TW200307141A

TW200307141A - System and method for locating wireless device in an unsynchronized wireless environment

Info

Publication number: TW200307141A
Application number: TW092108015A
Authority: TW
Inventors: Gary L Sugar; David S Kloper
Original assignee: Cognio Inc
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2003-12-01
Also published as: WO2003088626A3; WO2003088626A2; AU2003223468A8; AU2003223468A1

Description

200307141 玖、發明說明：本案請求美國臨時專利申請案第6〇/37〇,725號申請曰 2002年4月9曰以及美國臨時專利申請案第6〇/319,737號申請曰2002年11月27日之優先權，各案内容以引用方式併入此處。 5 【每^明戶斤屬之^治L 頁】本發明係有關於在非同步化無線環境中定位無線裝置的系統與方法。 C iltr 多項無線射頻通訊應用涉及無線裝置彼此間的通訊， 10或無線t置與基地台或中心裝置的通訊。例如於無線區域網路(WLAN)，一個近接點(AP)係與多個站台（STAs)通訊。站台及近接點可於某個特定地理所在位置之網路前進。為了安全性及其它目的管理網路，需要了解站台、近接點所在位置，或甚至另一裝置所在位置，該裝置並非WLAN裝 15置，但於WLAN之所在位置以及WLAN之頻帶操作。例如大型WLAN有詐騙或不可靠的站台或近接點增益，則可獲得WLAN之保全或保密資訊及/或破壞wlan之操作。因此需要即刻識別且定位該詐騙裝置。同理若一個置於WLAN之所在位置操作且造成WLAN操作的干擾，則 20 17亥波置所在位置就修正干擾問題而言也是一項有用資訊。無線定位測量技術為業界已知。多項無線定位測量技術要求下列一或多者··辨識特殊位置信號、專屬且有成本加成之硬體資源、以及較佳為低成本無線裝置之較高速處理。例如若干位置測量技術使用於已知位置於若干裝置之 25到達測畺日守間差。但於各個已知位置的測量必須經過時間 200307141 同步化，換言之於已知位置之各裝置的時脈信號必須同步化，結果顯著增加複雜度，因而增加支援局部測量的成本。需要有一種定位測量技術，該技術只需極少修改裝置使用的信號處理，且可快速以成本有效方式推出上市。 5 【發明内容】簡言之，提供一種於無線射頻通訊環境測定一無線發射裝置（目標裝置或終端裝置）所在位置之系統及方法。該方法涉及由一個已知或未知位置發射一第一信號。目標裝置發射一第二信號，該發射可回應或非回應於第一信號。第 10 一信號可於第二信號之前或之後。到達時間之測量係對目標裝置概略附近之兩個或兩個以上位置之第一信號-第二信號之交換進行測量。例如於兩個或兩個以上已知位置各別有一參考裝置其具有射頻接收器。此種參考裝置接收且儲存於其接收器接收到第一信號-第二信號交換關聯的資 15 料。另外，已知位置可對應於多天線參考裝置中之一根天線。目標裝置所在位置係由第一信號及第二信號到達兩個或兩個以上已知所在位置測得之到達時間差求出。此項技術無需於已知所在位置進行之測量為時間同步化，若有所需可使用非即時後處理而完全於軟體進行測量。 20 到達時間差之測量可藉接收得之波長與適當長參考波形之交叉交互關聯進行。由長交互關聯器獲得雜訊平均，可提升測量SNR，但不會增高矽面積/裝置成本，原因在於交互關聯器可以軟體實作。目標裝置可(但非必要)根據發射第一信號之裝置使用的通訊標準或通訊協定而發射信號。 200307141 例如本項技術之應用係用於測量IE E E 8 02 · 11站台或近接點位置(舉例）’此處第-信號紋址於目標裝置之請求發送 (RTS)封包，❿帛二信號為由目標裳置回應於RTS發送的瞭解發运(CTS)封包。但此項技術可用於測量發射任何類型信 5號的任何装置所在位置，無論為週期性或非週期性，且與目標裝置發射第三信號時是否可解碼第_信號或回應於第一信號無關。此種定位測量技術之另一項效果為欲定位裝置無需有特殊硬體或軟體功能。運算其測量可於其它裝置或其它位置也行此種疋位測量技術之又另一項優點為全部定位運异可於一部運算裝置且非並要為即時施行。因此不必分配特殊定位測量情報給若干其它裝置。本發明之其它目的及優點參照後文說明連同附圖將更容易明瞭。 15圖式簡單說明第1圖為無線環境方塊圖，其中可利用網路内各終端裝置之定位測量。第2圖為可用於此處所述定位測量技術之終端裝置之範例方塊圖。 2〇第3圖為可用於終端裝置之一組成元件之方塊圖，此處該組成7G件有一記憶體來儲存此處所述定位測量系統之有用資料。第4圖為時序圖顯示收集定位測量資料來定位目標終端裝置(TT)之過f呈。 200307141 ^ 圖為時序圖顯示定伋目终終端裝置無需遵彳，、、螭羞置之技術，该法則。心主參考終端裝置(MRT)之相同通訊協定識之接收得之^彡圖顯示交互_11波形長度相對於欲辨第8圖為略商 _ 罟所在位^ _使㈣達時縣測量值，運算終端裝置所在位置之方程式。第9圖為另〜π 里終端裝置之方塊圖，該型終端裝置呈有複數個天㈣Μ於加狀位測量技術。 '、 ίο 15 第10圖為^ρ & ~万塊圖顯示目標終端裝置相對於參考裝置 (RT)之兩個可能值置之一。 ’ 第11及12_為使用有複數個天線之終端裝置之其它可能之定位測量配置纽態之方塊圖。第13圖為略圖顯示一種情況，此處目標終端裝置係位在參考裝置或主參考裝置之正常涵蓋範圍之外。第14圖為略圖顯示可使用此處所述技術形成之無線網路之涵蓋映射圖。【實施冷式】概略定位測量方法 2〇第1圖顯示有複數個終端裝置之無線射頻環境1〇。環境 10例如為IEEE 802.11 WLAN，終端裝置可為近接點(APs) 或站台（STAs)。可用於了解多個終端裝置所在位置以供保全以及其它網路管理目的之用。詐騙裝置^丁八或八巧可能嘗試接近該網路，如此則須定位出詐騙裝置。另外’欲定位 200307141 裝置可為非WLAN裝置例如無線電話、微波爐、藍芽裝置等，其係於WLAN終端裝置的相同頻帶操作且可能干擾 WLAN的操作。希望定位出干擾裝置。第1圖中，目標終端裝置(TT)IOO(AP、STA、無線電話 5等）為欲測定其所在位置11之裝置(所謂之目標裝置）。又一或多個參考終端裝置(RTs)200、21 〇及220(例如ap或STA)其各自位於已知位置u=[Xi，yi，Zi]，以及主參考終端裝置 (MRT)230(例如AP或STA)於已知位置Ul。另外，容後詳述，已知位置係由多天線之參考裝置之一天線所組成。運算裝 10置例如網路伺服器（NS)400使用有線網路連結或無線網路連結，直接連結、或透過也作為AP之終端裝置（例如MRT 230)之一而耦合至各個RT。通常位置測量過程係涉及使用於兩個或兩個以上已知位置之到達時間差(TDOA)之測量。任何於目標終端裝置附 15近之已知位置或未知位置之終端裝置發射第一射頻信號。例如MRT 230發射第一（射頻）信號。ττ 100係於第一信號之前或之後發射第二(射頻)信號。第一信號及第二信號之到達兩個或兩個以上已知位置（例如RT包括MRT 230)經測定，且對各個已知位置求出時間差。隨後TD0A測量值用來算出 20 TT 100所在位置。若TT 100屬於可根據已知通訊標準而與 MRT 230通訊之裝置類型，則MRT 23〇可定址第一信號至 TT，第一信號例如為請求發送(RTS)封包(該定址係使用無線網路中由ττ 1〇〇發射其它信號，由MRT 230測定的位址）。即使第一信號可定址至TT 100，但其它終端裝置例如 200307141 RTs仍然接收第一信號(但其它RTs不會回應該信號，因第一信號並非定址至該等其它RTs)。TT 100根據通訊標準法則，回應於接收到第一信號發射第二信號，第二信號可為瞭解發送(CTS)封包。此種過程之優點為用於測量之各個裝 5 置時脈無需同步化，多種情況下時脈之同步化將需要額外的硬體或軟體處理。此外可能（但非必要）可將定位處理完全使用軟體於非即時處理。若TT 100未使用如同MRT 230之相同通訊標準通訊，反而係定期或非定期地發射塔台信號、同步信號或其它類 10型信號，則第一信號（非定址於TT)被發射，且相對於TT 100 發射的信號用作為時間參考值。此等處理於後文將就第5及第6圖作說明。 MRT 230及RTs 200、210及220之定位透過先驗知識為已知，例如其定位可經由實體測量、經由使用全球定位系 15統(GPS)、或經由使用此處所述技術已知。 NS 400包含一處理器41〇，且執行位置運算處理43〇(容後詳述）°NS 410也執行交互關聯處理（容後詳述）。交互關聯處理420決定各個信號之到達時間測量，也由到達時間資料求出TDOA，或藉分開處理進行TD〇A的運算。位置運算 20處理430使用TD〇A資料來運算TT 100所在位置。如前文提不，於若干RTs 200、210及220之各個RTs收集得之資料的父互關聯處理可於NS 400執行，或可於嵌置或宿主處理器上的RTs2〇〇、210及22〇本身進行。總而言之，進行的運算可完全於軟體且非即時進行，節省矽面積的顯 10 200307141 著成本，否則於終端裝置將須耗用該矽面積成本。TDOA 之測量可藉接收得之波形與極長參考波形交互參照運算。由於長交互關聯器導致雜訊均化，提升測量之SNR，但因交互關聯器係以軟體實作，故不會造成矽面積/裝置成本的 5 增高。任何有足夠處理能力的RT(包括MRT)皆可執行位置測量運算。於其它RTs之資料及運算可送至該RT。第1圖所示之RTs 200、210及220以及MRT 230中之一或多者可藉裝置之射頻接收器，始於規定時間且經歷一段規定時間，捕捉且儲存接收得之信號資料輸出於記憶體。具 10 有此種能力之終端裝置於後文稱作為「協力」裝置或終端裝置，不具有此種能力之裝置於後文稱作為非協力裝置或終端裝置。於不同已知位置之所需到達時間差測量數目係依據其它可利用的因數決定，通常至少須於兩個已知位置作測 15 量。下表1顯示依據其它因數而定，需要的測量數目，該等其它因數例如TT之一座標是否為已知、或TT是否為協力裝置。下表識別之全部情況下，由於對各定位運算解出方程式獲得二解，故將有位置混淆問題。必須由兩個解中選出正確位置。 20 容後詳述，至少有兩個選項來因應此種位置的混淆。第一，TDOA可位於額外已知位置（例如RT)。第二，可進行假說測試來識別正確位置之解。假說試驗於後文將就第10 圖作說明。 11 200307141 表1:已知其它因數，定位TT之已知位置之最小數目知道一座標(例如Z) X 協力TT 最小已知位置數目（例如RTs) X 2 X 3 X 3 — —-—-J 4 範例協力裝置第2圖為範例RT或MRT之方塊圖。任何具有類比/數位轉換為（ADC)且可存取其數位輸出、或可存取射頻接收器之 5接收器部分的類比輸出之裝置，皆可製作成協力裝置，只要該接收裔之輸出可被數位化且儲存經歷感興趣之時間即〇終知1置包括射頻接收器308，其透過天線312接收信號。MRT可發射與接收，故MRT具有射頻發射器31〇(其可 1〇為射頻收發器之一部分，該射頻收發器係整合射頻接收器以及射頻發射器）。開關309可耦合射頻接收器或射頻發射器310至天線312。RT無需具有發射能力，因此至少有射頻接收器。有一或多類比/數位轉換器（ADCs)322及數位/類比轉換器（DACs)324(用於也可發射信號之終端裝置）。基頻區 I5 '^又可為分開之積體電路）可透過rf介面326轉合至 ADCs 322及DACs 324。基頻信號處理可於勃體於基頻實體區塊(PHY)328進行。設置記憶體332，記憶體_合而接收 ADC 322之數位輸出，且可為任何可儲存ADC 322之輸出之儲存元件或緩衝§己憶體。§己憶體332無需適當駐在基頻區段 20 320。記憶體332須夠大而可儲存至少部分MRT發送的第一 12 200307141 信號以及部分ττ發送的第二信號以及其它於二作號門之日士間間隔同時發送之資訊。信號實施例進—步說明°如:。: 終端裝置為遣丁23〇時，記憶體332將數位輪入樣本儲存^ DAC 324,用來發射第-信號(俾識別第—信號之參考時門 5點）以及儲存ADC 322之數位輸出樣本，表示接收得之= j吕號(俾識別第二信號之參考時間點）。高階處理能力可於嵌置處理器34G提供，處理器34〇所執行之多項功能，包括交互關聯處理342，例如前文所述可藉NS發揮的功能。&置處理器340可執行儲存於R〇M 344 10 及/或RAM 346之指令。基頻區段3 2 0可透過適當介面例如通用串列匯流排 (USB)、PCI/卡匯流排或甚至乙太網路連結/璋而輕合至主機裝置350。主機裝置350有主儲存器352，其於多項功能中也可執行交互關聯處理354。主機裝置35〇之交互關聯處理354 I5為肷置處理态340之相同父互關聯處理342，該處理又與NS 400之交互關聯處理420相同。無須於全部位置施行，反而可只於其中一個位置施行。另一項變化顯示於第2圖，其中RT有能力使用局部獲得且收集（藉有線或無線鍵路收集）自其它RTS之TDOA資訊， 20於其嵌置處理器340或主處理器352執行定位運算處理430。子系統之一例包括記憶體，該記憶體含括一端子來讓其協力發揮作用，該子系統範例為第3圖所示即時頻譜分析引擎(SAGE)500。SAGE 500包含頻譜分析器510、信號偵測器520、抽點緩衝器530、及通用信號合成器54〇。頻譜分析 13 200307141 器520產生資料，該資料代表射頻(RF)頻譜頻寬例如高達 100百萬赫茲之即時頻譜圖。SAGE 5〇〇接收表示ADC(可含括於RF介面326)之輸出之數位資料。 4吕唬偵測為520偵測於頻帶中滿足一組可組配脈衝特 5性之信號脈衝，且輸出該等脈衝之脈衝事件資料。脈衝事件資料包括各個偵測得之脈衝之起點時間、持續時間、功率、中心頻率及頻寬中之-或多項資料。信號偵測器52〇也提供脈衝觸發輸出，其可用來致能/去能抽點緩衝器53〇對資料的收集。信號债測器520包括-或多脈衝偵測器，其各 10自組配成可偵測滿足某一組標準之脈衝。抽點緩衝器530為記憶體，其儲存—組有用之原始數位接收資料，其用途說明如前。抽點緩衝器53〇可經觸發入開始藉信號债測器520收集樣本，或使用抽點觸發信號 sb:trIG而纟外部觸發源觸發。此外，抽點緩衝器53〇有兩 I5種操作模式:儲存前模式及儲存後模式。於健存前模式，抽點緩衝器獅連續寫入DPR別，當偵測得抽點觸發信號時’中止寫入且中斷❹處理器34()。於儲存後模式，唯有則貞測得觸發後才開始DPR的寫人操作。f轉前與儲存後模式組合可用來於抽點觸發條件下以及其後捕捉接收資料 20 信號樣本。通用信號同步化器54〇同步化至^期信號源例如藍芽 SO)麥克風及無線話機。uss 54嗅中間近接控制(MAC燦輯560介面，MAC邏輯係根據MAC協定例如IEEE 802.11協定管理頻帶之封包傳輪。MAC邏輯56Q幻貞測得特殊信號時 200307141 可產生抽點觸發信號SB—TRIG，特殊信號例如MRT發射之第一信號（例如RTS)，MAC邏輯560係基於該信號進行處理。此乃此處所述定位測量技術之有用特色，但非必要。嵌置處理器340與SAGE 500介面而接收SAGE 500輸出 5 之頻譜資訊，以及控制SAGE 500之某些操作參數。嵌置處理器34〇經由DPR 55〇及控制暫存器570而與SAGE 500介面。SAGE 500透過記憶體介面（I/F)580(其係耦合至DPR 550) 而與嵌置處理器340介面。 10 15 20 要言之，SAGE 500為無線裝置用來進行射頻頻帶偵測得之能量脈衝位準分析有用的子系統。SAGE 500之特色之一係將原始接收信號資料捕捉於記憶體（例如抽點緩衝器）。造成記憶體儲存資料之抽點觸發信號，可由適當組配之脈衝偵測器供給，該脈衝偵測器構成SAGE 5〇〇之信號偵測為凡件之一部分（該偵測器元件可回應代表第一信號出現之信號脈衝），或由MAC邏輯供給，MAC邏輯追蹤頻帶内 ”於裝置間通訊信號之相關MAC協定活性，且偵測第一信號之出^ SAGE 5GG之進-步細節揭示於共同讓與且共同審查中之美國專利申請案第10/246,365號，申請日2002年9 月18日’名稱「於通訊裝置即時頻譜分析系統及方法」，其全文以引財切人此處。定位測量方法之進-步細節

疋位'則里方法涉及由TT附近之終端裝置發射第一信號’該第一作缺iI 。現了為輪出信號。第一信號可藉於已知所在之MRT^射’彳巨也可由其所在位置未知之終端裝置發 15 200307141 射。若ττ係根據通汛標準彳呆作，該通訊標準採用MRT或其它傳輸第一信號之終端裝置之特殊輸出/答覆交換協定，則 TT可回應以第二信號’稱作答覆信號。兩部或兩部以上之 RTs(例如MRT加上一部RT)捕捉至少部分輪出-答覆信號交 5換。介於第一#號(例如輸出信號)之某個參考點與位在各個已知位置(例如至少兩部RTs，其中一者可為MRT)之答覆信號之某個參考點間’求出TDOA測量值。此項時間差資訊用來運算TT所在位置。輸出信號及答覆信號可遵循載波敏感多向近接_防止 10碰撞(CSMA-CA協定）。遵照CSMA-CA協定，輸出信號可為定址於TT之RTS封包，答覆信號可為TT發送的CTS封包。 RTS封包與隨後之CTS封包間之時間可於某種載明之公差範圍内變化。於WLAN環境下，IEEE 802.11標準使用帶有此專特色之CSMA-CA協定。使用IEEE 802.11標準之内建 15 RTS/CTS特色之一項優點為無需組配特殊範圍之資料而可於終端裝置辨識。且無需來自TT的任何特殊協力合作。於 802.11無線網路的全部裝置操作皆要求對定址於該裝置之 RTS訊息作回應。此外，RTs即使未回應於RTS訊息，RTs 可接收RTS/CTS交換相關資料且儲存該等資料。rts/CTS 20訊息交換只代表根據此處所述定位測量方法有用信號之一例。

第4圖顯示一種於例如第1圖所示環境下獲得ττ所在位置相關測量資料之方法600。為了輔助了解第4圖，裝置發射信號係以實線指示，裝置接收之信號以虛線表示。於NS 16 200307141 已知多達四個位置uru4，例如MRT及其它RTS之位置。最初 Ns識別測量方法用之適當RTs，於步驟610，發送「開始測量」訊息給MRT及RTs，指示MRT及RTs始於距離NS訊息到達時間T秒(T約為100毫秒)捕捉ADC接收信號資料。須了解 5 若發射第一信號之該終端裝置係位於未知位置，則「開始測量」訊息將被送至該終端裝置以及其它用於測量方法之 RTs 〇替代記憶體於NS「開始測量」訊息之後的固定時間記憶體開始捕捉信號，如前文就第3圖之說明，抽點緩衝器530 1〇之處理前/處理後特色可用於RTs(因而變成可變觸發器，且滅少記憶體之記憶體佈署需求）。MAC邏輯偵測第一信號 (例如RTS)，回應於偵測得第一信號，發出SB一TRIG信號， 1亥信號耦合至緩衝器而開始後儲存樣本。又另一種替代之道為MRT或其它終端裝置送出第一信歲來協調測量，送出「開始測量」訊息給RTs而非送出NS，準備進行測量。「開始測量」技術之一項優點為gRT*TT 相對於遠離MRT，則遠端RT或TT就第一信號而言將出現信說/雜訊效能比的下降。因此若於尚未測量之前已知111^，則於第一信號/第二信號交換前可活化其記憶體，允許適當 2〇捕捉資料。如後文就第7圖所述，適當雜訊平均技術可用來處理較為微弱信號而決定到達測量時間。其中一項技術係對第— 及第二信號(例如rTS及CTS)使用交互關聯器長度，該長声分別就RTS封包及CTS封包而言為夠長，因此較微弱的信號 17 200307141 仍然可獲得準確處理。後述實例中，第一信號為RTS封包/訊息，第二信號為 CTS封包/訊息。但如前文說明並非必要第一信號為rts封包，以及第二信號為CTS封包。 5 於步驟620，於NS「開始測量」訊息到達發送第一信號（告知MRT及RTs懸置之測量處理）之MRT或其它終端裝置之到達時間後丁秒，MRT發送RTS給TT。RTS發送時MRT 必須被知會，其中一項方式係捕捉數位資料供儲存於記憶體，該數位資料表示供給DAC輸入（第2圖）之RTS封包且寿禺 10 合至DAC。須運算由輸入DAC至由天線發射的延遲以供調校，業界已知多種調校技術，於此處不加說明。於步驟630，TT回應於RTS，TT發送CTS封包給MRT。如參考編號640、650及660所示，MRT及RTs接收且儲存 RTS/CTS交換相關之接收得之信號資料於其記憶體，俾測 15 定RTS之某個參考點以及回應的CTS之一參考點。第4圖顯示由RTS封包起點至隨後CTS封包起點延伸之完整測量時間。某些情況下，對IEEE 802.11a網路而言，此種延遲為64微秒至666微秒。但測量時間間隔無需如此長。如第4圖所示，較短的測量時間間隔由恰在RTS封包結束前 20延伸至恰超出隨後CTS封包起點之後。使用此種較短測量日寸間辦法，測量的為於MRT以及各個RT由RTS封包參考點（例如終點）至CTS封包參考點（例如起點）。本測量期之優 ”、、為儲存於§己憶體之^料儲存量減少，如此可減少記憶體的佈署需求。 18 200307141 第5及6圖顯示如何定位ττ 100，該ΤΤ 100並未以MRT 230或其它發送第一信號之終端裝置相同的通訊標準操作。例如若MRT 230使用ieee 802.11通訊協定，則TT 100 可能為任何非802.11裝置。ττ 1〇〇可為定期或非定期發射裝 5置。ΤΤ 100之近似發射表現（定期或非定期）係經由於RT聆聽隨著時間之經過ΤΤ發射決定。例如ττ 100可為定期發射之無線電話、藍芽裝置等。某些無線電話約每1〇毫秒發射一次。第5圖顯示定期發射之ττ之發射表現，以及第6圖顯示非定期發射之ΤΤ之發射表現。 10 定期發射器偵測技術揭示於前述光譜分析引擎相關之共同審查中之申請案。此外，基於偵測得之信號脈衝之信號分類技術係揭示於共同審查中且共同讓與之美國申請案弟10/246,364號’申請曰2002年9月18日，名稱「於一頻帶之信號之信號分類系統及方法」，該案以引用方式併入此 15處。其它技術為業界已知可確定裝置之傳輸表現。當決定 ΤΤ(經由信號分類或其它技術)之傳輸表現時，用來定位ττ 之發訊技術可據此加以調整。例如若判定ττ有定期發射表現，且決定其發射時序，則第一信號可恰在ττ發射之前或之後發射，允許RTs將ΤΤ 100發射之第一信號及第二信號捕 20捉於其記憶體。因TT為定期發射，NS或MRT 230(或其它終端裝置）了解何時提醒RTs迫近的測量週期。第5圖顯示第一 k號係恰在TT發射之前發射，故測量時間間隔可由恰在 MRT發射之前延伸至恰在TT發射之後。於兩個或兩個以上已知位置，TDOA相對於MRT之第一信號以及ΓΓ第二信號 200307141 資訊係以類似前文說明之方式獲得。前文就第4圖所作運算 (容後詳述）隨後可以類似決定TT 100所在位置之類似方式進行。參照第6圖，若判定ττ 100有非定期傳輸表現，則第一 5信號可為定期信號例如802.11塔台間隔。即使ττ傳輸時間可能非可預測，但無可避免的必然有一段時間間隔，此時定期第一信號將在TT發射之前或之後，該時間間隔足夠允許RTs獲得TDOA測量值。此外，使用定期第一信號，允許 NS或MRT(或其它終端裝置）預測何時將出現測量時間間

10隔，俾提醒RTs 了解何時開始捕捉資料。定期第一信號之優點為可用來定位任何類型的TT，即使發送第一信號的終端裝置並不了解TT使用的通訊協定，因而無法要求使用例如 RTS#號作回應。它方面，若發送第一信號之終端裝置有能力使用TT的通訊協定與TT作通訊，則終端裝置（例wMRT 15 230)可發射一封包，TT係以ACK封包回應該封包，此種交換可用來於RTs捕捉TDOA測量值。第7圖圖解顯示於捕捉得之資料進行交互關聯處理。波形交互關聯處理於㈣處理器、主處理器或⑽執行，來交互關聯第一信號及第二信號，傀求屮筮 ▲ 1早承出弟一信號（例如RTS) 20參考點與第二信號(例如CTs)參考點間之時間差。TD0A之測量係經由交互關聯接收得之波形與RTS封包之參考波形 Wt)以及參考波形sCTS⑴進行，該項進行時間夠長而足夠獲得足量SNR’來於預定準確度分別捕捉部分或全部RTS 或CTS以及參考點之到達時間。—旦決定到達時間測量 20 200307141 值，則可作TDOA運算。因交互關聯器係以軟體實作，故長父互關聯參考波形可提升測量SNR，但不會提高矽面積/裝置成本，而可達成所需雜訊平均。再度交互關聯器只需交互關聯至部分RTS及CTS，例如RTS的終點部分及CTS的起 5點部分俾就測量時間差而言，於各個封包識別且標記一個參考點（例如RTS終點及CTS起點）。當此項交互關聯處理係於NS進行時，RTs可將其捕捉得之接收信號資料發送至NS(藉有線或無線鏈路發送）。若 RTs局部進行交互關聯處理，則其(藉有線鏈路或無線鏈路) 10 發送運算值給NS作為{Ati}。右第一^唬係由已知位置的終端裝置發送例wMRT，則MRT使用類似技術，且報告私給顺或發送則需要的捕捉得之接收貧料來求出Ati)。為·τ*ττ接收得的 CTS到達時間與MRT由天線之_發射的RTS到達時間間之 15 時間差。 L ’ 1一1、…、4，RTs(以及選擇性使用之MRT)之已知位置，NS解出下式之他而求出丁丁所在位置： IUi_u |卜 II unn I卜C(t-Δι)=〇，Η、…4 ⑴

此處C為光速，αττ傳輸日㈣。若ττ可回應於來自MRT 20之輸出訊息，或TT為另-型定期或非定期發射信號之裝置，則也可進行相同處理。業界已知多種辦法可解出方裎式⑴。轉向參考第8圖， -種辦法涉及找出四個變數p，，y，z，t]之多維非線性函數 F⑻之零P*。用於範圍測量’ _種辦法係將f⑻就〜線性化 21 200307141 如後： F(Pk+p)»F(pk)+J(Pk)p , 此處J(pk)為於pk评估之F之雅各比恩(jac〇bian)，隨後使用紐頓(Newton)迭代來解出F⑻=〇: 5 Pk+i^Pk-JCPky'FCpk) (2) 方私式（1)之F之雅各比恩顯示於第8圖。使用此種迭代辦法產生單一位置解決之道。為了獲得lm或以上之測量準確度，需要至多3奈秒之總系統時序誤差。NS須考慮因雅各比恩矩陣條件不良造成 1〇精度之幾何稀釋(GDOP)。因<31)〇1>造成範圍估值之標準差可表不為㈣/哨㈣叫乃)）。若则測得範圍之變因過大，則可使用一組不同RTs重複實驗來改良精度。須注意無需處理完整RTS及CTS封包，只要處理足量封包俾達成預定聊即可。 15 另一種解除方程式（1)之辦法為封閉形式辦法，其對ττ

的所在位置獲得兩個候選解。多種封閉形式辦法為業界已知。封閉形式辦法範例述於報告「假範圍測量處理:GPS單點定位之正確及迭代演繹法則」，N· Cr0cett0等人，工作室國際合作及移轉議事錄_ISPRS委員會V 一™ 一，—全部内=用方式併入此處。選擇封閉形式辦法產生兩個候選位置之一之技術將於後文就第10圖作說明。月丨J文說明之基本定位測量原理可對測量條件作調整，該種測量條件下，TDOA測量只須於三個或少至兩個已知位 22 200307141 置 y- ^ 之個座標為已知（例如同一底板測量之垂直位詈、，口頌认一，、、一、；二個已知位置作TDOA測量來解出方程 ')及⑺原因在於位置向量座標為已知。士此外畜TT為協力裝置，且需要作三度空間位置測量 5日^只需於三個已知*置作TDOA測量。協力TT可捕捉接收仔之信號資料，進行TD〇A測量例如丨卜_uJ/c， +A測里可含括於方程式⑴之運算，此處△ ^為由ττ捕捉。貝料V出之TD〇a測量值（本例假設MRT發送第一信 1號）。如此對方程式系統提供另一方程式。也有些條件，只需要於兩個已知位置之TDOA測量值來置測里。例如當ΤΤ之一座標為已知（例如其垂直位置 )且丁丁為協力裝置（於本例，再度假設MRT發送第一信號）再度上表1列舉依據可利用之何種資訊而有各種测量可能。 15 解決位置之混淆由於方程式系統之解係由兩個圓或三個球交叉點組成，故方程式（1)對U實際上有兩個解。第9圖顯示第4圖所示方法變化中有用的終端裝置 (MRT、RT及/或TT)之方塊圖，該等終端裝置可用來進行假 20說測試而解決解方程式（1)時所得的位置混淆。第9圖之方塊圖類似第2圖之方塊圖，但終端裝置有多個（例如兩個或兩個以上）天線312(1)、312(2)至312(Ν)及多個（例如兩個或兩個以上）無線接收器308(1)、308(2)至308(Ν)，其各自可處理其中一根對應天線之信號。若rT也*MRT或ΤΤ，則包括關 23 200307141 聯對應天線之複數個無線發射器310(1)、310(2)至310(N：)。一種佈署複數個無線接收器及無線發射器之辦法係於多進多出（ΜΙΜΟ)無線收發器，顯示於參考編號311。此外於基頻320有選擇性之複合射束成形(CBF)處理33〇,其用來產生 5 及施加發射權值給欲發射的信號，以及接收權值給接收信號。CBF處理之進一步細節述於共同讓與且共同審查中之美國申請案第10/174,728號，申請日2002年6月19日，名稱「使用接合最大比組合之天線分集系統及方法」；美國專利第10/174,689號，申請曰2002年6月19日，名稱「使用等增 10 益接合最大比組合之天線分集系統及方法」；美國專利第 10/064,482號，申請日2002年7月18日，名稱「使用時間領域信號處理之接合最大比組合之系統及方法」，各案全文以引用方式併入此處。簡言之，CBF方法可求出且對（一或多個發射信號之）分量信號施加發射權值，該等信號同時透過 15各根天線送至另一裝置。同理，CBF處理對透過各別天線而由另一裝置接收得的（一或多個接收信號之）分量信號求出且加上接收權值。例如ΜΙΜΟ無線收發器之一例揭示於共同讓與共同審查中之美國專利申請案第10/065,388號，申請曰2002年10月11日，名稱「多進多出無線收發器」，全文以 20引用方式併入此處。若MRT、RT及ΤΤ各自為可射束成形，則第4圖所示測量處理可使用不同發射權值，kMRT(發射 RTS時）以及於ττ(發射CTS時）重複多次來模擬多通道效果。此外有複數天線及複數接收器之裝置可運算由各天線接收得之信號(例如第一信號及第二信號)之相對振幅及相位。 24 200307141 已知式（1)封閉形式解，獲得TT的兩個候選位置，稱作為位置及u〇’。參照第10圖，說明假說試驗，使用MRT 230 帶有多根天線(例如二天線)312(1)及312(2)，選定式（1)兩個解中之適當解。MRT 230產生兩個關聯其天線之發射天線 5 向量wG及wQ’。向量wG指標射線至位置Uq，向量Wg，指標射束至位置uG’。然後MRT 230選擇可產生最高接收信號強度之位置，如經由對應天線射束可見。特別若MRT之位置為Ul，則MRT計算數量| <im，wG> | /[ || Ul || || w〇丨丨]及數量丨<Ui， w〇’> I /[ II m丨| II w〇’ II ]。若w〇之量為較大，則u〇為解，否 10貝ho’為解。產生權值導引射束由複數天線（或天線陣列）裝置之一特定位置之技術為業界眾所周知，因此於此不再說明。對某些情況(例如當位置係垂直於MRT天線時），此種到達技術角可能無法發揮效果，但業界已知若干其它技術（因而於此處不再說明）其可用於由二解解出適當位置。 15 再度參照第9及10圖說明另一項選定候選位置u〇或u〇, 中之適當位置之技術。根據此種技術，ττ位置經模式化變成隨機向量U，位置其可以同等機率出現於任一位置叫或 u〇。若干基本定義及假設如後。有]^^RTs，則^至^^各別標記為RI>各個RT有複數根天線來至少接收信號，特別可 2〇儲存1^發射信號（前文稱作「第二信號」）且接收於其複數天線之相關資料。RTi及TT複數天線間之通道反應係依據 TT位置U決定。H=r (U，Ui)為於位置U之以乃與丁丁間之「候選通道反應向量」，且為1；及屮之函數。因U為隨機，H為分開之隨機向量，其為r(U()，Ui)或r(UQ，，Ui)。由於藉定義，rt 25 200307141 位置（且特別各RTi天線位置）為已知，故於各個候選U〇及U〇之TT天線與RTi之各天線間距為已知。假設TT與RT!間為視線(LOS)通道，則使用對TT候選位置训及恥，之此項資訊，可計算RTi之候選通道反應向量『（Μ，％)、r(Uc，，Ui)。對於 5非LOS環境，LOS通道用作為估值。G=H+N=r (U，Ui)+N為於RTi觀祭得TT與RTi間之通道反應（受到估計雜訊的千擾，推定為高斯），且為離散隨機向量，該離散隨機向量為 TT位置以及Ri^位置之函數。觀察得回應於&丁丨之通道反應向Igi，經由由TT於RTi之各個天線經振幅及相位測量之) 10接收到的第二信號決定。各個RT無需具有相同數目（M)之天線0 假設位置UG及U〇’係使用前述TD〇A資訊運算，由前文就第4圖說明之資料收集處理收集MRTs觀察得之通道反應向 $:gi=G(U，uA.^gfGOJ，uN)。此外，則對各吨運算兩個 15候選通道反應向量r(u0，Ui)、r(UQ，，Ui：)。 NS選擇可於u={ug，Ug’}，讓條件機率變最大化：

Pr(U=u | ,§n! u)pr^U^u) f〇(gi, ,§ν) 之位置U作為TT位置。目分母係與u。或V之選擇無關，故分母可忽略。分子之pr(U=u)因數也可忽略，因該項因數為常 20數0.5。因此前述表示式對u最大化係相對於將下式最大化: ^G|u(§l, ,§νΙ I u(§''h1 gN-hN| u) =ίΝ(Β，Λ, ,gN-hN)

Jg 广M2 |gN-hN|2 26 200307141 由於雜訊N假設接合為高斯，故遵循最末方程式。因此使用本方程式，將前述機率對{u〇, UG，}最大化，係相當於選定Uo或11〇’，其對i=l至N而言獲得觀察得之通道反應向量gi 與候選通道反應向量hi間之歐幾里德距離平方和為最小 5化，亦即最小化Σ || hrgi || 2/2cr。用於某些用途，NS可只遂擇到達角資訊，不计g及h所攜帶之距離資訊。此種情況下，NS可規度化向量gi及hi，因此對i=i至n以及j=i至μ， I hU丨=I gy I ，如此忽略gi與hi之幅度關係，而只使用 (到達角）之相位關係。當向量gi與hi未經規度化時，較為接 10近TT實際位置之RTs比未經規度化時之町谢總和之貢獻較大。再度參照第9及10圖，又另一項解除位置混淆之技術係基於於位置測量時牽涉各個RTS所得到達角（例如相位）資訊。例如若RT有複數天線，則當rt於各天線接受來自ττ 15的第二信號時，RT可於各天線產生相對相位資訊。使用於各RT之相位資訊，可對rt透視之二候選位置如或如，指定信度为數。k度分數為「軟」決策，該分數於二值(例如至 1)間改變或為硬決策(例如〇或1)。全部^^^之信度分數求出總數，獲得總分，而對TT實際位置之兩個候選位置中選定 20 其中一個位置。當MRT或TT有多根天線時，類似第9圖所示方塊圖，有另一項變化。為了讓MRT測量第一信號之發射時間（若 MRT為發射第一信號之端子），則mRT可使用一天線路徑來發射第一信號，以及使用另一路徑來同時接收第一信號， 27 200307141 且儲存第一信號之ADC樣本於其記憶體。同理，可口使用一天線路徑來發射第二信號，而使用另一路徑來同時接收第二信號，且將其ADC樣本儲存於其記憶體。另外，τ了可將用於發射第二信號之輸入至其DAC的數位輸入儲存^ 5 其記憶體。 ' 弟11及12圖顯示獲得到達測量值參考時間差之其它方式，俾進行前文就第4圖所示之位置運算。再度參照前述表 1。於第11圖，RT例如MRT 230至少有四根天線312(1)、 312(2)、312(3)及312(4)以及複數個無線接收器，因此如前 1〇文第9圖所述，可分開於各天線價測第二信號(例如m二包）。到達MRT各天線之到達時間可用來進行測量運算。此等情況下無需其它RT來進行測量處理。第12圖中有_戋二 RTs 200或210，其各自有二天線。於各&丁之二天線（共四次測量）可獲得TDOA測量值，且用於定位運算。 15 如表1之說明，第11及12圖中，若TT有一座標（例如縱向位置(z))為已知，TT為協力裝置，則於RT二天線各別可獲得測ϊ值且用來計算另二座標（例如乂及幻。結果全部可於單一裝置獲得TDOA測量值。此外，MRT23〇也可使用其兩根或多根天線之一，發射用於測量處理之第一信號，也可 20於另外兩根或兩根以上天線（於該處也將接收來自TT的第二“號)接收第一信號。如此整個定位測量處理可由單一裝置開始。進一步，單一裝置例如MRT 23〇有能力執行交互關聯處理之定位運算處理，因此可獲得丁〇〇八測量，且可於單一裝置求出TT所在位置。另外複數天線RT(例如MRT)可 28 200307141 發送捕捉之接收信號資料或TDOA資料給NS，於該處做出必須的運算處理。參照第13圖，說明定位於正常涵蓋範圍以外之終端裝置之處理。預期偶爾TT 100將位在RTs之至少一者之涵蓋範 5 圍以外，或RT太過遠離MRT 230而強力偵測出得|MR 丁 230之第一信號(例如RTS)亦屬合理。MRT 230及RTs 200、 210及220使用之基於交互關聯之偵測器於低SNR條件下可提南RTS及CTS封包之偵測機率。第13圖顯示ττ 1〇〇與RT 間之最惡劣情況距離為TT 100與MRT 230間距之約六倍。 10 於室内環境下，六倍距離罰分對應於約25分貝SNR罰分。因此RTS封包及CTS封包之交互關聯封包長度夠長而可供應足夠雜訊平均來補足於交互關聯器輸出之SNR劣化。使用20百萬赫茲雜訊頻寬，要求1〇Λ(〇1*25)/2〇百萬赫茲=15 · 8微秒之交互關聯器封包頻寬可獲得2 5分貝s N R提 15升。RTS之最短封包長度對IEEE 802.11a鏈路於54 Mbpsg 24微秒，而對802.11a鏈路於6 Mbps之封包長度為52微秒，對OFDM使用20百萬赫兹雜訊頻寬，供給於交互關聯器之 SNR升高為 10*l〇g(6400/50)=25.6 dB。第14圖顯示此處所述位置測量技術產生之涵蓋映射圖 20範例。涵蓋映射圖將複數個裝置之所在位置積分成一區之目測顯示’例如辦公室空間。涵蓋映射圖可顯示她及stAs 所在位置、以及無涵蓋區及干涉區。此處所述定位測量技術有多項應用。一項應用係定位問題或保全漏洞所在位置相關裂置，其特別可用於大型複 29 200307141 數AP娛樂型WLANs。例如若裝置係測得為可於WlaN操作而未經授權，則可決定其所在位置俾去能該項裝置。Wlan AP可能試圖使用識別符[例如未經授權的服務集合識別符 (SSID)]來於現有WLAN環境變成激活。當此種Ap開始發射 5時，其SSID可被捕捉且對有效SSID之資料庫作比對，俾判定其是否為有效AP。若非為有效AP，則可判定其位置俾去能該AP。同理若另一裝置例如詐騙裝置STA結合STA偽裝為有效STA，使用有效STA之MAC位址，則可使用技術來決定其信號脈衝側繪是否匹配有效STA之信號脈衝側繪(基 1〇於儲存之資料）。若有不匹配，則可找出詐騙STA且將其去能。又另一項應用係使用位置定位作為裝置是否為有效裝置或杈權裝置之指標器。例如，當於建築物正常周邊外側裝置組合建築物或地基内部之WLAN時，將出現所謂的「停車場」附著於WLAN，而可能將保全訊息洩漏給有限網路 15伺服器。WLAN的全部裝置所在位置皆可追蹤。若一裝置係f預定邊界之外，則可產生警報，指示可能有未經授權的裝置位在WLAN上。第14圖顯示於涵蓋映射圖上顯示小圖幟範例，於該處制得裝置位在邊界(以參考編號1〇〇〇表不）之外。可採行動作來去能該裝置。另外可能若判定一裝置之位置係位在預定邊界外側時，發送請求給裝置，若該 I置可提出適當通行碼，則允許該裝置進一步漫遊WLAN 的正常涵蓋區。同理，（任何信號類型）之干擾源的所在位置可使用此處所述技術定位。當定位干擾源時，可採行動作來防止該區 30 200307141 被其它裝置干擾，或去能干擾裝置。定位測量方法之又另一項應用為WLAn之APs可經由獲得兩個或兩個於已知位置之其它APs之TD〇A測量值，而定位其本身及其它APs。即使未知所在位置，AP也可初始 5化定位測置處理（且發送第一信號），只要其可於兩個或兩個以上已知位置獲得足量TDOA測量值即可。當獲得新AP定位測量值時，其定位未知的其它APs可探勘其它位於已知位置的APs來定位其本身。要e之，提供一種方法，可基於於第一已知位置之第 10 一信號到達與於第二已知位置由目標裝置發射之第二信號到達間之第一時間差、以及基於一第二已知位置之第一信號到達與第二已知位置之第二信號到達間之至少一第二時間差，而測定可發射無線射頻信號之目標裝置定位方法。第一信號及第二信號可為週期性或非週期性。第一信號可 15由已知位置或未知位置發射，甚至由該處也接收第二信號之已知位置發射。依據有關目標裝置可測定資訊決定，於兩個已知位置可做底抵兩次TD〇A測量，或多達四次測量'。此外，依據採用之定位運算方法類型決定，可產生二候選位置，使用此處所述之多項技術選定正確位置，或可於額 20外已知位置獲得切⑽測量值。另-方面，若干位置運算處理例如迭代處理運算單—定位解。斤处壯也况明一種系統用來決定可發射無線射頻信號之目桿統，該系統包含第—及第二射頻接收器分別位於第一及第二已知位置，俾接收於第一及第二已知位置之 31 200307141 然線射頻信號；以及一種運算裝置，其可由於第一已知位置之第一信號到達與於第一已知位置藉目標裝置發射之第一仏號到達間之時間差、以及至少於第二已知位置之第一 k號到達與於第二已知位置之第二信號到達間之第二時間 5差’求出目標裝置所在位置。就該方法所述變化也適用於該系統。進一步細節為處理器可讀取媒體，該處理器儲存指令’當指令執行時造成處理器執行運算步驟，基於於第一位置接收得第一信號到達與於第一已知位置接收之第一信 10號到達與於第一已知位置由目標裝置發射之第二信號到達間之第一時間差、以及至少於第二已知位置之第一信號到達與於第二已知位置之第二信號到達間之至少第二時間差，求出可發射無線射頻信號之目標裝置所在位置。就該方法所述變化也適用於處理器可讀取媒體佈置格式。 15 進一步說明一種無線射頻裝置包含一射頻接收器，其接收無線射頻信號；一類比/數位轉換器（ADC)其耦合至無線接收器，將無線接收器輸出之類比接收信號轉成數位信唬，一記憶體其係耦合至ADC，該記憶體回應於記憶體儲存信號，而儲存由ADC輸出的數位信號；以及一處理器耦合至該記憶體以及耦合至ADC，其產生記憶體儲存信號，讓記憶體儲存ADC輸出資料，該ADC輸出資料係關聯射頻接收為接收到的有關位置測量操作之二信號中之至少一者俾疋位目標裝置。就該方法及糸統所述多項變化也適用於無線射頻裝置。 32 200307141 前文說明僅供舉例說明之用。【圖式簡單說明】第1圖為無線環境方塊圖，其中可利用網路内各終端裝置之定位測量。 5 第2圖為可用於此處所述定位測量技術之終端裝置之範例方塊圖。第3圖為可用於終端裝置之一組成元件之方塊圖，此處該組成元件有一記憶體來儲存此處所述定位測量系統之有用貢料。 10 第4圖為時序圖顯示收集定位測量資料來定位目標終端裝置(TT)之過程。第5及6圖為時序圖顯示定位目標終端裝置之技術，該終端裝置無需遵循主參考終端裝置(MRT)之相同通訊協定法則。 15 第7圖為時序圖顯示交互關聯器波形長度相對於欲辨識之接收得之波形。第8圖為略圖顯示使用到達時間差測量值，運算終端裝置所在位置之方程式。第9圖為另一型終端裝置之方塊圖，該型終端裝置具有 20 複數個天線而可用於加強定位測量技術。第10圖為方塊圖顯示目標終端裝置相對於參考裝置 (RT)之兩個可能位置之一。第11及12圖為使用有複數個天線之終端裝置之其它可能之定位測量配置組態之方塊圖。 33 200307141 第13圖為略圖顯示一種情況，此處目標終端裝置係位在參^衣置或主參考裳置之正常涵蓋範圍之外。第14圖為略圖顯示可使用此處所述技術形成之無線網路之涵蓋映射圖。【圖式之主要元件代表符號表】 10···無線射頻環境 348…介面 100···目標終端裝置 350···主機裝置 200 ’ 210 ’ 220···參考終端裝置 352…主處理器 23〇···主菩►考終端裝置 354…交互關聯處理 308···射頻接收機 430···定位運算處理 309…開關 400…網路伺服器 310…射頻發射器 410…處理器 312…天線 42〇…交互關聯處理 320···基頻區段 5〇〇···隨時頻譜分析引擎 322…類比/數位轉換器 510…頻譜分析儀 324…數位/類比轉換器 520···信號债測器 326…射頻介面 530···抽點緩衝器 328…基頻物理區塊 540···通用信號同步化器 330…複合射束成形處理 550...DPR 332...記憶體 560…中間近接控制邏輯 340…嵌置處理器 570…控制暫存器 342…交互關聯處理 580···記憶體介面 344…ROM 600…處理 346…RAM 610-660···步驟 34

Claims

拾、申請專利範圍： 1· 一種決定一目標裝置之 A 裝置可發射热線射頻信號，該方法係基於一第一信號到達知位置與目標裝置發射之一第二信號詈夕筮一n 士卩目、，弟已知位弟—m絲於—第—信朗料二已知位 ”弟-仏號到達第二已知位置之至少—第而定位。丁间左 2.如申請專利範圍第丨項之方法，進—步包含發號之步驟。 ° 10 3·如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含由第—已知位置發射第一信號之步驟。 4·如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含由—未知位置發射第一信號。 15 5·如:請專利範圍第2項之方法，其中該目料置定期發 ^第L 5虎以及其中該發射步驟包含當目標裝置發射第二信號之時間點之前發射第一信號。 6·如:請專利範圍第2項之方法，其中該目標裝置定期發 20 =第一㈣，以及其中該發射步驟包含當目標裝置發射第一化號之時間點之後發射第一信號。 7·如申請專利範圍第2項之方法，其中該發射步驟包含定期發射第一信號。 8_ ^申請專利範圍第旧之方法，進一步包含接收至少部刀第^號於第二已知位置，以及接收至少部分第二信號於第-已知位置以及於第二已知位置之步驟。 35 200307141 .如申請專利範圍第8項之方法，進—步包含於第一已知位置债測至少部分來自目標裝置之第二信號之步驟，以切第二已知位置備測至少部分第一信號以及至少部为第二信號之步驟。 5 10 15 20 10.如申請專利範圍第9項之方法，其中該偵測步驟包含交互關聯-接收得之波形與一參考波形。 n. 2請專利範圍第8項之方法，進-步包含儲存接收部 \ 弟一信號相關資料以及接收部分第二信號相關資料於弟-已知位置之步驟；以及儲存至少接收部分第二传號相關資料於第一已知位置之步驟。 ° 12·=請專利範圍第11項之方法，進-步包含傳輸儲存於弟已知位置之貧料以及儲存於第二已知位置之資料至進行運异步驟之一運算裳置。 R如申請專利範圍第叫之方法，其中該儲存於第二已知位置之步驟係回應於制得於第二已知位置之號而進行。 ° 14.如申請專利範圍第_之方法，其中該儲存於第—已知位置之步驟進一步包含储存接收至少部分第-信號於第一已知位置之相關資料。 15·如申請專利範圍第14項之方法，其t該館存於第一已知位置之步驟係回應於偵測得於第—已知位置之第—作號而進行。 16·如申請專利範圍第14項之方法，其中該健存步驟係回應於接收訊息於第-已知位置及第二已知位置，且通知該 36 200307141 等位置即將測量到來的第一及第二信號。 η = 項之方法’其/該發射步驟包含發 5 10 15 20 :疋址於該目標裝置之第一信號;以及其中該目標裝置係回應於接收得第-信號而發射第二偉號。 18=請專利範圍第17項之方法，其中該發射第-信號之 ν驟包含發射—信號，其將要求當目«置接收第-产諕時，由目標裝置發射確認信號。 19·^^利範圍第2項之方法，其中該發射第一信號之射一請求發送(RTS)信號;以及其中該目標 =係回應於接收得RTS信號而發送—瞭解發送( 1舌號。瓜如申請專利範圍第W之方法，其中目標裝置之三維定 =之:種座標為已知；以及其令該決定步驟包含基於、該第二時間差、以及第—信 ?與目標裝置_二信_^_&二目&裝置之定位。 21.7請專利範圍第20項之方法，進—步包含決定第一信 7到達目&裝置與第二信號由目標裝置發射間之時間差之步驟。弟一 22·如申請專利範圍第！項之方法，其中目標裝置之 ^中之-種賴假設為已知；以及其中該決定步驟包基於該第一時間差、該第第：已知你罢^ 才1差以及弟I號到達弟-已知位置與弟二信_達第三已知位置間時間差而求出目標裝置之定位。 — 37 200307141 進一步包含接收至少部 4號於第三已知位置之 23·如申請專利範圍第22項之方法，分第一信號以及至少部分第步驟。 10 15 20 f圍第1項之方法，其中該衫步驟包含基 Γ時縣、該第二時間差、該第-信號到達-第、，位置”第"Ή到達第三已知位置間之第三時 :以及該第—信號到達目料置與第二信號由目標衣置發射間之第四時間差而運算出目標裝置所在位置。如申料利第1項之方法，其中該決定步驟包含基於遠弟-時間i、該第二時間差、該第一信號到達一第二已知位置與第二信號到達第三已知位置間之第三時間=、以及該第—信號到達第四已知位置與第二信號到達弟四已知位置間之镇闪Hq ¥ μ 弟四日守間差而運鼻出目標裝置所在位置。 26·如申請專利範圍第25項之方法，進一步包含接收至少部分第-信號及至少部分第二信號於第三已知位置之步 •^，以及接收至少部分第—信號及至少部分第二信號於第四已知位置之步驟。 27·如申請專利第2項之方法，其中該發射步驟包含由 —裝置之多根天線發射第—信號多次，每次使用不同的發射天線權值。 28.如申請專利範圍第2項之方法，其中該發射步驟包含由位於第-已知位置之裝置之第一天線發射第—信號，以及接收第一信號於位於第一已知位置之該裝置之第二 38 200307141 一信號於第一已知位置之發射時間。 1項之方法，進一步包含下述步驟，天線發射第二信號，以及接收第二俨二天線，俾決定第二信號於目標裝置〇·如申叫專利範圍第2項之方法，其中該發射步驟包含由位於第-已知位置之裝置的第一天線及第二天線中之 =少一天線發射第-信號，其中該第—天線係對應於該 10 第位置，以及該第二天線係對應於該第二位置。 1.如申δ月專利範圍第30項之方法，其中目標裝置之三維定位中之-種鋪假設為已知；以及其巾該決定步驟包含基於該第-時間差、該第二時間差、以及第—信號到達目標裝置與目標裝置發射第二信號間之第三時間差而求出目標裝置之定位。 15 20 天線，俾決定該第 29·如申請專利範圍第由目標裝置之第一號於目標裝置之第發射之時間。 32.如申請專利範圍第30項之方法，其中目標裝置之三維定位中之-種座標假設為已知；以及其中該決定步驟包含基於該第-時間差、該第二時間差、以及第—信號到達該裝置之第三天線與第二信號到達該裝置之第三天線間之第三時間差而求出目標裝置之定位。紅如申請專職圍㈣項之方法，其中該歧步驟包含基 _第-時間差、該第二時間差、該第_信號到達一第三已知位置與第二信號到達第三已知位置間之第三時間差、以及該第-信號精置之第四天線與第二信號到達裝置之第四天線間之第四時間差而運算出目標裝 39 置所在位置。 34. 如申請專利範圍第旧之方法，進一步包含偵測於第— 已知位置以及第二已知位置之第二信號開始部分之驟。 35. 如申請專利範圍第34項之方法，進-步包含偵測與至少於第-已知位置及第二已知位置之第一信號之結束部 :之步驟’以及其中該決定步驟包含運算第—時間差及第二時間差為第-信號結束舆第二信號開始間之時間差。 10 坻2請專利範圍第1項之方法，進-步包含發射-訊息第已知位置及第二已知位置，俾提醒其即將測量第 -信號及第二信號之到達之步驟。 15 37·如申請專利範圍第36項之方法，其進-步包含於對應於弟—信號/第二信號交換之時間間隔，捕捉於第-已知位置及第二已知位置接收資料信號之步驟。 38·如申請專利範圍第1項之方法，進-步包含決定目標裝置是否為於無線網路基於其所在位置操作之有效裝置之步驟。 20 39=申請專利範圍第1項之方法，其中該決定步驟對目標衣，產生第-及第二候選所在位置，以及進—步包含選擇弟一候選位置金、 _ 一弟一候遥位置之一作為目標裝置之貫際所在位置之步驟。 40.如申請專利範圍第39項之方法，其中該選擇步驟包含： a.基於於第一已知位置及第二已知位置各別之多根 40 200307141 天線接收得的第二信號，計算該目標裝置與位於第一已知位置及第二已知位置各別之多根天線間之觀察得的通道反應； b. 對至少第一及第二已知位置各別之以及第一及第 5 二候選位置各別之多根天線間，計算候選通道反應；以及 c. 選擇第一候選位置及第二候選位置之一，其可對第一已知位置及第二已知位置分別最小化觀察得之通道反應與候選通道反應間之歐幾里德距離平方和。 41. 如申請專利範圍第40項之方法，其中該選擇步驟進一步 10 包含將觀察得之通道反應及候選通道反應規度化成為1 之步驟。 42. 如申請專利範圍第39項之方法，其中該選擇步驟包含對第一已知位置及第二已知位置各別，基於來自目標裝置之第二信號到達角而產生候選位置之一為實際所在位 15 置之信度測量值之步驟；以及組合至少第一已知位置及第二已知位置之信度測量值俾選出帶有最大總信度測量值之候選位置之步驟。 43. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含決定目標裝置之發射表現，以及根據該目標裝置之發射表現而發射 20 第一信號之步驟。 44. 如申請專利範圍第43項之方法，進一步包含基於目標裝置之發射而分類目標裝置之步驟；以及其中該發射第一信號之步驟係基於該分類步驟。 45. —種決定可發射無線射頻信號之一目標裝置所在位置 41 200307141 之糸統’该系統包含： a·第一射頻接收器及第二射頻接收器分別係位於第已知位置及第二已知位置，俾接收無線射頻信號於該第一已知位置及第二已知位置；以及 b.—運算裝置，其係由一第一信號到達該第一已知位置與目標裝置發射之一第二信號到達該第-已知位置門之第日守間差、以及由該第一信號到達第二已知位置與該第二信號到達第二已知位置間之至少一第二日寸間差异出該目標裝置之所在位置。 46.如申請專利範圍第45項之系統，進一步包含分別關聯第一射頻接收器及第二射頻接收器之第一記憶體及第二 '己憶體’其各自儲存當接收得第-信號時關聯至少部分第一信號之資料、以及當接收得第二信號時關聯至少部分第二信號之資料。、分如申請專利範圍第46項之系統，進一步包含各別關聯第 -記憶體及第二記憶體之第一處理器及第二處理器，其各自對儲存於第-記憶體及第二記憶體之資料執行交互關聯處理俾_第-信號及第二信號，其中該第一處理器運算第-時間差為第一信號到達第一已知位置與第二信號到達該第一已知位置間之時間差；其中該第二處理器運算第二時間差為第一信號到達第二已知位置與第二信號到達該第二已知位置間之時間差。 48.如申請專利範圍第46項之线，其中該運科置接收儲存於第-記憶體及第二記龍之雜，且執行交互關聯 42 200307141 處理，俾偵測得第一信號及第二信號分別到達第一已知位置及第二已知位置，且求出該第一時間差及第二時間差。 49·如申請專利範圍第46項之系統，其中第一記憶體及第二圯憶體各自具有儲存能力只儲存部分足夠捕捉第一信號終點之第一信號、以及只儲存部分足夠捕捉第二信號起點之第二信號。 50.如申請專利範圍第45項之系統，進一步包含一第三射頻接收器於一第三已知位置，該第三射頻接收器接收該第 L唬及第二信號；其中該運算裝置係基於第一時間差、第二時縣及第三時間差而求出目標裝置之所在位置。 15 Μ·如申料利範圍第50項之系統，進一步包含一第四射頻接收器於第四已知位置，該接收^可接收第-信號及第二信號；其中該運算裝置係基於該第—時間差、第二時門差S — B守間差及第四時間差而求出目標裝置之位置。牧 52t=範圍第45項之系統’進-步包含-射頻發射為其可發射該第一信號。 20 53·如申請專利範圍第52項之系統，其㈣哕箓一户％ * /、〒忒射頻發射器發射麵請求發送(RTS)信號，以及該目標裳置發、^弟一4唬為瞭解發送(CTS)信號。 54·=請Γ範圍第45項之系統，其中該射頻發射器發射。虎帶有資訊要求回應於第-信號之來自目標 43 2〇〇3〇7i4l 裝置之破認信號，其t該第二信號為確認信號。 55·如申請專利範圍第52項之系統，其中該射頻發射器發射該第一信號為定期信號。 5 56.㈣請專利範圍第52項之㈣，其中該射頻發射器係於該第二信號之前或之後發射該第一信號。 57.^申請專利範圍第52項之系統，進_步包含—射頻接收杰連同忒射頻發射器位於一第三已知位置，其中該射頻接收器接收由目標裝置發射之第二信號；以及其中該運异装置係基於該第一時間差、第二時間差以及第一信號 0 由第二位置發射與第二信號到達第三位置間之一第二時間差，算出目標裝置之所在位置。 %·如申請專利範圍第45項之系統，其中該運算裝置進一步基於目標裝置之所在位置而判定該目標裝置是否為於一無線網路操作之有效裝置。 15 $·如申請專利範圍第45項之系統，其中該運算裝置對該目才示裝置產生第一及第二候選位置，以及選擇第一候選位置及第二候選位置之一作為該目標裝置之實際所在位置。 60·如申請專利範圍第59項之系統，其中該運算裝置進一步 2〇包含基於於第一已知位置及第二已知位置各別之多根天線接收得的第二信號，計算該目標裝置與位於第一已知位置及第二已知位置各別之多根天線間之觀察得的通道反應；對至少第一及第二已知位置各別之以及第一及第一候選位置各別之多根天線間，計算候選通道反 44 200307141 應；以及選擇第一候選位置及第二候選位置之一，其可對第一已知位置及第二已知位置分別最小化觀察得之通道反應與候選通道反應間之歐幾里德距離平方和。 61.如申請專利範圍第59項之系統，其中該運算裝置包含對 5 第一已知位置及第二已知位置各別，基於來自目標裝置之第二信號到達角而產生候選位置之一為實際所在位置之信度測量值之步驟；以及組合至少第一已知位置及第二已知位置之信度測量值俾選出帶有最大總信度測量值之候選位置之步驟。 10 62. —種無線射頻裝置，包含： a. —無線接收器，其接收無線射頻信號； b. —類比/數位轉換器（ADC)，其係耦合至該射頻接收器，且將射頻接收器輸出之類比接收信號轉換成為數位信號； 15 c.一記憶體，其係耦合至該ADC，且回應於一記憶體儲存的信號，而儲存由該ADC輸出之數位信號；以及 d.—處理器，其係耦合至該記憶體以及耦合至該 ADC，其產生該記憶體儲存信號，俾讓記憶體儲存由 ADC輸出之資料，該輸出資料係關聯由射頻接收器接收 20 得之二信號中之至少一者且該信號係關聯定位測量操作俾定位一目標裝置。 63.如申請專利範圍第62項之無線射頻裝置，其中該處理器係回應於偵測得射頻接收器接收之第一信號，而產生該記憶體儲存信號。 45 200307141 64.如申請專利範圍第63項之無線射頻裝置，其中該處理器產生記憶體儲存信號，俾讓記憶體儲存關聯由射頻接收器接收第一信號、以及於第一信號之後欲由射頻接收器接收之第二信號之相關資料。 5 65.如申請專利範圍第62項之無線射頻裝置，其中該處理器係回應於解碼由射頻接收器接收得之信號之資料而產生該記憶體儲存信號，該資料係通知該裝置欲發射之第一信號及第二信號係關聯即將進行之定位測量操作。 66. 如申請專利範圍第65項之無線射頻裝置，其中該處理器 10 產生一記憶體儲存信號，俾讓記憶體儲存資料始於足夠捕捉該第一信號及第二信號之時間點。 67. 如申請專利範圍第62項之無線射頻裝置，其中該處理器交互關聯儲存於記憶體之與該至少一信號相關資料、與參考信號俾偵測得信號之到達。 15 68.如申請專利範圍第67項之無線射頻裝置，其中該處理器交互關聯儲存於記憶體之與由射頻接收器接收得第一信號及第二信號相關資料與參考資料，俾偵測得第一信號及第二信號各別之到達。 69. 如申請專利範圍第67項之無線射頻裝置，其中該處理器 20 運算第一信號到達與第二信號到達間之時間差。 70. 如申請專利範圍第65項之無線射頻裝置，其中該記憶體具有容量，該容量足夠儲存得自由射頻接收器接收得之第一信號結束部分以及於第一信號之後由該射頻接收器接收得之第二信號開始部分之資料。 46 200307141 71·如申請專利範圍第62項之無線射頻裝置，進一步包含一射頻發射為以及一數位/類比轉換器（DAC)耦合至該處理器，其中該處理器供給數位信號給DAC欲轉換成為類比信號俾藉射頻發射器發射。 72·如申請專利範圍第71項之無線射頻裝置，其中該處理器供給數位信號給DAC，該數位信號表示一欲由射頻發射器發射之第一信號供用於定位測量操作。 73.如申請專利範圍第72項之無線射頻裝置，其中該處理器回應於解碼來自接收信號之資料，指示裝置發射第一信號，而產生表示該第一信號之數位信號。 4·如申晴專利範圍第73項之無線射财置，其中該處理器產生该圯彳思體儲存信號，俾讓記憶體儲存關聯一第二信旒之貝料，該第二信號將由射頻接收器接收而用於定位操作。 75. 如申請專利範圍第74項之無線射縣置，其中該處理器運异第一彳§號發射與第二信號到達間之時間差。 76. 如申請專利範圍第62項之無線射頻裝置，進—步包含複數天線’其各自可接收射頻能，以及-關聯各天線之射頻触器’·以及其中該記顏係儲存於複數天線各別接收第一信號及第二信號之相關資料。如申凊專利範目第76項之無線射頻裝置，其巾該處理器十^第一#號到達各天線以及由目標裝置發射之一 =信號到達各天線間之時間差；以及使用該時間差計算該目標裝置之所在位置。 47 200307141 78·如申請專利範圍第77項之無線射頻裝置，其中該目標裝置之一座標假設為已知，以及其中該處理器係基於第一信號到達第一天線與第二信號到達第一天線間之第一時間差、第一信號到達第二天線與第二信號到達第二天線間之一第二時間差、以及第一信號到達目標裝置與第 - 二信號由目標裝置發射間之第三時間差而運算出該目標裝置之所在位置。 79·如申請專利範圍第76項之無線射頻裝置，其中該目標裝 · ίο 置之一座標假設為已知，以及其中該處理器係基於第一奪信號到達第-天線與第二信號到達第—天線間之第一時間差、第一信號到達第二天線與第二信號到達第二天線間之-第二時間差、以及第一信號到達第三天線與第一信號到達第三天線間之第三時間差而運算出該目標裝置之所在位置。 ' 15 8 0 ·如申請專利範圍第7 6項之無線射頻装置係基於該第一信號到達第一天

一天線間之第一時間差、第一铃一天線與該第二信號到達第第一信號到達第二天線與第二 48 信號到達第_工綠网+ _ 天線與第二。弟二時間差、第—信號到達第三 ♦〜彳讀到達第三天線間之第三時縣、以及第四時門達第四天線與第二信號到達第四天線間之第 ' a而運算出該目標裝置之所在位置。 49