特許第6775072号(P6775072)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6775072アクセス動作に関するメディアアクセス制御及びチャネルアクセス
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6775072
(24)【登録日】2020年10月7日
(45)【発行日】2020年10月28日
(54)【発明の名称】アクセス動作に関するメディアアクセス制御及びチャネルアクセス
(51)【国際特許分類】
   H04W 64/00 20090101AFI20201019BHJP
   H04W 28/06 20090101ALI20201019BHJP
   H04W 84/10 20090101ALI20201019BHJP
   H04W 4/40 20180101ALI20201019BHJP
【FI】
   H04W64/00 171
   H04W64/00 140
   H04W28/06 110
   H04W84/10 110
   H04W4/40
【請求項の数】20
【外国語出願】
【全頁数】30
(21)【出願番号】特願2019-162298(P2019-162298)
(22)【出願日】2019年9月5日
(65)【公開番号】特開2020-53965(P2020-53965A)
(43)【公開日】2020年4月2日
【審査請求日】2019年9月17日
(31)【優先権主張番号】16/140,992
(32)【優先日】2018年9月25日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】503260918
【氏名又は名称】アップル インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Apple Inc.
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(72)【発明者】
【氏名】アイマン エフ ナギーブ
(72)【発明者】
【氏名】ロバート ダブリュー ブラムリー
【審査官】 青木 健
(56)【参考文献】
【文献】 米国特許出願公開第2010/0202303(US,A1)
【文献】 特表2010−528387(JP,A)
【文献】 中国特許出願公開第107113770(CN,A)
【文献】 特表2018−508131(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H04W 4/00 − 99/00
H04B 7/24 − 7/26
3GPP TSG RAN WG1−4
SA WG1−4
CT WG1,4
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の周辺無線デバイスと通信する中央無線デバイスによって測距動作を実行するための方法であって、
前記中央無線デバイスによって、重複しない複数のインデックス付きタイムスロットを含む第1の測距フレームの選択された測距タイムスロットの間に、
前記複数の周辺無線デバイスに第1の測距測定メッセージをブロードキャストすることと、
前記選択された測距タイムスロットの連続的な重複しないセグメントの間に、前記複数の周辺無線デバイスからの測距測定応答をリッスンすることと、
前記複数の周辺無線デバイスのうちの少なくとも1つから1つ以上の測距測定応答を受信したことに応じて、
前記複数の周辺無線デバイスに第2の測距測定メッセージをブロードキャストすることと、
前記複数の周辺無線デバイスに、
前記受信した1つ以上の測距測定応答に少なくとも部分的に基づく、前記中央無線デバイスによって取得された測定データ、及び
後続の測距フレーム内で測距するために選択された測距タイムスロットのインジケーション
を含む、測距データメッセージをブロードキャストすることと、
を含む、方法。
【請求項2】
前記中央無線デバイスによって、
(i)信号対雑音及び干渉比(SINR)の推定、又は(ii)前記第1の測距フレームの間に前記中央無線デバイスが受信した測距測定応答の数のうちの少なくとも1つに少なくとも部分的に基づいて、前記後続の測距フレーム内で測距するための前記測距タイムスロットを選択することを更に含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記後続の測距フレーム内で測距するための前記測距タイムスロットを前記選択することは、
前記測距測定応答の数が第1の応答閾値を満たす場合、前記第1の測距フレームと同様に前記後続の測距フレームに対して同一の測距タイムスロットインデックスを使用することと、
前記測距測定応答の数が前記第1の応答閾値を満たさず、かつ第2の応答閾値を満たす場合、前記後続の測距フレームに対して近隣の測距タイムスロットインデックスを使用することと、
前記測距測定応答の数が前記第2の応答閾値を満たさない場合、前記後続の測距フレームに対してランダムに選択された測距タイムスロットインデックスを使用することと、
を更に含む、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記第1の測距測定メッセージは、前記第1の測距測定メッセージが前記中央無線デバイスによってブロードキャストされた時を示すタイムスタンプ値を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記中央無線デバイスによって、前記第1の測距測定メッセージをブロードキャストする前に、
前記複数の周辺無線デバイスに測距開始メッセージをブロードキャストすることを更に含み、前記測距開始メッセージは、前記第1の測距フレームに対する測距タイムスロットインデックスのインジケーションを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記中央無線デバイスによって、前記第1の測距測定メッセージをブロードキャストする前に、
前記中央無線デバイス及び前記複数の周辺無線デバイスによって乱数生成器と共に使用される暗号鍵を通信して、測距フレームのシーケンスに対する測距タイムスロットインデックスのランダムホッピングパターンを判定すること、を更に含む、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記暗号鍵は、Bluetooth Low Energy(BTLE)パーソナルエリアネットワーク無線通信プロトコルを使用してブロードキャストされ、
前記測距測定メッセージ、前記測距測定応答、及び前記測距データメッセージは、超広帯域(UWB)無線通信プロトコルを使用して通信される、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記中央無線デバイスによって、前記第1の測距フレームの前記選択された測距タイムスロットの間に前記複数の周辺無線デバイスから測距測定応答を受信せず、かつ前記選択された測距タイムスロットが前記第1の測距フレームの最終測距タイムスロットではない場合、前記第1の測距フレームの後続の測距タイムスロット内で前記複数の周辺無線デバイスを用いて測距測定を再試行することを更に含む、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
前記測定データは、前記中央無線デバイスが前記1つ以上の測距測定応答を受信した時を示す1つ以上のタイムスタンプ値を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
前記後続の測距フレーム内で測距するために選択された前記測距タイムスロットの前記インジケーションは、測距タイムスロットインデックスを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項11】
前記後続の測距フレーム内で測距するために選択された前記測距タイムスロットの前記インジケーションは、前記後続の測距フレーム内で、同一の測距タイムスロットを再使用するか、隣接する測距タイムスロットに移動するか、又はランダム測距タイムスロットを選択するかのインジケーションを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項12】
中央無線デバイスと通信する複数の周辺無線デバイスの周辺無線デバイスによって測距動作を実行するための方法であって、
前記周辺無線デバイスによって、重複しない複数のインデックス付き測距タイムスロットを含む第1の測距フレームの選択された測距タイムスロットの間に、
前記中央無線デバイスからの第1の測距測定メッセージをリッスンすることと、
前記中央無線デバイスからの第1の測距測定メッセージをリッスンすることと、
前記中央無線デバイスからの第1の測距測定メッセージをリッスンすることと、
前記第1の測距測定メッセージを受信したことに応じて、
前記第1の測距測定メッセージに含まれるタイムスタンプ値に少なくとも部分的に基づいて、前記第1の測距フレームの前記選択された測距タイムスロットのセグメントにおいて、前記中央無線デバイスに測距測定応答を送信することと、
前記中央無線デバイスからの第2の測距測定メッセージ及び測距データメッセージをリッスンすることと、
前記第2の測距測定メッセージ及び前記測距データメッセージを受信したことに応じて、
前記測距データメッセージから、前記複数の周辺無線デバイスのうちの1つ以上の周辺無線デバイスから受信された1つ以上の測距測定応答に少なくとも部分的に基づく、前記中央無線デバイスによって取得された測定データを抽出することと、
後続の測距フレーム内で測距するための測距タイムスロットを選択することと、
を含む、方法。
【請求項13】
前記後続の測距フレーム内で測距するための前記測距タイムスロットを選択することは、前記後続の測距フレーム内の測距タイムスロットのインジケーションに少なくとも部分的に基づいており、前記測距タイムスロットは、測距するために前記中央無線デバイスによって選択され、かつ前記測距データメッセージに含まれる、請求項12に記載の方法。
【請求項14】
前記中央無線デバイスによって選択された前記測距タイムスロットの前記インジケーションは、
前記第1の測距フレームに使用されたのと同一の測距タイムスロットインデックスを使用するインジケーション、
近隣の測距タイムスロットインデックスを使用するインジケーション、又は
ランダムに選択された測距タイムスロットインデックスを使用するインジケーション、
のうちの1つを含む、請求項13に記載の方法。
【請求項15】
前記周辺無線デバイスによって、前記第1の測距測定メッセージの受信後、前記第2の測距測定メッセージ又は前記測距データメッセージの受信がないことに応じて、
前記後続の測距フレームに対してランダムに選択された測距タイムスロットインデックスに基づいて、前記後続の測距フレーム内で測距するための前記測距タイムスロットを選択することを更に含む、請求項12に記載の方法。
【請求項16】
前記第1の測距測定メッセージは、前記第1の測距測定メッセージが前記中央無線デバイスによってブロードキャストされた時を示す測距タイムスタンプ値を含む、請求項12に記載の方法。
【請求項17】
前記周辺無線デバイスによって、前記第1の測距測定メッセージをリッスンする前に、
前記中央無線デバイスから測距開始メッセージを受信することを更に含み、前記測距開始メッセージは、前記第1の測距フレームに対する測距タイムスロットインデックスのインジケーションを含む、請求項12に記載の方法。
【請求項18】
前記周辺無線デバイスによって、前記第1の測距測定メッセージをリッスンする前に、
前記中央無線デバイスから、前記中央無線デバイス及び前記周辺無線デバイスによって乱数生成器と共に使用される暗号鍵を受信して、測距フレームのシーケンスに対する測距タイムスロットインデックスのランダムホッピングパターンを判定することを更に含む、請求項12に記載の方法。
【請求項19】
前記暗号鍵は、Bluetooth Low Energy(BTLE)パーソナルエリアネットワーク無線通信プロトコルを使用してブロードキャストされ、
前記測距測定メッセージ、前記測距測定応答、及び前記測距データメッセージは、超広帯域(UWB)無線通信プロトコルを使用して通信される、請求項18に記載の方法。
【請求項20】
1つ以上のプロセッサと、命令を記憶しているメモリと、を含む処理回路を備える中央無線デバイスであって、前記命令は、前記1つ以上のプロセッサによって実行されると、前記中央無線デバイスに、
重複しない複数のインデックス付き測距タイムスロットを含む第1の測距フレームの選択された測距タイムスロットの間に、
第1の測距測定メッセージを複数の周辺無線デバイスにブロードキャストすることと、
前記選択された測距タイムスロットの連続的な重複しないセグメントの間に、前記複数の周辺無線デバイスのうちの1つ以上の周辺無線デバイスからの測距測定応答をリッスンすることと、
前記複数の周辺無線デバイスのうちの少なくとも1つから少なくとも1つの測距測定応答を受信したことに応じて、
前記複数の周辺無線デバイスに第2の測距測定メッセージをブロードキャストすることと、
前記複数の周辺無線デバイスに、
前記少なくとも1つの測距測定応答に少なくとも部分的に基づいて前記中央無線デバイスによって取得された測定データ、及び
後続の測距フレーム内で測距するために選択された測距タイムスロットのインジケーション、
を含む測距データメッセージをブロードキャストすることと、
を含むアクションを実行させる、中央無線デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
説明する実施形態は、概して、キーレス車両エントリシステムのためのチャネルアクセス制御をサポートする方法及び装置を含む無線通信に関する。開始中央無線デバイスは、応答する複数の周辺無線デバイスにクエリして、距離及び/又は到着角のデータに関する測距を実行することができ、複数の周辺無線デバイスは、干渉を最小化し測距を完了する時間を低減するように応答を協調させる。
【背景技術】
【0002】
近年の技術進歩により、複数の無線アクセス技術(radio access technologies、RAT)が単一の多機能無線デバイスに統合されている。専用の単機能無線デバイスは、様々なRATを使用して通信することができる多機能無線デバイスによって置き換えられている、及び/又は補完されている。加えて、電子通信機能は、車両エントリ制御などの従来の機械的機能を使用するものを含む、広範なシステムに統合されている。車両は、車両エントリを支援するために、開始無線デバイスと通信することができる複数の周辺無線デバイスを含むことができる。周辺無線デバイスと開始無線デバイスとの間の1対1の個別の協調されていない通信は、重複する通信をもたらすことがあり、車両アクセス(又はエントリ)を検出し、検証し、許可するために必要な時間を延ばすことがある。異なる車両用の無線パーソナルエリアネットワークもまた、エリアカバレッジ内で重複して、追加の干渉をもたらすことがある。
【発明の概要】
【0003】
説明する実施形態は、概して、キーレス車両エントリシステムのためのチャネルアクセス制御をサポートする方法及び装置を含む無線通信に関する。開始無線デバイスは、応答する複数の周辺無線デバイスにクエリして、距離及び/又は到着角のデータに関する測距を実行することができ、複数の周辺無線デバイスは、干渉を低減又は最小化し測距を完了する時間を低減するように応答を協調させる。
【0004】
複数の周辺無線デバイスと通信する中央無線デバイスによるチャネルアクセスを協調させるための方法、デバイス、及び装置。周辺無線デバイスは、いくつかの実施形態では、車両内に収容され、その車両に対する車両エントリアクセス制御を実行する集中コントローラと通信することができる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイスは、セルラー無線電話機又はウェアラブルコンピューティングデバイスを含むことができる。中央無線デバイスは、測距測定メッセージを複数の周辺無線デバイスにブロードキャストし、複数の周辺無線デバイスは、測距タイムスロットの連続的な重複しないセグメントの間に、協調的な方法で測距測定応答を返信する。複数の周辺無線デバイスが応答する順序は、中央無線デバイス及び複数の周辺無線デバイスを含む無線パーソナルエリアネットワーク(wireless personal area network、WPAN)を介した通信の確立中及び/若しくはその後の通信中などのセットアップ段階中に、又は測距サイクルの開始時に中央無線デバイスによってブロードキャストメッセージ内で順序を通信することによって、判定することができる。周辺無線デバイスにおけるローカル時間基準は、ブロードキャストされた測距測定メッセージ内に提供されるタイムスタンプ情報に少なくとも部分的に基づくことができる。ブロードキャスト測定測距メッセージ(単数又は複数)の受信に少なくとも部分的に基づいて周辺無線デバイスによって取得された測定データは、中央無線デバイスに提供することができ、中央無線デバイスは、中央無線デバイスと周辺無線デバイスとの間の距離(飛行時間測定値に基づくなどの)及び/又は方向(到着角測定値に基づくなどの)を判定することができる。複数の周辺無線デバイスから受信された測定応答メッセージに基づいて中央無線デバイスによって取得された測定データもまた、中央無線デバイスから周辺無線デバイスに戻して通信することができる。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイスを収容する車両の集中コントローラは、周辺無線デバイスによって提供される測定情報に少なくとも部分的に基づいて、車両アクセス(又はエントリ)を制御する。
【0005】
複数のタイムスロットは、測距フレーム内で利用可能であり得、その測距フレームの単一のタイムスロットは、周辺無線デバイスとの測距通信のために、中央無線デバイスによって選択される。いくつかの実施形態では、中央無線デバイスは、現在の測距フレーム(及び/又は測距フレームの履歴)が遭遇する干渉の推定に少なくとも部分的に基づいて、複数のタイムスロットのうちのどれを後続の測距フレーム内で使用するかを判定する。干渉の例示的な推定としては、信号対雑音及び干渉比(signal-to-noise plus interference ratio、SINR)の測定、及び複数の周辺無線デバイスから受信した測定応答の数のカウントが挙げられる。連続的な各測距フレームの間、中央無線デバイスは、次の測距フレーム中に現在のタイムスロットに留まるか、次の測距フレーム内で隣接するタイムスロットに移動するか、又は次の測距フレーム内でランダムタイムスロットへジャンプかを選択することができる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイスは、擬似乱数生成アルゴリズムを使用して、測距フレームに対するランダムタイムスロットを判定する。擬似ランダムホッピングパターンは、WPANを介した通信の確立時に及び/又は後続の通信によって判定されたシード数に少なくとも部分的に基づいて生成することができる。周辺無線デバイスはまた、どのタイムスロットのインジケーションが中央無線デバイスによって提供されるかに少なくとも部分的に基づいて、測距フレームのどのタイムスロットで中央無線デバイスからのブロードキャストされた測距測定メッセージをリッスンし、それに応答するかを判定することもできる。周辺無線デバイスはまた、中央無線デバイスと同じ擬似乱数生成アルゴリズムを使用して、ランダムタイムスロットを判定することもできる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス及び周辺無線デバイスは、超広帯域(ultra-wideband、UWB)無線通信プロトコルを使用して測距測定メッセージ及び応答を通信する。
【0006】
本開示の他の態様及び利点は、例として、説明する実施形態実施形態の原理を例示する添付図面と共に考慮される、以下の「発明を実施するための形態」から明らかとなるであろう。
【0007】
この「発明の概要」は、本明細書で説明する主題の一部の態様の基本的理解を提供するように、一部の例示的実施形態を要約することを目的として提供されるものに過ぎない。したがって、上述の特徴は、単なる例に過ぎず、いかなる方式でも、本明細書で説明される主題の範囲を制限するものとして解釈するべきではないことが、理解されるであろう。本明細書で説明される主題の他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本開示は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明によって容易に理解され、同様の参照番号は同様の構造要素を示す。
図1】いくつかの実施形態に係る、様々な無線アクセス技術で通信するように構成可能な、例示的な無線デバイスを示す。
図2】いくつかの実施形態に係る、中央無線デバイス及び車両に収容された複数の周辺無線デバイスを含む、例示的な無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)システムを示す。
図3】いくつかの実施形態に係る、それらの間の潜在的干渉を受ける重複する2つのWPANシステムの例を示す。
図4A】いくつかの実施形態に係る、中央無線デバイスと周辺無線デバイスとの間の例示的な測距メッセージのシーケンスを示す。
図4B】いくつかの実施形態に係る、中央無線デバイスと周辺無線デバイスとの間の例示的な測距メッセージのシーケンスを示す。
図4C】いくつかの実施形態に係る、中央無線デバイスと複数の周辺無線デバイスとの間の例示的な測距メッセージのシーケンスを示す。
図4D】いくつかの実施形態に係る、中央無線デバイスと複数の周辺無線デバイスとの間の例示的な測距メッセージのシーケンスを示す。
図4E】いくつかの実施形態に係る、中央無線デバイスと複数の周辺無線デバイスとの間の例示的な測距メッセージのシーケンスを示す。
図5】いくつかの実施形態に係る、連続的な測距フレーム間のタイムスロット変更の例を示す。
図6】いくつかの実施形態に係る、中央無線デバイスによる連続的な測距フレームに対するタイムスロット選択の例を示す。
図7】いくつかの実施形態に係る、周辺無線デバイスによる連続的な測距フレームに対するタイムスロット選択の例を示す。
図8A】いくつかの実施形態に係る、無線デバイスと複数の周辺無線デバイスとの間の測距測定シーケンスの例を示す。
図8B】いくつかの実施形態に係る、無線デバイスと複数の周辺無線デバイスとの間の測距測定シーケンスの例を示す。
図9A】いくつかの実施形態に係る、複数の周辺無線デバイスと通信する中央無線デバイスによる協調チャネルアクセスのための例示的な方法の図を示す。
図9B】いくつかの実施形態に係る、中央無線デバイスと通信する周辺無線デバイスによる協調チャネルアクセスのための例示的な方法の図を示す。
図10】いくつかの実施形態に係る、本明細書に開示する実施形態の実装のための例示的な装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本出願による方法及び装置の代表的な適用例を、本セクションで説明する。これらの例は、前後関係を追加し、説明する実施形態の理解を助けることのみを目的として提供される。それゆえ、説明する実施形態は、これらの具体的な詳細の一部又は全てを伴わずに実践することができる点が、当業者には明らかとなるであろう。他の実例では、説明する実施形態を不必要に不明瞭化することを回避するために、周知のプロセスステップは、詳細には説明されていない。他の適用例が可能であり、それゆえ以下の実施例は、限定的なものとして解釈されるべきではない。
【0010】
以下の「発明を実施するための形態では、記載の一部を成し、説明する実施形態に係る具体的な実施形態が例示として示される添付の図面が参照される。これらの実施形態は、説明する実施形態を当業者が実施し得る程度に詳細に説明されるが、これらの実施例は限定するものとして理解されず、したがって、他の実施形態を使用してもよく、説明する実施形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく変更を行ってもよい。
【0011】
説明する実施形態は、概して、キーレスエントリシステム(例えば、キーレス車両エントリシステム)のための協調チャネルアクセス制御をサポートする方法、デバイス、及び装置を含む無線通信に関する。中央無線デバイスは、複数の周辺無線デバイスにクエリして、距離及び/又は到着角のデータに関する測距を実行することができ、複数の周辺無線デバイスは、干渉を低減又は最小化し測距を完了する時間を低減するように応答を協調させる。タイムスロット付きチャネルホッピングアーキテクチャを使用して、開始無線デバイスが、測距機能を実行するために超広帯域(UWB)無線機などの低電力高帯域幅無線機を使用して、複数の周辺無線デバイスと通信することを可能にする。受信デバイスによって収集された情報は、測距機能を実行する際に使用するために送信デバイスに通信することができる。開始デバイスによって受信された複数の周辺無線デバイスからの測定応答メッセージを使用して、開始デバイスによって測距データを判定することができ、開始デバイスは、測距データを複数の周辺無線デバイスに戻して通信することができる。いくつかの実施形態では、複数の周辺無線デバイスは、例えば、車両エントリシステムの一部として、共通のシステム内に収容され、開始デバイスから受信した通信に基づいて、アクセスを許可するかどうかを判定するために、測距データを中央コントローラに通信することができる。開始デバイス及び複数の周辺無線デバイスは、例えば、Bluetooth Low Energy(BTLE)無線通信プロトコル又はBluetooth Classic無線通信プロトコルに基づいて、無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)を形成することができる。
【0012】
いくつかの実施形態では、中央無線デバイスは、セルラー無線電話機又はウェアラブルコンピューティングデバイスを含むことができる。中央無線デバイスは、測距測定メッセージを複数の周辺無線デバイスにブロードキャストし、複数の周辺無線デバイスは、測距タイムスロットの連続的な重複しないセグメントの間に、協調的な方法で測距測定応答を返信する。複数の周辺無線デバイスが応答する順序は、WPANを介した通信の確立中及び/若しくはその後の通信中などのセットアップ段階中に、又は測距サイクルの開始時に中央無線デバイスによってブロードキャストメッセージ内で順序を通信することによって、判定することができる。中央無線デバイスは、1つ以上のブロードキャストされた測距測定メッセージ内で、そのローカル時間基準に関する時間情報、例えばタイムスタンプ(単数又は複数)を周辺無線デバイスに通信することができ、周辺無線デバイスは、ブロードキャストされた測距測定メッセージ内に提供されたタイムスタンプ情報に少なくとも部分的に基づいて、それらのローカル時間基準を調整することができる。ブロードキャスト測定測距メッセージ(単数又は複数)の受信に少なくとも部分的に基づいて周辺無線デバイスによって取得された測定データは、中央無線デバイスに提供することができ、中央無線デバイスは、中央無線デバイスと周辺無線デバイスとの間の距離(飛行時間測定値に基づくなどの)及び/又は方向(到着角測定値に基づくなどの)を判定することができる。複数の周辺無線デバイスから受信された測定応答メッセージに基づいて中央無線デバイスによって取得された測定データもまた、中央無線デバイスから周辺無線デバイスに戻して通信することができる。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイスを収容する車両の集中コントローラは、周辺無線デバイスによって提供される測定情報に少なくとも部分的に基づいて、車両アクセスを制御する。
【0013】
測距通信は、複数のタイムスロットを含む測距フレームに基づいて構造化することができ、開始中央無線デバイスは、測距フレームに対する測距タイムスロットを選択する。複数のタイムスロットは、測距フレーム内で利用可能であり、その測距フレームの単一のタイムスロットは、周辺無線デバイスとの測距通信のために、中央無線デバイスによって選択される。いくつかの実施形態では、中央無線デバイスは、現在の測距フレーム中(及び/又は測距フレームの履歴中)に中央無線デバイスが遭遇する干渉の推定に少なくとも部分的に基づいて、複数のタイムスロットのうちのどれを後続の測距フレーム内で使用するかを判定する。中央無線デバイスによって使用することができる干渉の例示的な推定としては、信号対雑音及び干渉比(SINR)の測定、及び複数の周辺無線デバイスから受信した測定応答の数のカウントが挙げられる。中央無線デバイスは、後続の測距フレーム内で測距タイムスロットに留まるか、又は後続の測距フレーム内でタイムスロットを切り替えるかを判定することができる。連続的な各測距フレームの間、中央無線デバイスは、(i)次の測距フレーム中に現在のタイムスロットに留まるか、(ii)次の測距フレーム内で隣接するタイムスロットに移動するか、又は(iii)次の測距フレーム内でランダムタイムスロットへジャンプするかを選択することができる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイスは、擬似乱数生成アルゴリズムを使用して、測距フレームに対するランダムタイムスロットを判定する。擬似ランダムホッピングパターンは、中央無線デバイスと複数の周辺無線デバイスとの間のWPANを確立時に、及び/又はWPANを介した後続の通信によって判定されたシード数に少なくとも部分的に基づいて生成することができる。周辺無線デバイスはまた、どのタイムスロットが中央無線デバイスによって提供される後続の測距フレーム内で使用されることになるかのインジケーションに少なくとも部分的に基づいて、測距フレームのどのタイムスロットで中央無線デバイスからのブロードキャストされた測距測定メッセージをリッスンし、それに応答するかを判定することもできる。周辺無線デバイスはまた、中央無線デバイスと同じ擬似乱数生成アルゴリズムを使用して、ランダムタイムスロットを判定することもできる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス及び周辺無線デバイスは、超広帯域(UWB)無線通信プロトコルを使用して測距測定メッセージ及び測距応答メッセージを通信する。
【0014】
異なる開始中央無線デバイスは、複数の周辺無線デバイスと通信するようにシークすることができ、各中央無線デバイスは、複数の周辺無線デバイスとのそれ自体のWPANを確立することができる。異なる開始中央無線デバイスはまた、複数の周辺無線デバイスの異なるセットと通信するようにシークすることもでき、例えば、複数の周辺無線デバイスの第1のセットが第1の車両内に収容され、複数の周辺無線デバイスの第2のセットが第2の車両内に収容される。中央無線デバイスのそのそれぞれ対応する複数の周辺無線デバイスへのUWB測距通信は、例えば、他の中央無線デバイスによって実行されるUWB測距通信に関して、協調されないことがある。各測距フレーム内で利用可能な複数のタイムスロットを用いて、かつタイムスロットホッピングを用いて、同じ又は異なる周辺無線デバイスと通信するようにシークする異なる中央無線デバイス間の干渉は、それらの間の協調を必要とすることなく低減又は最小化することができる。
【0015】
これらの実施形態及び他の実施形態について、図1図10を参照して以下に説明する。それらの図に関して本明細書で与えられる詳細な説明が説明のみを目的とし、限定的であると見なされるべきではないことを当業者は容易に理解するであろう。
【0016】
図1は、無線デバイス102に関する、重複する無線ネットワークの例示的なセットの図100を示す。無線デバイス102は、異なる1つ以上の無線ネットワークを単独で、別々に、又は重複するネットワークのセットを介してなど組み合わせて使用して無線接続を提供するための、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを含むことができる。無線デバイス102は、他の考えられ得るデバイスの中でも、スマートフォン(例えば、iPhone(登録商標))、タブレットデバイス(例えば、iPad(登録商標))、ウェアラブルコンピューティングデバイス(例えば、Apple Watch(商標))、ポータブルメディアプレーヤ(例えば、iPod(登録商標))、ラップトップコンピュータ(例えば、MacBook(登録商標))、デスクトップコンピュータ(例えば、iMac(登録商標))、デジタルメディアサーバ/エクステンダ(例えば、Apple TV(登録商標))などの、無線通信機能を有するデバイスを表すことができる。
【0017】
無線デバイス102は、限定された距離を介して動作しながら電力効率の良い接続を提供することができる無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)104を使用して通信を提供するためのハードウェア、ソフトウェア、及び/又はファームウェアの組み合わせを含むことができる。WPAN104の接続は、典型的には、例えば、ヘッドセット、イヤホン、補助ディスプレイデバイス、及び補助入力/出力デバイスなどの周辺無線デバイス及び関連付けられた無線デバイスへの無線デバイス102の接続を提供することができる。代表的なWPAN104は、Bluetooth SIG、例えばBluetooth Classic及び/若しくはBluetooth Low Energy(BTLE)によって、並びに/又はApple Wireless Direct Link(AWDL)などのApple Inc.によって指定された通信プロトコルに従って動作することができる。無線デバイス102はまた、超広帯域(UWB)無線通信プロトコルなどの低電力広帯域幅無線通信プロトコルを使用して通信を提供するためのハードウェア、ソフトウェア、及び/又はファームウェアの組み合わせを含むことができる。無線デバイス102は、UWB無線通信プロトコルを使用して、無線デバイス102と周辺無線デバイスとの間の通信に対する距離及び/又は到着角を判定するために、測距測定メッセージを周辺無線デバイスに通信し、測距応答メッセージを受信することができる。UWB通信によってカバーされるエリアは、WPAN104の範囲と同様であり得る。説明を簡単にするために、UWB通信エリアは、WPAN104とほぼ一致すると仮定される。場合によっては、UWB通信エリアは、WPAN104によってカバーされるエリアよりも小さくてもよく、又はWPAN104によってカバーされるエリアよりも大きくてもよい。
【0018】
無線デバイス102はまた、WPAN104よりも高いデータレート及びより大きな動作範囲を提供することができるWLAN106を使用して通信を提供するためのハードウェア、ソフトウェア、及び/又はファームウェアの組み合わせを含むことができる。無線デバイス102は、WPAN104及びWLAN106のための別個の及び/若しくは共有のハードウェア要素、ソフトウェア要素、並びに/又はファームウェア要素を含むことができる。WPAN104及びWLAN106の両方は、「ローカル」無線ネットワークとして動作することができる。代表的なWLAN106は、一部のバージョンはWi−Fiとも呼ばれることがある、IEEE 802.11無線規格ファミリーなどの、Institute of Electrical and Electronic Engineers(IEEE)によって指定された通信プロトコルに従って動作することができる。
【0019】
無線デバイス102はまた、1つ以上のセルラー無線ネットワークと相互接続するためなど、WWAN108機能を提供するための追加のハードウェア、ソフトウェア、及び/又はファームウェアを含むことができる。無線デバイス102は、その無線ネットワーキング機能を介して1つ以上の接続を使用して、多数のサービスを提供することができる。
【0020】
図2は、中央無線デバイス102と、車両204内に収容された複数の周辺無線デバイス202−1〜202−Nとを含む、例示的な無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)104システムの図200を示す。中央無線デバイス102は、例えば、Bluetooth Low Energy(BTLE)及び/又はBluetooth(BT)Classic無線通信プロトコルを使用して、複数の周辺無線デバイス202−1〜202−NとのWPAN104を確立することができる。中央無線デバイス102は、WPAN104を介して情報を通信することによって測距するために使用する、複数の周辺無線デバイス202−1〜202−Nに関するパラメータを確立することができる。パラメータは、測距タイムスロットホッピングアルゴリズム、異なる測距フレーム内の異なるタイムスロットを選択するためのランダムホッピングパターンを判定するための擬似乱数アルゴリズムのためのシード、及び異なる周辺無線デバイス202がそれらの間の重複する干渉を回避するために通信することができる順序を含むことができる。中央無線デバイス102と複数の周辺無線デバイス202の両方は、同じタイムスロットホッピングアルゴリズム及び同じ初期シードを使用して、タイムスロットをランダムに変更するときに使用するためのランダムホッピングパターンを判定することができる。測距通信は、測距フレーム内で利用可能な複数のタイムスロットの特定の選択されたタイムスロットに制限される。選択されたタイムスロット内で、複数の周辺無線デバイス202は、測距タイムスロットの重複しない連続セグメント内で通信し、周辺無線デバイス202のそれぞれは、通信するための、したがって異なる周辺無線デバイス202による通信が測距フレームの測距スロット内で重複しない、特定の順序が割り当てられる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、周辺無線デバイス202とのタイミング同期のレベルを確立するために、WPAN104を介して周辺無線デバイス202にタイミング情報を通信する。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102及び周辺無線デバイス202による測距通信は、BTLE又はBT ClassicなどのWPAN104に使用される無線通信プロトコルとは別個の、超広帯域(UWB)無線通信プロトコルを使用する。
【0021】
図3は、それらの間の潜在的干渉を受ける重複する2つのWPAN104システムの一例の図300を示す。第1の中央無線デバイス102Aは、車両204A内に収容された周辺無線デバイス202A−1〜202A−Nの第1のセットとの第1のWPAN104Aを確立し、第2の中央無線デバイス102Bは、別個の車両204B内に収容された周辺無線デバイス202B−1〜202B−Nの第2のセットとの別個の第2のWPAN104Bを確立する。中央無線デバイス102Aと周辺無線デバイス202A−1〜202A−Nの第1のセットとの間のWPAN104Aを介した通信及びUWB測距通信は、中央無線デバイス102Bと周辺無線デバイス202B−1〜202B−Nの第2のセットとの間のWPAN104Bを介した通信及びUWB測距通信とは別個であってもよく、かつそれらと協調しなくてもよい。したがって、中央無線デバイスのいずれかによるそのそれぞれ対応する周辺無線デバイスと(及びその逆)の通信は、他の中央無線デバイスによるその対応する周辺無線デバイスと(及びその逆)の通信と干渉することがある。UWB測距通信は、タイムスロット付き無線通信プロトコルを使用することができ、タイムスロット付き無線通信プロトコルは、中央無線デバイス、例えば、中央無線デバイス102A、及び関連する周辺無線デバイス、例えば、周辺無線デバイス202A−1〜202Aのセットがそれぞれ、それらのUWB測距メッセージを通信するために、所与の測距フレーム内の単一のタイムスロットを選択して、測距フレームがUWB測距通信に利用可能な複数の連続タイムスロットを含む。他の中央無線デバイス102Bによる周辺無線デバイス202B−1〜202B−Nの他のセットとのUWB測距通信はまた、それらのUWB測距メッセージを通信するために、所与の測距フレーム内の単一のタイムスロットを選択することができる。測距タイムスロットは、独立して選択することができ、デバイスの各セットによって使用される測距フレームは、調整される必要はない。干渉が発生する場合、中央無線デバイス102A又は102Bのいずれか(又は両方)は、干渉を緩和するために後続の測距フレーム内で異なるタイムスロットを選択することができる。本明細書で更に説明するように、タイムスロットを変更するかどうか、及びタイムスロットを変更する場合、どのように、例えば、ランダムに別のタイムスロットに又は隣接するタイムスロットに、移動するかの判定は、干渉の推定、例えば、測定されたSINRに基づいて、及び/又は周辺無線デバイス202A−1〜202A−N若しくは202B−1〜202B−Nから受信した応答(又は応答がないこと)に基づいて、中央無線デバイス102A又は102Bによって判定することができる。
【0022】
図4Aは、中央無線デバイス102と周辺無線デバイス202との間で通信される例示的な測距メッセージのシーケンスの図400を示す。いずれかの側によって測距メッセージを使用して、飛行時間及び/又は到着角の測距測定を実行することができる。測距メッセージのシーケンスは、測距サイクルTCを規定する全期間にわたるものであり、測距サイクルTCは、第1の期間を含み、第1の期間中、測距測定が、中央無線デバイス102及び周辺無線デバイス202によって実行され、その後、第2の期間が続き、第2の期間中、測距測定の結果が、中央無線デバイス102と周辺無線デバイス202との間で交換される。中央無線デバイス102は、パルス幅TPからなるT1として示される測距測定メッセージを周辺無線デバイス202に送信し、その受信がR1として示される。測距測定メッセージT1の受信に応じて、周辺無線デバイス202は、またパルス幅TPからなるT2として示される測定応答メッセージを中央無線デバイス102に送信し、その受信がR2として示される。測距測定メッセージ及び測距応答メッセージは、期間TQだけ離れている。測距測定メッセージ及び測距応答メッセージは、メッセージが送信された時間を示すタイムスタンプ情報を含むことができる。受信端は、タイムスタンプ情報及びローカルクロックを使用して、受信デバイスと送信デバイスとの間の距離を推定するために、メッセージに関する飛行時間を判定することができる。中央無線デバイス102はまた、T3として示される第2の測距測定メッセージを周辺無線デバイス202に送信することができ、その受信が、R3として示される。第1及び第2の測距測定メッセージは共に、周辺無線デバイス202が、測距の推定をより正確にするためにタイムクロックのドリフトを評価することを可能にすることができる。メッセージを受信する各側は、メッセージのうちの1つ以上から取得された情報を使用して、測距測定を実行し、測距測定結果を他の側に通信することができる。
【0023】
いくつかの実施形態では、測距測定結果は、特定の測距測定メッセージが受信されたときのタイムスタンプ情報、例えば、周辺無線デバイス202が中央無線デバイス102からブロードキャストされた測距測定メッセージを受信したときのタイムスタンプ、又は中央無線デバイス102が周辺無線デバイス202から測定応答メッセージを受信したときのタイムスタンプを含むことができる。タイムスタンプ交換は、中央無線デバイス102から周辺無線デバイス202への測定情報、例えば、タイムスタンプの通信を含むことができ、周辺無線デバイス202は、追加のアクションのために測定情報を使用することができる。タイムスタンプ交換はまた、周辺無線デバイス202から中央無線デバイス102への通信、例えば、タイムスタンプを含むことができ、中央無線デバイス102は、追加のアクションのために測定情報を使用することができる。いくつかの実施形態では、タイムスタンプ交換は、一方の側のみが追加のアクションのために測距測定情報を使用する場合など、一方向性であってもよい。いくつかの実施形態では、タイムスタンプ交換はまた、両方の側が追加のアクションのために測距測定情報を使用する場合など、双方向性であってもよい。一方向タイムスタンプ交換を有する測距サイクルTCは、双方向タイムスタンプ交換を有する測距サイクルTCよりも時間が短いことがある。
【0024】
図4Bは、到着角のみに使用することができる、中央無線デバイス102と周辺無線デバイス202との間で通信される例示的な測距メッセージのシーケンスの図410を示す。T1として示される単一の測距測定メッセージは、中央無線デバイス102によって周辺無線デバイス202に送信され、その受信がR1として示される。中央無線デバイス102から測距測定メッセージT1を受信したことに応じて、周辺無線デバイスは、T2として示される測距応答メッセージを中央無線デバイス102に送信し、その受信がR2として示される。2つの測距メッセージはそれぞれ、パルス幅TPであり、時間TQだけ離れている。測距測定サイクルは、合計時間TCにわたる。各方向で送受信された単一の測距測定メッセージを用いて、到着角のみが、それぞれの受信端によって個別に計算され、メッセージの受信に関するタイムスタンプ情報は、その後に送信されず、すなわち、図4Bに示すシーケンスに関してタイムスタンプ交換は行われない。図4A及び図4Bに示す測距メッセージ交換は、単一の中央無線デバイス102と単一の周辺無線デバイス202との間である。単一の中央無線デバイス102は、各周辺無線デバイス202に対して個別に図4A及び図4Bに示す1対1の測距メッセージのシーケンスを繰り返すことによって、複数の周辺無線デバイス202を用いて測距を実行することができるが、全ての周辺無線デバイス202に対して測距を完了するための合計時間の増加は、周辺無線デバイス202の数と共に直線的に増大する。ここで更に説明するようなメッセージの協調シーケンスは、測距メッセージのより時間効率の良い交換を提供する。
【0025】
図4Cは、中央無線デバイス102と2つの周辺無線デバイス202−1、202−2との間で通信される例示的な測距メッセージのシーケンスの図420を示す。中央無線デバイス102は、第1の測距測定メッセージT1をブロードキャストすることによって測距を開始し、第1の測距測定メッセージT1は、2つの周辺無線デバイス202−1、202−2によって受信することができ、周辺無線デバイス202−1、202−2はそれぞれ、別個の重複しない期間に測距応答メッセージを個別に送信することによって、所定の順序に従って応答する。第1の周辺無線デバイス202−1は、測距応答メッセージT2で応答し、その後、第2の周辺無線デバイス202−2が測距応答メッセージT3で応答する。周辺無線デバイス202−1、202−2が応答する順序は、中央無線デバイス102及び周辺無線デバイス202−1、202−2を含むWPAN104を確立するときに通信される、又はWPAN104を介してその後に通信される情報に基づいて判定することができる。あるいは及び/又はそれに加えて、周辺無線デバイス202−1、202−2による応答のための順序は、測距測定サイクルの開始時に中央無線デバイス102によって送信されるブロードキャストされた測距測定メッセージT1内で通信することができる。周辺無線デバイス202−1、202−2による応答は、異なる重複しない期間に行われるように協調されることができる。中央無線デバイス102は、複数の周辺無線デバイス202−1、202−2のそれぞれからの応答をリッスンすることができる。その後、中央無線デバイス102は、周辺無線デバイス202−1、202−2のそれぞれによって受信することができる第2の測距測定メッセージT4をブロードキャストする。第1の測距測定メッセージT1と第2の測距測定メッセージT4との組み合わせにより、測距機能に対するより正確な飛行時間測定を可能にすることができる。
【0026】
いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202−1、202−2は、共通のシステム、例えば、測距サイクル中に周辺無線デバイス202−1、202−2によって収集された情報を蓄積して、車両エントリ(又は他のアクセス)を許可するかどうかなど、アクションを実行するかどうかを判定することができるアクセスコントローラ(図示せず)を含む車両内に収容される。測距測定期間の後で、中央無線デバイス102は、中央無線デバイス102によって受信された測距応答メッセージに関するタイムスタンプ情報などの、中央無線デバイス102によって取得された測距測定情報を周辺無線デバイス202−1、202−2に通信する。代表的なタイムスタンプ情報としては、測距応答メッセージが送信されたときのタイムスタンプ(送信時に測距応答メッセージに含めることができる)及び/又は測距応答メッセージが受信されたときのタイムスタンプを挙げることができる。いくつかの実施形態では、タイムスタンプ情報はまた、周辺無線デバイスのうちの1つ、例えば、周辺無線デバイス202−1によって中央無線デバイス102に提供され、中央無線デバイス102は、このタイムスタンプ情報を使用して、測距推定を実行するか、及び/又は様々なアクションを実行するかを判定することができる。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202−1、202−2のそれぞれは、測距測定メッセージT1、T4及びタイムスタンプ交換メッセージT5からの情報を使用して、測距推定を実行し、例えば、中央無線デバイス102の位置(距離及び/又は方向角)を推定する。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202−1、202−2は、測定データ及び/又は測距推定値を、1つ以上のアクションを実行するかどうかを判定するために使用する中央コントローラに提供する。いくつかの実施形態では、中央コントローラは、周辺無線デバイス202−1、202−2によって通信され、かつ測距交換から導出された情報に少なくとも部分的に基づいて、周辺無線デバイス202−1、202−2を収容する車両へのエントリ(又は他のアクセス)を許可するかどうかを判定する。図4Cに示すメッセージの1対多数のシーケンスは、図4A及び図4Bに示すような1対1のシーケンスのように個別にではなく、同じメッセージが全ての周辺無線デバイス202に同時に通信されるため、開始中央無線デバイス102が複数の周辺無線デバイス202に通信する時間を低減する。中央無線デバイス102によって全ての周辺無線デバイス202に1つのメッセージをブロードキャストすることはまた、測距測定中の中央無線デバイス102の移動による測定変動を低減する。図4Cは、2つの周辺無線デバイス202−1、202−2を収容する車両204を示しているが、図示した1対多数の測距シーケンスは、それぞれが予め知られている順序、又は中央無線デバイス102からの初期測距測定メッセージT1内で通信された順序で個々に応答して、任意の数の周辺無線デバイス202に拡張することができる。
【0027】
図4Dは、中央無線デバイス102と2つの周辺無線デバイス202−1、202−2との間で通信される別の例示的な測距メッセージのシーケンスの図430を示す。図4Dに示す測距シーケンスの測距測定部分は、図4Cに示す測距シーケンスの測距測定部分と同一である。しかしながら、図4Dに示すタイムスタンプ交換は、周辺無線デバイス202−1、202−2のそれぞれが対応するタイムスタンプ情報を中央無線デバイス102に個別に通信することを含む。周辺無線デバイス202−1、202−2が第2の測距測定メッセージT4に続くタイムスタンプ情報を提供する順序は、周辺無線デバイス202−1、202−2が初期測距測定メッセージT1に応答するときと同じ順序に従うことができ、又は任意の他の順序であってもよい。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、例えば、送信T5及びT6の受信R5及びR6によって示すように、周辺無線デバイス202−1、202−2の1つ以上(最大では全てを含む可能性がある)から測距測定情報を収集し、その後、中央無線デバイス102は、測距測定情報T7を周辺無線デバイス202−1、202−2のセットにブロードキャストする。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、測距測定メッセージT7を返信として送信する前に、周辺無線デバイス202−1、202−2によって提供される測距測定情報の一部を処理する。前述のように、一方又は両方の側によって測距測定情報を使用して、車両204の車両アクセスシステムによるエントリ(又は他のアクセス)を許可するかどうかを判定するなど、後続のアクションを通知することができる。測距測定情報の処理が一方の側で必要とされる場合、反対側は、測距サイクルのタイムスタンプ交換部分の間にタイムスタンプ情報を提供することができる。測距測定情報の処理が一方の側で必要とされない場合、反対側は、タイムスタンプ情報を提供することを控えて、測距サイクルを完了する時間を短縮することができる。
【0028】
図4Eは、到着角のみに関する測距測定を実行するために使用される、中央無線デバイス102と2つの周辺無線デバイス202−1、202−2との間で通信される別の例示的な測距メッセージのシーケンスの図440を示す。中央無線デバイス102は、第1の測距測定メッセージT1を周辺無線デバイス202−1、202−2に送信し、周辺無線デバイス202−1、202−2は、時間間隔TCにわたる測距サイクルの重複しない連続時間セグメントの間に、個々の測距応答メッセージT2及びT3で応答する。中央無線デバイス102及び周辺無線デバイス202−1、202−2はそれぞれ、測距メッセージの受信に基づいて、他の側に対する到着角を判定することができる。到着角のみの計算のために、追加のタイムスタンプ情報を交換する必要はない。
【0029】
図5は、測距メッセージの交換が干渉を緩和するために行われることがある場合に調節するための柔軟性を提供するために、期間を別個のフレーム及びタイムスロットに細分化するための測距フレームの例示的なサイクルの図500を示す。測距に使用される各WPAN104は、1つ以上の周辺無線デバイス202と通信する中央無線デバイス102を含むことができる。いくつかの実施形態では、1つ以上の周辺無線デバイス202は、共通のシステム内、例えば、車両204内に収容される。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、WPAN104内の通信のためのコーディネータとして機能する。異なるWPAN104は、干渉をもたらす地理的エリアカバレッジ内で重複することができ、各WPAN104は、それらの間の協調又は時間同期なしに独立して動作することができる。各WPAN104内で、中央無線デバイス102及び/又は周辺無線デバイス202は、干渉が存在するかどうかを判定し、測距通信を異なる期間に移動させることができる。図5図500によって示すように、WPAN104での測距通信は、各測距フレーム504が期間TFにわたる測距フレーム504のシーケンスへのタイムラインの分割に基づいて動作することができる。各測距フレーム504は、測距タイムスロット502のシーケンスに分割され、各タイムスロット402は、期間TCにわたり、期間TCは、測距測定及びWPAN104に必要とされる任意のタイムスタンプ交換を含む完全な測距サイクルに適応するのに十分である。いくつかの実施形態では、測距タイムスロット502の期間TCの長さは、WPAN104内の周辺無線デバイス202の数に基づく。いくつかの実施形態では、特に、中央無線デバイス102が測距機能のためにWPAN104に同時に参加することができる周辺無線デバイス202の数を制限することができる測距用途に対して、測距タイムスロット502の期間TCの長さは、WPAN104内でサポートすることができる周辺無線デバイス202の最大数に基づく。各測距タイムスロット502は、開始中央無線デバイス102と応答する全ての周辺無線デバイス202との間の完全な測距サイクルを可能にするのに十分に長い。各測距フレーム504は、複数(N個)の測距タイムスロット502を含み、所与のWPAN104は、測距サイクルを実行する測距フレーム504内の1つの測距タイムスロット502のみを選択する。各WPAN104は、任意の他のWPAN104と独立して、それ自体のタイムスロット502を選択することができ、各WPAN104は、それ自体のタイミングを維持し、それにより、異なるWPAN104に対する測距フレームは、互いに時間調整される必要はない。
【0030】
図5は、WPAN104内の中央無線デバイス102又は周辺無線デバイス202による測距タイムスロット502の選択の図510を更に示す。連続的な各測距フレーム504に対して、中央無線デバイス102は、測距サイクルのために使用する特定の測距タイムスロット502を選択する。どの測距タイムスロット502を次の測距フレーム504に使用するかの選択は、現在の測距フレーム504からの干渉推定(及び/又は時間ウィンドウ若しくは最近の測距フレーム504若しくは測距フレーム504の履歴からの蓄積された干渉推定)に基づくことができる。干渉は、信号測定値、例えば、信号対雑音及び干渉比(SINR)などの信号強度及び/又は信号品質の測定値に基づいて、中央無線デバイス102によって推定することができる。あるいは及び/又はそれに加えて、干渉は、1つ以上の周辺無線デバイス202が、現在の測距フレーム504内、及び/又は1つ以上の先行する測距フレーム504内で中央無線デバイス102によってブロードキャストされた1つ以上の測距測定メッセージに応答する(又は応答した)かどうかに基づいて推定することができる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、応答する周辺無線デバイス202の数及び/又は周辺無線デバイス202から受信した測定応答メッセージの数をカウントして、測距フレーム504の測距タイムスロット502に対して干渉を少なくとも部分的に推定し、後続の測距フレーム504内で同じ測距タイムスロット502を使用し続けるか、又は後続の測距フレーム504内で異なる測距タイムスロット502を使用するように変更するかを選択する。図510によって示すように、同じ測距タイムスロット502を使用することができ(変更なし)、ランダムに選択された測距タイムスロット502を使用することができ(ランダムホップ)、又は隣接する測距タイムスロット502を使用することができる(ランダムウォーク)。現在の測距タイムスロット502に留まるか、隣接する測距タイムスロット502に移動するか、又はランダムに選択されたタイムスロット502にランダムにホップするかは、本明細書で更に説明するように、干渉推定に基づくことができる。中央無線デバイス102は、例えば、測距測定メッセージをブロードキャストすることによって、測距サイクルを開始する測距タイムスロット502を選択し、同様に、周辺無線デバイス202は、中央無線デバイス102からのメッセージをリッスンする測距タイムスロット502を選択する。測距フレームの全ての測距タイムスロット502にわたって連続的にリッスンするのではなく、周辺無線デバイス202は、選択されていない測距タイムスロット502の間には、電力が低減された状態に留まり、測距フレーム504の選択された測距タイムスロット502の間にのみ中央無線デバイス102からのメッセージをリッスンするためにウェイクすることができる。どの測距タイムスロット502で周辺無線デバイス202によってリッスンするかの選択は、中央無線デバイス102からの以前の通信、例えば、どの測距タイムスロット502が後続の測距フレーム504内で中央無線デバイス102によって選択されることになるかのインジケーション、又は中央無線デバイス102によって使用される測距タイムスロット選択モードのインジケーションに基づくことができ、測距タイムスロット選択モードは、図510によって示す例示の測距タイムスロット選択のうちの1つと関連付けられる。例えば、第1のモードは、変更なしを含むことができ、第2のモードは、ランダムホップを含むことができ、第3のモードは、ランダムウォークを含むことができる。どの測距タイムスロット502で周辺無線デバイス202によってリッスンするかの選択は、以前の測距フレーム504中に選択された測距タイムスロット502内で周辺無線デバイス202によって通信が受信されたかどうかに基づくことができる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102及び周辺無線デバイス202は、測距タイムスロットのランダム選択のための互いに既知のアルゴリズム、例えば、中央無線デバイス102と周辺無線デバイス202との間で通信されるシード値を使用した擬似乱数生成器を使用する。アルゴリズム及び/又はシード値の通信は、WPAN104を確立するときに、例えば、周辺無線デバイス202がWPAN104に参加するときに、並びに/又は、その後にBTLEメッセージ若しくはBT classicメッセージなどのWPAN104を介して、及び/若しくは中央無線デバイス102によってブロードキャストされる測距測定メッセージ内で、行なうことができる。中央無線デバイス102及び周辺無線デバイス202は、測距フレーム504のフレームカウントに関して一緒に同期することができ、したがって、ランダムタイムスロット選択アルゴリズムに基づいて、測距フレーム504のシーケンスで使用することができる測距タイムスロット502のランダムシーケンスを予め知ることができる。測距タイムスロット502のランダム選択は、各測距フレーム504内で使用されなくてもよく、例えば、中央無線デバイス102及び/又は周辺無線デバイス202は、ランダム選択が使用される場合、測距タイムスロット502に留まるか、又は測距タイムスロット502を変更するかを独立して判定することができ、どのタイムスロット502を選択するかは、特定の測距フレーム504に対して予め知ることができる。いくつかの実装形態では、UWBメッセージは持続時間が短いので、送信前にクリアチャネル評価(clear channel assessment、CCA)が使用されることは予期されない。
【0031】
中央無線デバイス102と周辺無線デバイス202との間のUWB測距通信の時間同期は、帯域外通信を使用して確立された粗いレベルの時間同期に基づく、例えば、WPAN104のBTLE及び/又はBT classicを使用して通信される時間情報に基づくことができる。UWB測距通信の時間同期はまた、UWBメッセージを使用して通信される、より微細なレベルの時間同期に基づくことができ、例えば、タイムスタンプが中央無線デバイス102によって周辺無線デバイス202にブロードキャストされる1つ以上のUWBメッセージに含まれる。例えば、中央無線デバイス102によってブロードキャストされた初期測距測定メッセージは、中央無線デバイス102におけるローカル時間基準を示すタイムスタンプを含むことができる。ブロードキャストされた初期測距測定メッセージを受信する周辺無線デバイス202は、初期測距測定メッセージに含まれるタイムスタンプを使用して、周辺無線デバイス202におけるローカル時間基準を調整して、中央無線デバイス102のローカル時間基準に(誤差範囲内で)一致させることができる。中央無線デバイス102及び周辺無線デバイス202は、調整されたローカル時間基準及びそれら自体の内部クロックを使用して、(初期測距測定メッセージが受信された)測距フレーム504の測距タイムスロット502の期間、及び周辺無線デバイス202が中央無線デバイス102からのメッセージに応答することができる測距フレーム504の測距タイムスロット502のサブ期間の期間を判定することができる。本明細書で説明するように、周辺無線デバイス202は、所定の順序で(又は、初期測距測定メッセージ内で中央無線デバイス102によって示される順序で)測距タイムスロット502の別個の重複しないセグメント(サブ期間)内で応答することができる。同じ中央無線デバイス102に関連付けられた異なる周辺無線デバイス202からの測定応答メッセージは、時間的に重複しないことになる。同様に、周辺無線デバイス202から中央無線デバイス102への任意のタイムスタンプ交換メッセージは、時間的に重複しないことになる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102と周辺無線デバイス202との間の粗い時間同期は、例えば、周期的に、時間ベースで、事象ベースで、及び/又はオンデマンドでリフレッシュすることができる。粗い時間同期は、帯域内で(UWBメッセージを使用して)及び/又は帯域外で(BTLE及び/又はBT Classicパケットを使用して)通信することができる。いくつかの実施形態では、各測距サイクルに対して、その測距サイクル中に受信された初期測距測定メッセージに含まれるタイムスタンプ情報に基づいて、微細な時間同期がリフレッシュされる。
【0032】
図6は、中央無線デバイス102を使用して、測距フレーム504に対する測距タイムスロット502を選択することができる、例示的な決定木の図600を示す。602において、中央無線デバイス102は、過去の干渉レベル及び/又は中央無線デバイス102によってブロードキャストされたUWB測距メッセージに対する周辺無線デバイス202の応答性を判定するなど、通信チャネルを評価する。602における通信チャネルの評価は、以前の通信結果を用いた暗黙的なクリアチャネル評価と見なすことができる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、周辺無線デバイス202から受信した応答の数を監視し、かつ/又は、中央無線デバイス102によって受信された信号強度及び/若しくは信号品質(例えば、SINR)のレベルを測定する。中央無線デバイス102は、監視された応答の数及び/又は測定されたSINRを1つ以上の関数への入力として使用して、通信チャネルを評価するメトリックを導出することができる。このメトリックは、SINRの関数と受信した応答の数の別の関数との組み合わせとすることができる。604において、中央無線デバイス102は、(現在の測距フレーム504内で使用される特定の測距タイムスロット502と比較して)後続の測距フレーム504内で異なる測距タイムスロット502に変更するか、又は後続の測距フレーム504に対して同じ測距タイムスロット502に留まるかを判定する。同じ測距タイムスロット502に留まるか、又は測距タイムスロット502を変更するかの評価は、通信チャネルの暗黙的なクリアチャネル評価から導出されたメトリックに基づくことができる。いくつかの実施形態では、(i)周辺無線デバイス202から受信した応答の数が、第1の応答閾値(所与のWPAN104内の周辺無線デバイス202の総数などの予想される応答の最大数に基づいてもよい)を満たし、かつ(ii)測定されたSINR値が、第1のSINR閾値を満たす場合、中央無線デバイス102は、後続の測距フレーム504内で同じ測距タイムスロット502を使用し続けると判定することができる。606に示すように、測距タイムスロット502のインデックス(測距フレーム504内の多数の測距タイムスロット502のうちのどれを使用するかを示すことができる)は、変更されなくてもよく、すなわち、(i+1)番目の測距フレーム504内の測距タイムスロットインデックスは、i番目の測距フレーム504の測距タイムスロットインデックスと同じであってもよい。いくつかの実施形態では、同じ測距タイムスロット502に留まるための1つ以上の閾値が満たされない場合、例えば、(i)周辺無線デバイス202から受信した応答の数が第1の応答閾値を満たさない、又は(ii)測定されたSINRが第1のSINR閾値を満たさない場合、中央無線デバイス102は、後続の測距フレーム504に対して異なる測距タイムスロット502を選択することができる。異なる測距タイムスロット502のうちどれかの選択は、ランダムウォーク(隣接する測距タイムスロット502への)か、又はランダムホップ(異なる測距タイムスロット502のランダム選択)かに基づくことができる。どの方法を異なる測距タイムスロット502を判定するために使用するかはまた、導出されたメトリックの評価にも基づくことができる。608において、中央無線デバイス102は、ランダムウォークを使用して隣接する測距タイムスロット502に移動するかどうかを判定することができる。いくつかの実施形態では、(i)周辺無線デバイス202から受信した応答の数が、第2の応答閾値(所与のWPAN104内の周辺無線デバイス202の総数などの予想される応答の最大数に基づいてもよい)を満たし、かつ(ii)測定されたSINR値が、第2のSINR閾値を満たす場合、中央無線デバイス102は、後続の測距フレーム内で近隣の(隣接した)測距タイムスロット502に移動すると判定することができる。610において、中央無線デバイス102は、擬似乱数アルゴリズム(prand)からの出力に基づいて、より高いスロットインデックス値を有する測距タイムスロット502に移動するか、又はより低いスロットインデックス値を有する測距タイムスロット502に移動するかを判定し、擬似乱数アルゴリズム(prand)からの出力は、現在の測距フレーム504のインデックス(i)及びシード値KeyPANを入力として使用して後続の測距フレーム504(測距フレームインデックスi+1)に対する後続のタイムスロットインデックスを生成することができる。いくつかの実施形態では、後続の測距タイムスロット502内で隣接する測距タイムスロット502に移動するための1つ以上の閾値が満たされない場合、例えば、(i)周辺無線デバイス202から受信した応答の数が第2の応答閾値を満たさない、又は(ii)測定されたSINRが第2のSINR閾値を満たさない場合、中央無線デバイス102は、612で示すように、ランダムシーケンス生成アルゴリズム(PNCodeGen)に少なくとも部分的に基づいて、ランダム測距タイムスロット502を選択することができる。
【0033】
2つの例示的なメトリック、例えば、SINR及び受信した応答の数に基づいて、同じ測距タイムスロットに留まるか(変更なし)、隣接する測距タイムスロットに移動するか(ランダムウォーク)、又はランダム測距タイムスロットに移動するか(ランダムホップ)の決定を、決定ブロック図620として示す。第1の「変更なし」領域622では、受信した応答の数が第1の応答閾値を満たし、かつSINRが第1のSINR閾値を満たす場合、中央無線デバイス102は、後続の測距フレーム504に対して、現在の測距フレーム504に使用されたのと同じ測距タイムスロット502を選択する。第2の「ランダムウォーク」領域624では、(i)第1の「変更なし」領域622の条件が満たされず、かつ(ii)受信した応答の数が第2の応答閾値を満たし、かつSINRが第2のSINR閾値を満たす場合、中央無線デバイス102は、現在の測距フレーム504に使用された測距タイムスロット502からのランダムウォークに基づいて、後続の測距フレーム504に対して隣接する測距タイムスロット502を選択する。第3の「ランダムホップ」領域626では、受信した応答の数が第2の応答閾値を満たさない、又はSINRが第2のSINR閾値を満たさない場合、中央無線デバイス102は、後続の測距フレーム504に対してランダム測距タイムスロット502を選択する。図620は、例示的な実施形態としてのみ提供され、他の決定領域及び/又はメトリックを使用することができる。例えば、測距タイムスロットを変更するか、及び/又はランダムウォーク若しくはランダムホップを使用するかどうかの決定は、測定若しくは推定されたSINRのみに基づくことができ、又は受信した応答の数のみに基づいてもよい。追加のメトリックを使用して、現在の測距タイムスロットに留まるか、又は測距タイムスロットを変更するかを判定することもできる。
【0034】
いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、例えば、現在の測距フレーム504のタイムスタンプ交換シーケンス中に、3つの選択肢(変更なし、ランダムウォーク、ランダムホップ)のうちのどれを使用して後続の測距フレーム504に対して測距タイムスロット502を選択するかを、周辺無線デバイス202にブロードキャストする。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、例えば、現在の測距フレーム504のタイムスタンプ交換シーケンスの間に、後続の測距フレーム504に対して選択された測距タイムスロット502に対する測距タイムスロットインデックスのインジケーションを周辺無線デバイス202にブロードキャストする。いくつかの実施形態では、擬似乱数アルゴリズム(prand)及び/若しくはランダムシーケンス生成アルゴリズム(PNCodeGen)、並びに/又は中央無線デバイス102及び周辺無線デバイス202を包含するWPAN104のシード値(KeyPAN)は、帯域内通信を使用して(例えば、UWBメッセージ内で)又は帯域外通信を使用して(例えば、BTLE又はBT Classicメッセージを使用して)、中央無線デバイス102と周辺無線デバイス202との間で通信することができる。
【0035】
図7は、周辺無線デバイス202を使用して、測距フレーム504に対する測距タイムスロット502を選択することができる、例示的な決定木の図700を示す。702において、周辺無線デバイス202は、過去の干渉レベル及び/又は中央無線デバイス102によってブロードキャストされたメッセージの受信を判定するなど、通信チャネルを評価する。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202は、測距サイクルを完結するUWB測距メッセージが、中央無線デバイス102から周辺無線デバイス202によって受信されたかどうかを判定する。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202は、中央無線デバイス102から受信したUWB測距メッセージが、後続の測距フレーム504で使用する測距タイムスロット502のインデックスのインジケーションを含むか、又は測距タイムスロット変更モードのインジケーション(例えば、異なるモードインデックスを使用して、異なる測距タイムスロット変更を示すことができる場合)を含むかを判定する。704において、周辺無線デバイス202は、(現在の測距フレーム504内で使用される特定の測距タイムスロット502と比較して)後続の測距フレーム504内で異なる測距タイムスロット502に変更するか、又は後続の測距フレーム504に対して同じ測距タイムスロット502に留まるかを判定する。同じ測距タイムスロット502に留まるか、又は測距タイムスロット502を変更するかの評価は、測距タイムスロット502を変更するための測距タイムスロットインデックスが受信されたか、又はモードを示すUWB測距メッセージが受信されたかに基づくことができる。いくつかの実施形態では、UWB測距メッセージが中央無線デバイス102から受信される場合、UWB測距メッセージは、後続の測距フレーム504に対する測距タイムスロットインデックス変更がない(又は現在の測距フレーム504に使用されたように、後続の測距フレーム504に対して使用される現在の測距タイムスロットインデックスを繰り返す)ことを示し、周辺無線デバイス202は、後続の測距フレーム504内で同じ測距タイムスロット502を使用し続けると判定することができる。706に示すように、測距タイムスロット502のインデックス(測距フレーム504内の多数の測距タイムスロット502のうちのどれを使用するかを示すことができる)は、変更されなくてもよく、すなわち、(i+1)番目の測距フレーム504内の測距タイムスロットインデックスは、i番目の測距フレーム504の測距タイムスロットインデックスと同じであってもよい。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202が、測距タイムスロット502の変更のインジケーション(例えば、モードのインジケーション)又は後続の測距フレーム504に使用される異なる測距タイムスロット502の指定を含むUWB測距メッセージを中央無線デバイス102から受信する場合、周辺無線デバイス202は、後続の測距フレーム504に対して異なる測距タイムスロット502を選択することができる。708において、周辺無線デバイス202は、ランダムウォークを使用して隣接する測距タイムスロット502に移動するかどうかを判定することができる。いくつかの実施形態では、ランダムウォークモードを示すUWB測距メッセージを中央無線デバイス102から受信する場合、周辺無線デバイス202は、後続の測距フレーム内で近隣の(隣接する)測距タイムスロット502に移動すると判定することができる。710において、擬似乱数アルゴリズム(prand)からの出力に基づいて、より高いスロットインデックス値を有する測距タイムスロット502に移動するか、又はより低いスロットインデックス値を有する測距タイムスロット502に移動するかを判定し、擬似乱数アルゴリズム(prand)からの出力は、周辺無線デバイス202は、現在の測距フレーム504のインデックス(i)及びシード値KeyPANを入力として使用して後続の測距フレーム504(測距フレームインデックスi+1)に対する後続のタイムスロットインデックスを生成することができる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、測距タイムスロットインデックス値を直接示し、周辺無線デバイス202は、測距タイムスロットインデックス値を計算する必要はない。いくつかの実施形態では、ランダムホップを使用して後続の測距フレーム504の測距タイムスロット502を判定すべきであることを示すUWB測距メッセージを中央無線デバイス102から受信する場合、周辺無線デバイス202は、712に示すように、ランダムシーケンス生成アルゴリズム(PNCodeGen)に少なくとも部分的に基づいて、ランダム測距タイムスロット502を選択することができる。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、例えば、現在の測距フレーム504のタイムスタンプ交換シーケンス中に、3つの選択肢(変更なし、ランダムウォーク、ランダムホップ)のうちのどれを使用して後続の測距フレーム504に対して測距タイムスロット502を選択するかを、周辺無線デバイス202にブロードキャストする。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、後続の測距フレーム504に対して選択された測距タイムスロット502に対する測距タイムスロットインデックスのインジケーションを周辺無線デバイス202にブロードキャストする。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202が、測距タイムスロットインデックスモード変更、又は後続の測距フレーム504に使用する特定のタイムスロットインデックスを示すUWB測距メッセージを中央無線デバイスから受信しない場合、周辺無線デバイス202は、712におけるように、ランダムホップに従って測距タイムスロットインデックスを判定する。いくつかの実施形態では、擬似乱数アルゴリズム(prand)及び/若しくはランダムシーケンス生成アルゴリズム(PNCodeGen)、並びに/又は中央無線デバイス102及び周辺無線デバイス202を包含するWPAN104のシード値(KeyPAN)は、帯域内通信を使用して(例えば、UWBメッセージ内で)又は帯域外通信を使用して(例えば、BTLE又はBT Classicメッセージを使用して)、中央無線デバイス102と周辺無線デバイス202との間で通信することができる。
【0036】
図8Aは、車両204内に収容された周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットと通信する中央無線デバイス102による測距の図800を示す。最初に、802において、中央無線デバイス102は、測距要求メッセージを、周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットにブロードキャストする。いくつかの実施形態では、測距要求メッセージの通信は、任意選択であってもよい。測距要求メッセージは、1つ以上のランダム測距タイムスロット選択アルゴリズムのインジケーション、1つ以上のランダム測距タイムスロット選択アルゴリズムに対するシード値のインジケーション、及び/又は周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットからの順序付け応答のインジケーションなどの、測距サイクルに対するパラメータのインジケーションを含むことができる。いくつかの実施形態では、測距要求メッセージは、BTLE又はBT Classicを介してなど、WPAN104の無線通信プロトコルを使用して通信することができる。測距要求メッセージは、測距サイクルに対して示された残りの測距メッセージから分離された時間に通信することができる。804において、中央無線デバイス102は、第1の測距測定メッセージを周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットにブロードキャストする。第1の測距測定メッセージは、各周辺無線デバイス202−1〜202−Nが、それらのそれぞれ対応するローカル時間基準を中央無線デバイス102の時間基準と同期させるように調整することができる、第1の測距測定メッセージが送信された時を示すタイムスタンプ値を含むことができる。806において、周辺無線デバイス202−1〜202−Nのそれぞれは、個々の重複しない測距測定応答で、第1の測距測定メッセージに応答する。測距測定応答はまた、測距測定応答メッセージがそれらのそれぞれ対応する周辺無線デバイス202−1〜202−Nによって送信された時のタイムスタンプ値を含むことができる。808において、中央無線デバイス102は、周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットに第2の測距測定メッセージをブロードキャストする。周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットは、第1及び第2の測距測定メッセージを使用して、測距値、例えば、飛行時間推定値、距離推定値、到着角推定値などを判定することができる。中央無線デバイス102は、測距測定応答を使用して、測距値のそれ自体のセットを判定することができる。810において、中央無線デバイス102は、測距測定データ、例えば、タイムスタンプ交換情報を、周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットにブロードキャストする。周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットは、集中コントローラと通信して、周辺無線デバイス202−1〜202−Nによって行われた測距測定値及び/又は中央無線デバイス102から周辺無線デバイス202−1〜202−Nによって受信された測距測定データに基づいて、車両エントリアクセスを許可するかどうかを判定することができる。
【0037】
図8Bは、いくつかの実施形態における、車両204内に収容された周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットと通信する中央無線デバイス102による測距の図8A図800に対応する図820を示す。測距要求メッセージは、UWBメッセージT0として中央無線デバイス102によって通信して、周辺無線デバイス202−1〜202−NのセットによってR0として受信することができる。測距測定は、周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットにブロードキャストされる第1の測距測定UWBメッセージT1を含むことができ、周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットは、測距測定応答T2〜TNを、所定の重複しない連続的な時間セグメント内で中央無線デバイス102に送信することによって応答する。中央無線デバイス102は、第2の測距測定メッセージTN+1をブロードキャストし、これは、R2〜RNで周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットによって受信される。続いて、中央無線デバイス102は、UWBメッセージTN+2内で測距測定データをブロードキャストし、これは、タイムスタンプ交換の一部としてRN+2で周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットによって受信される。測距測定データを、周辺無線デバイス202−1〜202−Nのセットによって(例えば、車両204のコントローラと共に)使用して、車両アクセスを許可するかどうかなど、様々なアクションを実行するかどうかを判定することができる。
【0038】
図9Aは、複数の周辺無線デバイス202と通信する中央無線デバイス102による測距動作を実行するための例示的な方法の図900を示す。902において、中央無線デバイス102は、測距フレーム504に使用する測距タイムスロット502を選択する。904において、中央無線デバイス102は、第1の測距測定メッセージを複数の周辺無線デバイス202にブロードキャストする。906において、中央無線デバイス102は、測距タイムスロットの連続的な重複しないセグメントの間に、複数の周辺無線デバイス202のそれぞれからの測距測定応答をリッスンする。908において、中央無線デバイス102は、複数の周辺無線デバイス202のうちの少なくとも1つから測距応答メッセージが受信されたかどうかを判定する。複数の周辺無線デバイス202から測距応答メッセージが受信されなかった場合、中央無線デバイス102は、902に戻り、後続の測距フレーム504に使用する別の測距タイムスロット502を判定して、その後、測距サイクルを繰り返す。複数の周辺無線デバイス202のうちの少なくとも1つから少なくとも1つの測距応答メッセージが受信された場合、中央無線デバイス102は、910において、複数の周辺無線デバイス202に第2の測距測定メッセージをブロードキャストする。その後、912において、中央無線デバイス102は、複数の周辺無線デバイス202に測距データメッセージをブロードキャストする。測距データメッセージは、(i)複数の周辺無線デバイス202のうちの1つ以上から受信した少なくとも1つの測距応答メッセージに少なくとも部分的に基づく、中央無線デバイス102によって取得された測定データ、及び(ii)後続の測距フレーム504に使用される測距タイムスロット502のインジケーションを含む。
【0039】
いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102によって実行される方法は、中央無線デバイス102が、(i)信号対雑音及び干渉比(SINR)の推定、又は(ii)第1の測距フレームの間に中央無線デバイス102が受信した測距測定応答の数のうちの少なくとも1つに少なくとも部分的に基づいて、後続の測距フレーム内で測距するための測距タイムスロットを選択することを更に含む。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、後続の測距フレーム内で測距するための測距タイムスロットを少なくとも以下のことによって選択する:(i)測距測定応答の数が第1の応答閾値を満たす(例えば、等しい又は上回る)場合、第1の測距フレームと同様に後続の測距フレームに対して同一の測距タイムスロットインデックスを使用すること、(ii)測距測定応答の数が第1の応答閾値を満たさず(例えば、等しくない又は上回らない)、かつ第2の応答閾値を満たす(例えば、等しい又は上回る)場合、後続の測距フレームに対して近隣の測距タイムスロットインデックスを使用すること、及び(iii)測距測定応答の数が第2の応答閾値を満たさない(例えば、等しくない又は上回らない)場合、後続の測距フレームに対してランダムに選択された測距タイムスロットインデックスを使用すること。いくつかの実施形態では、第1の測距測定メッセージは、第1の測距測定メッセージが中央無線デバイスによってブロードキャストされた時を示すタイムスタンプ値を含む。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、第1の測距測定メッセージをブロードキャストする前に、複数の周辺無線デバイスに測距開始メッセージをブロードキャストし、測距開始メッセージは、第1の測距フレームに対する測距タイムスロットインデックスのインジケーションを含む。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102は、第1の測距測定メッセージをブロードキャストする前に、中央無線デバイス及び周辺無線デバイスによって乱数生成器と共に使用される暗号鍵を通信して、測距フレームのシーケンスに対する測距タイムスロットインデックスのランダムホッピングパターンを判定する。いくつかの実施形態では、暗号鍵は、Bluetooth Low Energy(BTLE)パーソナルエリアネットワーク無線通信プロトコルを使用してブロードキャストされ、測距測定メッセージ、測距測定応答、及び測距データメッセージは、超広帯域(UWB)無線通信プロトコルを使用して通信される。いくつかの実施形態では、中央無線デバイス102によって実行される方法は、中央無線デバイス102が、第1の測距フレームの選択された測距タイムスロットの間に複数の周辺無線デバイスから測距測定応答を受信せず、かつ選択された測距タイムスロットが第1の測距フレームの最終測距タイムスロットではない場合、第1の測距フレームの後続の測距タイムスロット内で複数の周辺無線デバイスを用いて測距測定を再試行することを更に含む。いくつかの実施形態では、測定データは、中央無線デバイスが1つ以上の測距測定応答を受信した時を示す1つ以上のタイムスタンプ値を含む。いくつかの実施形態では、後続の測距フレーム内で測距するために選択された測距タイムスロットのインジケーションは、測距タイムスロットインデックスを含む。いくつかの実施形態では、後続の測距フレーム内で測距するために選択された測距タイムスロットのインジケーションは、後続の測距フレーム内で、同一の測距タイムスロットを再使用するか、隣接する測距タイムスロットに移動するか、又はランダム測距タイムスロットを選択するかのインジケーションを含む。
【0040】
図9Bは、中央無線デバイス102と通信する(複数の周辺無線デバイス202のセットの)周辺無線デバイス202による測距動作を実行するための例示的な方法の図950を示す。952において、周辺無線デバイス202は、測距フレーム504に使用する測距タイムスロット502を選択する。954において、周辺無線デバイス202は、測距フレーム504の選択された測距タイムスロット502の間に、中央無線デバイス102からの第1の測距測定メッセージをリッスンする。956において、周辺無線デバイス202は、第1の測距測定メッセージが中央無線デバイス102から受信されたかどうかを判定する。測距フレーム504の選択された測距タイムスロット502の間に第1の測距測定メッセージが受信されない場合、周辺無線デバイス202は、952に戻り、後続の測距フレーム504に対する別の測距タイムスロット502を選択する。測距フレーム504の選択された測距タイムスロット502の間に第1の測距測定メッセージが受信される場合、958において、周辺無線デバイス202は、測距タイムスロット502のセグメントの間に、中央無線デバイス102に測距測定応答メッセージを送信する。測距タイムスロット502のセグメントは、中央無線デバイス102から受信された測距測定メッセージに含まれるタイムスタンプ値に基づくことができ、タイムスタンプ値を使用して、周辺無線デバイス202のローカル時間基準を調整することができる。測距タイムスロット502のセグメントはまた、同じ測距タイムスロット502内の異なる周辺無線デバイス202による送信が時間的に重複しないように中央無線デバイス102に関連付けられた異なる周辺無線デバイス202が通信すると判定される順序に基づいてもよい。960において、周辺無線デバイス202は、中央無線デバイス102からの第2の測距測定メッセージ及び測距データメッセージをリッスンする。962において、周辺無線デバイス202は、第2の測距測定メッセージ及び測距データメッセージが中央無線デバイス102から受信されたかどうかを判定する。第2の測距測定メッセージ又は測距データメッセージが中央無線デバイス102から受信されない場合、周辺無線デバイス202は、952に戻り、後続の測距フレーム504に対して別の測距タイムスロット502を選択することができる。第2の測距測定メッセージ及び測距データメッセージの両方が中央無線デバイス102から受信される場合、周辺無線デバイス202は、964において、第2の測距測定メッセージから測定データを抽出し、測定データは、中央無線デバイス102によって受信された測距測定応答に少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202は、後続の測距フレーム504に対する測距タイムスロット502を選択することができる。
【0041】
いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202は、後続の測距フレーム内で測距するために中央無線デバイス102によって選択され、かつ測距データメッセージに含まれる測距タイムスロットのインジケーションに少なくとも部分的に基づく、後続の測距フレーム内で測距するための測距タイムスロットを選択する。いくつかの実施形態では、中央無線デバイスによって選択された測距タイムスロットのインジケーションは、後続の測距フレームに対して第1の測距フレームに使用されるのと同一の測距タイムスロットインデックスを使用するインジケーション、近隣の測距タイムスロットインデックスを使用するインジケーション、又はランダムに選択された測距タイムスロットインデックスを使用するインジケーションのうちの1つを含む。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202によって実行される方法は、第1の測距測定メッセージの受信後、第2の測距測定メッセージ又は測距データメッセージの受信がないことに応じて、後続の測距フレームに対してランダムに選択された測距タイムスロットインデックスに基づいて、後続の測距フレーム内で測距するための測距タイムスロットを選択することを更に含む。いくつかの実施形態では、第1の測距測定メッセージは、第1の測距測定メッセージが中央無線デバイスによってブロードキャストされた時を示す測距タイムスタンプ値を含む。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202によって実行される方法は、周辺無線デバイス202が、第1の測距測定メッセージをリッスンする前に、中央無線デバイスから測距開始メッセージを受信することを更に含み、測距開始メッセージは、第1の測距フレームに対する測距タイムスロットインデックスのインジケーションを含む。いくつかの実施形態では、周辺無線デバイス202によって実行される方法は、周辺無線デバイス202が、第1の測距測定メッセージをリッスンする前に、中央無線デバイスから、中央無線デバイス及び周辺無線デバイスによって乱数生成器と共に使用される暗号鍵を受信して、測距フレームのシーケンスに対する測距タイムスロットインデックスのランダムホッピングパターンを判定することを更に含む。いくつかの実施形態では、暗号鍵は、Bluetooth Low Energy(BTLE)パーソナルエリアネットワーク無線通信プロトコルを使用してブロードキャストされ、測距測定メッセージ、測距測定応答、及び測距データメッセージは、超広帯域(UWB)無線通信プロトコルを使用して通信される。
【0042】
図10は、いくつかの実施形態に係る、本明細書で説明する様々な方法を実装するために使用することができる代表的なコンピューティングデバイス1000の詳細な図を示す。具体的には、この詳細図は、中央無線デバイス102に含めることができる様々な構成要素を示す。図10に示すように、コンピューティングデバイス1000は、コンピューティングデバイス1000の動作全般を制御するためのマイクロプロセッサ又はコントローラを表すプロセッサ1002を含むことができる。コンピューティングデバイス1000はまた、コンピューティングデバイス1000のユーザがコンピューティングデバイス1000と相互作用することを可能にするユーザ入力デバイス1008を含むことができる。例えば、ユーザ入力デバイス1008は、ボタン、キーパッド、ダイヤル、タッチスクリーン、オーディオ入力インターフェース、ビジュアル/画像キャプチャ入力インターフェース、センサデータの形態をとる入力など、様々な形態をとることができる。また更に、コンピューティングデバイス1000は、プロセッサ1002によって制御されることにより、ユーザに情報を表示することのできるディスプレイ1010を含むことができる。データバス1016は、少なくとも、記憶デバイス1040、プロセッサ1002、及びコントローラ1013の間のデータ転送を促進することができる。コントローラ1013は、機器制御バス1014を通じて様々な機器とインターフェースし、それらを制御するために使用することができる。コンピューティングデバイス1000はまた、データリンク1012に通信可能に接続するネットワーク/バスインターフェース1011を含むことができる。無線接続の場合には、ネットワーク/バスインターフェース1011は、無線送受信機を含むことができる。
【0043】
コンピューティングデバイス1000はまた、記憶デバイス1040を含む。記憶デバイスは、単一のディスク又は複数のディスク(例えば、ハードドライブ)を含むことができ、記憶デバイス1040内の1つ以上のパーティションを管理する記憶管理モジュールを含む。いくつかの実施形態では、記憶デバイス1040は、フラッシュメモリ、半導体(ソリッドステート)メモリ等を含むことができる。コンピューティングデバイス1000はまた、ランダムアクセスメモリ(Random Access Memory、RAM)1020及び読み出し専用メモリ(Read-Only Memory、ROM)1022を含むことができる。ROM1022は、実行されるべきプログラム、ユーティリティ、又はプロセスを不揮発性方式で記憶することができる。RAM1020は、揮発性データ記憶デバイスを提供することができ、コンピューティングデバイス1000の動作に関連する命令を記憶する。コンピューティングデバイス1000は、中央無線デバイス102によるセルラー無線システムアクセスのためのセキュアな記憶デバイスを表すことができるセキュア要素(secure element、SE)1050を更に含むことができる。
無線用語
【0044】
本明細書で説明する様々な実施形態によれば、用語「無線通信デバイス」、「無線デバイス」、「モバイルデバイス」、「移動局」、及び「ユーザ機器」(user equipment、UE)は、本開示の各種実施形態と関連付けられる手順を実行することが可能であり得る1つ以上の通常の消費者電子デバイスについて説明するために、本明細書では互換的に使用されることがある。様々な実装形態によれば、これらの消費者電子デバイスのうちの任意の1つは、セルラー電話又はスマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ネットブックコンピュータ、メディアプレーヤデバイス、電子ブックデバイス、MiFi(登録商標)デバイス、ウェアラブルコンピューティングデバイス、並びに、無線ワイドエリアネットワーク(wireless wide area network、WWAN)、無線メトロエリアネットワーク(wireless metro area network、WMAN)、無線ローカルエリアネットワーク(wireless local area network、WLAN)、無線パーソナルエリアネットワーク(wireless personal area network、WPAN)、近距離無線通信(near field communication、NFC)、セルラー無線ネットワーク、第4世代(4G)ロングタームエボリューション(Long Term Evolution、LTE)、LTEアドバンスド(LTE Advanced、LTE−A)、及び/あるいは、第5世代(5G)又は他の現在の若しくは将来の次世代(next generation、NG)開発される進化型セルラー無線ネットワーク上の通信に使用されるなどの1つ以上の無線通信プロトコルを介した通信を含むことができる無線通信機能を有する任意の他のタイプの電子コンピューティングデバイスに関し得る。
【0045】
いくつかの実施形態では、無線通信デバイスはまた、無線通信システムの一部として動作することができ、無線通信システムは、例えばWLANの一部としてアクセスポイント(access point、AP)に相互接続された、並びに/又は、例えばWPAN及び/若しくは「アドホック」無線ネットワークの一部として互いに相互接続された、ステーション、クライアント無線デバイス、又はクライアント無線通信デバイスと称することもできるクライアントデバイスのセットを含むことができる。いくつかの実施形態では、クライアントデバイスは、例えば、無線ローカルエリアネットワーク通信プロトコルに従ったWLAN技術を介して通信することが可能な任意の無線通信デバイスであり得る。いくつかの実施形態では、WLAN技術は、Wi−Fi(又は、より一般的にはWLAN)無線通信サブシステム又は無線を含むことができ、Wi−Fi無線は米国電気電子学会(IEEE)802.11技術、例えばIEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11−2007、IEEE 802.11n、IEEE 802.11−2012、IEEE 802.11ac、又は現在開発されているか、又は将来開発されるIEEE 802.11技術のうちの1つ以上を実装することができる。
【0046】
それに加えて、本明細書で説明されている無線機器は、異なる第3世代(3G)及び/又は第2世代(2G)RATを介した通信も可能なマルチモード無線通信デバイスとして構成されてもよいことを理解されたい。これらのシナリオでは、マルチモード無線デバイスは、より低いデータレートのスループットを提供する他の旧式の3Gネットワークに比べて、より高速なデータレートのスループットを提供するLTEネットワークへの接続を優先するように構成することができる。例えば、一部の実装形態では、マルチモード無線デバイスは、LTE及びLTE−Aネットワークが利用できないとき、旧式の3Gネットワーク、例えば、進化型高速パケットアクセス(Evolved High Speed Packet Access、HSPA+)ネットワーク又は符号分割多元接続(Code Division Multiple Access、CDMA)2000 Evolution−Data Only(EV−DO)ネットワークにフォールバックするように構成されてもよい。
【0047】
説明した実施形態の様々な態様、実施形態、実装形態、又は特徴は、個別に又は任意の組み合わせで用いることができる。説明した実施形態の様々な態様をソフトウェア、ハードウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実施することができる。説明した実施形態はまた、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして実施することもできる。このコンピュータ可読媒体は、後でコンピュータシステムによって読み込むことが可能なデータを格納することができる任意のデータ記憶デバイスである。コンピュータ可読媒体の例としては、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、CD−ROM、HDD、DVD、磁気テープ、及び光学的データ記憶デバイスが挙げられる。コンピュータ可読コードが分散形式で格納及び実行されるように、コンピュータ可読媒体をネットワークに結合されたコンピュータシステムにわたって分散させることもできる。
【0048】
前述の記載では、説明のために、説明した実施形態の完全な理解をもたらすために特定の専門用語を用いた。しかし、説明した実施形態を実施するために、具体的な詳細は必要とされないことは、当業者には明らかであろう。それゆえ、上述の具体的な実施形態の説明は、例示及び説明の目的のために提示される。それらの説明は、網羅的であることも、又は開示される厳密な形態に、説明した実施形態を限定することも意図するものではない。上記の教示を考慮すれば、多くの変更及び変形が可能であることが、当業者には明らかであろう。
図1
図2
図3
図4A
図4B
図4C
図4D
図4E
図5
図6
図7
図8A
図8B
図9A
図9B
図10