(57)【要約】２つの装置間の距離を、これらの装置間で距離測定パケットを送信することにより求めるプロセスを提供する。ローカル装置が第１距離測定パケットを送信し、このパケットをリモート装置が第２距離測定パケットを返送する前に第１の保持時間に渡って保持する。ローカル装置はまた、第３距離測定パケットを送信し、このパケットをリモート装置が第４距離測定パケットを返送する前に第２の保持時間に渡って保持する。第２の保持時間が第１の保持時間の２倍である場合、２つの装置間の信号の伝搬時間はローカル装置によってのみ求められる時間測定値によってのみ求めることができる。受信信号に対して、これらの時間測定値を調整して、２つの装置間の最短伝送距離に対応し、直接的な見通し線に沿った信号の正確な時間推定値を供給することができる。次に、伝搬時間を使用してこれらの装置間の距離を求めることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークの信号経路の伝搬時間を求める方法であって、
第１距離測定パケットをローカル装置からリモート装置に第１の時間に送信すること、
前記第１距離測定パケットを前記リモート装置で、前記第１の時間に前記伝搬時間を加えた時間に等しい第２の時間に受信すること、
第２距離測定パケットを前記リモート装置から前記ローカル装置に、前記第２の時間に第１の保持時間を加えた時間に等しい第３の時間に送信すること、
前記第２距離測定パケットを前記ローカル装置で、前記第３の時間に前記伝搬時間を加えた時間に等しい第４の時間に受信すること、
第３距離測定パケットを前記ローカル装置から前記リモート装置に第５の時間に送信すること、
前記第３距離測定パケットを前記リモート装置で、前記第５の時間に前記伝搬時間を加えた時間に等しい第６の時間に受信すること、
第４距離測定パケットを前記リモート装置から前記ローカル装置に、前記第６の時間に前記第１の保持時間とは異なる第２の保持時間を加えた時間に等しい第７の時間に送信すること、
前記第４距離測定パケットを前記ローカル装置で、前記第７の時間に前記伝搬時間を加えた時間に等しい第８の時間に受信すること、
前記ローカル装置で前記伝搬時間を前記第１の時間、第４の時間、第５の時間、第８の時間、及び前記第１の保持時間と前記第２の保持時間との比の関数として計算することを備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超広帯域（ｕｌｔｒａｗｉｄｅ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ：ＵＷＢ）送信機、受信機及び伝送方式に関する。特に本発明は、ＵＷＢシステムにおいて距離測定機能を実行する方法及びシステムに関する。
【０００２】
（関連出願の相互参照）
本出願は、Ｐａｕｌ  Ｒ．Ｒｕｎｋｌｅ及びＲｉｃｈａｒｄ  Ｄ．Ｒｏｂｅｒｔｓによる「超広帯域システムにおいて距離測定機能を実行する方法及びシステム」と題する２００２年３月８日出願の米国仮出願第６０／３６２，３９２号の優先権を主張するものであり、この出願の内容は本明細書において参照により引用される。
【背景技術】
【０００３】
国際標準化機構（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ’ｓ：ＩＳＯ）の開放型システム間相互接続（Ｏｐｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ：ＯＳＩ）標準は、エンドユーザと物理デバイスとの間の７層構造の階層を提供し、異なるシステムは、これらの階層を通して通信することができる。各層は、異なるタスクに関与し、ＯＳＩ標準は、層間だけでなく、標準に準拠するデバイス間の相互作用を指定する。
【０００４】
図１は、７層構造のＯＳＩ標準の階層を示している。図１からわかるように、ＯＳＩ標準１００は、物理層１１０、データリンク層１２０、ネットワーク層１３０、トランスポート層１４０、セッション層１５０、プレゼンテーション層１６０、及びアプリケーション層１７０を含む。
【０００５】
物理（ＰＨＹ）層１１０は、ビットストリームを電気、機械、機能及びプロシージャのレベルでネットワークを通して伝送する。この層は、データを搬送波で送受信するハードウェア手段となる。データリンク層１２０は、物理メディアでのビット表現及びメディアでのメッセージフォーマットを記述し、データブロック（フレームのような）を正しく同期させて送信する。ネットワーキング層１３０は、正しい送信先へのデータのルーティング及び転送を処理し、接続を維持し、終了させる。トランスポート層１４０は、エンドツーエンド制御及びエラーチェックを管理して確実にデータ転送を完結させる。セッション層１５０は、各エンドにおけるアプリケーション間の会話、交換及びダイアログを設定し、調整し、終了させる。プレゼンテーション層１６０は、着信及び発信データをあるプレゼンテーションフォーマットから別のプレゼンテーションフォーマットに変換する。アプリケーション層１７０は、通信相手を識別し、サービス品質を確認し、ユーザ認証及びプライバシーを検討し、データ構文の全ての制約を確認するための層である。
【０００６】
ＩＥＥＥ  ８０２委員会は、ローカルネットワーク用に、ＯＳＩ標準１００の物理層１１０及びデータリンク層１２０にほぼ対応する３層アーキテクチャを開発した。図２は、ＩＥＥＥ  ８０２標準２００を示している。
【０００７】
図２に示すように、ＩＥＥＥ  ８０２標準２００は、物理（ＰＨＹ）層２１０、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層２２０、及び論理リンク制御（ＬＬＣ）層２２５を含む。ＰＨＹ層２１０は、基本的にＯＳＩ標準１００におけるＰＨＹ層１１０と同様に動作する。ＭＡＣ層２２０及びＬＬＣ層２２５は、ＯＳＩ標準１００におけるデータリンク層１２０の機能を共有する。ＬＬＣ層２２５は、データを、ＰＨＹ層２１０で送受信することができるフレームに格納し、ＭＡＣ層２２０は、データリンクを通しての通信を管理して、データフレームを送信し、アクノリッジメント（ＡＣＫ）フレームを受信する。ＭＡＣ層２２０及びＬＬＣ層２２５は、エラーチェックだけでなく、受信及びアクノリッジされないフレームの再送信にも関与する。
【０００８】
図３は、ＩＥＥＥ  ８０２標準２００を使用する無線ネットワーク３００のブロック図である。好適な実施形態においては、ネットワーク３００は、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、またはピコネットである。しかしながら、本発明は、帯域を幾つかのユーザが共有することになる他の設定、例えば無線ローカルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、または他の適切な無線ネットワークのような設定にも適用することができることを理解されたい。
【０００９】
ピコネットという用語を使用する場合、それは、アドホック機能で接続される装置のネットワークを指し、このネットワークでは、一つの装置が調整装置として機能し（すなわち、この装置はサーバとして機能する）、他の装置（ステーションと呼ばれることもある）は、この調整装置からの時間割当て命令に従う（すなわち、これらの他の装置はクライアントとして機能する）。調整装置は、指定装置、または単に、調整装置として機能するように選定される装置の内の一つの装置とすることができる。調整装置及び非調整装置との間の一つの主要な相違は、調整装置がネットワークの装置の全てと通信する機能を有する必要があるが、種々の非調整装置はネットワークの他の非調整装置の全てと通信する機能を有する必要が無いことである。
【００１０】
図３に示すように、ネットワーク３００は、調整装置３１０及び複数の非調整装置３２０を含む。調整装置３１０は、ネットワーク３００の動作を制御する機能を持つ。上述のように、調整装置３１０及び非調整装置３２０からなるシステムは、ピコネットと呼ぶことができ、この場合調整装置３１０は、ピコネット調整装置（ｐｉｃｏｎｅｔ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ：ＰＮＣ）と呼ぶことができる。非調整装置３２０の各々は、調整装置３１０に主無線リンク３３０を通して接続する必要があり、一つ以上の他の非調整装置３２０にも、ピアツーピアリンクとも呼ばれる副無線リンク３４０を通して接続することができる。
【００１１】
また、図３は、装置間の双方向リンクを示しているが、これらのリンクは、単方向とすることもできる。この場合、各双方向リンク３３０，３４０を２つの単方向リンクとして示し、第１のリンクをある方向に、第２のリンクを逆方向に向くようにすることができる。
【００１２】
幾つかの実施形態においては、システムを調整する機能が付加されること、及びネットワーク３００の全ての装置３２０と通信するという要件を備えることを除いて、調整装置３１０を非調整装置３２０のいずれかと同じ種類の装置とすることができる。他の実施形態においては、調整装置３１０は、装置３２０の内の一つとして機能することがない独立した指定制御ユニットとすることができる。
【００１３】
次の開示の全体を通じて、調整装置３１０は、非調整装置３２０と同様な装置と考える。しかしながら、別の実施形態では専用の非調整装置３１０を使用することができる。更に、個々の非調整装置３２０は、調整装置３１０の機能素子を含むが、これらの機能素子を使用しないで、非調整装置として機能するようにすることができる。これは、どの装置も調整装置３１０と成り得るが、実際は一つの装置のみが所与のネットワークで調整装置の機能を実行する場合に相当する。
【００１４】
ネットワーク３００の各装置は、異なる無線装置、例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯情報端末（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｄａｔａ  ａｓｓｉｓｔａｎｔ：ＰＤＡ）、デジタルミュージックプレイヤー、または他のパーソナル無線装置とすることができる。
【００１５】
種々の非調整装置３２０は、利用可能な物理領域３５０に閉じ込められ、この領域は、調整装置３１０が非調整装置３２０の各々と無事に通信を行なえる度合いを基に設定される。調整装置３１０と通信することができる非調整装置３２０（またはその逆に非調整装置と通信することができる調整装置）のいずれもが、ネットワーク３００の利用可能な物理領域３５０に位置する。しかしながら、上述のように、ネットワーク３００の全ての非調整装置３２０が他の全ての非調整装置３２０と通信する必要は無い。
【００１６】
図４は、図３のネットワーク３００の装置３１０，３２０のブロック図である。図４に示すように、各装置（すなわち、各調整装置３１０または非調整装置３２０）は、物理（ＰＨＹ）層４１０、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）層４２０、及び一組の上部層４３０、及び管理エンティティ４４０を含む。
【００１７】
ＰＨＹ層４１０は、ネットワーク３００の残りのものと主無線リンク３３０または副無線リンク３４０を通して通信する。ＰＨＹ層４１０は、伝送可能なデータフォーマットでデータを生成及び受信し、そのデータをＭＡＣ層４２０が利用可能なフォーマットに、または利用可能なフォーマットから変換する。ＭＡＣ層４２０は、ＰＨＹ層４１０が必要とするデータフォーマットと上部層４３０が必要とするデータフォーマットとの間のインターフェイスとして機能する。上部層４３０は、装置３１０，３２０の機能を含む。これらの上部層４３０は、論理リンク制御（ＬＬＣ）などを含むことができる。上部層によって、ＭＡＣ層４２０は、ＴＣＰ／ＩＰ，ＴＣＰ，ＵＤＰ，ＲＴＰ，ＩＰ，ＵＳＢ，１３９４，ＵＤＰ／ＩＰ，ＡＴＭ，ＤＶ２，ＭＰＥＧなどのような種々のプロトコルとの接続を行なうことができる。
【００１８】
通常、ＷＰＡＮの調整装置３１０及び非調整装置３２０は、同じ帯域を共有する。従って、調整装置３１０は、その帯域の共有を調整する。種々の標準が作成されて、無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）設定の帯域を共有するプロトコルが確立されている。例えば、ＩＥＥＥ標準８０２．１５．３によりＰＨＹ層４１０及びＭＡＣ層４２０に関する仕様がそのような設定に盛り込まれるが、この設定においては、帯域は時分割多重アクセス（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）方式を使用して共有される。この標準を使用して、ＭＡＣ層４２０はフレーム及びスーパーフレームを定義し、これらのフレームを通して、装置３１０，３２０による帯域の共有が、調整装置３１０及び／又は非調整装置３２０により管理される。
【００１９】
本発明の好適な実施形態について以下に記載する。また、本明細書に記載する実施形態はＷＰＡＮ（またはピコネット）との関連で示すが、本発明は、帯域を幾つかのユーザが共有することになる他の設定、例えば無線ローカルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）、または他の適切な無線ネットワークのような設定にも適用することができることを理解されたい。
【００２０】
本発明は、ネットワーク３００内で動作するか、或いは、ネットワーク３００を通るデータ経路を定義するスーパーフレームの内部のビーコンを周期的に使用することによりネットワーク３００への参加を試みる装置３１０，３２０を調整する方法を提供する。
＜装置ＩＤ及びＭＡＣアドレス＞
ネットワーク３００の装置３１０，３２０を動作させる際の一つの重要事項は、装置３１０，３２０の各々を一意的に識別することである。これを実行するには幾つかの方法がある。
【００２１】
装置がどのネットワークに含まれるかに関係なく、各装置３１０，３２０は、装置を識別するために使用される固有のＭＡＣアドレスを有する。通常、２つの装置３１０，３２０が同じＭＡＣアドレスを持たないように、製造業者がＭＡＣアドレスを装置に割り当てる。ＭＡＣアドレスを管理するために本発明の好適な実施形態において使用する一連の標準は、ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ．  ８０２−１９９０の「ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｆｏｒ  Ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ａｎｄ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｈｔｕｒｅ」に記載されている。
【００２２】
動作を簡単にするために、ネットワーク３００は、装置ＩＤをネットワーク３００の各装置３１０，３２０に割り当てて、その固有のＭＡＣアドレスとともに使用する。好適な実施形態では、ＭＡＣ４２０は、アドホック装置ＩＤを使用して装置３１０，３２０を識別する。これらの装置ＩＤを使用して、例えばネットワーク３００内のフレームを、フレームの送信先のアドホック装置ＩＤに基づいてルーティングすることができる。装置ＩＤは、通常、各装置３１０，３２０のＭＡＣアドレスよりもかなり小さい。好適な実施形態では、装置ＩＤは８ビットであり、ＭＡＣアドレスは４８ビットである。
【００２３】
各装置３１０，３２０は、装置ＩＤとＭＡＣアドレスとの間の対応関係をマッピングしたマッピングテーブルを保持する必要がある。このテーブルは、調整装置３１０が非調整装置３２０に供給する装置ＩＤ情報及びＭＡＣアドレス情報に基づいて書き込まれる。これによって各装置３１０，３２０は、装置ＩＤまたはＭＡＣアドレスのいずれかにより、それ自体及びネットワーク３００の他の装置を参照することができる。
＜パケット＞
情報は、ネットワークの装置間をパケットを使用して授受されることが好ましい。図５は、本発明の好適な実施形態によるデータパケットのブロック図である。
【００２４】
図５に示すように、パケット５００はプリアンブル５１０、ヘッダ５２０、及びデータ５３０を含む。パケットの各部分は、パケット５００のその部分のデータビットを表わす一連のパルス（またはウェーブレット）から構成される。
【００２５】
プリアンブル５１０では、送信側装置は既知の信号シーケンス（例えば一つの特定コードワード及びその逆数のパターン）を送信する。受信側装置はこの既知のシーケンスを受信して送信側装置からの信号を正しく自動追跡する。好適には、受信側装置はそのタイミングを送信側装置のタイミングに同期させるので、実質的なデータはプリアンブル５１０では送信されない。ヘッダ５２０はパケット５００の所望の受信先に関する情報及び他の識別情報を含む。データ５３０はパケット５００が搬送する実質的なデータを含む。
＜ＵＷＢ信号＞
ＵＷＢシステムの一実施形態では、単一の基本ウェーブレット波形を使用して形成される短期間ウェーブレット（パルスとも呼ぶ）列を基本とする信号を使用する。個々のウェーブレットの間隔は均一または可変とすることができ、そしてウェーブレット列を通信データで変調するために使用することができる多くの異なる方法が在る。しかしながら、一つの共通する特徴は、ウェーブレット列は高い搬送周波数に変換することなく送信されことであり、ＵＷＢは、「キャリアレス（ｃａｒｒｉｅｒ−ｌｅｓｓ）」無線とも呼ばれることがある。換言すれば、本実施形態では、ＵＷＢシステムがそのアンテナをベースバンド信号で直接駆動する。
【００２６】
ＵＷＢシステムに共通する別の重要な点は、個々のウェーブレットはその持続時間が非常に短く、通常、単一ビットに対応する期間よりもかなり短いので、マルチパス成分を解消するのに有利であることである。従って通常のＵＷＢパルス列信号は、式（１）に示すように時間シフトしたパルスの合計として表わすことができる。
【００２７】
【数１】
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ここで、ｓ（ｔ）はＵＷＢ信号、ｐ（ｔ）は基本ウェーブレット波形、ａk及びｔkは個々のウェーブレットに関する振幅及び時間オフセットである。ウェーブレット持続時間が短いので、ＵＷＢ信号のスペクトルは数ギガヘルツ以上の帯域になる。代表的なウェーブレットストリームの一例を図６に示す。ここで、ウェーブレットは、ナノ秒の何分の１かのピーク間時間（Ｔp-p）、数ナノ秒のウェーブレット周期Ｔw、及び数ギガヘルツの帯域を有するガウス分布の単パルスである。別の実施形態では、異なるタイプの単パルスを使用することができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この節のタイトルに一致する形で、本発明から選択した特徴に関して以下に簡単に記載する。本発明をより完全に記載することが本文書全体の主題である。
本発明の目的は、単一の装置においてのみ正確な時間測定を必要とする、パケットの伝搬時間を求める方法を提供することにある。
【００２９】
本発明の別の目的は、信号の最初のマルチパス成分が装置に到達する時間を求める方法を提供することにある。
これらの目的及び他の目的は、無線ネットワークの信号経路の伝搬時間を求める方法により達成することができる。この方法は、第１距離測定パケットをローカル装置からリモート装置に第１の時間に送信すること、第１距離測定パケットをリモート装置で、第１の時間に伝搬時間を加えた時間に等しい第２の時間に受信すること、第２距離測定パケットをリモート装置からローカル装置に、第２の時間に第１の保持時間を加えた時間に等しい第３の時間に送信すること、第２距離測定パケットをローカル装置で、第３の時間に伝搬時間を加えた時間に等しい第４の時間に受信すること、第３距離測定パケットをローカル装置からリモート装置に第５の時間に送信すること、第３距離測定パケットをリモート装置で、第５の時間に伝搬時間を加えた時間に等しい第６の時間に受信すること、第４距離測定パケットをリモート装置からローカル装置に、第６の時間に第１の保持時間とは異なる第２の保持時間を加えた時間に等しい第７の時間に送信すること、第４距離測定パケットをローカル装置で、第７の時間に伝搬時間を加えた時間に等しい第８の時間に受信すること、ローカル装置で伝搬時間を第１の時間、第４の時間、第５の時間、第８の時間、及び第１の保持時間と第２の保持時間との比の関数として計算することを備える。
【００３０】
本方法は、ローカル装置とリモート装置との間の距離を伝搬時間に光速を乗じて計算することを更に備え得る。
第２の保持時間は第１の保持時間の２倍であることが好ましい。この場合、伝搬時間は第４の時間と第１の時間との差から、第８の時間と第５の時間との差の半分を差し引いたものに等しい。
【００３１】
第１距離測定パケットは、リモート装置に異なる時間に到達する複数のマルチパス成分を含むことが好ましい。第２の時間が、複数のマルチパス成分の内の最初のマルチパス成分がリモート装置に到達する最初の受信時間を表わすことが好ましい。
【００３２】
本方法は、最初の受信マルチパス成分とは異なる取得マルチパス成分を複数のマルチパス成分からリモート装置で取得すること、取得マルチパス成分及び複数の受信マルチパス成分を処理して最初の受信マルチパス成分の位置を特定し、最初の受信マルチパス成分に関連する最初の受信時間を特定することにより最初の受信時間を求めること、第２の時間を最初の受信時間と決定することを更に備え得る。
【００３３】
最初の受信マルチパス成分を求める工程は、取得マルチパス成分を受信する前の最長持続時間内にリモート装置で受信する全ての着信信号を識別すること、受信着信信号をノイズしきい値と比較すること、ノイズしきい値よりも大きい最初の受信着信信号の位置を特定すること、最初の受信着信信号を最初の受信マルチパス成分と決定することを更に備え得る。
【００３４】
第２距離測定パケットは、ローカル装置に異なる時間に到達する複数のマルチパス成分を含むことが好ましい。第４の時間が、複数のマルチパス成分の内の最初のマルチパス成分がローカル装置に到達する最初の受信時間を表わすことが好ましい。
【００３５】
本方法は、最初の受信マルチパス成分とは異なる取得マルチパス成分を複数のマルチパス成分からローカル装置で取得すること、取得マルチパス成分及び複数の受信マルチパス成分を処理して最初の受信マルチパス成分の位置を特定し、最初の受信マルチパス成分に関連する最初の受信時間を特定することにより最初の受信時間を求めること、第４の時間を最初の受信時間と決定することを更に備え得る。
【００３６】
最初の受信マルチパス成分を求める工程は、取得マルチパス成分を受信する前の最長持続時間内にローカル装置で受信する全ての着信信号を識別すること、受信着信信号をノイズしきい値と比較すること、ノイズしきい値よりも大きい最初の受信着信信号の位置を特定すること、最初の受信着信信号を最初の受信マルチパス成分と決定することを更に備え得る。
【００３７】
第３距離測定パケットは、リモート装置に異なる時間に到達する複数のマルチパス成分を含むことが好ましい。第５の時間が、複数のマルチパス成分の内の最初のマルチパス成分がリモート装置に到達する最初の受信時間を表わすことが好ましい。
【００３８】
本方法は、最初の受信マルチパス成分とは異なる取得マルチパス成分を複数のマルチパス成分からリモート装置で取得すること、取得マルチパス成分及び複数の受信マルチパス成分を処理して最初の受信マルチパス成分の位置を特定し、最初の受信マルチパス成分に関連する最初の受信時間を特定することにより最初の受信時間を求めること、第５の時間を最初の受信時間と決定することを更に備え得る。
【００３９】
最初の受信マルチパス成分を求める工程は、取得マルチパス成分を受信する前の最長持続時間内にリモート装置で受信する全ての着信信号を識別すること、受信着信信号をノイズしきい値と比較すること、ノイズしきい値よりも大きい最初の受信着信信号の位置を特定すること、最初の受信着信信号を最初の受信マルチパス成分と決定することを更に備え得る。
【００４０】
第４距離測定パケットは、ローカル装置に異なる時間に到達する複数のマルチパス成分を含むことが好ましい。第８の時間が、複数のマルチパス成分の内の最初のマルチパス成分がローカル装置に到達する最初の受信時間を表わすことが好ましい。
【００４１】
本方法は、最初の受信マルチパス成分とは異なる取得マルチパス成分を複数のマルチパス成分からローカル装置で取得すること、取得マルチパス成分及び複数の受信マルチパス成分を処理して最初の受信マルチパス成分の位置を特定し、最初の受信マルチパス成分に関連する最初の受信時間を特定することにより最初の受信時間を求めること、第８の時間を最初の受信時間と決定することを更に備え得る。
【００４２】
最初の受信マルチパス成分を求める工程は、取得マルチパス成分を受信する前の最長持続時間内にローカル装置で受信する全ての着信信号を識別すること、受信着信信号をノイズしきい値と比較すること、ノイズしきい値よりも大きい最初の受信着信信号の位置を特定すること、最初の受信着信信号を最初の受信マルチパス成分と決定することを更に備え得る。
【００４３】
本発明に対するより完全な評価及び本発明に付随する多くの利点は、本発明に対する理解が次に示す詳細な記述を添付の図面と関連付けて考察しながら参照することにより一層深まるので容易に得られるものと考える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
次に、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら記載する。幾つかの図面において、同様な参照番号は、同じまたは該当する部分を指す。
超広帯域（ｕｌｔｒａｗｉｄｅ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ：ＵＷＢ）信号の特性について考えると、これらは距離測定機能を実現するのに適している。しかしながら、ＵＷＢネットワークの所定の装置がこのような距離測定機能を許容レベルの精度で実行することができる実施形態を提供する必要がある。
＜２つの装置間の通信＞
図７は、基本ＵＷＢネットワークの装置ペアを示すブロック図である。これらの装置は調整装置３１０または非調整装置３２０とすることができる。
【００４５】
図７に示すように、ネットワーク３００のこの部分は、第１装置７１０及び第２装置７２０を含み、これらの装置は無線伝送７３０及び７４０により互いに通信する。これらの伝送の幾つかは直接的な見通し線（ｄｉｒｅｃｔ  ｌｉｎｅ  ｏｆ  ｓｉｇｈｔ：ＤＬＯＳ）に沿った経路７３０に従って行なわれ、他の伝送は壁、家具、人などのような障害構造７５０により反射される形で、反射経路７４０に従って行われる。
【００４６】
図８は、本発明の好適な実施形態による２つの装置間で送信される信号のチャネル応答を示すグラフである。図８に示すように、送信側装置（例えば第１装置７１０）が無線信号を受信側装置（例えば第２装置７２０）に送信すると、受信側装置は送信信号の幾つかのマルチパス信号成分８１０，８２０，８３０を受信する。これらのマルチパス信号成分８１０，８２０，８３０は、受信側装置で受信される種々の直接信号及び反射信号を表わす。
【００４７】
最初に受信されるマルチパス信号８１０は通常、ＤＬＯＳ経路７３０に沿って受信されたマルチパス信号に対応する。ＤＬＯＳ経路７３０は、信号が送信側装置と受信側装置との間を伝搬することのできる最短経路であるので、この経路に沿う信号は、常に受信側装置に最初に到達する。これは、送信側装置と受信側装置との間の信号伝搬時間が信号が伝搬する距離に直接比例するからである。
【００４８】
多くの場合、送信側装置と受信側装置との間に障害物が在るとしても、マルチパス信号は、ＤＬＯＳ経路７３０に沿って進み、そして受信側装置に到達する。マルチパス信号は障害物を通過することによってある程度減衰するが、それに係わらず、受信側装置に到達する。
【００４９】
しかしながら、送信側装置と受信側装置との間に位置する障害物がＤＬＯＳ経路７３０を完全にブロックして信号が全く通過できない場合がある。この場合には、最初に受信されたマルチパス信号８１０は、送信側装置と受信側装置との間の利用可能な最短経路に沿って受信されたマルチパス信号に対応する。これもまた、送信側装置と受信側装置との間の信号伝搬時間が信号が伝搬する距離に直接比例するからである。
【００５０】
着信信号の残りのマルチパス成分の中から、受信側装置は一つのマルチパス信号８２０を取得して処理及びデコードを行なう（すなわち、この装置は信号の一つのマルチパス信号８２０が、処理を行なうために十分なレベルの品質を有すると判断し、この信号を自動追跡する）。この取得したマルチパス信号８２０は、最初のマルチパス信号８１０である必要はなく、最大強度の受信マルチパス信号である必要もない。
＜基本的な距離測定アルゴリズム＞
ある基本的な距離測定方法は距離測定パケットの直接的な交換を含む。一つの装置が第１距離測定パケットを別の装置に送信し、その返答として第２距離測定パケットを受信する場合、この装置はこれらの装置間の距離をこのパケット交換のタイミングに関する少ない情報のみで求めることができる。
【００５１】
図９Ａは、本発明の好適な実施形態による、無線ネットワークの２つの装置間で距離測定パケットを交換する様子を示すタイミング図である。図９Ｂは図９Ａのパケット交換を示すメッセージシーケンスチャートである。
【００５２】
図９Ａ及び９Ｂに示すように、第１装置７１０は、まず、第１距離測定パケット９１０を第１の時間Ｔ1に第２装置７２０に送信する。第２装置７２０は第１距離測定パケット９１０を第２の時間Ｔ2に受信し、このような関係は次の式で表わされる。
【００５３】
【数２】
2005520139.tif 000004
この式では、ＴPは、第１距離測定パケット９１０が第１装置７１０から第２装置７２０に到達するのに要する伝搬時間である。
【００５４】
次に、第２装置７２０は、第１距離測定パケット９１０を保持時間ＴHの間だけ保持し、第２距離測定パケット９２０を第１装置７１０に第３の時間Ｔ3に送信する。このような関係は次の式で表わされる。
【００５５】
【数３】
2005520139.tif 000005
この保持時間ＴHは、着信信号を処理するのに要する回路遅延を表わし、この回路遅延は発信信号などの準備に要する。好適な実施形態では、この第２距離測定パケット９２０は、第１距離測定パケット９１０と同じフォーマットを有するが、異なるタイミング情報を距離測定パケットを通して渡す場合には異なるタイミング情報を含むことになる。しかしながら、別の実施形態では、パケットが距離測定パケットとして識別され得る限り、第２距離測定パケットを異なるパケットとすることができる。例えば、幾つかの実施形態では、距離測定パケットは、タイミング情報を全く必要としない。
【００５６】
次に、第１装置７１０は、第２距離測定パケット９２０を第４の時間Ｔ4に受信する。このような関係は次の式で表わされる。
【００５７】
【数４】
2005520139.tif 000006
第１装置７１０が、第２距離測定パケット９２０の第２の時間Ｔ2または第３の時間Ｔ3のいずれかに関する測定値を受信すると、第１装置は式（２）または式（４）を使用することにより、或いはこれらの式を次のように書き直すことにより伝搬時間ＴPを求めることができる。
【００５８】
【数５】
2005520139.tif 000007
または、
【００５９】
【数６】
2005520139.tif 000008
しかしながら、第１装置７１０のクロックは、第２装置７２０のクロックと完全には同期しておらず、位相または周波数のいずれかがずれている場合がある。従って、第１装置７１０からの第１の時間Ｔ1及び第４の時間Ｔ4の測定値が、第２装置７２０からの第２の時間Ｔ2及び第３の時間Ｔ3の測定値とは同じ基準フレームにない可能性がある。また、たとえこれらの測定値が同じ基準フレームにあったとしても、第１装置のクロックの精度が第２装置のクロックの精度よりもかなり高い可能性がある。
【００６０】
この結果として、第１装置７１０が、第２の時間Ｔ2または第３の時間Ｔ3のいずれかの測定値を第２装置７２０から受信しても、伝搬時間ＴPを式（５）または式（６）により正確に求められない可能性がある。つまり、第１装置は、これらの値を正確なものであると信頼できない可能性がある、ということである。式（５）及び式（６）は絶対的な条件で測定された真の値に対しては成り立つが、２つの異なる装置から時間の正確な値を同じ基準フレームで、または同じ程度の精度で提供するのは困難である。
【００６１】
第１装置７１０のみが、第１装置が第１距離測定パケット９１０を送信した時間（第１の時間Ｔ1）、及び第１装置が第２距離測定パケット９２０を受信した時間（第４の時間Ｔ4）を正確に認識する。しかしながら、式（３）に示すように、第２の時間Ｔ2及び第３の時間Ｔ3は保持時間ＴHに関連する。ＴHを求めるための式（３）を解くと、次式が得られる。
【００６２】
【数７】
2005520139.tif 000009
第２装置７２０における保持時間ＴHは、物理遅延（例えばＰＨＹ層４１０での）及びプロセス遅延（例えばＭＡＣ層４２０での）が混じり合ったものである。また、保持時間ＴHは、ある期間であり、基準時間に対して決まる時間ではない。結果として、保持時間ＴHは、第１装置７１０のクロックを基準にすることなく、かつ精度損失を生じることなく、第２装置７２０により求めることができる。物理遅延が既知である場合、保持時間ＴHは、既知の予測可能な期間となり得る。
【００６３】
好適な実施形態では、各装置に関する保持時間ＴHの物理遅延要素は製造中に求めることができ、装置のメモリに保存することができる。保持時間ＴHのプロセス遅延要素は、装置が必要に応じて設定することができ、かつ必要に応じて可変または固定とすることができる。
【００６４】
第１装置７１０が保持時間ＴHを第２装置７２０から通知されると、第１装置は、伝搬時間ＴP（すなわち、パケットの伝搬時間）を式（５），（６）及び（７）を次のように組み合わせることにより求めることができる。
【００６５】
【数８】
2005520139.tif 000010
【００６６】
【数９】
2005520139.tif 000011
しかしながら、この測定方法により、伝搬時間ＴPを求める際の第２の時間Ｔ2及び第３の時間Ｔ3に対する依存性が全て無くなるが、この方法では第２装置７２０における保持時間ＴHに対する依存性が残る。これにより、保持時間ＴHをモニターすること、及びこの保持時間を第１装置７１０に送信することの両方が第２装置７２０に必要とされる。
【００６７】
しかしながら、２つの距離測定パケットを第１装置７１０から第２装置７２０に送信することにより、保持時間ＴHの不正確さを回避する対策を採ることができる。この方法では、一方の距離測定パケットを第１の保持時間ＴH1だけ遅延させ、他方の距離測定パケットを、第１の保持時間の２倍、すなわち２×ＴH1に等しい第２の保持時間ＴH2だけ遅延させる。
【００６８】
第１の保持時間ＴH1が、第２装置７２０が着信パケットを処理し、応答パケットを送出するのに必要な物理時間を表わす場合、パケットを第２の保持時間ＴH2だけ遅延させるのは比較的容易であるが、これはこの保持時間が第１の保持時間ＴH1の丁度２倍であるからである。第１の保持時間ＴH1の物理要素（これは第２の保持時間ＴH2と同じである）が既知の場合、これを達成するための直接的な方法（プロセス要素）は、パケットを２回処理して、単に２回目の時に応答パケットを送信することである。
【００６９】
図１０Ａは、本発明の好適な実施形態による、無線ネットワークの２つの装置間で距離測定パケットを２回交換する様子を示すタイミング図である。図１０Ｂは図１０Ａのパケット交換を示すメッセージシーケンスチャートである。図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、第１距離測定パケット１０１０及び第２距離測定パケット１０２０の交換は、図９Ａ及び９Ｂに示すパケット交換と同様である。
【００７０】
第１のパケット交換では、第１装置７１０は、まず、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、第１距離測定パケット１０１０を第１の時間Ｔ1に第２装置７２０に送信する。第２装置７２０は、第１距離測定パケット１０１０を第２の時間Ｔ2に受信し、第１距離測定パケット１０１０を第１の保持時間ＴH1の間に渡って保持し、第２距離測定パケット１０２０を第１装置７１０に第３の時間Ｔ3に送信する。次に、第１装置７１０は、第２距離測定パケット１０２０を第４の時間Ｔ4に受信する。この交換は上述の式（２）〜（９）に従って行なわれる（この場合、ＴH1＝ＴH）。
【００７１】
次に、第１装置７１０は、第３距離測定パケット１０３０を第２装置７２０に第５の時間Ｔ5に送信する。
第２装置７２０は、第３距離測定パケットを第６の時間Ｔ6に受信する。ここで、次の式が成り立つ。
【００７２】
【数１０】
2005520139.tif 000012
式（２）の場合と同じように、ＴPは、第３距離測定パケット１０３０が第１装置７１０から第２装置７２０に伝搬するのに要する伝搬時間である。
【００７３】
次に、第２装置７２０は、第３距離測定パケット１０３０を第１の保持時間ＴH1の２倍、すなわち次の式（１１）で表わされる第２の保持時間ＴH2の間に渡って保持し、
【００７４】
【数１１】
2005520139.tif 000013
そして、第４距離測定パケット１０４０を第１装置７１０に第７の時間Ｔ7に送信する。ここで、第７の時間Ｔ7は、次の式（１２）で表わされる。
【００７５】
【数１２】
2005520139.tif 000014
次に、第１装置７１０は、第４距離測定パケット１０４０を第８の時間Ｔ8に受信する。ここで、第８の時間Ｔ8は、次の式（１３）で表わされる。
【００７６】
【数１３】
2005520139.tif 000015
次に、このタイミング情報を使用して第１の保持時間ＴH1を第５の時間Ｔ5、第８の時間Ｔ8及び伝搬時間ＴPの関数として次式のように求めることができる。
【００７７】
【数１４】
2005520139.tif 000016
【００７８】
【数１５】
2005520139.tif 000017
次に、この値を式（９）に使用して次の式を得る。
【００７９】
【数１６】
2005520139.tif 000018
式（１６）は、ＴPに関して解くことにより次式のように簡単になる。
【００８０】
【数１７】
2005520139.tif 000019
従って、２つの別個のパケット交換を行なうことにより、第１装置７１０は、伝搬時間ＴPを第１の時間Ｔ1、第４の時間Ｔ4、第５の時間Ｔ5及び第８の時間Ｔ8のみの関数として求めることができる。
【００８１】
第１装置７１０は、第１の時間Ｔ1、第４の時間Ｔ4、第５の時間Ｔ5及び第８の時間Ｔ8の値を認識するので、第１装置は、第２装置７２０における第１の保持時間ＴH1及び第２の保持時間ＴH2により生じるどのような不正確さにも影響されることなく、伝搬時間ＴPを求めることができる。この正確さに伴う主たるコストは、第１装置が１組ではなく２組の距離測定パケットを送受信する必要があることにより生じる。
【００８２】
実際、本実施形態において伝搬時間ＴPを求めるために第１装置７１０が行なう必要のある全てのことは、２つの期間、すなわち第１期間Ｔ1-4及び第２期間Ｔ8-5を求めることである。第１期間Ｔ4-1は、第１装置７１０が第１距離測定パケット１０１０を第２装置７２０に送信する時から第１装置が第２距離測定パケット１０２０を第２装置７２０から受信する時までの経過時間であり、この経過時間は次の式で表わされる。
【００８３】
【数１８】
2005520139.tif 000020
第２期間Ｔ8-5は、第１装置７１０が第３距離測定パケット１０３０を第２装置７２０に送信する時から第１装置が第４距離測定パケット１０４０を第２装置７２０から受信する時までの経過時間であり、この経過時間は次の式で表わされる。
【００８４】
【数１９】
2005520139.tif 000021
これらの第１期間Ｔ1-4及び第２期間Ｔ8-5を、第１装置７１０が求めることは比較的簡単である。この理由は、これらの期間は、全て第１装置７１０のローカルクロックを使用して求められるからである。
【００８５】
次に第１装置７１０は、第１期間Ｔ1-4及び第２期間Ｔ8-5を使用して伝搬時間ＴPを式（１７），（１８）及び（１９）を使用して次のようにして求めることができる。
【００８６】
【数２０】
2005520139.tif 000022
図１０Ａ及び１０Ｂは、第１のパケット交換（すなわち、第２装置７２０においてＴHの遅延で、第１距離測定パケット１０１０及び第２距離測定パケット１０２０を交換）が、第２のパケット交換（すなわち、第２装置７２０において２×ＴHの遅延で、第３距離測定パケット１０３０及び第４距離測定パケット１０４０を交換）の前に、かつ第２のパケット交換の期間から離れた期間に行なわれる様子を示しているが、別の実施形態では、これらのパケット交換の順序を逆にしても、重複させてもよい。
【００８７】
また、第３距離測定パケットを完全に省くことができる。このような実施形態では、第２装置７２０が単に第１距離測定パケットに２回応答し、第１の保持時間ＴH1の後に一度距離測定パケットを送信し、第２の保持時間ＴH2の後に再度、距離測定パケットを送信する。そして、第１装置７１０は、第１パケットの送信とこれらの応答パケットの両方の受信との間の時間差を式（２０）に示すように使用することができる。
【００８８】
更に、本実施形態では、第２の保持時間ＴH2は、第１の保持時間ＴH1の２倍であるが、別の実施形態では、これらの保持時間の間の異なる関係を使用することができる。第１の保持時間ＴH1と第２の保持時間ＴH2との間の関係が既知である限り、この関係を式から取り除いて上記のように伝搬時間ＴPを求めることができる。例えば、次の式
【００８９】
【数２１】
2005520139.tif 000023
が成り立つと、次の式が導かれる。
【００９０】
【数２２】
2005520139.tif 000024
この式（２２）を式（９）に代入するとＴPを求めることができる（この場合、ＴH1＝ＴHとする）。
【００９１】
また、幾つかの実施形態では、距離測定を補足のパケットを送信して行なう必要がある。例えば、第１装置７１０が伝搬時間ＴPを式（６）を使用して求める必要がある実施形態を用いる場合、第２装置７２０は、第３の時間Ｔ3の測定値を提供する後続パケットを送信する必要がある。これは、第２装置７２０がこの時間測定値を第２距離測定パケット９２０が送信されている状態になるまで認識せず、従ってこの時間測定値を第２距離測定パケット９２０に含めることができないからである。しかしながら、第１装置７１０は、それでも第２パケット９２０の受信時間を求め、後続パケットを待つだけで伝搬時間ＴPを算出するために必要な情報を取得することができる。同じやり方を他の実施形態に使用することができ、このような実施形態では、情報を第２装置７２０が非常に遅れて収集するのでこの情報を第２距離測定パケット９２０，１０２０、または第４距離測定パケット１０４０のいずれにも含ませることができない。
【００９２】
また、図９Ａ及び１０Ａは、送信時間及び受信時間を使用する計算を示しているが、これらの計算は、送信及び受信の両方に関連する既知の回路遅延時間を含み得る。例えば、装置７１０，７２０の内の一つの装置の送信時間の時間測定を、実際の送信が行なわれる前の送信遅延時間ＴTDで行うことができるものと考えられる。同様に、装置７１０，７２０の内の一つの装置の受信時間の時間測定を、実際の送信が行なわれた後の受信遅延時間ＴRDで行うことができるものと考えられる。このような遅延時間は上述の議論では簡素化の意味から無視した。しかしながら、これらの遅延時間は簡単に取り入れることができ、それに応じて上記式を調整することができる。また、これらの種々の遅延時間ＴTD及びＴRDを各装置について求めることができるので、これらの遅延時間を式において使用することができ、これらの遅延時間によって伝搬時間ＴPが上述の方法を使用して算出できなくなることはない。
【００９３】
更に、上記した受信時間の各々（Ｔ2，Ｔ4，Ｔ6及びＴ8）は、パケットの最初のマルチパス部分をそれぞれの装置７１０，７２０が受信する時間であると仮定している。ほとんどの場合において、装置７１０，７２０による実際の取得時間は異なるので、測定値を補正してこの差異を導出できるようにする必要がある。補正方法の一例を以下に開示する。
【００９４】
伝搬時間ＴPと２つの装置７１０及び７２０の間の距離との間の関係を光速により確定させる。２つの装置７１０及び７２０の間で送信される無線パケットは光速で伝搬する。従って、これらのパケットが伝搬する距離は、伝搬時間ＴPに光速を乗じた値に等しい。数学的に表わすと、この関係は次のように示される。
【００９５】
【数２３】
2005520139.tif 000025
上式において、Ｒは装置間の距離、ＴPは最短送信経路に沿って送信されるパケットの伝搬時間、ｃは光速である。
【００９６】
トランシーバの信号伝達機構の一実施形態では、符号化信号を使用して受信マルチパス成分の信号対ノイズ比を改善する。このような符号は複数のウェーブレット（例えば図６に示すウェーブレット）から成り、この場合、符号の各ウェーブレットのエネルギーは符号の持続期間に渡って積分される。
【００９７】
距離測定に符号を使用するに当たっては次の２つの重要な考慮すべき事項がある。（１）符号の自己相関サイドローブを出来る限り小さくして隣接マルチパス成分からの不要な干渉を回避する。（２）符号長を少なくともチャネルインパルス応答減衰時間の長さにして距離測定プロセスにおけるシンボル間干渉を無くす。
【００９８】
第１の基準の特性を満たす多くの符号系列がある。好適な実施形態では、１３ビットバーカーシーケンスをコードワードに使用する。別の実施形態では、ゴレイ符号ペアを使用でき、この場合、各ペアからの応答を平均する。これにより、自己相関サイドローブが打ち消されるが、これは、ゴレイ符号ペアからのサイドローブ構造は、同じであるが、極性が逆であるからである。しかしながら、このような実施形態では、異なる符号の送信を交互に迅速に行なう機能が必要になる。
【００９９】
種々の実施形態では、第２の基準は、ウェーブレット符号を変調するために使用する非常に長い符号またはデジタルオーバーレイ符号を用いて満たすことができる。デジタルオーバーレイ符号は理想的な自己相関特性を持たないが、デジタルオーバーレイ符号を適用すると、同様な長さのアナログ符号よりも送信側装置及び受信側装置における複雑さが少なくて済む。
＜直接的な見通し線（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｌｉｎｅ  ｏｆ  Ｓｉｇｈｔ）に沿った経路の検出＞
上述のように、取得信号に関する伝搬時間ＴPを種々の方法により求めることが可能であり、これらの方法の各々では、少なくとも一つの送信時間及び少なくとも一つの受信時間の測定を行なう。
【０１００】
送信時間の測定は比較的単純である。単一の装置７１０，７２０は信号の単一コピーを送信しながら、送信を開始する時間を決定することができる。
しかしながら図８に示すように、状況は受信側装置ではそれほど単純ではない。信号反射のため、送信した信号の複数のコピー８１０，８２０，８３０が受信側装置に異なる時間に到達する。また、受信側装置が取得する（従って、任意の受信時間の測定のベースを形成する）信号コピー８２０は、最短経路信号コピー８１０ではない。
【０１０１】
従って、各装置は着信信号の受信時間を容易に求めることができるが、この受信時間は必ずしも、受信側装置が最短経路に沿って伝搬してきたコピーを取得した場合に受信側装置が信号を受信した時間ではない。従って、装置７１０，７２０のいずれかが測定する信号受信の実際の時間は、正確な距離測定値に対応する時間よりも長くなる可能性がある。
【０１０２】
従って、各装置における信号受信の測定時間を補正して、着信信号が利用可能な最短経路（通常、ＤＬＯＳ経路７３０）に沿って受信側装置に到達した実際の時間を反映するようにこの測定時間を調整する必要がある。
【０１０３】
図１１は、本発明の好適な実施形態による２つの装置間で送信される信号のチャネル応答を示すグラフである。図１１に示すように、送信側装置（例えば第１装置７１０）が無線信号を受信側装置（例えば第２装置７２０）に送信すると、受信側装置は通常、送信信号の複数のコピー８１０，８２０，８３０を受信する。これらの複数のコピー８１０，８２０，８３０は、受信側装置で受信する種々の直接コピー及び反射コピーを表わす。
【０１０４】
これらのコピーは、最初に受信する信号コピー８１０、取得信号コピー８２０、及び多くの他の信号コピー８３０を含む。また、システムに固有の数のノイズ信号１１４０が存在し、これらのノイズ信号は、最初の受信信号が受信側装置に到達する前であっても、受信側装置により検出される。
【０１０５】
最初の受信信号コピー８１０のタイミングを求めるために、受信側装置は取得信号８２０のタイミングで動作を開始し、その到達時間から位相に関して逆算を開始してどの信号を取得信号の前に受信したかについて検査する。好適な実施形態では、これを受信側装置の複数の相関器（マルチアームまたはマルチフィンガーと呼ぶことがある）を使用して行なう。一つの相関器が取得信号を自動追跡し続ける間、別の相関器は、より以前の位相、すなわち早い時間に受信した信号を探す。
【０１０６】
好適な実施形態では、受信側装置は、ノイズしきい値Ｎ及び最大遅延測定値Ｄmaxを使用してこのプロセスを実施する。このノイズしきい値Ｎは、信号強度を表わし、この信号強度よりも小さい強度の信号に関しては、受信側装置は、その信号を着信信号ノイズと見なす。最大遅延測定値Ｄmaxは、受信側装置が最初の受信信号８１０を考慮し得る取得信号８２０以前の最長時間を表わす。
【０１０７】
受信側装置は、最大で最大期間測定値Ｄmaxまでの継続時間を示す位相で受信する信号を分析し、これらの信号のいずれかをノイズしきい値Ｎと比較する。次に、受信側装置は最大期間測定値Ｄmax以内であり、かつノイズしきい値Ｎよりも大きい最初の信号を、最初に受信した信号コピー８１０と見なす。
【０１０８】
一旦、受信側装置が最初に受信する信号コピー８１０のタイミングを決定してしまうと、受信側装置はこの値を使用してシステムのタイミング計算を調整及び補正する。この補正機能はパケット送信に対してリアルタイムで行なう必要はない。実際、好適な実施形態では、この補正機能はパケット受信及びパケット送信とは別個に実行され、後で処理するために補正情報を適切な装置及びレイヤ（層）に送信する（例えば、第２装置７２０が後続パケットに含まれるこの情報を第１装置７１０に送信する）。
【０１０９】
従って、任意の距離測定機能における実際の測定時間は正確ではない可能性があるが、上述の方法では、不正確さを考慮に入れて測定値をどのように調整すべきかを判断することができる。例えば、第１装置７１０が第４の時間Ｔ4、第５の時間Ｔ5及び第８の時間Ｔ8に関する正確な測定値を求めた後、後の処理でこれらの値に対する調整を、第１装置７１０及び第２装置７２０で求めた補正値に基づいて行なう。従って、伝搬時間の計算を補正された値に従って行ない、第１〜第４パケットの全てがそれらの最初の受信マルチパス部分で取得されたとした場合にそれらの装置が採ると考えられる値を補正値に反映させる。その結果、値ＴPは最短送信経路を反映することになるので、この値を使用して行なわれる全ての距離計算が最短信号経路距離（通常、ＤＬＯＳ経路７３０）を表わすことになる。
＜タイミング時期の測定＞
一つの問題は、タイミング時期をどのようにして測定するかである（すなわち、パケットを送信中である、または受信中である、といった或るイベントが生じる時間）。一つの好適な方法は拡散スペクトラムに基づくものであり、この方法ではこの時期を固有ビットパターンを検出するスライディング相関器を使用して設定する。
【０１１０】
好適な実施形態では、情報ビットをビットまたはビットグループを表わすために使用する一連のウェーブレットを使用して送信する。このような一連のウェーブレットはコードワードと呼ぶことができ、この場合、各コードワードは単一ビット、または複数ビットからなるビットパターンのいずれかを表わす。スライディング相関器を受信側装置に使用してコードワード（すなわち、ビットまたはビットパターン）を検出することができる。
【０１１１】
図１２は、本発明の好適な実施形態による、無線の受信側装置の相関器回路を示すブロック図である。図１２に示すように、相関器回路１２００はスライディング相関器１２１０及び追跡兼保持回路１２２０を含む。スライディング相関器１２１０は更に、（ｋ−１）個の遅延部１２３０、ｋ個のミキサ１２４０及び加算器１２５０を含む。
【０１１２】
無線の受信側装置が受信する着信信号をスライディング相関器１２１０に供給し、（ｋ−１）個の遅延１２３０によって遅延させ、第１ミキサ１２４０が着信信号の第１パルスを受信し、後続の各ミキサが一ウェーブレット期間ＴWだけ遅延した後続パルスを受信する（図１参照）。従って、スライディング相関器は、同時にｋ個のウェーブレットをチェックして、これらのウェーブレットがどのくらい良好にコードワードビットＣ1〜Ｃkにより定義されるコードワードに対応するかを検査する。
【０１１３】
各ミキサ１２４０の出力は、ミキサが比較を行なう２つのウェーブレットが同じ場合に最大ポイントに達する（または２つのウェーブレットが互いの逆数である場合に最小ポイントに達する）。加算器１２５０はｋ個のミキサ１２４０の結果を合算するので、加算器の出力は、一連のｋ個の着信パルスがコードワードビットＣ1〜Ｃkにより定義されるコードワードに一致する場合に最大ポイントに達する（または一連のｋ個の着信パルスがコードワードビットＣ1〜Ｃkにより定義されるコードワードの逆数に一致する場合に最小ポイントに達する）。スライディング相関器１２１０の出力を分析することにより、受信側装置は特定のコードワード（またはその逆数）が受信された時間を求めることができる。
【０１１４】
この相関最大値（または最小値）に達する正確なタイミングを求めることにより、受信側装置は受信コードワードのタイミング時期を求めることができる。既知の一連のコードワードを（例えば、パケット５００のプリアンブル５１０で）受信すると、パケット５００のタイミング時期はそのパケット５００に含まれる既知のコードワードのタイミング時期を求めることにより求めることができる。これが、受信側装置が大きな強度のマルチパス成分を自動追跡する方法である。
【０１１５】
本発明は、高速ＷＰＡＮ用のＩＥＥＥ  ８０３．１５．３標準で使用することができ、この標準は現在、ＩＥＥＥ  ８０２．１５．３  ＷＰＡＮTM  Ｔａｓｋ  Ｇｒｏｕｐ（ＴＧ３）が開発中である。８０２．１５．３ワーキンググループのアーカイブを含む現在の８０２．１５．３標準案の詳細については、http://www.ieee802.org/15/pub/TG3.html.を参照されたい。本開示では、ＩＥＥＥ  ８０２  ＬＡＮ／ＭＡＮ標準委員会ウェブページに公開されている８０２．１５．３標準案に準拠しないものは無いと考えられる。
【０１１６】
明らかなことであるが、本発明の多くの変形及び変更が上述の示唆から想到し得る。従って、本発明は、添付の請求項の技術範囲内で、本明細書において特定の形で記載している以外の形で実施することができることが理解されるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】７層ＯＳＩ標準の階層を示す図である。
【図２】ＩＥＥＥ  ８０２標準を示す図である。
【図３】本発明の好適な実施形態による無線ネットワークのブロック図である。
【図４】図３のネットワークの装置のブロック図である。
【図５】本発明の好適な実施形態によるデータパケットのブロック図である。
【図６】ＵＷＢウェーブレットストリームの一例を示すグラフである。
【図７】基本ＵＷＢネットワークの装置ペアを示すブロック図である。
【図８】Ａは、本発明の好適な実施形態による、無線ネットワークの２つの装置間で距離測定パケットを授受する様子を示すタイミング図であり、Ｂは図８Ａのパケット授受を示すメッセージシーケンスチャートである。
【図９Ａ】本発明の好適な実施形態による、無線ネットワークの２つの装置間で距離測定パケットを２回授受する様子を示すタイミング図である。
【図９Ｂ】図９Ａのパケット授受を示すメッセージシーケンスチャートである。
【図１０Ａ】本発明の好適な実施形態による、無線ネットワークの２つの装置間で距離測定パケットを２回授受する様子を示すタイミング図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａのパケット授受を示すメッセージシーケンスチャートである。
【図１１】本発明の好適な実施形態による、２つの装置間で送信される信号のチャネル応答のグラフである。
【図１２】本発明の好適な実施形態による無線の受信側装置の相関器回路を示すブロック図である。
【図１】
2005520139.tif 000026
【図２】
2005520139.tif 000027
【図３】
2005520139.tif 000028
【図４】
2005520139.tif 000029
【図５】
2005520139.tif 000030
【図６】
2005520139.tif 000031
【図７】
2005520139.tif 000032
【図８】
2005520139.tif 000033
【図９Ａ】
2005520139.tif 000034
【図９Ｂ】
2005520139.tif 000035
【図１０Ａ】
2005520139.tif 000036
【図１０Ｂ】
2005520139.tif 000037
【図１１】
2005520139.tif 000038
【図１２】
2005520139.tif 000039
【国際調査報告】
2005520139.tif 000040