(57)【要約】      （修正有）【課題】ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）インパルス無線の受信機において、ハードウエア量が少ない、送受信間のクロックドリフト補正方式を提供する。【解決手段】第１ステップ１００において、送信機と受信機との間の初期クロックドリフトΔＤＨinitを推定し、初期設定を行なう。反復ループを実行し、ステップ１０２において、プライマリ信号を受信し、ステップ１０６でΔＤＨi、ステップ１０４でこの値を所定の値だけ減らした値、ステップ１０８で所定値だけ増やした値を推定し、ステップ１１０において、これらの値を使用して、少なくとも１つの第１の合成を行い、それぞれ所定の値だけ増加および減少した値を使用して少なくとも１つの第２の合成および少なくとも１つの第３の合成を行い、少なくとも３つの合成の中から品質判定基準を最大にする合成を選択し、適切な場合、クロックドリフトを選択した合成に対応するクロックドリフトに適合させる。【選択図】図８
2012217163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機（１）から、少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法であって、
−前記送信機（１）と前記受信機（２）との間の初期クロックドリフトΔＤＨinitを推定して、測定を事前に初期設定し、
−反復ループを実行し、この反復ループの実行中に、
・少なくとも２つのサンプルから成る少なくとも１つの受信プライマリ信号を合成するステップを行い、このステップの実行中に、前記推定クロックドリフトを使用して、少なくとも１つの第１の合成を行い、前記推定クロックドリフトを所定の値だけ増加した値、および減少した値をそれぞれ使用して、少なくとも１つの第２の合成、および少なくとも１つの第３の合成を行い、
・前記少なくとも３つの合成の中から、品質判定基準を最大にする合成を選択し、適切な場合、前記クロックドリフトを、前記選択した合成に対応するクロックドリフトに適合させるようになっていることを特徴とする、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項２】
前記合成ステップ中に、１つの受信プライマリ信号に対する少なくとも３つの合成を、前記推定クロックドリフトΔＤＨiと、前記推定クロックドリフトをそれぞれ所定の値だけ増加した値ΔＤＨi＋δ1および減少した値ΔＤＨi−δ2とを、それぞれ使用して行い、前記３つの合成の中から品質判定基準を最大にする合成を選択し、適切な場合、前記選択した合成に対応するクロックドリフトに、前記クロックドリフトΔＤＨi+1を適合させようになっており、ΔＤＨiはループｉのクロックドリフトであり、ｉは自然数であり、δ1およびδ2は、それぞれ所定の基本クロックドリフトに相当することを特徴とする、請求項１に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項３】
前記初期設定ステップ中に、
−前記送信機から送信された少なくとも１つのプライマリ信号を受信し、
−このプライマリ信号に対して、クロックドリフトΔＤＨj＝ΔＤＨ＋ｊ×δの離散範囲内のクロックドリフトΔＤＨjをそれぞれ使用して、ｊ＋１回の異なる合成を行い、
−品質判定基準を最大にする前記クロックドリフトを初期クロックドリフトΔＤＨinitとして選択するようになっており、
ΔＤＨは、所定のクロックドリフト値であり、ｊは、整数であり、δは、所定の基本クロックドリフトに相当することを特徴とする、請求項１または２に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項４】
前記初期設定ステップ中に、
−前記送信機と前記受信機の前記クロックドリフトの時間特性より短い期間にわたって、前記送信機から送信された第１のプライマリ信号を前記受信機で受信し、この第１のプライマリ信号に対して合成を行い、その到着時刻を測定し、
−期間θ後に、前記送信機と前記受信機の前記クロックドリフトの時間特性より短い期間にわたって、第２のプライマリ信号を前記受信機で受信し、この第２のプライマリ信号に対して合成を行い、その到着時刻を測定し、
−前記到着時刻間の差を利用して、前記初期クロックドリフトΔＤＨinitの推定を行うようになっていることを特徴とする、請求項１または２に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項５】
前記初期設定ステップ中に、
−前記送信機と前記受信機の前記クロックドリフトの時間特性より短い期間にわたって、第１のプライマリ信号を送信し、
−この第１のプライマリ信号を受信して、この信号に対して合成を行い、
−期間θ後に、前記送信機と前記受信機の前記クロックドリフトの時間特性より短い期間にわたって、第２のプライマリ信号を送信し、この第２のプライマリ信号を受信し、この第２のプライマリ信号に対して合成を行い、
−前記第１のサンプルおよび前記第２のサンプルを合成して、初期クロックドリフト間隔ΔＤＨjを決定し、
−前記送信機から送信された少なくとも１つの第３のプライマリ信号を受信し、
−この第３の信号に対して、前記決定した間隔ΔＤＨj＝ΔＤＨ＋ｊ×δであるクロックドリフトΔＤＨjをそれぞれ使用して、ｊ＋１回の異なる合成を行い、
−品質判定基準を最大にする前記クロックドリフトを初期クロックドリフトΔＤＨinitとして選択するようになっており、
ΔＤＨは、所定のクロックドリフト値であり、ｊは、自然数であり、δは、所定の基本クロックドリフトに相当することを特徴とする、請求項１または２に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項６】
前記所定の基本クロックドリフト（δ1、δ2）は等しいようになっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項７】
前記２つの所定の基本クロックドリフト（δ1、δ2）の少なくとも１つは、合成期間Ｔintegrationにおけるサンプルの移動ｔechに相当するようになっていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項８】
前記合成は、割り当てられたメモリスロット内のサンプル（ｎ，ｋ）の値を合計することによって行われ、前記クロックドリフトの補正は、メモリのアドレスポインタを移動することによって行われるようになっていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項９】
前記合成は、割り当てられたメモリスロット内のサンプル（ｎ，ｋ）の値を相関させることによって行われ、前記クロックドリフトの補正は、前記メモリのアドレスポインタを移動することによって行われるようになっていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項１０】
前記合成は、割り当てられたメモリスロット内のサンプル（ｎ，ｋ）の値を合計することによって行われ、前記クロックドリフトの補正は、前記送信機のクロックを移動することによって行われるようになっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項１１】
前記受信プライマリ信号に対する前記少なくとも３つの合成を、前記推定クロックドリフトΔＤＨiと、前記推定クロックドリフトをそれぞれ所定の値だけ増加した値ΔＤＨi＋δ1および減少した値ΔＤＨi−δ2とを、それぞれ使用して並行して行うようになっていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項１２】
連続して受信した３つのプライマリ信号に対する少なくとも３つの合成を、推定クロックドリフト（ΔＤＨi）と、この推定クロックドリフトをそれぞれ所定の値だけ増加した値（ΔＤＨi+1＋δ1）および減少した値（ΔＤＨi+2−δ2）とを、それぞれ使用して順次行うようになっていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項１３】
前記品質判定基準は、信号対雑音比Ｓ／Ｎ、振幅、エネルギーまたは電力から成るグループから選択される１つの基準または基準の組み合わせに相当するようになっていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の、送信機（１）から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機（２）に送信された信号を合成する方法。
【請求項１４】
送信機から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機に送信された信号を合成する装置であって、
−前記送信機と前記受信機との間の初期クロックドリフトΔＤＨinitを推定して、測定を初期設定し、
−反復ループを実行し、この反復ループ実行中に、
・少なくとも２つのサンプルから成る少なくとも１つの受信プライマリ信号を合成するステップを行い、このステップの実行中に、前記推定クロックドリフトを使用して少なくとも１つの第１の合成を行い、それぞれ所定の値だけ増加および減少して、少なくとも１つの第２の合成および少なくとも１つの第３の合成を行い、
・前記少なくとも３つの合成の中から品質判定基準を最大にする合成を選択し、適切な場合、前記クロックドリフトを、前記選択した合成に対応するクロックドリフトに適合させるように構成された手段を備えていることを特徴とする、送信機から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機に送信された信号を合成する装置。
【請求項１５】
・前記推定クロックドリフトΔＤＨiと、前記推定クロックドリフトをそれぞれ所定の値だけ増加した値ΔＤＨi＋δ1および減少した値ΔＤＨi−δ2とを、それぞれ使用して前記受信プライマリ信号に対する少なくとも３つの合成を行い、
・前記３つの合成の中から品質判定基準を最大にする合成を選択し、適切な場合、ΔＤＨi+1を選択して、前記選択した合成に対応するクロックドリフトに適合させようになっており、
ΔＤＨiは、ループｉの前記クロックドリフトであり、ｉは、自然数であり、δ1およびδ2は、それぞれ所定の基本クロックドリフトに相当するように構成されている手段を備えていることを特徴とする、請求項１４に記載の、送信機から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機に送信された信号を合成する装置。
【請求項１６】
前記手段は、
−前記送信機から送信された少なくとも１つのプライマリ信号を受信し、
−このプライマリ信号に対して、クロックドリフトΔＤＨj＝ΔＤＨ＋ｊ×δの離散範囲内のクロックドリフトΔＤＨjをそれぞれ使用して、ｊ＋１回の異なる合成を行い、
−品質判定基準を最大にするクロックドリフトを初期クロックドリフトΔＤＨinitとして選択するように構成され、
ΔＤＨは、所定のクロックドリフト値であり、ｊは、整数であり、δは、所定の基本クロックドリフトに相当していることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の合成装置。
【請求項１７】
少なくとも１つのメモリ（２２）を備え、割り当てられたメモリスロット内のサンプル（ｎ，ｋ）の値を合計して前記合成を行い、前記メモリ（ｋ）のアドレスポインタ（２０）を移動することによって前記クロックドリフトの補正を行うように構成されていることを特徴とする、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の、送信機から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機に送信された信号を合成する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機に送信された信号の合成方法、および同方法の実施装置に関する。
【０００２】
本発明は、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）インパルス無線技術、すなわち、１０ｄＢ帯域幅と中心周波数との比が２５％を上回る信号を使用する無線技術分野に属し、より詳細には、合成中における送信機とＵＷＢ受信機との間のクロックドリフトの補正に関する。
【背景技術】
【０００３】
この無線技術は、ＩＥＥＥ標準８０２．１５．４ａの主題となっている。
【０００４】
この技術は、パーソナルネットワーク、および低速ローカルワイヤレスネットワークの種類、すなわち通信タグ、センサネットワーク、アドホックネットワーク（すなわち、予め確立されたインフラストラクチャがなくても自己組織化できるネットワーク）、位置測定、セキュリティ等に適用できるものである。
【０００５】
インパルス方式ウルトラワイドバンド通信システムにおいて、送信機と受信機との間で送信されるデータは、振幅、位相、または位置で符号化された電磁パルスである（非特許文献１参照）。送信機と受信機との間の通信プロセスの重要なステップは、データパケットの受信時において、これらのデータパケットの受信機レベルへの到達時点を決定するときに生じる。この場合、受信信号と受信機との同期が必要である。この同期は、通信媒体に支障がある（マルチパスが出現する）とき、ますます実行が難しくなる。
【０００６】
低速パーソナル無線ネットワーク用のウルトラワイドバンド方式の物理層を提案しているＩＥＥＥ標準８０２．１５．４ａは、回路の複雑さに関して新しい制約を付している。さらにこの標準は、クロックの不完全さに関して特に強い制約をもたらす、比較的長い継続期間を有するデータパケットの使用について提案している。これらの２つの特徴は、ともに、クロックの不完全性の検出および補正のために、ロバストなスキームを考案することを要求している。受信機とデータパケットの同期を可能にする多くの解決手段が、現在既に存在している。頻繁に使用されている技術は、受信信号を様々な時点における波形と相関させるものである（特許文献１〜７：ＷＯ１９９６−０４１４３２、ＷＯ２００１−０７３７１２、ＷＯ２００１−０９３４４２、ＷＯ２００１−０９３４４４、ＷＯ２００１−０９３４４６、ＵＳ２００５−００８９０８３、ＵＳ２００６−００１８３６９参照）。
【０００７】
提案されているアーキテクチャは、非常に高速な同期を可能にするが、しかし回路が非常に複雑になるという代償を払うことになる（使用される無線周波数コンポーネントは、ミキサ、積分器、局部発振器等である）。
【０００８】
しかし、この複雑さおよびコストの上乗せは、例えば煙が充満した環境にいる消防士または雪崩の犠牲者の探索などの特に位置測定用途などの、ある種の用途では許容できない（例えば、特許文献８：ＷＯ２００６／００３２９４参照）。従って、送信機と受信機との間のクロックのドリフトについての問題が生じる。この問題について、以下で詳細に説明する。
【０００９】
実際のところ、第２の送信機／受信機に対する第１の送信機／受信機の位置を決めるために、一般に、非常に継続期間の短い電磁パルスの到達所要時間または到達所要時間に関係する量の測定が使用されている。
【００１０】
この原理は、「双方向測距」（ＴＷＲ）とも呼ばれており、この原理について、図１および図２に示してある。
【００１１】
図１は、第１の送信機／受信機１および第２の送信機／受信機２を示し、それぞれが、自装置のクロックＨ１およびＨ２をそれぞれ有している。これらのクロックは同期していない。
【００１２】
図２は、第１の送信機／受信機１と第２の送信機／受信機２との間で交換される信号の送受信のタイムチャートを示す。
【００１３】
この信号の交換において、送信機／受信機１は、時点ｔ0に電磁パルスを送信する。光の伝播速度ｃと関係して、このパルスは、時刻ｔ＝ｔ0＋ｄ／ｃに送信機／受信機２に到達することになる。ここで、ｄは、送信機１と受信機２との間の距離を表す。
【００１４】
この時点で、装置２は、正確な送信時刻ｔ0が分かっていれば、距離ｄを測定することができるが、２つの装置は、それらのクロックのドリフトのせいで、正確には同期していないから、そうはならない。
【００１５】
従って、既知の期間ΔＴ後に、今度は送信機／受信機２がパルスを送信し、このパルスが、時刻ｔ＝ｔ0＋２ｄ／ｃ＋ΔＴに装置１に到達する。
【００１６】
送信機／受信機２とは対照的に、送信機／受信機１は、時点ｔ0およびシステムの定数である期間ΔＴを知っているので、実際に距離を求めることができる。
【００１７】
到着時刻、ひいては測定される距離の正確さは、パルスの継続期間に直接関連している。通常、これらのパルスの継続期間は、ナノ秒程度（１ナノ秒間に、パルスは３０ｃｍ進む）である。さらに、時間領域で非常に狭いパルスは、周波数領域で非常に広いことが知られている。このため、短いパルスを使用する無線システムは、そのスペクトルの広さに関連して、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）無線と呼ばれている。
【００１８】
そのスペクトル拡散が大きい（数百メガヘルツ）ため、これらのシステムは、送信レベルが非常に弱いという特徴もある。実際のところ、ＵＷＢシステム専用に割り当てられている周波数帯はない。それ故、ＵＷＢシステムは、他の「従来の」無線システムのために確保されている周波数帯を、それらの無線システムを妨害することなく使用しなければならない。
【００１９】
従って、立法者は、ＵＷＢシステムから、「従来の」無線システムへのあらゆる妨害を未然に防ぐために、極小送信電力（例えば、３〜５ＧＨｚ間で−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ）に関する基準を決定した。反対に、ＵＷＢシステムは、従来の無線システムからの送信をまともに受ける。
【００２０】
一方では送信電力が小さく、他方では大きな妨害が存在することから、ＵＷＢシステムは、狭い範囲（通常、２、３メートル）の用途に限定されている。測定によると、３Ｖ振幅の５００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ帯のパルスの範囲は、（等方向性アンテナで）約３ｍであった。
【００２１】
しかし、ある種の適用シナリオ、特に位置測定のシナリオでは、例えば数十ｍ程度のはるかに広い範囲を必要としている。
【００２２】
放射電力を増大しないという課題に対応して、範囲の拡大は、平均化メカニズムと全て同種のデジタル処理操作だけで達成しうる。
【００２３】
実際のところ、信号を検出できるためには、その振幅は、ノイズの振幅より大きくなければならない。実際には、信号の振幅は、ノイズの標準偏差より少なくとも３倍大きくあるべきである。すなわち、信号対雑音比は、少なくとも約１０ｄＢであるべきである。
【００２４】
ノイズを減少できる最も効果的な技術は、原理的には、送信機で同じパルスを数回送信し、受信機で受信した信号の平均（または合計）を計算することである。
【００２５】
パルス４が繰り返される周期Ｔは、ＰＲＰ（パルス繰り返し周期）と呼ばれている。受信機は、その後、この同じ周期に従って受信した信号を「チョッピング」し、それから図３に示すように合計する。このメカニズムは、「合成」とも呼ばれている。この合成信号５について、図３に概略的に示す。
【００２６】
合成メカニズムの基礎となる原理は、「信号」は、「ノイズ」よりよく合計されるということである。この原理を理解するためには、受信機によってデジタル化されたサンプルｒ（ｔ）を、「有用な信号」（パルス）ｓ（ｔ）とノイズｂ（ｔ）の和として表すことがまず必要である。
ｒ（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｂ（ｔ）    （１）
【００２７】
ノイズはランダムな変量であり、その振幅は、標準偏差σで特徴付けられ、このσは、その分散の平方根としても定義されている。
サンプルｒ（ｔ）の信号対ノイズ比は、次式で与えられる。
【数１】
2012217163.tif 000003
（２）
【００２８】
合成信号ｒm（ｔ）は、次のように表される。
【数２】
2012217163.tif 000004
（３）
【００２９】
自明なように、同一の信号がｎ回一緒に加えられると、その振幅はｎ倍される。
ｓm（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｓ（ｔ＋Ｔ）＋ｓ（ｔ＋２Ｔ）＋…ｓ（ｔ＋（ｎ−１）Ｔ）＝ｎ・ｓ（ｔ）    （４）
【００３０】
他方、ランダムな変量のｎ回の加算は、その分散のｎ倍になり、従ってその標準偏差は、
【数３】
2012217163.tif 000005
倍になる。
【数４】
2012217163.tif 000006
（５）
【００３１】
従って、
【数５】
2012217163.tif 000007
（６）
【００３２】
従って、合成信号の信号対雑音比は、非合成信号の信号対雑音比に対して、１０・ｌｏｇ（ｎ）倍に改善している。
【数６】
2012217163.tif 000008
（７）
送信スペクトルを拡散して情報項目を伝達するために、あるいはパルスを識別するために、送信信号は単に周期的というだけでなく、特定の符号化に従って変調される。例えば、図４に示すように、ウィンドウ番号ｉのパルスの位置τ（ｉ）を変更することができる。
【００３３】
この場合、前述のチョッピングおよび平均化メカニズムは、パルスが、常にはＰＲＰのウィンドウの「同じ位置」にないので、うまく機能することはできない。より一般的には、受信信号は、次のように書くことができる。
【数７】
2012217163.tif 000009
（８）
上式で、
・［τ0…τn-1］：０＜τi＜Ｔである符号位置
・［Ａ0…Ａn-1］：Ａi＝＋／−１である極性符号
・ｐ（ｔ）：受信基本パルスを表す信号
・ｂ（ｔ）：ホワイトノイズ
である
【００３４】
符号化信号を受信するために、受信信号は、予想シーケンスα（ｔ）と相関される。
【数８】
2012217163.tif 000010
（９）
この視点から、図３に示す単純な合計は、くし型関数の相関の特定の場合と解釈されてもよい。発明者たちは、次の合成信号を得ている。
【数９】
2012217163.tif 000011
（１０）
具体的には、次のようになる。
【数１０】
2012217163.tif 000012
（１１）
合成信号の信号対雑音比は、本質的に、合成信号の期待値と標準偏差との比である。
【数１１】
2012217163.tif 000013
（１２）
同じ合成利得が、単純平均の場合にも見られる。要約すると、合成利得の視点からは、周期信号の平均の計算と相関により符号化された信号の受信との間に、基本的な差はない。以下の説明は、全て、周期信号の合成という特定の場合に限定することとするが、相関により符号化される信号の受信というより一般的な場合にも、同じ原理が当てはまることに留意されたい。
【００３５】
図５を参照する。受信信号は、Ｎ個のＰＲＰ（Ｎは自然数）の連続または列から成り、ＰＲＰのそれぞれは、Ｋ個のサンプル（Ｋは自然数）を備えている。従って、ｘnkは、この場合、ＰＲＰ番号ｎのサンプル番号ｋ（フェーズとも呼ばれている）に相当する。ここで、ｋは、０とＫ−１との間にあり、ｎは、０とＮ−１との間にある。サンプルｘnkの時点は、簡単に次のようになる。
【数１２】
2012217163.tif 000014
（１３）
【００３６】
以下に示すＮ個のＰＲＰの列の合成信号であって、ＰＲＰに等しい継続期間Ｔを有する合成信号は、０からＫ−１までの番号が付けられたＫ個のサンプルを備えている。従って、合成信号のサンプルｙkは、簡単に次のようになる。
【数１３】
2012217163.tif 000015
（１４）
【００３７】
上式は、合成によって得られる処理利得が１０・ｌｏｇ（Ｎ）形式の法則に従って増加することを示している。ここで、Ｎは合成する数である。従って、ＵＷＢ装置の範囲を拡大するためには、合成する数すなわち送信パルス数を増加することが適している。正確には、α倍に範囲を拡大するためには、パルス数をα2倍にしなければならないことを示している。実際のところ、大きな範囲を得るためには、合成するパルス数は、直ぐに非常に大きくなる。例えば、システムの種々のロスおよび到達範囲（約１００ｍ）を考慮すると、合成するパルス数は６５０００に達すると思われる。
【００３８】
非常に多くのパルスの合成中に生じる問題は、効果的であるためには、合成メカニズムが、パルスの位相をそろえて加えなければならないということである。これが意味することを理解するために、図６に示すデジタル信号について、検討してみる。ＰＲＰの連続である受信信号は、例えば１μｓの周期（送信機のクロック）を有しており、受信機が同じ周期でチョッピングする場合、下に示すサンプルは、同じ位相を有しており、そろっている。この場合、合計は、完ぺきに行われることになる。
【００３９】
他方、パルス数が増加すると、合成期間が長くなり、送信機と受信機との間のクロックドリフトが非常に注意を払うべきパラメータになる。例えば、ＰＲＰが１μｓの継続期間を有する場合、６５０００個のパルスの合成には、それ故６５０００×１μｓ＝６５ｍｓが必要である。サンプルのレベル（すなわち５００ｐｓ内）で位置合わせを維持するためには、クロックドリフトは、次の値より小さくなければならない。
【数１４】
2012217163.tif 000016
（１５）
【００４０】
ところで、市販されている最高の水晶振動子は、１ｐｐｍ程度のドリフトを有する。具体的には、このドリフトは、例えば、特に電源オン時の温度の変化、水晶の老朽化、水晶に加えられた機械的衝撃、あるいは水晶の供給電圧の変動などから生じる。
【００４１】
図７は、クロックドリフトの存在時における合成への影響について示している。この場合、合成信号は広がっており、合成利得は最早最適ではない。
【００４２】
それ故、ＵＷＢシステムの範囲を拡大できるためには、送信機と受信機との間のクロックドリフトについての知識が重要である。
【００４３】
トレリスアプローチに基づいてＵＷＢシステムの２つのクロック間のドリフトを推定し、その後受信する多様なサンプルのコヒーレント合成を可能にする方法が、特許文献９（ＥＰ１，９０３，７０２Ａ１）により公知である。このアプローチによると、部分的な合計を求め、合計の全てをメモリに格納する必要がある。次に、マルチパスベースの合成プロセス（本明細書の図１１参照）によって、多くの合計を行い、その後、相互に比較し、最善のものを、例えばエネルギー判定基準などによって選択する。しかし、トレリスの使用は、かなりのハードウェアリソースと、無視できない量の事後処理とを必要とする。実際のところ、例えば、ＰＲＰの中の２０４８の地点と、６５５３５個のＰＲＰに対する＋／−１２８サンプルの最大シフト（すなわち、１２８の異なるセグメント）を使用する場合、処理動作は、次のものから構成される。
−部分和の算出：２０４８×６５５３５＝１３４百万回の加算
−部分和の記憶：２０４８×１２８＝２６２０００メモリワード
−トレリスのスキャン：２０４８×１２８×２５６＝６７百万回の加算
−スキャン結果の記憶：２５６×２０４８＝５２４０００ワード
−最善のスキャンの探索：５２４０００ワードの処理
さらに、トレリスのスキャンの動作および最善のスキャン探索の動作は、信号の受信の完了後に行われ、これは、リアルタイム処理にとって問題である。
【００４４】
最後に、必要なハードウェアリソースを限定するために、ドリフトの探索は、フェーズｋの全セットに対して行われず、それらの中の限られた数に対してだけ行われる。前述の文献に提案されているこの選択肢は、それにもかかわらず、送信機と受信機が前もって同期されていると想定している。すなわち、受信機がＰＲＰのどの部分にパルスがあるかを「知っている」と想定している。ところで、このアプローチは、ドリフトの推定後にだけ同期を行うことができるので、信号対雑音比が非常に小さいシステムでは使用できない。信号が正しく合成されない（信号対雑音比が小さい）場合、信号の同期ができない、また、送信機と受信機との間のクロックドリフトが分からない場合、信号を正しく合成することはできない。
【００４５】
また、パルスが入る瞬間だけ受信機をオンにして、エネルギー消費を減らすことができるようになっている方法が、非特許文献２から公知である。この方法は、パルスの処理とその受信との同期を必要とする。しかし、方法の開始時に同期が完全な場合でさえ、クロックドリフトによって、時が経つにつれて、パルスの受信と処理との間に脱同期化が生じる。
【００４６】
この脱同期化を軽減するために、受信機は、パルスがＰＲＰのどの部分にあるかを見つけようとする。このために、方法は、同期の３つの時点を同時に検討するアーキテクチャを使用している。
【００４７】
信号対雑音比、およびこのアプローチの性能を向上するために、この方法は、「パイロットパルス」のＰＲＰへの挿入を必要とする。パイロットパルスは、同期の３時点においてサンプリングされる。方法では、その後、同期の３時点におけるパイロットパルスが有するエネルギーを比較する。パルスの処理のために選択する同期の時点は、最大のエネルギーを有している時点である。
【００４８】
しかし、パイロットパルスの挿入は、必要な演算数を増加させ、方法を複雑にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】国際公開第１９９６−０４１４３２号
【特許文献２】国際公開第２００１−０７３７１２号
【特許文献３】国際公開第２００１−０９３４４２号
【特許文献４】国際公開第２００１−０９３４４４号
【特許文献５】国際公開第２００１−０９３４４６号
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５−００８９０８３号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００６−００１８３６９号明細書
【特許文献８】国際公開第２００６／００３２９４号
【特許文献９】欧州特許第１，９０３，７０２Ａ１号明細書
【非特許文献】
【００５０】
【非特許文献１】Ｍ．Ｚ．Ｗｉｎ、Ｒ．Ａ．Ｓｃｈｏｌｔｚ共著「インパルス無線の動作」、ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍ．Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ２  Ｎｏ．２、ｐ３６−３８、１９９８年２月
【非特許文献２】Ｌｉ  Ｈｕａｎｇ外「インパルス無線（ＩＲ）方式ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）システム用のタイミング追跡アルゴリズム(Timing tracking algorithms for impulse radio (IR) based ultra wideband (UWB) systems)」、無線通信、ネットワーキング、およびモバイルコンピューティングに関する２００７年第３回国際会議−ＷｉＣＯＭ‘０７  ２００７年９月２１〜２５日、中国、上海、ページ570-573、ＸＰ００２６６２４６９、無線通信、ネットワーキング、およびモバイルコンピューティングに関する２００７年第３回国際会議、ＷｉＣＯＭ‘０７  ＩＥＥＥ、米国、ニュージャージー州、ピスカタウェイ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００５１】
本発明は、上述の欠点の少なくとも一部を軽減することを目的としており、送信機から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機に送信された信号の合成方法であって、受信機が少しのハードウェアリソースしか必要としない方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００５２】
このため、本発明は、送信機から少なくとも１つのウルトラワイドバンド受信機へ送信された信号の合成方法を提案するもので、この方法は、
−送信機と受信機との間の初期クロックドリフトΔＤＨinitを推定して、測定を事前に初期設定し、
−反復ループを行い、この反復ループの実行中に、
・少なくとも２つのサンプルから成る少なくとも１つの受信プライマリ信号を合成するステップを行い、このステップの実行中に、推定クロックドリフトを使用して、少なくとも１つの第１の合成を行い、それぞれ所定の値だけ増加および減少して、少なくとも１つの第２の合成および少なくとも１つの第３の合成を行い、
・前述の少なくとも３つの合成の中から、品質判定基準を最大にする合成を選択し、適切な場合、クロックドリフトを、選択した合成に対応するクロックドリフトに適合させることを特徴としている。
【００５３】
個別にまたは組み合わせて設けられる、変換回路の１つ以上の特徴は、次の通りである。
【００５４】
合成ステップ中に、１つの受信プライマリ信号に対する例えば少なくとも３つの合成を、推定クロックドリフトΔＤＨiと、この推定クロックドリフトをそれぞれ所定の値だけ増加した値ΔＤＨi＋δ1および減少した値ΔＤＨi−δ2とをそれぞれ使用して行い、３つの合成の中から、品質判定基準を最大にする合成を選択し、適切な場合、クロックドリフトΔＤＨi+1を、選択した合成に対応するクロックドリフトに適合させる。ここで、ΔＤＨiは、ループｉのクロックドリフトであり、ｉは自然数であり、δ1およびδ2は、それぞれ所定の基本クロックドリフトに相当する。
【００５５】
一態様においては、初期設定ステップ中に、
−送信機が送信する少なくとも１つのプライマリ信号を受信し、
−このプライマリ信号に対して、クロックドリフトΔＤＨj＝ΔＤＨ＋ｊ×δの離散範囲内のクロックドリフトΔＤＨjをそれぞれ使用して、ｊ＋１回の異なる合成を行い、
−品質判定基準を最大にするクロックドリフトを、初期クロックドリフトΔＤＨinitとして選択する。ここで、ΔＤＨは、所定のクロックドリフト値であり、ｊは整数であり、δは、所定の基本クロックドリフトに相当する。
別の態様においては、初期設定ステップ中に、
−送信機および受信機のクロックドリフトの時間特性より短い期間にわたって、送信機が送信する第１のプライマリ信号を受信機が受信し、この第１のプライマリ信号に対して合成を行い、その到着時刻を測定し、
−期間θ後に、送信機および受信機のクロックドリフトの時間特性より短い期間にわたって、受信機が第２のプライマリ信号を受信し、この第２のプライマリ信号に対して合成を行い、その到着時刻を測定する。
−到着時刻間の差を利用して、初期クロックドリフトΔＤＨinitの推定を行う。
また別の態様においては、初期設定ステップ中に、
−送信機および受信機のクロックドリフトの時間特性より短い期間にわたって、第１のプライマリ信号を送信し、
−この第１のプライマリ信号を受信し、この第１のプライマリ信号に対して合成を行い、
−期間θ後に、送信機および受信機のクロックドリフトの時間特性より短い期間にわたって、第２のプライマリ信号を送信し、この第２のプライマリ信号を受信し、この第２のプライマリ信号に対して合成を行い、
−初期クロックドリフト間隔ΔＤＨjは、第１のサンプルと第２のサンプルの合成によって決定し、
−送信機が送信する少なくとも１つの第３のプライマリ信号を受信し、
−決定した間隔ΔＤＨj＝ΔＤＨ＋ｊ×δ内のクロックドリフトΔＤＨjをそれぞれ使用して、この第３の信号に対してｊ＋１回の異なる合成を行い、
−品質判定基準を最大にするクロックドリフトを、初期クロックドリフトΔＤＨinitとして選択する。ここで、ΔＤＨは所定のクロックドリフト値、ｊは自然数、δは所定の基本クロックドリフトに相当する。
【００５６】
変形形態において、所定の基本クロックドリフトは等しい。
【００５７】
合成期間Ｔintegrationにおけるサンプルの移動ｔechに対する規定が、例えば、２つの所定の基本クロックドリフトの少なくとも１つに関して策定されるのがよい。
【００５８】
一実施形態における合成は、割り当てられたメモリスロット内のサンプルの値を合計することによって行われ、クロックドリフトの補正は、メモリのアドレスポインタを移動することによって行われる。
【００５９】
別の実施形態における合成は、割り当てられたメモリスロット内のサンプルの値を相関させることによって行われ、クロックドリフトの補正は、メモリのアドレスポインタを移動することによって行われる。
【００６０】
一態様における合成は、割り当てられたメモリスロット内のサンプルの値を合計することによって行われ、クロックドリフトの補正は、送信機のクロックを移動することによって行われる。
【００６１】
一実施形態における、受信プライマリ信号の前述の少なくとも３つの合成は、推定クロックドリフトΔＤＨiと、この推定クロックドリフトをそれぞれ所定の値だけ増加した値ΔＤＨi＋δ1および減少した値ΔＤＨi−δ2とをそれぞれ使用して、並行して行われる。
【００６２】
代替例では、連続して受信した３つのプライマリ信号の少なくとも３つの合成は、推定クロックドリフトと、この推定クロックドリフトをそれぞれ所定の値だけ増加および減少した値とをそれぞれ使用することによって、連続的に行われる。
【００６３】
品質判定基準は、例えば、信号対雑音比Ｓ／Ｎ、振幅、エネルギーまたは電力のグループの中から選択される１つの評価基準、または評価基準の組み合わせなどに相当する。
【００６４】
また、本発明の主題は、送信機から少なくとも１つのウルトラワイドバンド受信機に送信された信号を合成する装置にも関し、この装置は、
−送信機と受信機との間の初期クロックドリフトΔＤＨinitを推定して、測定を初期設定し、
−反復ループを行い、この反復ループの実行中に、
・少なくとも２つのサンプルから成る少なくとも１つのプライマリ信号を合成するステップを行い、このステップの実行中に、推定クロックドリフトを使用して、少なくとも１つの第１の合成を行い、それぞれ所定の値だけ増加および減少して、少なくとも１つの第２の合成および少なくとも１つの第３の合成を行い、
前述の少なくとも３つの合成の中から、品質判定基準を最大にする合成を選択し、適切な場合、選択した合成に対応するクロックドリフトに適合させるように構成された手段を備えていることを特徴としている。
【００６５】
個別にまたは組み合わせて備えられる、電子システムの１つ以上の特徴は、以下の通りである。
【００６６】
この装置は、例えば、次のように構成された手段を備えている。
・推定クロックドリフトΔＤＨiと、この推定クロックドリフトをそれぞれ所定の値だけ増加した値ΔＤＨi＋δ1および減少した値ΔＤＨi−δ2とをそれぞれ使用して、受信プライマリ信号に対して少なくとも３つの合成を行い、
・３つの合成の中から品質判定基準を最大にする合成を選択し、適切な場合、選択した合成に対応するクロックドリフトに適合させるようにクロックドリフトΔＤＨi+1を選択する。ここで、ΔＤＨiはループｉのクロックドリフトであり、ｉは自然数であり、δ1およびδ2は、それぞれ所定の基本クロックドリフトに相当する。
【００６７】
これらの手段は、さらに次のように構成されているのがよい。
−送信機から送信された少なくとも１つのプライマリ信号を受信し、
−このプライマリ信号に対し、クロックドリフトΔＤＨj＝ΔＤＨ＋ｊ×δの離散範囲内のクロックドリフトΔＤＨjをそれぞれ使用して、ｊ＋１回の異なる合成を行い、
−初期クロックドリフトΔＤＨinitとして、品質判定基準を最大にするクロックドリフトを選択する。ここで、ΔＤＨは所定のクロックドリフト値であり、ｊは整数であり、δは所定の基本クロックドリフトに相当する。
【００６８】
別の態様における装置は、少なくとも１つのメモリを備え、割り当てられたメモリスロット内のサンプルの値を合計して合成を行い、メモリのアドレスポインタを移動することによって、クロックドリフトの補正を行うように構成されている。
【００６９】
他の利点および特徴は、以下の図面と一緒に本発明の説明を読むことにより明白になると思う。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】同期していないクロックを有する送信機およびＵＷＢ受信機の説明図である。
【図２】距離測定を示す概略タイムチャートである。
【図３】受信機での信号合成のメカニズムを示す簡略化した図である。
【図４】信号の例示的位置符号化を示す概略タイムチャートである。
【図５】ＰＲＰから成る受信プライマリ信号および合成信号の例示的図である。
【図６】送信機と受信機との間にクロックドリフトなしに受信されたＰＲＰから成るプライマリ信号の例示的合成を示す一例の図である。
【図７】送信機と受信機との間にクロックドリフトを有して受信されたＰＲＰから成るプライマリ信号の例示的合成を示す一例の図である。
【図８】本発明による一般的方法のステップを示すフロー図である。
【図９】ＰＲＰから成るプライマリ信号の合成を実行可能な実施形態を示す概略図である。
【図１０】本発明の方法による例示的合成を示す説明図である。
【図１１】第１の実施形態による本発明の方法の幾つかのステップを示すフロー図である。
【図１２】ＰＲＰから成るプライマリ信号の到達時刻測定によって、送信機と受信機との間のクロックドリフトの推定を示す例示的タイムチャートである。
【図１３】第２の実施形態による本発明の方法の幾つかのステップを示すフロー図である。
【図１４】本発明の方法を実施する合成装置の一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
全ての図において、同じ要素には、同じ符号を付してある。
【００７２】
図８は、本発明による一般的方法のステップを示すフロー図である。
【００７３】
送信機から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機に送信された信号を合成する方法は、基本的に２つの主要段階５０および５２から構成されている。第１は初期設定段階５０であり、この段階中に、送信機と受信機との間のクロックドリフトの値に関する調査を行う。第２の段階は追跡段階５２であり、この段階中に、クロックドリフトの値、より正確にはクロックドリフトの変動を追跡して、プライマリ信号の合成、好ましくはコヒーレントな合成を勘案して、クロックドリフトをリアルタイムに補正する。
【００７４】
プライマリ信号は、それぞれがＫ個のサンプルを備えるＮ個のＰＲＰから形成されている。従って、プライマリ信号のサンプルには、
【数１４】
2012217163.tif 000017
のように添え字を振ってもよい。ここで、
・０≦ｎ≦Ｎ−１
・０≦ｋ≦Ｋ−１
である。
【００７５】
合成信号は、例えばＮ個のＰＲＰにわたる信号の平均、またはＮ個のＰＲＰにわたる信号の相関などに相当し、プライマリ信号のＮ個のＰＲＰの合成を行うことによって得られ、Ｋ個のサンプルを備えている。
【００７６】
より詳細には、第１のステップ１００中に、送信機と受信機との間の初期クロックドリフトΔＤＨinitを推定して、測定を初期設定する。
【００７７】
後で分かるよう、この初期クロックドリフトΔＤＨinitの推定は、様々なやり方で行いうる。
【００７８】
次の第２の段階５２は、幾つかのステップを有する反復ループを実現することから成っている。
【００７９】
ステップ１０２中に、Ｋ個のサンプルから成るＰＲＰをＮ個有するプライマリ信号が受信される。ここで、Ｋは１以上の自然数である。
【００８０】
受信機は、永続的にオンにされており、それによって、プライマリ信号は継続的に合成される。これにより、一方では、プライマリ信号の受信とその処理との間の脱同期化を避けることができ、他方では、プライマリ信号全体を処理することができる。
【００８１】
次にステップ１０４、１０６、１０８中に、受信プライマリ信号の少なくとも３つの合成、好ましくはコヒーレント合成を行うが、ステップ１０６に関しては、推定クロックドリフトΔＤＨiを使用して、ステップ１０４に関しては、この推定クロックドリフトを所定の値だけ減少した値ΔＤＨi−δ2を使用して、ステップ１０８に関しては、所定の値だけ増加した値ΔＤＨi＋δ1を使用してそれぞれ行う。合成のそれぞれに関して、プライマリ信号全体を使用することができる。代替として、位相をそろえないでこれらの合成を行うこともできる。
【００８２】
ΔＤＨiは、ループｉのクロックドリフトである。もちろん、ｉ＝０に関しては、ΔＤＨ0＝ΔＤＨinitであり、ｉは自然数である。
【００８３】
δ1およびδ2は、それぞれ所定の基本クロックドリフトに相当する。
【００８４】
一実施形態においては、所定の基本クロックドリフトδ1およびδ2は、基本クロックドリフトδに等しい。
【００８５】
δは、例えば、合成期間Ｔintegrationにおけるサンプルの移動ｔechを生じるドリフト値などに相当する。
δ＝ｔech／Ｔintegration
【００８６】
図８に示すように、前述の少なくとも３つのコヒーレント合成１０４、１０６、１０８は、並行して同時に行われる。
【００８７】
変形形態においては、これらのステップ１０４、１０６、１０８を順次行うこともできる。それによって、同じ電子コンポーネントで合成を行うことができ、それ故、図８に対してより少ないリソースしか必要としないという利点が得られる。
【００８８】
また別の変形形態においては、受信および合成される３つのプライマリ信号に関するステップ１０４、１０６、１０８を順次行うことができる。すなわち、連続的に受信した３つのプライマリ信号の少なくとも３つの合成を、推定クロックドリフトΔＤＨiと、この推定クロックドリフトをそれぞれ所定の値だけ増加した値ΔＤＨi＋δ1と、所定の値だけ減少した値ΔＤＨi−δ2とをそれぞれ使用して、連続的に行うことができる。
【００８９】
この変形形態もまた、同じ電子コンポーネントで合成を行うことができ、それ故、図８に対して、より少ないリソースしか必要としないという利点がある。
【００９０】
追跡段階５２に関して、３つの合成ステップ１０４、１０６、１０８について、図８に示してある。しかし、例えば、クロックパラメータに応じて、さらには方法が実施される環境に応じて、合成数を、例えばクロックドリフトΔＤＨi＋２δ、ΔＤＨi＋δ、ΔＤＨi、ΔＤＨi−δ、ΔＤＨi−２δを使用する合成数５に増加させることが必要かもしれない。
【００９１】
次にステップ１１０中に、３つの合成の中から、品質判定基準を最大にする合成を選択する。この品質判定基準は、例えば、信号対雑音比Ｓ／Ｎ、振幅、エネルギー、および／または電力あるいはこれらの種々のパラメータの組み合わせなどに相当する。例えば、最大のエネルギーを有する合成を選択し、適切な場合、クロックドリフトΔＤＨi+1を、選択した合成に対応するクロックドリフトに適合させる。
【００９２】
ループｉにおいて、ΔＤＨi−δを使用するステップ１０４の合成が、合成１０６および１０８に対して、例えば品質判定基準として最大エネルギーを有する合成を与えていると想定する。この場合、次のループｉ＋１に関して、ΔＤＨi+1＝ΔＤＨi−δを選択して、ループｉ＋１の合成を適合されたクロックドリフトで行う。すなわちステップ１０４に関して、ΔＤＨi+1−δ＝ΔＤＨi−２δ、ステップ１０６に関して、ΔＤＨi+1＝ΔＤＨi−δ、およびステップ１０８に関して、ΔＤＨi+1＋δ＝ΔＤＨiで行う。
【００９３】
上記から、送信機と受信機との間のクロックドリフトを考慮しつつも、わずかなリソースを使用して、合成をリアルタイムに行いうることがわかる。
【００９４】
これについて、図９に示してある。図９は、上述の方法による合成装置の一部の例示的実施形態を示す。
【００９５】
図が簡潔に示していることは、信号ＰＲＰｎのサンプルｋであり、それ故、上述の定義によれば、サンプル（ｎ，ｋ）である。
【００９６】
このサンプル（ｎ，ｋ）は、合成信号ｙkを有するメモリ２２を指すポインタ２０によって指示される。より具体的には、アドレスｋによって指示される。
【００９７】
図から分かるように、提案の解決手段においては、プライマリ信号が部分和および後処理ステップを含むことなく、完全に合成されており、受信信号は、部分和（合成）として格納され、その後に後処理されて（トレリスのスキャン）、最終の合成信号になるようには構成されていない。
【００９８】
メモリ２２は、合成信号の結果を有し、アドレスポインタ２０が、更新されるサンプルを指定する。
【００９９】
クロックのドリフトがないと、アドレスポインタ２０は、それぞれの新しいサンプル（ｎ，ｋ）にインクリメントされる。
【０１００】
送信機と受信機との間にクロックドリフトが存在すると、一定の期間Ｔdraftの後、図１０に示すように、ドリフトの符号に応じて、サンプル（ｎ，ｋ）からサンプル（ｎ，ｋ＋１）または（ｎ，ｋ−１）にパルスが「スライド」する。
【０１０１】
クロックドリフトを補償するメカニズムは、ある値だけ、信号メモリアドレスポインタを単に移動して、ポインタを、認識されたドリフトの変動に従って、サンプル（ｎ，ｋ）からメモリ２２のアドレスｋ＋１またはｋ−１に向けるものである。
【０１０２】
従って、合成は、割り当てられたメモリスロット内のサンプル（ｎ，ｋ）の値を合計することによって行われ、クロックドリフトの補正は、メモリのアドレスポインタを単に移動することによって行われる。
【０１０３】
クロックのドリフトが大きい場合、新しい期間Ｔdriftの後に、別の移動が生じて、信号メモリ２２のアドレスポインタ２０が２値だけ移動される等である。
【０１０４】
従って、この方法によると、少ないハードウェアリソースを使用して有効な合成を行うことができ、それによって、少ない費用で合成装置の使用範囲をかなり拡大できることが理解しうる。
【０１０５】
別の変形形態においては、受信機のポインタ２０を移動する代わりに、送信機１のクロックＨ１をクロックドリフト値だけ送信機１自体に移動させる制御信号を送信機１に送信することが想定される。従って、ポインタ２０を強制的に移動させることなく、割り当てられたメモリスロット内のサンプルｋの値を合計することで合成を行うことができる。
【０１０６】
初期設定段階５０について、第１の実施形態を示す図１１を参照して、詳しく述べる。
【０１０７】
この第１の実施形態においては、初期設定段階は、２つのサブ段階５０Ａおよび５０Ｂに分けられる。その一方の５０Ａは、２つのプライマリ信号のパルスの到着時刻ＴＯＡの測定に基づく、クロックドリフトの計算に相当しており、クロックドリフトの粗い推定を得られる。他方は、粗い推定の周りの限られた区域における種々のクロックドリフトを、好ましくはコヒーレントに合成したプライマリ信号の精細な分析に相当する。
【０１０８】
より詳細には、ステップ２００中に、送信機と受信機のクロックドリフトの時間特性より短い期間にわたって、第１のプライマリ信号が送信される。実際のところ、この条件によって、第１のプライマリ信号の送信中のクロックドリフトを無視できる、またはゼロであると見なすことさえできる。
【０１０９】
次のステップ２０２中に、このプライマリ信号は受信され、好ましくはコヒーレントに合成され、その到着時刻が測定される。
【０１１０】
送信機と受信機が知っている期間θ後、ステップ２０４中に、送信機と受信機のクロックドリフトの時間特性より短い期間にわたって、第２のプライマリ信号が送信される。
【０１１１】
その後、ステップ２０６中に、この第２のプライマリ信号は受信され、好ましくはコヒーレントに合成され、その到着時刻が測定される。
【０１１２】
ステップ２０８中に、初期クロックドリフト間隔ΔＤＨjが、これらのＴＯＡの測定値間の差を利用して決定される。
【０１１３】
実際のところ、図１２に見られるように、このアプローチは、送信機１の２つの連続する送信の到着時刻ＴＯＡ1とＴＯＡ2を利用し、受信機２がこれら２つの送信間の「公称」期間θを知っていると想定している。このアプローチはまた、送信機が受信機から遠すぎないで、精度の低いクロックドリフト値を使用する場合でさえ、やはり合成信号を検出できるとも想定している。実施した結果は、この後の方の想定が一般によく満たされていることを示している。この場合、２つの連続する到着時刻ＴＯＡ1とＴＯＡ2の測定によって、クロックドリフト値、または少なくとも初期クロックドリフト間隔ΔＤＨjの直接計算ができるようになる。
【０１１４】
これを理解するために、２つの送信間の期間がθに等しく、送信機１と受信機２との間の伝播時間がｔpに等しく、送信機に対する受信機のクロックドリフトがΔＤＨinitに等しいと想定する。図１２に示すように、送信機のクロックが測定した到着時刻ＴＯＡ1およびＴＯＡ2は、時間差θだけ離れている。他方、クロックドリフトによって、受信機のクロックがそれらを測定するとき、２つの到着時刻の間の認識される時間は「拡張」され、θ（１＋ΔＤＨinit）に等しくなる。受信機が値θを知っているので、受信機は、その値からドリフト値ΔＤＨinitを推測することができる。
【０１１５】
特に受信信号の品質、およびクロックドリフトΔＤＨinitの大きさに応じて、ΔＤＨinitを、十分な精度で直接決定することもある。また単に、初期クロックドリフト間隔ΔＤＨj、従ってクロックドリフトのやや粗い推定の列に終わることもある。
【０１１６】
後の場合、初期クロックドリフト間隔ΔＤＨj内のクロックドリフトΔＤＨinitの精細な推定を行うことが興味深いことが分かる。
【０１１７】
それに応じて、ステップ２１０中に、送信機が送信した第３のプライマリ信号が受信される。
【０１１８】
次のステップ２１２中に、決定した間隔ΔＤＨj＝ΔＤＨ＋ｊ×δ内のクロックドリフトΔＤＨjをそれぞれ使用して、この第３のプライマリ信号に対してｊ＋１回の異なる合成が行われる。ここで、ｊは整数であり、δは所定の基本クロックドリフトに相当する。ΔＤＨは、所定のクロックドリフト値であり、正確な場合、例えば初期クロックドリフト間隔ΔＤＨjの中の最小の値である。
【０１１９】
最後のステップ２１４中に、品質判定基準を最大にするプライマリ信号の合成に相当するΔＤＨj値の中の１つを、初期クロックドリフトΔＤＨinitとして選択する。この品質判定基準は、例えば、信号対雑音比Ｓ／Ｎ、振幅、エネルギーおよび／または電力あるいはこれらの種々のパラメータの組み合わせに相当する。
【０１２０】
続いて、上述の追跡段階５２に移動する。
【０１２１】
第１の変形形態においては、サブ段階５０Ａのステップが、サブ段階５０Ｂを含むことなく、直接ΔＤＨinitの値を得られるように実行される、それ故、２つのプライマリ信号の測定だけを必要とし、非常に速く行えることが想定される。
【０１２２】
図１２に線図的に示す第２の変形形態においては、より広いクロックドリフト間隔においてサブ段階５０Ｂを行う網羅的な探索が、可能な／ありうるドリフト値ΔＤＨinitに対して行われる。この場合、ΔＤＨは、例えばゼロに等しいなどの任意に選ばれたクロックドリフト値である。
【０１２３】
実際のところ、クロック信号を生成する働きをする水晶について、取得した水晶の個別の性質および公差を考慮すると、観測可能なドリフトの起こりうる数は有限である。例えば、出願人がテストしたシステムでは、この数は２５６であった。網羅的な探索は、全ての可能なクロックドリフト値を順にテストするものであり、測定基準値が最大になる値、すなわち品質判定基準を最大にする値を保持するものである。この品質判定基準は、例えば、信号対雑音比Ｓ／Ｎ、振幅、エネルギー、および／または電力、あるいはこれらの種々のパラメータの組み合わせに相当する。例えば、合成信号の最大エネルギーをもたらすドリフト値を選択することができる。この方法は、スペクトル分析と類似しており、テストされた各ドリフト値は異なる反復頻度に相当する。それ故、全ての値を完全に掃引すると、信号のスペクトルを描くことになる。
【０１２４】
しかし、このアプローチは、テストされる値の数に応じて、比較的長い時間を要することがある。他方、受信装置が幾つかの合成ブロックを備える場合、幾つかの値は、各受信信号に関して同時にテストされてもよい。
【０１２５】
この場合、プライマリ信号が２５６ｍｓごとに送信され、受信機が３つの合成ブロックを備えているとすると、網羅的探索に必要な時間は、２５６値／３ブロック×２５６ｍｓ＝２１．８秒である。
【０１２６】
図１４は、上述の方法を実施するために、送信機から少なくとも１つのウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）受信機に送信された信号を合成する装置の例示的実施形態の概略図を示す。
【０１２７】
受信機は、種々のブロックを備えている。
【０１２８】
プライマリ信号が受信され、次いで、例えば１ビットでデジタル化される。これらの信号は、２つのバッファメモリ３００および３０２に交互にロードされ、例えば、一方のバッファメモリ３００がデジタル化された信号を受信するとき、他方のメモリが３つのアドレス３１０、３１２、３１４にアンロードできて、それによって高速処理を保証する。各バッファメモリ３００、３０２は、デジタル化された信号のサンプルｘnkを有し、ブロックを形成できるのに十分なサンプルを収集する働きをする。
【０１２９】
これらのメモリ３００、３０２の役割は、ＰＲＰについて並行して操作を行うことを視野に、幾つかのＰＲＰ（バッファメモリに格納されたＰＲＰの数をｍで表す）を利用可能にするのに十分なサンプルを蓄積することである。
【０１３０】
サンプルのブロックは、その後、バッファメモリ３００または３０２から取り出され、３つのアドレス３１０、３１２、３１４にロードされる。
【０１３１】
ブロックｋは、バッファメモリに格納されたｍ個のＰＲＰのサンプルｋの全て
【数１５】
2012217163.tif 000018
、すなわち、ｍ個のサンプルを有している。これは、合計に関して、加算器に並列にロードされるｍ個の連続するブロックｋである。加算器はこれらの値は格納しないが、サンプルｘNkがアドレス３１０、３１２、３１４にロードされるので、各ブロックｋの部分和Ｓkを計算する。３つのアドレス３１０、３１２、３１４は、方法の追跡段階５２のフレームワーク内で、推定クロックドリフトΔＤＨｉと、この推定クロックドリフトをそれぞれ所定の値だけ増加した値ΔＤＨｉ＋δおよび減少した値ΔＤＨｉ−δとを、それぞれ適用することによって区別される。
【０１３２】
並行して、ｍ個のブロックのｋに相当するｍ個の連続するサンプルｙkは、アドレス３１０、３１２、３１４にそれぞれ関係する信号メモリ３２０、３２２または３２４の中にロードされる。各信号メモリ３２０、３２２または３２４は、合成信号の結果を有し、再帰的に更新される。
【０１３３】
さらに、装置は、信号処理ユニット（英語で「デジタル信号処理(Digital Signal Processing)」表す「ＤＳＰ」）ＤＳＰ１、ＤＳＰ２、ＤＳＰ３を備えている。
【０１３４】
ＤＳＰ１、ＤＳＰ２、ＤＳＰ３は、合成が終了すると、合成信号を処理する機能のセットを実行する。これらのブロックは、出力として、パルスの到着時刻（ＴＯＡ）、合成信号のＳＮＲ、そのエネルギーなどのような合成信号に関する役立つデータを提供する。これらのデータは、その後、種々のビーコンの位置を計算するマイクロプロセッサ（図示せず）によって利用される。
【０１３５】
最後に、シーケンサ３４０は、種々のブロックを制御し、特にバッファメモリおよび信号メモリのアドレスを生成する。
【０１３６】
それ故、この装置は、上述の方法の種々のステップを実行するように構成されているものである。
【０１３７】
本発明による方法および装置によると、最適な処理利得を得ることができ、それによって、わずかの出費で、装置の使用範囲を拡大できる。
【０１３８】
処理の核心は、リアルタイムに行われ、それによって、非常に高速で結果を入手することができるようになる。
【符号の説明】
【０１３９】
１  第１の送信機／受信機
２  第２の送信機／受信機
４  パルス
５  合成信号
２０  ポインタ
２２  メモリ
５０  初期設定段階
５０Ａ、５０Ｂ  初期設定段階のサブステップ
５２  追跡段階
１００〜１１０、２００〜２１４  ステップ
３００、３０２  バッファメモリ
３１０、３１２、３１４  アドレス
３２０、３２２、３２４  信号メモリ
３４０  シーケンサ
Ｈ１、Ｈ２  クロック
ＰＲＰ  パルス繰り返し周期
Ｔ  パルス繰り返し周期
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
2012217163000001.pdf