利用天線陣列進行到達角位置檢測的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開一般地涉及通信系統，更具體地涉及無線通信系統。
【背景技術】
[0002]對基于位置的服務的需求持續增加。存在很多使用無線電信號來確定設備位置的技術。諸如全球定位系統(GPS)之類的技術通常被用在室外環境中。室內位置檢測相比室外定位存在很多問題。傳統的方法難以精確計算高天花板區域或者包括開放天井、樓梯、或者自動扶梯的多層區域中的室內位置。
【附圖說明】
[0003]圖1示出了可以實現這里描述的實施例的環境的示例。
[0004]圖2示出了用于實現這里描述的實施例的網絡設備的示例。
[0005]圖3A是根據一個實施例的用于位置檢測的PLCP分組數據結構的示意圖。
[0006]圖3B是根據另一實施例的用于位置檢測的PLCP分組數據結構的示意圖。
[0007]圖4A是示出根據一個實施例的使用接入點利用切換方法計算到達角進行位置檢測的處理的概況的流程圖。
[0008]圖4B是示出根據一個實施例的使用客戶端利用切換方法計算到達角進行位置檢測的處理的概況的流程圖。
[0009]圖4C是示出根據一個實施例的利用并行方法進行到達角計算的處理的概況的流程圖。
[0010]圖5是根據一個實施例的用于位置檢測的切換方法中使用的接入點的框圖。
[0011]圖6是根據一個實施例的用于位置檢測的頻域圖表。
[0012]圖7是根據一個實施例的用于位置檢測的并行方法中使用的接入點的框圖。
[0013]圖8是根據一個實施例的用于從接入點發送信號供移動設備處的位置檢測使用的發射器的框圖。
[0014]圖9是根據另一實施例的用于從接入點發送信號供移動設備處的位置檢測使用的發射器的框圖。
[0015]圖10是示出根據一個實施例的用于位置檢測的接入點陣列的示例的示意圖。
[0016]圖11是示出根據一個實施例的圖10中的接入點之間的連線的示意圖。
[0017]貫穿附圖中的多個視圖，相應的參考標號指示相應的部分。
【具體實施方式】
[0018]概述
[0019]在一個實施例中，一種裝置總地包括:多個天線；與所述多個天線通信的接收器，用于在基于塊的調制環境中接收一個或多個分組；插入在一部分天線與接收器之間的開關，用于在天線之間進行切換；以及處理器，用于計算用來識別發送一個或多個分組的移動設備的位置的到達角。
[0020]在另一實施例中，一種裝置總地包括:多個天線；與天線通信的發射器，用于在基于塊的調制環境中向移動設備發送一個或多個分組，用于計算用于移動設備處的位置檢測的到達角；以及插入在發射器與至少兩個天線之間的開關，用于在天線之間進行切換。發射器被配置用于發送聚合媒體接入控制協議數據單元(MPDU)，該聚合MPDU包括至少一個MPDU及跟隨其的至少一個其他MPDU中的元數據。切換在其他MPDU的發送期間執行。
[0021]在又一實施例中，一種方法總地包括:在基于塊的調制環境中在無線設備處接收多個射頻鏈；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構建特征矢量，用于通過計算到達角進行的移動設備的定位。
[0022]在再一實施例中，一種裝置總地包括:包括多個天線的第一接入點；以及分別包括多個天線的一個或多個其他接入點。來自每個接入點的至少一個天線被與來自另一接入點的一個天線耦合，使得全部接入點被連接從而使能在接入點之間共享用于位置檢測的信息。
[0023]示例實施例
[0024]給出下面的描述，以使本領域普通技術人員能夠做出并使用這些實施例。具體實施例和應用的描述僅被作為示例提供，并且各種變形對于本領域技術人員來說將是顯而易見的。這里描述的總體原則可以被應用于其他應用，而不脫離實施例的范圍。因此，實施例不限于所示出的實施例，而是符合根據這里描述的原理和特征的最大范圍。出于清楚的目的，涉及在與這些實施例有關的技術領域中已知的技術資料的細節沒有詳細描述。
[0025]到達角(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放中庭(針對層間解決方案)的W1-Fi的高天花板部署之類的室內應用中非常重要。這里描述的實施例使用到達角(AoA)提供室內定位信息。在一個實施例中，到達角計算與網絡中的通信并行執行。這些實施例可以使用例如，2D或3D天線配置來估計接入點(AP)處的到達角。這些實施例還可以被用來提供室內定位的客戶端計算到達角。
[0026]如下面詳細描述的，基礎設施(AP)計算的AoA可以使用每個客戶端的附加分組利用現有硬件實現(或者精度降低地實現)，或者利用提供來自單個分組的更好精度的新硬件實現。位置檢測可以在任意W1-Fi類型的分組上被執行。這有助于基礎設施計算的實施例，因為即使利用最安靜的無線設備，該設備上的應用也通常可以促使分組在W1-Fi接口上被發送，從而使能AP計算的位置確定。客戶端計算AoA可以經由更多分組被發送給客戶端的現有硬件被實現(精度降低)，或者經由具有來自單個分組的更好精度的新硬件實現。
[0027]現在參考附圖，首先參考圖1，示出了可以實現這里描述的實施例的無線網絡的示例。圖1示出了與位于建筑物(例如，購物中心、零售店(雜貨店、硬件、部門等)、倉庫、會議中心、宴會中心、體育競技場、體育場等)中的位置的移動設備(客戶端、無線設備、用戶設備)12通信的接入點(AP) 10。建筑物可以包括任意數目的樓層、樓梯、電梯、開放中庭等。在圖1示出的示例中，移動設備12由位于建筑物中的樓梯18上的用戶16攜帶。為了簡單，僅示出了一個樓層14。圖1的示例僅示出了一個移動設備12，但是接入點10可以與任意數目的移動設備12通信。另外，可存在一個以上接入點10。
[0028]AP 10可以包括任意數目的天線20 (也稱為天線元件或者天線陣列)。如下面描述的，AP 10包括發射器和接收器(或者收發器)。AP 10處的接收器可以被用來基于從移動設備12接收到的信號識別移動設備12的位置。AP 10處的發射器可以被用來向移動設備12發送信號，以使能移動設備識別其位置。AP 10還可以與有線網絡(未示出)通信。AP 10可以被用來例如，經由WLAN(無線局域網)向移動設備12提供無線互聯網接入。
[0029]移動設備12可以是支持無線通信的任何適當裝備，包括例如，移動電話、無線VoIP電話、個人數字助理(PDA)、膝上型計算機、平板計算機、多媒體設備、或者能夠在無線環境中進行操作的任何其他設備。移動設備12可以具有一個或多個天線。
[0030]AP 10可以是MMO(多輸入多輸出)設備。在一個實施例中，AP 10被配置為從其天線20同時向移動設備12發送多個信號流(也稱為空間流)。AP 10被配置用于基于塊的調制(例如，OFDM(正交頻分復用)、正交頻分多址(OFDMA))或者其他多載波調制方法。這里使用的術語“基于塊的調制”是指在W1-Fi類型的環境(即，不是藍牙技術)中執行的操作。接入點10和移動設備12可以被配置為根據諸如，IEEE802.ll/Wi_F1、IEEE 802.16/WiMAX、或者其他適當協議之類的無線網絡通信協議執行無線通信。
[0031 ] 在這里描述的實施例中，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)被發送)。在第一實施例中，北向接口被用于基礎設施(AP)使用到達角計算位置。在第二實施例中，南向接口被用于客戶端使用到達角計算位置。
[0032]到達角在AP 10處被用來通過確定信號到達接收傳感器(天線)20的入射角來定位移動設備12。客戶端12發送具有元數據(例如，客戶端身份)的有效載荷，其中波形跟隨該元數據。使用在多天線陣列處接收到的信號，移動設備12在AP 10處的AoA(也稱為到達方向(DoA))可以被從無線信道的特性估計出來。幾何關系可以被用來根據由到每個天線20的輻射線形成的兩條方向線的交叉點來估計位置。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，可以在天線之間執行電子切換，并且數學計算由用于提取入射角的背景計算系統處理。
[0033]在一個實施例中，通過測量每個元件處的接收相位中的差，計算陣列元件之間的到達時間差(TDoA)(該TDoA使用每個接收傳感器處的相對時間測量結果)。AoA通過測量陣列的個體元件處的TDoA來確定方向。這些延遲被用來計算AoA。可以通過測量天線陣列中的每個元件處的接收相位中的差來獲取TDoA測量結果。例如，較近的天線先接收到信號，較遠的天線后接收到信號。時間經由光速轉換為距離，并且距離相對于波長的模(distance modulo the wavelength)可作為載波相位進行測量。
[0034]在北向接口處的一個示例中，AP 10切換通過其天線陣列的一部分，并且得到相位矢量(每個切換天線一個相位)。相位矢量根據客戶端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