用于混合的超宽带和窄带信令的技术的制作方法

用于混合的超宽带和窄带信令的技术
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请根据35 u.s.c.
§
119(e)要求于2020年11月2日提交的名称为“techniques for hybridized ultra-wideband and narrowband signaling”的美国临时申请第63/108862号的优先权，该临时申请的内容以引用方式并入本文。本技术还涉及于2021年11月1日提交的名称为“signaling techniques using fragmented and multi-partitioned uwb packets”的美国专利申请no.17/453,165(其要求于2021年8月4日提交的名称为“signaling techniques using fragmented and multi-partitioned uwb packets”的美国临时申请no.63/229,482的优先权)；2021年11月1日提交的名称为“sequences for ultra-wideband ranging”的美国专利申请no.17/453,164(其要求于2021年8月13日提交的名称为“sequences for ultra-wideband ranging”的美国临时申请no.63/233,109的优先权)；以及2021年11月1日提交的名称为“announcing uwb/nba-uwb-mms ranging rounds via narrowband based advertisements”的美国专利申请no.17/453,163(其要求于2021年8月16日提交的名称为“announcing uwb/nba-uwb-mms ranging rounds via narrowband based advertisements”的美国临时申请no.63/233,598的优先权)，所有这些专利申请的内容均以引用方式并入本文。


背景技术：

3.无线设备可采用短程无线应用进行许多不同任务。例如，无线设备(例如，密钥卡)可被配置为使得当设备进入车辆(例如，汽车)的一定接近度内时，自动地解锁车辆的门。在许多情况下，监管规则和/或其他技术限制可约束特定类型的无线信令的使用。这些监管规则和/或技术限制可在不同类型的无线信令之间改变。例如，管控超宽带(uwb)信令的监管规则可不同于管控窄带(nb)信令的规则，至少部分原因是它们可利用不同频带。在一些情况下，这些常规规则和/或技术限制使得系统难以实现所需的操作范围和/或所需的操作效率。
附图说明
4.图1是根据一些实施方案的示例性配备有uwb的设备的简化框图。
5.图2是根据一些实施方案的示出用于在配备有uwb的设备之间交换无线消息的示例性技术的另一个简化框图。
6.图3是根据一些实施方案的示出用于计算信道冲激响应(cir)的至少一些示例性技术的另一个简化框图。
7.图4是根据一些实施方案的示出用于格式化uwb分组的至少一些示例性技术的另一个简化框图。
8.图5是根据一些实施方案的示出用于确定飞行时间(tof)的至少一些示例性技术的另一个简化框图。
9.图6是根据某个实施方案的示出与uwb信号的测量相关联的功率谱密度的示例的
另一个简化图。
10.图7是根据一些实施方案的示出用于在uwb框架内传输数据片段的至少一些示例性技术的另一个简化框图。
11.图8是根据一些实施方案的示出用于传输与uwb分组类型相关联的数据片段的至少一些示例性技术的另一个简化框图。
12.图9是根据一些实施方案的示出用于在uwb框架内的多个时间间隔内传输数据片段的至少一些示例性技术的另一个简化框图。
13.图10是根据一些实施方案的示出利用uwb信令和/或nb信令的至少一些无线系统的潜在优点和缺点的另一个简化图。
14.图11是根据一些实施方案的示出用于利用uwb信令和nb信令的混合的至少一些示例性技术的另一个简化框图。
15.图12是根据一些实施方案的示出用于利用uwb信令和nb信令的混合的至少一些示例性技术的另一个简化框图。
16.图13是根据一些实施方案的示出用于经由nb分组格式利用nb信令的至少一些示例性技术的另一个简化框图。
17.图14是根据一些实施方案的示出分别被配置为利用uwb信令和nb信令的混合来彼此通信的两个设备的另一个简化框图。
18.图15是根据一些实施方案的示出被配置为利用uwb信令和nb信令的混合来与另一个设备通信的设备的混合无线收发器的另一个简化框图。
19.图16是根据一些实施方案的示出两个设备之间的信号交换的简化流程图。
20.图17是根据一些实施方案的示出两个设备之间的信号交换的另一个简化流程图。
21.图18是根据一些实施方案的示出由发起方设备进行的示例性过程的另一个简化流程图。
22.图19是根据一些实施方案的示出由响应方设备进行的示例性过程的另一个简化流程图。
23.图20是根据一些实施方案的示出利用nb信令来传输uwb有效载荷数据的另一个简化框图。
24.图21是根据一些实施方案的示出可包含在由设备的uwb信令层传输的一个或多个片段中的示例性波形的另一个简化框图。
25.图22是根据一些实施方案的示出由用于混合信令的设备进行的示例性过程的第一部分的另一个简化框图。
26.图23是根据一些实施方案的示出图22的示例性过程的其余部分的另一个简化框图。
27.图24是根据一些实施方案的示出利用一个或多个nb信道根据双向冗余分组交换协议的信号传输的另一个简化流程图。
28.图25是根据一些实施方案的示出利用一个或多个nb信道根据双向冗余分组交换协议在两个设备之间的消息交换的另一个简化流程图。
29.图26是根据一些实施方案的示出利用一个或多个nb信道根据单向冗余分组传输协议的信号传输的另一个简化流程图。
30.图27是根据一些实施方案的示出利用一个或多个nb信道根据单向冗余分组传输协议在两个设备之间的消息交换的另一个简化流程图。
31.图28是根据一些实施方案的示出利用已知固定周转时间的非交错测距协议的信号传输的另一个简化流程图。
32.图29是根据一些实施方案的示出基于已知固定周转时间的消息交换的另一个简化流程图。
33.图30是根据一些实施方案的示出非交错测距协议的另一个简化流程图，该非交错测距协议包括在uwb片段的双向交换之后传送往返时间和/或周转时间的nb信号交换。
34.图31是根据一些实施方案的示出在uwb片段的双向交换之后利用nb信号交换的消息交换的另一个简化流程图。
35.图32是根据一些实施方案的示出根据单向nb和非交错uwb测距协议的信号交换的另一个简化流程图。
36.图33是根据一些实施方案的示出根据单向nb和非交错uwb测距协议的消息交换的另一个简化流程图。
37.图34是根据一些实施方案的示出根据信标协议的信号交换的另一个简化流程图。
38.图35是根据一些实施方案的示出根据信标协议的消息交换的另一个简化流程图。
39.图36是根据一些实施方案的示出根据交错测距协议的信号交换的另一个简化流程图。
40.图37是根据一些实施方案的示出根据交错测距协议的消息交换的另一个简化流程图。
41.图38是根据一些实施方案的示出单独无线系统用于初始设备发现和连接设置的用途的另一个简化框图。
42.图39是根据一些实施方案的示出单独无线系统用于初始设备发现和连接设置的用途的另一个简化框图。
具体实施方式
43.在以下描述中，将描述各种示例。为了解释的目的，阐述了很多具体配置和细节以便提供对示例的彻底理解。但是，对本领域的技术人员也将显而易见的是，一些示例可在没有这些具体细节的情况下被实施。此外，可省略或简化熟知的特征部以防止对本文所述的示例造成混淆。
44.本公开的实施方案可提供用于在执行设备之间的无线通信时利用超宽带(uwb)和窄带(nb)信令的混合来提供改善的操作范围和/或操作效率的技术。例如，本文所公开的技术可使第一设备能够有效地确定第二设备相对于第一设备的定位(位置)和/或有效地确定这两个设备之间的距离估计(例如，范围估计值)。为了说明，考虑第一设备和第二设备这两个设备能够无线通信的示例。在该示例中，可根据涉及第一设备与第二设备之间的双向nb和uwb信令的测距协议来执行混合信令。这两个设备可首先执行初始阶段，在该初始阶段期间可存在初始设备发现以及这两个设备之间的初始(例如，“粗”)同步。在一些示例中，可由例如每个设备的无线系统执行该初始阶段，配备该无线系统以使用低功耗蓝牙(ble)传输无线信号。在该初始阶段期间，第一设备的无线系统可调度用于经由nb信号向第二设备传
输至少一个分组(例如，“nb轮询”分组)的开始时间(例如，离散时刻)。第一设备还可调度用于随后由第一设备从第二设备接收第二分组(例如，经由另一个nb信号传输的“nb响应”分组)的窗口(例如，时间间隔)。
45.在该初始阶段之后，第一设备随后可在调度的开始时间时经由nb信号将调度的nb轮询分组传输到第二设备，其中该分组可传达(例如，指示)一种或多种类型的同步数据以用于这两个设备之间的第二(例如，“精”)同步。例如，该分组可包括同步(“sync”)字段和数据有效载荷字段。数据有效载荷字段可包括调度数据(例如，其也可称为“调度信息”)。第二设备可通过使用现有技术同步和/或信号采集技术来从与时间和频率同步信息(例如，t/f sync信息)相对应的sync字段提取一种类型的同步数据。第二设备还可通过使用现有技术解调和解码技术来从与调度数据相对应的数据有效载荷字段提取另一种类型的同步数据。第二设备可使用该同步数据来调度和帮助多个数据片段的接收，该多个数据片段随后将由第一设备经由呈短脉冲串形式并分布在多个间隔内的uwb信号传输到第二设备。在该示例中，nb轮询的调度数据还可包括与nb响应分组传输开始时间有关的调度信息，从而使第二设备能够在nb响应开始时间时调度nb响应分组向第一设备的传输。第二设备随后可在所需的开始时间时传输nb响应分组，其中nb响应分组传达第二同步数据，这与如上文相对于从第一设备到第二设备的同步数据所描述的类似。第一设备可使用该第二同步数据来调度和帮助第二多个片段的接收，该第二多个片段随后可由第二设备经由分布在多个间隔内的uwb信号传输到第一设备。这样，每个设备的nb信令层可在同步和其他功能方面帮助相应uwb信令层。需注意，帮助源于经由nb信号传达的同步数据的uwb信号的接收可包括按照相对于相应相关联的(第二或第一)设备的载波频偏和样本频偏来配置uwb接收。
46.然后第一设备可根据第二设备先前从第一设备获得的同步数据来调度该多个uwb片段并且将该多个uwb片段传输到第二设备以便在第二设备处接收。在该示例中，该多个uwb数据片段可共同表示uwb格式化分组的信道冲激响应训练序列(cirts)。在(例如，经由聚合这些片段)从第一设备接收到cirts时，第二设备可使用cirts来估计信道冲激响应(cir)和/或确定其他同步信息(例如，时间和频率信息、调度数据等)。在周转时间间隔(在该示例中，其可以是第一设备所知的固定时间间隔)之后，第二设备随后可相应地根据第一设备先前从第二设备的nb传输获得的第二同步数据来调度第二多个uwb片段并且将第二多个uwb片段传输到第一设备以便在第一设备处接收。然后第一设备可类似地计算cir估计值和/或获得其他同步信息。之后，利用所计算的cir信息并且考虑(例如，减去)周转时间，第一设备可确定与这两个设备之间的视距(los)路径相关联的飞行时间(tof)。因此，第一设备随后可能能够确定第一设备相对于第二设备的范围和/或位置。这样，通过利用nb和uwb信令的混合，实施方案在经由uwb信令执行测距和/或定位时改善了操作范围和/或效率。
47.为了进一步说明，考虑第一设备(例如，“发起方”设备)和第二设备(例如，“响应方”设备)分别包括混合无线系统(例如，混合无线收发器)的场景。使用第一设备作为代表性示例性设备时，第一设备的混合无线系统可包括超宽带子系统和窄带子系统。每个子系统可包括无线传输和接收电路以及用于nb和uwb信令的功能。另外，这两个子系统可紧密耦接在一起。例如，混合无线收发器可包括共享时基单元，例如包括晶体振荡器(xo)和/或钟控和记时装置。共享时基单元可确保nb和uwb子系统生成在时间和频率上紧密同步的信号。用于给定设备的子系统还可共享介质访问控制(mac)功能。mac功能可利用公共时基(例如，
基于共享时基单元)来在给定设备上的子系统之间协调。另外，无线电和物理层(phy)功能还可基于子系统之间的公共时基来操作。
48.另外，混合无线收发器可包括混合系统控制器。混合系统控制器可协调nb和uwb子系统两者的传输和接收活动，以及nb和uwb子系统之间的信息交换。例如，混合系统控制器可从nb子系统接收时间和频率同步信息。在一些实施方案中，混合系统控制器还可从nb子系统接收有效载荷数据信息。混合系统控制器还可调度由nb子系统进行的数据传输和接收。混合系统控制器还可向uwb子系统提供时间和频率配置信息。这可使uwb子系统接收器能够基于从nb信令提取的时间和频率信息来更精确地配置(例如，同步)。由于nb和uwb子系统之间共享时基单元(包括相对于相关联的设备的任何频偏)，因此该配置信息有助于为传入uwb信号(例如，对应于cirts片段)定制uwb接收，从而改善接收器效率以及cir估计的性能。混合系统控制器还可使用接收自nb信号的数据基于某些传输/接收参数(例如，载波频率、uwb带宽等)来调度uwb传输或接收活动。继而，混合系统控制器还可接收uwb接收信息，该uwb接收信息包括同步数据(例如，时间和频率配置信息)和cir信息。尽管本文所述的实施方案可将混合无线收发器的单独部件称作执行特定操作，但是实施方案不应被解释为受到如此限制。例如，混合系统控制器可驻留在本文所述子系统之一(例如，nb或uwb)内。一个或多个软件和/或硬件部件之间的任何合适的操作划分可适用于执行本文所述的实施方案。
49.继续上面介绍的说明，考虑第一设备和第二设备进行这两个设备之间的数据(例如，cirts片段)的双向交换的场景。如本文所述，这两个设备可执行“粗”初始同步。在一个示例中，在第一设备作为“发起方”设备进行操作并且第二设备作为“响应方”设备进行操作的情况下，第一设备可调度用于经由传达同步数据(例如，包括时间和频率同步信息)的nb信号将分组传输到第二设备的开始时间(例如，离散时间)。第二设备还可相应地调度用于经由nb信号从第一设备接收分组的窗口。应当理解，在一些实施方案中，时间可与特定开始时间(例如，离散时刻)相关联。在一些实施方案中，时间可与时间间隔(例如，窗口和/或时隙)相关联，具体取决于上下文。在一些实施方案中，初始阶段期间交换的数据的信息可使这两个设备能够对准(例如，时钟同步)，偏差在这两个设备的时钟装置(例如，由相应共享时基单元管理)之间的大约所需时间增量(例如，1毫秒(ms)增量)以内。在一些实施方案中，初始阶段还可用于执行初始设备发现和其他连接设置操作。在一些实施方案中，可由来自混合无线收发器的单独无线系统对每个设备执行该初始阶段。例如，单独无线系统可利用低功耗蓝牙(ble)协议和/或驻留在来自混合无线收发器的单独片上系统(soc)设备上。在一些实施方案中，包括诸如服务通告/发现、连接设置或粗同步之类的操作的初始阶段可由执行本文所述混合无线收发器的操作的相同系统执行，在一些实施方案中特别是由nb子系统执行。
50.在初始阶段完成时，第一(发起方)设备可在调度的开始时间时经由nb信号将该分组传输到第二设备。如本文所述，nb分组可包括将同步数据传达到第二设备的数据。例如，该分组可包括诸如前导码、帧起始定界符和/或其他同步字段之类的数据。在一些实施方案中，第二设备可使用该分组数据来(例如，从该分组的sync字段)提取例如与时间和/或频率同步信息相对应的同步数据。在一些实施方案中，该分组数据可用于(例如，从该分组的有效载荷数据)提取例如与调度信息相对应的其他同步数据。在一个示例中，频率同步信息可
对应于相对载波频率(其也可称为“fsync”信息)，其可用于使本文进一步描述的两个设备的晶体振荡器(xo)偏移同步。在一些示例中，f sync信息可用于配置一个设备的uwb接收器以优化其频率校正电路，从而为从另一设备接收uwb信号作准备。在一些示例中，设备可使用时间同步信息(其也可称为“t sync”信息)根据本文进一步描述的设备的记时装置来“锚定”后续uwb交换。在一些实施方案中，可至少部分地基于检测到模式(例如，与该分组的同步标头相关联的预期信号模式)来提取时间和/或频率信息。如本文所述，在一些实施方案中，同步数据还可对应于从分组有效载荷数据提取的调度信息。该调度信息在一个示例中可用于调度设备(例如，第二设备)从另一个设备(例如，第一设备)进行的后续uwb分组(例如，和/或片段)传输的接收。应当理解，分组有效载荷数据还可包括其他类型的信息(例如，非同步数据，诸如状态信息、控制信息等)。
51.应当理解，不同类型的同步数据可包括在设备之间的传输中，具体取决于上下文。在一个非限制性示例中，第一设备(例如，作为发起方设备进行操作)可传输传达(例如，指示和/或能够提取)时间和频率同步信息以及调度信息的数据。在该示例中，第二设备随后可将仅传达时间和/或频率信息的数据传输到第一设备。在另一个示例中，传输到第一设备的数据还可包括调度信息。在又一个示例中，包括在nb分组内的数据不仅可将用于调度nb响应分组的调度信息传达到另一个设备(例如，第二(响应方)设备)，而且可传达用于调度第二设备进行的后续uwb响应传输的调度信息。
52.继续上面的说明，第二设备随后可获得并评估来自该分组的同步数据。第二设备可使用该同步数据来调度经由相应uwb信号从第一设备接收到的多个片段的后续接收。如本文所述，该分组还可包含调度数据，第二设备使用该调度数据来调度用于经由第二nb信号将第二分组传输到第一设备的第二开始时间。相应地，第一设备还可调度用于接收第二分组的时间(例如，和/或时间窗口)，该第二分组随后在第二开始时间时从第二设备传输到第一设备。然后第二设备可在第二开始时间时经由第二nb信号将第二分组传输到第一设备。在调度的窗口期间接收到第二分组时，第一设备可从第二分组获得(例如，提取)第二同步数据。然后第一设备可利用从第二分组提取的第二同步数据来调度和帮助待从第二设备接收的第二多个片段的接收。
53.转到每个设备进行的uwb片段的传输和接收，第一设备可调度该多个片段向第二设备的传输。该多个片段的传输的调度可根据由第一设备经由nb信号传达到第二设备的同步数据。然后第一设备可将该多个片段传输到第二设备。如本文进一步所述，该多个片段中的每个片段可与该多个片段中的其他片段在时间上隔开至少预定义的时间间隔(例如，1ms)。在一个示例中，该多个片段可共同对应于(例如，表示)cirts，该cirts可操作以计算与第一设备和第二设备之间的无线传播路径相关联的cir估计值。应当理解，由于cirts可分成多个片段(例如，而不是在单个片段内传输作为连续uwb信号传输的一部分)，因此在遵循管控给定区域的能量发射的某些区域监管约束时，可由第一设备发射的用于分段uwb传输的能量总量可高于单个uwb传输的能量。另外，用于总体uwb传输的操作范围可大于在cirts作为单个数据片段或单个uwb分组传输时原本可能的操作范围。这可能部分是由于使设备能够聚合来自多个片段的能量。在一些实施方案中，如本文进一步所述，该多个片段可对应于特定类型的片段序列(例如，伪随机序列(sts)、周期序列、格雷序列)。还需注意，将uwb限于表示cirts的单个片段(而不是多个片段)已经是有益的，因为在常规uwb传输中，可
用发射能量需要在shr(sync标头)与cirts之间共享，而在混合系统中，shr的功能至少部分地被委托给nb系统，从而减轻uwb系统进行各种同步任务的负担。
54.在第一设备经由uwb信号传输该多个片段时，第二设备可接收每个片段，然后接下来从该多个片段获得聚合的信息。例如，第二设备可基于在该多个片段内表示的cirts来计算估计的cir。在一些实施方案中，第二设备还可从该多个片段获得其他数据(例如，同步数据、调度数据等)。与第一设备类似，第二设备随后可调度第二多个片段的传输。可根据第一设备先前从第二设备获得(例如，基于由第二设备经由第二nb信号传输到第一设备的第二分组的sync标头信息来提取)的第二同步数据来调度第二多个片段(例如，uwb片段)的传输。在一些实施方案中，该调度还可(和/或另选地)基于从接收自第一设备的该多个片段中的一个或多个片段获得的同步数据。然后第二设备可将第二多个片段传输到第一设备，这与如上文相对于从第一设备传输到第二设备的该多个片段所描述的类似。在接收到第二多个片段时，第一设备可基于由第二多个片段表示的cirts来计算估计的cir。在一些实施方案中，第一设备还可从第二多个片段获得同步数据或其他合适数据。
55.在第一设备基于第二多个片段来计算估计的cir时，第一设备可进一步能够部分地基于cir估计值来计算飞行时间间隔。例如，第一设备可确定往返时间间隔，该往返时间间隔对应于该多个片段(例如，该多个片段中的第一片段)传输到第二设备的第一时间与第一设备从第二设备接收到第二多个片段(例如，第二多个片段中的最后一个片段)的第二时间之间的时间增量。第一设备还可确定周转时间间隔，该周转时间间隔对应于第二设备从第一设备接收到该多个片段的第三时间与第二设备将第二多个片段传输到第一设备的第四时间之间的第二时间增量。然后第一设备可从往返时间间隔减去第二设备处的周转时间间隔以帮助确定飞行时间(tof)。在一些实施方案中，tof可表示距离(例如，由穿过这两个设备之间的直接视距(los)路径的相应信号所行进的距离)除以光速，这可用于由tof估计距离。在一些实施方案中，周转时间间隔可以是第一设备(和/或第二设备)(例如，预先)知道的固定时间间隔。在一些实施方案中，第二设备随后可将相关信息(例如，经由另一个nb信号将时间戳信息)传送到第一设备，该相关信息可用于确定第二设备处的周转时间并且基于此来确定tof。基于确定这两个设备之间的tof，第一设备可确定这两个设备之间的范围和/或相对定位信息。在一些实施方案中，仅第一设备可决定计算范围/定位信息。在一些实施方案中，第一设备和第二设备均可决定计算范围/定位信息。例如，第二设备可类似地经由nb信号从第一设备接收信息，该信息使其能够计算或利用第一设备处的周转时间间隔，并且随后计算这两个设备之间的tof/范围信息。在一些实施方案中，如果第二设备需要获知tof，则第二设备还可获得第一设备所计算的tof结果作为有效载荷数据nb传输。
56.在一些实施方案中，一个或多个信号(例如，nb信号和/或uwb信号)的交换可根据一个或多个协议。特定协议的使用可取决于例如用于执行信号交换的上下文和/或预期用途。例如，一个协议可对应于nb信号(例如，分组)的双向交换并且可包括联合利用冗余和/或重复nb分组交换与伪随机信道跳变序列。这可在执行nb信令以帮助协调uwb信令时改善对干扰和/或多径衰落现象的可靠性。在该协议的一些实施方案中，可在连接设置期间(例如，在初始阶段期间，如本文所述)预定义或经由带外系统(例如，蓝牙、ble等)交换nb控制信息(其可对应于使用什么信道和/或使用多少跳变信道)。在协议的另一个示例中，可使用单向nb交换(包括具有信道跳变的冗余传输)。这可用于例如结合利用信标协议来执行uwb
片段的单向交换(例如，将多个片段从第一设备传输到第二设备，但不能反过来)。例如，在一个信标协议中，第二(接收器)设备可以是根据信标协议来与第一(发起方)设备交互的若干设备(例如，锚定设备)之一。在一个示例中，第二设备随后部分地基于估计的cir来执行基于与一个或多个其他设备的三角剖分的测距和/或定位。
57.在一些实施方案中，如本文所述，可利用协议，通过该协议，第一设备(例如，发起方设备)可基于发起方设备所知的固定周转时间间隔来确定飞行时间间隔和/或范围。在一些实施方案中，在第一设备从响应方设备接收到多个片段之后，第二设备(例如，响应方设备)可经由nb信号将周转时间间隔(例如，包括时间戳和/或状态信息)传输到发起方设备。
58.在一些实施方案中，可利用协议，在该协议中，单向nb交换后面紧跟着相同方向上的uwb片段。这可通过让多个响应方以已知序列或随机次序作出响应来允许该多个响应方参与测距活动。在又一个协议示例中，可利用交错测距协议，通过该交错测距协议，发起方设备和响应方设备可利用相同预先确定的时间间隔来传输单独片段。在该示例中，并不是让发起方设备向响应方设备传输多个片段、之后响应方设备向发起方设备传输第二多个分组，而是相应多个片段内的片段可交错。这可减少用于执行这两个设备之间的测距的总时间。
59.本公开的实施方案提供了优于现有技术的若干技术优点。在一个示例中，本公开的实施方案使混合无线系统能够执行包括紧密协调的uwb信令和nb信令的混合的信令。例如，如本文所述，混合无线系统的nb子系统(例如，nb信令层)可用于协助uwb子系统(例如，uwb信令层)的一个或多个功能。这些子系统可基于给定物理设备上的公共(例如，共享)时基和共享mac功能来紧密耦接，如此处所述。nb信令层的该一个或多个功能可包括例如协调相应设备的uwb信令层之间的时间和频率同步，在这些设备之间执行控制、管理和/或状态信令等。与此同时，uwb信令层可执行分布在一定时间间隔(例如，许多毫秒(mms))内的短冲激无线电脉冲串。脉冲串可表示(例如，信道冲激响应训练序列(cirts)/加扰时间序列(sts)的)分段uwb传输。
60.在一些实施方案中，混合无线系统可使nb信令层能够负责传达同步数据诸如时间和频率同步信息，例如经由常规uwb分组的sync标头(shr)来传达，这可比经由uwb信令层将shr分布在多个shr片段内更有效。例如，在未预先知道每个片段的到达时间的情况下传输多个shr片段可需要大量用于缓冲的存储器和/或大量处理功率。因此，可通过利用nb信令层而不利用常规uwb shr来减少存储器和/或处理功率的量。与此同时，可根据uwb分段协议来对uwb分组的cirts/sts部分进行分段。分段分组的接收器可利用经由nb信令传送的同步数据以使得接收器可准确地调度后续接收的uwb片段的接收(例如，到达时间)。通过实现uwb传输的分段，实施方案可在测量用于提取几何和/或定位度量诸如距离(例如，范围)或角度的传播信道时使uwb传输的接收器能够实现更高性能。例如，可将用于给定测量周期的uwb波形分段成短脉冲串(例如，分段多毫秒(mms)信令)并且分布在多个监管(例如，发射)测试间隔内(例如，根据特定区域的监管规则)。接收器设备可利用从各种间隔(例如，每个短脉冲串内)“敛集”(例如，聚合)的能量，从而实现更准确的cir估计。部分地基于该cir估计，可确定飞行时间、范围、位置(定位)和/或到达角(aoa)估计。因此，通过利用能够进行紧密协调的nb和uwb信令的混合无线系统，实施方案至少实现了基于uwb的信令的改善的操作范围和操作效率。
502和站点b 504之间的晶体振荡器(xo)偏移的稳健性的变型。如本文进一步所述，实施方案利用新混合无线系统上下文来提供测距协议。
71.图6是根据一些实施方案的示出与uwb信号的测量相关联的功率谱密度的示例的另一个简化图600。在一些实施方案中，本文所述的技术能够改善接收器设备处的cirts和相关联的cir估计步骤跨覆盖多个监管/发射测试间隔的多个片段分布的场景，这可增加用于cirts的传输的辐射能量。该分布还可实现操作范围的改善。
72.使用图6进一步说明该上下文，示意图600示出了用于uwb信号的监管测量的功率谱密度(psd)602。虽然监管规则在各国家和监管区域之间可不同，但在一些区域中，示例性uwb发射限值可要求跨uwb信号带宽(例如，在该示例中为500mhz)的最大psd为-41.3db/mhz。该示例中所示的psd 602满足对所有频谱分量的该要求，其中一些频谱分量达到-41.3dbm/mhz的限值。在一些实施方案中，可使用1毫秒(1ms)的平均(频谱分析仪扫描)时间进行该测量。这意味着对于该场景而言，uwb系统每ms可发射的能量最大量大约对应于每500mhz带宽每ms的37e-9焦耳＝37纳焦耳(nj)。这由示意图600底部附近的坐标图604示出。可用能量(高达37nj)以更短(“密集”，d)或更长(“平”，f)脉冲串的形式传输。功率(经由y轴示出)相应地更高或更低，因为能量是按照持续时间乘以功率来计算的。在一些实施方案中，可存在由不同区域的uwb监管规则管控的峰值功率约束。因此，向更短持续时间的压缩在某些限值内可起作用并且取决于ir脉冲的密度。
73.图7是根据一些实施方案的示出用于在uwb框架内传输数据片段的至少一些示例性技术的另一个简化框图700。在一些实施方案中，至少部分地通过定义分段uwb框架来考虑监管约束，如图7的示意图700所示。
74.在示意图700中，传输帧(txf)702被描绘为分成分布在持续时间t_test_reg 706的多个监管测试间隔内的许多片段704a-704c。例如，可在t_test_reg 706的时间间隔期间传输第一片段(“frag1”)704a。对于图6和图7所示的示例而言，可在每个片段704a-704c内辐射高达37nj。因此，如果n个片段704用于给定uwb传输，则总传输可辐射高达n*37nj。应当理解，t_test_reg 706的持续时间可以是任何合适持续时间(例如，1毫秒、1.5ms、2ms等)的预定义的时间间隔。
75.图8是根据一些实施方案的示出用于传输与uwb分组类型相关联的数据片段的至少一些示例性技术的另一个简化框图800。在一些实施方案中，用于执行uwb传输的一个示例性uwb分组格式是无数据的分组801的格式，如示意图800中所示。还参见上图4。在示意图800的示例中，无数据的分组801包括sync标头(shr)802和sts/cirts 804。需注意，sync标头802可包括sync前导码和sfd。
76.图9是根据一些实施方案的示出用于在uwb框架内的多个时间间隔内传输数据片段的至少一些示例性技术的另一个简化框图900。在图9的示意图900中，示出了无数据的分组902(例如，类似于图8描绘的无数据的分组801)，其可包括shr字段904和cirts字段906。无数据的分组分成shr片段908和若干(例如，在该示例中为两个)cirts片段910a-910b。可在单独监管测试间隔中传输每个cirts片段910以从其发射的完整能量收支中受益。在一些实施方案中，使这些片段保持较短是有益的，至少是因为uwb信号处理可因无线电和数字调制解调器电路中的高带宽和样本率而消耗大量功率。此外，使用更短片段持续时间(例如，及因此片段之间更长的静默周期)可有助于使利用相同uwb频谱的不同链路之间冲突的机
会最小化。
77.如图9中，如果cirts 906分布在许多间隔内，则uwb链路的接收器侧(站点b)将能够在估计cir时实现更高的性能。这至少是因为能量可从cirts frag1 910a、cirts frag2 910b等各种间隔“敛集”，这实现了这些片段和/或在更长距离内的更准确分析。与此同时，为了确保cir估计可靠地工作，sync/采集步骤的高性能可能是期望的。这可能是因为shr 904期间的误同步可使cirts 906处理劣化。由于在图9中，shr 904仅从一个间隔的能量中受益，因此可用于shr 904的能量与可用于cirts 906的能量之间存在固有不平衡。一种潜在解决方案可能是将shr 904分布在多个间隔内并因此增加操作性能。然而，这可导致较低效率的解决方案。在一些实施方案中，该分组(例如，分组的片段)的到达时间不能确切地先验已知。因此，在sync/采集步骤中处理多个shr片段908可能需要使用大量用于缓冲的存储器和/或大量处理功率。该低效特别是对于手持/便携式设备或物联网设备可能是不期望的。因此，本公开的实施方案提供了用于例如经由混合无线系统来增加操作效率和/或操作范围的技术，如本文进一步所述。
78.图10是根据一些实施方案的示出利用uwb信令1002和/或nb信令1004的至少一些无线系统的潜在优点和缺点的另一个简化图1000。在本文所述的一些实施方案中，利用混合无线系统，其中窄带(nb)信令1004和超宽带(uwb)信令1002以一定方式组合，从而应对本文提出的潜在挑战并且改善uwb系统的操作效率和/或操作范围。在一些实施方案中，执行窄带信令的系统可包括具有显著小于uwb的带宽的无线系统。在一些实施方案中，uwb可具有500mhz的最小带宽，因此nb可指系统表现出该带宽的一小部分，诸如几个100khz、1mhz或10至20mhz。nb系统的一些非限制性示例将是如在诸如zigbee或thread之类的工业标准中所用的蓝牙或ieee 802.15.4o-qpsk(偏移正交相移键控格式)中利用的窄带gfsk(高斯频移键控)或dpsk(差分相移键控)信令。无线局域网(wlan)中的更窄带的模式诸如跨越20或40mhz频谱带宽的ieee 802.11模式还可在本公开的上下文中被分类为nb信令，因为它们具有显著低于uwb的带宽并且往往在不同频谱中操作。在一些实施方案中，它们还由与uwb不同的一组监管约束进行监管。
79.在更详细地转到图10之前，并且为了提供与监管约束和带宽考虑有关的另外上下文，管控uwb部署和相关联的辐射发射的国际监管规则可为uwb设备定义低发射限值，因为后者往往在低于10ghz的频带(主要针对点对点或卫星链路、雷达或其他受保护的应用的商业或军事操作)中操作。因此uwb发射可被委托以在其他电子设备(例如，移动设备、家用设备等)所允许的杂散发射级别下操作，从而不干扰此类许可使用。用于uwb的传输功率在许多区域中平均可限于-14dbm。
80.相比之下，存在多种更窄带的系统和相关联的监管规则，它们具有显著更宽松的发射限值，因为它们在针对此类未许可使用的频带中操作。2.4至2.5ghz所谓ism(工业、科学、医疗)频带是适应nb应用诸如1或2mhz宽的蓝牙(bt)或zigbee/thread传输或者具有20mhz或40mhz状态的带宽的无线局域网(wlan)的最好示例。2.4至2.5ghz频带是全世界大多数监管区域中可用的频带的示例。存在其他与ism类似的频谱，在许多国家中，该频谱包括5.725至5.875ghz频带。其他频谱(包括5至6ghz频带的大部分)在某些条件下通常也对各种免许可、非uwb使用开放。这些更nb的系统的传输功率(辐射级别)通常在10dbm、20dbm或甚至30dbm区域中。
81.uwb由于具有大带宽(500mhz、1ghz或以上)而特别有利于高级测距和感测应用，其中相关联的设备之间的传播信道的精确测量允许诸如设备之间的飞行时间(tof)和对应距离之类的度量的提取。然而，受限的发射给操作范围提出了挑战。相比之下，nb系统的更高发射/传输(tx)功率允许更好的操作范围，但由于其更为受限的带宽而没有足够的潜力进行高精度估计。
82.现在更详细地转到图10，示意图1000示出了从无线系统的实施者的角度来看uwb和窄带(nb)无线系统的优点和缺点的比较。uwb信令从至少500mhz的大带宽中受益，该大带宽非常有利于高分辨率cir测量，继而可利用高分辨率cir测量来精确定位和测距，如上文所概述。宽带宽也有益于高速率数据传输。与更大uwb带宽相关联的挑战之一是其需要更高复杂性，诸如更高模拟-数字转换器(adc)样本率和相关联的信号处理工作以及增加的模拟和数字功率消耗。如上文所解释，uwb监管规则也会对允许的发射施加极大的约束，这使得更难以实现所需的操作范围。相比之下，nb信令1004往往需要相当低的复杂性和功率消耗，并且可具有对干扰的高韧性，尤其是在以频率跳变方式操作时。nb系统在被指定用于nb/ism使用的频谱中操作时还从显著更大的发射限值中受益。然而，nb系统并不同样适用于高分辨率cir估计(测距/感测)，部分原因是固有受限的带宽及因此传播信道中的多路径的受限可解析性。
83.图11是根据一些实施方案的示出用于利用uwb信令和nb信令的混合的至少一些示例性技术的另一个简化框图1100。在图11的示意图1100中，示出了经由混合信令进行的无数据的分组1102的部分的传输。在这种情况下，uwb分组的sync/采集部分(shr)1104被替换为nb分组1108，同时cirts 1106继续使用uwb信令。在适用于nb操作的频带中传输nb分组1108，并且在适用于uwb操作的频带中传输uwb cirts 1106。虽然在图1100中，nb分组1108和uwb cirts 1106按时间序列(连续地)发生，但它们在不同实施方案中也可同时发生。需注意，这些传输中的每个传输将根据分别管控nb和uwb传输的监管规则。
84.在一些实施方案中，该nb/uwb混合结构具有某些益处，这可通过利用根据本文所述的实施方案操作的设备来实现。在一些实施方案中，混合分组结构使这些设备能够应对上文就例如具有分段cirts的分组格式描述的挑战(例如，参见图9)。这在图12中示出。
85.图12是根据一些实施方案的示出用于利用uwb信令和nb信令的混合的至少一些示例性技术的另一个简化框图1200。在图12的示意图1200中，shr 1202的功能被nb分组1204接管(例如，经由nb信号传输)并且其中cirts 1206分成多个(此处为n个)片段1208a-1208n。尽管可在预定义的时间间隔的起点处传输片段1208，但是实施方案不应被解释为受到如此限制。例如，在图12的图示中，片段1208n的传输稍微偏离特定时间间隔(例如，t_test_reg间隔，如相对于图9描述和示出)的起点。在一些实施方案中，发起方和响应方设备可传送配置信息以使得接收器设备(例如，响应方设备)可预先知道何时将传输该片段的参数。可经由nb信号来传送该配置信息。此外，虽然未在图12中示出，但需注意，在混合nb/uwb系统的上下文中发生的分段uwb传输可不仅仅承载cirts数据。可基于按照图4中的“数据字段”(phr和有效载荷/psdu)分配包含数据有效载荷的分组来将一些cirts片段1208a-1208n替换为数据有效载荷片段。还需注意，混合系统概念有益于包含单个uwb片段(n＝1，参见图11)的uwb传输并有益于包含多个uwb片段(n》1，参见图12)的uwb传输，并且具有n＝1和n》1的实施方案是可能的。
86.图13是根据一些实施方案的示出用于经由nb分组格式1302利用nb信令的至少一些示例性技术的另一个简化框图1300。图13的示意图1300示出了现有技术中已知的两种nb分组格式1304a-1304b：顶部nb分组格式示出了由访问代码、标头和有效载荷部分组成的蓝牙格式1304a。底部nb分组格式示出了来自ieee 802.15.4(通常用于zigbee或thread技术)的o-qpsk分组格式1304b。应当理解，其他合适的nb分组格式1302也可用于执行本公开的实施方案。
87.应当理解，如图12或图9所示将分组字段分成片段是出于功能目的。例如，这些片段不一定与初始非分段字段相关。例如，没有必要串接图12和/或图9中的cirts片段得到初始非分段cirts字段。因此，分段字段分别表示在所需功能(诸如就cirts字段分段cirts分组结构而言，信道(cir)估计)方面的初始分组字段的替代。如本文所述，在一些实施方案中，nb分组可包括同步(sync)字段(例如，在分组标头内)和/或数据有效载荷字段。在一些实施方案中，sync字段可用于传达同步数据。例如，(例如，在调度的窗口期间)接收nb分组的接收器设备可检测发送器设备和接收器设备之间已知的信号模式。在一些实施方案中，该信号模式可与nb分组的sync字段(例如，sync标头)相关联。在检测到该模式时，接收器设备可能能够以时间和频率信息的形式提取同步数据，如本文所述。在一些实施方案中，接收器设备还可例如以可用于调度一个或多个uwb片段的后续接收的调度信息的形式从nb分组的数据有效载荷字段提取同步数据。
88.图14是根据一些实施方案的示出分别被配置为利用uwb信令和nb信令的混合来彼此通信的两个设备的另一个简化框图1400。图14的示意图1400示出了根据一些实施方案的根据混合无线系统方法来彼此通信的两个设备(设备a 1402和设备b 1404)的视图。具体地讲，每个设备(1402和1404)具有混合无线收发器(hwt)1406a或1406b，该hwt包括在每个相应设备中彼此紧密耦接的nb子系统1408a或1408b和uwb子系统1410a或1410b，如本文进一步所述。作为设备a和b之间通信的一部分，具体地使用如图11和图12先前所示的nb和uwb信令之间的“分工”，设备a 1402的nb子系统1408a可直接与设备b 1404的nb子系统1408b通信，并且设备a 1402的uwb子系统1410a可直接与设备b 1404的uwb子系统1410b通信。在图14中，每个设备中的nb子系统1408a-1408b和uwb子系统1410a-1410b被示出为具有其自身的物理天线1412a-1412b和1414a-1414b(例如，包括例如窄带系统1408a的第一天线1412a和uwb子系统1410a的第二天线1414a)，但应当理解，覆盖nb和uwb操作的单个共享天线可以是合适的具体实施，并且多天线解决方案可用于诸如天线分集、空间多路复用或者传输或接收波束形成之类的高级信号处理方案。
89.图15是根据一些实施方案的示出被配置为利用uwb信令和nb信令的混合来与另一个设备通信的设备的混合无线收发器1502的另一个简化框图1500。图15的示意图1500提供了每个设备中的hwt 1502的更多细节并且示出了hwt 1502中的nb子系统1504和uwb子系统1506之间的上述紧密耦接的细节和功能部件。每个此类收发器包括nb子系统1504和uwb子系统1506，它们各自分别包含无线发射和接收电路及用于nb和uwb信令的功能。hwt 1502还配备有共享时基1508(例如，模块或单元)，该共享时基1508由晶体振荡器(xo)及任何相关钟控和记时装置组成。共享时基1508可使nb子系统1504和uwb子系统1506能够形成在时间和频率上紧密同步的信号。即，如果nb信号以共享时基操作并且具有一定时钟频率和/或载波频率缺陷(以百万分率[ppm]偏移来测量)，则相同hwt 1502中的uwb信号可表现出以ppm
计的相同参考缺陷。由于设备的nb子系统1504和uwb子系统1506的发射和接收元件可以以相同共享时基1508操作，nb tx(nb信号传输)、nb rx(nb信号接收)、uwb tx(uwb信号传输)和uwb rx(uwb接收)电路的时钟/载波偏移(以[ppm]计)可基本上类似(例如，相同)。
[0090]
此外，如图15中所描绘，存在管控nb子系统1504和uwb子系统1506的发射和接收活动及nb和uwb系统之间的信息交换的关节控制器(混合系统控制器(或控件))1510。在一些实施方案中，混合系统控制器1510可用于协调第一设备的子系统和与第一设备的子系统相同的类型的第二设备的另一个子系统之间的传输或接收活动。在一些实施方案中，混合系统控制器1510可协调第一设备的窄带子系统和相同(第一)设备的超宽带子系统之间的信息交换。在一些示例中，控制块(例如，混合系统控制器1510)可从nb子系统1504接收时间和频率同步(“t和f sync”或“同步数据”)信息。f sync包括与nb估计的相对于相关联的设备的ppm偏移相关的信息。t sync包括与如nb子系统1504所测量的空中分组定时(packet timing on the air)相关联的信息。控制块还可从nb子系统1504接收有效载荷数据信息(rx数据)。t和f sync及rx数据可一起在本文中称为“nb-rx-info”。控制块还调度由nb子系统1504进行的传输和接收，它们可包括nb子系统1504所利用的某些tx(传输)/rx(接收)参数以及可能有效载荷tx数据。
[0091]
控制块还向uwb子系统1506提供时间和频率(t和f)配置信息。这有助于基于从nb信令提取的t和f信息来更精确地设置uwb接收器。由于nb子系统1504和uwb子系统1506之间共享时基1508(包括相对于相关联的设备的任何频偏)，因此该配置有助于为传入uwb信号定制uwb接收并且使基于cirts片段的cir估计的性能最大化。控制块还使用nb rx-info基于某些tx/rx参数(诸如载波频率或uwb带宽)来调度uwb tx和rx活动。继而，控制块还接收包括同步(时间/频率sync)和cir信息的uwb-rx-info。
[0092]
图16是根据一些实施方案的示出两个设备之间的信号交换的简化流程图1600。图16的示意图1600示出了分别使用本文概述(例如，参考上述图14和图15)的hwt结构的两个相关联的hwt之间的交换的信号和控制流程图。虚线箭头表示设备a 1602和设备b1604之间的无线交换，而实线箭头表示(设备a 1602或设备b 1604中)每个hwt内交换的信号。需注意，为了说明清楚，未在示意图1600中明确示出控制块。设备a 1602中的nb子系统1606将nb分组“nb-a至b”1610传输到设备b 1604中的nb子系统1612。后者提取t和f sync信息(例如，其可另称为“同步数据”)并且将该信息提供给uwb子系统1614以供以后使用。例如，同步数据可用于调度、配置和/或接收来自设备a 1602的后续uwb片段，如下文进一步所述。设备b 1604的nb子系统1612以回到设备a 1602的其自身nb分组“nb-b至a”1616作出响应，设备a继而从该nb分组提取t和f sync信息并且将该信息提供给其本地uwb子系统1618以供以后使用。随后，设备a 1602中的uwb子系统1618将uwb传输“uwb-a至b”1620(特别是cirts或一系列cirts片段)发送到设备b 1604中的uwb子系统1614。如上所述，设备b 1604可能能够部分地基于从nb分组接收提取的先前存储的t和f sync来有效地确定何时预期来自设备a 1602的uwb传输。即，设备b 1604中的uwb子系统1614具有何时预期来自设备a 1602的uwb信号以及其将具有多少ppm偏移的更准确理解，其可使用该理解来使信令处理工作最小化并且使接收算法和相关联的接收电路的性能最大化。然后设备b 1604传输uwb响应“uwb-b至a”1622，设备a 1602可基于在“nb-b至a”1616分组的接收期间获得的t和f sync信息以更高效率和精度有目的地接收该uwb响应。在一些实施方案中，依照图5，交换“uwb-a至b”1620和“uwb-b至a”1622可以是tof测量。
[0093]
在一些实施方案中，从相应nb信号提取的t和f同步信息可具有高质量，因为nb信令可受到不太严格的传输发射规则的限制。因此，nb传输的接收器侧处的信噪比(snr)可更高并且允许更有效且准确的采集。与uwb子系统相比，nb子系统中的t和f处理还是低复杂性的和低功率的，至少是因为样本率大致比uwb子系统中更低。与此同时，uwb cirts片段的“nb辅助”接收将因从多个片段聚合能量而为高质量的(和高snr的)，因此使得高精度cir提取和对应定位/测距功能成为可能。当与其他uwb系统相比时，nb和uwb子系统之间的该“分工”实现了改善的操作范围和操作效率。
[0094]
应当理解，尽管各种模块(例如，部件和/或相关联的功能)被描述为与其他模块分开，但是实施方案不应被解释为受到如此限制。例如，图15将混合系统控制器描绘为与共享时基单元分开的模块，它们各自既与nb子系统分开，又与uwb子系统分开。然而，在一些实施方案中，共享时基模块和/或混合系统控制模块可驻留在这些子系统之一(nb或uwb)内。在这种情况下，相应其他子系统可从作为辅助系统或代理系统(例如，委托系统和/或从属系统)的控制和时基功能中受益。在任何情况下，不同模块之间的特征的不同分布和/或聚合可使混合信令能够被执行，如本文实施方案中所述。还应当理解，图16和图17所示(下文进一步描述)的信号交换示出了由nb和uwb子系统组成的混合无线系统的特定类型的信号交换。本文进一步描述了经由其他混合协议的其他类型的信号交换。这些协议对应于nb和uwb传输的不同布置，同时仍采用利用分别包括hwt的设备(例如，发起方和响应方设备)进行的混合的信令方法。
[0095]
图17是根据一些实施方案的示出两个设备之间的信号交换的另一个简化流程图1700。图17的示意图1700是(例如，图16的设备a 1602和设备b 1604)设备a和b中的hwt之间和之内的示例性信号流的更详细示意图。另外，图18和图19示出了由相应设备进行的处理步骤的流程图，其中设备a 1602称为“发起方”设备(或“第一设备”)并且设备b 1604称为“响应方”设备(或“第二设备”)。因此，由每个设备进行的处理步骤的描述可参考图17以用于进一步说明信号交换过程。应当理解，在一些实施方案中，发起方设备可另选地作为响应方设备进行操作，并且类似地，响应方设备可另选地作为发起方设备进行操作，具体取决于上下文。
[0096]
更详细地转到如图18的过程1800所描绘的设备a(例如设备a 1602)的处理步骤，在框1802处，第一设备可调度nb-tx开始时间和nb-rx窗口。在一些实施方案中，该框的操作可由与hwt分开的第一设备的无线系统进行。例如，无线系统可利用蓝牙/ble协议。在一些实施方案中，该框的操作可在过程1800的初始阶段内执行。无线系统可负责初始阶段的一个或多个操作，该一个或多个操作包括处理通告和/或扫描(例如，设备发现)，执行与响应方设备b(例如设备b 1604)的“粗同步”，和/或执行与设备b 1604(例如，第二设备)的其他连接设置步骤。如本文进一步所述，在一些实施方案中，单独无线系统可负责传送nb控制信息，包括例如什么信道和/或多少跳变信道将用于nb信令。在一些实施方案中，可调度用于将nb轮询分组传输到第二设备的开始时间(例如，离散时刻)，并且可调度用于从第二设备接收nb响应分组的时间窗口。在一些实施方案中，粗同步可使这些设备的相应记时装置能够同步到彼此的大约1ms增量以内。该初始粗同步可实现下文进一步所述的经由nb信号的交换进行的后续“精”同步。
[0097]
在框1804处，第一设备可在调度的开始时间时经由窄带信号将nb轮询分组(在图17中被描绘为nb-tx a至b 1702)传输到设备b 1604。轮询分组可传达同步数据(例如，时间和频率同步数据)，第二设备随后可使用该同步数据来调度分别经由超宽带信号进行的多个片段的接收。
[0098]
在框1806处，第一设备可等待nb响应分组，例如，其可预期由第一设备在调度的窗口(例如，时间间隔)期间从第二设备接收到。
[0099]
在框1808处，第一设备可接收nb响应分组(在图17中被描绘为nb-rx b至a 1704)。例如，第一设备可在调度的窗口期间经由窄带信号发起nb响应分组的接收。
[0100]
在框1810处，第一设备可从nb响应分组获得nb-rx-info。如本文所述，这可包括第二同步数据(例如，时间和频率同步数据)，第一设备可使用该第二同步数据来调度第二多个片段的接收，该第二多个片段随后由第一设备从第二设备接收到。
[0101]
在框1812处，第一设备可调度该多个片段(uwb-tx片段1706a-1706n)的传输。在一些实施方案中，该调度可根据传达到第二设备并且由第二设备利用从第一设备到第二设备的nb传输(例如，在框1804处)获得的同步数据，继而第二设备可使用该同步数据来调度和帮助该多个片段1706a-1706n的接收。
[0102]
在框1814处，第一设备可将uwb轮询分组以该多个片段(在图17中被描绘为uwb-tx a至b-1...uwb-tx a至b-n 1706a-1706n)的形式传输到第二设备。如本文所述，该多个片段1706a-1706n中的每个片段可与该多个片段1706a-1706n中的其他片段在时间上隔开至少预定义的时间间隔。在一些实施方案中，可部分地基于管控信号发射的区域监管规则来确定该时间间隔。
[0103]
在框1816处，第一设备可基于在框1810处获得的第二同步数据(例如，来自nb-rx-info)来调度第二多个片段的接收。
[0104]
在框1818处，第一设备可从第二设备接收第二多个片段(在图17中被描绘为uwb-rx b至a-1...uwb-rx b至a-n)。
[0105]
在框1820处，第一设备可从第二多个片段获得聚合的uwb-rx-info。在一些实施方案中，这可包括同步数据和/或其他可用于确定cir(例如，cir估计值)的数据。如本文(例如，相对于图3)所述，cir估计值可与第一设备和第二设备之间的los路径相关联。如本文所述，cir可用于确定tof间隔，继而可实现可由第一设备(例如，相对于第二设备)确定测距和/或定位。例如，第一设备可确定周转时间间隔，该周转时间间隔表示第二设备接收到该多个片段的时间与第二设备将第二多个片段传输到第一设备的时间之间的时间间隔(参见图5)。在一些实施方案中，第一设备可预先知道该周转时间间隔(例如，固定时间间隔)。在一些实施方案中，第一设备可预先不知道该周转时间间隔，并且可随后从传送该信息的第二设备接收到nb信号。参见例如本文进一步所述的图30。在任何情况下，第一设备可通过从tof飞行中考虑(例如，减去)周转时间来计算tof，如相对于图5所述。
[0106]
如上文所介绍，图19是根据一些实施方案的示出由响应方设备进行的示例性过程的另一个简化流程图。与图18的发起方设备的描述类似，图19中由响应方设备进行的处理步骤的描述可参考图17(例如，其中设备b1604作为响应方设备进行操作)以用于进一步说明信号交换过程。需注意，图19的处理步骤可对应于图18的处理步骤的同等步骤(例如，从响应方设备视角来看)。
[0107]
更详细地转到如图19的过程1900所描绘的设备b 1604(其可称为“第二设备”)的处理步骤，在框1902处，第二设备可调度nb-rx时间。在一些实施方案中，框1902的操作可类似于框1802的操作。例如，第二设备的无线系统可执行与第一设备(例如，图17和图18的发起方设备a 1602)的粗同步。
[0108]
在框1904处，第二设备可等待来自第一设备的nb轮询分组。例如，可能已在过程1800的框1804处传输nb轮询分组。
[0109]
在框1906处，第二设备可从第一设备接收nb轮询分组(在图17中被描绘为nb-rx a至b 1710)。
[0110]
在框1908处，第二设备可从nb轮询分组获得nb-rx-info。如本文所述，这可包括提取同步数据(例如，时间和频率同步数据和/或调度信息)，第二设备可使用该同步数据来调度和/或帮助经由uwb信号进行的多个片段的接收，该多个片段随后由第二设备从第一设备接收到。在一些实施方案中，nb-rx-info还可包含用于(例如，在第二开始时间时)调度nb响应分组的传输的数据。在一些实施方案中，来自nb-rx-info的数据可用于其他目的(例如，状态报告等)。
[0111]
在框1910处，第二设备可(例如，在第二开始时间时)调度nb响应分组的传输。如上所述，在一些实施方案中，该调度可基于在框1908处获得的nb-rx-info。在一些实施方案中，该调度可独立于nb-rx-info中的数据执行。
[0112]
在框1912处，第二设备可例如在先前调度的第二开始时间时将nb响应分组传输到第一设备(在图17中被描绘为nb-tx b至a 1712)。
[0113]
在框1914处，第二设备可基于在框1908处接收到的同步数据来为该多个片段的uwb-rx接收调度和配置uwb接收器(例如，uwb子系统)。此处，nb-rx-info还可用于在uwb信号的接收之前为uwb信号的接收配置uwb接收器，特别是对载波频偏、采样频偏、载波相位和样本相位的校正中的一者或多者。
[0114]
在框1916处，第二设备可接收uwb片段(在图17中被描绘为uwb-rx a至b-1...uwb-rx a至b-n 1714a-1714n)。这些uwb片段可以是在图18的框1814处传输的uwb轮询分组。
[0115]
在框1918处，第二设备可获得聚合的uwb-rx-info。在一些实施方案中，该框的操作可类似于框1820的操作。在这种情况下，第二设备可获得同步数据和/或其他可用于确定cir的数据。
[0116]
在框1920处，第二设备可调度、配置和传输uwb-tx响应片段(在图17中被描绘为uwb-tx b至a-1...uwb-tx b至a-n)。在一些实施方案中，响应片段可对应于多个片段(例如，在框1818处由第一设备从第二设备接收到的过程1800的第二多个片段)。在一些实施方案中，调度该多个片段的传输可部分地基于nb-rx-info(例如，在框1908处获得)和/或uwb-rx-info(例如，在框1918处获得，包括uwb时间/频率同步数据、cir等)。在一些实施方案中，第二设备还可能能够执行测距和/或定位，这与如相对于第一设备所描述的类似。例如，第二设备可确定周转时间和/或时间戳信息，该周转时间和/或时间戳信息使其能够确定tof/范围信息(参见本文进一步所述的图28的选项2)。
[0117]
在一些实施方案中，相对于图17、图18和图19的实施方案而言，正向(a至b“轮询”)方向上的uwb片段的数量可与反向(b至a“响应”)方向上的uwb片段的数量相同，即n。在一些实施方案中，用于正向方向和反向方向的片段的数量可不同，并且可分别为正向方向和反
向方向给定为nf和nr。
[0118]
图20是根据一些实施方案的示出利用nb信令来传输uwb有效载荷数据2002的另一个简化框图2000。示意图2000描绘了如在一些基于标准的uwb分组格式(例如，参见图4)中适用和有益的uwb有效载荷数据在由nb信令层处理时连接shr 2004的实施方案。在一些实施方案中，具有其相关联的信令的nb子系统可有助于按照各种管理和维护目的诸如状态信息的相互传输来协调设备a和b，如本文进一步所述。在一些实施方案中，还可经由多个片段来传输uwb分组2006的有效载荷数据，这与如参考经由uwb片段进行的cirts的传输所描述的类似。
[0119]
图21是根据一些实施方案的示出可包含在由设备的uwb信令层传输的一个或多个片段中的示例性波形的另一个简化框图2100。图21的示意图2100示出了包含在uwb信令层中所用的每个cirts片段2102a-2102n中的ir波形的细节。具体地讲，其列出了可用于确定每个cirts片段2102中的uwb ir脉冲的极性的各种类型的序列。在符合802.15.4z的分组格式(参见图4)中，用于表示cirts的脉冲极性序列依据用于该分组的sts部分的基于加密安全伪随机发生器(csprng)的序列。相同csprng类型序列“r”用于每段(例如，片段2102)的情况被示出为图21中的表格中的行1。行2示出了不同csprng极性序列(“r1”、“r2
”…
)确定每段的ir脉冲极性的实施方案。行3表示给定cirts片段2102由周期性重复短序列构成的实施方案，即用于ieee 802.15.4uwb中的传统三进制ipatov前导序列的概念。需注意，这种周期序列“e”可使用ipatov序列或其中每个cirts片段2102由给定基序列的系列(周期性重复)组成的其他周期序列。在该表格的行3中，相同周期序列“e”用于每个cirts片段2102，而在行4中，每个cirts片段2102可使用不同周期序列(“e1”、“e2”、
…
)。在行5和6中，格雷波形用于每个片段。格雷波形由连续传输的一对序列组成，该对序列一起具有高度准确的自相关特性。一个或多个格雷对(它们之间具有足够长的保护(静默)间隔以覆盖预期cir的长度)可用于表示每个片段2102中的“g”。格雷对的不同选择(每个片段2102的一个或多个对)可跨n个片段2102使用，诸如“g1”、“g2”、
…“
gn”。使用格雷序列的一个具体实施方案使用每个片段2102的多个格雷对，其中给定片段中的所有对基于相同对，以使得该片段2102包含周期序列，该周期序列的每个周期由同一个格雷对给定。在该后一实施方案中，同样，这些片段2102a-2102n可利用相同周期序列或因片段而异的基于格雷的周期序列。
[0120]
如本文所述，实施方案描述了nb和uwb子系统的紧密耦接以改善有效操作范围。如本文进一步所述，可存在若干协议变型，这些协议变型经由nb和uwb子系统的紧密耦接来利用混合信令，以实现改善的操作范围和/或效率。
[0121]
图22是根据一些实施方案的示出由用于混合信令的设备进行的示例性过程的第一部分的另一个简化流程图。在一些实施方案中，图22和图23的过程2200对应于用于由发起方设备确定cir估计值的过程。(需注意，图23的框是图22的过程2200的延续。)在一些实施方案中，该过程可类似于由发起方执行的图18的过程1800。过程2200(和本文所述的其他过程流)分别被示出为逻辑流程图，其每个操作表示一系列能够在硬件、计算机指令或它们的组合中实现的操作。在计算机指令的上下文中，操作表示存储在一种或多种计算机可读存储介质上的计算机可执行指令，这些计算机可执行指令由一种或多种处理器执行时执行所述操作。一般来讲，计算机可执行指令包括执行特定功能或实现特定数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。描述操作的顺序并非旨在被理解为限制，并且任何数量的所述
操作均可按照任意顺序和/或平行组合以实现所述过程。在一些实施方案中，本文所述流中的任何一个或多个流可由混合无线系统实现，该混合无线系统例如包括参考图14和/或图15描述的混合无线收发器。
[0122]
另外，这些过程中的一些、任意者或全部可在被配置为具有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可实现为在一个或多个处理器上、由硬件、或它们的组合共同执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序、或一个或多个应用程序)。如上所述，代码可存储在计算机可读存储介质上，例如以包括可由一个或多个处理器执行的多个指令的计算机程序的形式存储。计算机可读存储介质是非暂态的。
[0123]
在一些实施方案中，过程2200可由发起方设备(例如，“第一设备”)执行，该发起方设备与响应方设备(例如，“第二设备”)对方交换一个或多个信号。如本文所述，应当理解，设备可作为发起方(设备)和/或响应方(设备)进行操作，具体取决于上下文。因此，例如，过程2200的一个或多个操作也可适用(例如，类似)于作为响应方设备进行操作的第一设备。
[0124]
更详细地转到过程2200，在框2202处，第一设备(发起方)可调度用于经由窄带(nb)信号将分组传输到第二设备(响应方)的开始时间(例如，离散时间)。在一些实施方案中，框2202的一个或多个操作可类似于图18的框1802的操作。
[0125]
在框2204处，第一设备可调度用于由第二设备经由第二窄带信号传输到第一设备的第二分组的接收的窗口。在一些实施方案中，框2204的一个或多个操作可类似于图18的框1802的操作。
[0126]
在框2206处，第一设备可在开始时间时经由窄带信号将该分组传输到第二设备。在一些实施方案中，该分组可包括向第二设备指示例如用于多个片段的接收的时间周期的数据。例如，该分组可传达同步数据，该同步数据可由第二设备用来调度和/或帮助分别经由超宽带(uwb)信号进行的多个片段的接收。在一些实施方案中，框2206的一个或多个操作可类似于图18的框1804的操作。
[0127]
在框2208处，第一设备可在该窗口期间经由第二窄带信号从第二设备接收第二分组。在一些实施方案中，框2208的一个或多个操作可类似于图18的框1808的操作。
[0128]
在框2210处，第一设备可至少部分地基于第二分组(例如，第二分组的sync标头和/或数据有效载荷)来获得(例如，提取)第二同步数据。在一些实施方案中，框2210的一个或多个操作可类似于图18的框1810的操作。
[0129]
在框2212处，第一设备可调度经由超宽带信号进行的该多个片段的传输。在一些实施方案中，该调度可根据先前传达给第二设备的同步数据(例如，在框2206处，包括调度信息)来执行。在一些实施方案中，框2212的一个或多个操作可类似于图18的框1812的操作。
[0130]
继续图23中的框2214，第一设备可经由超宽带信号将该多个片段传输到第二设备。在一些实施方案中，该多个片段中的至少一个片段可与该多个片段中的至少一个其他片段在时间上隔开至少预先确定的时间间隔。在一些实施方案中，框2214的一个或多个操作可类似于图18的框1814的操作。
[0131]
在框2216处，第一设备可至少部分地基于第二同步数据来调度第二多个片段的接收。在一些实施方案中，框2216的一个或多个操作可类似于图18的框1816的操作。
[0132]
在框2218处，第一设备可分别经由第二超宽带信号从第二设备接收第二多个片
段。在一些实施方案中，框2218的一个或多个操作可类似于图18的框1818的操作。
[0133]
在框2220处，第一设备可至少基于第二多个片段来确定信道冲激响应(cir)估计值。在一些实施方案中，信道冲激响应估计值可与第一设备和第二设备之间的视距(los)路径相关联。在一些实施方案中，框2220的一个或多个操作可类似于图18的框1820的操作。
[0134]
图24是根据一些实施方案的示出利用一个或多个nb信道根据双向冗余分组交换协议的信号传输的另一个简化流程图2400。联合使用冗余/重复nb分组交换(例如，参考例如图18的框1804和/或图19的框1912)与伪随机信道跳变序列可改善对干扰和/或多径衰落现象的可靠性。图24的示意图2400描绘了具有使用伪随机信道的三次冗余传输的该方案的实例。术语“信道”在此是指传输nb时的具体无线频谱位置，诸如以ghz为单位的载波频率(诸如，例如2.450或5.806ghz或5.912ghz)，在该载波频率周围，nb信号以其具体频谱带宽(诸如1mhz或2mhz或几百khz)为中心。某些信道可受到其他无线用户的拥塞或遭受多径环境中的无线通信时常见的信号衰落，并且信道上“跳变”有助于减少因这些现象引起的分组丢失。发起方2402(例如，本文所述的发起方设备之一)发起一个发起分组内的第一消息并且响应方2404尝试接收该第一消息。在一些实施方案中，可进一步通过使用以下规则来优化该方案以节省功率：(a)发起方2402如果接收到(2)、(4)和(6)中的任何一者，则跳过nb交换的其余部分；(b)响应方2404应始终侦听(1)、(3)和(5)，但只有在其紧接在前的接收成功时才传输(2)、(4)和/或(6)。该方案可称为双向nb交换，这是由于两侧都交换nb分组。如果接下来的紧密耦接的uwb交换也涉及双向消息/片段(例如，如图17所描绘)，则该协议可能是有用的。如本文所述，可使用设备射频(rf)协议在带外(oob)交换nb冗余和信道跳变配置。在一些实施方案中，与设备上的hwt分开的(例如，oob)无线系统可用于协调nb控制信息(例如，在连接设置期间利用蓝牙/ble)。
[0135]
图25是根据一些实施方案的示出利用一个或多个nb信道根据双向冗余分组交换协议在两个设备之间的消息交换的另一个简化流程图。在一些实施方案中，图25的过程2500的消息交换可对应于参考图24描绘的协议。应当理解，可另外在过程2500所描绘的框的操作之前、期间或之后执行与过程2500相关联的一些操作(例如，调度nb信号、uwb片段的传输等)(和/或本文进一步所述的其他过程)。因此，应当理解，过程2500所示出的简化协议(和/或本文所述的其他过程)还可包括本公开的其他操作和/或协议变型(例如，全测距协议、信标协议等)(和/或包括在本公开的其他操作和/或协议变型内)。
[0136]
转到过程2500，在框2502处，第一设备(例如，发起方2402)可经由第一窄带信道向第二设备(例如，响应方2404)传输第一发起分组。如上所述，并且例如，应当理解，在框2502的操作之前，可执行一个或多个操作以调度用于第一发起分组的传输的开始时间(例如，这类似于图18的框1802的一个或多个操作)。
[0137]
在框2504处，第一设备可经由与第一窄带信道不同的第二窄带信道向第二设备传输第二发起分组。可至少部分地基于响应于第一发起分组而确定第一设备经由第一窄带信道未从第二设备接收到第一响应分组来传输第二发起分组。需注意，如果第二设备已传输第一响应分组，则第一设备可能尚未将第二发起分组传输到第二设备。在一些实施方案中，即使第一设备从第二设备接收到第一响应分组，仍可传输第二发起分组。
[0138]
在框2506处，第一设备可经由与第一窄带信道和/或第二窄带信道不同的第三窄带信道向第二设备传输第三发起分组。可至少部分地基于响应于第二发起分组而确定第一
设备经由第二窄带信道未从第二设备接收到第二响应分组来传输第三发起分组。
[0139]
在框2508处，第一设备可响应于第三发起分组而经由第三窄带信道从第二设备接收第三响应分组。在该框处，根据参考图24描述的协议，第一设备随后可终止交换nb分组。
[0140]
图26是根据一些实施方案的示出利用一个或多个nb信道根据单向冗余分组传输协议的信号传输的另一个简化流程图2600。图26与图24类似，但在这种情况下，只有一侧传输nb分组(例如，发起方2602到响应方2604)。采用信标协议的实施方案(例如，本文相对于图34进一步所述)可从该方法中受益。如参考图24所述，在一些实施方案中，oob系统可用于协调nb控制信息的传输(例如，经由蓝牙/ble)。
[0141]
图27是根据一些实施方案的示出利用一个或多个nb信道根据单向冗余分组传输协议在两个设备之间的消息交换的另一个简化流程图。在一些实施方案中，图27的消息交换可对应于参考图26描绘的协议。
[0142]
在框2702处，第一设备(例如，发起方2602)可经由第一窄带信道向第二设备(例如，响应方2604)传输第一发起分组。
[0143]
在框2704处，第一设备可经由可与第一窄带信道不同的第二窄带信道向第二设备传输第二发起分组。
[0144]
在框2706处，第一设备可经由可与第一窄带信道和第二窄带信道不同的第三窄带信道向第二设备传输第三分组。
[0145]
图28是根据一些实施方案的示出利用已知固定周转时间的非交错测距协议的信号传输的另一个简化流程图2800。图28的示意图2800描绘了利用如本文所述的混合信令的全测距协议。该双向nb交换与图24所示的相同。然后发起方2802a按照经nb/oob协议交换的信息来发送uwb片段。响应方2804a在接收到所有uwb片段之后执行toa(到达时间)提取并且从固定的精确时间开始发送其响应uwb片段。这可称为固定周转时间间隔(例如，固定时间间隔)并且此类时间的粒度可为数十皮秒。由于该固定周转时间自身隐式地传送响应方uwb rx和tx之间的精确时间增量，因此其消除了经数据分组/有效载荷传送该精确时间增量的需要。发起方2802a可在从响应方2804a接收到uwb片段之后计算tof。相应地，如果响应方2804a决定计算该范围，则可利用图2800的选项2。例如，可调换uwb片段的交换次序，以使得响应方2804b先发送多个片段，然后再a按顺序从发起方2802b接收响应多个片段。在该选项2中，仍采用固定周转时间。
[0146]
图29是根据一些实施方案的示出基于已知固定周转时间的消息交换的另一个简化流程图。在一些实施方案中，图29的过程2900的消息交换可对应于参考图28描绘的协议。
[0147]
在过程2900的框2902处，第一设备(例如，发起方2802)可经由窄带信号将分组传输到第二设备(例如，响应方2804)。在一些实施方案中，该分组可传达同步数据(例如，时间和频率同步数据和/或调度信息)。在一些实施方案中，框2902的一个或多个操作可类似于图18的框1804的操作。如本文所述，第二设备可获得(例如，从该分组的sync标头和/或有效载荷数据提取)并利用该同步数据以调度来自第一设备的多个uwb片段的接收。第一设备还可根据该同步数据来调度该多个uwb片段的传输。
[0148]
在框2904处，第一设备可从第二设备接收第二分组，该第二分组经由第二窄带信号向第一设备传达第二同步数据。在一些实施方案中，框2904的一个或多个操作可类似于图19的框1808的操作。如本文所述，第一设备可获得并利用该第二同步数据以调度来自第
二设备的多个uwb片段的接收。第二设备还可根据该第二同步数据来调度第二多个片段的传输。
[0149]
在一些实施方案中，可按照参考图24和图25所述的方案重复框2902和2904。
[0150]
在框2906处，第一设备可经由超宽带信号将该多个片段传输到第二设备。在一些实施方案中，该多个片段中的每个片段可与该多个片段中的其他片段在时间上隔开至少预定义的时间间隔(例如，根据用于发射标准的相关监管规则)。
[0151]
在框2908处，第一设备可分别经由第二超宽带信号从第二设备接收第二多个片段。在一些实施方案中，第二多个片段中的第一片段传输到第一设备的第一时间与该多个片段中的第一片段从第一设备传输到第二设备的第一时间偏移至少第一设备所知的固定时间间隔。在一些实施方案中，固定时间间隔可用于计算范围或飞行时间。例如，第一设备可确定周转时间，然后可使用该周转时间来确定tof。
[0152]
在框2910处，第一设备可至少基于第二多个片段来确定信道冲激响应(cir)估计值。在一些实施方案中，信道冲激响应估计值可与第一设备和第二设备之间的视距(los)路径相关联。
[0153]
图30是根据一些实施方案的示出非交错测距协议的另一个简化流程图3000，该非交错测距协议包括在uwb片段的双向交换之后传送往返时间和/或周转时间的nb信号交换。图30的示意图3000与图28类似，但在发起方3002和响应方3004之间的uwb片段交换之后使用单向/双向nb分组来传送往返时间和/或周转时间以及可选状态报告。如果设备没有固定周转时间能力或两侧都需要知道该范围/tof，则这可能是有用的。需注意，可在只有一侧需要知道该范围时使用单向nb交换，并且双向nb交换可使两侧都能够计算该范围。
[0154]
图31是根据一些实施方案的示出在uwb片段的双向交换之后利用nb信号交换的消息交换的另一个简化流程图。在一些实施方案中，图31的过程3100的消息交换可对应于参考图30描绘的协议。
[0155]
在过程3100的框3102处，第一设备(例如，发起方3002)可经由窄带信号将分组传输到第二设备(例如，响应方3004)，该分组传达同步数据。在一些实施方案中，框3102的一个或多个操作可类似于图29的框2902的操作。
[0156]
在框3104处，第一设备可从第二设备接收第二分组，该第二分组经由第二窄带信号传达第二同步数据。在一些实施方案中，框3104的一个或多个操作可类似于图29的框2904的操作。
[0157]
在一些实施方案中，可按照参考图24和图25所述的方案重复框3102和3104。
[0158]
在框3106处，第一设备可经由超宽带信号将多个片段传输到第二设备，该多个片段中的每个片段与该多个片段中的其他片段在时间上隔开至少预定义的时间间隔。在一些实施方案中，框3106的一个或多个操作可类似于图18的框1814的操作。
[0159]
在框3108处，第一设备可分别经由第二超宽带信号从第二设备接收第二多个片段。在一些实施方案中，框3108的一个或多个操作可类似于图18的框1818的操作。
[0160]
在框3110处，第一设备可经由第三窄带信号从第二设备接收第三分组。在一些实施方案中，第三分组可包括可用于确定范围或飞行时间的信息。在一些实施方案中，该信息可包括以下的至少一者：(i)往返时间、(ii)周转时间或(iii)状态报告。在一些实施方案中，如本文所述，第一设备还可经由第四窄带信号向第二设备传输第四分组。该第四分组可
传送与包括在第三窄带信号中的信息类似的类型的信息。该数据可允许第二设备也计算该范围。如上所述，如果设备没有固定周转时间能力或两侧都需要知道该范围/tof，则该技术可能是有用的。
[0161]
在一些实施方案中，可按照参考图24和图25和/或图26和图27所述的方案重复框3110。
[0162]
图32是根据一些实施方案的示出根据单向nb和非交错uwb测距协议的信号交换的另一个简化流程图3200。图32的示意图3200描绘了另一种变型形式，其中发起方3202和响应方3204之间的单向nb交换后面紧跟着相同方向上的uwb片段。该方案可通过让多个响应方以已知序列或随机次序作出响应来允许该多个响应方3204参与测距活动。在一些实施方案中，该响应要么可将时间戳包括在响应nb分组中，要么使用固定周转时间方案作出响应(如本文所述)。发起方3202可由此计算相应范围，如本文所述。
[0163]
图33是根据一些实施方案的示出根据单向nb和非交错uwb测距协议的消息交换的另一个简化流程图。在一些实施方案中，图33的过程3300的消息交换可对应于参考图32描绘的协议。
[0164]
在框3302处，第一设备(例如，发起方3202)可经由窄带信号将分组传输到第二设备(例如，响应方3204)，该分组传达同步数据。在一些实施方案中，框3302的一个或多个操作可类似于图18的框1804的操作。在一些实施方案中，可按照参考图26和图27所述的方案重复框3302。
[0165]
在框3304处，第一设备可经由超宽带信号将该多个片段传输到第二设备。在一些实施方案中，框3304的一个或多个操作可类似于图18的框1814的操作。
[0166]
在框3306处，第一设备可从第二设备接收第二分组，该第二分组经由第二窄带信号传达第二同步数据。在一些实施方案中，框3306的一个或多个操作可类似于图18的框1808的操作。需注意，在这种情况下，第一设备可在框3304处的该多个片段的传输之后接收第二分组。在一些实施方案中，可按照参考图26和图27所述的方案重复框3306。
[0167]
在框3308处，第一设备可分别经由第二超宽带信号从第二设备接收第二多个片段。在一些实施方案中，框3308的一个或多个操作可类似于图18的框1818的操作。在一些实施方案中，第一设备随后可使用该信息来计算tof和/或aoa。
[0168]
图34是根据一些实施方案的示出根据信标协议的信号交换的另一个简化流程图3400。如上所述，在一些实施方案中，可在只有一侧诸如发起方3402传输nb信号(例如，nb分组)和uwb信号(例如，多个片段)时采用信标协议。例如如果第二(接收器)设备是根据信标协议来与第一设备交互的若干感兴趣的设备3404之一，则这可能是有用的。在一个示例中，接收器设备随后部分地基于估计的cir来执行基于与一个或多个其他设备的三角剖分的测距和/或定位。在一些实施方案中，发起方3402可发送周期性信标消息。需注意，信标协议仍利用如本文所述的混合信令方法。
[0169]
图35是根据一些实施方案的示出根据信标协议的消息交换的另一个简化流程图。在一些实施方案中，图35的过程3500的消息交换可对应于参考图34描绘的协议。
[0170]
在框3502处，第一设备(例如。发起方3402)可调度用于经由窄带(nb)信号将分组传输到一个或多个感兴趣的设备的开始时间。在一些实施方案中，框3502的一个或多个操作可类似于图18的框1802的操作。
[0171]
在框3504处，第一设备可在调度的开始时间时经由窄带信号将该分组传输到该一个或多个感兴趣的设备3404。在一些实施方案中，该分组可传达同步数据，该同步数据由第二设备用来调度分别经由超宽带(uwb)信号进行的多个片段的接收。在一些实施方案中，框3504的一个或多个操作可类似于图18的框1804的操作。
[0172]
在一些实施方案中，可按照参考图26和图27所述的方案重复框3502和3504。
[0173]
在框3506处，第一设备可根据同步数据来调度经由超宽带信号进行的该多个片段的传输。在一些实施方案中，框3306的一个或多个操作可类似于图18的框1812的操作。
[0174]
在框3508处，第一设备可经由超宽带信号将该多个片段传输到第二设备。在一些实施方案中，该多个片段中的每个片段可与该多个片段中的其他片段在时间上隔开至少预定义的时间间隔。在一些实施方案中，框3308的一个或多个操作可类似于图18的框1814的操作。
[0175]
图36是根据一些实施方案的示出根据交错测距协议的信号交换的另一个简化流程图。在如图36的过程3600中所示的交错测距协议中，该协议通过让发起方3602和响应方3604使用相同t_test_reg(参见图7)来平分uwb片段交换时间。在这种情况下，tx和rx uwb片段交错。该交错uwb交换前面是双向nb交换，后面是单向或双向时间戳/状态nb交换(参见图30)。在一些实施方案中，通过使发起方3602和响应方3604均能够使用相同时间间隔来传输相应uwb片段，该协议可使总测距交换时间能够显著减少。应当理解，uwb片段自身的传输和/或接收尝试可以以nb分组的成功接收为条件。在一些实施方案中，这可有助于优化功率。
[0176]
图37是根据一些实施方案的示出根据交错测距协议的消息交换的另一个简化流程图。在一些实施方案中，图37的过程3700的消息交换可对应于参考图36描绘的协议。
[0177]
在过程3700的框3702处，第一设备(例如。发起方3602)可经由窄带信号将分组传输到第二设备(例如，响应方3604)，该分组传达同步数据。在一些实施方案中，框3702的一个或多个操作可类似于图29的框2902的操作。
[0178]
在框3704处，第一设备可从第二设备接收第二分组，该第二分组经由第二窄带信号传达第二同步数据。在一些实施方案中，框3704的一个或多个操作可类似于图29的框2904的操作。
[0179]
在一些实施方案中，可按照参考图24和图25所述的方案重复框3702和3704。
[0180]
在框3706处，第一设备可经由超宽带信号将多个片段中的第一片段传输到第二设备。在一些实施方案中，框3706的一个或多个操作可类似于图18的框1814的操作。
[0181]
在框3708处，第一设备可从第二设备接收第二多个片段中的第一片段。在一些实施方案中，可经由第二超宽带信号传输第二多个片段中的第一片段。在一些实施方案中，由第一设备在预定义的时间间隔内接收第二多个片段中的第一片段，该预定义的时间间隔定义该多个片段中的第一片段和第二片段之间的时间间距。在一些实施方案中，框3708的一个或多个操作可类似于图18的框1818的操作。需注意，在这种情况下，来自各多个片段的单独相应片段在由相应设备传输/接收时交错在一起。
[0182]
在框3710处，第一设备可在预定义的时间间隔完成之后向第二设备传输该多个片段中的第二片段。
[0183]
在框3712处，第一设备可从第二设备接收第二多个片段中的第二片段。应当理解，
可在这两个设备之间交换交错片段的多轮次(例如，包括框3710和3712的操作的多轮次)，直到在这些设备之间交换完整相应多个片段。
[0184]
在框3714处，第一设备可经由窄带信号从第二设备接收分组，该分组包括可用于确定范围或飞行时间的信息，该信息包括以下的至少一者：(i)往返时间、(ii)周转时间或(iii)状态报告。在一些实施方案中，框3710的一个或多个操作可类似于图31的框3110的操作。需注意，在一些情况下，第一设备还可(和/或另选地)经由窄带信号传输使第二设备也能够确定测距信息的分组，具体取决于上下文。在一些实施方案中，可按照参考图24和图25和/或图26和图27所述的方案重复框3714的操作。
[0185]
图38是根据一些实施方案的示出单独无线系统用于初始设备发现和连接设置的用途的另一个简化框图3800。示意图3800描绘了nb辅助概念被扩展到包括可协助如本文所述的初始设备发现和连接设置的另一个无线系统。在该示例中，无线系统(例如，ble 3802)可用于在控制移交给混合nb uwb收发器3804之前的设备的初始粗对准。在一些实施方案中，ble 3802可处理通告/扫描、粗同步和/或连接设置。与此同时，nb子系统可处理精同步以帮助(“锚定”)mms-uwb(多毫秒)传输。另外，uwb子系统可更有效地从用于tof/aoa估计的专用片段3806a-3806c“收集”多个毫秒的uwb能量。
[0186]
图39是根据一些实施方案的示出单独无线系统用于初始设备发现和连接设置的用途的另一个简化框图3900。图39的示意图3900示出了附加无线系统(诸如ble 3802)和hwt位于相同设备(分别为设备a 3902或设备b 3904)上的单独片上系统(soc 3906a-3906b和3908a-3908b)上的具体实施。
[0187]
上文描述了用于传输nb和uwb无线信号的混合的例示性技术。这些系统和方法中的一部分或全部可以至少部分地通过诸如至少在上述图1至图39中的一者或多者中所示的那些架构的架构来实现，但不是必须通过这些架构来实现。应当理解，任何合适的设备可执行本文所公开的技术。此外，在前文描述中描述了各种非限制性示例。为了解释的目的，阐述了很多具体配置和细节以便提供对示例的彻底理解。但是，对本领域的技术人员也将显而易见的是，一些示例可在没有这些具体细节的情况下被实施。此外，有时省略或简化熟知的特征部以防止对本文所述的示例造成混淆。
[0188]
虽然可存在本文提出的概念的许多实施方案，但nb和uwb实施方案的一种有益选择可将用于uwb和nb信号的射频(rf)操作频率布置成彼此接近。例如，用于nb信令的合适频率范围可以是5和6ghz范围内的无需许可的国家信息基础设施(unii)频带，包括从5.725ghz至5.850ghz的unii-3频带或从5.925ghz至6.425ghz的unii-5频带。这些频带往往允许高达10dbm或20dbm或更多的功率电平下的nb传输。对于uwb子系统而言，典型rf操作频率将为分别在大约6.5ghz和8.0ghz的中心频率下的所谓uwb信道5和9。使用彼此邻近的nb和uwb频率的益处是更容易在nb和uwb之间共享天线硬件。然而，需注意，用于nb子系统的另一个合适操作范围在2.4至2.5ghz ism频带内(通常用于zigbee和蓝牙以及其他消费无线系统)，并且从1ghz至10ghz及10ghz以上的多种uwb中心频率可用于混合系统概念。
[0189]
就混合系统概念的硬件实现而言，应当注意，nb和uwb子系统可驻留在相同片上系统(soc)上，该soc也可称为集成电路(例如，包括合适的处理器电路)。它们还可体现为单独soc、nb soc和uwb soc，其中紧密耦接和联合mac控制处理通过这两个soc之间交换的直接控制信号来完成。
[0190]
还可在各种各样的操作环境中实施各种实施方案，在一些情况下，这些操作环境可包括可用于操作多个应用程序中的任一个应用程序的一个或多个用户计算机、计算设备或处理设备。用户设备或客户端设备可包括许多通用个人计算机中的任何一个，诸如运行标准操作系统的台式计算机或膝上型计算机，以及运行移动软件并能够支持多个联网协议和即时消息协议的蜂窝设备、无线设备和手持设备。此系统还可包括运行各种可商购获得的操作系统和用于目的诸如开发和数据库管理等的其他已知应用程序中的任何一者的多个工作站。这些设备还可包括其他电子设备，诸如虚拟终端、瘦客户端、游戏系统以及能够经由网络进行通信的其他设备。
[0191]
大多数实施方案利用本领域技术人员熟悉的至少一个网络来支持使用各种商用协议诸如tcp/ip、osi、ftp、upnp、nfs、cifs和appletalk中的任何协议的通信。网络可以是例如局域网、广域网、虚拟专用网络、互联网、内联网、外联网、公共交换电话网、红外网络、无线网络及其任何组合。
[0192]
在利用网络服务器的实施方案中，网络服务器可运行各种服务器或中间层应用程序中的任何一者，包括http服务器、ftp服务器、cgi服务器、数据服务器、java服务器和业务应用程序服务器。一个或多个服务器还可能够响应于来自用户设备的请求而执行程序或脚本，诸如通过执行一个或多个应用程序，所述一个或多个应用程序可被实现为以任何编程语言诸如c、c#或c 或者任何脚本语言诸如perl、python或tcl以及它们的组合编写的一个或多个脚本或程序。一个或多个服务器还可包括数据库服务器，包括但不限于可从和商购获得的那些。
[0193]
环境可包括各种数据存储库和其他存储器和存储介质，如上所述。这些可驻留在各个位置，诸如在一个或多个计算机本地的存储介质上或者远离网络上的任何或全部计算机的存储介质上(和/或驻留在一个或多个计算机中)。在特定的一组实施方案中，信息可驻留在本领域技术人员熟悉的存储区域网络(san)中。类似地，用于执行归属于计算机、服务器或其他网络设备的功能的任何必要文件可以根据需要本地存储以及/或者远程存储。当系统包括计算机化设备时，每个此类设备可包括可经由总线电耦接的硬件元件，所述元件包括例如至少一个中央处理单元(cpu)、至少一个输入设备(例如，鼠标、键盘、控制器、触摸屏或小键盘)，以及至少一个输出设备(例如，显示设备、打印机或扬声器)。此类系统还可包括一个或多个存储设备，诸如磁盘驱动器、光存储设备和固态存储设备诸如ram或rom，以及可移除媒体设备、存储卡、闪存卡，等等。
[0194]
此类设备还可包括如上所述的计算机可读存储介质读取器、通信设备(例如，调制解调器、网卡(无线或有线)、红外通信设备等)和工作存储器。计算机可读存储介质读取器可连接至或配置为接收表示远程、本地、固定和/或可移除的存储设备的非暂态计算机可读存储介质，以及用于临时和/或更永久地包含、存储、传输和检索计算机可读信息的存储介质。系统和各种设备通常还将包括位于至少一个工作存储器设备内的多个软件应用程序、模块、服务或其他元件，包括操作系统和应用程序，诸如客户端应用程序或浏览器。应当理解的是，另选实施方案可具有根据上文所述的许多变型形式。例如，还可使用定制硬件，和/或可在硬件、软件(包括便携式软件，诸如小应用程序)或两者中实现特定元件。此外，可使用与其他计算设备诸如网络输入/输出设备的连接。
[0195]
用于包含代码或代码的部分的非暂态存储介质和计算机可读存储介质可包括本领域技术中已知或使用的任何适当的介质，例如但不限于以用于存储信息(如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除的介质，包括ram、rom、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、闪存存储器或其他存储器技术、cd-rom、dvd或其他光学存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储设备，或者可用于存储所需信息并且可由系统设备访问的任何其他介质。至少部分地基于本文所提供的公开和教导内容，本领域的普通技术人员将认识到实现各种实施方案的其他方式和/或方法。然而，计算机可读存储介质不包括暂态介质诸如载波等。
[0196]
相应地，说明书和附图应被视为具有例示性的而非限制性的意义。然而，显而易见的是，在不脱离权利要求中阐述的本公开的更广泛的实质和范围的情况下，可对其进行各种修改和改变。
[0197]
其他变型形式在本公开的实质内。因此，尽管所公开的技术容易受到各种修改和另选构造的影响，但是其某些例示的实施方案在附图中示出并且已经在上面详细描述。然而，应当理解，并不旨在将本公开限制于所公开的特定形式，相反，其目的在于覆盖落入由所附权利要求所限定的本公开的实质和范围内的所有修改、另选构造和等同形式。
[0198]
在描述所公开的实施方案的上下文中(特别是在下面的权利要求书的上下文中)使用术语“一”、“一个”和“该”以及类似的指示词将被解释为覆盖单数和复数，除非另有说明或与上下文明显矛盾。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意思为“包括但不限于”)。术语“连接”被解释为即使有干预的东西，也被部分或全部地包含在内、附接或接合在一起。短语“至少部分地基于”应当被理解为开放式的，并且不以任何方式进行限制，并且旨在在适当的情况下被解释或以其他方式理解为“至少部分地基于”。除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的叙述仅仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简单方法，并且每个单独的值被并入说明书中，如同在本文中单独引用。本文描述的所有方法能够以任何合适的顺序执行，除非本文另有说明或以其他方式与上下文明显矛盾。除非另有声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅仅旨在更好地说明本公开的实施方案，并且不会限制本公开的范围。说明书中的任何语言都不应被解释为指示任何未声明的元素对于本公开的实践是必不可少的。
[0199]
除非另外特别说明，否则析取语言诸如短语“x、y或z中的至少一者”在上下文中被理解为通常用于呈现项目、术语等，其可以是x、y或z，或它们的任何组合(例如，x、y和/或z)。因此，此类析取语言通常不旨在并且不应该暗示某些实施方案要求x中的至少一个、y中的至少一个或者z中的至少一个均各自存在。另外，除非另外特别说明，否则诸如短语“x，y和z中的至少一者”的联合语言也应理解为意指x、y、z或它们的任何组合，包括“x、y和/或z”。
[0200]
本文描述了本公开的优选实施方案，包括已知用于执行本公开的最佳模式。在阅读前面的描述之后，那些优选实施方案的变型形式对于本领域的普通技术人员来说可变得显而易见。期望技术人员适当地采用此类变型形式，并且旨在以不同于本文具体描述的方式来实践这些技术。因此，如适用法律所允许的，本公开包括所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同形式。此外，除非在本文中另外指出或者明显与上下文矛盾，否则本公开包
含上述元素的所有可能变型形式的任何组合。
[0201]
本文引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，均据此以引用方式并入本文，正如每篇参考文献被单独且具体地指示为以引用方式并入并且在本文全文阐述。
[0202]
如上所述，本发明技术的一个方面在于收集和使用数据以无线地传输用于认证的安全框架。本公开预期，在一些实例中，这些所采集的数据可包括唯一地识别或可用于联系或定位特定人员的个人可识别信息(pii)数据。此类个人信息数据可包括人口数据、基于位置的数据(例如，gps坐标)、电话号码、电子邮件地址、推特id、家庭地址或任何其他识别或个人信息。
[0203]
本公开认识到在本发明技术中使用此类个人信息数据可用于使用户受益。例如，个人信息数据可用于获得对访问控制系统所控制的资源的访问。
[0204]
本公开设想负责采集、分析、公开、传输、存储或其他使用此类个人信息数据的实体将遵守既定的隐私政策和/或隐私实践。具体地，此类实体应当实行并坚持使用被公认为满足或超出对维护个人信息数据的隐私性和安全性的行业或政府要求的隐私政策和实践。此类政策应该能被用户方便地访问，并应随着数据的采集和/或使用变化而被更新。来自用户的个人信息应当被收集用于实体的合法且合理的用途，并且不在这些合法使用之外共享或出售。此外，应在收到用户知情同意后进行此类采集/共享。此外，此类实体应考虑采取任何必要步骤，保卫和保障对此类个人信息数据的访问，并确保有权访问个人信息数据的其他人遵守其隐私政策和流程。另外，这种实体可使其本身经受第三方评估以证明其遵守广泛接受的隐私政策和实践。此外，应当调整政策和实践，以便采集和/或访问的特定类型的个人信息数据，并适用于包括管辖范围的具体考虑的适用法律和标准。例如，在美国，对某些健康数据的收集或获取可能受联邦和/或州法律的管辖，诸如健康保险流通和责任法案(hipaa)；而其他国家的健康数据可能受到其他法规和政策的约束并应相应处理。因此，在每个国家应为不同的个人数据类型保持不同的隐私实践。
[0205]
不管前述情况如何，本公开还预期用户选择性地阻止使用或访问个人信息数据的实施方案。即本公开预期可提供硬件元件和/或软件元件，以防止或阻止对此类个人信息数据的访问。例如，就与(例如，经由用户的移动设备)跟踪用户的位置相关的服务而言，本发明技术可被配置为在注册服务期间或之后任何时候允许用户选择“选择加入”或“选择退出”参与对个人信息数据的收集。除了提供“选择加入”和“选择退出”选项外，本公开设想提供与访问或使用个人信息相关的通知。例如，可在下载应用时向用户通知其个人信息数据将被访问，然后就在个人信息数据被应用访问之前再次提醒用户。
[0206]
此外，本公开的目的是应管理和处理个人信息数据以最小化无意或未经授权访问或使用的风险。一旦不再需要数据，通过限制数据收集和删除数据可最小化风险。此外，并且当适用时，包括在某些健康相关应用程序中，数据去标识可用于保护用户的隐私。可在适当时通过移除特定标识符(例如，出生日期等)、控制所存储数据的量或特异性(例如，在城市级别而不是在地址级别收集位置数据)、控制数据如何被存储(例如，在用户之间聚合数据)、和/或其他方法来促进去标识。
[0207]
因此，虽然本公开广泛地覆盖了使用个人信息数据来实现一个或多个各种所公开的实施方案，但本公开还预期各种实施方案也可在无需访问此类个人信息数据的情况下被实现。即，本发明技术的各种实施方案不会由于缺少此类个人信息数据的全部或一部分而
无法正常进行。