(57)【要約】【課題】多重経路無線信号を受信する改良された無線局を供給すること。【解決手段】受信された多重経路信号のモデルに対するパラメータの値が推定される無線局（10）で、モデルが反射面（40、50）の平面と無線局との間の垂直距離を示す値を含んでいる。この垂直距離は、無線局によって伝送される測距信号の往復遅延時間から測定してもよい。計算量は、複数の制約をパラメータに適用することで減少され、これらの制約はこの垂直距離を備える場合がある。制約は、さらに経路の距離、到来角、又は直接経路の振幅、及び測距信号の反射信号の振幅のようなパラメータの関数でもよい。最初、パラメータ値は受信信号の解析によって推定され、その後、パラメータ推定プロセスが続くようにしてもよい。結果として生じるパラメータの値は、測距、位置または標準化などの用途に活用される。【選択図】図１
2005501266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接経路と少なくとも一つの反射経路とを介して伝播される第1の無線信号を受信するための手段と、
少なくとも1つのパラメータ及び反射面の平面と無線局との間の垂直距離を示す値とを備える、受信された第1の無線信号のモデルを生成するための手段と、
前記パラメータ又は各パラメータの値を推定するための手段と、
推定されたパラメータ値の少なくとも1つを活用するための手段とを備える無線局。
【請求項２】
第2の無線信号を伝送するための手段と、
前記反射面によって前記無線局に反射して戻った第2の無線信号を受信するための手段と、
前記第2の無線信号の往復遅延時間を測定するための手段と、
前記往復遅延時間から前記反射面の平面と無線局との間の垂直距離を示す値を生成するための手段とを備える請求項1に記載の無線局。
【請求項３】
パラメータ値の適用の限界内に、前記反射面の前記平面と前記無線局との間の垂直距離を示す値を含むための手段を備える請求項1に記載の無線局。
【請求項４】
前記モデルは、前記直接経路を介して受信される前記第1の無線信号が進行する前記長さを示すパラメータを備える請求項1、2又は3に記載の無線局。
【請求項５】
前記モデルは、前記直接経路を介して受信される前記第1の無線信号の受信振幅を示すパラメータを備える請求項1、2又は3に記載の無線局。
【請求項６】
前記モデルは、前記直接経路を介して受信される前記第1の無線信号の到来角を示すパラメータを備える請求項1、2又は3に記載の無線局。
【請求項７】
前記モデルは、前記受信された第2の無線信号の受信振幅を示す値を含む請求項1、2又は3に記載の無線局。
【請求項８】
前記モデルは、前記少なくとも一つの反射経路を介して受信される前記第1の無線信号が進行する前記長さを示す値を含む請求項1、2又は3に記載の無線局。
【請求項９】
前記モデルは、前記反射面の反射率を示す値を含む請求項1、2又は3に記載の無線局。
【請求項１０】
前記限界が適用される前記少なくとも一つのパラメータは、前記少なくとも一つの反射経路を介して受信される前記第1の無線信号が進行する長さを示す請求項3に記載の無線局。
【請求項１１】
前記限界が適用される前記少なくとも一つのパラメータは、前記少なくとも一つの反射経路を介して受信される前記第1の無線信号の受信振幅を示す請求項3に記載の無線局。
【請求項１２】
そのような活用されたパラメータ値は、前記第1の無線信号の伝送源から前記無線局までの距離を示す請求項1から11のいずれか1つに記載の無線局。
【請求項１３】
そのような活用されたパラメータ値は、前記受信された第2の無線信号の受信振幅を示す請求項1から11のいずれか1つに記載の無線局。
【請求項１４】
そのような活用されたパラメータ値は、前記少なくとも一つの反射経路を介して受信される前記第1の無線信号が進行する長さを示す請求項1から11のいずれか1つに記載の無線局。
【請求項１５】
そのような活用されたパラメータ値は、前記直接経路を介して受信される前記第1の無線信号の到来角を示す請求項1から11のいずれか1つに記載の無線局。
【請求項１６】
前記活用するための手段は、受信された前記無線信号の標準化のための手段を備える請求項1から15のいずれか1つに記載の無線局。
【請求項１７】
前記活用するための手段は、距離決定のための手段を備える請求項1から15のいずれか1つに記載の無線局。
【請求項１８】
前記活用するための手段は、位置決定のための手段を備える請求項1から15のいずれか1つに記載の無線局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の伝搬経路を介して信号を受信する無線局に関し、かつ例えば、受信された無線信号又は無線チャネルの多重経路特性を特徴づける情報から利益を得ることが出来るプロセスを実施する複数の無線局に適用される。
【０００２】
このようなプロセスは、測距プロセス、位置決定プロセス及び信号の標準化プロセスを含む。
【背景技術】
【０００３】
多重経路環境では、無線信号は、反射面から反射され、かつ、複数の伝搬経路を介して受信される。様々な経路を介して受信される信号の各種成分は、振幅、位相及び遅延時間が異なるので、複合受信信号から抽出された情報が信頼出来ないものとなる場合がある。たとえば、データを信号で伝達する場合、特に高ビットレート伝送では、データの誤差レートが低下してしまう。また、信号を距離推定のために用いる場合、距離推定精度が低下してしまう。無線信号の多重経路特性を特徴づけるには、例えば、不必要な反射を相殺する、又は様々な経路を介して受信される信号を構成性的に組み合わせることによって、多重経路伝搬の悪影響を減らすことが出来る。さらに、非常に高いビットレート伝送を実現するために、多重エレメントアンテナ（MEA）を用いるシステムがある。
【０００４】
このようなシステムでは、無線信号の多重経路特性の特徴づけを行っている。MEAシステムについては、非特許文献1に記載がある。
【０００５】
多重経路伝搬を特徴づける1つのアプローチとして、多重経路推定遅延固定ループ（Multipath Estimating Delay-Lock Loop：MEDLL、例えば、非特許文献2を参照）及び最小二乗平均推定装置（Minimum-Mean-Square-Estimator：MMSE、例えば、非特許文献3を参照）のようなパラメータ推定技術を行うことがあげられる。パラメータ推定技術では、例えば、複数の伝搬路を介して受信される各信号成分の振幅、位相、及び遅延時間を示す可変パラメータを含む数学モデルによって、受信信号を示す。各パラメータ値は、受信信号と数学モデルとの間で良好なマッチングが得られるまで、反復的に調整される。
【０００６】
パラメータ推定技術によると、結果的に多重経路無線信号を正確に特徴づけることができるが、計算面でかなり不都合であるという問題がある。
【０００７】
【非特許文献１】
ベルシステムテクニカルジャーナルの1996秋号の41-59ページ、G.J.フォスキーニ著「多重エレメントアンテナを用いている場合のフェージング環境でのワイヤレス通信用の階層化時空構造」（“LayeredSpace-Time Architecture for Wireless Communication in a Fading Environment WhenUsing Multi-Element Antennas”, G.J. Foschini, Bell Systems Technical Journal,Autumn 1996, pp. 41-59.）
【非特許文献２】
カリフォルニアのアナハイムでの1995年1月18〜20日開催のナビゲーション・ナショナル・テクニカル・ミーティング学会の資料の227-283ページ、B.タウンゼント、D.J.R.ヴァンニー、P.フェントン及びK.ヴァン ディーレントニック著「遅延固定ループを評価している多重経路の性能計算」（“Performance Evaluationof the Multipath Estimating Delay Lock Loop”, B. Townsend, D.J.R. van Nee, P.Fenton, and K. Van Dierendonck, Proc of the Institute of Navigation NationalTechnical Meeting, Anaheim, California, Jan. 18-20, 1995, pp. 227-283）
【非特許文献３】
1997年4月のGPSワールドでのL.R.ヴァイル著「多重経路の獲得：GPS精度バトル」（“Conquering multipath The GPSAccuracy Battle”, L.R. Weill, GPS World, April 1997）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、多重経路無線信号を受信する改良された無線局を提供することである。
【０００９】
本発明によると、直接経路と少なくとも一つの反射経路を介して伝播される第1の無線信号を受信するための手段と、少なくとも1つのパラメータ及び反射面の平面と無線局との間の垂直距離を示す値を備える受信した前記第1の無線信号のモデルを生成するための手段と、前記パラメータ又は各パラメータの値を推定するための手段と、推定された前記パラメータ値の少なくとも1つを活用するための手段とを備える無線局が提供される。
【００１０】
複数の反射経路が存在する環境では、モデルは、各々が、反射面の平面と無線局との間の垂直距離を示す複数の値を備える場合がある。
【００１１】
各々の反射面の平面と無線局との間の垂直距離は、無線局から第２の無線信号を伝送し、かつ、第2の無線信号、又は第2の無線信号の各往復遅延時間、又は各反射を測定することによって決定してもよい。本明細書において、第2の無線信号は、測距信号と称する。
【００１２】
その又は各々の垂直距離が、必要に応じ、動的に決定される場合には、無線局をモバイル機器としてもよい。
【００１３】
各々の反射面の平面と無線局との間の垂直距離を決定するために測距信号を用いることに代えて、その又は各々の垂直距離を、例えば、静的な無線局を実装する間に予め決定し、かつ必要に応じて使用することが出来るように格納させることも出来る。後者の場合、オフィス環境においては壁である可能性が高い、1つ以上の主要な反射体に対し、垂直距離を決定すべきである。無線局がモバイルであろうと固定であろうと、第1の無線信号の伝送機器は、モバイルとすることができる。
【００１４】
反射面の平面と無線局との間の垂直距離を示す値、又は各々の反射面の平面と無線局との間の垂線の各長さを示す値は、モデルに直接含めてもよいし、モデルのパラメータに適用される限界の範囲内に間接的に含めてもよい。
【００１５】
各々の反射面の平面と無線局との間の垂直距離を示す少なくとも一つの値をモデルに含めることによって、モデル・パラメータ又は各パラメータの算出に必要な計算量を減少させることができる。計算量は、モデルのパラメータ数を減少させること、又はパラメータの値が限定されるように限界を適用すること、又は受信された第1の無線信号または測距信号から最初に推定することができるパラメータを使用すること（この場合、パラメータ推定プロセスを、最終的な値により近いパラメータから始めることができる）によって減少する。これとは逆に、例えば、より多くの反射面をモデルに含めることによって、所定の計算量に対して、パラメータ推定精度を高めることができる。反射の内の一部の組しかモデルに含めないという選択をする場合には、受信振幅が最大の反射（例えば、オフィス環境における壁からの反射）を含めるべきことが好ましい。
【００１６】
反射面のうちの1つ以上の反射率を、直接に或いは限界の範囲内で、モデルに含めることによっても、計算量を減少させることができる。建物では、同様な建物（例えば、オフィス又は倉庫）に使用される材料は、類似しているので、この値が、既知である場合がある。各々の主要な反射面に対し、反射率が、類似している場合もある。
【００１７】
少なくとも一つの反射面の平面と無線局との間の垂直距離を測定するために、無線局から伝送されて、受信された打診無線信号の振幅を、直接に或いは限界の範囲内で、モデルに含めることによっても、計算量を減少させることができる。このデータには、反射面の反射率のデータが本質的に含まれている。
【００１８】
モデルのパラメータの一例には、直接経路を介して受信された第1の無線信号が進行した長さを示すパラメータがある。例えば、直接経路の飛行時間を示すパラメータは、間接的に光速で進行した長さを示すであろう。
【００１９】
他のパラメータの例には、以下に規定されるような到来角、或いは直接経路を介して受信される第1の無線信号の受信振幅、又は測距信号の後方拡散の振幅を示すパラメータがある。
【００２０】
パラメータ推定プロセスから得られるパラメータ値の各々は、多重伝搬を特徴付け、かつ、それらは、種々の方法で活用し得る。例えば、それらは、ビット誤差レートを減らすために、受信信号の均等化を補助することが出来、無線局から第1の無線信号の伝送源までの長さを推定することが出来（これは、無線受信機が設けられた目的物と人の位置決めに有用である）、かつ信号の復調に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
添付図面には、本発明の一例が記載されている。図面において、同じ参照番号は、対応する特徴を示すために用いられている。
【００２２】
以下、本発明の実施例を、無線信号を受信する目的局20からの長さを推定する無線局10に適用させた無線測距システムを例に説明する。図1を参照すると、第1のアンテナ14と処理手段16とに結合されている第1のトランシーバ12を含んでいる無線局10が図示されている。処理手段16には、第1のクロック18と格納手段19とが結合されている。格納手段19は、データを一時記憶するために処理手段16によって用いられる。さらに、図1には、第2のアンテナ24に結合され、更に第2のクロック28にも結合されている第2のトランシーバ22を備える目的局20を示している。第1及び第2のクロック18，28は、同期している。同期化の方法は、周知であるので、本明細書では説明しない。無線局10及び目的局20は、両方ともモバイル装置である。トランシーバ12、22は、両方とも拡散スペクトル信号を用いた通信を行うために装備されている。さらに、図1には、第1及び第2の反射面40，50（たとえば、壁）が図示されている。
【００２３】
無線局10から目的局20までの長さを測定する場合には、処理手段16は、第1のトランシーバ12及び第1のアンテナ14により、測距信号の伝送を開始する。測距信号は、反射面40、50で反射し、処理手段16を通過し、第1のトランシーバ12に戻り受信される。図1は、第1の反射面40からの反射をR1で示し、第2の反射面50からの反射をR2で示している。処理手段16は、測距信号を伝送してから、第1及び第2の反射面40，50からの測距信号の反射R1，R2を受信するまでの遅延時間を、第1のクロック18を基準時間として用いて推定する。これらの遅延時間の各々の値を、それぞれT1及びT2と示す。反射は、伝送した測距信号の複製と、受信した測距信号との相関によって検知しても良い。特に、反射経路が複数ある場合には、受信した測距信号の相関関数の二階微分値がピークに達する時点を算出することにより、遅延時間の測定を、促進させても良い。
【００２４】
次に、図2を参照すると、ここでは、注釈がついている長さ以外は図1と同じ多重経路のシナリオが示されている。処理手段16は、推定された遅延時間T1及びT2により、無線局10から各々の反射面40，50までの長さ、D1＝c×T1、及びD2＝c×T2（ここで、cは光速である。）を推定する。これらの長さは、無線局10から反射面40，50までの垂線で決定される。
【００２５】
本実施例では、測距信号には、二つの意味がある。測距信号は、長さD1，D2の推定を可能にすることに加えて、目的局20でも受信される。目的局20は、測距信号の受信に応じて、本願明細書において範囲信号と称する第1の無線信号を伝送する。範囲信号は、3つの経路、すなわち、直接経路、第1の反射面40からの反射経路、及び第2の反射面50からの反射経路を介して、無線局10に到達する。これらの3つ経路は、図1において、それぞれP0、P1及びP2と示されている。処理手段16は、無線局10から目的局20までの長さの推定値を生み出すために、受信した範囲信号の解析を実行する。この解析には、受信した範囲信号の数学モデルの生成が含まれる。範囲信号は、直接経路及び各反射経路を介して受信される種々の信号成分を示しているパラメータを含んでいる。このようなモデルは、式（1）で表すことができる。
【数１】
2005501266.tif 000003
ここで、cは光速であり、
ωは第1の無線信号の搬送波周波数であり、
p（t）は時間tにおいて伝送される第1の無線信号の拡張信号であり、
第1の無線信号が直接経路を介する場合k＝0であり、第1の無線信号が少なくとも一つの反射経路を介する場合k＞0であり、
Kはこのモデルにおいて示される反射信号の経路数であり、
akはk番目の経路を介して受信される範囲信号の振幅であり、
dkはk番目の経路を介して受信される範囲信号が進行する長さ（このシナリオは、図2に、d1＝d’1＋d”1及びd2＝d’2＋d”2と図示される。）であり、
θkはk番目の経路を介して受信される範囲信号の位相である。
【００２６】
同様にして、dk／cを、k番目の経路を介して受信される範囲信号の伝搬遅延τkによって示すことができる。
【００２７】
Kの値は、少なくとも1である。理想的には、大規模の反射体の各々が示される。示される反射信号の経路が多ければ多いほど、モデルの精度を向上させることができる。
【００２８】
上述したMEDLL又はMMSEのようなパラメータ推定技術は、方程式1のモデルが、既定の目標内で、受信される範囲信号にマッチする結果となる、パラメータak、dk及びθkの値を求めるために用いられる。既定の目標は、例えば、受信された範囲信号とモデルとの間の平均二乗誤差の特定の最大許容可能値とすることができる。この場合、平均二乗誤差の値が最大許容可能値以下であるときに、目標が達成される。別の例としては、既定の目標を、受信された範囲信号とモデルとの間の平均二乗誤差の最小限の値とすることもできる。この場合には、平均二乗誤差の値が最小値に到達すると、目標が達成される。別の例としては、既定の目標を、無線局10によって用いられるパラメータ値の既定の精度としてもよい。
【００２９】
本発明によれば、反射面40、50の少なくとも一つの平面と無線局10との間の垂直距離Dkを示す値は、このモデルに、直接的或いは間接的に含まれる。パラメータak及びdkの一つ以上をDkの関数によって置き換える場合には、長さDkを示す値は、モデルに直接的に含まれることになる。また、Dkの関数である一つ以上の限界をパラメータak及びdkの一つ以上に適用することにより、長さDkを示す値はモデルに間接的に含まれることになる。
【００３０】
複数の反射信号経路（すなわちk＞0）に適用される10の関数は、下記のようになる。当業者であれば、付加的な関数又は代わりの関数を導き出すことができる。
【００３１】
図2に図示されている多重経路の幾何の解析によって、k番目の経路を介して受信される範囲信号が進行する長さは、以下のように表すことができる。
【数２】
2005501266.tif 000004
関数1
ここで、φkは、直接経路を介して受信される範囲信号の到来角である。到来角φkは、k番目の反射面に対する垂線と直接経路との間の角として規定される。このため、図2及び図3に示すように、到来角φkは、k番目の反射経路と交わることはない。
【００３２】
到来角φkが0度の場合、すなわち、目標局20から無線局10への正反射(specular reflection)の伝搬方向が、k番目の反射面に対して垂線の場合、dkの値は最大となる。この状況は、図4に図示される。図4から、dkの最大値を関数2として表すことができる。
【００３３】
dk≦d0＋2Dk      関数2
φkが90度の場合、すなわち、目標局から無線局への正反射の伝搬の方向が、k番目の反射面に対して平行線の場合、dkの値は最小になる。この状況は、図3に図示される。図3から、dkの最小値を関数3として表すことができる。
【００３４】
【数３】
2005501266.tif 000005
関数3
【００３５】
図2を参照すると、dkの最小値は、さらに関数4として表すことができる。
【００３６】
dk≧2Ｄk      関数4
無線局10と目標局20とが、同じ位置に配置されると、この最小値は限界と一致する。
【００３７】
一般的に受け入れられている逆二乗伝搬律を前提とすると、k＞0の場合にk番目の経路を介して受信される範囲信号の振幅akは、伝送された範囲信号の振幅Aに比例し、dk2に反比例し、さらに、k番目の反射面の反射率μkにも比例する。すなわち、振幅akは、式（2）として表すことができる。
ak＝Aμk／dk2      （2）
同様に、後方散乱と称される、k番目の反射体から戻り受信される測距信号の振幅は、式（3）として表すことができる。
abk＝Bμk／4Dk2  k＞0の場合      （3）
ここで、Bは、伝送された測距信号の振幅である。式（2）と式（3）とを組み合わせると、反射面の反射率μkが消去され、akを式（4）として表すことができる。
ak＝（abk4Dk2／dk2）×A／B      （4）
ab1及びab2の値は、時間T1及びT2でそれぞれ受信された測距信号の振幅を測定することによって推定することができる。
【００３８】
関数1の式を、方程式（4）に置き換えることによって、以下のakの式が得られる。
ak＝（abk4Dk2／d02＋4d0Dkcosφｋ＋4Dk2）×A／B      関数5
【００３９】
関数2のdkの最大値の限界と方程式（4）を組み合わせると、結果的にakの最小値は以下の式になる。
ak≧｛abk4Dk2／（d2＋2Dk）2｝×A／B      関数6
【００４０】
関数3のdkの最小値の限界と方程式（4）を組み合わせると、結果的にakの最大値の限界は以下のようになる。
ak≦（abk4Dk2／d22＋4Dk2）×A／B      関数7
【００４１】
逆二乗伝搬律を前提とすると、a0は方程式（5）で表すことができる。
A0＝A／d02      （5）
方程式（2）と（5）とを組み合わせると、方程式（6）が得られる。
ak＝μka0d02／dk2      （6）
【００４２】
方程式（6）と関数1とを組み合わせると、関数8が得られる。
【００４３】
ak＝μka0d02／d02＋4d0Dkcosφｋ＋4Dk2      関数8
関数8は、abkと無関係であり、測距信号が用いられないときでさえ、用いることができる。概して、オフィス環境では、反射率が類似する材料を用いて壁が製造されている。この場合には、反射率μkの値は、全ての反射面で共通であると仮定すればよい。
【００４４】
関数2のdkの最大値の限界と方程式（6）とを組み合わせると、結果的にakの最小値の限界は以下のようになる。
ak≧μka0d02／（d2＋2Dk）2      関数9
【００４５】
関数3のdkの最小値の限界と方程式（6）と組み合わせると、結果的にakの最大値の限界は以下のようになる。
ak≧μka0d02／d02＋4Dk2      関数10
【００４６】
直接経路を介して受信された範囲信号の振幅a0が、受信された範囲信号から推定でき、かつ、反射面の反射率μkが、推定できる場合には、Dkの値に依存しない、以下の付加的な関数を適用することができる。
ak＜μka0      （7）
【００４７】
いかなる特殊な状況においても適用することができる最良の関数は、次のようないくつかの考慮すべき事項に依存するであろう。その事項には、第1のトランシーバ12及び第1のアンテナ14の能力と、パラメータ値に最大の制限を課す複数の関数と、受信された範囲信号及び測距信号から最も確実に抽出できるデータと、パラメータ推定プロセスにおいてパラメータの数を減少させる複数の関数とが含まれる。例えば、無線局10には、後方散乱である測距信号の到来角φkの測定機能を設けても良いし、設けなくても良い。別の例として、無線局10が、多重経路環境の特性によって、直接経路を介して受信される範囲信号の振幅a0を推定することが出来ることに比較し、後方散乱である測距信号の振幅の方をより正確に推定できるようにしても良い。この場合、abkを含んでいる関数5、6又は7を適用することは、反射率μkが仮定値を有するか、変数として残存するかに応じて、a0を含んでいる関数8、9又は10を適用する場合よりも、結果的に、計算負荷をより少なくさせることができる。
【００４８】
関数2及び3を用いると、方程式（1）においてk＞0の場合のパラメータdkの値を、パラメータd0とDkの値で規定されている値に限定することが可能になる。パラメータの数が減少し、かつdkの値が限定されるという理由で、計算負荷は、減少する。d0の値の初期の推定値が受信された範囲信号から得られる場合には、計算負荷は更に減少させることが出来る。
【００４９】
d0の値の初期の推定値を得る一つの方法は、直接経路を介して受信される範囲信号の伝搬遅延τ0を推定するために、受信された範囲信号を、伝送された範囲信号の複製と相関させることである。このとき、d0＝c×τ0となる。
【００５０】
関数1及び関数5〜10を用いると、方程式（1）においてk＞0の場合のパラメータdk又はakの値は、パラメータd0とDkの値で規定される値に限定されるが、これらの関数が、付加パラメータを導入するので、パラメータの全体数は減少しない。しかしながら、付加パラメータの値は、受信された範囲信号及び／又は測距信号の測定から推定できるので、計算負荷は減少させることができる。これらの付加パラメータは、関数1、5及び8に対する範囲信号の到来角φkと、関数5、6及び7に対する後方散乱である測距信号の振幅abkと、関数8、9及び10に対する直接経路を介して受信される範囲信号の振幅a0である。
【００５１】
到来角φkは、アンテナアレイなどの既知の測定技術を用いる、適切な装備がなされた無線局によって推定することができる。
【００５２】
直接経路を介して受信された範囲信号の振幅a0は、受信した範囲信号の測定から推定してもよい。
【００５３】
後方散乱である測距信号の振幅abkは、受信した測距信号の測定から推定してもよい。
【００５４】
受信信号の測定から推定されるパラメータ値には、不確実なマージンが存在する場合がある。この場合、関数を正確に判断することよりもむしろ、誤差のマージンを関数に適用すべきである。マージンの範囲は、推定を導くために受信された測距信号及び／又は範囲信号の品質に依存するであろう。
【００５５】
例えば、受信された測距信号及び／又は範囲信号の分解能が十分でないことにより、このようなパラメータ推定を、信頼性を持って行うことができない場合には、パラメータを、パラメータ推定プロセスで自由に変化させるために残しておくことができる。
【００５６】
パラメータ値に上限限界と下限限界を適用することが可能な場合には、上限限界と下限限界間の中点値近くの領域の、パラメータ値によりパラメータ推定を始めることによって、計算量を減少させても良い。
【００５７】
最初にモデルに含まれる全ての反射経路によりパラメータ推定プロセスを実行し、かつ1以上の関数をパラメータに適用することによって、方程式（1）で規定されるモデルのパラメータ値を、決定することができる。パラメータ推定は、受信された範囲信号とモデルとの間の平均二乗誤差が、既定の目標に到達するまで続く。これに代えて、最初モデルには一つの反射経路のみ又は反射経路の一部の組しか含めず、かつ各パラメータ値を推定するためのパラメータ推定プロセスを用い、次いで、モデルに更なる反射経路を含めることを繰り返し、かつパラメータ値を改善するためにパラメータ推定プロセスを再び実行する、反復プロセスを採用することができる。また、パラメータ推定は、受信された範囲信号とモデルとの間の平均二乗誤差が、既定の目標に到達するまで続く。1以上の関数が、少なくとも一つの反復に対して適用される。
【００５８】
図5は、無線局10の動作を図示しているフローチャートである。フローチャートは、無線局10が測距信号を伝送し、反射面40、50からの反射を受信するブロック101から始まる。ブロック102で、受信された測距信号の反射から、反射面40、50の少なくとも一つの平面と無線局10との間の垂直距離Dkの推定値が算出される。さらに、ブロック102では、オプションとして、k＞0の場合に、k番目の反射体から戻り受信された測距信号の振幅が推定される。無線局10が静的なものの場合、ブロック101及び102の代替法では、無線局10内に予め推定されかつ格納されるべきこの垂直距離Dkに対して、無線信号が特徴づけられる。これにより、範囲信号を伝送する必要性が回避される。
【００５９】
ブロック103では、無線局10によって範囲信号が受信される。ブロック104では、受信された範囲信号が解析され、k≧0の場合のパラメータak、dk及びφkのうち1つ以上の推定値が生成される。ブロック105では、方程式（1）を用いて、直接経路及び反射経路の少なくとも一つを備える、受信信号の初期のモデルが選択される。ブロック106では、ブロック104において算出される一つ以上の推定値を用いて、モデルのパラメータによって、関数が算出される。ブロック107では、パラメータ推定プロセスがモデルに適用される。これにより、パラメータ値は、ブロック103において受信される範囲信号とモデルとの間の平均二乗誤差が最小になるように、ブロック106から生じる関数の制約の範囲内で変化する。
【００６０】
ブロック108では、最小平均二乗誤差が、既定の目標に対して比較される。その平均二乗誤差が既定の目標を越えると、ブロック109で、付加的な反射信号の経路を示しているパラメータのモデルを追加することによって、モデルが増強される。その後、フローは、増強したモデルに対して、関数を算出するブロック106に戻る。ブロック107では、更なるパラメータ推定が始まる。ブロック108で比較する平均二乗誤差が、既定の目標より小さいときに、フローはパラメータ値の結果の1つ以上を活用するブロック110に渡る。
【００６１】
本実施例の場合、パラメータ値の結果の活用には、無線局10から目標局20までの長さを示すパラメータの値d0を表示すること、又はその後に続く処理のために記憶することが含まれる。たとえば、無線局10は、ユーザが携帯し、かつ目標局20を含んでいる第2の携帯機器との距離の推定値をユーザに提供する携帯機器としてもよい。別の例として、無線局10は、ユーザが携帯し、かつ目標局20が範囲を超えた移動をするとき又はそれに代えて所定範囲内を移動するときに、警報を発する近接スイッチとして機能する携帯機器としてもよい。このような応用により、親から離れて徘徊する子供に対し警告し、又は建物から対象物が不法に除去されていることを警告することができる。
【００６２】
オプションとして、到来角φkに対し１つまたは複数の値を、用いても良い。すなわち、到来角φkは、パラメータの値d0と共に、無線局10に対して算出されるべき目標局20の位置と二次元での各反射面40、50の位置とに対する十分な情報を提供する。例えば、反射面40、50が建物内の壁である場合には、目標局20を含んでいる機器の位置を、無線局10を含んでいる、ユーザが携帯している携帯機器の位置と壁とに関して、算出しても良い。このような、位置決定のためのパラメータ値の活用は、処理手段16によって実行することも可能であろう。
【００６３】
オプションとして、パラメータ推定の前に、受信された範囲信号又は測距信号の振幅の減衰が、時間tに対して、ほぼ反比例するか否かを判断するために検討してもよい。たとえば、この判断は、カーブフィッティングによって実行しても良い。このような減衰は、多数の、ランダムに配置されている反射体を示す。減衰が時間にほぼ反比例する場合には、反射信号経路がβ／tという形の式によって示される単純化モデルによって、パラメータ推定の初期の反復を、実行することができる。すなわち、単純化モデルは以下のようになる。
r（t）＝a0p（t−d0／c）ej（ωx＋θ0）×β／t      （8）
ここで、βは自由パラメータである。反射信号の経路の方程式（1）における表現は、パラメータ推定後に続く反復の間、加えられる。
【００６４】
通常、第1の無線信号及び測距信号は、スペクトル拡散信号により展開されるが、他の信号方式を用いることも可能である。
【００６５】
オプションとして、範囲信号の初期伝送に、他の方法を用いてもよい。例えば、範囲信号の伝送は、無線局10からの測距信号以外の信号を伝送することから始めてもよい。別の例として、目標局20から、定期的に、範囲信号の伝送を始めてもよい。
【００６６】
オプションとして、範囲信号を、測距信号の前に伝送してもよい。
【００６７】
オプションとして、受信された範囲信号の他のモデルを用いてもよい。例えば、このモデルが、受信信号の信号成分の位相を無視し、かつ包絡線のみをモデル化させてもよい。このようなモデルは、以下の形をとることも可能であろう。
【００６８】
【数４】
2005501266.tif 000006
【００６９】
オプションとして、反射面40、50の反射率μkを、モデルのパラメータとしてもよい。この場合、パラメータ推定は、反射面40、50の材料を決定するために活用できる、各種の材料の反射率の値のデータベースと共に、反射率μkに対する値を生成することができる。材料についてのこのような情報は、目標局20の位置の認識を補助するための補足説明を提供することができる。
【００７０】
パラメータ推定プロセスから得られる、少なくとも一つのパラメータ値を活用する他の例は、処理手段16による多重経路信号の均等化の実行時に、このような値を用いることである。パラメータak、dk（または同等にτk）及びθkの値は、多重経路の信号成分の特徴付けを行い、かつこの特徴付けされた成分を、高信頼の復調を行うことができる複合信号を産出するために、コヒーレントに組み合わせること、又は、除去された成分から干渉が少ない状態で、残存する成分が復調されることが可能となるように、各成文を除去することの何れかが、可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
多重経路の信号操作環境の動作のための無線装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】多経路環境の無線方式の方式構成図である。
【図２】図1の多重伝搬シナリオの幾何を直接の伝搬路が反射面と平行のときに示している図である。
【図３】直接の伝搬路が反射面に対する垂線であるときに、多重通路幾何を図示している図である。
【図４】本発明の実施例に従って作動するときに、多重通路幾何を図示している図である及び、
【図５】無線局の動作に関するフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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