(57)【要約】無線アドホック網のノードの間の到着時刻（ＴＯＡ）距離測定を改善する装置と方法とである。具体的に述べると、本発明は平方根レイズド・コサイン・パルス・シェイピングとチップ整合フィルタとを直接シーケンス拡散波形に用い、その乗算によりレイズド・コサイン濾波パルス応答を作って距離の推定を行う装置と方法である。この応答を用いて、或る関数が最大値にあるときの時刻、すなわち実際の信号受信時刻に対応する時刻を識別する。この装置と方法とは、受信信号に基づいてレイズド・コサイン濾波パルス応答と自己相関関数とを作る。二次近似に基づいて自己相関関数のピーク値を計算し、レイズド・コサイン濾波パルス応答と計算されたピーク値との間の検出された信号サンプリング位相オフセットを用いてこれを訂正する。次に、計算されたピーク値を訂正して、受信信号の実際の受信時刻を表す。
2005529562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アドホック通信網内のノードの間で送信しかつ受信する信号の伝播時間を決定する方法であって、
前記複数の中の第１ノードを制御して、第２のノードから送られる少なくとも１つの信号を受信して前記信号に基づいて応答を計算し、
前記第１のノードを制御して前記応答の自己相関関数を計算して前記自己相関関数に基づいて二次近似の近似ピーク値を計算し、
前記第１のノードを制御して、前記応答と前記近似ピーク値との間の信号サンプリング位相オフセットを決定してこれに応じて前記応答の実際のピーク値を計算し、
前記第１のノードを制御して、前記実際のピーク値に基づいて前記第１のノードでの前記少なくとも１つの信号の実際の受信時刻を計算して前記実際の受信時刻に基づいて信号の伝播時間を決定する、
前記方法。
【請求項２】
前記応答はレイズド・コサイン濾波パルス応答である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１のノードを制御して、平方根レイズド・コサイン・パルス・シェイピングとチップ整合フィルタとを前記信号の直接シーケンス拡散波形に用いることに基づいて前記応答を計算して少なくとも１つの平方根レイズド・コサイン関数を作ることを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記応答は各前記平方根レイズド・コサイン関数の重畳乗算を含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第１のノードを制御して前記応答の前記自己相関関数を計算することを更に含み、ただし、前記自己相関関数は次式に基づく、
2005529562.tif 000007
ここで、Ｔcはチップ周期の値、αはアルファ・フィルタ・パラメータである、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記第１のノードを制御して前記二次近似の前記近似ピーク値を計算することを更に含む、ここで、前記二次近似は次式に基づく、
2005529562.tif 000008
請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記第１のノードを制御して前記二次近似の前記近似ピーク値を計算することを更に含む、ただし、前記近似ピーク値は次式に基づく、
2005529562.tif 000009
ここで、ｙ-、ｙ+、ｙ0は前記二次近似上にある第１、第２、第３の等距離点である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記第１のノードを制御して前記サンプリング位相オフセットを計算し、ただし、前記サンプリング位相オフセットは次式に基づき、
2005529562.tif 000010
ただし、δは前記二次近似の前記近似ピーク値、δ’は前記サンプリング位相オフセットであり、また
前記第１のノードを制御して、前記近似ピーク値と前記サンプリング位相オフセットとに基づいて前記応答の前記実際のピーク値を計算する、
ことを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
アドホック通信網内のノードの間で送信しまた受信する信号の伝播時間を決定する装置であって、
前記複数の中の第１ノードを制御して、第２のノードから送られる少なくとも１つの信号を受信して前記信号に基づいて応答を計算するコントローラ、
を備え、
前記コントローラは更に前記第１のノードを制御して前記応答の自己相関関数を計算して前記自己相関関数に基づいて二次近似の近似ピーク値を計算し、
前記コントローラは更に前記第１のノードを制御して、前記応答と前記近似ピーク値との間の信号サンプリング位相オフセットを決定してこれに応じて前記応答の実際のピーク値を計算し、
前記コントローラは更に前記第１のノードを制御して、前記実際のピーク値に基づいて前記第１のノードでの前記少なくとも１つの信号の実際の受信時刻を計算して前記実際の受信時刻に基づいて信号の伝播時間を決定する、
前記装置。
【請求項１０】
前記応答はレイズド・コサイン濾波パルス応答である、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記コントローラは前記第１のノードを制御して、平方根レイズド・コサイン・パルス・シェイピングとチップ整合フィルタとを前記信号の直接シーケンス拡散波形に用いることに基づいて前記応答を計算して少なくとも１つの平方根レイズド・コサイン関数を作る、請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記応答は各前記平方根レイズド・コサイン関数の重畳乗算を含む、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記コントローラは前記第１のノードを制御して前記応答の前記自己相関関数を計算する、ただし、前記自己相関関数は次式に基づく、
2005529562.tif 000011
ここで、Ｔcはチップ周期の値、αはアルファ・フィルタ・パラメータである、請求項９記載の装置。
【請求項１４】
前記コントローラは前記第１のノードを制御して前記二次近似の前記近似ピーク値を計算する、ここで、前記二次近似は次式に基づく、
2005529562.tif 000012
請求項９記載の装置。
【請求項１５】
前記コントローラは前記第１のノードを制御して前記二次近似の前記近似ピーク値を計算する、ここで、前記近似ピーク値は次式に基づく、
2005529562.tif 000013
ここで、ｙ-、ｙ+、ｙ0は前記二次近似上にある第１、第２、第３の等距離点である、請求項９記載の装置。
【請求項１６】
前記コントローラは前記第１のノードを制御して前記サンプリング位相オフセットを計算し、ただし、前記サンプリング位相オフセットは次式に基づき、
2005529562.tif 000014
ここで、δは前記二次近似の前記近似ピーク値、δ’は前記サンプリング位相オフセットであり、また
前記第１のノードを制御して、前記近似ピーク値と前記サンプリング位相オフセットとに基づいて前記応答の前記実際のピーク値を計算する、
請求項９記載の装置。
【請求項１７】
アドホック通信網内のノードの間で送信しまた受信する信号の伝播時間を決定する命令のコンピュータ読取り可能な媒体であって、
前記複数の中の第１ノードを制御して、第２のノードから送られる少なくとも１つの信号を受信し、前記信号に基づいて応答を計算する第１の命令の集合と、
前記第１のノードを制御して前記応答の自己相関関数を計算し、前記自己相関関数に基づいて二次近似の近似ピーク値を計算する第２の命令の集合と、
前記第１のノードを制御して、前記応答と前記近似ピーク値との間の信号サンプリング位相オフセットを決定し、これに応じて前記応答の実際のピーク値を計算する第３の命令の集合と、
前記第１のノードを制御して、前記実際のピーク値に基づいて前記第１のノードでの前記少なくとも１つの信号の実際の受信時刻を計算し、前記実際の受信時刻に基づいて信号の伝播時間を決定する第４の命令の集合と、
を備える前記媒体。
【請求項１８】
前記応答はレイズド・コサイン濾波パルス応答である、請求項１７記載の媒体。
【請求項１９】
前記第１の命令の集合は前記第１のノードを制御して、平方根レイズド・コサイン・パルス・シェイピングとチップ整合フィルタとを前記信号の直接シーケンス拡散波形に用いることに基づいて前記応答を計算して、少なくとも１つの平方根レイズド・コサイン関数を作る、請求項１８記載の媒体。
【請求項２０】
前記応答は各前記平方根レイズド・コサイン関数の重畳乗算を含む、請求項１９記載の媒体。
【請求項２１】
前記第２の命令の集合は前記第１のノードを制御して前記応答の前記自己相関関数を計算する、ただし、前記自己相関関数は次式に基づく、
2005529562.tif 000015
ただし、Ｔcはチップ周期の値、αはアルファ・フィルタ・パラメータである、請求項１７記載の媒体。
【請求項２２】
前記第２の命令の集合は前記第１のノードを制御して前記二次近似の前記近似ピーク値を計算する、ただし前記二次近似は次式に基づく、
2005529562.tif 000016
請求項１７記載の媒体。
【請求項２３】
前記第２の命令の集合は前記第１のノードを制御して前記二次近似の前記近似ピーク値を計算する、ただし、前記近似ピーク値は次式に基づく、
2005529562.tif 000017
ただし、ｙ-、ｙ+、ｙ0は前記二次近似上にある第１、第２、第３の等距離点である、請求項１７記載の媒体。
【請求項２４】
前記第３の命令の集合は前記第１のノードを制御して前記サンプリング位相オフセットを計算し、ただし、前記サンプリング位相オフセットは次式に基づき、
2005529562.tif 000018
ここで、δは前記二次近似の前記近似ピーク値、δ’は前記サンプリング位相オフセットであり、また
前記第３の命令の集合は更に前記第１のノードを制御して、前記近似ピーク値と前記サンプリング位相オフセットとに基づいて前記応答の前記実際のピーク値を計算する、
請求項１７記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線アドホック網のノードの間の到着時刻（ＴＯＡ）距離測定を改善する装置と方法に関するものである。具体的に述べると、本発明は平方根レイズド・コサイン(square-root raised cosine)パルス・シェイピングとチップ整合フィルタとを直接シーケンス拡散波形に用い、その乗算によりレイズド・コサイン濾波(raised cosine filtered)パルス応答を作って距離の推定を行う装置と方法とに関するものである。この応答を用いて、或る関数が最大値にあるときの時刻、すなわち実際の信号受信時刻に対応する時刻を識別する。本出願は、米国仮特許出願第６０／３８５，５６２号、「無線アドホック通信網内の到着時刻測定の精度を改善する装置と方法（A System And Method For Improving The Accuracy Of Time Of Arrival Measurements In A Wireless Ad-Hoc Communications Network）」、２００２年６月５日出願に対して、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１１９（ｅ）章に従う利益を請求する。上記出願の全内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
移動体無線電話網などの無線通信網は過去１０年間に目覚しく普及した。これらの無線通信網は一般に「セルラ網」と呼ばれる。なぜなら、網インフラストラクチャはサービス・エリアが「セル」と呼ばれる複数の領域に分割されているからである。陸上セルラ網は複数の相互に接続された基地局（または基地ノード）を含み、基地ノードはサービス・エリア内の指定された位置に地理的に分散されている。各基地ノードは１個または複数個のトランシーバを含み、各トランシーバはカバレージ・エリア内にある無線電話などの移動体ユーザ・ノードとの間で無線周波数（ＲＦ）通信信号などの電磁信号を送信しまた受信することができる。通信信号は例えば音声データを含み、所望の変調方式に従って変調されてデータ・パケットとして伝送される。当業者が認識するように、網ノードはデータ・パケット通信を多重送信フォーマット（例えば、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）フォーマット、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）フォーマット、周波数多元接続（ＦＤＭＡ）フォーマットなど）で送信しまた受信する。これにより基地ノードの１個のトランシーバはそのカバレージ・エリア内の複数の移動体ノードと同時に通信することができる。
【０００３】
最近、「アドホック」網と呼ばれる型の移動体通信網が軍用に開発された。この型の網では、各移動体ノードは他の移動体ノードの基地局またはルータとして動作することが可能なので、基地局という固定インフラストラクチャを設ける必要がなくなる。アドホック網の詳細については、メイヤ(Mayor)の米国特許第５，９４３，３２２号に示されており、その全内容をここに援用する。
【０００４】
より高度のアドホック網も開発されていて、移動体ノードは従来のアドホック網のように相互に通信できるだけでなく、更に移動体ノードは固定網にアクセスして、公衆加入電話網（ＰＳＴＮ）やインターネットなどの他の網の他の移動体ノードと通信することが可能になる。このような高度のアドホック網の詳細は、米国特許出願第０９／８９７，７９０号、「ＰＳＴＮおよびセルラ網とインターフェースするアドホック・ピア・トゥ・ピア移動体無線アクセス・システム(Ad Hoc Peer-to-Peer Mobile Radio Access System Interfaced to the PSTN and Cellular Networks)」，２００１年６月２９日出願と、米国特許出願第０９／８１５，１５７号、「別個の予備チャンネルを持つ共用の並列データ・チャンネルへの協調チャンネル・アクセスを有するアドホック・ピア・トゥ・ピア無線網用の時分割プロトコル(Time Division Protocol for an Ad-Hoc, Peer-to-Peer Radio Network Having Coordinating Channel Access to Shared Parallel Data Channels with Separate Reservation Channel)」、２００１年３月２２日出願と、米国特許出願第０９／８１５，１６４号、「アドホック・ピア・トゥ・ピア移動体無線アクセス・システム用の優先的経路指定(Prioritized-Routing for an Ad-Hoc, Peer-to-Peer, Ｍobile Ｒadio Access System)」、２００１年３月２２日出願とに述べられており、それぞれの全内容をここに援用する。
【０００５】
このような網の移動体ノードは網内の任意の数のランダムな位置にあってよいので、必要なときに正確なノード位置を決定するのは困難である。このようなアドホック無線網内のノードの地理的座標を計算するために一般的な網内の個々のノードで用いられるアルゴリズムは「到着時刻」（ＴＯＡ）測定技術を用いる。当業者が理解するように、ＴＯＡ測定を用いることにより、移動体ノードの位置を計算するための移動体ノードの間の距離が得られる。測定は信号の伝播時間（具体的に述べると、目標ノードおよび基準ノードのトランシーバの間を信号が進むのに必要な時間）に基づく。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
到着時刻（ＴＯＡ）測定を用いることにより、２個のトランシーバまたはノードの間の距離の推定値が得られる。移動体ノード位置サービス用の高精度の計算を行うには、２個のトランシーバの間の距離を高精度で測定する必要がある。２個のトランシーバの間の距離を推定するのに用いられる１つの方法は拡散シーケンスの自己相関関数の計算に基づくもので、得られる精度は±０．５Ｔc（Ｔcはチップ速度）、すなわち±４．６８メートル（３２Ｍｃｐｓのチップ速度で）に過ぎない。
【０００７】
プロフィールの推定は二次関数を用いて行うこともできる。例えば、無線周波数（ＲＦ）信号のマルチパス・プロフィールは二次関数と多数の信号測定値とを用いて近似することができる。トラン(Tran)の米国特許第６，２６９，０７５号に述べられているように、ピーク信号強度を持つマルチパスに対応する二次関数のピークを簡単な微分により見つけることができる。この特許の全内容をここに援用する。しかしトラン特許に更に詳細に述べられているように、非二次形の場合は、推定タイミング・オフセットを計算するために実際のプロフィール情報から訂正曲線を得る必要もある。しかしトランは、ＲＦ信号のマルチパス・プロフィールが、トランシーバで用いられるパルス・シェイピング・フィルタに関係することと、この特性を用いれば適用する実際の訂正を決定することができることを開示していない。
【０００８】
したがって、移動体ユニット位置サービス用の高精度の計算を行うために、パルス・シェイピング・フィルタ出力を用いて信号の到着時刻の精密な推定と非二次信号プロフィール用のタイミング・オフセット訂正とを行う装置と方法とが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、アドホック通信網内でＴＯＡ測定の精度を改善する装置と方法とを提供することである。
本発明の別の目的は、平方根レイズド・コサイン・パルス・シェイピングとチップ整合フィルタとを直接シーケンス拡散波形に用いてレイズド・コサイン濾波パルス応答を作る装置と方法とを提供することである。
本発明の別の目的は、レイズド・コサイン濾波パルス応答に基づいて自己相関関数を計算し、二次近似技術を用いてピーク値を計算する装置と方法とを提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、サンプリング位相オフセットを計算して、生成されたレイズド・コサイン濾波パルス応答のピーク値を表すピーク値の訂正を行うことができる装置と方法とを提供することである。
本発明の別の目的は、改善されたＴＯＡ測定に用いられる実際の信号受信時刻を表すために決定されたピーク値を訂正する装置と方法とを提供することである。
【００１１】
これらの目的は、無線アドホック網のノードの間の到着時刻（ＴＯＡ）距離測定を改善する装置と方法とにより実質的に達せられる。本発明の装置と方法とは、平方根レイズド・コサイン・パルス・シェイピングとチップ整合フィルタとを直接シーケンス拡散波形に用い、その乗算によりレイズド・コサイン濾波パルス応答を作って、高精度の距離推定値を確立する。この応答を用いて、或る関数が最大値にあるときの時刻、すなわち実際の信号受信時刻に対応する時刻を識別する。
【００１２】
この装置と方法とは、受信信号に基づいてレイズド・コサイン濾波パルス応答と自己相関関数とを作る。自己相関関数のピーク値は二次近似に基づいて計算される。ピーク値はレイズド・コサイン濾波パルス応答と計算されたピーク値との間に検出される信号サンプリング位相オフセットを用いて訂正する。計算されたピーク値を訂正して、信号伝播の正確な距離推定に用いられる受信信号の実際の受信時刻を表す。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の或る実施の形態を用いるアドホック・パケット交換無線通信網１００の一例を示すブロック図である。具体的に述べると、網１００は複数の移動体無線ユーザ端末１０２−１から１０２−ｎ（一般にノード１０２または移動体ノード１０２と呼ばれる）を含み、必ずしも必要ではないが、複数のアクセス・ポイント１０６−１，１０６−２，．．．１０６−ｎ（一般にノード１０６またはアクセス・ポイント１０６と呼ばれる）を有する固定網１０４を含み、ノード１０２はアクセス・ポイントにより固定網１０４にアクセスする。固定網１０４は、例えば、コア・ローカル・アクセス網（ＬＡＮ）や、網ノードが他の網（アドホック網、公衆加入電話網（ＰＳＴＮ）、インターネットなど）にアクセスするための複数のサーバやゲートウエイ・ルータを含んでよい。網１００は更に、他のノード１０２，１０６，１０７の間のデータ・パケットの経路を指定するための複数の固定ルータ１０７−１から１０７−ｎ（一般にノード１０７または固定ルータ１０７と呼ばれる）を含んでよい。ここでは説明の目的で、上に説明したノードを総称的に「ノード１０２，１０６，１０７」または単に「ノード」と呼ぶことがある。
【００１４】
当業者が理解するように、ノード１０２，１０６，１０７は相互に直接、またはノードの間で送られるパケット用のルータとして動作する１つ以上の他のノード１０２，１０６，１０７を介して、通信することができる。これについては、上述のメイヤの米国特許第５，９４３，３２２号と、米国特許出願第０９／８９７，７９０号と、０９／８１５，１５７号と、０９／８１５，１６４号とに述べられている。
【００１５】
図２に示すように、各ノード１０２，１０６，１０７はトランシーバ１０８を含み、トランシーバ１０８はアンテナ１１０に結合して、コントローラ１１２の制御の下にノード１０２，１０６，１０７との間で信号（パケット化された信号など）を受信および送信することができる。パケット化されたデータ信号は、例えば音声や、データまたはマルチメディア情報や、ノード更新情報を含むパケット化された制御信号を含んでよい。
【００１６】
各ノード１０２，１０６，１０７は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）などのメモリ１１４を更に含む。メモリ１１４は、自分自身や網１００内の他のノードに関する情報を記憶し、また特に、その経路を指定することができる。ノード１０２，１０６，１０７は、例えば新しいノードが網１００に入ったとき、または網１００内の既存のノードが移動したとき、放送機構を介して相互にそれぞれのルーティング情報（ルーティング広告またはルーティング表情報と呼ばれる）を定期的に交換する。
【００１７】
図２に更に示すように、或るノード（特に移動体ノード１０２）はホスト１１６を含んでよい。ホスト１１６は、ノートブック・コンピュータ端末、移動体電話ユニット、移動体データ・ユニット、または任意の他の適当な装置などの任意の数の装置を含んでよい。また各ノード１０２，１０６，１０７は、インターネット・プロトコル（ＩＰ）やアドレス解決プロトコル（ＡＲＰ）を実行するための適当なハードウエアおよびソフトウエアを含む。これらの目的は当業者に容易に認識されよう。伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）やユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）を実行するための適当なハードウエアおよびソフトウエアも含んでよい。また各ノードは、到着時刻（ＴＯＡ）計算を行うための適当なハードウエアおよびソフトウエアを含む。これについては後で詳細に説明する。
【００１８】
前に述べたように、このような網の移動体ノード１０２は網内の任意の数のランダムな位置にあってよいので、必要なときに正確なノード位置を決定するのは困難である。ノード１０２，１０６，１０７が相互の位置を確認するため、到着時刻測定値を用いて第１および第２のノードの２個のトランシーバの間の距離の推定を行ってよい。移動体ノード位置サービスのために高精度の計算を行うには、２個のトランシーバの間の距離を高精度で測定する必要がある。以下に説明する本発明の実施の形態は、レイズド・コサイン濾波パルス応答の３つの値を用いて、サブチップ分解能で自己相関関数のピーク位置を決定することにより、関数がその最大値のときの時刻を識別する。計算された時刻の値は実際の受信時刻に対応するので、高精度で推定することができる。
【００１９】
本発明の実施の形態は平方根レイズド・コサイン・パルス・シェイピングとチップ整合フィルタとを直接シーケンス拡散波形に用い、その乗算によりレイズド・コサイン濾波パルス応答を得る。レイズド・コサイン濾波パルス応答の３つの値を用いて、サブチップ分解能で自己相関関数のピーク位置を決定することにより、関数がその最大値にあるときの時刻を計算することができる。この時刻は実際の受信時刻に対応し、高精度で推定することができる。次に、これを用いて受信ノードと送信ノードとの間の距離を決定することができる。後で説明するように、受信ノード１０２，１０６，１０７は、追加の測定値と共にこの情報を用いて、送信ノード１０２，１０６，１０７の位置を決定することができる。また、当業者が認識するように、後で説明する計算は受信ノード１０２，１０６，１０７のコントローラ１１２または任意のその他の適当な構成要素で行うことができる。
【００２０】
後で説明する本発明の実施の形態を用いて、図１に示すような通信システム内のサンプリング位相オフセットを決定して、サンプリング時間より大きい程度の分解能でサンプリング遅れを測定することができる。上に述べたように、本発明の実施の形態は平方根レイズド・コサイン・パルス・シェイピングとチップ整合フィルタとを直接シーケンス拡散波形に用いて、レイズド・コサイン濾波パルス応答を生成する。チップ・シーケンスと平方根レイズド・コサイン関数とを畳み込み、各平方根レイズド・コサイン関数の重畳乗算を行うと、或るレイズド・コサイン関数が得られる。この応答は次式（１）で表すことができる。一例を図３のグラフ１１８内のプロット１２０として示す。
2005529562.tif 000003
ただし、この例では、Ｔcは３１．２５ｎｓ（チップ速度＝３２Ｍｃｐｓ）のチップ周期、αは０．２３に等しいアルファ・フィルタ・パラメータである。図３は、本発明の或る実施の形態に係る図１に示す網内の或るノードが実行した相関関数の一例を示す。
【００２１】
レイズド・コサイン濾波パルス応答が決定されると、図３のグラフ１１８内のプロット１２２で示す関数の二次近似を用いるのは式（１）の自己相関関数のピークを識別する簡単な方法である。このプロフィールは二次式（２）を用いて近似することができる。
2005529562.tif 000004
【００２２】
プロット上の３つの等距離点で定義される二次式のピークは式（３）で表される。
2005529562.tif 000005
ただし、ｙ0，ｙ+，ｙ-は、３連続チップを受信したときに自己相関関数が生成する３連続値である。これらの値はｙ0＞ｙ+およびｙ0＞ｙ-になるように選択される。
【００２３】
チップが値ｙ0を生成する時刻を１チップ（３２．１２５ｎｓ）の分解能を持つ到着時刻と見なす。自己相関関数がその最大値を有するときのそのチップ内の時刻を識別するため、３つの値を用いて、式（２）で表される放物線関数の係数Ａ，Ｂ，Ｃを計算する。放物線関数の最大値は関数の微分値がゼロである時刻−１／２・Ｂ／Ａである。式（３）は、式（２）のＡとＢとをｙ0，ｙ+，ｙ-を用いた対応する式で置き換えることにより得られる。このようにして計算されたδの値は、ｙ0を与えるチップの中心を受信した時刻と、放物線関数がその最大値を有するときの時刻との差である。これはチップ継続時間である３２．１２５ｎｓの端数であって、到着時刻に訂正値として与えられる。
【００２４】
図４のグラフ１２４は、本発明の或る実施の形態に係る二次近似におけるδ（グラフ上のΔ）と実際の遅れ（原点「０」で表される）との関係を示す。二次近似であれ実際のレイズド・コサイン関数であれ、図４の曲線１２６を正しくサンプリングすると、ｙ-,ｙ0,ｙ+は点−１＋δ，０＋δ，１+δ（これらはサンプリング遅れであって時刻値ではない）の値である。時刻値を計算するには、サンプリング遅れにサンプリング間隔Ｔc（この例では３１．２５ｎｓ）を乗算する。ｙ0のサンプリングは−０．５Ｔcと＋０．５Ｔcとの間のどこででも起こり得るので、点０の「実際の」ピークと点δの「サンプリングされた」ピークとの間の遅れを推定する必要がある。
【００２５】
図３に戻って、グラフ１１８は１つのグラフの上に相関関数とこれに関連する二次近似とを示すもので、平方根レイズド・コサイン・パルスのプロット１２０と二次近似のプロット１２２とを示す。平方根レイズド・コサイン・パルス・シェイピング関数１２０は二次形式でない（すなわち、図３で関数１２０は近似１２２と一致しない）ので、δはその期待値から系統的にずれる（図４に示すように）。訂正された値δ’は自己相関ピーク（すなわち、平方根レイズド・コサイン・パルス１２０のピーク）の一層良い近似を与える。
【００２６】
式（４）で決定されるサンプリング位相オフセットを用いると、飛行時間測定値の精度が大幅に良くなる。
2005529562.tif 000006
ただし、δは二次近似のピーク・オフセットを表し、δ’は平方根レイズド・コサイン・パルス・シェイピング関数が近似から少しずれているためにδを実際のピーク値にするのに必要な追加のオフセットを表す。δの値はピークの近似であり、δ’はシステムの誤差を補償した修正値である。この訂正の係数を経験的に計算してピーク決定の誤差を最小にする。
【００２７】
図５は近似プロセスを示す。図３の二次関数とパルス・シェイピング関数とは明らかに異なっており、式（３）を用いるとデルタの推定に誤差が加わることを示す。この誤差は図５のグラフ１２８に示されており、サンプリングをオフチップで行う（すなわち、端数のチップディレイ（遅れ）が−０．５Ｔcまたは＋０．５Ｔcに一層近づく）ほど非常に大きくなる。訂正式（４）は、遅れを正確に示す理想的な識別子（プロット１３４）と式（３）で用いた粗いが計算は容易な識別子（プロット１３２）との間の誤差を最小にするように設計される。図５のグラフ１２８は、レイズド・コサイン関数１３０（１２８の左側目盛を用いる）と、計算された識別子１３２、理想的な識別子１３４、訂正された識別子と理想的な識別子との差１３６（１２８の右側目盛を用いる）を示す。このチャートでは、理想的な識別子と訂正された識別子との差はほとんど水平線である。なぜなら、その絶対値は常に０．００１より小さいからである。
【００２８】
上に述べたように、到着時刻技術を用いて移動体ノードの位置を計算するのに飛行時間（すなわち移動体ノード１０２の間の信号の伝播時間）を用いてよい。上に述べた実施の形態を用いると測定精度が大幅に改善される。例えば、３２Ｍｃｐの信号速度で電磁波が伝播する場合を考えると、タイミング測定に半チップの誤差があるたびに、２個のトランシーバ間の距離の推定に約５メートルの誤差を生じる（信号劣化に関連する誤差であっても）。式（３）からチップ遅れを推定し、本発明の実施の形態に係る式（４）の訂正値を適用することにより、誤差値を計算して図６に示すシミュレーションに示す。
【００２９】
図６は、グラフ１３８で±０．１単位のランダム誤差の影響を受ける相関関数の３０００測定値の誤差の分布を示す。グラフ１３８で、プロット１４０は「ｘ」メートルの値を有する誤差の正規誤差頻度密度関数を表す。分布の下の面積は１に等しいので、プロット１４０で示す正規分布は確率分布である。プロット１４０の平均値（μ）は０．０メートルであり、標準偏差(σ)は０．５メートルである。
【００３０】
当業者に周知のように、プロット１４０の母集団の約７０％はμ±１σ内に入り、プロット１４０の母集団の約９９％はμ±２σ内に入る。したがってグラフ１３８は、測定値の７０％が０．５メートルより小さな誤差により影響を受け、測定値の９９％が１．０メートルより小さな誤差により影響を受けたことを示す。
【００３１】
プロット１４２はプロット１４２の正規累積分布関数を表す。この関数は誤差が或る値「ｘ」以下である確率を定義する。グラフ１３８に示すように、正しい値から±１．５メートルより多く離れた測定値はなかった。
【００３２】
本発明の少数の例示の実施の形態について詳細に説明したが、当業者が容易に認識するように、本発明の新しい教示と利点から実質的に逸れることなく、例示の実施の形態に多くの変更を行うことが可能である。全てのこのような変更は、定義された本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明のこれらの目的と利点と新しい機能は、添付の図面を参照して詳細な説明を読めば容易に認識される。
【図１】本発明の或る実施の形態に係る複数のノードを含むアドホック・パケット交換無線通信網の一例のブロック図である。
【図２】図１に示す網内に用いられる移動体ノードの一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の或る実施の形態に係る図１に示す網内のノードが実行する相関関数の一例を示す。
【図４】本発明の或る実施の形態に係るδと実際の遅れとの関係の一例を示す。
【図５】本発明の或る実施の形態に係る図１に示す網内のノードが実行する近似プロセスの一例を示す。
【図６】本発明の或る実施の形態に係る図３に示す相関関数を実行することにより実現された誤差分布プロットの一例を示す。
【図１】
2005529562.tif 000019
【図２】
2005529562.tif 000020
【図３】
2005529562.tif 000021
【図４】
2005529562.tif 000022
【図５】
2005529562.tif 000023
【図６】
2005529562.tif 000024
【国際調査報告】
2005529562.tif 000025
2005529562.tif 000026