专利名称：具有脉冲间发射和接收的双向测距的制作方法
技术领域：
本申请案大体上涉及无线技术，且更特定来说(但非排他地)涉及双向测距。
背景技术：
距离测距涉及确定两个位置之间的距离。在典型情境中，例如测距仪等测距装置 测量从测距仪到另一物件的距离。此处，测距装置可确定信号在测距装置与另一装置之间 行进所花费的时间量。测距装置可接着基于信号的信号传播时间和已知传播速度(例如， 光速)来计算装置之间的距离。距离测距装置可使用多种技术，例如激光、雷达、声纳和各 种形式的射频(“RF”)信令。为方便起见，术语“距离测距”在本文中将简称为测距。在一些状况下，双向测距技术可用以确定两个装置之间的距离。图1说明在测距 操作中所涉及的两个节点(例如，无线装置)的测距信号定时的简化实例。此处，节点A基 于与通过节点中的每一者发射的信号相关联的往返时间来测量到节点B的距离。为方便起 见，以简化形式描绘图1的信号。由节点A发射的信号102(如箭头104所表示)在由时间 周期108表示的传播时间之后在节点B处被接收作为信号106。在接收到信号106之后，节 点B发射信号112(如箭头114所表示)，所述信号112在由时间周期118表示的传播时间 之后在节点A处被接收作为信号116。每一节点产生与这些信号的发射和接收相关联的定 时指示(下文称为时戳)。结合其相应发射操作，节点A可使用指定为时钟A的时钟，且节 点B可使用指定为时钟B的时钟。在操作中，这些时钟之间可能存在偏移Τ”给定节点A 和B处的发射时戳(分别为Tia和T3B)以及节点A和B处的接收时戳(分别为T4a和T2B)， 可在不知晓未知时钟偏移Ttl的情况下计算所估计的传播延迟Tp(例如，对应于时间周期108 或118)。举例来说，可根据下式确定往返时间估计2Tp = (T4a-Tia)-(T3b-T2b)。此处，Τ1Α、 Τ2Β、Τ%和Τ4Α是可测量的。因此，通过为节点A提供节点B的周转时间(由时间周期110表 示)，节点A可基于信号102的发射与信号116的接收之间的时间周期(由时间周期120表 示)和所述周转时间来计算往返时间。图2说明双向消息交换方案可如何用以测量两个节点A与B之间的相对距离的更 详细实例。在此实例中，由给定节点进行的发射由针对所述节点展示的水平线上方的块表 示，而由给定节点进行的接收由水平线下方的块表示。此处，由节点A进行的测距包的发射 由块202表示，且由节点B进行的所述包的接收由块204表示。类似地，由节点B进行的答 复测距包的发射由块206表示，且由节点A进行的所述包的接收由块208表示。每一测距包 可包括获取前同步码(例如，由接收节点使用以最初从发射节点获取消息的定时)、测距前 同步码(例如，用以获取更精确的定时且估计测距操作的视线路径)，以及加时戳符号(例如，对应于上文所论述的时戳T1A、T2B、T3b和T4A)。答复包可指示节点B在接收到测距包之 后发射答复包(例如，节点B可发送其周转时间的指示)所花费的时间量。因此，节点A可 使用此周转时间来确定包的实际传播时间。举例来说，节点A将总往返时间计算为从节点 A发射其测距包的时间(例如，时戳Tia)到节点A接收到答复包的时间(例如，时戳T4A)所 流逝的时间量。接着，节点A可通过从总往返时间减去周转时间而确定实际传播时间。实践中，两个节点所使用的时钟(例如，时钟A和B)的定时可相对于理想时钟漂 移。如果时钟A和B的漂移分别为β Β，那么所估计的传播延迟Tp'可具有由等式1 给出的误差，其中D表示有效答复时间(例如，周转时间110)。Tp' = (1+βΑ)Τρ+(βΑ-βΒ) /2等式 1通常，有效答复时间D为相对大的(例如，大约数毫秒)。如果D = 5毫秒且所要 求的定时精度为1纳秒，那么残余时钟漂移可能需要小于百万分之(“ppm”)0.4。此精度 可为可经由使用足够复杂的跟踪机制获得的。举例来说，大约Ippm或更小的漂移精度可在 中等功率相干无线电(例如，IEEE 802. 15. 4a Zigbee无线电)中实现。然而，在超低功率 非相干无线电(例如，使用中等功率无线电的功率的1/10的无线电)中，此漂移精度等级 可能难以实现。

发明内容
以下为本发明的示例方面的概要。应理解，对本文中的术语“方面”的任何引用可 指代本发明的一个或一个以上方面。本发明在一些方面中涉及使用相对短的周转时间的双向测距。通过提供短周转 时间，可进行准确的测距测量，即使在测距节点(例如，装置)之间的相对时钟漂移相对高 (例如，大约Ippm到IOppm)的情况下也如此。因此，本文中所描述的技术可用于(例如) 低功率和/或非相干无线装置中。本发明在一些方面中涉及使用对称信道以促进节点之间的测距消息的同时发射。 此处，通过配置所述节点以提供脉冲间发射和接收而建立对称信道。举例来说，每一节点可 经配置以在与所发射的测距消息相关联的脉冲发射之间接收与所接收的测距消息相关联 的一个或一个以上脉冲。所述对称信道还可用以在所述节点之间提供低延迟的双向通信。在一些方面中，所述脉冲可包含超宽带(“UWB”)脉冲。举例来说，所述脉冲可具 有大约四纳秒或更小的脉冲宽度。另外，可使用相对低的工作循环来发射这些脉冲(例如， 可大约每隔200纳秒发射此脉冲)。经由使用对称信道，一个节点可在另一节点发射测距消息(例如，包含经加时戳 的一个或一个以上脉冲)之后不久开始发射答复测距消息(例如，包含经加时戳的一个或 一个以上脉冲)。在一些状况下，答复时间(周转时间)可短至一脉冲间隔。本发明在一些方面中涉及基于近似相对漂移估计而设立对称信道，所述近似相对 漂移估计通过低复杂度时间跟踪算法而提供。举例来说，低功率装置可利用此低复杂度时 间跟踪算法以使装置之间的相对时钟漂移降低到足以启用所述装置之间的通信和准确的 测距测量的程度。鉴于以上内容，本发明在一些方面中涉及一种用于在超低功率(例如，非相干) UWB无线电中有效且准确地实施双向测距的技术。另外，本发明在一些方面中涉及利用对称
11信道来改进脉冲无线电中的双向测距的精度。


将在下文的具体实施方式
和所附权利要求书中且在附图中描述本发明的这些和 其它示例方面，附图中图1为说明示例双向测距信号定时的简化图；图2为说明示例双向测距消息接发的简化图；图3A和图IBB为说明示例对称信道的简化图；图4为说明对称信道上的示例双向测距消息接发的简化图；图5为可经执行以在对称信道上提供双向测距的操作的若干示例方面的流程图；图6为包括经配置以支持双向测距的节点的通信系统的若干示例方面的简化框 图；图7A为说明脉冲的前沿的示例检测的简化图；图7B为说明脉冲的前沿与正常接收窗口之间的示例偏移的简化图；图8A和图8B为说明示例早迟门方案的简化图；图9为说明示例局部最大值的简化图；图10为通信组件的若干示例方面的简化框图；以及图11和图12为经配置以提供如本文中所教示的双向测距的设备的若干示例方面 的简化框图。根据一般惯例，图式中所说明的各种特征可能未按比例绘制。因此，为清楚起见， 可任意扩大或减小各种特征的尺寸。另外，为清楚起见，可简化一些图式。因此，图式可能 未描绘给定设备(例如，装置)或方法的所有组件。最后，贯穿于本说明书和各图，相似参 考数字可用以表示相似特征。
具体实施例方式下文描述本发明的各个方面。应显而易见，可以广泛多种形式体现本文中的教示， 且本文中所揭示的任何特定结构、功能或两者仅为代表性的。基于本文中的教示，所属领域 的技术人员应了解，本文中所揭示的方面可独立于任何其它方面来实施，且这些方面中的 两者或两者以上可以各种方式组合。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来 实施一设备或实践一方法。另外，可使用除本文中所阐述的方面中的一者或一者以上之外 或不同于本文中所阐述的方面中的一者或一者以上的其它结构、功能性，或结构和功能性 来实施此设备或实践此方法。此外，一方面可包含权利要求的至少一个要素。作为以上内 容的实例，在一些方面中，一种无线通信方法包含通过第一节点发射脉冲的第一集合；在 第一节点处接收脉冲的第二集合，其中在发射第一集合的至少一个脉冲之后且在发射第一 集合的至少一个其它脉冲之前，接收第二集合的至少一个脉冲；以及基于第一集合的脉冲 中的至少一些和第二集合的脉冲中的至少一些确定第一节点与第二节点之间的距离。另 外，在一些方面中，第一节点经由脉冲的第一集合发射时戳，同时经由脉冲的第二集合接收 时戳。本发明在一些方面中涉及当在测距测量中所涉及的节点之间存在相对显著的时钟漂移时，提供准确的测距测量。在一些方面中，此情形涉及使用对称信道，所述对称信道使一个节点能够在另一节点发射测距消息(例如，包含经加时戳的脉冲的测距前同步码) 之后不久开始发射答复测距消息(例如，包含经加时戳的另一脉冲的测距前同步码)。出于说明的目的，将在基于脉冲的通信系统的情形下描述本发明的各个方面，其 中系统中的节点经配置以发射并接收脉冲。在一些方面中，此通信系统可包含UWB系统，其 中节点发射并接收UWB脉冲。然而，应了解，本文中的教示可适用于其它类型的通信系统、 频带和装置。在UWB系统中，具有大约1纳秒或更小的宽度的脉冲可用于通信。此类窄脉冲的 使用还实现准确测距操作的有效实施。如下文将结合图7A更详细地论述，测距操作的目标 可为准确地识别所接收脉冲的视线(L0Q路径(例如，前沿)并估计一个节点发射脉冲的 时间与另一节点接收脉冲的时间之间的时间差(例如，传播延迟)。在一些无线系统(例如，使用便携式UWB装置的系统)中，需要利用低功率和/或 低成本装置。然而，此类约束可能限制可用于这些装置中的组件的能力。举例来说，在超低 功率无线电中所使用的低成本时钟可具有大约士 IOOppm的漂移。因此，在超低功率设计中 提供可提供于较高功率相干无线电中的极低漂移(例如，小于Ippm的时钟漂移)可能是不 可行的，所述较高功率相干无线电使用极其准确的漂移估计算法(其可为相对复杂的和/ 或涉及相对高的功率消耗)。根据本文中的教示，信道结构(本文中称为对称信道)可用以使归因于与低复杂 度时间跟踪算法相关联的残余漂移的误差最小化。图3A和图;3B说明可用于基于脉冲的系 统中的对称信道的简化实例。图3A从宏观层级(例如，包层级)观点说明示例对称信道。此处，节点A发射(在 传播延迟之后)在节点B处接收到的获取前同步码302。对称通信链路借此建立于所述节 点之间，使得包数据304与包数据306从节点B发送到节点A同时而从节点A发送到节点 B0图;3B说明可用以在节点A与节点B之间的双向链路上实现多路复用的示例脉冲 间发射和接收(例如，脉冲层级交替)。在此实例中，使用二进制脉冲位置调制(“BPPM”) 发射脉冲。因此，对于待从一个节点发送到另一节点的每一符号来说，在所指示脉冲位置对 308(308A、308B等)中的一者中发射脉冲，其中所述脉冲位置分开所界定时间周期TPPM。在 每一接收节点处，一对接收器窗口 310(310A、310B等)经界定以用于搜索两个位置中的任 一者中的脉冲。应了解，也可结合其它调制方案来使用本文中的教示。为了促进同时包发射和接收，转移和接收脉冲的定时(例如，如由节点A和节点B 所协商)可使得给定节点可发射脉冲的第一集合同时接收脉冲的第二集合。举例来说，一 节点可发射第一集合的一个或一个以上脉冲，接着接收第二集合的一个或一个以上脉冲， 接着发射第一集合的一个或一个以上其它脉冲，等等。作为特定实例，节点A可在脉冲位置 308A中的一者处发射脉冲，接着节点A可在接收器窗口 310B中的一者处接收脉冲，接着节 点A可在脉冲位置308C中的一者处发射脉冲，等等。因此，节点可在接收到脉冲(例如，时 戳脉冲)之后在对称通信周转时间(由Tsym所表示)内发射脉冲(例如，时戳脉冲)。在 一个实例中，所发射脉冲之间的定时(例如，脉冲位置308A与308C之间的延迟)可为大约 500纳秒，且Tsym可为大约100纳秒。此实例并不考虑跳时(time-hopping)。如果使用跳时，那么Tsym和所发射脉冲之间的定时可变化。在此状况下，可相对于(例如)每一符号的 第一跳时时槽来界定这些参数。因此，通过经由对称信道进行用于双向测距的加时戳操作，上文所论述的有效答 复时间D可显著小于图2的双向包交换方案中的有效答复时间。在图2中，D可为大约包 长度。在对称信道中，D可为大约(例如，近似等于)一符号持续时间(例如，100ns)或更 大。因此，可显著放宽漂移估计要求，借此启用超低功率相干UWB无线电或其它类型的测距 装置中的准确双向测距。视实施参数而定，在对称信道上提供双向测距可存在另一益处。为了计算图2的 包交换算法中的传播延迟，节点B向节点A发送节点B处的时戳值的函数(I^b-T2b),或节点 A在传播延迟的估计中以比所需精度好得多的精度获悉D值。然而，第二选择在一般特用网 络中可能难以实现。相比之下，当使用对称信道时，答复时间D可与Tsym直接有关，且因此第二选择可 为更可行的。在此状况下，节点A无需等待任何额外信息(例如，指示当前T3b-T2b)来完成 测距计算。在图4中展示利用对称信道的示例测距设计。所述过程可以节点A向节点B发送 标准获取前同步码402(例如，结合发送数据包使用的同一前同步码)开始。接着，节点A 可发送漂移估计前同步码404，节点B可使用所述漂移估计前同步码404以获得漂移的初始 估计(例如，使用下文结合图7A到图8所描述的低复杂度技术)。残余漂移在此测距前同 步码的末端仍可为显著的(例如，大约lOppm)。在点(a)处，节点B可向节点A提供粗略 漂移估计，或节点B可使用经漂移调整的时钟(例如，根据所述漂移估计进行调整)进行发 射。因此，在图4的实例中，可基于经调整的时钟来发送由节点B发射的获取前同步码406。 在点(b)处，两个节点具有足够信息以开始对称信道(例如，如果可适用，那么每一节点已 确定其用于从其它节点接收脉冲的接收器窗口的大小和定时，同时基于粗略漂移估计解决 漂移)。节点A接着开始测距前同步码408的发射，且节点B开始测距前同步码410的发 射。如本文中所论述，通过节点A和B进行的脉冲的发射可交错，可部分交错，或可能不交 错。作为一个实例，在漂移估计之后，一个节点(例如，节点A)可首先发送其测距前同步码 的所界定数目个(例如，64个)脉冲，接着另一节点(例如，节点B)可结合前沿估计发送其 测距前同步码的64个脉冲。如果所述前同步码长于所界定数目个脉冲，那么由所述两个节 点发射的后续脉冲可交错。相反，如果所述前同步码等于所界定数目个脉冲，那么此处可能 并不存在交错脉冲。在一些方面中，以上前同步码可包含伪随机序列。因此，从另一节点接 收前同步码的每一节点可基于所检测的序列而与所述前同步码同步。在测距前同步码的发 射期间，节点可对所接收测距前同步码执行假设测试，以获得LOS路径位置估计。加时戳操 作不迟于点(c)而完成。在一些状况下，加时戳可在预定符号索引处完成。经由使用此索 引(或某一其它参数定义)，视需要，答复时间D可界定为小到一双向符号持续时间。在一 些状况下，节点B向节点A发送时戳(或等效地发送答复时间T3b-T2b)。节点A可除其时戳 之外接着还使用所述信息来计算往返时间。在考虑以上内容的情况下，将结合图5的流程图更详细地描述示例测距操作。图5 的操作(或本文中所论述或教示的任何其它操作)可通过本文中所描述的组件(例如，展 示于图6中的系统600的组件)中的一者或一者以上执行。然而，应了解，这些操作可通过
14其它类型的组件执行，且可使用不同数目个组件来执行。还应了解，本文中所描述的操作中 的一者或一者以上可能不用于给定实施方案中。图6说明系统600的示例方面，其中距离测量节点602(例如，节点A)测量到节点 604(例如，节点B)的距离。节点602和604分别包括收发器606和608，所述收发器606 和608用于向彼此(和/或系统600中的未图示的一个或一个以上其它节点)发送数据且 从彼此(和/或系统600中的未图示的一个或一个以上其它节点)接收数据。收发器606 和608包括用于发射脉冲信号的相应发射器610和614，以及用于接收脉冲的相应接收器 612和616。此处，应了解，给定收发器(例如，收发器606)可支持至少一个发射流，同时接 收至少一个流。举例来说，节点可如本文中所论述经由一系列脉冲发送包同时经由一系列 脉冲同时地接收包(例如，给定收发器可经配置以在脉冲发射之间接收一个或一个以上脉 冲，且反之亦然)。每一节点602和604包括提供关于测距操作的功能性的组件。举例来说，交错脉冲 通信控制器618和620可建立对称信道(例如，通过协商以界定发射器610和614发射脉 冲的时间以及接收器612和616监视脉冲的时间)。如本文中所论述，这些时间可经界定， 使得测距消息由发射器610和614同时发射。信道获取控制器622和6M可执行信道获取 操作(例如，产生待发射的获取前同步码并分析所接收的获取前同步码)。漂移控制器626 和6 可个别地或协作地确定漂移(例如，产生待发射的漂移估计前同步码并通过分析所 接收的漂移估计前同步码而估计漂移)，且补偿漂移(例如，调整时钟定时)。距离确定器630可执行操作以通过致使适当信号644 (例如，消息)被发送到节点 604并分析从节点604所接收的信号646 (例如，消息)来确定节点602与604之间的距离。 距离确定器630可结合测距时戳处理器636操作，所述测距时戳处理器636对于节点602执 行时戳相关处理(例如，产生所发射脉冲的时戳和/或分析所接收脉冲以确定时戳)。测距 时戳处理器638可在节点604处执行互补操作。测距假设处理器632和634可执行测距假 设操作，从而(例如)致使前同步码在所规定时间经发送且分析所接收信号以识别测距信 号。可执行这些操作(例如)以促进所接收时戳的前沿的检测。可分别在节点602和604 处维持所界定的响应时间周期信息640和642 (例如，时间周期D)。应了解，如本文中所描 述的给定节点的组件中的任一者的功能性可实施于一个或一个以上组件中(例如，这些组 件中的一者或一者以上可实施于单一控制器内)。参看图5，如框502所表示，在某一时间点处，距离测量节点602和所测量节点604 可建立对称信道。举例来说，节点602和604最初可经由已知信道通信以确定以下各项(例 如，界定或接收关于以下各项的信息)每一节点的发射时间、跳时序列、定时偏移，或待由 节点602和604使用的一个或一个以上通信和/或测距信道的任何其它合适的信道参数。 另外，节点602和604可使用获取前同步码执行获取操作，且使用漂移估计前同步码执行漂 移估计操作(例如，以确定如上文所论述的接收器窗口)。在一些方面中，节点602和604 可建立关于相对漂移的粗略估计的通信。将结合图8A到图9更详细地描述示例漂移估计 操作。同样在框502处，节点602和604中的一者或两者可指示(例如，通过发送消息)测 距操作将发生。可在节点602和604决定进行测距之前或之后建立用于测距的交错脉冲通 信。举例来说，在一些状况下，节点602和604可建立对称信道(例如，用于数据通信)，且 稍后作出选择以进行测距。或者，节点602和604可作出选择以进行测距(例如，通过经由
15另一(或多个)信道进行通信)且接着设立对称信道。如框504所表示，节点602开始发射测距信号(例如，测距前同步码)。在一些状 况下，节点602可基于节点602发送其获取前同步码和/或漂移估计前同步码的时间(例 如，发送漂移估计前同步码之后的所界定时间)而开始发送测距前同步码序列。在一些状 况下，节点602可基于其从节点604接收获取前同步码的时间(例如，获取前同步码的前 沿)而确定开始发送其测距前同步码的时间(例如，测距前同步码的前沿)。举例来说，符 号索引可界定(例如，可用以规定)待在此处使用的延迟周期。如框506所表示，节点604开始发射测距信号(例如，测距前同步码)。如上文， 节点604可基于节点604发送或接收某一其它前同步码的时间而开始发送其测距前同步码 序列。如图4中所示，节点602和604的测距操作可经由使用对称信道而同时发生(例如， 通过所述节点进行的脉冲中的至少一些的发射经时间交错)，借此给定节点将发射包的一 个或一个以上脉冲，接着接收一个或一个以上脉冲，接着发射包的一个或一个以上脉冲，等 等。可(例如)通过符号索引规定这些操作的定时。随着每一节点从另一节点接收测距前同步码(且随着每一节点发送其自身的测 距前同步码)，节点602和604可执行其相应测距假设操作。因此，在一些方面中，可经由 使用对称信道同时执行这些假设操作。此处，测距假设操作可涉及(例如)分析所接收脉 冲的不同样本，以促进在测距前同步码的末端处定位时戳(例如，一个或一个以上脉冲)的 前沿。举例来说，与不同假设相关联的信号电平(例如，所检测能量的总和)可经分析(例 如，与阈值相比)，以估计时戳的前沿出现之处(例如，以界定用于定位前沿的较窄接收器 搜索窗口)。图7A说明前沿检测可如何不同于常规信号检测(例如，其可用于数据通信操作)。 此处，节点A向节点B发送经发射的脉冲702 (如箭头704所表示)。脉冲706表示节点B 处的所接收脉冲。在常规信号检测中，典型获取点将对应于最强信号路径。因此，出于数据 通信目的，可在点708处或接近点708而获取脉冲706。相比之下，出于测距目的，获取搜索 可试图定位脉冲706的前沿710。图7B说明测距获取搜索可如何利用宽于常规搜索的搜索窗口(例如，在非相干接 收器中)。脉冲712表示节点B处的所接收脉冲，且脉冲720表示节点A处的所接收脉冲。 在常规信号检测中，搜索窗口 714可经界定以在节点B处获取脉冲，且搜索窗口 722可经界 定以在节点A处获取脉冲。然而，如时间周期718所指示，搜索窗口 714并非足够宽而能够 获取脉冲712的前沿。因此，测距假设测试可在正常搜索窗口 714和722之前和之后进行 搜索(例如，搜索窗口可宽达两倍)，且可以较高分辨率(例如，大约Ins)进行搜索以检测 前沿。图7B和本文中的其它各图说明，节点可发送脉冲，接着接收脉冲。还应了解，节点 可在接收一个或一个以上脉冲之前发送多个脉冲。举例来说，节点602可发射若干测距前 同步码脉冲，接着节点604可发射若干测距前同步码脉冲。如图5的框508所表示，节点602发射脉冲且产生对应的时戳。在一些状况下，符 号索引界定待加时戳的脉冲。举例来说，符号索引可规定，节点602的测距前同步码中的第 64个脉冲将被加时戳。在一些方面中，可在所规定事件发生之后的所界定时间周期发射脉 冲(例如，脉冲的前沿)。举例来说，可在给定事件发生(例如，由节点602进行的获取前同
16步码或测距前同步码的前沿的发射)之后的所界定数目个脉冲发射所述脉冲。如框510所表示，节点604接着产生时戳以记录在节点604处接收到在框508处 发送的脉冲的前沿的时间。在一些状况下，节点604可基于符号索引识别待加时戳的所接 收脉冲。继续以上实例，节点604可识别节点604从节点602接收到的测距前同步码的第 64个脉冲，接着识别所述脉冲的前沿，且产生对应于所述前沿的到达时间的时戳。如框512所表示，节点604接着发射脉冲且产生对应的时戳。在一些状况下，符号 索引还界定待通过节点604加时戳的脉冲。举例来说，符号索引可规定，节点604的测距前 同步码中的第70个脉冲将被加时戳。在一些方面中，可在所规定事件发生之后的所界定时 间周期发射脉冲(例如，脉冲的前沿)。举例来说，可在给定事件发生(例如，通过节点604 进行的获取前同步码或测距前同步码的前沿的发射)之后的所界定数目个脉冲发射所述 脉冲。在一些方面中，脉冲的发射时间可对应于节点602发射其时戳之后或节点604接收 节点602所发射的时戳(例如，时戳的前沿)之后的所界定延迟周期。此定时可(例如) 为预先界定的，其由符号索引规定或以某一其它方式规定。在一些实施方案中，节点604还可向节点602发送答复时间的指示(例如，在答复 时间由于节点602和604独立地确定开始其相应测距前同步码的时间而为动态值的状况 下)。在一些状况下，节点604可向节点602发送在框510和512处记录的时戳，或可发送 这两个时戳之间的时间差(例如，T3b-T2b)。在某一状况下，节点604可向节点602发送偏 移值。举例来说，如图7B中所示，可通过协议在搜索窗口的开始与T3b处脉冲的发射时间之 间界定延迟周期716。在此状况下，节点604可向节点602发送偏移718的指示。如图4中所示，节点602和604可同时执行时戳相关操作。举例来说，所述节点可 同时执行测距假设操作。另外，每一节点可识别待加时戳的一个或一个以上脉冲并执行操 作以发射此脉冲，同时同时地处理所接收脉冲、识别待加时戳的脉冲并对所述脉冲加时戳。如图5的框514所表示，节点602产生时戳以记录在节点602处接收到在框512 处发送的脉冲的前沿的时间。在一些状况下，节点602可基于符号索引识别待加时戳的所 接收脉冲。继续以上实例，节点602可识别节点602从节点604接收到的测距前同步码的 第70个脉冲，接着识别所述脉冲的前沿，且产生对应于所述前沿的到达时间的时戳。节点602(例如，距离确定器630)接着基于节点602发射并接收的脉冲中的至少 一些而确定到节点604的距离。在一些状况下，节点602从一时间周期减去从节点604接 收到的答复时间，所述时间周期基于以下各者来界定节点602发射其经加时戳的脉冲(例 如，经加时戳的脉冲的前沿)的时间，以及节点602从节点604接收到经加时戳的脉冲(例 如，经加时戳的脉冲的前沿)的时间。在节点604发送偏移718的指示(图7B)的状况下， 节点602可确定其对应的时间偏移724，且使用此偏移信息来确定答复时间。如上文所提及，在其它状况下，答复时间可规定为特定(例如，预先界定的)值。举 例来说，在框510处接收到脉冲后，节点604即刻可调整其前同步码序列，使得在节点604 从节点602接收到脉冲的前沿之后的所界定时间周期发送前同步码序列中的适当脉冲(例 如，第64个脉冲)。在一些方面中，节点604可追溯地确定其从节点602接收到测距前同步 码的前沿的时间。举例来说，节点604可确定所述前沿在节点604开始发射其测距前同步 码之后(例如，在节点604处理其从节点602接收到的测距前同步码的若干脉冲之后)某 一时间的精确定时。接着，基于节点604从节点602实际确实接收前同步码的前沿的时间，节点604可确定发送其经加时戳的脉冲的时间(例如，在从节点602接收经加时戳的脉冲 的前沿之后的所界定时间周期)。在节点604调整其前同步码序列的状况下，节点602可经配置以解决此改变。举 例来说，节点602可利用较宽搜索窗口，或可在进行加时戳之前等待较长时间周期(例如， 在节点604可缓慢地调整其测距前同步码定时的状况下)。在其中规定答复时间的实施方案中，节点602(例如，距离确定器630)基于节点 602的时戳和固定答复时间来确定到节点604的距离。举例来说，节点402可通过从T4a-Tia 减去所界定的答复时间而确定往返时间。如上文所提及，相对低复杂度时间跟踪算法如本文中所描述可用以减小系统中的 漂移误差。现将结合图8A到图9来描述可用以减小此漂移误差(例如，通过提供所述漂移 误差的估计)的基于示例二阶早迟门的低复杂度时间跟踪算法。视系统参数而定，此算法 可递送数PPm(例如，大约IOppm)的精度。由于UWB系统使用极窄的脉冲进行通信，因此接收器时间跟踪算法可为关键的。 脉冲跟踪中的容许误差对于能量检测接收器可为大约数纳秒，且对于相干接收器可为大约 数皮秒。下文描述可(例如)在低功率UWB能量检测接收器中使用的早迟时间跟踪算法 的使用。在一些方面中，下文描述用以启用非相干低功率UWB无线电的准确时间跟踪的 方法；用以通过在接收期间适当改变回路参数而启用粗略和精细跟踪的方法；用以估计形 成通信链路的两个装置之间的时钟漂移的方法；测距和通信中的使用；示例决策块处理方 法；经PPM调制的UWB的示例决策块处理方法；以及用以通过不时地查看“较早”和“较迟” 窗口而减小局部最大值的影响的方法。考虑非相干(例如，能量检测器)UWB接收器。时间跟踪回路的目标可为保持能量 检测积分窗口尽可能靠近最佳位置。时间跟踪算法应消除的误差的类型可包括初始偏移 误差(从获取转入)；发射器与接收器之间的归因于时钟漂移的定时漂移；以及定时电路和 时钟中的抖动。图8A展示用于实施早迟时间跟踪算法的示例结构。图8B展示示例UWB信道信号 以说明早、正常和迟(E、N和L)窗口(例如，借此在每一窗口期间检测能量)的示例位置。 此处，正常窗口(N)用于数据检测。决策块802处理早、正常和迟输入(E、N和L)，并向乘 法器804提供输出。乘法器804使此输出与参数α相乘，且向回路滤波器F (ζ) 806提供结 果。回路滤波器806的输出提供到求和器808以提供信号θ (η)，所述信号θ (η)控制能量 检测器810使用的正常窗口(N)的位置。决策块802和回路滤波器806可经设计，使得正 常窗口保持为靠近最佳位置。在一些方面中，决策块802、回路滤波器806的特定设计，能量 检测窗口的长度，以及早窗口、正常窗口和迟窗口之间的间距视时间跟踪回路必须消除的 误差的性质而定。在一些系统中，早能量值E和迟能量值L可能并非每隔一脉冲经更新。举例来说， 其可仅每隔一交替脉冲经更新。决策块802可执行的处理操作的实例包括E_L，早迟门中的能量之间的差；E-L的 N位量化；对(E-L)加正负号；以擦除区和离群值区(outlier region)对(E-L)加正负号； 以及交替脉冲的E-N和N-L。决策块802的特定操作的选择可视实施方案和跟踪误差的性 质而定。
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UWB信道中的早迟门回路可能遭遇的一个问题为局部最大值。如图9中所示，在在 任一方向上均不存在漂移的信道中可能存在多个点。回路的参数可经设计，使得其并不卡 塞于这些次佳点中。另外，时间跟踪回路可查看除仅当前E、N和L窗口以外的位置。回路可不时地查 看“较早”和“较迟”窗口以检查并了解回路是否卡塞于局部最大值(例如，局部最大值902A 或902B)中。特定参数(例如，频度、“较早”或“较迟”的程度)可视实施方案的性质、跟踪 误差的性质和信道参数(例如，延迟扩展)而定。现将描述示例回路滤波器选项。通常，可使用一阶或二阶回路。在一个实例中，对于一阶回路来说，F(ζ)设定为等于1。结合累加器808，此可根 据等式2修改正常窗口的当前位置θ (η)，其中φ_ (η)为决策块802的输出。一阶滤波器可 足以消除位置中的恒定初始误差。θ(η + \) = θ{η)+αφ(η)等式 2二阶回路可根据等式3和4修改当前取样相位θ (η)。此滤波器还可消除定时漂 移分量。Δ(η) = Δ(η- ) + ^(η)等式 3θ(η +1) = ^(η)+αφ(η) + Δ(η) 等式 4在非相干低功率系统中，时间跟踪回路可在包开始时用于粗略跟踪，且其后用于 精细跟踪。最初，时间跟踪回路可能必须处置归因于获取分辨率的大偏移。此情境可能需 要主动(aggressive)回路参数以快速达到良好操作点。然而，主动回路还可导致窗口位置 中的显著振荡。因此，较不主动的跟踪回路在积分窗口的初始调谐之后可为有用的。这两个目标可通过改变二阶参数β来实现。最初，β的大值可用以获得具有快 速响应的回路。参数可接着经减小以获得精细跟踪回路。举例来说，回路参数的变化的一 个可能方法可为β (η) = β (0) Yn，其中Y为经适当选择的参数。另一方式可利用值的有 限集合，在包接收的不同阶段使用所述集合的不同要素。等式3中的参数Δ (η)为两个装置的相对时钟漂移的估计。此估计的精度在一些 方面中视特定系统且视回路参数α和β而定。如果参数为主动的，那么△ (η)的变化可 为相当高的，且导致不可靠的估计。然而，回路参数的较不主动集合可提供相对漂移的极佳 估计。如上文所提及，可结合例如双向测距等测距算法来使用相对漂移的估计。举例来 说，给定节点(例如，节点B)可基于漂移估计调整其定时，或向相关联节点(例如，节点Α) 发送漂移估计的指示。以此方式，可使相对漂移在测距操作的可接受水平内(例如，考虑答 复时间D)。并且，大的相对时钟漂移的可能性可使得难以在UWB中以较低脉冲速率通信。相 对漂移的良好估计的可用性可实现低脉冲速率通信，因为较低速率时间跟踪回路可从极好 的初始状态开始。对于此论述，假设使用BPPM调制。对于每一 BPPM符号来说，存在表示“0”与“ 1，， 的两个可能脉冲位置。由K、N0和Ltl表示在“0”位置期间收集的能量值，且由Ep N1和L1表示在“ 1 ”位置期间收集的能量值。如果跟踪回路知晓发射哪一符号，那么跟踪回路可使 用相应能量值来改变窗口位置。但，在不解码且接着重编码决策的情况下，知晓准确符号可 能并非可能的。以下为一些可能性如果Ntl > N1，那么使用E = E。，L = L。，且反之亦然等式5使用E = E0+Ei; L = ^+L1等式 6使用E = abs (E0-E1)，L = abs (L0-L1)等式 7第一方法对每一脉冲作出符号决策，且可能遭受脉冲误差的效应。如果系统操作 点具有极高脉冲误差率，那么此方法可遭遇问题。后两种方法并不需要脉冲决策，但可能遭 受额外噪声的存在。所述方法之间的性能比较在一些方面中视系统操作条件和定时误差的 性质而定。以上算法可实现非相干低功率UWB无线电的良好时间跟踪。所述算法还可实现建 立通信链路的装置的相对时钟漂移的准确估计(如果必要)。本文中的教示可并入到一装置中，所述装置使用各种组件以用于与至少一个其它 装置通信。图10描绘可用以促进装置之间的通信的若干示例组件。此处，第一装置1002 和第二装置1004适于在合适媒体上经由无线通信链路1006通信。最初，将讨论在将信息从装置1002发送到装置1004(例如，反向链路)时所涉及 的组件。发射(“TX”)数据处理器1008从数据缓冲器1010或某一其它合适组件接收业务 数据(例如，数据包)。发射数据处理器1008基于所选择编码和调制方案来处理(例如，编 码、交错和符号映射)每一数据包，且提供数据符号。大体来说，数据符号为数据的调制符 号，且导频符号为导频(其为先验已知的)的调制符号。调制器1012接收数据符号、导频 符号和(可能的)针对反向链路的信令，且执行调制(例如，OFDM或某一其它合适调制)和 /或如由系统所规定的其它处理，且提供输出码片流。发射器(“TMTR”)1014处理(例如， 转换为模拟、滤波、放大和上变频)输出码片流且产生调制信号，所述调制信号接着从天线 1016发射。由装置1002发射的经调制信号(连同来自与装置1004通信的其它装置的信号) 由装置1004的天线1018接收。接收器(“RCVR”)1020处理(例如，调节和数字化)从天 线1018所接收的信号，且提供所接收样本。解调器(“DEM0D”) 1022处理(例如，解调和检 测)所接收样本且提供经检测数据符号，其可为由其它装置发射到装置1004的数据符号的 有噪声估计。接收(“RX”)数据处理器IOM处理(例如，符号解映射、解交错和解码)经 检测数据符号，且提供与每一发射装置(例如，装置100 相关联的经解码数据。现将讨论在将信息从装置1004发送到装置1002(例如，前向链路)时所涉及的 组件。在装置1004处，业务数据由发射(“TX”)数据处理器10 处理以产生数据符号。 调制器10 接收数据符号、导频符号和针对前向链路的信令，执行调制(例如，OFDM或 某一其它合适调制)和/或其它相关处理，且提供输出码片流，所述输出码片流由发射器 (“TMTR”) 1030进一步调节并从天线1018发射。在一些实施方案中，针对前向链路的信令 可包括由控制器1032针对在到装置1004的反向链路上发射的所有装置(例如，终端)而 产生的功率控制命令和其它信息(例如，与通信信道有关)。在装置1002处，由装置1004发射的经调制信号由天线1016接收、由接收器 (“RCVR”)1034调节和数字化，且由解调器(“DEM0D”)1036处理以获得经检测的数据符
20号。接收(“RX”)数据处理器1038处理经检测的数据符号，且为装置1002提供经解码数 据且提供前向链路信令。控制器1040接收功率控制命令和其它信息以控制数据发射，并控 制到装置1004的反向链路上的发射功率。控制器1040和1032分别指导装置1002和装置1004的各种操作。举例来说，控 制器可确定适当滤波器、关于滤波器的报告信息，并使用滤波器对信息进行解码。数据存储 器1042和1044可分别存储由控制器1040和1032使用的程序代码和数据。图10还说明通信组件可包括执行如本文中所教示的测距操作的一个或一个以上 组件。举例来说，测距控制组件1046可与控制器1040和/或装置1002的其它组件协作以 向另一装置(例如，装置1004)发送信号/从另一装置(例如，装置1004)接收信号。类似 地，测距控制组件1048可与控制器1032和/或装置1004的其它组件协作以向另一装置 (例如，装置1002)发送信号/从另一装置(例如，装置1002)接收信号。应了解，对于每一 装置1002和1004，所描述的组件中的两者或两者以上的功能性可由单一组件来提供。举例 来说，单一处理组件可提供测距控制组件1046与控制器1040的功能性，且单一处理组件可 提供测距控制组件1048与控制器1032的功能性。无线装置可包括基于由所述无线装置发射或在所述无线装置处所接收的信号而 执行功能的各种组件。举例来说，无线头戴式耳机可包括变换器，所述变换器适于基于所确 定的距离提供指示和/或基于经由接收器所接收的数据而提供音频输出。无线腕表可包括 用户接口，所述用户接口适于基于所确定的距离和/或经由接收器所接收的数据而提供指 示。无线感测装置可包括传感器，所述传感器适于提供待经由发射器发射的数据。无线装置可经由基于任何合适的无线通信技术或以其它方式支持任何合适的无 线通信技术的一个或一个以上无线通信链路进行通信。举例来说，在一些方面中，无线装置 可与网络相关联。在一些方面中，所述网络可包含使用超宽带技术或某一其它合适的技术 所实施的个域网(personal area network)(例如，支持大约30米的无线覆盖区域)或体 域网(body area network)(例如，支持大约10米的无线覆盖区域)。在一些方面中，所述 网络可包含局域网或广域网。无线装置可支持或以其它方式使用多种无线通信技术、协议 或标准(例如，CDMA、TDMA, OFDM、OFDMA, WiMAX和Wi-Fi)中的一者或一者以上。类似地， 无线装置可支持或以其它方式使用多种对应的调制或多路复用方案中的一者或一者以上。 无线装置可由此包括适当组件(例如，空中接口)以使用以上或其它无线通信技术建立一 个或一个以上无线通信链路并经由其通信。举例来说，一装置可包含具有相关联的发射器 和接收器组件(例如，发射器610或614和接收器612或616)的无线收发器，所述无线收 发器可包括促进经由无线媒体的通信的各种组件(例如，信号产生器和信号处理器)。在一些方面中，无线装置可经由基于脉冲的无线通信链路进行通信。举例来说， 基于脉冲的无线通信链路可利用具有相对短的长度(例如，大约几纳秒或更小)和相对宽 的带宽的超宽带脉冲。在一些方面中，超宽带脉冲可具有大约近似20%或以上的分数带宽 (fractional bandwidth)和/或具有大约近似500MHz或以上的带宽。本文中的教示可并入到多种设备(例如，装置)中(例如，实施于多种设备内或由 多种设备执行)。举例来说，本文中所教示的一个或一个以上方面可并入到电话(例如，蜂 窝式电话)、个人数据助理(“PDA”)、娱乐装置(例如，音乐或视频装置)、头戴式耳机(例 如，耳机、听筒等)、麦克风、医疗感测装置(例如，生物测定传感器、心率监视器、计步器、
21EKG装置、智能型绷带等)、用户I/O装置(例如，腕表、遥控器、灯开关、键盘、鼠标等)、环境 感测装置(例如，胎压监视器)、可从医疗或环境感测装置接收数据的监视器、计算机、销售 点装置、娱乐装置、助听器、机顶盒或任何其它合适的装置中。这些装置可具有不同的功率和数据要求。在一些方面中，本文中的教示可适于用 于低功率应用(例如，经由使用基于脉冲的信令方案和低工作循环模式)中，且可支持包括 相对高的数据速率(例如，经由使用高带宽脉冲)的多种数据速率。在一些方面中，无线装置可包含用于通信系统的接入装置(例如，接入点)。此接 入装置可提供(例如)经由有线或无线通信链路到另一网络(例如，比如因特网或蜂窝式 网络等广域网)的连接性。因此，接入装置可使另一装置(例如，无线台)能够接入另一网 络或某一其它功能性。另外，应了解，所述装置中的一者或两者可为便携式的，或在一些状 况下为相对不可携带的。并且，应了解，无线装置还可能能够以非无线方式(例如，经由有 线连接)经由适当的通信接口来发射和/或接收信息。可以多种方式来实施本文中所描述的组件。参看图10和图12，设备1000和1200 表示为一系列相关功能块，所述功能块可表示由(例如)一个或一个以上集成电路(例如， ASIC)实施或可以如本文中所教示的某一其它方式实施的功能。如本文中所论述，集成电路 可包括处理器、软件、其它组件或其某一组合。设备1100和1200可包括可执行上文关于各个图式所描述的功能中的一者或一者 以上的一个或一个以上模块。举例来说，用于发射的ASIC 1102可对应于(例如)如本文 中所论述的发射器。用于接收的ASIC 1104可对应于(例如)如本文中所论述的接收器。 用于确定距离的ASIC 1106可对应于(例如)如本文中所论述的距离确定器。用于确定发 射和接收时间的ASIC 1108可对应于(例如)如本文中所论述的通信控制器。用于执行测 距假设测试的ASIC 1110可对应于(例如)如本文中所论述的假设处理器。用于通信的 ASIC 1112可对应于(例如)如本文中所论述的通信控制器。用于接收的ASIC 1202可对 应于(例如)如本文中所论述的接收器。用于发射的ASIC 1204可对应于(例如)如本文 中所论述的发射器。用于确定时戳消息定时的ASIC 1206可对应于(例如)如本文中所论 述的时戳处理器。用于确定发射和接收时间的ASIC 1208可对应于(例如)如本文中所论 述的通信控制器。用于执行测距假设测试的ASIC 1210可对应于(例如)如本文中所论述 的假设处理器。用于通信的ASIC 1212可对应于(例如)如本文中所论述的通信控制器。如上所述，在一些方面中，这些组件可经由适当处理器组件来实施。在一些方面 中，这些处理器组件可至少部分地使用如本文中所教示的结构来实施。在一些方面中，处理 器可适于实施这些组件中的一者或一者以上的功能性的一部分或全部。在一些方面中，由 虚线框表示的组件中的一者或一者以上是任选的。如上所述，设备1100和1200可包含一个或一个以上集成电路。举例来说，在一些 方面中，单一集成电路可实施所说明组件中的一者或一者以上的功能性，而在其它方面中， 一个以上集成电路可实施所说明组件中的一者或一者以上的功能性。另外，由图11和图12表示的组件与功能以及本文中所描述的其它组件与功能可 使用任何合适装置来实施。此类装置也可至少部分地使用如本文中所教示的对应结构来实 施。举例来说，上文结合图11和图12的“用于…的ASIC”组件所描述的组件还可对应于类 似指定的“用于…的装置”功能性。因此，在一些方面中，此类装置中的一者或一者以上可使用处理器组件、集成电路或如本文中所教示的其它合适结构中的一者或一者以上来实施。并且，应理解，本文中使用例如“第一”、“第二”等名称对元件的任何引用并不大体 上限制那些元件的数量或次序。事实上，本文中可使用这些名称作为区分两个或两个以上 元件或元件的例项的方便的方法。因此，对第一元件和第二元件的引用并不意味着该处仅 可使用两个元件或第一元件必须以某一方式先于第二元件。并且，除非另外规定，否则一组 元件可包含一个或一个以上元件。另外，描述内容或权利要求书中所使用的形式“以下中的 至少一者A、B或C”的术语意味着“A或B或C或其任何组合”。所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技术和技艺中的任一者来表示信息 和信号。举例来说，可由电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子，或其任何组 合来表示可贯穿以上描述所引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。技术人员将进一步了解，可将结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑 块、模块、处理器、装置、电路和算法步骤中的任一者实施为电子硬件(例如，数字实施方 案、模拟实施方案，或所述两者的组合，其可使用源编码或某一其它技术来设计)、并入有指 令的各种形式的程序或设计代码(为方便起见，本文中可将其称作“软件”或“软件模块”)， 或两者的组合。为清楚地说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体在功能性方面描述了 各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。将此功能性实施为硬件还是软件视特定应用和强 加于整个系统的设计约束而定。熟练的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描 述的功能性，但此类实施决策不应解释为导致背离本发明的范围。结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可在集成电路 (“IC”)、接入终端或接入点内实施或由其执行。IC可包含通用处理器、数字信号处理器 (DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或 晶体管逻辑、离散硬件组件、电组件、光学组件、机械组件或其经设计以执行本文中所描述 的功能的任何组合，且可执行驻存于IC内、IC外部，或IC内与IC外部的代码或指令。通 用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器 或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理 器的组合、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此类配置。应理解，在任何所揭示的过程中的步骤的任何特定次序或阶层为示例方法的实 例。基于设计偏好，应理解，可重新排列过程中的步骤的特定次序或阶层，同时将其保持在 本发明的范围内。所附方法权利要求项以示例次序呈现各种步骤的要素，且并不意图限于 所呈现的特定次序或阶层。结合本文中所揭示的方面而描述的方法或算法的步骤可直接体现于硬件中、由处 理器执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块(例如，包括可执行指令和相关数据) 和其它数据可驻存于例如以下各项等数据存储器中RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、 EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、⑶-ROM或此项技术中已知的任何其 它形式的计算机可读存储媒体。示例存储媒体可耦合到例如计算机/处理器等机器(为方 便起见，本文中可将其称作“处理器”)，使得处理器可从存储媒体读取信息(例如，代码)和 将信息写入到存储媒体。示例存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻存于 ASIC中。ASIC可驻存于用户设备中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件而 驻存于用户设备中。此外，在一些方面中，任何合适的计算机程序产品可包含计算机可读媒体，所述计算机可读媒体包含与本发明的方面中的一者或一者以上有关的代码(例如，以 可由至少一个计算机执行的代码编码)。在一些方面中，计算机程序产品可包含封装材料。
提供所揭示的方面的先前描述以使所属领域的任何技术人员能够制造或使用本 发明。所属领域的技术人员将容易了解对这些方面的各种修改，且可在不背离本发明的范 围的情况下将本文中所界定的一般原理应用于其它方面。因此，本发明并不希望限于本文 中所展示的方面，而是应被赋予与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。
权利要求
1.一种无线通信方法，其包含通过第一节点发射脉冲的第一集合；在所述第一节点处接收脉冲的第二集合，其中在发射所述第一集合的至少一个脉冲之 后且在发射所述第一集合的至少一个其它脉冲之前，接收所述第二集合的至少一个脉冲； 以及基于所述第一集合的所述脉冲中的至少一些和所述第二集合的所述脉冲中的至少一 些来确定所述第一节点与第二节点之间的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含确定脉冲的所述第一集合的发射时间和 脉冲的所述第二集合的接收时间，使得所述第一集合的所述脉冲中的至少一部分与所述第 二集合的所述脉冲中的至少一部分在时间上交错。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一节点基于所述所确定的发射时间和接收 时间在发射所述第一集合的给定脉冲与接收所述第二集合的给定脉冲之间交替。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含确定测距消息定时，使得所述第一节点 在发射与脉冲的所述第一集合相关联的整个测距消息之前接收与脉冲的所述第二集合相 关联的测距消息的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一节点基于脉冲的所述第二集合执行测距 假设测试，同时为所述第二节点发射脉冲的所述第一集合以执行测距假设测试。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一节点经由脉冲的所述第一集合发射测距 前同步码，同时经由脉冲的所述第二集合接收测距前同步码。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一节点在发射与脉冲的所述第一集合相关联的整个测距前同步码之前接收与 脉冲的所述第二集合相关联的测距前同步码的至少一部分；且所述距离的所述确定进一步基于与脉冲的所述第一集合相关联的所述测距前同步码 和与脉冲的所述第二集合相关联的所述测距前同步码。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述距离的所述确定进一步包含基于与脉冲的第一集合的所述发射相关联的第一时戳和与脉冲的所述第二集合的所 述接收相关联的第二时戳来确定时间周期；以及从所述时间周期减去所界定的延迟周期，其中所述所界定的延迟周期规定所述第二节 点在经由脉冲的所述第一集合接收定时指示之后将经由脉冲的所述第二集合发射定时指 示的时间。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述所界定的延迟周期近似等于符号持续时间。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述所界定的延迟周期由符号索引来规定。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述距离的所述确定进一步包含确定脉冲的所 述第二集合的前沿。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一节点在发射获取消息之后的所界定的 延迟周期发射脉冲的所述第一集合。
13.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含与所述第二节点通信以建立至少一个 测距消息的发射定时。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一集合的所述脉冲中的每一者具有4纳秒或更小的脉冲持续时间。
15.一种用于无线通信的设备，其包含发射器，其经配置以发射脉冲的第一集合；接收器，其经配置以接收脉冲的第二集合，且进一步经配置以在所述发射器发射所述 第一集合的至少一个脉冲之后且在所述发射器发射所述第一集合的至少一个其它脉冲之 前接收所述第二集合的至少一个脉冲；以及距离确定器，其经配置以基于所述第一集合的所述脉冲中的至少一些和所述第二集合 的所述脉冲中的至少一些来确定所述设备与节点之间的距离。
16.根据权利要求15所述的设备，其进一步包含通信控制器，所述通信控制器经配置 以确定脉冲的所述第一集合的发射时间和脉冲的所述第二集合的接收时间，使得所述第一 集合的所述脉冲中的至少一部分与所述第二集合的所述脉冲中的至少一部分在时间上交T曰ο
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述发射器和所述接收器进一步经配置以基于 所述所确定的发射时间和接收时间在发射所述第一集合的给定脉冲与接收所述第二集合 的给定脉冲之间交替。
18.根据权利要求15所述的设备，其中所述距离确定器进一步经配置以确定测距消息 定时，使得所述接收器在所述发射器发射与脉冲的所述第一集合相关联的整个测距消息之 前接收与脉冲的所述第二集合相关联的测距消息的至少一部分。
19.根据权利要求15所述的设备，其进一步包含假设处理器，所述假设处理器经配置 以基于脉冲的所述第二集合执行测距假设测试，同时所述发射器为所述节点发射脉冲的所 述第一集合以执行测距假设测试。
20.根据权利要求15所述的设备，其中所述距离确定器进一步经配置以确定时戳消息 定时，使得所述发射器经由脉冲的所述第一集合发射测距前同步码，同时所述接收器经由 脉冲的所述第二集合接收测距前同步码。
21.根据权利要求15所述的设备，其中所述距离确定器进一步经配置以确定时戳消息定时，使得所述接收器在所述发射器发射与脉冲的所述第一集合相关联 的整个测距前同步码之前接收与脉冲的所述第二集合相关联的测距前同步码的至少一部 分；以及基于与脉冲的所述第一集合相关联的所述测距前同步码和与脉冲的所述第二集合相 关联的所述测距前同步码来确定所述距离。
22.根据权利要求15所述的设备，其中所述距离确定器进一步经配置以通过以下操作 来确定所述距离基于与脉冲的第一集合的所述发射相关联的第一时戳和与脉冲的所述第二集合的所 述接收相关联的第二时戳来确定时间周期；以及从所述时间周期减去所界定的延迟周期，其中所述所界定的延迟周期规定所述节点在 经由脉冲的所述第一集合接收定时指示之后将经由脉冲的所述第二集合发射定时指示的 时间。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述所界定的延迟周期近似等于符号持续时间。
24.根据权利要求22所述的设备，其中所述所界定的延迟周期由符号索引来规定。
25.根据权利要求15所述的设备，其中所述距离确定器进一步经配置以通过确定脉冲 的所述第二集合的前沿来确定所述距离。
26.根据权利要求15所述的设备，其中所述距离确定器进一步经配置以确定测距消息 定时，使得所述发射器在所述发射器发射获取消息之后的所界定的延迟周期发射脉冲的所 述第一集合。
27.根据权利要求15所述的设备，其进一步包含通信控制器，所述通信控制器经配置 以与所述节点通信以建立至少一个测距消息的发射定时。
28.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一集合的所述脉冲中的每一者具有4纳 秒或更小的脉冲持续时间。
29.一种用于无线通信的设备，其包含用于发射脉冲的第一集合的装置；用于接收脉冲的第二集合的装置，其中所述用于接收的装置经配置以在所述用于发射 的装置发射所述第一集合的至少一个脉冲之后且在所述用于发射的装置发射所述第一集 合的至少一个其它脉冲之前接收所述第二集合的至少一个脉冲；以及用于基于所述第一集合的所述脉冲中的至少一些和所述第二集合的所述脉冲中的至 少一些来确定所述设备与节点之间的距离的装置。
30.根据权利要求四所述的设备，其进一步包含用于确定脉冲的所述第一集合的发射 时间和脉冲的所述第二集合的接收时间使得所述第一集合的所述脉冲中的至少一部分与 所述第二集合的所述脉冲中的至少一部分在时间上交错的装置。
31.根据权利要求30所述的设备，其中所述用于发射的装置和所述用于接收的装置进 一步经配置以基于所述所确定的发射时间和接收时间在发射所述第一集合的给定脉冲与 接收所述第二集合的给定脉冲之间交替。
32.根据权利要求四所述的设备，其中所述用于确定的装置经配置以确定测距消息定 时，使得所述用于接收的装置在所述用于发射的装置发射与脉冲的所述第一集合相关联的 整个测距消息之前接收与脉冲的所述第二集合相关联的测距消息的至少一部分。
33.根据权利要求四所述的设备，其进一步包含用于基于脉冲的所述第二集合来执行 测距假设测试的装置，同时所述用于发射的装置为所述节点发射脉冲的所述第一集合以执 行测距假设测试。
34.根据权利要求四所述的设备，其中所述用于确定的装置经配置以确定时戳消息定 时，使得所述用于发射的装置经由脉冲的所述第一集合来发射测距前同步码，同时所述用 于接收的装置经由脉冲的所述第二集合来接收测距前同步码。
35.根据权利要求四所述的设备，其中所述用于确定的装置经配置以确定时戳消息定时，使得所述用于接收的装置在所述用于发射的装置发射与脉冲的所 述第一集合相关联的整个测距前同步码之前接收与脉冲的所述第二集合相关联的测距前 同步码的至少一部分；以及基于与脉冲的所述第一集合相关联的所述测距前同步码和与脉冲的所述第二集合相 关联的所述测距前同步码来确定所述距离。
36.根据权利要求四所述的设备，其中所述用于确定的装置进一步经配置以通过以下操作来确定所述距离基于与脉冲的第一集合的所述发射相关联的第一时戳和与脉冲的所述第二集合的所 述接收相关联的第二时戳来确定时间周期；以及从所述时间周期减去所界定的延迟周期，其中所述所界定的延迟周期规定所述节点在 经由脉冲的所述第一集合接收定时指示之后将经由脉冲的所述第二集合发射定时指示的 时间。
37.根据权利要求36所述的设备，其中所述所界定的延迟周期近似等于符号持续时间。
38.根据权利要求36所述的设备，其中所述所界定的延迟周期由符号索引来规定。
39.根据权利要求四所述的设备，其中所述用于确定的装置经配置以通过确定脉冲的 所述第二集合的前沿来确定所述距离。
40.根据权利要求四所述的设备，其中所述用于确定的装置经配置以确定测距消息定 时，使得所述用于发射的装置在所述用于发射的装置发射获取消息之后的所界定的延迟周 期发射脉冲的所述第一集合。
41.根据权利要求四所述的设备，其进一步包含用于与所述节点通信以建立至少一个 测距消息的发射定时的装置。
42.根据权利要求四所述的设备，其中所述第一集合的所述脉冲中的每一者具有4纳 秒或更小的脉冲持续时间。
43.一种用于无线通信的计算机程序产品，其包含以代码进行编码的计算机可读媒体，所述代码可执行以在第一节点处发射脉冲的第一集合；在所述第一节点处接收脉冲的第二集合，其中在发射所述第一集合的至少一个脉冲之 后且在发射所述第一集合的至少一个其它脉冲之前接收所述第二集合的至少一个脉冲；以 及基于所述第一集合的所述脉冲中的至少一些和所述第二集合的所述脉冲中的至少一 些来确定所述第一节点与第二节点之间的距离。
44.一种头戴式耳机，其包含发射器，其经配置以发射脉冲的第一集合；接收器，其经配置以接收脉冲的第二集合，且进一步经配置以在所述发射器发射所述 第一集合的至少一个脉冲之后且在所述发射器发射所述第一集合的至少一个其它脉冲之 前接收所述第二集合的至少一个脉冲；以及距离确定器，其经配置以基于所述第一集合的所述脉冲中的至少一些和所述第二集合 的所述脉冲中的至少一些来确定所述头戴式耳机与节点之间的距离；以及变换器，其经配 置以基于所述所确定的距离来提供指示。
45.一种腕表，其包含发射器，其经配置以发射脉冲的第一集合；接收器，其经配置以接收脉冲的第二集合，且进一步经配置以在所述发射器发射所述 第一集合的至少一个脉冲之后且在所述发射器发射所述第一集合的至少一个其它脉冲之 前接收所述第二集合的至少一个脉冲；以及距离确定器，其经配置以基于所述第一集合的所述脉冲中的至少一些和所述第二集合 的所述脉冲中的至少一些来确定所述腕表与节点之间的距离；以及用户接口，其经配置以基于所述所确定的距离来提供指示。
46.一种感测装置，其包含发射器，其经配置以发射脉冲的第一集合；接收器，其经配置以接收脉冲的第二集合，且进一步经配置以在所述发射器发射所述 第一集合的至少一个脉冲之后且在所述发射器发射所述第一集合的至少一个其它脉冲之 前接收所述第二集合的至少一个脉冲；以及距离确定器，其经配置以基于所述第一集合的所述脉冲中的至少一些和所述第二集合 的所述脉冲中的至少一些来确定所述感测装置与节点之间的距离；以及传感器，其经配置以提供待经由所述发射器发射的数据。
47.一种无线通信方法，其包含在第一节点处接收与测距操作相关联的脉冲的第一集合；以及通过所述第一节点发射与所述测距操作相关联的脉冲的第二集合，其中在接收到所述第一集合的至少一个脉冲之后且在接收到所述第一集合的至少一个其 它脉冲之前，发射所述第二集合的至少一个脉冲，脉冲的所述第二集合包含经加时戳的脉冲，且在接收到与脉冲的所述第一集合相关联的定时指示之后的所界定的延迟周期发射所 述经加时戳的脉冲。
48.根据权利要求47所述的方法，其进一步包含确定脉冲的所述第二集合的发射时间 和脉冲的所述第一集合的接收时间，使得所述第一集合的所述脉冲中的至少一部分与所述 第二集合的所述脉冲中的至少一部分在时间上交错。
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述第一节点由于所述所确定的发射时间和接 收时间而在接收所述第一集合的给定脉冲与发射所述第二集合的给定脉冲之间交替。
50.根据权利要求47所述的方法，其进一步包含确定测距消息定时，使得所述第一节 点在接收与脉冲的所述第一集合相关联的整个测距消息之前发射与脉冲的所述第二集合 相关联的测距消息的至少一部分。
51.根据权利要求47所述的方法，其中所述第一节点基于脉冲的所述第一集合来执行 测距假设测试，同时为所述第二节点发射脉冲的所述第二集合以执行测距假设测试。
52.根据权利要求47所述的方法，其中所述第一节点发射测距前同步码，同时经由脉 冲的所述第一集合接收另一测距前同步码。
53.根据权利要求47所述的方法，其中所述所界定的延迟周期近似等于符号持续时间。
54.根据权利要求47所述的方法，其中所述所界定的延迟周期由符号索引来规定。
55.根据权利要求47所述的方法，其中在接收到所述定时指示的前沿之后的所述所界 定的延迟周期发射所述经加时戳的脉冲。
56.根据权利要求47所述的方法，其中所述第一节点在发射获取消息之后的所界定的 时间周期发射脉冲的所述第二集合。
57.根据权利要求47所述的方法，其进一步包含与所述第二节点通信以建立至少一个测距消息的发射定时。
58.根据权利要求47所述的方法，其中所述第二集合的所述脉冲中的每一者具有4纳 秒或更小的脉冲持续时间。
59.一种用于无线通信的设备，其包含接收器，其经配置以接收与测距操作相关联的脉冲的第一集合； 发射器，其经配置以发射与所述测距操作相关联的脉冲的第二集合，其中所述发射器 进一步经配置以在所述接收器接收所述第一集合的至少一个脉冲之后且在所述接收器接 收所述第一集合的至少一个其它脉冲之前发射所述第二集合的至少一个脉冲，且此外其中 脉冲的所述第二集合包含经加时戳的脉冲；以及时戳处理器，其经配置以确定时戳消息定时，使得所述发射器在所述接收器接收与脉 冲的所述第一集合相关联的定时指示之后的所界定的延迟周期发射所述经加时戳的脉冲。
60.根据权利要求59所述的设备，其进一步包含通信控制器，所述通信控制器经配置 以确定脉冲的所述第二集合的发射时间和脉冲的所述第一集合的接收时间，使得所述第一 集合的所述脉冲中的至少一部分与所述第二集合的所述脉冲中的至少一部分在时间上交T曰ο
61.根据权利要求60所述的设备，其中所述发射器和所述接收器进一步经配置以基于 所述所确定的发射时间和接收时间在接收所述第一集合的给定脉冲与发射所述第二集合 的给定脉冲之间交替。
62.根据权利要求59所述的设备，其中所述时戳处理器进一步经配置以确定测距消息 定时，使得所述发射器在所述接收器接收与脉冲的所述第一集合相关联的整个测距消息之 前发射与脉冲的所述第二集合相关联的测距消息的至少一部分。
63.根据权利要求59所述的设备，其进一步包含假设处理器，所述假设处理器经配置 以基于脉冲的所述第一集合来执行测距假设测试，同时所述发射器为节点发射脉冲的所述 第二集合以执行测距假设测试。
64.根据权利要求59所述的设备，其中所述时戳处理器进一步经配置以确定时戳消息 定时，使得所述发射器发射测距前同步码，同时所述接收器经由脉冲的所述第一集合来接 收另一测距前同步码。
65.根据权利要求59所述的设备，其中所述所界定的延迟周期近似等于符号持续时间。
66.根据权利要求59所述的设备，其中所述所界定的延迟周期由符号索引来规定。
67.根据权利要求59所述的设备，其中所述时戳处理器进一步经配置以确定时戳消息 定时，使得所述发射器在所述接收器接收所述定时指示的前沿之后的所述所界定的延迟周 期发射所述经加时戳的脉冲。
68.根据权利要求59所述的设备，其中所述时戳处理器进一步经配置以确定测距消息 定时，使得所述发射器在所述发射器发射获取消息之后的所界定的时间周期发射脉冲的所 述第二集合。
69.根据权利要求59所述的设备，其进一步包含通信控制器，所述通信控制器经配置 以与节点通信以建立至少一个测距消息的发射定时。
70.根据权利要求59所述的设备，其中所述第二集合的所述脉冲中的每一者具有4纳秒或更小的脉冲持续时间。
71.一种用于无线通信的设备，其包含用于接收与测距操作相关联的脉冲的第一集合的装置；用于发射与所述测距操作相关联的脉冲的第二集合的装置，其中所述用于发射的装置 经配置以在所述用于接收的装置接收所述第一集合的至少一个脉冲之后且在所述用于接 收的装置接收所述第一集合的至少一个其它脉冲之前发射所述第二集合的至少一个脉冲， 且此外其中脉冲的所述第二集合包含经加时戳的脉冲；以及用于确定时戳消息定时使得所述发射器在所述接收器接收与脉冲的所述第一集合相 关联的定时指示之后的所界定的延迟周期发射所述经加时戳的脉冲的装置。
72.根据权利要求71所述的设备，其进一步包含用于确定脉冲的所述第二集合的发射 时间和脉冲的所述第一集合的接收时间使得所述第一集合的所述脉冲中的至少一部分与 所述第二集合的所述脉冲中的至少一部分在时间上交错的装置。
73.根据权利要求72所述的设备，其中所述用于发射的装置和所述用于接收的装置进 一步经配置以基于所述所确定的发射时间和接收时间在接收所述第一集合的给定脉冲与 发射所述第二集合的给定脉冲之间交替。
74.根据权利要求71所述的设备，其中所述用于确定的装置经配置以确定测距消息定 时，使得所述用于发射的装置在所述用于接收的装置接收与脉冲的所述第一集合相关联的 整个测距消息之前发射与脉冲的所述第二集合相关联的测距消息的至少一部分。
75.根据权利要求71所述的设备，其进一步包含用于基于脉冲的所述第一集合来执行 测距假设测试的装置，同时所述用于发射的装置为节点发射脉冲的所述第二集合以执行测 距假设测试。
76.根据权利要求71所述的设备，其中所述用于确定的装置经配置以确定时戳消息定 时，使得所述用于发射的装置发射测距前同步码，同时所述用于接收的装置经由脉冲的所 述第一集合来接收另一测距前同步码。
77.根据权利要求71所述的设备，其中所述所界定的延迟周期近似等于符号持续时间。
78.根据权利要求71所述的设备，其中所述所界定的延迟周期由符号索引来规定。
79.根据权利要求71所述的设备，其中所述用于确定的装置经配置以确定时戳消息定 时，使得所述用于发射的装置在所述用于接收的装置接收所述定时指示的前沿之后的所述 所界定的延迟周期发射所述经加时戳的脉冲。
80.根据权利要求71所述的设备，其中所述用于确定的装置经配置以确定时戳消息定 时，使得所述用于发射的装置在所述用于发射的装置发射获取消息之后的所界定的时间周 期发射脉冲的所述第二集合。
81.根据权利要求71所述的设备，其进一步包含用于与节点通信以建立至少一个测距 消息的发射定时的装置。
82.根据权利要求71所述的设备，其中所述第二集合的所述脉冲中的每一者具有4纳 秒或更小的脉冲持续时间。
83.一种用于无线通信的计算机程序产品，其包含以代码进行编码的计算机可读媒体，所述代码可执行以在第一节点处接收与测距操作相关联的脉冲的第一集合；在所述第一节点处发射与所述测距操作相关联的脉冲的第二集合，其中在接收到所述 第一集合的至少一个脉冲之后且在接收到所述第一集合的至少一个其它脉冲之前发射所 述第二集合的至少一个脉冲，且此外其中脉冲的所述第二集合包含经加时戳的脉冲；以及确定时戳消息定时，使得所述发射器在所述接收器接收与脉冲的所述第一集合相关联 的定时指示之后的所界定的延迟周期发射所述经加时戳的脉冲。
84.一种头戴式耳机，其包含接收器，其经配置以接收与测距操作相关联的脉冲的第一集合； 发射器，其经配置以发射与所述测距操作相关联的脉冲的第二集合，其中所述发射器 进一步经配置以在所述接收器接收所述第一集合的至少一个脉冲之后且在所述接收器接 收所述第一集合的至少一个其它脉冲之前发射所述第二集合的至少一个脉冲，且此外其中 脉冲的所述第二集合包含经加时戳的脉冲；时戳处理器，其经配置以确定时戳消息定时，使得所述发射器在所述接收器接收与脉 冲的所述第一集合相关联的定时指示之后的所界定的延迟周期发射所述经加时戳的脉冲； 以及变换器，其经配置以基于经由所述接收器所接收的数据来提供音频输出。
85.一种腕表，其包含接收器，其经配置以接收与测距操作相关联的脉冲的第一集合； 发射器，其经配置以发射与所述测距操作相关联的脉冲的第二集合，其中所述发射器 进一步经配置以在所述接收器接收所述第一集合的至少一个脉冲之后且在所述接收器接 收所述第一集合的至少一个其它脉冲之前发射所述第二集合的至少一个脉冲，且此外其中 脉冲的所述第二集合包含经加时戳的脉冲；时戳处理器，其经配置以确定时戳消息定时，使得所述发射器在所述接收器接收与脉 冲的所述第一集合相关联的定时指示之后的所界定的延迟周期发射所述经加时戳的脉冲； 以及用户接口，其经配置以基于经由所述接收器所接收的数据来提供指示。
86.一种感测装置，其包含接收器，其经配置以接收与测距操作相关联的脉冲的第一集合； 发射器，其经配置以发射与所述测距操作相关联的脉冲的第二集合，其中所述发射器 进一步经配置以在所述接收器接收所述第一集合的至少一个脉冲之后且在所述接收器接 收所述第一集合的至少一个其它脉冲之前发射所述第二集合的至少一个脉冲，且此外其中 脉冲的所述第二集合包含经加时戳的脉冲；时戳处理器，其经配置以确定时戳消息定时，使得所述发射器在所述接收器接收与脉 冲的所述第一集合相关联的定时指示之后的所界定的延迟周期发射所述经加时戳的脉冲； 以及传感器，其经配置以提供待经由所述发射器发射的数据。
全文摘要
当测距节点(例如，装置)之间的相对时钟漂移相对高时，结合双向测距来提供相对短的周转时间以(例如)促进准确的测距测量。在一些方面中，经由使用对称信道来实现相对短的周转时间，所述对称信道经界定以使得能够在节点之间同时发射测距消息。举例来说，可通过配置所述节点在与所发射的测距消息相关联的脉冲发射中间接收与所接收的测距消息相关联的一个或一个以上脉冲来建立对称信道。以此方式，一个节点可在其它节点发送其测距时戳之后不久发送测距时戳，借此减轻所述时钟漂移对所述测距测量的影响。在一些方面中，所述脉冲可包含超宽带脉冲。本文中所描述的技术可用以在(例如)低功率和/或非相干无线装置中提供双向测距。
文档编号G01S13/76GK102124369SQ200980132154
公开日2011年7月13日 申请日期2009年8月20日 优先权日2008年8月20日
发明者戴维·乔纳森·朱利安, 贾展丰, 阿迈勒·埃克巴尔 申请人:高通股份有限公司