JP2017509884A - アクセスポイントにより開始される飛行時間ポジショニング - Google Patents

Abstract

無線ネットワークにおいてアクセスポイント（AP）により開始される飛行時間ポジショニングのためのシステム及び方法の実施例が概してここに記載される。室内ポジショニング及びナビゲーションのための正確なスケーラブルなネットワークにより開始される飛行時間（ToF）の対策は、全地球航法衛星システム信号が利用可能でない環境に提供される。開始側APと応答側デバイスとの間のToFが測定され、測定された時間を2で除算してそれを光の速度で乗算することにより、距離に変換される。クライアントでなくAPは、全体の室内位置決定手順のタイミング及び管理を十分に制御する。アクセスポイントにより開始されるToFポジショニングプロトコルのファインタイミング測定部分は、ToFの測定がクライアントとAPとの間で容易に切り替え可能なような対称的なプロトコルである。或る実施例では、開始側のアクセスポイント・ファインタイミング要求メッセージは、開始側APと応答側デバイスとの間のToF測定及び位置決定計算メッセージ交換をトリガーする。

Description

［関連出願への相互参照］
この出願は、2014年3月12日に出願された米国特許出願第14/205,888号の優先権の利益を主張し、この出願の全内容を参照により援用する。

［技術分野］
実施例は、無線ネットワークに関する。或る実施例は、IEEE802.11-2012標準を含むIEEE802.11標準の１つに従って動作する無線ネットワークに関する。或る実施例は、飛行時間（ToF：time-of-flight）ポジショニング（位置決め）に関する。或る実施例は、位置決定に関する。或る実施例は、室内ナビゲーションに関する。

室外ナビゲーション及びポジショニングは、様々な全地球航法衛星システム（GNSS：global navigation-satellite-system）及び様々なセルラシステムの開発に続いて広く展開されている。室内環境は、室外環境ほど正確に衛星又はセルラ基地局からの位置決定信号の受信を可能にしないため、室内ナビゲーション及びポジショニングは、室外ナビゲーション及びポジショニングとは異なる。その結果、正確且つリアルタイムの室内ナビゲーション及びポジショニングは実現することが困難である。

従来の室内ナビゲーション及びポジショニング方法（すなわち、“フィンガープリンティング（fingerprinting）”、“サイトマッピング（site-mapping）”等）は、アクセスポイント（AP：Access Point）からの受信信号強度を測定することにより位置決定を計算する。ハンドヘルドデバイスは、受信信号の強度を測定することにより位置決定計算を開始し、受信信号を送信するルータ又は他のアクセスポイントの位置からのその距離を見積もることによりその位置を決定する。不都合なことに、受信信号強度における大きい変動のため、これらの方法は不正確である。受信信号強度における変動は、約20メートル半径の誤差を生じる。従来の室内位置決定方法の他の欠点は、ネットワークがハンドヘルドデバイスの位置決定のためのタイミング及び管理を開始して有意に制御することができないことである。従って、ネットワークAPにより開始及び制御可能であり、クライアントの開始、中断、介入、不都合、又は応答を必要としない正確な室内ToFナビゲーション及びポジショニング方法のニーズが存在する。

或る例示的な実施例によるアクセスポイントにより開始される飛行時間（ToF）ポジショニングに適した例示的なネットワーク環境を示すネットワーク図 或る例示的な実施例によるアクセスポイントにより開始されるToFポジショニングのハイレベルな概略フローチャートのブロック図 或る例示的な実施例による基本的な飛行時間（ToF）計算の手順を示す図 或る例示的な実施例による飛行時間（ToF）ポジショニングの更新手順を示す図 或る例示的な実施例によるアクセスポイントにより開始される飛行時間（ToF）ポジショニングの手順を示す図 或る実施例による例示的な通信局の機能図

以下の説明及び図面は、当業者が特定の実施例を実施することを可能にするのに十分に特定の実施例を示している。他の実施例は、構造的、論理的、電気的、処理的及び他の変更を組み込んでもよい。或る実施例の部分及び特徴は、他の実施例の部分及び特徴に含まれてもよく、置換されてもよい。請求項に示す実施例は、これらの請求項の全ての利用可能な等価物を含む。

“例示的”という用語は、“例、事例、又は例示としての役目をする”ことを意味するためにここで使用される。“例示的”としてここに記載するいずれかの実施例は、必ずしも他の実施例より好ましい或いは有利であるとして解釈されるものではない。

ここで使用される“通信局”、“局”、“ハンドヘルドデバイス”、“モバイルデバイス”、“無線デバイス”及び“ユーザ装置（UE：user equipment）”という用語は、セルラ電話、スマートフォン、タブレット、ネットブック、無線端末、ラップトップコンピュータ、フェムトセル、HDR（High Data Rate）加入者局、アクセスポイント、アクセス端末、又は他のパーソナル通信システム（PCS：personal communication system）デバイスのような無線通信デバイスを示す。デバイスは移動体でもよく、静止型でもよい。

ここで使用される“アクセスポイント”という用語は固定局でもよい。アクセスポイントはまた、アクセスノード、基地局、又は当該技術分野において既知の他の同様の用語で呼ばれてもよい。アクセス端末はまた、移動局、ユーザ装置（UE）、無線通信デバイス、又は当該技術分野において既知の他の同様の用語で呼ばれてもよい。

室内ポジショニング及びナビゲーションのための正確なスケーラブルな飛行時間（ToF）の対策は、全地球航法衛星システム（GNSS、GPS、GLONASS及びGALILEO）信号が利用可能でない環境に提供される。飛行時間（ToF）は、信号がユーザからアクセスポイントに伝搬してユーザに戻るために必要な全体の時間として規定される。測定されたToF値は、測定時間を2で除算してそれを光の速度で乗算することにより、距離に変換される。

多くの事例及び用途では、ネットワークは、好ましくはクライアントの開始、中断、介入、不都合、又は応答なしに、クライアントの位置決定を必要とする。APがプロトコルの開始側である室内位置決定のための正確な方法が開示される。このネットワークにより開始される位置決定方法は、クライアントがクライアントにより開始されるToF手順を実行すること及び／又はAPに戻す報告を必要としない。クライアントではなくAPは、全体の室内位置決定手順のタイミング及び管理を十分に制御し、手順をクライアントにとって更に便利且つ電力効率的にする。アクセスポイントにより開始されるToFポジショニングプロトコルのファインタイミング測定（Fine Timing Measurement）部分は、ToF測定の開始側がクライアントとAPとの間で容易に切り替え可能であるような対称的なプロトコルである。

図１は、或る実施例による無線ネットワークの様々なネットワークエレメントを示している。無線ネットワーク100は、IEEE802.11通信技術に従って通信してもよい複数の通信局（STA）と、１つ以上のアクセスポイント（AP）とを含む。通信局は、静止型ではなく固定の位置を有さないモバイルデバイスでもよい。１つ以上のアクセスポイントは、静止型でもよく、固定の位置を有してもよい。局は、開始側局STA-A 102と、１つ以上の応答側局STA-B 104とを含んでもよい。開始側局102は、その位置を決定するために、応答側局104とのToFポジショニングを開始する通信局でもよい。ToFポジショニング手順は、図３〜５において以下に更に詳細に説明するようなメッセージの交換を含むメッセージの交換を含んでもよい。

或る実施例では、開始側局102は、ポジショニング局でもよく、１つ以上の応答側局（例えば、連携局及び／又は１つ以上のアクセスポイント）に対するその位置を決定してもよい。連携局は、IEEE802.11により構成された通信局（STA）又はAPでもよい。他の実施例では、開始側局102は、地理座標におけるその位置を決定してもよい。或る実施例では、応答側局は、地理座標に対するその位置又は地理座標におけるその位置を決定することが可能でもよい。

図２は、或る例示的な実施例に従ってアクセスポイントにより開始されるToFポジショニングの方法200を実行する際の動作を示すフローチャートである。方法200の動作は、図１に関して前述した開始側局STA-A 102及び／又は応答側局STA-Bにより実行されてもよい。図２に示すように、この方法200は、動作202、204、206及び208を含む。

動作202で始まり、開始側局STA-A 102は、AP FTM要求メッセージを応答側局STA-B 104に送信することにより、応答側局STA-B 104との室内ToFポジショニング動作を開始する。制御フローは動作204に進む。

動作204において、ToFは、開始側局STA-A 102と応答側局STA-B 104との間で測定される。ToF測定は、タイマt1〜t4を使用して実行され、ToF=((t4-t1)-(t3-t2))/2である。タイミング測定のためのメッセージプロトコルは、以下の図５において詳細に説明する。制御フローは動作206に進む。

動作206において、開始側局STA-A 102と応答側局STA-Bとの間の距離は、ToF測定から計算される。距離は、測定されたToFを2で除算してそれを光の速度で乗算することにより計算される。制御フローは動作208に進む。

動作208において、応答側局STA-B 104の位置範囲は、ネットワーク及び／又は応答側局STA-Bにより、開始側局STA-A 102からのその計算された距離から決定される。換言すると、位置範囲は、APからの計算された距離に等しい半径を有する円である。正確な位置は、複数の位置範囲決定の三辺測量を使用して、ネットワーク及び／又は応答側局STA-Bにより決定される。

図３は、或る例示的な実施例に従ってアクセスポイントにより開始されるToFポジショニングの基本的な飛行時間（ToF）計算部分の手順を示している。図３に示すように、開始側局STA-A 102は、管理フレームを搬送するメッセージM1 302を応答側局STA-B 104に送信するように構成されてもよい。応答側局STA-B 104は、ACK304で応答してもよい。M1 302は、タイミング測定アクションフレームでもよい。タイミング測定アクションフレームは、ユニキャスト管理フレームでもよい。開始側局STA-A 102からのM1出発時間（ToD：time of departure）であるt1と、応答側局STA-B 104でのM1の到着時間（ToA：time of arrival）であるt2とが保存される。

応答側局STA-B 104は、ToD t3において管理フレームを搬送するメッセージM2 306を開始側局STA-A 102に送信するように構成されてもよい。開始側局STA-A 102は、ACK308で応答してもよい。M2 306は、タイミング測定アクションフレームでもよい。タイミング測定アクションフレームは、ユニキャスト管理フレームでもよい。M2 306は、保存された時間値t2及びACK304のToDであるt3の時間値を開始側局STA-A 102に返信してもよい。

全ての出発時間及び到着時間t1〜t4は、開始側局STA-A 102において保存される。開始側局STA-A 102は、以下の式によりToFを計算する。
ToF=((t4-t1)-(t3-t2))/2 （式1）
或る実施例では、メッセージM1 302及びM2 306は、802.11(v)によるタイミング測定アクションフレームでもよい。メッセージM1 302はM1フレームを示してもよく、メッセージM2 306はM2フレームを示してもよい。或る実施例では、メッセージM1 302は、他の局とのToFポジショニングを開始するために使用されてもよい。

或る実施例では、メッセージM1は第１のタイミング測定アクションフレームでもよく、メッセージM2は第２のタイミング測定アクションフレームでもよい。或る実施例では、タイミング測定アクションフレームは、タイミング測定フレームでもよい。或る実施例では、媒体アクセス制御（MAC：Media Access Control）サブレイヤ管理エンティティ（MLME：MAC Sublayer Management Entity）は、タイミング測定フレームを構成する。

或る実施例では、タイミング測定情報は、t2の値及びt3の値（すなわち、２つの値）でもよく、t3-t2の値（すなわち、単一の差分値）でもよい。これらの実施例では、開始側局は、メッセージM2 306の構造を解析するように構成されてもよい。メッセージM2 306の構造を解析することにより、開始側局STA-A 102は、メッセージM2 306がt2及びt3の値（すなわち、２つの値）を含むか、t3-t2の値（すなわち、単一の差分値）を含むかを決定してもよい。これらの実施例のいくつかでは、メッセージM2 306は、異なる要素を含んでもよく、開始側局がメッセージM2 306の構造を解析することを可能にするために部分要素のコーディング（sub-element coding）を使用してもよい。

或る実施例では、t2は、応答側局STA-B 104におけるメッセージM1 302の到着に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプでもよく、t3は、応答側局STA-B 104によるメッセージM2 306の送信に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプ（すなわち、t2と同じクロックに対して測定される）でもよい。或る実施例では、t1は、開始側局STA-A 102によるメッセージM1 302の送信に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプでもよく、t4は、メッセージM1の受信を確認する送達確認フレーム304の受信に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプ（すなわち、t1と同じクロックに対して測定される）でもよい。

或る実施例では、t2の値は、応答側局STA-B 104におけるメッセージM1 302のToAであり、t3の値は、ACKフレーム304が応答側局STA-B 104により送信された時間である。t2及びt3の値の双方を含めることは、ToF精度の増加のために２つの局におけるクロックレートの差を較正するための特定の直接的な方法を可能にするため、より最適になり得る。更に、単一の値（t3-t2）を含めることは、ToF精度の増加のために受信側及び応答側局の間の相対タイミングずれがトラッキングされることを可能にし得る。

図４は、より高精度なタイミング測定分解能を有する他の例示的な実施例による飛行時間（ToF）ポジショニング400の更新手順を示している。図４に示すように、応答側局STA-A 104は、ファインタイミング（FTM：Fine Timing）要求メッセージを搬送するメッセージM1 402を開始側局STA-1（すなわち、AP）102に送信するように構成されてもよい。開始側局STA-A 102は、ACK404で応答してもよい。

開始側局STA-A 102は、ToD時間t1’において、ToA時間t2’に到着するファインタイミング測定1（FTM1：Fine Timing Measurement 1）メッセージM2 406を応答側局STA-A 104に直ちに送信することにより、タイミング測定を開始してもよい。応答側局STA-A 104は、ToD時間t3’においてACK408で応答してもよい。ACK408は、ToA時間t4’においてSTA-A 104に到着する。開始側局STA-A 102からのM2 406のToDであるt1’と、開始側局STA-A 102におけるACK408の到着時間（ToA）であるt4’とが開始側局STA-A 102により保存される。このメッセージ交換は、測定間隔Iを生じる。別の実施例では、応答側局STA-A 104は、測定自体が後の段階で生じ得るような可用性のウィンドウで応答してもよい。

応答側局STA-A 104は、第２の管理フレームを搬送する他のFTM要求メッセージM3 401を開始側局STA-A 102に送信するように構成されてもよい。開始側局STA-A 102は、ACK412で応答してもよい。FTM要求メッセージM3 410は、開始側局STA-A 012による他のファインタイミング測定を開始してもよい。開始側局STA-A 102は、ToD時間t1において、保存されたt1’及びt4’を報告するFTM1メッセージM4 416を応答側局STA-A 104に直ちに送信することにより、第２のファインタイミング測定を開始してもよい。応答側局STA-A 104は、ToD時間t3において、ToA時間t4において開始側局STA-A 104に到着するACK418で応答してもよい。このメッセージ交換は、測定間隔IIを生じる。開始側局STA-A 102は、タイミング値t1〜t4から最終的なToFを計算する。

或る実施例では、ToF要求メッセージM1 402及びM3 410は、802.11REVmcによるファインタイミング測定アクションフレームでもよい。FTM要求メッセージM1 402及びM3 410は、それぞれM1及びM3フレームを示してもよい。FTM1メッセージM2 406及びM4 416は、それぞれM2及びM4フレームを示してもよい。或る実施例では、メッセージM1 402は、他の局とのToFポジショニングを開始するために使用されてもよい。

或る実施例では、メッセージM2 406は第１のタイミング測定アクションフレームでもよく、メッセージM4 414は第２のタイミング測定アクションフレームでもよい。或る実施例では、タイミング測定アクションフレームは、タイミング測定フレームでもよい。或る実施例では、媒体アクセス制御（MAC：Media Access Control）サブレイヤ管理エンティティ（MLME：MAC Sublayer Management Entity）は、タイミング測定フレームを構成する。

或る実施例では、タイミング測定情報は、t1’の値及びt4’の値（すなわち、２つの値）でもよく、t4’-t1’の値（すなわち、単一の差分値）でもよい。これらの実施例では、開始側局STA-A 102は、メッセージ4 416の構造を解析するように構成されてもよい。メッセージM4 416の構造を解析することにより、開始側局STA-A 102は、メッセージM 416がt1’及びt4’の値（すなわち、２つの値）を含むか、t4’-t1’の値（すなわち、単一の差分値）を含むかを決定してもよい。これらの実施例のいくつかでは、メッセージM4 416は、異なる要素を含んでもよく、開始側局がメッセージM4 416の構造を解析することを可能にするために部分要素のコーディング（sub-element coding）を使用してもよい。

或る実施例では、t2は、応答側局STA-B 104におけるFTM1メッセージM4 412の到着に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプでもよく、t3は、応答側局STA-B 104により送信されたACKフレーム418の送信に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプでもよい。或る実施例では、t1’は、開始側局STA-A 102によるメッセージFTM1 406の送信に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプでもよく、t4は、FTM1メッセージM2 406の受信を確認する送達確認フレーム408の受信に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプ（すなわち、t1’と同じクロックに対して測定される）でもよい。

或る実施例では、t2の値は、FTM1メッセージM4 412が応答側局STA-B 104に到着する時間であり、t3の値は、ACKフレーム418が応答側局STA-B 104により送信された時間である。t1’及びt4’の値の双方を第２のFTM1メッセージ416に含めることは、ToF精度の増加のために２つの局におけるクロックレートの差を較正するための特定の直接的な方法を可能にするため、より最適になり得る。更に、単一の値（t4’-t1’）を含めることは、ToF精度の増加のために受信側及び応答側局の間の相対タイミングずれがトラッキングされることを可能にし得る。

図５は、或る例示的な実施例に従ってアクセスポイントにより開始されるToFポジショニング500の手順を示している。アクセスポイントにより開始されるToFポジショニングは、AP及びクライアントの双方において新たなメッセージフローを実装する必要性、クライアントにおけるリソース可用性のための必要な機能を実現する困難性、及びアソシエーションされていないAPのSTA-2 AP522がオフチャネルである過度の時間のような、クライアントにより開始されるプロトコルを単に逆にする複数の欠点を克服する。

アクセスポイントにより開始されるToFポジショニングは、アソシエーションされたAPがネゴシエーション段階及び結果の報告段階を実行して、APリソースの改善した使用を可能にし、より多くのユーザをサポートすることにより、アソシエーションされていないAPがオフチャネルである時間を最小化する。アクセスポイントにより開始されるToFポジショニングの測定段階は、基本的なプロトコルとほぼ同一であり、実装、テスト及び検定を簡略化する。アクセスポイントにより開始されるToFポジショニングプロトコルは、APのFTM要求が複数のAPを含むように拡張されてもよく、完全にネットワークにより開始されるプロトコルを可能にする。

アクセスポイントにより開始されるToFポジショニングプロトコルは、アソシエーションされたAPに対してAP FTM要求メッセージを発行することによりデバイスからのポジショニングを要求させ、デバイスが図３及び４に提示される基本的なプロトコルとほぼ同一のFTM手順を実行することをトリガーする。基本的なプロトコルのFTM要求メッセージをAPに送信するのではなく、クライアントはFTM準備完了（FTM Ready）メッセージを送信する。FTM準備完了メッセージは、基本的なプロトコルのFTM要求メッセージと同じ測定を行わせる。次に、測定段階（FTM1及びACK）が実行される。FTM準備完了からFTM1に続くACKまでの手順の全ては、クライアントのポジショニングを求めるAPで実行され、アソシエーションされていないAPがオフチャネルである時間を最小化することにより、アソシエーションされていないAPが更に多くのユーザにサービス提供することを可能にする。アクセスポイントにより開始されるToFポジショニング方法は、アソシエーションされたAPへのタイマ値t1〜t4の報告を行わせる。

図５に示すように、アソシエーションされたAPのSTA1 520は、管理フレームを搬送するAP FTM要求メッセージM1 502を応答側デバイスSTA3 524に送信するように構成されてもよく、応答側デバイスSTA3 524は、ACK504で応答してもよい。M1 502は、タイミング測定アクションフレームでもよい。タイミング測定アクションフレームは、ユニキャスト管理フレームでもよい。

応答側デバイスSTA3 524は、FTM準備完了メッセージM2 506をアソシエーションされたAPのSTA1 520又はアソシエーションされていないAPのSTA2 522に送信するように構成されてもよく、アソシエーションされたAPのSTA1 520又はアソシエーションされていないAPのSTA2 522は、ACK508で応答してもよい。

STA2-AP 522（又はSTA1 520）は、ToD t1において、管理フレームを搬送するFTM1メッセージM3を応答側デバイスSTA3 524に送信するように構成されてもよい。応答側デバイスSTA3 524は、ToA t2においてメッセージを受信し、ToD t3において、ToA t4にSTA2-APに到着するACKフレーム514で応答してもよい。FTM1メッセージM3 512は、タイミング測定アクションフレームでもよい。タイミング測定アクションフレームは、ユニキャスト管理フレームでもよい。応答側デバイスSTA3 512におけるFTM1メッセージM3 512の到着時間（ToA）であるt2と、応答側局STA3からのそのACK514の出発時間（ToD）であるt3とが応答側デバイスSTA3 524により保存される。

応答側デバイスSTA3 524は、管理フレームを搬送するFTM報告メッセージM4 516をアソシエーションされたAPのSTA1 520に送信するように構成されてもよい。アソシエーションされたAPのSTA1 520は、ACKフレーム518で応答してもよい。FTM報告メッセージM4 516は、タイミング測定アクションフレームでもよい。タイミング測定アクションフレームは、ユニキャスト管理フレームでもよい。M4 516は、保存された値t2及びt3を開始側のアソシエーションされたAP520に返信してもよい。全ての出発時間及び到着時間t1〜t4は保存される。開始側のアソシエーションされたSTA1 AP520は、以下の式により最終的なToFを計算する。
ToF=((t4-t1)-(t3-t2))/2 （式1）
或る実施例では、メッセージM1 302及びM2 306は、802.11(v)によるタイミング測定アクションフレームでもよく、より高精度の測定分解能を提供する他の実施例では、メッセージM1 202は802.11REVmcによるファインタイミング測定アクションフレームでもよい。メッセージM3 512はM3フレームを示してもよく、メッセージM4 516はM4フレームを示してもよい。或る実施例では、メッセージM1 502は、他の局とのToFポジショニングを開始するために使用されてもよい。

或る実施例では、メッセージM3は第１のタイミング測定アクションフレームでもよく、メッセージM4は第２のタイミング測定アクションフレームでもよい。或る実施例では、タイミング測定アクションフレームは、タイミング測定フレームでもよい。或る実施例では、媒体アクセス制御（MAC：Media Access Control）サブレイヤ管理エンティティ（MLME：MAC Sublayer Management Entity）は、タイミング測定フレームを構成する。

或る実施例では、タイミング測定情報は、t2の値及びt3の値（すなわち、２つの値）でもよく、t3-t2の値（すなわち、単一の差分値）でもよい。これらの実施例では、開始側局STA1 520は、メッセージM4 516の構造を解析するように構成されてもよい。メッセージM4 516の構造を解析することにより、開始側局STA1 520は、メッセージM4 516がt2及びt3の値（すなわち、２つの値）を含むか、t3-t2の値（すなわち、単一の差分値）を含むかを決定してもよい。これらの実施例のいくつかでは、メッセージM4 516は、異なる要素を含んでもよく、開始側局STA1-AP 502がメッセージM4 516の構造を解析することを可能にするために部分要素のコーディング（sub-element coding）を使用してもよい。

或る実施例では、t2は、応答側デバイスSTA3 524におけるメッセージM3の到着に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプでもよく、t3は、応答側デバイスSTA3 524によるACKメッセージ514の送信に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプ（すなわち、t2と同じクロックに対して測定される）でもよい。或る実施例では、t1は、アソシエーションされていないアクセスポイントSTA2 522によるFTM1 M3 512の送信に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプでもよく、t4は、メッセージM3の受信を確認する送達確認フレームの受信に関連するローカルクロックに対するタイムスタンプ（すなわち、t1と同じクロックに対して測定される）でもよい。

或る実施例では、t2の値は、FTM1メッセージM3 512が応答側デバイスSTA3 524に到着する時間であり、t3の値は、ACKフレーム514が応答側デバイスSTA3 524により送信された時間である。t2及びt3の値の双方を含めることは、ToF精度の増加のために２つの局におけるクロックレートの差を較正するための特定の直接的な方法を可能にするため、より最適になり得る。更に、単一の値（t3-t2）を含めることは、ToF精度の増加のために受信側及び応答側局の間の相対タイミングずれがトラッキングされることを可能にし得る。

図６は、或る実施例による通信局の機能図である。通信局600は、応答側局104（図１）のような応答側局又は開始側局102（図１）のような開始側局として使用されるのに適してもよい。通信局600は、ここに記載のメッセージ（例えば、フレーム）を送信及び受信する物理レイヤ回路602と、ここに記載の様々な動作を実行する処理回路604とを含んでもよい。

或る実施例では、物理レイヤ回路602及び処理回路604は、前述の時間管理フレームを搬送するメッセージM1〜M4（図５）を送信及び受信するように構成されてもよい。

或る実施例では、通信局600は、パーソナルデジタルアシスタント（PDA）、無線通信機能を備えたラップトップ若しくはポータブルコンピュータ、ウェブタブレット、無線電話、スマートフォン、無線ヘッドセット、ページャ、インスタントメッセージングデバイス、デジタルカメラ、アクセスポイント、テレビ、医療用デバイス（例えば、心拍数モニタ、血圧モニタ等）、又は無線で情報を受信及び／又は送信し得る他のデバイスのような、ポータブル無線通信デバイスの一部でもよい。

或る実施例では、通信局600は、１つ以上のアンテナを含んでもよい。アンテナは、例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナ、マイクロストリップアンテナ、又はRF信号の送信に適した他の種類のアンテナを含む１つ以上の指向性又は無指向性アンテナを含んでもよい。或る実施例では、２つ以上のアンテナの代わりに、複数の開口を備えたアンテナが使用されてもよい。これらの実施例では、各開口は、別のアンテナと考えられてもよい。或るMIMO（multiple-input multiple-output）の実施例では、アンテナは、アンテナ及び送信側局のアンテナのそれぞれの間を生じ得る空間ダイバーシチ及び異なるチャネル特性を利用するように有効に分離されてもよい。

或る実施例では、通信局600は、キーボード、ディスプレイ、不揮発性メモリポート、複数のアンテナ、グラフィックスプロセッサ、アプリケーションプロセッサ、スピーカ、及び他のモバイルデバイスの要素のうち１つ以上を含んでもよい。ディスプレイは、タッチスクリーンを含むLCDスクリーンでもよい。

通信局600は、複数の別々の機能要素を有するものとして示されているが、１つ以上の機能要素は、結合されてもよく、デジタルシグナルプロセッサ（DSP）を含む処理要素のようなソフトウェアにより構成された要素及び／又はハードウェアの要素の組み合わせにより実現されてもよい。例えば、或る要素は、１つ以上のマイクロプロセッサ、DSP、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、特定用途向け集積回路（ASIC）、無線周波数集積回路（RFIC）、並びにここに記載の機能を少なくとも実行する様々なハードウェア及び論理回路の組み合わせを有してもよい。或る実施例では、通信局600の機能要素は、１つ以上の処理要素で動作する１つ以上の処理を示してもよい。

実施例は、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの１つ又は組み合わせで実現されてもよい。実施例はまた、コンピュータ読み取り可能記憶デバイスに記憶された命令として実現されてもよく、命令は、ここに記載の動作を実行するために少なくとも１つのプロセッサにより読み取られて実行されてもよい。コンピュータ読み取り可能記憶デバイスは、機械（例えば、コンピュータ）により読み取り可能な形式で情報を記憶するいずれかの過渡的でない機構を含んでもよい。例えば、コンピュータ読み取り可能記憶デバイスは、読み取り専用メモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、並びに他の記憶デバイス及び媒体を含んでもよい。或る実施例では、通信局600は、１つ以上のプロセッサを含んでもよく、コンピュータ読み取り可能記憶デバイスに記憶された命令で構成されてもよい。

一例では、アクセスポイントの開始側局により実行される飛行時間（ToF）ポジショニングの方法は、アクセスポイント（AP）により、APファインタイミング測定（FTM）要求を搬送するメッセージM1を応答側局に送信するステップであり、AP FTM要求メッセージは、応答側局に対して応答側局がファインタイミング測定を実行する準備ができていることを示すFTM準備完了メッセージM2を送信するように指示するステップと、APにおいて、応答側局からFTM準備完了メッセージM2を受信し、開始側局に対して応答側局への送信のためにFTM1メッセージM3を準備させるステップと、APにより、FTM1メッセージM3を応答側局に送信し、応答側局に対してFTM報告メッセージM4をAPに送信するように指示するステップと、APにおいて、応答側局からFTM報告メッセージM4を受信するステップであり、FTM報告メッセージM4は、応答側デバイスのToFポジショニングを計算するためのタイミング情報を搬送するステップとを有する。

他の例では、通信局は、飛行時間（ToF）ポジショニングを実行するように構成され、アクセスポイント（AP）により、APファインタイミング測定（FTM）要求を搬送するメッセージM1を応答側局に送信し、AP FTM要求メッセージは、応答側局に対して応答側局がファインタイミング測定を実行する準備ができていることを示すFTM準備完了メッセージM2を送信するように指示し、APにおいて、応答側局からFTM準備完了メッセージM2を受信し、開始側局に対して応答側局への送信のためにFTM1メッセージM3を準備させ、APにより、FTM1メッセージM3を応答側局に送信し、応答側局に対してFTM報告メッセージM4をAPに送信するように指示し、APにおいて、応答側局からFTM報告メッセージM4を受信し、FTM報告メッセージM4は、応答側デバイスのToFポジショニングを計算するためのタイミング情報を搬送するように構成された物理レイヤ回路及び処理要素を有する。

他の例では、動作を実行するために、１つ以上のプロセッサにより実行される命令を記憶した過渡的でないコンピュータ読み取り可能記憶デバイスは、アクセスポイント（AP）により、APファインタイミング測定（FTM）要求を搬送するメッセージM1を応答側局に送信するステップであり、AP FTM要求メッセージは、応答側局に対して応答側局がファインタイミング測定を実行する準備ができていることを示すFTM準備完了メッセージM2を送信するように指示するステップと、APにおいて、応答側局からFTM準備完了メッセージM2を受信し、開始側局に対して応答側局への送信のためにFTM1メッセージM3を準備させるステップと、APにより、FTM1メッセージM3を応答側局に送信し、応答側局に対してFTM報告メッセージM4をAPに送信するように指示するステップと、APにおいて、応答側局からFTM報告メッセージM4を受信するステップであり、FTM報告メッセージM4は、応答側デバイスのToFポジショニングを計算するためのタイミング情報を搬送するステップとを有する。

一例では、メッセージM3についての出発時間（ToD）の時間値t1及び対応する受信される送達確認フレーム（ACK）についての到着時間（ToA）の時間値t4は、開始側局により保存される。

他の例では、メッセージM3についての到着時間（ToA）の時間値t2及び対応する受信される送達確認フレーム（ACK）についての出発時間（ToD）の時間値t3、又はt2-t3の差分値は、APによりFTM報告メッセージM4において受信される。

他の例では、飛行時間（ToF）は、((t4-t1)-(t3-t2))/2として計算され、開始側局からの距離は、(ToF/2)×光の速度として計算される。

他の例では、対応するデバイスの位置範囲は、APによりToF計算から導出された開始側局からの距離に従って決定され、正確な位置は、複数の位置範囲の決定の三辺測量を使用することにより決定される。

要約は、読者が技術的開示の性質及び要旨を確認することを可能にする要約を要求する37 C.F.R. Section 1.72(b)に従うために提供される。これは、特許請求の範囲又は意味を限定又は解釈するために使用されるものではないという理解で提示される。以下の特許請求の範囲は、各請求項が別々の実施例として自立して、詳細な説明に組み込まれる。

Claims (18)

1. アクセスポイントの開始側局により実行される飛行時間（ToF）ポジショニングの方法であって、
   前記アクセスポイント（AP）の開始側局により、APファインタイミング測定（FTM）要求を搬送するメッセージM1を応答側局に送信するステップであり、前記AP FTM要求メッセージは、前記応答側局に対して前記応答側局がFTMを実行する準備ができていることを示すFTM準備完了メッセージM2を送信するように指示するステップと、
   前記APの開始側局において、前記応答側局から前記FTM準備完了メッセージM2を受信し、前記APの開始側局に対して前記応答側局への送信のためにFTM1メッセージM3を準備させるステップと、
   前記APの開始側局により、前記FTM1メッセージM3を前記応答側局に送信し、前記応答側局に対してFTM報告メッセージM4を前記APの開始側局に送信するように指示するステップと、
   前記APの開始側局において、前記応答側局から前記FTM報告メッセージM4を受信するステップであり、前記FTM報告メッセージM4は、応答側デバイスのToFポジショニングを計算するためのタイミング情報を搬送するステップと
   を有する方法。
2. 前記APの開始側局において、前記メッセージM3についての出発時間（ToD）の時間値t1及び対応する受信される送達確認フレーム（ACK）についての到着時間（ToA）の時間値t4を保存するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記APの開始側局により、FTM報告メッセージM4において前記メッセージM3についての到着時間（ToA）の時間値t2及び対応する受信される送達確認フレーム（ACK）についての出発時間（ToD）の時間値t3、又はt2-t3の差分値を受信するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記APの開始側局により、飛行時間（ToF）を、((t4-t1)-(t3-t2))/2として計算し、APの開始側局からの距離を、(ToF/2)×光の速度として計算するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記APの開始側局及び／又は応答側局により、ToF計算から導出された前記APの開始側局からの距離に従って前記応答側デバイスの位置範囲を決定し、複数の位置範囲の決定の三辺測量を使用することにより前記応答側デバイスの正確な位置を決定するステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
6. 飛行時間（ToF）ポジショニングを実行するように構成された通信局であって、
   アクセスポイント（AP）ファインタイミング測定（FTM）要求を搬送するメッセージM1を応答側局に送信し、前記AP FTM要求メッセージは、前記応答側局に対して応答側局がファインタイミング測定を実行する準備ができていることを示すFTM準備完了メッセージM2を送信するように指示し、
   前記応答側局から前記FTM準備完了メッセージM2を受信し、前記APの開始側局に対して前記応答側局への送信のためにFTM1メッセージM3を準備させ、
   前記FTM1メッセージM3を前記応答側局に送信し、前記応答側局に対してFTM報告メッセージM4を前記通信局に送信するように指示し、
   前記応答側局から前記FTM報告メッセージM4を受信し、前記FTM報告メッセージM4は、応答側デバイスのToFポジショニングを計算するためのタイミング情報を搬送するように構成された物理レイヤ回路及び処理要素を有する通信局。
7. 前記メッセージM3についての出発時間（ToD）の時間値t1及び対応する受信される送達確認フレーム（ACK）についての到着時間（ToA）の時間値t4を保存するように更に構成される、請求項６に記載の通信局。
8. 前記APにより、FTM報告メッセージM4において前記メッセージM3についての到着時間（ToA）の時間値t2及び対応する受信される送達確認フレーム（ACK）についての出発時間（ToD）の時間値t3、又はt2-t3の差分値を受信するように更に構成される、請求項６に記載の通信局。
9. 飛行時間（ToF）を、((t4-t1)-(t3-t2))/2として計算し、開始側局からの距離を、(ToF/2)×光の速度として計算するように更に構成される、請求項６に記載の通信局。
10. ToF計算から導出された前記通信局からの距離に従って前記応答側デバイスの位置範囲を決定し、複数の位置範囲の決定の三辺測量を使用することにより前記応答側デバイスの正確な位置を決定するように更に構成される、請求項６に記載の通信局。
11. 無線通信メッセージM1〜M4を送信及び受信可能な物理レイヤ回路及び関連するアンテナを有するように更に構成される、請求項６に記載の通信局。
12. アクセスポイント（AP）の開始側局により、APファインタイミング測定（FTM）要求を搬送するメッセージM1を応答側局に送信し、前記AP FTM要求メッセージは、前記応答側局に対して前記応答側局がFTMを実行する準備ができていることを示すFTM準備完了メッセージM2を送信するように指示し、
    前記APの開始側局において、前記応答側局から前記FTM準備完了メッセージM2を受信し、前記APの開始側局に対して前記応答側局への送信のためにFTM1メッセージM3を準備させ、
    前記APの開始側局により、前記FTM1メッセージM3を前記応答側局に送信し、前記応答側局に対してFTM報告メッセージM4を前記APの開始側局に送信するように指示し、
    前記APの開始側局において、前記応答側局から前記FTM報告メッセージM4を受信し、前記FTM報告メッセージM4は、前記応答側デバイスのToFポジショニングを計算するためのタイミング情報を搬送する処理要素を有するように更に構成される、請求項６に記載の通信局。
13. アクセスポイントの開始側局により実行される飛行時間（ToF）ポジショニングのための方法を実行するために、１つ以上のプロセッサにより実行されるコンピュータプログラムであって、
    前記方法は、
    前記アクセスポイント（AP）の開始側局により、APファインタイミング測定（FTM）要求を搬送するメッセージM1を応答側局に送信するステップであり、前記AP FTM要求メッセージは、前記応答側局に対して前記応答側局がFTMを実行する準備ができていることを示すFTM準備完了メッセージM2を送信するように指示するステップと、
    前記APの開始側局において、前記応答側局から前記FTM準備完了メッセージM2を受信し、前記APの開始側局に対して前記応答側局への送信のためにFTM1メッセージM3を準備させるステップと、
    前記APの開始側局により、前記FTM1メッセージM3を前記応答側局に送信し、前記応答側局に対してFTM報告メッセージM4を前記APの開始側局に送信するように指示するステップと、
    前記APの開始側局において、前記応答側局から前記FTM報告メッセージM4を受信するステップであり、前記FTM報告メッセージM4は、応答側デバイスのToFポジショニングを計算するためのタイミング情報を搬送するステップと
    を有するコンピュータプログラム。
14. 前記方法は、前記APの開始側局において、前記メッセージM3についての出発時間（ToD）の時間値t1及び対応する受信される送達確認フレーム（ACK）についての到着時間（ToA）の時間値t4を保存するステップを更に有する、請求項１３に記載のコンピュータプログラム。
15. 前記方法は、前記APの開始側局により、FTM報告メッセージM4において前記メッセージM3についての到着時間（ToA）の時間値t2及び対応する受信される送達確認フレーム（ACK）についての出発時間（ToD）の時間値t3、又はt2-t3の差分値を受信するステップを更に有する、請求項１３に記載のコンピュータプログラム。
16. 前記方法は、前記APの開始側局により、飛行時間（ToF）を、((t4-t1)-(t3-t2))/2として計算し、APの開始側局からの距離を、(ToF/2)×光の速度として計算するステップを更に有する、請求項１３に記載のコンピュータプログラム。
17. 前記方法は、前記APの開始側局及び／又は応答側局により、ToF計算から導出された前記APの開始側局からの距離に従って前記応答側デバイスの位置範囲を決定し、複数の位置範囲の決定の三辺測量を使用することにより前記応答側デバイスの正確な位置を決定するステップを更に有する、請求項１３に記載のコンピュータプログラム。
18. 請求項１３ないし１７のうちいずれか１項に記載のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能記憶媒体。

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