括至少一個(gè)MPDU及跟隨其的至少一個(gè)其他MPDU中的元數(shù)據(jù)。切換在其他MPDU的發(fā)送期間執(zhí)行。
[0021]在又一實(shí)施例中，一種方法總地包括:在基于塊的調(diào)制環(huán)境中在無(wú)線設(shè)備處接收多個(gè)射頻鏈；記錄子載波相位和子載波相位之間的差；以及使用子載波相位差來(lái)構(gòu)建特征矢量，用于通過(guò)計(jì)算到達(dá)角進(jìn)行的移動(dòng)設(shè)備的定位。
[0022]在再一實(shí)施例中，一種裝置總地包括:包括多個(gè)天線的第一接入點(diǎn)；以及分別包括多個(gè)天線的一個(gè)或多個(gè)其他接入點(diǎn)。來(lái)自每個(gè)接入點(diǎn)的至少一個(gè)天線被與來(lái)自另一接入點(diǎn)的一個(gè)天線耦合，使得全部接入點(diǎn)被連接從而使能在接入點(diǎn)之間共享用于位置檢測(cè)的信息。
[0023]示例實(shí)施例
[0024]給出下面的描述，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠做出并使用這些實(shí)施例。具體實(shí)施例和應(yīng)用的描述僅被作為示例提供，并且各種變形對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。這里描述的總體原則可以被應(yīng)用于其他應(yīng)用，而不脫離實(shí)施例的范圍。因此，實(shí)施例不限于所示出的實(shí)施例，而是符合根據(jù)這里描述的原理和特征的最大范圍。出于清楚的目的，涉及在與這些實(shí)施例有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中已知的技術(shù)資料的細(xì)節(jié)沒(méi)有詳細(xì)描述。
[0025]到達(dá)角(AoA)的樣式精度在諸如使用位于建筑物的天花板中或者水平面向開(kāi)放中庭(針對(duì)層間解決方案)的W1-Fi的高天花板部署之類的室內(nèi)應(yīng)用中非常重要。這里描述的實(shí)施例使用到達(dá)角(AoA)提供室內(nèi)定位信息。在一個(gè)實(shí)施例中，到達(dá)角計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)中的通信并行執(zhí)行。這些實(shí)施例可以使用例如，2D或3D天線配置來(lái)估計(jì)接入點(diǎn)(AP)處的到達(dá)角。這些實(shí)施例還可以被用來(lái)提供室內(nèi)定位的客戶端計(jì)算到達(dá)角。
[0026]如下面詳細(xì)描述的，基礎(chǔ)設(shè)施(AP)計(jì)算的AoA可以使用每個(gè)客戶端的附加分組利用現(xiàn)有硬件實(shí)現(xiàn)(或者精度降低地實(shí)現(xiàn))，或者利用提供來(lái)自單個(gè)分組的更好精度的新硬件實(shí)現(xiàn)。位置檢測(cè)可以在任意W1-Fi類型的分組上被執(zhí)行。這有助于基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)算的實(shí)施例，因?yàn)榧词估米畎察o的無(wú)線設(shè)備，該設(shè)備上的應(yīng)用也通?？梢源偈狗纸M在W1-Fi接口上被發(fā)送，從而使能AP計(jì)算的位置確定。客戶端計(jì)算AoA可以經(jīng)由更多分組被發(fā)送給客戶端的現(xiàn)有硬件被實(shí)現(xiàn)(精度降低)，或者經(jīng)由具有來(lái)自單個(gè)分組的更好精度的新硬件實(shí)現(xiàn)。
[0027]現(xiàn)在參考附圖，首先參考圖1，示出了可以實(shí)現(xiàn)這里描述的實(shí)施例的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的示例。圖1示出了與位于建筑物(例如，購(gòu)物中心、零售店(雜貨店、硬件、部門等)、倉(cāng)庫(kù)、會(huì)議中心、宴會(huì)中心、體育競(jìng)技場(chǎng)、體育場(chǎng)等)中的位置的移動(dòng)設(shè)備(客戶端、無(wú)線設(shè)備、用戶設(shè)備)12通信的接入點(diǎn)(AP) 10。建筑物可以包括任意數(shù)目的樓層、樓梯、電梯、開(kāi)放中庭等。在圖1示出的示例中，移動(dòng)設(shè)備12由位于建筑物中的樓梯18上的用戶16攜帶。為了簡(jiǎn)單，僅示出了一個(gè)樓層14。圖1的示例僅示出了一個(gè)移動(dòng)設(shè)備12，但是接入點(diǎn)10可以與任意數(shù)目的移動(dòng)設(shè)備12通信。另外，可存在一個(gè)以上接入點(diǎn)10。
[0028]AP 10可以包括任意數(shù)目的天線20 (也稱為天線元件或者天線陣列)。如下面描述的，AP 10包括發(fā)射器和接收器(或者收發(fā)器)。AP 10處的接收器可以被用來(lái)基于從移動(dòng)設(shè)備12接收到的信號(hào)識(shí)別移動(dòng)設(shè)備12的位置。AP 10處的發(fā)射器可以被用來(lái)向移動(dòng)設(shè)備12發(fā)送信號(hào)，以使能移動(dòng)設(shè)備識(shí)別其位置。AP 10還可以與有線網(wǎng)絡(luò)(未示出)通信。AP 10可以被用來(lái)例如，經(jīng)由WLAN(無(wú)線局域網(wǎng))向移動(dòng)設(shè)備12提供無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)接入。
[0029]移動(dòng)設(shè)備12可以是支持無(wú)線通信的任何適當(dāng)裝備，包括例如，移動(dòng)電話、無(wú)線VoIP電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、多媒體設(shè)備、或者能夠在無(wú)線環(huán)境中進(jìn)行操作的任何其他設(shè)備。移動(dòng)設(shè)備12可以具有一個(gè)或多個(gè)天線。
[0030]AP 10可以是MMO(多輸入多輸出)設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，AP 10被配置為從其天線20同時(shí)向移動(dòng)設(shè)備12發(fā)送多個(gè)信號(hào)流(也稱為空間流)。AP 10被配置用于基于塊的調(diào)制(例如，OFDM(正交頻分復(fù)用)、正交頻分多址(OFDMA))或者其他多載波調(diào)制方法。這里使用的術(shù)語(yǔ)“基于塊的調(diào)制”是指在W1-Fi類型的環(huán)境(即，不是藍(lán)牙技術(shù))中執(zhí)行的操作。接入點(diǎn)10和移動(dòng)設(shè)備12可以被配置為根據(jù)諸如，IEEE802.ll/Wi_F1、IEEE 802.16/WiMAX、或者其他適當(dāng)協(xié)議之類的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議執(zhí)行無(wú)線通信。
[0031 ] 在這里描述的實(shí)施例中，從客戶端12到AP 10的傳輸被稱為上行鏈路傳輸(在AP處的北向接口(NBI)被接收)，并且從AP到客戶端的傳輸被稱為下行鏈路傳輸(從AP處的南向接口(SBI)被發(fā)送)。在第一實(shí)施例中，北向接口被用于基礎(chǔ)設(shè)施(AP)使用到達(dá)角計(jì)算位置。在第二實(shí)施例中，南向接口被用于客戶端使用到達(dá)角計(jì)算位置。
[0032]到達(dá)角在AP 10處被用來(lái)通過(guò)確定信號(hào)到達(dá)接收傳感器(天線)20的入射角來(lái)定位移動(dòng)設(shè)備12?？蛻舳?2發(fā)送具有元數(shù)據(jù)(例如，客戶端身份)的有效載荷，其中波形跟隨該元數(shù)據(jù)。使用在多天線陣列處接收到的信號(hào)，移動(dòng)設(shè)備12在AP 10處的AoA(也稱為到達(dá)方向(DoA))可以被從無(wú)線信道的特性估計(jì)出來(lái)。幾何關(guān)系可以被用來(lái)根據(jù)由到每個(gè)天線20的輻射線形成的兩條方向線的交叉點(diǎn)來(lái)估計(jì)位置。例如，AoA可以被定義為入射波的傳播方向和某參考方向之間的角度(例如，圖1中的角度Θ)。如下面描述的，可以在天線之間執(zhí)行電子切換，并且數(shù)學(xué)計(jì)算由用于提取入射角的背景計(jì)算系統(tǒng)處理。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)測(cè)量每個(gè)元件處的接收相位中的差，計(jì)算陣列元件之間的到達(dá)時(shí)間差(TDoA)(該TDoA使用每個(gè)接收傳感器處的相對(duì)時(shí)間測(cè)量結(jié)果)。AoA通過(guò)測(cè)量陣列的個(gè)體元件處的TDoA來(lái)確定方向。這些延遲被用來(lái)計(jì)算AoA?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量天線陣列中的每個(gè)元件處的接收相位中的差來(lái)獲取TDoA測(cè)量結(jié)果。例如，較近的天線先接收到信號(hào)，較遠(yuǎn)的天線后接收到信號(hào)。時(shí)間經(jīng)由光速轉(zhuǎn)換為距離，并且距離相對(duì)于波長(zhǎng)的模(distance modulo the wavelength)可作為載波相位進(jìn)行測(cè)量。
[0034]在北向接口處的一個(gè)示例中，AP 10切換通過(guò)其天線陣列的一部分，并且得到相位矢量(每個(gè)切換天線一個(gè)相位)。相位矢量根據(jù)客戶端12在AP下的xy位置而改變。這可以被稱為特征矢量(也稱為簽