(57)【要約】  本発明に従った遅延算出装置（３４）は、受信信号と供給されたテンプレート波形の間の相関関数を生成する相関器（４１）；相関器で生成された相関関数を離散サンプルへとサンプリングするＡＤ（アナログ−デジタル）変換器（４２）；及びＡＤ変換器で生成された離散サンプルに基づいて受信信号のマルチパス成分の遅延時間を得る算術演算部（４３）を含み、ここで算術演算部は、各反復において最強の信号成分の振幅及び時間遅延が現在のサンプルシーケンスに基づいて算出される反復手順を含み、サンプルシーケンスは、算出された最強成分をサンプルシーケンスから演繹することによって更新され、終結基準が満たされた時点で反復が終結される。具体的には、各々の反復において、最強成分の振幅算出値は最尤（ＭＬ）解によって与えられる。初回到着検出又は無線測距のために採用することが可能である。
2009500592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号と供給されたテンプレート波形に基づいて相関関数を生成する相関手段；
前記相関手段により生成された前記相関関数を離散サンプルへとサンプリングするＡＤ（アナログ−デジタル）変換手段；
及び前記ＡＤ変換手段により生成された前記離散サンプルに基づいて前記受信信号のマルチパス成分の遅延を算出する算術演算手段、
を含む遅延算出装置において、
前記算術演算手段は、各反復において最強の信号成分の振幅及び時間遅延が現在のサンプルシーケンスに基づいて算出される反復手順を含み、前記サンプルシーケンスが、算出された最強成分を前記サンプルシーケンスから演繹することによって更新され、終結基準が満たされた時点で前記反復が終結される、遅延算出装置。
【請求項２】
各々の前記反復において、前記最強成分の前記振幅算出値が最尤（ＭＬ）解によって与えられ、前記ＭＬ解は、与えられた観察事実に関する統計を要約する確率関数が最大化されるような最適算出値である、請求項１記載の遅延算出装置。
【請求項３】
初回到着検出装置又は無線測距装置として採用され、前記初回到着検出装置が、無線測距システム内の受信信号の初回到着信号成分の遅延を算出するためのものである、請求項１又は２記載の遅延算出装置。
【請求項４】
ＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信システムにおいて採用される、請求項１、２又は３記載の遅延算出装置。
【請求項５】
受信信号と供給されたテンプレート波形の間の相関関数が生成される相関ステップ；
前記相関ステップにより生成された前記相関関数が離散サンプルへとサンプリングされるＡＤ（アナログ−デジタル）変換ステップ；
及び前記ＡＤ変換ステップで生成された前記離散サンプルに基づいて前記受信信号のマルチパス成分の時間遅延が得られる算術演算ステップ、
を含む遅延算出方法において、
前記算術演算ステップが、各反復において最強の信号成分の振幅及び時間遅延が現在のサンプルシーケンスに基づいて算出される反復手順を含み、前記サンプルシーケンスが、算出された最強成分を前記サンプルシーケンスから演繹することによって更新され、終結基準が満たされた時点で前記反復が終結される、遅延算出方法。
【請求項６】
各々の前記反復において、前記最強成分の前記振幅算出値が最尤（ＭＬ）解によって与えられ、前記ＭＬ解は、与えられた観察事実に関する統計を要約する確率関数が最大化されるような最適算出値である、請求項５記載の遅延算出方法。
【請求項７】
初回到着検出方法又は無線測距方法として採用され、前記初回到着検出方法が、無線測距システム内の受信信号の初回到着信号成分の遅延を算出するためのものである、請求項５又は６記載の遅延算出方法。
【請求項８】
ＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信システムにおいて採用される、請求項５、６又は７記載の遅延算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおける無線信号の遅延算出のための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線測距というのは、無線通信システムにおいて送信装置及び受信装置の対から伝搬する無線信号を使用することにより送信装置と受信装置の間の距離を算出することである。これは、さまざまな無線ネットワークからの増大する需要がきっかけとなった重要な問題となってきた。具体的には、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）システムでの測距が、近年展開中のIEEE WPAN 802.15.4a規格の主要な特徴として認められてきた。数多くの実用的状況において、無線信号は不可避的に、同じくＵＷＢ信号の主要特性でもあるマルチパス伝搬に付されている。測距の観点から見て、受信信号の第１受信成分の時間遅延を算出するというのが従来の常識的な考え方である。しかしながら、主たる問題点は、初回到着成分のエネルギーが受信信号のマルチパス成分の間で優勢でない場合に算出性能が著しく劣化するという点にある。
【０００３】
初回到着検出のためにいくつかのスキームが提案されてきた。一般化された最尤（ＭＬ）法［１］（［１］J-Y. Lee and A. R. Scholtz、”Ranging in a dense multipath environment using a UWB radio link,” IEEE J. Selected Areas in Communications, 第２０巻、ｐ１６７７〜８３、２００２年１２月）がＵＷＢシステムにおいて研究されている。従来のＣＤＭＡ（符号分割多元接続）及びＷＣＤＭＡ（広帯域ＣＤＭＡ）信号の場合、最小分散法［２］（［２］J. Vidal, M. Najar, and J. Jativa.”High resolution time-of-arrival detection for wireless positioning systems,”第５６回IEEE車両テクノロジー会議議事録（ＶＴＣ２００２−秋）、第４巻、ｐ２２８３〜７、２００２年９月）及び２進仮説試験（binary hypothesis test）［３］（［３］J. Vidal and R. E. Jativa、”First arriving path detection for subscriber location in mobile communication systems,” ２００２年IEEE音響効果、音声及び信号処理に関する国際会議議事録（ＩＣＡＳＳＰ  ２００２年）、第３巻、ｐ２７３３〜３６、２００２年５月）といったような技術が調査されてきた。これらのスキームは、一定の状況下でさまざまな利点を呈する。それでも、それらの公式化は、例えばいくつかのＵＷＢシステムといったいくつかの実用システムに直接適用できないことから、受信信号の離散サンプル又はアナログ信号から主として出発している。計算の複雑性が高いことも、もう１つの制限となっている。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、無線通信システム、特にＵＷＢシステムのための初回到着検出方法を提供する。本発明においては、１つの反復的スキームが考案されている。各反復段階において、現在の最強信号成分が算出され、次の反復において処理されるようにサンプルデータから除去される。反復は、一定の閾値より上にかかる成分がもはや検出できなくなった時点で終結される。最小遅延算出値は、初回到着算出値として考えられる。既存のスキームと比べて、本発明は、初回到着信号成分が受信信号のマルチパス成分の間で優勢でない場合に精度を大幅に改善することができ、計算複雑性が非常に低い。
【０００５】
この初回到着検出装置は、受信信号と供給されたテンプレート波形に基づいて相関出力を生成する相関手段；該相関手段により生成された該相関出力を離散サンプルへと均等にサンプリングするＡＤ変換手段；及びＡＤ変換手段により生成された離散サンプルに基づいて初回到着信号成分の時間遅延を算出する算術演算手段を含み、具体的には、反復スキームが考案される。すなわち、各反復において、現在のサンプルシーケンスの優勢な成分を表わすサンプルが最初に選択され、その後選択されたサンプルに基づいて該優勢成分の遅延及び振幅が算出され、次に終結基準が満たされているか否かを検査し、それが満たされている場合には、反復は終結され、そうでなければ、最初にちょうど得たばかりの遅延算出値よりも後の時刻を有するようなサンプルをまず除去し、次に残りのサンプルから検出済み優勢成分を演繹することによりサンプルシーケンスを更新する。
【０００６】
さらに、算術演算手段により採用された反復スキームにおいては、現在のサンプルシーケンスでの優勢成分の振幅算出値は、優勢成分に対応する遅延算出値及び選択されたサンプルを考慮して、最尤解として導出される。
【０００７】
この初回到着検出方法は、受信信号とテンプレート波形の間の相関関数が計算される相関ステップ；該相関ステップで生成された該相関関数が離散サンプルへと均等にサンプリングされるＡＤ変換ステップ；及びＡＤ変換ステップで生成された離散サンプルに基づいて初回到着信号成分の時間遅延が算出される算術演算ステップ段階を含み、具体的には、反復スキームが採用される。すなわち、各反復ステップにおいて、現在のサンプルシーケンスの優勢な成分を表わすサンプルが最初に選択され、その後選択されたサンプルに基づいて該優勢成分の遅延及び振幅が算出され、次に終結基準が満たされているか否かを検査し、それが満たされている場合には、反復は終結され、そうでなければ、最初にちょうど得たばかりの遅延算出値よりも後の時刻を有するようなサンプルをまず除去し、次に残りのサンプルから検出済み優勢成分を演繹することによりサンプルシーケンスを更新する。
【０００８】
さらに、算術演算手段により採用された反復スキームにおいては、現在のサンプルシーケンス内の優勢成分の振幅算出値は、優勢成分に対応する遅延算出値及び選択されたサンプルを考慮して、最尤解として導出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の１実施形態についてここで図面を参照することにより詳細に記述する。
【００１０】
図１は、本発明に従った通信システムのシステム構成を示す。通信システム１は、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）技術を用いた、点Ａと点Ｂの間の無線通信のためのシステムである。通信システム１は、点Ａに存在する送信装置２と点Ｂに存在する受信装置３からなる。
【００１１】
ＵＷＢ技術は、無線通信サービスに割当てられた複数の周波数帯域とオーバーラップするきわめて大きな周波数範囲にわたり広がる無線周波数エネルギーの意図的な生成及び送信が関与する短距離無線通信のための技術である。送信装置２及び受信装置３は、それぞれにＵＷＢ信号を送信し受信することができる。ＵＷＢ信号というのは、少なくとも５００ＭＨｚの帯域幅又は１０分の２を超える帯域幅をもつ−１０ｄＢの無線信号として定義づけされる。
【００１２】
図２は、ＵＷＢ信号を送信する送信装置２のブロック図である。
【００１３】
送信装置２は、基本的ＵＷＢ信号を生成するパルス生成部２１、一定のスペクトル基準に従ってパルス生成部２１により生成されるＵＷＢ信号をシェーピングするパルスシェーピング部２２、ミキサー回路２４に対し周波数基準信号を供給する局所発振器２３、この発振器２３から供給される基準周波数信号を用いることによりパルスシェーピング部からの出力信号について周波数変換を実施するミキサー回路２４、ミキサー回路２４によって生成される周波数変換信号の帯域幅を制限するためのフィルタ２５、フィルタ２５からの出力信号を増幅する第１の増幅器２６、第１の増幅器２６から出力信号を放射するアンテナ２７を含む。
【００１４】
パルス生成部２１は、基本ＵＷＢ信号としてＵＷＢパルスシーケンスを生成する。ＵＷＢパルスは、通常およそナノセカンド又はその数分の１のパルス持続時間の逆数である帯域幅を有する信号である。パルス生成部２１により生成されたパルスシーケンスは直接パルスシェーピング部２２に送られる。
【００１５】
パルスシェーピング部２２は、一定のスペクトル必要条件に従ってパルス生成部２１により生成された基本ＵＷＢ信号をシェーピングする。
【００１６】
局所発振器２３は、ミキサー回路２４における周波数変換のための周波数基準信号を生成する。基準信号の周波数は、図示されていないＰＬＬ（位相ロックループ）回路などによって精確に制御可能である。
【００１７】
ミキサー回路２４は、局所発振器２３から生成された周波数基準信号を使用することにより、パルスシェーピング部２２からの出力信号を所望の周波数帯域に変換する。
【００１８】
帯域通過フィルタ２５は、望ましくないスペクトル成分を所望の帯域を超えて移動させることによりミキサー回路２４からの出力信号を所望の周波数帯域内に制限する。フィルタ２５からの出力信号は直接第１の増幅器２６に供給される。
【００１９】
第１の増幅器２６は、フィルタ２５からの出力信号を増幅し、信号スペクトルが所望の周波数帯域内で平坦になるような形で信号をさらに修正する。
【００２０】
アンテナ２７が、宇宙空間に無線信号波として第１の増幅器２６から生成される出力信号を放射し、これは点Ｂにおいて受信装置３により受信されることになる。以下、アンテナ２７により生成される出力信号をｓ（ｔ）と記す。
【００２１】
図３は、送信装置２から伝送されたＵＷＢ信号を受信する受信装置３のブロック図を示す。
【００２２】
受信装置３は、送信装置２から空中に送信された無線信号を捕捉するアンテナ３１、アンテナ３１から出力信号の望ましくないスペクトル成分を除去する帯域通過フィルタ３２、フィルタ３２からの出力信号を増幅する低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）３３、ＬＮＡ３３からの出力信号の初回到着信号成分の時間遅延を算出し図４に特定されている初回到着検出装置３４を含む。
【００２３】
アンテナ３１は、空気中で送信装置２から送信されたＵＷＢ無線信号を捕捉し、無線信号を電気信号へと変換する。
【００２４】
帯域通過フィルタ３２は、所望の帯域幅を超えて望ましくないスペクトル成分を移動させることにより、所望の周波数帯域内にアンテナ３１からの出力信号を制限する。
【００２５】
ＬＮＡ３３は、信号の中に含まれるノイズ成分の増幅が一定のレベルより低く制御されるような形でフィルタ３２からの出力信号を増幅する。ＬＮＡ３３が生成する増幅信号は初回到着検出装置３４に送られる。以下、ＬＮＡ３３が生成する信号をｒ（ｔ）と記す。
【００２６】
初回到着検出装置３４は、ＬＮＡ３３からの出力信号の初回到着信号成分の算出し、これは図４で特定されている。
【００２７】
図４は、受信装置３のＬＮＡ３３からの出力信号の初回到着信号成分の時間遅延を算出する受信装置３のブロック３４に対応する初回到着信号のブロック図を示す。
【００２８】
初回到着検出装置は、送信装置２から送信される送信信号ｓ（ｔ）と等価のテンプレート波形を生成する波形生成部４４、ｈ（ｔ）と記されている、受信装置３内のＬＮＡ３３により生成される出力信号ｒ（ｔ）と波形生成部４４により供給されるテンプレート波形ｓ（ｔ）の間の相関関数を計算する相関器４１、相関器４１により生成された相関出力ｈ（ｔ）を離散サンプルへと均等にサンプリングするアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）４２、ＡＤＣ４２から生成された離散サンプルを使用することによってＬＮＡ３３から出力された信号ｒ（ｔ）の初回到着信号成分の時間遅延値を算出する算術演算部４３を含む。
【００２９】
波形生成部４４は、テンプレート波形を生成する。テンプレート波形は、送信装置２から送信された送信信号ｓ（ｔ）と等価である。波形生成部４４からの出力信号は相関器４１に送られる。
【００３０】
相関器４１は、受信装置３のＬＮＡ３３から出力された受信信号ｒ（ｔ）と波形生成部４４から生成されるテンプレート波形ｓ（ｔ）の間の相関関数ｈ（ｔ）を計算する。相関器４１からの出力信号ｈ（ｔ）はアナログ信号であり、ＡＤＣ４２に供給される。
【００３１】
ＡＤＣ４２は、相関器４１から離散サンプル内に出力アナログ信号ｈ（ｔ）を均等にサンプリングし、離散サンプルを算術演算部４３に送る。
【００３２】
算術演算部４３は、次に論述する反復スキームを用いることによりＡＤＣ４２から出力された離散サンプルに基づいてＬＮＡ３３により生成された受信信号ｒ（ｔ）の初回到着信号成分の時間遅延を算出する。
【００３３】
本発明に従った初回到着検出装置及び方法の利用分野は、以上で記述したＵＷＢシステムに制限されるわけではなく、デジタルサンプリングを採用するあらゆる通信システムにいて利用され得る。
【００３４】
図４の初回到着検出装置で採用された初回到着検出スキームを以下で紹介するが、これは本発明の主要な貢献を代表するものである。対応するフローチャートは、図５に示されている。
【００３５】
本発明に従った初回到着検出スキームは、受信信号のマルチパス成分間で初回到着信号成分が優勢でない場合の算出精度を大幅に改善することができ、計算複雑性は非常に低い。本発明においては、反復的スキームが考案される。各反復において、現在の最強信号成分が算出され、これは、次の反復の中で処理されるべきサンプルデータから除去される。反復は、一定の閾値より高いこのような成分が全く検出できなくなった時点で終結される。最小遅延算出値が、初回到着算出値として考えられる。
【００３６】
送信装置２から受信装置３まで伝搬する無線信号ｓ（ｔ）がマルチパス伝搬に付されることを考慮する。受信信号ｒ（ｔ）は、下記の式として表される。
【数１】
2009500592.tif 000003
ここで、Ｉは合計マルチパス成分の数であり、Ａｉ及びτｉは、それぞれｉ番目のマルチパス成分についての振幅及び時間遅延であり、ｎ（ｔ）はスペクトル密度Ｎｏでのホワイトガウスノイズプロセスである。
【００３７】
我々の初回到着検出スキームは、以下の８つのステップからなる。各ステップの内容説明及び論拠について、図５のフローチャート及び図４のブロック図の中の対応する構成要素を参照しながら示す。
【００３８】
図５のステップＳ１１では、図４の相関器４１により行われる送信波形ｓ（ｔ）と受信信号ｒ（ｔ）の間の相関関数の計算を実施する。ｈ（ｖ）と記される相関関数は、下記の式で示される
【数２】
2009500592.tif 000004
ここで、ｇ（ｖ）は、
【数３】
2009500592.tif 000005
といった、ｓ（ｔ）の自己相関関数であり、
ｚ（ｖ）は、
【数４】
2009500592.tif 000006
といったノイズ成分である。
ノイズｚ（ｖ）は、相関ガウスプロセスである。信号波形ｓ（ｔ）ひいてはその自己相関関数ｇ（ｖ）は前もって受信装置３で知られているという点に留意されたい。
【００３９】
ステップＳ１２で、ＡＤＣ４２で相関関数ｈ（ｖ）を均等にサンプリングする。ＡＤＣ４２のサンプリング間隔をＴとする。式（２）のサンプリングｈ（ｖ）は、下記の式を導く。
【数５】
2009500592.tif 000007
ここでｔｎ＝ｔ０＋ｎＴであり、ｔ０は、ｔ＞ｔＮ及びｔ＜ｔ１について｜ｈ（ｔ）｜が充分に小さくなるような形で選ばれる。｜ａ｜という表現は、「ａ」という数量の絶対値を意味する。サンプル中のノイズ項ｚ（ｔｎ）’は、
【数６】
2009500592.tif 000008
というゼロ平均及び共分散行列との相関ガウス無作為変数として示すことができる。
【００４０】
図６は、異なる遅延をもつ受信信号の３つのマルチパス成分に起因する３つの多重極大点を示す、相関関数のサンプルのグラフ表示である。
【００４１】
以下のステップ中のすべての算術演算は、受信信号の初回到着信号成分を検出するための反復スキーム中のｎ番目の反復を構成しており、算術演算部４３で実施される。
【００４２】
下記のように定義づけする。
【数７】
2009500592.tif 000009
及び
2009500592.tif 000010
ここで、上付き文字「Ｔ」は移項を表わす。
【００４３】
ステップＳ１３では、対応する時刻ｔｃｎ＝（ｔｉｎ＋１、ｔｉｎ＋２…ｔｉｎ＋ｊｎ）Ｔと共にｈ（ｎ−１）（ｔｃｎ）によって表わされる、現在の反復内のデータシーケンスからの最強成分を表わすｊｎ個の連続するサンプルを選択する。式（１３）に示されるように先行反復の終りで、データシーケンスｈ（ｎ−１）（ｔｃｎ）が生成される。第１の反復においては、データシーケンスは、サンプリングのステップＳ１２で生成されたサンプルシーケンスである。値ｉｎ及びｊｎは、ｈ（ｎ−１）（ｔｃｎ）が最強成分を表わしその他のマルチパスからの最小の干渉しか含んでいないような形で選択される。具体的には、ｊｎ＝２又は３を利用することができる。第１の反復、すなわちｎ＝１におけるサンプル選択のグラフ図が図７Ａに示されており、ここで２つのサンプルｈ（ｔｉ１＋１）及びｈ（ｔｉ１＋２）は第１の反復での最強成分を表わすために選択されている。
【００４４】
ステップ１４では、例えば［４］（［４］Y. Qi and R. Kohno, “Mitigation of sampling-induced errors in delay estimation,”スイス、チューリッヒでの２００５年９月の２００５年度IEEE超広帯域についての国際会議（２００５年ＩＣＵ）議事録）中の簡易最尤法といった既存の遅延算出方法を採用することによって、最後の段階で選択されたサンプルｈ（ｎ−１）（ｔｃｎ）に基づく
2009500592.tif 000011
により記された最強信号成分の遅延算出値を得る。図７Ａでは一例として、第１の反復内の最強信号成分の遅延算出値
2009500592.tif 000012
が、２つの選択されたサンプルｈ（ｔｉ１＋１）及びｈ（ｔｉ１＋２）に基づいて得られる。
【００４５】
ステップ１５では、最強信号成分の振幅を算出する。最後の２つのステップで得られる最強成分の遅延算出値
2009500592.tif 000013
及び、対応する時刻ｔｃｎ＝（ｔｉｎ＋１、ｔｉｎ＋２…ｔｉｎ＋ｊｎ）Ｔを伴う選択されたサンプルｈ（ｎ−１）（ｔｃｎ）を考慮すると、振幅算出の問題を、ａとの関係において対数尤度関数
【数８】
2009500592.tif 000014
が最小化されるような
2009500592.tif 000015
、すなわち、下記の式
【数９】
2009500592.tif 000016
ここで、Ｖｊ１は、ノイズ統計を表わす式（６）において定義され、かつ式
2009500592.tif 000017
が最強成分の無ノイズコピーを表わす式（９）で定義されている
を見出すことと等価である最尤（ＭＬ）算出へと割当てることができる。ＭＬ算出値
2009500592.tif 000018
は、下記の式として示される。
【数１０】
2009500592.tif 000019
ここで、Ｗｊｎは、
【数１１】
2009500592.tif 000020
から求められる（ここで
2009500592.tif 000021
は式（６）のＶＮのｎ番目の行とｍ番目の列を除去することで得られる次数（Ｎ−１）の正方行列であり｜Ｇ｜は行列Ｇの行列式である）。
【００４６】
ステップＳ１６では、終結基準が満たされているか否かを検査する。終結基準は、振幅
2009500592.tif 000022
の絶対値により与えられる現在の最強成分の絶対値が一定の閾値より低いか否か、又はデータシーケンス内の時間遅延算出値
2009500592.tif 000023
よりも早い時刻を伴うサンプルデータが全く利用不可能であるか否かによって定義づけされる。閾値は、受信信号のノイズレベル、すなわちノイズスペクトル密度の平方根として定義づけできる。終結基準が正しい場合、反復を終結するステップＳ１８に移動し、そうでなければステップＳ１７まで移動し、もう１回反復を続行する。
【００４７】
ステップＳ１７で、すなわち終結基準が満たされない場合、サンプルシーケンスを更新し、ステップ段階Ｓ１３に戻ることにより新たに一回りの反復、具体的には（ｎ＋１）番目の反復を開始する。
2009500592.tif 000024
により記されている新しい（更新された）サンプルシーケンスは、最初に、切捨てられたシーケンス
2009500592.tif 000025
を生み出す、現在のデータシーケンス
2009500592.tif 000026
からの遅延算出値
2009500592.tif 000027
より遅い時刻を有するデータサンプルの除去を行ない、次に、下記の式
【数１２】
2009500592.tif 000028
ここで、
2009500592.tif 000029
である
として切捨て済みシーケンスから
2009500592.tif 000030
により与えられる最強成分を差し引くことにより生成される。図７Ｂは、斜線部域によりマーキングされている、第１の反復の中で遅延算出値
2009500592.tif 000031
よりも遅い時刻を有するデータサンプルの除去のグラフ図であり、図８Ａは、同じく斜線部域でマーキングされている切捨てデータシーケンスから第１の反復内で検出された最強成分がさらに除去されることを示しており、図８Ｂは、実線により例示されている第２の反復ｎ＝２のために準備された、結果としての更新済みデータシーケンスを表わしている。
【００４８】
ステップＳ１８で、すなわち、終結基準が満たされた時点で、反復は終結され、閾値より大きな振幅をもつ最小遅延算出値が初回到着算出値として考えられる。
【００４９】
このようにして、受信信号の強いマルチパス成分、ひいては算出性能に対するその損傷効果は、初回到着信号成分が見出されるまで各反復において遂次的に除去される。したがって、優勢なマルチパス信号成分が存在する場合でさえ、低い計算複雑性で高い算出精度を達成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明においては、特に初回到着信号成分が受信信号のマルチパス成分の間で優勢でない場合に算出精度を大幅に改善することのできる初回到着検出のための装置及び方法が提供されており、計算複雑性は非常に低い。本発明に従った方法及び装置は、精密測距用に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明を例示するための通信システムの構造図である。
【図２】本発明を例示するための送信装置のブロック図である。
【図３】本発明に従った初回到着検出装置を収納する受信装置のブロック図である。
【図４】本発明に従った初回到着検出装置のブロック図である。
【図５】図４のブロック図に対応する、本発明に従った初回到着検出手順を例示するためのフローチャートである。
【図６】マルチパス伝搬に付される受信信号に関係する相関関数のサンプルを示す図である。
【図７Ａ】本発明に従った反復スキーム内の算術演算を説明するための図である。
【図７Ｂ】本発明に従った反復スキーム内の算術演算を説明するための図である。
【図８Ａ】本発明に従った反復スキーム内の算術演算を説明するためのその他の図である。
【図８Ｂ】本発明に従った反復スキーム内の算術演算を説明するためのその他の図である。
【図１】
2009500592.tif 000032
【図２】
2009500592.tif 000033
【図３】
2009500592.tif 000034
【図４】
2009500592.tif 000035
【図５】
2009500592.tif 000036
【図６】
2009500592.tif 000037
【図７Ａ】
2009500592.tif 000038
【図７Ｂ】
2009500592.tif 000039
【図８Ａ】
2009500592.tif 000040
【図８Ｂ】
2009500592.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月15日(2006.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号と供給されたテンプレート波形に基づいて相関関数を生成する相関手段；
前記相関手段により生成された前記相関関数を離散サンプルへとサンプリングするＡＤ（アナログ−デジタル）変換手段；
及び前記ＡＤ変換手段により生成された前記離散サンプルに基づいて前記受信信号のマルチパス成分の遅延を算出する算術演算手段、
を含む遅延算出装置において、
前記算術演算手段は、各反復において最強の信号成分の振幅及び時間遅延が現在のサンプルシーケンスに基づいて算出される反復手順を含み、前記サンプルシーケンスが、算出された最強成分を前記サンプルシーケンスから演繹することによって更新され、終結基準が満たされた時点で前記反復が終結され、
各々の前記反復において、前記最強成分の前記振幅算出値が最尤（ＭＬ）解によって与えられ、前記ＭＬ解が、与えられた観察事実に関する統計を要約する確率関数が最大化されるような最適算出値である、
遅延算出装置。
【請求項２】
初回到着検出装置又は無線測距装置として採用され、前記初回到着検出装置が、無線測距システム内の受信信号の初回到着信号成分の遅延を算出するためのものである、請求項１記載の遅延算出装置。
【請求項３】
ＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信システムにおいて採用される、請求項１又は２記載の遅延算出装置。
【請求項４】
受信信号と供給されたテンプレート波形の間の相関関数が生成される相関ステップ；
前記相関ステップにより生成された前記相関関数が離散サンプルへとサンプリングされるＡＤ（アナログ−デジタル）変換ステップ；
及び前記ＡＤ変換ステップで生成された前記離散サンプルに基づいて前記受信信号のマルチパス成分の時間遅延が得られる算術演算ステップ、
を含む遅延算出方法において、
前記算術演算ステップが、各反復において最強の信号成分の振幅及び時間遅延が現在のサンプルシーケンスに基づいて算出される反復手順を含み、前記サンプルシーケンスが、算出された最強成分を前記サンプルシーケンスから演繹することによって更新され、終結基準が満たされた時点で前記反復が終結され、
各々の前記反復において、前記最強成分の前記振幅算出値が最尤（ＭＬ）解によって与えられ、前記ＭＬ解が、与えられた観察事実に関する統計を要約する確率関数が最大化されるような最適算出値である、
遅延算出方法。
【請求項５】
初回到着検出方法又は無線測距方法として採用され、前記初回到着検出方法が、無線測距システム内の受信信号の初回到着信号成分の遅延を算出するためのものである、請求項４記載の遅延算出方法。
【請求項６】
ＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信システムにおいて採用される、請求項４又は５記載の遅延算出方法。
【国際調査報告】
2009500592.tif 000042
2009500592.tif 000043
2009500592.tif 000044