用于利用rf信号创建特定地点环境表示的方法和装置的制作方法

专利名称：用于利用rf信号创建特定地点环境表示的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及无线通信系统，并且更具体地，涉及利用射频(RF) 信号创建特定地点环境表示。
背景技术：
随着无线通信使用的增加，建筑物中的射频(RF)覆盖以及从外 部发射源向建筑物中的信号渗透，对于必须设计和部署蜂窝电话系统、 寻呼系统或者新的无线系统和技术(诸如个人通信网络或无线局域网 络)的无线工程师，已快速地变为重要的设计问题。设计者被频繁地 要求确定无线电收发信机位置或者基站小区地点是否能够提供遍布城 市、办公室、建筑物、公共场所或校园的可靠服务。无线系统的普遍 的问题是特定位置处的不充分的覆盖或者"死区"，诸如会议室。
市场上存在许多计算机辅助设计(CAD)产品，其可用于设计无 线系统的环境。Lucent Technology, Inc.的WiSE、 EDX的SignalPro、 Mobile Systems International, Inc.的PLAnet、以及Ericsson的TEMS和 TEMS Light是无线CAD产品的示例。然而，实际上，现有的建筑物或 校园是在纸面上设计的(例如，蓝图)，并且可以输入到CAD产品中 以创建环境的CAD绘图。 一旦设计被输入到CAD产品中，CAD产品 在电子表单中表示环境，其允许设计者随后操纵电子表单，以规划有 效率的设计。然而，许多时候纸面蓝图和/或CAD绘图不能获得并且/或者不存在。
如果纸面蓝图和/或CAD绘图不存在或者难于获得，则对于设计 者而言，没有办法利用针对环境优化无线系统的设计工具。在不能利 用设计工具的情况下，网络设计者不能容易地、有效率地和廉价地构
建无线系统。
因此，存在一种新的方法和装置，用于利用RF信号创建特定地点 环境表示。
附图简述
通过提供下面的详细描述中描述的用于利用RF信号创建特定地 点环境表示的方法和装置，特别是在结合附图研究时，至少部分地满
足了上文的需要，在附图中


图1示出了根据本发明的一个实施例的示例性系统。
图2示出了根据本发明的第二实施例的示例性方法。
技术人员应应认识到，图中的元件被说明用于简化和清楚的目的， 没有必要依比例绘制。例如，图中的某些元件的尺寸和/或相对位置可 以相对于其他元件放大，以帮助改善对本发明的多种实施例的理解。 而且，商业上可行的实施例中的有用的或必要的普遍且公知的元件常 常未被示出，以便于不致引起对本发明的该多种实施例的混淆。应当 进一步认识到，特定的动作和/或步骤可以以特定的出现顺序描述或示 出，而本领域的技术人员应理解，实际上并不需要该特定的次序。还 应当理解，除非此处特别说明，否则此处使用的术语和表达具有与该 术语和表达在其相应的各自的调查和研究领域中的意义相一致的一般 意义。
具体实施例方式
通常说来，根据该多种实施例，利用RF信号的无线元件(诸如但不限于，无线收发信机)可以创建特定地点的环境表示。通过一种方
案，这包括发送和接收RF信号以确定在物理环境中是否存在障碍物。
基于该确定结果，创建特定地点的物理环境表示。
在对下面的详细描述进行彻底的研究和学习之后，这些和其他的 优点将变得更加显著。现在参考附图，并且特别地参考图l，对应的系
统100提供了无线元件(诸如但不限于，本领域中公知的收发信机)， 其在物理环境中发送RF信号和接收反射的RF信号，以计算物理环境 中的障碍物的特性。在计算物理环境中的障碍物的特性时，该无线元 件创建特定地点的物理环境表示。如此处使用的，特定地点意味着电 磁属性与物理环境中障碍物的电子表示集成在一起。
图1出于简化描述的目的，示出了一个无线元件102。然而，如 本领域的普通技术人员所公知的，系统100可以包括任何数目的无线 元件，并且说明和描述一个无线元件102并非意味着对本发明的任何 实施例的限制。
除了无线收发信机之外，无线元件102的示例还包括无线局域网 络(LAN)接入点、客户端/移动设备和蜂窝电话。在任何情况中，无 线元件102可以使任何固定的、移动的或者便携的发射和接收设备。
如本领域的技术人员所公知的，发送RF信号和接收反射的RF信 号被称为"RF探测(RF sounding)"，并且可由发送一系列RF传输 的一个或多个发射机以及接收发射机所发送的RF传输的接收机来执 行。如此处使用的，发送RF信号和接收反射的RF信号以确定接收的 反射RF信号的特性，被称为"探测测量"，并且这两个术语在本描述 中可以互换使用。
用于执行探测测量的RF信号可以是单载波，或者可以包含调 制信号，并且它们可以是类似于猝发，或者可以是其他的调制或多载波信号上的连续(重叠)信号。S卩，该RF信号可以具有双重目的，诸 如承载终端用户所需的信息或者用于无线网络中的信令，同时提供"探 测"能力，以便于确定关于物理环境的信息，例如，关于环境中的障 碍物的相对或实际距离的信息。可替换地，RF信号可以是独立信号， 或者可以与点序列或者其他类型的前同步、后同步或同步无线电传输 同时使用。
如此处使用的，术语"障碍物"指物理环境中影响RF信号的任何 结构，诸如墙壁、家具、交通工具、建筑物、窗户、树等。例如，混 凝土墙壁是影响物理环境中的RF信号的障碍物。
回来参考图1，在任何情况中，无线元件102可以是具有发射机 和接收机功能的收发信机。这样，无线元件102执行RF信号的发送以 及反射的RF信号的接收。在一个无限制的示例中，无线元件102是超 宽带(UWB)收发信机。在任何情况中，在一个实施例中，无线元件 102是具有以优于10英尺的准确度确定物理环境中障碍物的能力的宽 带收发信机。
在一个实施例中，无线元件102可以包括发射机和接收机，此两 者是共址(co-located)的。在该实施例中，发射机可以包括进行旋转 的定向天线。可替换地，发射机可以具有智能或自适应天线，其能够 调节天线模式，以便于将天线辐射模式集中在特定的方向中，并且按 照需要改变该方向，以便于以特定的方式定向(direct)发射信号。而 且，在该实施例中，接收机可以与发射机共享相同的天线，或者可以 具有带有将其接收集中在特定方向中的能力的相似天线。可替换地， 接收机的天线可以是全方向的，但是能够辨别接收信号到达信息的角 度。在一个实施例中，发射机和接收机的天线可以是同步的，以同时 集中在相同的区域。如本领域的普通技术人员所公知的，通过将发射 机的天线集中在特定的方向中，发射机发射RF信号。如果RF信号沿 自发射机的笔直路径与障碍物交会，则其将被障碍物反射。 一个反射信号将回到发射机的方向。随后接收机监听沿与发射RF信号的路径相 同的路径返回的RF信号，并且检测反射的RF信号。
在另一实施例中，无线元件102可以分布在许多个发射机中，这 些发射机位于物理环境中的许多个不同的位置。在该情况中，无线元 件自许多个不同的发射机发送RF信号。在该实施例中，接收机也可以 分布在不同于发射机的位置，或者与发射机共址。在任何情况中，发 射机和接收机可以联网在一起，并且由控制器108控制。在该实施例 中，控制器108可被称为交换机、服务器、远程计算机或者现场计算 机(onsite computer)。这样，控制器108可以经由远程方式连接到无 线元件102，诸如经由互联网、电话、卫星、蜂窝、或者光学或有线方 法，以利用探测测量创建特定地点的物理环境表示。
在另一实施例中，无线元件102可以包括分布在物理环境中的许 多个收发信机。在该情况中，无线元件102自许多个不同的收发信机 (例如宽带收发信机)发送RF信号。这样，收发信机可以联网在一起， 并且由控制器108控制。在该实施例中，控制器108可被称为交换机、 服务器、远程计算机或者现场计算机。如上文所提及的，控制器108 可以经由远程方式连接到无线元件102，诸如经由互联网、电话、卫星、 蜂窝、或者光学或有线方法，以利用探测测量创建特定地点的物理环 境表示。
在另一实施例中，系统100中的每个无线元件102具有其自身的 控制器108，由此网络交换机(未示出)控制控制器的操作。在该实施 例中，控制器可以与无线元件共址，或者位于远离无线元件的位置并 且以无线方式或者以有线方式与之连接。控制器可以处理从由无线元 件执行的探测测量收集的信息的某些或所有处理。应当注意，控制器 也可以共址在网络交换机处。在该实施例中，网络交换机处理探测测 量，用于计算障碍物的特性。而且，网络交换机可以基于计算结果创 建物理环境的电子表示。在一个实施例中，无线元件102可以具有可调节的或自适应的特
性，其可以手动地或者在计算机的控制下或者在网络的控制下调整或 调节，以改善或区分探测测量。在传统的通信中常常使用和调节该可 调节的或自适应的特性，例如，用于节约功率、用于利用无线电信道 提高通信性能等。如本领域的普通技术人员所公知的，发射机常常有
下述能力调节发射机功率或者改变传输频率(例如，改变发射信道)， 或者改变其发射信号的波形或调制，或者调节其发射信号所占用的RF
带宽，或者选择一个或多个天线或天线模式，或者形成用于其传输的 不同天线波束(IEEE 802.1 In或MiMo技术或由Xirms和Bandspeed 提供的WLAN中使用的天线操纵设备是某些示例)。相似地，如本领 域的普通技术人员所公知的，接收机通常具有调节特性的能力，该特 性诸如其本底热噪声(通过在其电路中使用衰减和放大)、数字处理 电路中的采样时间间隔、接收机调制、接收机带宽、接收机载波频率， 或者具有选择一个或多个天线或天线模式、或者具有形成其传输的不 同天线波束的能力(IEEE 802.1 In或MiMo技术或由Xirms和Bandspeed 提供的WLAN中使用的天线操纵设备是某些示例)。而且如公知的， 接收机和发射机通常具有准确的时钟和准确的电平调节电路，其提供 稳定的定时信号和稳定的发射和接收信号电平，并且通过使用该稳定 的定时和幅度/频率特性，物理环境中的障碍物特性的计算是可行的。 而且，可以使用反馈来改善探测测量。
此处 描述的无线元件可以与网状无线电网络一起使用，或者可以 同可迅速部署的发射机和接收机一起使用，并且可以同先前安装的网 络一起使用。
在任何情况中，无线元件102可以周期性地、随机地、在人为指 导下或者自动地发送和接收RF信号。而且，在一个实施例中，控制器 108可以引导发送和/或接收RF信号的频率。在任何情况下，无线元件 102可以引导发送和/或接收RF信号。例如，在高频时，诸如高于5GHz，无线元件上的天线可以变得足够小以能够控制。在该实施例中，无线
元件102可以执行逐个扇区的探测测量，由此可以执行障碍物的逐个
扇区的计算。在该实施例中，可以改善探测测量的准确度和估计。
例如，通过以小的径向增量旋转无线元件102的天线，同时发射 并检测反射的信号，可以辨别来自周围障碍物的尺寸、形状、位置以 及其他的几何信息。通过这样的方式，如果墙壁接近无线元件102，则 该墙壁方向中的发射信号将产生反射，无线元件的接收机将检测和正 确地解释该反射，以计量障碍物，例如墙壁的距离。随着无线元件102 的发射机的旋转，后继的发射和接收反射将沿着该墙壁的长度。当到 达墙壁的边缘时，发射机的下一旋转将产生不同的反射，例如，由相 邻的墙壁反射或者由更远的障碍物反射。这允许本发明辨别障碍物的 相对尺寸和形状，例如，墙壁是平坦的连续表面。
在一个实施例中， 一旦识别了直接路径障碍物，则可以执行额外 的探测测量，以辨别关于环境的进一步的信息。例如， 一旦辨别了周 围环境的相对几何特征，则可以执行进一步的探测测量，以便于不仅 使用单一的直接路径反射而且还使用多个反射，来分辨环境的进一步 的细节。
回到图1，在一个实施例中，控制器108可以收集来自无线元件 102的探测测量结果，以执行物理环境中的障碍物的计算。在另一实施 例中，控制器108可以接收计算输出，由此在无线元件102处执行计 算。而且，控制器108可以探查无线元件102，用于探测测量和/或计 算输出，或者无线元件102可以自动地或周期性地将其提供给控制器 (例如，以中断驱动模式)。
在一个实施例中，探测测量可以是无线通信协议的一部分，该无 线通信协议诸如IEEE 802.15.3.a，其中将探测测量添加到无线通信协议 的所需消息传递。例如，信标消息之后可以跟随有探测测量。在任何情况中，提及特定的通信协议并非意味着对本申请人要求保护的发明 的限制。在另一实施例中，可以添加探测测量，作为用户应用或者使 用标准芯片组的特定应用实现方案。
在一个实施例中，在执行探测测量(即发送RF信号和接收反射的 RF信号)时，基于接收的反射RF信号的特性计算障碍物的特性。在 一个实施例中，可以通过公知的处理、平均或抖动技术，诸如Rappaport 的手册Wireless Communications, c.2001中描述的，来执行基于接收的 反射RF信号的障碍物的特性计算。在一个实施例中，障碍物的特性至 少包括障碍物的位置。
例如，在发送RF信号和接收反射RF信号(还被称为回波或反向 散射)之后，可以例如，通过获取RF信号的行进时间并且将其乘以光 速，计算往返距离。因此，障碍物的位置可以被计算为具有等于距无 线元件的往返距离的距离。相似地，通过获取发射功率和天线模式以 确定发射的RF信号的总路径损耗(诸如Rappaport的手册Wireless Communications, c.2001中描述的)，并且随后将已知的参数代入路径 损耗计算(如下文示出的)以解出障碍物的电磁属性，可以计算障碍 物的位置和电磁属性。使用相似的和公知的技术，可以进一步确定路 径损耗、时间延迟、反射系数、衰减、厚度、或者接收信号强度，以 确定障碍物的位置。如本领域中公知的，通过参考雷达技术广泛地描 述了该技术。
在任何情况中，探测测量用于创建特定地点环境表示，并且在环 境不具有CAD绘图或者物理环境的其他的该电子表示的情况中，探测 测量是有用的。在一个实施例中，特定地点的表示包括涉及环境属性 的信息，例如无线传播参数，诸如路径损耗、反射率、衰减、尺寸或 宽度。
所得到的探测测量使得计算机或控制器能够建立特定地点的物理环境表示，由此由无线网络可以更加智能地实现无线电资源管理和功 率/频率/切换/供给的决定，以确保提高的性能。该特定地点的知识对于
部署提高的关键任务无线网络性能是关键的，如Rappaport、 Skidmore
等人先前的工作和专利所示出的。本发明提供了一种非显而易见和很 大程度改进的机制，用于在不需要阅读蓝图或者在网络服务器处不可 获得环境CAD绘图的情况下，搜集和实现特定地点的模型。而且，本 发明允许安装的网络进行探测测量，以便于更新该地点的计算机化的 物理环境"无线电地图"，由此使其更加适用于诸如大型工厂的环境， 其中大的障碍物在该地点各处移动，因此创建了不能由静态CAD绘图 适当地表示的不同特定地点环境。
使用特定地点环境表示允许网络设计者将无线网络设计为，无线 网络中的无线元件能够更加有效率地使用功率，提供所需的服务质量， 并且适应来自数目增加的用户和频谱污染的干扰。当特定地点环境表 示可用时，由于其通过比随机猜测更加优良的方式提供了对信道的知 识，因此适当地配置或控制无线网络的能力显著提高。
在一个实施例中，特定地点的表示可用于改进无线网络的配置或 操作。这样，特定地点的表示可用于扩充现有的计算机化的环境模型。 例如，通过规划软件，诸如Motorola, Inc制造的Enterprise Planner、LAN Planner、或Site Planner,可以扩充特定地点的表示。
在一个实施例中，公开了一种用于利用RF信号创建特定地点环境 表示的方法。这样，参考图2和3描述了示例性方法。首先，发送RF 信号(步骤202)。如上文提及的，RF信号是单一载波，或者可以包 括调制信号，并且可以是类似于猝发的，或者是另一调制或多载波信 号上的连续(重叠)信号。即，该RF信号可以具有双重目的，诸如承 载终端用户所需的信息或者用于无线网络中的信令，同时提供"探测" 功能，例如，以确定关于物理环境的信息，诸如，环境中的障碍物的 相对或实际距离。可替换地，该RF信号可以是独立信号，或者可以与点序列或者其他类型的前同步、后同步或同步无线电传输同时使用。
继续，接收反射的RF信号(步骤204)，并且确定反射的RF信 号的特性(步骤206)。在一个实施例中，确定反射的RF信号的特性 (步骤206)意味着计算RF传播时间(例如，发送的RF信号和接收 的反射RF信号之间的时间差)和信号电平衰减(路径损耗)。在另一 实施例中，确定反射的RF信号的特性意味着观察接收反射RF信号的 信号强度、接收反射RF信号的频谱以及所使用的特定的天线波束图 型。如本领域的普通技术人员公知的，在任何情况中，确定反射RF信 号的特性包括发送RF信号和域接收反射RF信号的时间、幅度、频率 和空间属性中的至少一个。应当认识到，还可以确定其他的特性，诸 如接收的反射RF频谱、RF频谱特性、频率选择特性、OFDM或多载 波信号中的音调的相对幅度、以及目前已知的或者未来将了解的其他 信号参数。
由反射RF信号的己确定特性，基于反射RF信号的已确定的特性， 计算障碍物的特性(步骤208)。继续，无线元件102由计算的障碍物 的特性，创建特定地点的环境表示(步骤210)。
下面是图2的步骤的一个非限制性的示例，无线元件具有定向波 束天线，其具有5度的波束宽度，该无线元件在空间中的不同位置周 期性地发送出RF信号(步骤202)。例如，无线元件可以通过每50 毫秒顺序地将无线元件的天线波束顺时针调节5度，从而每50毫秒发 送20毫秒的RF信号。在刚发射RF信号之后，无线元件接收反射的 RF信号(步骤204),以确定反射RF信号的特性(步骤206)。如果 无线元件利用具有每秒500兆码片(例如，2纳秒的码片持续时间)的 码片速率的扩展频谱直接序列调制用于发射RF信号，则接收机可以使 用匹配滤波器或者滑动相关器(如Rappaport的手册Wireless Communications, c.2001中描述的)执行时间同步，由此无线元件可以 确定发射RF信号和接收反射RF信号之间的RF传播时间(步骤206)。如本领域的普通技术人员公知的，由于可以使用相对延迟时间确定RF 传播时间，因此确定反射RF信号的特性(步骤206)不需要时间同步。
在任何情况中，可以通过获取RF传播时间并且使其乘以RF信号 的行进速度，例如每秒3*108米，来计算障碍物的特性，包括位置(步 骤20S)。
在另一示例中，通过计算接收反射RF信号的衰减(路径损耗)， 可以修正所计算的障碍物的位置。如本领域的普通技术人员公知的， 通过距离、载波频率、发射功率、以及发射机和接收机处使用的天线 模式(增益)的知识，可以确定辐射信号的衰减(路径损耗)。使用 Friis自由空间方程式，发射功率Pt和载波频率f、发射机和接收机的 各自的天线增益Gt和Gr、以及无线电波的距离d与接收功率的关系为
Pr = [Pt*Gt*Gr* (c/f)2〗/ (4*T*d2)
因此，依赖于发射功率Pt、载波频率、以及天线增益和行进距离， 可以将接收机处测得的信号强度(Pr)同自由空间信号比较，自由空间 信号是不存在障碍物的情况中的预期信号。任何弱于自由空间信号的 接收信号将明显地归于额外的路径损耗，其可归结为物理环境中的障 碍物。强于自由空间信号的信号将归结为多路径以及非常强的反射器 的存在的影响，该反射器用于放大发射机或接收机的天线增益。因此， 可以利用计算的接收功率Pr修正障碍物的计算位置。例如，强于自由 空间的接收功率Pr将需要调节障碍物的计算位置，以考虑环境中的非 常强的反射器的存在。
如上文提及的，如果无线元件102包括发射机和接收机功能，则 从无线元件到障碍物并且再回到无线元件的往返时间，将是到障碍物 的传播时间的两倍。应当注意，在该情况中，接收信号强度将指出由 于对障碍物的双向传输时间引起的通过信道的损耗以及障碍物自身的 衰减(反射率)。在一个实施例中，可以使用表查找或者某些其他的计算机化机制来使测得的路径损耗同测得的距离相关，以外推障碍物 的RF衰减。在一个实施例中，外推障碍物的衰减允许估计障碍物的类 型。
一旦计算了障碍物的特性，例如障碍物的位置(步骤208)，则 通过使用不同的天线指向方向(例如每50ms改变5度)周期性地发射 RF信号，重复该过程。 一旦执行了 360度的复合测量，则可以创建完 整的特定地点的物理环境表示。例如，可以使用自适应天线，并且可 自发射信号构造到达时间的逐个扇区的表示。通过对使用定向天线在 不同的角度区段上获取的多种到达时间进行融合或者处理、并且接收 反射的RF信号，可以确定物理环境中的障碍物的位置。最后，无线元 件根据计算的特性，例如计算的位置，创建特定地点的物理环境表示 (步骤210)。尽管参考360度的天线扫描描述了本发明的实施例，但 是本发明不限于此，水平和垂直天线定位或波束成形的任何组合可用 于计算环境中的障碍物的位置。
在一个实施例中，可以利用反射RF信号在信号强度、到达角度、 相位、到达时间、散射、以及其他可测的RF信号特性方面的特性，辨 别产生反射的障碍物的特性。例如，如果障碍物是高密度的和高反射 率的(例如，固态金属表面)，则接收的反射RF信号的接收信号强度 将是非常高的，而如果障碍物是非常易于穿透的(例如，石膏板墙壁)， 则接收的反射RF信号的接收信号强度将是非常低的。在任何情况中， 通过分析反射信号(还被称为散射信号)，可以确定障碍物的特性。 在任何情况中，随后障碍物的已确定特性被并入到特定地点的环境表 示中，并且可用于环境中的无线网络的后继RF性能或服务质量评估。
继续参考图2，在一个实施例中，创建特定地点的环境表示(步 骤210)被定义为将障碍物的特性翻译为周围环境的计算机化模型。在 一个实施例中，将每个障碍物转换为多边形平面表面，其边缘对应于 环境中的障碍物。应用虚拟Cartesian坐标系统，且无线元件存在于{0，0,0}轴的中心处。应当注意，本领域的技术人员应认识到，可以容
易地应用其他的坐标系统，诸如球坐标系统、直角坐标系统、经纬度 坐标系统、或者目前己知的或者未来将了解的任何其他形式的坐标系 统。通过获取障碍物的计算位置，可以将对应于障碍物的多边形平面
表面安置在虚拟Cartesian坐标系统上。在一个实施例中，通过例如， 以向量的格式存储对应于每个多边形平面表面的顶点的坐标集合，可 以执行该安置。
一旦在虚拟Cartesian坐标系统中指明了障碍物，则障碍物的特性 (例如，衰减、反射率、表面粗糙度、吸收率、或者障碍物的其他的 RF属性)可以同每个障碍物相关联。在本发明的一个实施例中，这些 特性以计算机化表的格式存储，其中为每个表条目提供索引；每个障 碍物可以标注有索引，并且该索引可用于按照需要在表中查找其相关 联的特性。
而且，可以将环境中的无线元件的位置安置在特定地点的表示中。 例如，如果无线元件具有内建的全球定位设备，使其能够检测其当前 的讳度、经度和海拔，或者如果向无线元件提供不同于{0，0,0}的假设 位置的坐标，则在一个实施例中，将据此调节障碍物的顶点的坐标。
在任何情况中， 一旦创建了特定地点的表示，则可以以计算机可 读形式存储该特定地点的表示，并且该特定地点的表示可以存在于 RAM、 DRAM、电或磁媒质、或者目前已知的或者未来将了解的任何 其他类型的有源或无源存储器中。这样，特定地点的表示可通过有线 或无线手段与其他设备、控制器或者计算机共享或者在它们之间传送， 并且可以细化、扩展或精炼该特定地点的表示，以适合特定的应用。 而且，对于使用和处理物理环境信息的人而言，(一个或多个)计算 机程序可以处理特定地点的物理环境表示，以创建人类可视的环境文 件。在一个实施例中，人类可视的文件是电子文件，其可以在计算机 中处理、表示和呈现，并且包括计算机辅助设计(Computer AidedDesign)文件，诸如Autodesk .DXF或者其他类型的普遍使用的和标准 化的文件格式、或者物理环境的位图或光栅图像或向量图像。在一个 实施例中，此处描述的方法允许形成建筑物数据库(Building Database)
文件，该术语在本领域中是公知的。
在本发明的一个实施例中，用于表示、存储和传送特定地点环境 表示的格式如参考Rappaport等人的美国专利No. 6,721,769描述的。
而且， 一旦创建了特定地点的表示，则可以共享该特定地点的表 示，由此可以优化物理环境中存在的无线网络。
存在使用特定地点的物理环境表示的用途的无数示例。首先，通 过了解障碍物的位置，能够"感测"其自身物理环境的无线网络将使 得该无线网络能够提供更好的性能。例如，可以控制障碍物区域中的 无线元件，用于因障碍物改变或选择发射机功率、频率、信道、天线 配置、数据速率、吞吐量目标、协议、或者调制技术。而且，障碍物 的知识对于正确的频谱管理和干扰迁移以及劣质检测和自适应网络性 能是关键的。应当认识到，可以利用具有障碍物知识的优点在面对变 化的干扰、用户简档、以及物理环境变化的情况下优化或适当地提供 无线设备和网络。
而且，通过创建特定地点的表示，由于可以在传输过程中 (on-the-fly)创建地图，因此减少了对建筑物或城市的蓝图或地图的 依赖，并且所得的地图可以与其他的设备共享，以便于改善和优化RF 资源的使用。特定地点的表示可以允许无线元件在其发射或接收任何 RF信号之前了解其所处的位置及其所处的环境。因此，无线元件可以 在节约功率并且耗用电池之前预设其发射或接收参数。出于RF的观 点，通过使用特定地点的环境表示，这些无线元件将能够了解其所处 的位置及其所处环境的情况。其次，产生特定地点的表示的能力可以提供公共安全价值。具有 特定地点的障碍物位置的表示可被转换为人类可视文件和可用文件， 且对于须进入建筑物、校园、城市、或者矿井等的消防员、救援人员、 和警察(即在火灾时或受到攻击时)具有极大的价值。
本领域的技术人员应认识到，在不偏离本发明的精神和范围的前 提下，可以针对上文描述的实施例进行广泛的多种修改、变化和组合， 并且该修改、变化和组合应被视为处于本发明的概念的范围内。
权利要求
1.一种用于创建特定地点的环境表示的方法，所述方法包括发送RF信号；接收反射的RF信号；确定所述反射的RF信号的特性；基于所述反射的RF信号的已确定特性，计算所述环境中的障碍物的特性；以及基于所述计算的特性，创建特定地点的环境表示。
2. 如权利要求l所述的方法，其中所述特定地点的表示包括与物 理环境集成的电磁属性。
3. 如权利要求2所述的方法，其中所述特定地点的表示包括所述 障碍物的电磁属性。
4. 如权利要求l所述的方法，其中计算特性的所述步骤包括计 算环境中的所述障碍物的位置。
5. 如权利要求l所述的方法，其中创建特定地点的表示的所述步 骤进一步包括将所述障碍物的所述特性翻译为环境的计算机化模型。
6. 如权利要求4所述的方法，其中所述翻译的步骤进一步包括 将所述障碍物转换为多边形平面表面；以及将所述多边形平面表面安置在环境的虚拟坐标系统表示上。
7. 如权利要求l所述的方法，其中所述特定地点的表示以计算机 辅助设计格式进行存储。
8. 如权利要求l所述的方法，进一步包括利用所述创建的特定地点的表示优化环境中的无线网络的方法。
9. 如权利要求1所述的方法，其中所述反射的RF信号的所述特性包括下述内容的至少其中之一路径损耗、时间延迟、信号强度、 到达角度、相位、到达时间、反射系数、衰减和散射。
10. —种用于创建特定地点的环境表示的系统，所述系统包括 无线元件，包括发送和接收RF信号的功能；控制器，该控制器通过接收响应于发送的RF信号而接收的反射RF信号，确定环境中的障碍物；以及由控制器根据己确定的障碍物来创建的特定地点的表示，该特定 地点的表示包括与物理环境集成的电磁属性， 其中所述控制器与所述无线元件通信。
11. 如权利要求IO所述的系统，其中所述无线元件包括下述内容 的至少其中之一a)共址的发射机和接收机、b)收发信机、和c)不同位置处的发射机和接收机。
12. 如权利要求10所述的系统，其中所述反射的RF信号是下述 内容的至少其中之一a)单载波、b)调制的RF信号、和c)多载波RF信号。
13. 如权利要求IO所述的系统，其中所述特定地点的表示包括计 算机可读格式，该计算机可读格式存在于下述内容的至少其中之一中 RAM、 DRAM、电和磁媒质。
14. 如权利要求IO所述的系统，进一步包括控制所述控制器的网 络交换机。
15. 如权利要求IO所述的系统，其中所述无线元件包括定时功能，用于周期性地发送RF信号，以执行探测测量。
16. 如权利要求IO所述的系统，其中所述无线元件包括可调节的 天线，用于发射和接收RF信号。
17. 如权利要求IO所述的系统，其中所述控制器包括处理器，用 于计算所述已确定的障碍物的特性。
18. —种用于创建特定地点的环境表示的系统，所述系统包括 用于发送RF信号的装置； 用于接收反射的RF信号的装置；用于确定所述反射的RF信号的特性的装置；用于基于所述反射的RF信号的已确定特性计算环境中障碍物特 性的装置；以及用于基于所述计算的特性创建特定地点的环境表示的装置。
19. 如权利要求18所述的系统，其中所述用于发送的装置和所述 用于接收的装置遵从无线通信协议。
20. 如权利要求18所述的系统，其中所述特定地点的表示包括环 境的计算机辅助绘图。
全文摘要
公开了一种用于创建特定地点环境表示的系统和方法。该系统和方法包括，发送RF信号和接收反射的RF信号。基于反射的RF信号的已确定的特性，计算环境中的障碍物的特性。最后，基于计算的特性创建特定地点环境表示。
文档编号G01S13/74GK101288002SQ200680011713
公开日2008年10月15日 申请日期2006年4月18日 优先权日2005年4月18日
发明者罗杰·斯基德莫尔, 西奥多·拉帕波特 申请人:摩托罗拉公司