CN105209928A

CN105209928A - 用于确定wlan节点的位置的卸载式定位的系统和方法

Info

Publication number: CN105209928A
Application number: CN201480026253.4A
Authority: CN
Inventors: X·张; C·H·阿尔达纳; S·霍姆乔德忽里; J·S·赵
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-12-30
Also published as: US9332523B2; US20140335891A1; EP2994771A2; JP2016524700A; WO2014183081A2; WO2014183081A3; KR20160008576A

Abstract

本公开包括了用于确定WLAN的多个STA中的每一个STA的位置的系统和方法，其中AP从隐式分组交换(诸如数据帧和ACK帧)来测量至每个STA的往返时间(RTT)和抵达角度(AOA)该AP可以随后使用将RTT和AOA测量多播给这些STA的专用信标信息元素(IE)来将RTT和AOA测量报告给每个STA。通过采用附加的参数，即抵达角度AOA，单个AP就可以计算每个相关联的STA的二维位置。进一步，另一信标IE可以多播AID到MAC地址的映射，从而相关联的STA能够理解针对网络中此类STA的映射从而一个STA可以知晓其他STA的位置。可以采用加密来实现私密性。

Description

用于确定WLAN节点的位置的卸载式定位的系统和方法

相关申请

本申请要求2014年5月8日递交的美国专利申请号14/272,844的优先权，其是2013年5月10日递交的美国临时专利申请序列号61/821,859的非临时申请。

本公开领域

本公开一般涉及通信系统，并且尤其涉及将往返时间(RTT)和抵达角度(AOA)测量多播给无线局域网中的至少一个站节点以计算这些站节点的二维位置而又要求较少的接入点并结果导致降低的对吞吐量的影响。

背景技术

室内网络正日益被使用在商业和家庭中以提供诸如办公楼或家庭之类的小区域上的网络连通性。室内位置设备经常是基于Wi-Fi的并且许多都起到了无线局域网(WLAN)的功能。网络包含向射程内的设备提供Wi-Fi信号的多个节点。一典型的WLAN具有至少一个接入点(AP)节点和多个站节点(STA)，该多个站节点(STA)各自能与其所关联的接入点通信。使每个节点确定和维护有关其精确位置以及其相对于网络中其他节点的位置的信息正变得日益重要。此类能力一般被称为“位置知悉”并且当前被认为是可取的并且被预期在未来将广泛可用。

当前用于执行位置知悉的标准要求在节点之间发送显式的数据分组以测量往返时间(RTT)，这要求相当大量的开销并且降低了网络吞吐量。在常规技术下，RTT是从显式分组交换来测量的，该显式分组交换包括1)定时测量请求帧，2)确收(ACK)帧，3)定时测量帧和4)ACK帧。此外，因为RTT是当前定位参数，所以只有AP与STA之间的相对距离能被确定。为了计算STA的二维位置，至少需要三个AP。此类要求导致了显著数目的分组交换并且降低了网络吞吐量。基本上，在用于估计无线节点(STA)的位置的当前实现中，至AP的往返时间是通常可用的信息，其仅提供基于光速的相对距离。每个STA必须随后确定去往两个附加AP的RTT以在实效上使用至少三个独立RTT测量来三角定位自己的位置。

因此，现在有要执行节点位置评估而同时又降低所要求的分组交换的数目并且由此减小网络开销的需求。也将期望通过使用仅一个AP供多个相关联的STA节点确定它们各自在网络中的位置来提供位置知悉。本公开的各技术满足了这些和其他需要，如将会鉴于以下材料而被领会的。

概述

本公开包括用于确定无线通信网络中由接入点管理的至少一个站的位置的方法。在一方面，一种合适的方法可以涉及用该接入点来确定无线传输的RTT，该无线传输包括从该接入点向该至少一个站发送的第一隐式帧和从该至少一个站向该接入点发送的第二隐式帧；用该接入点确定无线传输的AOA，该无线传输包括从该至少一个站向该接入点发送的第一隐式帧；以及用该接入点来多播位置信息，该位置信息包括为该至少一个站所确定的RTT和所确定的AOA。接入点还可以确定多个站中的每一个站的RTT和AOA，从而多播该位置信息包括为该多个站中的每一个站所确定的RTT和AOA。

在一方面，确定RTT可包括记录第一隐式帧的离开时间，记录第二隐式帧的抵达时间，并且使用该离开时间和该抵达时间来确定RTT。如所期望的，确定RTT可涉及补偿第一隐式帧与第二隐式帧之间的短帧间间隔(SIFS)。

在一方面，所确定的RTT和所确定的AOA可以被包括在信标传输中。

在一方面，为该多个站中的每一个站所确定的RTT和AOA可以被与网络地址标识符(AID)进行相关。该接入点也可以多播将该多个站中的每一个站的AID与独立于该无线通信网络的标识相关联的映射信息。进一步，该映射信息可以在多播之前被加密。附加地，接入点可以向该多个站中已经选择要参与位置确定的子集传送用于解密该映射信息的密钥。

本公开还包括一种用于确定站的位置的方法，该方法可涉及用该站来至少接收由接入点传送的第一隐式帧，用该站来向该接入点至少传送第二隐式帧，用该站来接收来自该接入点的具有包括使用这些隐式帧所确定的RTT和AOA的位置信息的多播，在该站处使用该多播位置信息来确定该站的位置。

在一方面，接收自接入点的位置信息的多播可包括为至少一个附加站所确定的RTT和所确定的AOA，并且该站可使用所确定的RTT和所确定的AOA来确定该至少一个附加站的位置。进一步，该站可以使用该站的所确定位置和该至少一个附加站的所确定位置来确定该站相对于该至少一个附加站的位置。

在一个方面，该至少一个附加站的所确定RTT和AOA可以被与AID进行相关。该站可以从该接入点接收具有将该至少一个附加站的AID与独立于该无线通信网络的标识相关联的映射信息的多播。进一步，由该接入点多播的映射信息可以被加密，并且该站可以接收从该接入点传送到已选择要参与位置确定的站的用于解密该映射信息的密钥，并且使用该密钥来解密该映射信息。

本公开还包括用于确定WLAN中的站的位置的无线通信设备，其具有WLAN模块和位置管理器，其中该位置管理器可以确定无线传输的RTT，该无线传输包括从该无线通信设备向第一站发送的第一隐式帧和从第一站向该无线通信设备发送的第二隐式帧；确定无线传输的AOA，该无线传输包括从第一站向该无线通信设备发送的第一隐式帧；以及用该WLAN模块来多播包括为第一站所确定的RTT和所确定的AOA的位置信息。进一步，位置管理器可以确定多个站中的每一个站的RTT和AOA，以及多播包括为该多个站中的每一个站所确定的RTT和AOA的位置信息。

在一方面，位置管理器可以通过记录第一隐式帧的离开时间，记录第二隐式帧的抵达时间，并且使用该离开时间和该抵达时间确定RTT，来确定RTT。当确定RTT时，该位置管理器还可补偿第一隐式帧与第二隐式帧之间的SIFS。

在一方面，位置管理器可通过将所确定的RTT和所确定的AOA包括到信标传输中来用WLAN模块多播位置信息。

在一个方面，为该多个站中的每个站所确定的RTT和AOA可以被与AID进行相关。进一步，该位置管理器可以用WLAN模块来多播将该多个站中的每一个站的AID与独立于该无线通信网络的标识相关联的映射信息。如所期望的，该映射信息可以被加密。该位置管理器还可以用WLAN模块向该多个站中已选择要参与位置确定的子集传送用于解密该映射信息的密钥。

本公开还包括用于确定WLAN中的站的位置的无线通信设备，其具有WLAN模块和位置管理器，其中该位置管理器可以至少接收由接入点所传送的第一隐式帧，用该WLAN模块向该接入点至少传送第二隐式帧，以及使用由该接入点所多播的包括使用这些隐式帧来确定的RTT和AOA的位置信息来确定该无线通信设备的位置。接收自该接入点的位置信息的多播还可包括为至少一个附加站所确定的RTT和所确定的AOA，从而该位置管理器可使用所确定的RTT和所确定的AOA来确定该至少一个附加站的位置。进一步，该位置管理器可以使用该无线通信设备的所确定位置和该至少一个附加站的所确定位置来确定该无线通信设备相对于该至少一个附加站的位置。

在一个方面，该至少一个附加站的所确定RTT和AOA可以被与AID进行相关。该位置管理器可以使用由该接入点多播的映射信息来将该至少一个附加站的AID与独立于该无线通信网络的标识相关联。进一步，由该接入点所多播的该映射信息可以被加密，并且位置管理器可以使用由该接入点向已选择要参与位置确定的站传送的密钥来解密来自该接入点的该映射信息。

附图简述

从如在附图中所解说的本公开示例性实施例的以下更具体的描述，进一步的特征和优势将变得明了，并且其中相同附图标记一般贯穿这些视图始终指代相同部分或元素，并且其中：

图1是根据一实施例的，由AP基于隐式STA分组通信来进行的RTT和AOA测量的概念性解说；

图2是根据一实施例的在AP与STA之间的RTT测量的图形解说；

图3是根据一实施例的在AP与STA之间的AOP测量的图形解说；

图4是根据一实施例的AOA测量的表示；

图5是根据一实施例的RTT和AOA测量IE的表示；

图6是图5的RTT和AOA测量IE的格式的表示；

图7是图6的RTT和AOA测量IE的子测量字段的表示；

图8是根据一实施例的AID到MAC地址IE的表示；

图9是图8的AID到MAC地址IE的格式的表示；

图10是图9的AID到MAC地址IE的子映射字段的表示；

图11是根据一实施例的示出用于确定STA的位置的示例性例程的流程图；

图12是根据一实施例的示出用于测量RTT的示例性例程的流程图；

图13是根据一实施例的示出用于测量AOA的示例性例程的流程图；

图14是根据一实施例的示出用于将AID映射到MAC地址的示例性例程的流程图；以及

图15根据一实施例图示地描绘了配置成确定STA的位置的AP的功能框图。

详细描述

现在参照附图描述各个方面。在以下描述中，出于解释目的阐述了众多具体细节以提供对一个或多个方面的透彻理解。然而，明显的是，没有这些具体细节也可实践此种(类)方面。

如本申请中所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”及类似术语旨在包括计算机相关实体，诸如但并不限于硬件、固件、硬件与软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，组件可以是但不限于是，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行件、执行的线程、程序和/或计算机。作为解说，在计算设备上运行的应用和该计算设备两者皆可以是组件。一个或多个组件可驻留在进程和/或执行的线程内，且组件可以本地化在一台计算机上和/或分布在两台或更多台计算机之间。另外，这些组件能从其上存储着各种数据结构的各种计算机可读介质来执行。这些组件可藉由本地和/或远程进程来通信，诸如根据具有一个或多个数据分组的信号来通信，这样的数据分组诸如是来自藉由该信号与本地系统、分布式系统中另一组件交互的、和/或跨诸如因特网之类的网络与其他系统交互的一个组件的数据。

另外，本文结合终端来描述各个方面，终端可以是有线终端或无线终端。终端也可被称为系统、设备、订户单元、订户站、移动站、移动台、移动设备、远程站、远程终端、接入终端、用户终端、通信设备、用户代理、用户设备、或用户装备(UE)。无线终端可以是蜂窝电话、卫星电话、无绳电话、会话发起协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、个人数字助理(PDA)、具有无线连接能力的手持式设备、计算设备、或直接或间接地连接到无线调制解调器的其他处理设备。此外，本文结合基站来描述各个方面。基站可用于与无线终端进行通信，且也可被称为接入点、B节点、或其它某个术语。

此外，术语“或”旨在表示包含性“或”而非排他性“或”。即，除非另外指明或从上下文能清楚地看出，否则短语“X采用A或B”旨在表示任何自然的可兼排列。即，短语“X采用A或B”得到以下任何实例的满足：X采用A；X采用B；或X采用A和B两者。另外，本申请和所附权利要求书中所使用的冠词“一”和“某”一般应当被解释成表示“一个或多个”，除非另外声明或者可从上下文中清楚看出是指单数形式。

本文中描述的技术可用于各种无线通信网络，诸如码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交FDMA(OFDMA)网络、单载波FDMA(SC-FDMA)网络等。术语“网络”和“系统”常被可互换地使用。CDMA网络可实现诸如通用地面无线电接入(UTRA)、CDMA2000等无线电技术。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)。CDMA2000覆盖IS-2000、IS-95和诸如全球移动通信系统(GSM)之类的技术。

OFDMA网络可实现诸如演进UTRA(E-UTRA)、电气电子工程师协会(IEEE)802.11、IEEE802.16、IEEE802.20、等的无线电技术。UTRA、E-UTRA和GSM是通用移动电信系统(UMTS)的一部分。长期演进(LTE)是使用E-UTRA的UMTS版本，UTRA、E-UTRA、GSM、UMTS和LTE在来自名为“第3代伙伴项目”(3GPP)的组织的文献中描述，CDMA2000在来自名为“第3代伙伴项目2”(3GPP2)的组织的文献中描述。这些各种无线电技术和标准是本领域公知的。本文描述所描述的技术可被用于涉及无线传输的各种应用，诸如个域网(PAN)、体域网(BAN)、定位、全球定位系统(GPS)、超宽带(UWB)、射频标识(RFID)等。此外，这些技术还可被用于有线系统，诸如电缆调制解调器、基于光纤的系统等。

诸如以上所描述的无线网络也越来越多地被用来与较小局部网络联用以实现互联网接入和其他服务。Wi-Fi是此类局部网的示例。Wi-Fi是允许电子设备无线地(使用无线电波)在计算机网络上交换数据的流行技术，包括高速因特网连接。Wi-Fi将Wi-Fi定义为“基于电气电子工程师协会(IEEE)802.11标准的任何无线局域网(WLAN)产品”。

可以使用Wi-Fi的设备可以是个人计算机、视频游戏控制台、智能电话或数字音频播放器。该设备经由无线网络接入点连接到网络资源(诸如因特网)。此类接入点也可以被称为热点。这些接入点在室内有大约65英尺的射程，而在室外射程稍大。热点覆盖范围可以包括如同有墙壁阻挡无线电波的单个房间那么小的区域，或者当交叠的接入点被连接时可以有数英里那么大的射程。

基于IEEE802.11标准的Wi-Fi技术由Wi-Fi联盟强制执行。这包括了无线局域网(WLAN)连接、设备到设备连通性(诸如，Wi-Fi对等，也被称为Wi-Fi直连)、个域网(PAN)、局域网(LAN)，并且甚至一些有限的广域网(WAN)连接被Wi-Fi联盟和IEEE802.11标准的诸版本所覆盖。

为了连接到Wi-FiLAN，计算机或其他设备可以装备有无线网络接口控制器。计算机和设备的组合可以被称为站。所有站共享单个射频通信信道。该信道上的传输可以被射程内的所有站接收到。该硬件并不信令通知用户该传输已被递送，并且因此，该递送机制被称为“尽力型”递送机制。载波在分组中传送数据，这可以被称为“以太网帧”。每个站可以被时时地调谐到射频通信信道以便接收可用传输。

当处于无线网络的射程内时，启用Wi-Fi的设备可以连接到因特网或其他资源。Wi-Fi可以在私人家庭、咖啡店以及其他商户、医院和组织(诸如机场、酒店及其他)中提供服务。

服务可以由可纳入连接到Wi-Fi接入点的数字订户线调制解调器或者电缆调制解调器的路由器来提供。该连接可以是有线的或无线的。当订阅了蜂窝电话承运商时，接入点允许近旁Wi-Fi站在2G、3G或4G网络上接入因特网或者其他网络。许多智能电话还包括作为Wi-Fi接入点以及提供因特网接入的自立设施来进行服务的能力。

Wi-Fi还允许直接的计算机到计算机通信而不使用接入点作为中介。这被称为自组织Wi-Fi通信或Wi-Fi直连，并且可以由手持游戏控制台、数码相机及其他便携式电子设备使用。这些设备中的一些设备也可以共享它们的因特网连接，这使其成为“虚拟路由器”并且可以被称为软件启用式AP(软AP)。

Wi-Fi提供了对LAN的较便宜的网络部署的优势并且经常在电缆不能走线之处被使用，诸如在户外区域和历史性建筑中。绝大多数近年的消费者设备包括无线网络适配器，由此帮助培养了该技术的使用。

Wi-Fi网络可以由所定义的射程来表征。符合IEEE802.11-b或IEEE802.11-g标准并且使用现成天线的典型无线接入点可具有室内120英尺和室外300英尺的射程。该射程可以通过IEEE802.11-n网络而被翻一倍以上。射程也可以随着频带而变动。2.4GHz频带中的Wi-Fi可以具有比IEEE802.11-aa标准所使用的并且对于IEEE02.11-n标准而言可任选的5GHz频带中的Wi-Fi稍好的射程。在具有可拆卸式天线的无线路由器上，通过配合在期望的方向上具有较高增益的升级天线来增进射程是有实现可能的。这在室内应用中尤其有效。由此，有效地计算射程是在网络内建立Wi-Fi接入点中重要的考量。

Wi-Fi签名可以通过将Wi-Fi签名映射到地图中任何给定区域的期望值以获取盖然性位置来被用于室内定位。两个Wi-Fi签名：收到信号强度指示符(RSSI)和往返时间(RTT)可以被用于定位移动设备。该位置估计可以被做出，因为无线节点(诸如接入点(AP)和移动站(STA))之间的距离可以基于这些无线节点之间的RTT来被估计。更精确的位置评估可以在所公开的实施例中通过利用RTT参数结合AOA测量来被达成。通过既采用基于时间的参数以推导距离又采用基于角度的参数来推导方向，用以计算移动站的位置的测量就可以使用单个接入点来达成。如本文中使用的，术语“位置”和“方位”具有等效的意义。

图1解说了包括与两个STA(即，蜂窝电话102和膝上型计算机104)处于无线通信中的AP100的网络的示例。AP100可以如所需是驻定的或移动的，并且可以是专用设备或者可以是能够扮演AP的角色(诸如软AP)的多功能设备。AP100从如图2-4中所示的隐式分组交换来测量相对于每个STA的RTT和AOA。如本文中所使用的，术语“隐式”意指AP与STA之间即使没有在发生位置评估也会在它们之间传达的典型或通常通信。因此，在一方面，隐式通信意味着正在AP100与蜂窝电话102或膝上型计算机104之间交换的信息不受位置评估的影响，并且没有附加的信息因此位置评估而被传送。在另一方面，如本文中所使用的，术语“显式”意指AP与STA之间为了定位STA的特定目的或为了传达关于STA的任意所确定的位置信息而可做出的特殊或专用通信。所公开的实施例通过依靠对隐式分组交换上的RTT和AOA的测量而非要求如常规为测量RTT所进行的显式交换来增进网络吞吐量。

图2解说了RTT测量过程。AP向STA传送第一隐式帧并且对该帧的TOD(离开时间)做好记录(即，“时间标记”)。STA接收第一隐式帧并且通过向AP传送第二隐式帧(其由时间标记TOA(抵达时间)来记录)来向STA作出响应。SIFS或即短帧间间隔区间需要被计及，以便准确地测量RTT。如在空中接口所看到的，SIFS是从第一帧的最末码元或信号延展(若存在)的结束到第二帧的前置码的首个码元的开始的时间。由本申请受让人在2013年3月14日递交的专利申请序列号13/826,116(‘116申请)中公开了为每个STA计及在标准SIFS中的偏差的方法，并且该公开的整个内容通过引用被纳入于此，如同在本文中完全阐述那样。‘116申请公开了用于广播段帧间间隔信息来辅助确定往返时间的方法和装置。往返时间可以被用作在Wi-Fi或WLAN网络之中定位节点时的辅助。该方法以由传送站捕捉帧的传输时间开始。接收站随后捕捉刚刚由传送站发送的该帧的抵达时间。接收站用接收到的帧消息和可能捕捉到的离开时间来回复。传送站随后捕捉接收到的帧消息的抵达时间。所捕捉到的帧的抵达时间和离开时间以及接收到的帧消息允许计算往返时间。

图3解说了用以测量抵达角度的AOA帧传输。AP传送第一隐式帧，该第一隐式帧引发了从该STA返回第二隐式帧，这可以被用来使用该AP的多个天线来测量抵达角度。(参见图1)。在一个实施例中，如图4中所示，AOA测量可以使用惯例，其中AP到STA线相对于正北的角度可以被认为是抵达角度。

作为本文中所公开的一些实施例的一部分，申请人定义了信标帧的新RTT和AOA测量信息元素(IE)，其可以被插入到IEEE802.11标准的表8-54中，以作为例如根据图5的元素ID223。在其他实施例中，RTT和AOA测量IE可以按需被纳入到任何合适的帧中以供传输，例如，作为专用供应商IE。RTT和AOA测量IE的一个示例性格式在图6中示出，并且其可以包括元素ID字段、长度字段和测量字段。如图5中所指定的，元素ID字段可以被设置成值223。长度字段可以被设置成Nx6，其中N是子测量字段的数目并且呈整数的一或以上。测量字段包括N个子测量字段，其中N等于或大于一。

子测量字段的一种合适的格式在图7中描述，并且其可以包括地址标识符(AID)字段、RTT字段和AOA字段。AID字段在IEEE802.11规范中关于BSS基础设施操作的8.4.1.8中被定义“由AP在关联期间指派的、表示STA的16位ID的值”。其包含由AP在关联期间所指派的、表示STA的16位ID的AID。RTT字段包含由AP测量的、至具有在AID字段中所指示的AID的关联STA的18位RTT。RTT字段可以使用如图2中所示的规程以0.1纳秒为单位来表达。在该示例中，AOA字段包含由AP测量的、至具有在AID字段中所指示的AID的关联STA的12位AOA。AOA字段可以如图4中所描绘的以0.1度为单位地从0度到360度并且使用图3中所示的规程来表达。

相应地，如以上所描述的，本公开的各方面涉及AP从隐式分组交换来测量至一个或多个相关联的STA的RTT和AOA，并且使用RTT和AOA测量IE来向网络多播任何测量到的并与AID进行了相关的RTT和AOA。如所期望的，AP可以将此信息以多播的形式传送到网络节点的子集，作为极端例子，这可以包括作为广播向所有网络节点进行传送。在一个实施例中，AP可以使用在所纳入的‘116申请中所描述的方法来将SIFS从RTT移除。STA监听RTT和AOA测量IE以理解网络中其他STA的RTT和AOA，从而给定的STA可以计算其他STA的位置并且由此确定它们相对于该给定STA的位置。

通过为网络内的STA提供位置信息，这些STA之间的交互可以被促进以提供社交联网、方向指引以及其他好处。例如，使用在网络中起到STA功能的移动设备的用户可被引向外部资源，诸如打印机、接入终端、销售点位置、机场登机口以及可以与在网络上操作的STA相关联的任何其他设备或客体。在一方面，当在网络中将一个STA相关于另一个STA时，RTT和AOA可以被独立使用。如将会领会的，RTT单独可以提供相对邻近度的指示，以及AOA单独可以提供一个STA的航向是否预期与另一STA相交的指示以证实当前路径。作为另一示例，当网络内的STA可以与指定用户相关联时，相对位置或邻近度信息可以被用来帮助用户找到彼此或用其他方法互相交互。

在一些实施例中，例如，AP可以从隐式分组交换来测量至相关联STA的RTT和AOA，并且使用一个或多个信标来将AID和测量到的RTT和AOA多播给这些STA。然而，即使相关联的STA可能已接收到了网络中其他STA的RTT和AOA并且可以计算它们的位置，但是AID仅可以提供相对于网络的标识的指示并且不可以提供网络环境之外的标识，这限制了位置知悉的应用。如此，本公开的各技术可以被拓展以将网络AID相关到独立于网络的标识，诸如MAC地址或其他任何其他合适的唯一性或特定的标识符。因此，在一个实施例中，专用IE可以被定义以用于由AP进行的传输以提供AID到相关联的STA的MAC地址的映射。AID到MAC地址IE可以被包括到信标帧中，例如，如图8的实施例中的IEEE802.11规范的表8-54的元素ID224。在其他实施例中，AID到MAC地址IE可以按需被纳入到任何合适的帧中以供传输，例如，作为专用供应商IE。AID到MAC地址元素的一种合适的格式在图9中示出并且其可以包括元素ID字段、长度字段和映射字段。在解说的实施例中，元素ID字段可以被设置成值224。长度字段可以被设置成Nx8，其中N是映射字段中的子映射字段的数目。N可以等于或大于2。如图10中所示，映射字段可以包括N个子映射字段，其中包括AID字段和MAC地址字段。AID字段可以在IEEE802.11规范的8.4.1.8中定义。其可包含由AP在关联期间所指派的并且表示STA的16位ID的AID。MAC地址字段可包含在IEEE802标准中所定义的48位MAC地址。

通过使用AID到MAC地址IE，AP将AID到MAC地址的映射多播到相关联的STA。AP可以不去再次多播AID到MAC地址IE，直到有新的STA加入该网络。相关联的STA监听AID到MAC地址IE以理解AID到网络中其他STA的MAC地址的映射。AP可以通过使用如以上所讨论的‘116申请中所描述的机制来搜集相关联的STA的SIFS信息。

为了解决隐私问题，另一实施例提供握手机制，藉此AP仅将显式地参与的站的MAC地址映射到对应AID。在一方面，AP可经由信标中的专有供应商ID来向网络内的STA广播该AP有提供位置知悉的能力。愿意参与位置知悉系统的STA可以用使用一个供应商IE的管理帧来响应。AP可以在发起该模式之前对参与STA的总数目设置阈值(这可以在AP供应商IE中被广播)。一旦AP发起了位置知悉，其就可以将安全种子例如作为供应商IE的一部分来多播，其中AP能够周期性地(诸如以可配置周期)来旋转该安全性种子。AP可以使用该“种子”来生成其用来加扰MAC地址的48位加密密钥。

由此，如所期望的，AP可以仅将AID映射到已经显式地同意参与的STA的MAC地址。STA可以使用该种子来标识加密密钥会是什么，并且使用该密钥来解扰MAC地址。希望停掉位置知悉的STA可以使用一个供应商IE向AP发送管理帧。

所附方法权利要求以范例次序呈现各种步骤的要素，且并不意味着被限定于所给出的具体次序或层次。图11到14用流程图格式解说了在所描述的实施例中可能采用的各种例程。

如在图11的流程图中所描绘的，位置确定可以始于201以确定AP与STA之间的往返时间RTT。在202，该例程可以继以在AP确定来自STA的分组的抵达角度AOA。在203，RTT和AOA信息可以被传送给STA。在204，STA可以通过采用RTT和AOA确定位置来完成该例程。确定RTT在图12的流程图绘图中描绘，其可以始于211以记录隐式分组的AP离开时间。在212，响应分组的抵达时间可以被记录。在213，可以基于离开和抵达之间的流逝时间来计算RTT。该例程在214中继续，在此可以确定是否所有STA都被考虑了。若没有，则211到213可以被重复。若是，则在215中，RTT(连同AOA一起，参见图13)可以被传送到STA。图13描绘了用于确定AOA的例程。在221，隐式分组可以被传送到STA，引向在222中从该STA接收响应分组。在223中，该例程可以继以确定来自该STA的响应分组的抵达角度。在224中确定是否所有的STA都被考虑了之后，在225中AOA信息被传送到STA。图14解说了用于将AID映射到MAC地址的流程图。在231中，AP可以聚集此类地址映射，这可以仅限于在232中已请求参与的STA。若如233中所描绘的加密模式已被激活，那么映射信息可以在234中被加密。无论加密是否被激活，在235中该映射信息可以被传送到参与STA。

为了帮助解说与本公开相关联的方面，图15描绘了可配置成起到AP100或STA(诸如蜂窝电话102或膝上型计算机104)功能以分别确定或利用位置信息的无线通信设备300的一个实施例的高级功能框。如所示的，无线通信设备300可采用其中通过固件和/或硬件在相应子系统中实现无线协议栈的较低层级的架构。无线通信设备300因此可包括如由WLAN模块302指示的无线协议电路系统，其具有媒体接入控制器(MAC)304来执行与数据帧的处置和处理(包括验证、确收、路由、格式化等)有关的功能的媒体接入控制器(MAC)304。传入和传出帧在MAC304与物理层(PHY)306之间被交换，PHY306可包括根据有关的802.11协议来调制帧以及提供为了提供通过天线308、310和312进行的无线信号的传送和接收所需的模拟处理和RF转换的功能。使用至少两个天线允许无线通信设备300在起到AP100的功能时做出关于传入隐式帧的恰适AOA测量。如所将会领会的，使用更多数目的天线(诸如图15中所示的三个，或更多)可以为AOA测量提供提高的分辨率。当起到STA的功能时，无线通信设备300可采用单个天线，因为STA不测量AOA。然而，将会认识到，可以按需(诸如使得能使用多个数据流)来使用任何数目的天线。

无线通信设备300还可包括配置成执行无线通信设备300发挥功能(在其作为AP100或STA102或者104的角色中)所涉及的各种计算和操作的主机CPU314。主机CPU314可以通过总线316耦合至WLAN模块302，总线316可被实现为高速外围组件互连(PCIe)总线、通用串行总线(USB)、通用异步接收机/发射机(UART)串行总线、合适的高级微控制器总线架构(AMBA)接口、串行数字输入输出(SDIO)总线，或其它等效接口。无线协议的协议栈的较高层可以用存储在可由主机CPU314在总线316上访问的存储器318中存储的软件来实现。

在所示的实施例中，无线通信设备300包括配置成确定网络内的STA的位置信息或处理接收到的位置信息的位置管理器320例如，如上文所描述的，当起到AP100的功能时，位置管理器320可以使用隐式通信来测量RTT和AOA，后续向网络散播所确定的位置信息。类似地，当起到STA102或104的功能时，位置管理器320可以配置成处理接收到的位置信息，诸如以RTT和AOA测量IE或AID到MAC地址IE的形式，从而获得对其位置或者对网络中其他STA的位置的位置知悉。

在所描绘的实施例中，位置管理器320可以被实现为存储在存储器318中的可以由主机CPU314执行的处理器可读指令。然而，将会领会，位置管理器320可以按需在任何位置上使用软件、固件和硬件的任何组合来实现。如将会领会的，位置管理器320可以与MAC304合作来确定必要的定时特征以测量RTT或测量AOA，以及还传送或接收位置信息。

提供之前的描述是为了使本领域任何技术人员均能够实践本文所描述的各种方面。对这些方面的各种改动将容易为本领域技术人员所明白，并且本文所定义的普适原理可被应用于其他方面。因此，权利要求并非旨在被限定于本文中所示出的各方面，而是应被授予与权利要求的语言相一致的全部范围，其中对要素的单数形式的引述并非旨在表示“有且仅有一个”——除非特别如此声明，而是旨在表示“一个或多个”。除非特别另外声明，否则术语“一些/某个”指的是“一个或多个”。本公开通篇描述的各种方面的要素为本领域普通技术人员当前或今后所知的所有结构上和功能上的等效方案通过引述被明确纳入于此，且旨在被权利要求所涵盖。此外，本文所公开的任何内容都并非旨在贡献给公众，无论这样的公开是否在权利要求书中被显式地叙述。

Claims

1.在具有接入点和与所述接入点相关联的至少一个站的无线通信网络中，确定所述至少一个站的位置的方法，包括：

用所述接入点来确定无线传输的往返时间(RTT)，所述无线传输包括从所述接入点向所述至少一个站发送的第一隐式帧以及从所述至少一个站向所述接入点发送的第二隐式帧；

用所述接入点来确定无线传输的抵达角度(AOA)，所述无线传输包括从所述至少一个站向所述接入点发送的第一隐式帧；以及

用所述接入点来多播包括为所述至少一个站所确定的RTT和所确定的AOA的位置信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括用所述接入点来确定多个站中的每个站的RTT和AOA，其中多播所述位置信息包括为所述多个站中的每个站所确定的RTT和所确定的AOA。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述RTT包括：

记录所述第一隐式帧的离开时间；

记录所述第二隐式帧的抵达时间；以及

至少部分基于所述离开时间和所述抵达时间来确定所述RTT。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述RTT进一步包括补偿所述第一隐式帧与所述第二隐式帧之间的短帧间间隔(SIFS)。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，多播位置信息包括将所确定的RTT和所确定的AOA包括到信标传输中。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，为所述多个站中的每个站所确定的RTT和所确定的AOA被与网络地址标识符(AID)进行相关。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括用所述接入点来多播将所述多个站中的每个站的AID与独立于所述无线通信网络的标识相关联的映射信息。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述多播之前加密所述映射信息。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括用所述接入点向所述多个站的已选择要参与位置确定的子集传送用于解密所述映射信息的密钥。

10.在具有接入点和与所述接入点相关联的站的无线通信网络中，确定所述站的位置的方法，包括：

用所述站来至少接收由所述接入点传送的第一隐式帧；

用所述站向所述接入点至少传送第二隐式帧；

用所述站从所述接入点接收多播，所述多播具有包括至少部分基于所述隐式帧来确定的往返时间(RTT)和抵达角度(AOA)的位置信息；以及

在所述站处至少部分基于所述多播位置信息来确定所述站的位置。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，从所述接入点接收到的所述多播位置信息包括为至少一个附加站所确定的RTT和所确定的AOA，所述方法进一步包括在所述站处至少部分地基于所确定的RTT和所确定的AOA来确定所述至少一个附加站的位置。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括至少部分地基于所述站的所确定位置以及所述至少一个附加站的所确定位置来确定所述站相对于所述至少一个附加站的位置。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述至少一个附加站的所确定RTT和所确定AOA被与网络地址标识符(AID)进行相关。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括用所述站来从所述接入点接收多播，所述多播具有将所述至少一个附加站的AID与独立于所述无线通信网络的标识相关联的映射信息。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，由所述接入点多播的所述映射信息被加密，所述方法进一步包括用所述站来接收从所述接入点向已选择要参与位置确定的站传送了的用于解密所述映射信息的密钥，并且使用所述密钥来解密所述映射信息。

16.一种确定无线局域网(WLAN)中的站的位置的无线通信设备，所述无线通信设备包括WLAN模块和位置管理器，其中所述位置管理器配置成：

确定无线传输的往返时间(RTT)，所述无线传输包括从所述无线通信设备向第一站发送的第一隐式帧以及从所述第一站向所述无线通信设备发送的第二隐式帧；

确定无线传输的抵达角度(AOA)，所述无线传输包括从所述第一站向所述无线通信设备发送的第一隐式帧；以及

用所述WLAN模块来多播包括为所述第一站所确定的RTT和所确定的AOA的位置信息。

17.如权利要求16所述的无线通信设备，其特征在于，所述位置管理器被进一步配置成确定多个站中的每个站的RTT和AOA，并且其中多播位置信息包括为所述多个站中的每个站所确定的RTT和所确定的AOA。

18.如权利要求16所述的无线通信设备，其特征在于，所述位置管理器被配置成通过以下操作来确定所述RTT：

记录所述第一隐式帧的离开时间；

记录所述第二隐式帧的抵达时间；以及

至少部分地基于所述离开时间和所述抵达时间来确定所述RTT。

19.如权利要求18所述的无线通信设备，其特征在于，所述位置管理器被进一步配置成通过补偿所述第一隐式帧与所述第二隐式帧之间的短帧间间隔(SIFS)来确定所述RTT。

20.如权利要求16所述的无线通信设备，其特征在于，所述位置管理器被配置成通过将所确定的RTT和所确定的AOA包括到信标传输中来用所述WLAN模块多播位置信息。

21.如权利要求17所述的无线通信设备，其特征在于，为所述多个站中的每个站所确定的RTT和所确定的AOA被与网络地址标识符(AID)进行相关。

22.如权利要求21所述的无线通信设备，其特征在于，所述位置管理器被进一步配置成用所述WLAN模块来多播将所述多个站中的每个站的AID与独立于所述无线通信网络的标识相关联的映射信息。

23.如权利要求22所述的无线通信设备，其特征在于，所述映射信息被加密。

24.如权利要求23所述的无线通信设备，其特征在于，所述位置管理器被进一步配置成用所述WLAN模块将用于解密所述映射信息的密钥传送到所述多个站的已选择要参与位置确定的子集。

25.一种确定无线局域网(WLAN)中的由接入点管理的站的位置的无线通信设备，所述无线通信设备包括WLAN模块和位置管理器，其中所述位置管理器配置成：

至少接收由所述接入点传送的第一隐式帧；

用所述WLAN模块向所述接入点至少传送第二隐式帧；以及

至少部分地基于由所述接入点多播的位置信息来确定所述无线通信设备的位置，所述位置信息包括至少部分地基于所述隐式帧所确定的往返时间(RTT)和抵达角度(AOA)。

26.如权利要求25所述的无线通信设备，其特征在于，从所述接入点接收到的位置信息的多播包括为至少一个附加站所确定的RTT和所确定的AOA，并且其中所述位置管理器进一步配置成至少部分地基于所确定的RTT和所确定的AOA来确定所述至少一个附加站的位置。

27.如权利要求26所述的无线通信设备，其特征在于，所述位置管理器被进一步配置成至少部分地基于所述无线通信设备的所确定位置和所述至少一个附加站的所确定位置来确定所述无线通信设备相对于所述至少一个附加站的位置。

28.如权利要求26所述的无线通信设备，其特征在于，所述至少一个附加站的所确定RTT和所确定AOA被与网络地址标识符(AID)进行相关。

29.如权利要求28所述的无线通信设备，其特征在于，所述位置管理器被进一步配置成至少部分基于由所述接入点多播的映射信息来将所述至少一个附加站的AID与独立于所述无线通信网络的标识相关联。

30.如权利要求29所述的无线通信设备，其特征在于，由所述接入点多播的所述映射信息被加密，并且其中所述位置管理器进一步配置成使用由所述接入点向已选择要参与位置确定的站传送的密钥来解密来自所述接入点的所述映射信息。