(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３つの無線ノードによる無線測定用途のための方法であって、
１つの測定サイクル中、少なくとも２つの無線ノードが１つのセルを形成し、少なくとも１つのさらなる無線ノードが特別無線ノードであり、
前記測定サイクルは少なくとも２つのステップを含み、
前記測定サイクル中、前記セルの少なくとも２つの無線ノードが、少なくとも１回、前記少なくとも２つのステップのうち１つのステップにおいて送信モードで動作し、さらに少なくとも１回、前記少なくとも２つのステップのうち１つのステップにおいて受信モードで動作し、
前記測定サイクル中、少なくとも１つの前記特別無線ノードは、もっぱら受信モードで、またはもっぱら送信モードで動作し、
各無線ノードは、それぞれ固有の時間発生器と、信号プロセッサと、少なくとも１つのアンテナと、データ転送のためのさらなるデータインタフェースとを有し、
前記時間発生器間にそれぞれ１つの時間オフセットが存在し、
各測定サイクル中、前記セルの前記無線ノードの少なくともすべての送信信号は互いにコヒーレントであり、
前記測定サイクルの開始にあたり、第１のステップにおいて、前記無線ノードのうち１つの無線ノードから送信モードで、第１の搬送波周波数を有する初期信号が送信され、少なくとも、前記セルの少なくとも１つの無線ノードにより受信モードで受信され、
前記測定サイクル中、少なくとも１つのさらなるステップにおいて、前記セルの少なくとも１つの無線ノードが、受信モードから送信モードに切り替わり、さらなる搬送波周波数を有する応答信号を送信し、前記セルの少なくとも１つの無線ノードにより前記応答信号が受信モードで受信され、
前記測定サイクル中、前記特別無線ノードのうち少なくとも１つの特別無線ノードが少なくとも１つの信号を送信し、または少なくとも１つの信号を受信し、
少なくとも２つの測定サイクルがそれぞれ異なる搬送波周波数で実施される、
少なくとも３つの無線ノードによる無線測定用途のための方法において、
当該方法は、第１のモードまたは第２のモードのいずれかで動作し、
前記第１のモードにおいて、各応答信号は、送信モードに切り替わった前記セルの前記無線ノードにより、少なくとも、受信された初期信号の一部分から、または受信された応答信号の一部分から形成され、少なくとも１つの伝達関数および／または前記時間オフセットのうち少なくとも１つの時間オフセットが、受信された前記応答信号に基づき求められ、
前記第１のモードにおいて、それぞれ送信モードに切り替わった前記無線ノードにより、受信された前記初期信号から、または受信された前記応答信号のうち１つの応答信号から、複素信号ベクトルが求められ、前記複素信号ベクトルから、または前記複素信号ベクトルの逆数から、送信されるべき前記応答信号が形成され、
あるいは送信モードに切り替わった前記無線ノードにより、受信された前記初期信号から、または受信された前記応答信号のうち１つの応答信号から、位相が求められ、前記位相または反転された前記位相を用いて、送信されるべき前記応答信号が形成され、
前記第２のモードにおいて、各応答信号が、受信された各信号に依存することなく形成され、少なくとも２つの受信された初期信号に対し、それぞれ１つの受信信号ベクトルが求められ、前記さらなるデータインタフェースを用いて伝達され、さらに少なくとも１つの伝達関数および／または前記時間オフセットのうち少なくとも１つの時間オフセットが、受信された前記応答信号および少なくとも２つの伝達された前記受信信号ベクトルに基づき求められる
ことを特徴とする、少なくとも３つの無線ノードによる無線測定用途のための方法。
【請求項２】
前記セル内に少なくとも３つの無線ノードが用意され、前記少なくとも３つの無線ノードの各々は、少なくとも１つのステップで送信を行い、さらなるすべてのステップで受信を行い、各ステップにおいて前記無線ノードのうちただ１つの無線ノードが送信を行う、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記セルのすべての無線ノードは、受信モードにおいて、および送信モードにおいて、動作するように構成されており、少なくとも１つの測定サイクル中、前記セルの前記無線ノードのうち少なくとも１つの無線ノードは、送信モードにおいても受信モードにおいても動作しない、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
複数の特別無線ノードが用意される、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
複数の測定サイクルを用いて、前記セル内における前記無線ノードのうち１つの無線ノードのポジションが求められる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
複数の測定サイクルを用いて、前記特別無線ノードのうち１つの特別無線ノードのポジションが求められる、請求項４記載の方法。
【請求項７】
１つの測定ラウンドが、前記測定サイクルの複数の反復により形成され、少なくとも１つの第１の無線ノードは、少なくとも１つの第１の測定ラウンドにおいて前記セルの一部分であり、かつ少なくとも１つのさらなる測定ラウンドにおいて特別無線ノードとして動作し、かつ／または少なくとも１つのさらなる無線ノードは、少なくとも１つの第１の測定ラウンドにおいて特別無線ノードとして動作し、かつ少なくとも１つのさらなる測定ラウンドにおいて前記セルの一部分である、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
すべての無線ノードは予め定められたポジションに配置されており、前記伝達関数から前記無線ノード間の前記時間オフセットが求められる、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
１つの測定ラウンドが、前記測定サイクルの複数の反復から形成され、前記セルの前記無線ノードの少なくとも前記送信信号はそれぞれ、１つの測定ラウンド中は少なくとも、または複数の測定ラウンド中は少なくとも、コヒーレントである、請求項１から８までのいずれか１項または複数項記載の方法。
【請求項１０】
１つの測定ラウンドが、前記測定サイクルの複数の反復から形成され、前記第１の搬送波周波数は、前記測定ラウンド中の反復のたびに周波数領域内のそれぞれ予め定められた値をとる、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
さらなる各搬送波周波数は前記第１の搬送波周波数と一致し、または前記第１の搬送波周波数とは異なる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記測定サイクルの反復のたびに、前記応答信号の前記搬送波周波数に加えて、前記応答信号の振幅および／または位相が変更される、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ノード間の伝達関数および／または時間オフセットを求めるための、少なくとも３つの無線ノードによる無線測定用途のための方法に関する。
【０００２】
周波数領域での位相および基準信号からの位相差の測定に基づき距離を求めるために、数多くの方法が存在している。基本原理は、たとえば米国特許第３２４３８１２号明細書などにより、５０年以上前から知られている。この方法は、数１０年来、様々な用途に適用されている。多数の刊行物のほか、一連の多数の特許も存在している。
【０００３】
独国特許発明第１０２００９０６０５０５号明細書から、２つの無線ノード間の通信方法が公知であり、この場合、それらの無線ノードは交互に信号を送信および受信し、反復のたびに信号の搬送波周波数が変更される。第２の無線ノードから抽出された位相値が次いで第１の無線ノードに伝送されて戻され、その後、両方の無線ノード間の距離を特定する目的で、第１の無線ノードの受信された信号と共に評価される。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２００９０６０５９３号明細書から、２つの無線ノード間の距離測定のためのさらなる方法が公知であり、この場合、それらの無線ノードは変調されていない搬送波信号を交換し、各無線ノードは２つの周波数について２つの位相値を求めて、全部で４つの位相値からそれらの無線ノード間の距離が特定される。
【０００５】
独国特許発明第１０２００９０６０５９２号明細書、国際公開第０２／０１２７号、米国特許出願公開第２００９／０１４９１９８号明細書、および独国特許出願公開第１０２００９０６０５９１号明細書から、２つの無線ノード間の距離測定のための択一的な方法が公知である。
国際公開第２００５／１１９３７９号から、ジッタを補正するための方法が公知であり、この場合、第１の無線ノードは、送信された初期信号に応じて、第２の無線ノードから応答信号を受け取り、この応答信号は、第２の無線ノードにより求められた初期信号の受信時点も応答信号自体の送信時点も含む。
【０００６】
”ＴＤＯＡ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”，Ｒｉｃｋ Ｒｏｂｅｒｔｓ，ＩＥＥＥ ８０２．１５−０４ａ／５７２ｒ０ ２００４年１０月から、たとえば到達時間差を用いてポジション特定するための方法が公知である。
【０００７】
このような背景から本発明の課題は、従来技術をさらに発展させる装置を提供することである。
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴を備えた無線測定用途のための方法によって解決される。従属請求項には、本発明の有利な実施形態が記載されている。
【０００９】
本発明の対象によれば、少なくとも３つの無線ノードによる無線測定用途のための方法が提供され、この場合、１つの測定サイクル中、少なくとも２つの無線ノードが１つのセルを形成し、少なくとも１つのさらなる無線ノードは特別無線ノードであり、測定サイクルは少なくとも２つのステップを含む。
【００１０】
測定サイクル中、セルの少なくとも２つの無線ノードは、少なくとも１回、少なくとも２つのステップのうち１つステップにおいて送信モードで動作し、さらに少なくとも１回、少なくとも２つのステップのうち１つのステップにおいて受信モードで動作する。少なくとも１つの特別無線ノードは、測定サイクル中、もっぱら受信モードで、またはもっぱら送信モードで動作する。
【００１１】
無線ノード各々はそれぞれ、固有の時間発生器と、データ伝送用のさらなるデータインタフェースとを有する。
【００１２】
時間発発生器間には、それぞれ１つの時間オフセットが存在する。
【００１３】
各測定サイクル中、セルにおける無線ノードの少なくともすべての送信信号は、互いにコヒーレントである。
【００１４】
測定サイクルの開始にあたり、第１のステップにおいて、複数の無線ノードのうち１つの無線ノードから送信モードで、第１の搬送波周波数を有する初期信号が送信され、少なくとも、セルの少なくとも１つの無線ノードにより受信モードで受信される。
【００１５】
測定サイクル中、少なくとも１つのさらなるステップにおいて、セルの少なくとも１つの無線ノードが、受信モードから送信モードに切り替わり、さらなる搬送波周波数を有する応答信号を送信し、その際に応答信号は、セルの少なくとも１つの無線ノードにより受信モードで受信される。
【００１６】
測定サイクル中、複数の特別無線ノードのうち少なくとも１つの特別無線ノードは、少なくとも１つの信号を受信し、または少なくとも１つの信号を送信する。
【００１７】
少なくとも２つの測定サイクルは、それぞれ異なる搬送波周波数で実施される。
【００１８】
この方法は、第１のモードまたは第２のモードのいずれかで動作し、この場合、第１のモードにおいて各応答信号は少なくとも、受信された初期信号の一部分から、または受信された応答信号の一部分から形成され、少なくとも１つの伝達関数および／または複数の時間オフセットのうち少なくとも１つの時間オフセットが、受信された応答信号に基づき求められる。
【００１９】
第２のモードにおいて、各応答信号は、受信された各信号に依存せずに形成され、少なくとも２つの受信された初期信号は、さらなるデータインタフェースを用いて伝達され、少なくとも１つの伝達関数および／または複数の時間オフセットのうち少なくとも１つの時間オフセットが、受信された応答信号および少なくとも２つの受信され伝達された初期信号に基づき求められる。
【００２０】
自明のとおり、各無線ノードは、受信ユニット、送信ユニット、信号プロセッサ、さらなるデータインタフェース、および少なくとも１つのアンテナを含む。さらに自明のとおり、１つのステップにおいてそれぞれ１つの無線ノードだけが送信を行う。
【００２１】
１つの無線ノードが複数のアンテナを含むならば、初期信号および／または応答信号がそれらのアンテナのうち１つのアンテナから送信され、あるいは初期信号および／または応答信号が複数のアンテナから放射される。たとえば複数のアンテナが、１つの送信期間中に順番に相前後して放射を行う。このため送信期間がたとえば複数の時間窓に分割されており、この場合、複数のアンテナのうちそれぞれ１つのアンテナが１つの時間窓中に送信を行う。自明のとおり、信号の受信も相応に編成することができる。
【００２２】
セルは、本発明によれば少なくとも２つの無線ノードを含み、さらなる無線ノードによって拡張することができる。しかも少なくとも１つのさらなる無線ノードを、特別無線ノードとして利用することができる。この装置を、さらなる特別無線ノードによって拡張することもできる。少なくとも１つの特別無線ノードもしくはすべての特別無線ノードは、セルの一部分ではない。
【００２３】
データインタフェースは、択一的実施形態において、有線接続またはワイヤレスで構成されており、データたとえば求められた信号ベクトルの交換、および無線ノードの大まかな同期合わせを行うことができる。なお、ここで述べておくと、データインタフェースの構成は本明細書では方法の対象ではない。
【００２４】
この方法を用いて、個々の時間発生器間の時間オフセットおよび／または伝達関数を特定することができる。ここで前提とするのは、少なくとも測定サイクル中、信号のコヒーレンスが生じていることである。
【００２５】
伝達関数は、２つの無線ノード間の伝送特性つまり伝播媒体を介した信号の伝送を、周波数領域で表現するものであり、ワイヤレスのデータ伝送の分野においては一般的な名称である。伝達関数を伝送関数と呼ぶことも多い。
【００２６】
自明のとおり、フーリエ変換を用いることで、取り込まれた値を周波数領域から時間領域に変換することができる。時間領域では伝播媒体の伝送特性に関して、チャネルインパルス応答という用語も一般的である。
【００２７】
この方法は、第１および第２のモードを含み、その際に各モードそれ自体で完結されている。モード１について重要であるのは、信号交換の枠内で付加的な情報が測定信号内で伝達されることであり、他方、モード２は、この情報を伝送するためにもっぱらデータインタフェースを利用する。システムはそれぞれ１つの期間内に、これらのモードのうちの一方において動作する。モード間の移行が可能である。
【００２８】
この方法を用いることで、ある無線ノードからさらなる無線ノードへの伝播媒体の伝播特性に関する伝送関数（１Ｒ一方向伝達関数とも称する）、または循環に対する、つまりある無線ノードからさらなる無線ノードへの、さらに戻りの伝送に関する伝送関数（２ＷＲ循環伝達関数とも称する）を特定することができる。
【００２９】
周波数領域における伝達関数の測定から、関与する無線ノード間の距離差および／または距離を特定することができる。
【００３０】
この場合に特に、信号間の位相特性が格別重要になる。ある媒体内における伝播特性がダイレクトな経路によって支配的な影響を受けるのであれば、位相特性から微分により電磁波の群遅延時間ｔｇを求めることができる。
ｔｇ＝ｄφ／ｄω
【００３１】
電磁波の伝播速度ｃを介して、ｄ＝ｃ・ｔｇに従い無線ノード間の距離ｄに対する直接的な関係が生じる。
【００３２】
すべての測定方法に関して特徴的なのは、基準信号つまり初期信号もしくは少なくとも１つの応答信号を交互に送信および受信することであり、その際に各無線ノードは、固有の内部的な時間基準に関してそれぞれ複素平面における受信信号のポジションを評価する。
【００３３】
第１のステップおよび少なくとも１つのさらなるステップから成る１つの測定サイクルは、この方法のコアオペレーションであり、これはアトミックオペレーションまたはピンポンとも呼ばれる。
【００３４】
第１のステップにおいて、初期信号がセルの無線ノードから、または特別無線ノードから、送信される。
【００３５】
初期信号が第１のステップにおいて１つの特別無線ノードから送信される場合、各測定サイクルは少なくとも２つのさらなるステップを含み、その際にさらなるステップにおいて、第１のユニットのそれぞれ１つの無線ノードが応答信号を送信する。
【００３６】
信号の位相コヒーレンスは、少なくとも１つの測定サイクルにわたり、つまり少なくともセル内の１つのコアオペレーションにわたり、維持されていなければならない。
【００３７】
制限された期間にわたり無線ノード間で信号の位相コヒーレンスを維持することは、この方法の重要な特性であり、信号推移の再構築のための前提条件である。
【００３８】
実装によっては、コヒーレンス要求を複数の測定サイクルに拡げなければならない。
【００３９】
伝送チャネルは多くのケースにおいて、マルチパスであることを特徴としており、この場合、２つの無線ノード間のダイレクトなコネクションに加えて、物体での反射により、かつ／または屈折により、かつ／または回折により、さらなる経路も発生する可能性がある。
【００４０】
受信される信号におけるマルチパスを解決する目的で、測定サイクルが、つまり信号の交互の送信および受信が、複数の周波数ステップで１つの帯域幅（予め定められた周波数領域）にわたり何度も反復される。これによって、それぞれ周波数領域における多数のサンプリングポイントをベースに、複数の伝達関数を求めることができる。
【００４１】
予め定められた周波数領域の帯域幅は、種々の長さの信号経路を解決するこの方法の能力にとって決定的なものである。周波数離散表現であることから、周波数ステップ幅によって、距離を一義的に求めることができる領域が特定され、さらに同時に、一義的に特定可能な時間オフセットの量が制限される。
【００４２】
距離または距離差のほか、さらなるパラメータの抽出も可能であり、たとえば、相対的なポジション特定のために（２つまたは複数の）無線ノード同士が成す角度の抽出も可能である。この目的で、複数のアンテナの受信信号を評価することができ、もしくは送信信号を複数のアンテナに規定的に分配することができる。このことを、複数の送信ユニットおよび受信ユニットの使用により並行／同時に行うことができる。択一的に、ステップシーケンス内のそれぞれ異なる時間窓において時間的に相前後して、時間窓間でアンテナを切り替えることによって、アンテナ割り当てを行うこともできる。切り替えに際して、相応の過渡応答プロセスに留意しなければならない。
【００４３】
好ましくは、予め定められた周波数領域は、たとえば利用可能な周波数領域と一致しており、つまり用いられる無線ノードによって利用できる帯域幅に従って設定される。択一的に、技術的に可能な周波数領域が、法的規準に基づき、かつ／または具体的な適用事例に基づき制限され、したがって予め定められた周波数領域は、利用可能な周波数領域の部分領域だけしか含まない。
【００４４】
各無線ノードは一定の経時的シーケンスを追従し、このシーケンスは、時間発生器および対応するサイクル制御に結び付けられたものであり、したがって決定論的である。かくしてすべての関数ブロックは、必要とされる期間にわたり一定の時間関係および位相関係を有し、位相コヒーレンスに対する個々の要求を満たす。無線ノードの時間特性は、（初期位相ポジション、時間オフセットおよび周波数オフセットを除き）ノードにおいて先験的に既知であるため、無線ノード間にコヒーレンス関係が生じる。
【００４５】
ただし、この方法のプロセスのシーケンスにとって重要であるのは、対応する送信期間と受信期間とが（場合によっては送信時間窓と受信時間窓も）相対しており、相応の過渡応答プロセスが終了し、つまり定常状態が形成される、ということである。
【００４６】
大まかな同期合わせにより保証される許容可能な時間オフセットの変動は、測定領域のサイズに応じて決まり、時間オフセットおよび周波数オフセットの補正にかかる手間が増大しないよう、たとえば３００ｍの測定領域であれば１μｓよりも短いのが望ましい。２．４ＧＨｚの領域において達成可能な測定精度は、１ｍを下回っている。
【００４７】
この特性の点で、この方法は、確立されているＵＷＢ ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）とは決定的に異なっている。この場合、測定精度は同期合わせによって決定されるので、同期合わせ品質は、同等の精度であれば３ｎｓよりも良好でなければならない。
【００４８】
既述のとおり、各無線ノードは固有の時間基準を有する。好ましくは時間基準は、水晶発振器（ＸＴＡＬ／ＸＯＳＣ）として形成されている。自明のとおり、大まかな時間補償調整は、コアオペレーションにおける実際の時間オフセットの特定の代わりになるものではなく、前提条件である。
【００４９】
１つの利点は、この方法のフレキシビリティおよび信頼性が高められることである。別の利点は、この方法をより迅速にかつより低コストで実施できることである。特にこの方法を、有利にはセンサネットワークの領域において無線ノードのポジションを特定する際に使用することができる。さらにこの方法によれば、高分解能の距離測定を広い到達範囲において、すなわち０．５ｍ〜１０ｋｍまでの範囲において、実施することができる。特に、狭帯域アーキテクチャすなわち１ＭＨｚよりも狭いチャネルフィルタ帯域幅を用いることによって、高いダイナミックレンジおよび高い耐障害性が達成される。
【００５０】
通信に関与する２つの無線ノードの時間のずれもしくは時間オフセットを求めることは、測定結果をさらに処理するために重要である。
【００５１】
どのようなさらなる種類のデータ交換もデータインタフェースと称し、つまりたとえばワイヤレスによる交換のための通信プロトコル、たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇｂｅｅまたはＩＥＥＥ  ８０２．１１も、データインタフェースと称され、これによって大まかな同期合わせのためにデータフレームの交換が可能である。択一的にデータインタフェースを、データラインもしくはデータライン用のコネクタとして構成することができる。
【００５２】
第１のモードに従い、各応答信号が少なくとも、受信された初期信号の一部分から形成される場合には、相応に受信された初期信号もしくは受信された応答信号に関する情報が返送もしくは転送される。かくして第１のモードに従って形成された各応答信号は、少なくとも２つの経路に関する情報を含む。
【００５３】
第２のモードに従い、各応答信号が初期信号に依存せずに形成される場合には、第１の択一的実施形態によれば、少なくとも１つの求められた受信信号ベクトルが、対応する無線ノードのデータインタフェースによって、さらなる無線ノードまたは計算ユニットに伝達される。
【００５４】
少なくとも１つの初期信号および少なくとも１つの応答信号に基づき、時間オフセットが求められるならば、１ＷＲ伝達関数を特定することができる。このことは、第１のモードにおいても第２のモードにおいても可能である。
【００５５】
したがって本発明による方法の第１のモードの利点とは、測定結果の付加的なデータ伝達が省略される、ということである。これによって、技術的なコストも時間的なコストも削減することができる。
【００５６】
第１の実施形態によれば、セル内に少なくとも３つの無線ノードが用意され、この場合、少なくとも３つの無線ノードの各々は、少なくとも１つのステップで送信を行い、さらなるすべてのステップで受信を行い、その際に各ステップにおいて複数の無線ノードのうちただ１つの無線ノードが送信を行う。
【００５７】
さらに別の実施形態において、セルのすべての無線ノードは、受信モードにおいて、および送信モードにおいて、動作するように構成されており、少なくとも１つの測定サイクル中、セルの複数の無線ノードのうち少なくとも１つの無線ノードは、送信モードにおいても受信モードにおいても動作しない。
【００５８】
これにより、さらなる無線ノードをバックアップとして設けることができ、またはさらなる測定サイクル中、さらなるまたは別の無線ノードを起用することができる。たとえば、相前後して続く測定サイクル中、セルの常に２つの異なる無線ノードがアクティブであり、１つの無線ノードペアを形成し、その際にこの無線ノードペアはそれぞれ、１つの初期信号と１つの応答信号とを交換する。
【００５９】
１つの発展形態によれば、複数の特別無線ノードが用意される。
【００６０】
さらに別の発展形態によれば、複数の測定サイクルを用いて、セル内における複数の無線ノードのうち１つの無線ノードのポジションが求められる。
【００６１】
１つの実施形態において、複数の測定サイクルを用いて、特別無線ノードのポジションが求められる。もっぱら受信モードで動作する特別無線ノードは、受信された信号に基づき距離差を求める。しかも複数の測定サイクルにわたり、複数の距離差から特別無線ノードの絶対ポジションも特定することができる。
【００６２】
１つの発展形態によれば、１つの測定ラウンドが、測定サイクルの複数の反復により形成され、少なくとも１つの第１の無線ノードは、少なくとも１つの第１の測定ラウンドにおいてセルの一部分であり、かつ少なくとも１つのさらなる測定ラウンドにおいて特別無線ノードとして動作し、かつ／または少なくとも１つのさらなる無線ノードは、少なくとも１つの第１の測定ラウンドにおいて特別無線ノードとして動作し、かつ少なくとも１つのさらなる測定ラウンドにおいてセルの一部分である。
【００６３】
測定ラウンドごとに無線ノードの機能を交換することによって、この方法のフレキシビリティおよび／または信頼性が高められる。これによって較正プロセスも実現される。
【００６４】
さらに別の実施形態によれば、セルの無線ノードは予め定められたポジションに配置されている。
【００６５】
セルの無線ノードはアンカーノードとして用いられる一方、少なくとも１つの特別無線ノードは移動型であり、もしくは可動に配置されており、タグとして用いられる。特別無線ノードにより受信されたまたは送信された信号に基づき、たとえば距離差または累算された経路が求められる。既知のポジションを有する少なくとも３つの無線ノードをセルが含むならば、少なくとも１つの特別無線ノードの３次元のポジションを特定することができる。
【００６６】
少なくとも１つのもっぱら送信モードで動作する特別ノードを用いた動作形式を、ブリンクモードとも称する。少なくとも１つのもっぱら受信モードで動作する特別ノードを用いた動作形式を、ＧＰＳモードとも称する。自明のとおり、両方の動作形式のために、複数の対応する特別ノードを用意もしくは使用することもできる。
【００６７】
同様に受信モードのみで動作するさらなる特別無線ノードを用意することにより、１つの測定サイクル内または１つの測定ラウンド内で測定可能な距離の個数を増やすことができる。特別無線ノードごとに、１つのさらなる距離値が生じる。この変形実施形態の大きな利点とは、１つの測定サイクル内のステップ数を増やす必要がない、ということである。したがって特別無線ノードを付け加えることによって、測定速度を著しく高めることができる。
【００６８】
１つの発展形態によれば、少なくとも１つの第１の特別無線ノードがもっぱら送信モードで動作し、少なくとも１つの第２の特別無線ノードがもっぱら受信モードで動作し、この場合、第２の無線ノードは予め定められたポジションに配置されている。
【００６９】
この実施形態によれば、ブリンクモード（移動型タグとして送信を行う少なくとも１つの特別無線ノード、アンカーノードとしてセル内の少なくとも２つのノード）が、もっぱら受信モードで動作する少なくとも１つの第２の特別無線ノードによって拡張される。第２の特別無線ノードの既知のポジションに基づき、これは受動型アンカーノードとして用いられる。
【００７０】
さらなる実施形態において、すべての無線ノードは予め定められたポジションに配置されている。
【００７１】
この実施形態によれば、すべての時間オフセットを、つまり関与するすべての無線ノード間の時間オフセットを求めることができる。このことをたとえば較正に利用することができる。
【００７２】
１つの択一的実施形態によれば、少なくとも１つの特別無線ノードと、セルの少なくとも１つの第１の無線ノードとが、予め定められたポジションに配置されており、少なくとも１つの特別無線ノードがもっぱら受信モードで動作する。
【００７３】
この動作形式をハイブリッドモードとも称し、これにより特に無線ノード間の距離の特定が可能となる。少なくとも１つの特別無線ノードおよびセルの少なくとも第１の無線ノードは、アンカーノードとして用いられる一方、セルの少なくとも１つの第２の無線ノードは移動型であり、タグノードとして用いられる。有利には、複数の特別ノードが用意される。すべての経路差、累算された経路、および／または特別ノードまでの距離が求められ、それらからセルの移動型無線ノードの相対ポジションまたは絶対ポジションを推定することができる。
【００７４】
さらなる実施形態によれば、１つの測定ラウンドが、測定サイクルの複数の反復から形成され、初期信号および各応答信号はそれぞれ、１つの測定ラウンド中は少なくとも、または複数の測定ラウンド中は少なくとも、コヒーレントである。
【００７５】
さらなる実施形態において、第１のモードにおいて、受信された初期信号から、または受信された複数の応答信号のうち１つの応答信号から、複素信号ベクトルが求められ、この複素信号ベクトルから、またはこの複素信号ベクトルの逆数から、送信されるべき応答信号が形成される。
【００７６】
１つの択一的形態によれば、第１のモードにおいて、受信された初期信号から、または受信された複数の応答信号のうち１つの応答信号から、複素信号ベクトルが求められ、共役の複素信号ベクトルを用いて、送信されるべき応答信号が形成される。
【００７７】
さらなる択一的形態によれば、第１のモードにおいて、受信された初期信号から、または受信された複数の応答信号のうち１つの応答信号から、位相が求められ、位相または反転された位相を用いて、送信されるべき応答信号が形成される。
【００７８】
さらに別の実施形態において、１つの測定ラウンドが、測定サイクルの複数の反復から形成され、第１の送信信号の第１の搬送波周波数は、測定ラウンド中の反復のたびに周波数領域内のそれぞれ予め定められた値をとる。
【００７９】
たとえば周波数掃引が実施され、その際に第１の搬送波周波数が測定サイクル中、反復のたびにそれぞれ、予め定められた周波数領域内の一定の値だけ、増加または低減される。掃引を僅かな実装コストで実現することができる。一般により簡単であるのは、多数の狭い周波数ステップにわたり位相関係を維持することである。ただし法的規定ゆえにこの実装は、多くの適用事例に関して許容された送信出力内に制限されている。
【００８０】
周波数の不規則な変更を周波数ホッピングとも称する。個々の反復各々についてそれぞれ異なる周波数もしくは搬送波周波数の値が、たとえば、ルックアップテーブルに格納されているか、または予め定められた数学的関数に従って設定される。たとえば、周波数ホッピングを、疑似ノイズシーケンスに基づき実施することができ、これによって障害源に対し高いロバストネスが達成される。同時にこの方法のこの実装によれば、様々な法的規定および規制規準を遵守しながら、いっそう大きい送信出力を使用することができる。したがって、この方法の使用をいっそう広い到達距離に拡張することができる。
【００８１】
さらなる実施形態において、どのようなさらなる搬送波周波数も第１の搬送波周波数と一致し、またはどのようなさらなる搬送波周波数も第１の搬送波周波数とは異なる。
【００８２】
自明のとおり、搬送波周波数の経時的推移もしくは周波数変化は、関与する無線ノードに予め既知である。第２の搬送波周波数はたとえば、常に第１の搬送波周波数に従って変更される。第２の搬送波周波数の変更は、択一的に、第１の搬送波周波数の変更に依存することなく行われるか、またはまったく行われない。変更すなわち１つの反復の際に行われる周波数ステップは、反復のたびに等しく、あるいは反復のたびに変化し、たとえばすべての無線ノードに既知である予め定められたリストまたは数学的関数に従って変化し、これは経時的挙動も含み、ひいては必要とされる位相コヒーレンスを維持する。
【００８３】
さらなる実施形態において、少なくとも１つの求められた伝達関数について、マルチパス解析が実施される。
【００８４】
さらに別の実施形態において、受信された初期信号および／または少なくとも１つの受信された応答信号に対し、フィルタが適用される。
【００８５】
さらなる実施形態によれば、測定サイクルの反復のたびに、応答信号の搬送波周波数に加えて、応答信号の振幅および／または位相が変更される。
【００８６】
次に、図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。この場合、同種の部材には同一の参照符号が付されている。図示された実施形態は極めて概略的に描かれており、つまり間隔ならびに横方向および縦方向の広がりは縮尺どおりではなく、特段の記載がない限り、互いに導出可能な幾何学的関係も有していない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】第１の実施形態による無線測定用途のための３つの無線ノードから成る装置を示す図である。
【図２】１つのセルを形成する２つの無線ノードを関数ユニットおよびそれらの基本特性について示す図である。
【図３】第１の実施形態による３つの無線ノードの関数ユニットを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による経時的シーケンスパターンを示す図である。
【図５】時間領域に変換された信号ベクトルを示す図である。
【図６】第１の実施例の拡張を示す図である。
【図７】第２の実施形態による無線測定用途のための３つの無線ノードから成る装置を示す図である。
【図８】第２の実施形態による経時的シーケンスパターンを示す図である。
【図９】時間領域に変換された信号ベクトルを示す図である。
【図１０】第２の実施形態の拡張を示す図である。
【図１１】第２の実施形態の択一的拡張を示す図である。
【図１２】さらなる択一的実施形態を示す図である。
【００８８】
図１には、無線測定用途のための本発明による方法の第１の実施形態を実施するための、３つの無線ノードＦ１、Ｆ２およびＦＥから成る装置が示されており、その際にこの装置は、本発明による方法の第１のモードを実行するように設計されている。
【００８９】
無線ノード各々は、自身の固有の時間発生器Ｚ（Ｔ１）もしくはＺ（Ｔ２）もしくはＺ（Ｔ３）を有しており、その際にこれらの時間発生器はそれぞれ、個々の無線ノードＦ１、Ｆ２もしくはＦＥのタイムベースＴ１、Ｔ２もしくはＴ３を予め与え、これらの時間発生器Ｚ（Ｔ１）、Ｚ（Ｔ２）およびＺ（Ｔ３）は、それぞれ互いに依存していない。時間発生器は、それぞれ水晶発振器として構成されている。ここで前提となるのは、それぞれ異なる時間発生器Ｚ（Ｔ１）もしくはＺ（Ｔ２）もしくはＺ（Ｔ３）が同じ単位で（たとえば内部クロック発生器の周波数により定められて）進む、ということであり、したがってタイムベースＴ１、Ｔ２およびＴ３における差異を、それぞれ１つの時間オフセットに合わせて低減することができる。（時間発生器間に場合によっては生じ得る周波数オフセットは、以下の考察では問題にしない。周波数オフセットが発生した場合には、周波数オフセットを補正する相応の補正措置が講じられる）。
【００９０】
無線ノード間の時間オフセットは、個々の時間発生器間のオフセットであり、方向に依存し、以下の考察では、常に送信側の無線ノードが基準ノードとして用いられるものとする。すなわち、第１の無線ノードＦ１が送信側ノードであり、第２の無線ノードＦ２が受信ノードであるならば、対応する時間オフセットはＴｏｆｆｓ，２１＝Ｔ２−Ｔ１となる。逆方向における時間オフセットはＴｏｆｆｓ，１２＝Ｔ１−Ｔ２であり、ここでＴｏｆｆｓ，２１＝−Ｔｏｆｆｓ，１２が成り立つ。特別ノードＦＥを取り入れるならば、さらなる時間オフセットＴｏｆｆｓ，３１＝Ｔ３−Ｔ１が発生し、ここでもＴｏｆｆｓ，３１＝−Ｔｏｆｆｓ，１３が成り立つ。これと同時に、第２のノードＦ２と特別無線ノードＦＥとの間に、第３の時間オフセットＴｏｆｆｓ，２３＝Ｔ２−Ｔ３が発生する。第３の時間オフセットを、第１のノードＦ１を介して第２の無線ノードＦ２に至る特別無線ノードＦＥの累算された時間オフセットにより、Ｔｏｆｆｓ，２３＝Ｔｏｆｆｓ，２１＋Ｔｏｆｆｓ，１３を用いて特定することもできる。同様に、Ｔｏｆｆｓ，３２＝Ｔｏｆｆｓ，１２＋Ｔｏｆｆｓ，３１も成り立つ。
【００９１】
無線ノードＦ１、Ｆ２およびＦＥは、ポジションＰ１、Ｐ２およびＰ３に位置しており、これらのポジションはたとえば、デカルト座標系内におけるそれらのｘ座標、ｙ座標およびｚ座標により、Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）およびΡ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）として規定されている。個々の無線ノードのポジションは、実施形態に応じて少なくとも部分的に既知であり、またはすべての無線ノードについても既知である。ポジションが既知である無線ノードを、以下では基準無線ノードとも称する。ポジションが既知でない無線ノードを、以下ではタグノードとも称する。
【００９２】
様々な実施形態における方法によって、伝達関数および時間オフセットの特定を行うことができる。伝達関数の解析を介して、距離の特定が可能になる。
【００９３】
２つの無線ノードのための測定方法に関連して、一方向伝達関数（１ＷＲ）および／または二方向伝達関数（循環伝達関数または２ＷＲとも）を、距離の特定に利用することができる。無線ノード間の距離は座標から得られ、たとえば無線ノードＦ１とＦ２との間の距離について、
Ｄ１２＝√（（ｘ１−ｘ２）２＋（ｙ１−ｙ２）２＋（ｚ１−ｚ２）２）となる。
【００９４】
自明のとおり、考察される距離は、抽出された信号伝播時間に基づき計算される。場合によっては生じる送信ユニット内および受信ユニット内の遅延によって、信号伝播時間が長くなり、これらの遅延は抽出された距離に表れる。相応の較正によって、これらを補正しなければならない。
【００９５】
複数の無線ノードの共働において付加的に、経路差伝達関数および累算された経路に関する伝達関数を求めることができるようになり、これらは第３のノードの視点からの２つの経路の長さの差もしくは合計をそのまま含む。つまりたとえばＤ３１２（−）は、特別無線ノードＦＥから第２の無線ノードＦ２までの間の経路長に対する、特別無線ノードＦＥから第１の無線ノードＦ１までの間の経路長の経路長差であり、すなわちＤ３１２（−）＝Ｄ３１−Ｄ３２である。
【００９６】
第１の無線ノードＦ１から第２の無線ノードＦ２を介して特別無線ノードＦＥに至る累算された経路は、Ｄ２３１（＋）＝Ｄ３２＋Ｄ２１である。３つよりも多くの無線ノードの場合には、可能性がそれ相応に拡大する。
【００９７】
２つの無線ノードＦ１およびＦ２は１つのセルＥ１を形成し、この場合、第１の無線ノードＦ１も第２の無線ノードＦ２も１つの測定サイクル中、少なくとも１回は送信モードで、さらに少なくとも１回は受信モードで動作する一方、特別無線ノードは図示の実施例によればその測定サイクル中、もっぱら受信モードで動作する。この場合、測定サイクルは、初期信号の送信および少なくとも１つの応答信号の送信を含む。
【００９８】
図２には、セルＥ１の無線ノードの構造もしくはそれぞれ基本的な信号処理演算、および対応する関数ブロックが描かれている。
【００９９】
無線ノードＦ１およびＦ２はそれぞれ、受信ユニットＲＸ、送信ユニットＴＸ、およびデータインタフェースＤＳ１、ＤＳ２を有し、その際に各データインタフェースＤＳ１およびＤＳ２は、ワイヤレスのデータ交換のための通信プロトコルをサポートしている。
【０１００】
図２に示されているように、セルＥ１の無線ノードＦ１およびＦ２はこれらに加え、図示の実施例の場合には、周波数発生器、アップリンクミキサ、ダウンリンクミキサ、関数ブロックＨ１もしくはＨ２、ならびに時間発生器Ｚ（Ｔ１）もしくはＺ（Ｔ２）を含む時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２を有する。
【０１０１】
アップリンクミキサは周波数発生器を用いて、複素信号ベクトルＶ１もしくはＶ２をベースバンドポジションからＨＦポジションに変換する。ダウンリンクミキサは、高周波信号を信号ベクトルＲ１もしくはＲ２へとベースバンドポジションに変換する。
【０１０２】
関数ブロックＨ１もしくはＨ２は、やはりＨ１もしくはＨ２として表された関数を用いて、受信ベクトルＲ１もしくはＲ２、および／または個々のデータインタフェースＤＳ１もしくはＤＳ２を介して供給されるパラメータから、複素送信ベクトルＶ１もしくはＶ２を生成し、さらに対応する送信信号Ｔ１（ｍ，ｎ）およびＴ２（ｍ，ｎ）を生成する。
【０１０３】
送信信号ＴＩおよびＴＡは、伝播媒体ＰＭを介して伝送される。個々の伝播方向に関する伝送関数Ｇ１２およびＧ２１は、送信信号ＴＩもしくはＴＡに及ぼされる伝播媒体ＰＭの影響を表す。一般的な無線チャネルについて、Ｇ１２＝Ｇ２１が成り立つ。
【０１０４】
時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２は、決められた時間レジーム内のすべてのシステム状態変化を制御する。時間制御部は時間単位ＴＭＵに基づき動作し、すべての関連する状態変化（信号ベクトルＶ１およびＶ２のサンプリングおよびサブサンプリング、送信モードから受信モードへの移行および受信モードから送信モードへの移行、ならびに周波数変化）が、個々のタイムベースと固定的に結び付けられており、それらに関連づけ可能であることを保証する。
【０１０５】
時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２は、以下の役割も担っている。すなわち、信号間のコヒーレンスが要求された長さにわたり維持されたままになるようにし、つまり過渡応答プロセスが考慮され、すべての関数ブロックが移行領域においても線形の調整領域にあるようにする（特に周波数発生器、ＰＬＬ）。無線ノードＦ１およびＦ２は、時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２によって測定サイクル中、制御される。測定サイクルは図示の実施例の場合、２つのステップＳ１およびＳ２を含む。これには移行領域（ステップ遅延）も含まれ、これは量ＴＳＶの遅延項として表されている。時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２は、利用可能な周波数領域にわたり周波数ωρを制御する役割も担っている。
【０１０６】
これにより時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２はそれぞれ、位相コヒーレントな区域ＰＤを形成し、この区域において高周波合成、対応する送信ベクトルの生成、および受信ベクトルの抽出が、互いに位相の面で固体的な関係におかれている。
【０１０７】
自明のとおり、これまで述べてきたことは、出力前にさらなるミキサにおいて、局所発振器と呼ばれることが多い補助搬送波との乗算により、中間周波数ＩＦに移行させてから、次いで信号を変換により本来の目標周波数ωρに変換する、ということを排除するものではない。同じことは受信プロセスについても当てはまる。受信された高周波信号を最初に中間周波数平面に変換し、次いでいわゆるベースバンドに変換することもできる。
【０１０８】
同様に自明のとおり、この方法は、送信信号が直接変換アーキテクチャにおいて形成されている一方、受信ユニットは低い中間周波数で動作する、ということを含む。その結果、対応する送信信号は中間周波数の分だけ互いにシフトされ、ｆρ＝ｆ’ρ±ｆ’ＩＦとなる。
【０１０９】
第１の択一的実施形態による無線測定用途のための方法の対応するシーケンスについて、図３および図４を参照しながら説明する。
【０１１０】
特別無線ノードＦＥは、例示的に図２に描かれているようなセルＥ１の無線ノードＦ１およびＦ２とは異なり、送信信号を生成するための送信ユニットＴＸおよびアップリンクミキサを含んでいない。その理由は、図示されている実施例による特別無線ノードＦＥは、もっぱら受信モードで動作するからである。
【０１１１】
したがって送信ユニットＴＸは任意選択的であり、図面には破線で描かれている。その他の点では、特別無線ノードＦＥは、図示されている実施例の場合、セルＥ１の両方の無線ノードＦ１およびＦ２とまったく同じように構成されている。
【０１１２】
図３および図４には、セルＥ１の無線ノードＦ１、Ｆ２のオペレーションが、受信モードのみで動作する特別無線ノードＦＥと共に描かれている。図３は、無線ノードと伝播媒体ＰＭとの相互作用を中心に据えている一方、図４には経時的シーケンスが示されている。
【０１１３】
図４の上方には、個々の無線ノードＦ１、Ｆ２およびＦＥのオペレーションが示されている。矢印はそれぞれ、受信ベクトルのサンプルおよびサンプリング時点を表している。太いバーは、受信モードから送信モードへの、およびその逆への移行を表している。矢印のない線は、無線ノードが送信モードにある間も、個々の時間発生器が共に進んでいること、もしくは個々のタイムベースを取得していることを示唆している。真ん中のグラフには、それぞれ時間的に連続する送信信号が生成されて放射される対応する送信期間が描かれている。図示されている実施例の場合、セルＥ１の無線ノードＦ１およびＦ２だけが送信を行う。
【０１１４】
図４の下方には、搬送波周波数ωρの推移が描かれている。すべての無線ノードＦ１、Ｆ２およびＦＥは、それぞれ固有の時間単位ＴＭＵ、Ｔ’ＭＵもしくはＴ’’ＭＵを有する個々の時間発生器Ｚ（Ｔ１）、Ｚ（Ｔ２）もしくはＺ（Ｔ３）によって予め定められた固有のタイムベースＴ１、Ｔ２もしくはＴ３で動作し、それらの時間単位に基づきすべてのアクションが行われる。時間単位ＴＭＵ、Ｔ’ＭＵもしくはＴ’’ＭＵ、もしくはそれぞれ定義されたステップサイズは、測定サイクルの複数の反復を含む１回の測定ラウンドを経て複数の測定ラウンドに至るまで、一貫して維持される。
【０１１５】
第２の無線ノードＦ２の時間軸Ｔ２もしくは特別無線ノードＦＥの時間軸Ｔ３は、時間オフセットＴｏｆｆｓ，１２もしくはＴｏｆｆｓ，１３だけ、無線ノードＦ１の時間軸Ｔ１に対しシフトされている。
【０１１６】
図４において、ｎは、ＴＳＦ＝ｎｍａｘ・ＴＭＵの期間を有する１つの測定サイクル内のインデックスを表す。このインデックスは、値範囲ｎ＝０，１〜（ｎｍａｘ−１）を有しており、この場合、ｎｍａｘは、測定サイクルの具体的な設計により定められ、図示の例ではｎｍａｘ＝６が選択されている。図４に描かれているように、ｎは測定時間単位ＴＭＵと関連して、ｔ＝ｎ・ＴＭＵ＋ｍ・ＴＳＦに基づく時間離散系のベースを形成している。ここでｍは、１つの測定ラウンドの測定サイクルのインデックスを表しており、このケースでは各測定サイクルの開始と共に、周波数発生器の周波数すなわち個々の搬送波周波数が変更される。インデックスｍは、値範囲ｍ＝０，１〜（ｍｍａｘ−１）を有する。ｍｍａｘは、具体的な実装により定められ、特に、伝達関数を求めるべき周波数の個数に依存している。個々の無線ノードＦ１、Ｆ２もしくはＦＥの対応する値を区別するため、すべての値はそれぞれ異なる線の引き方で表されている（たとえば周波数についてＦ１：ｆρ、Ｆ２：ｆ’ρ、ＦＥ：ｆ’’ρ）。
【０１１７】
各無線ノードはそれ自体、Ｔ１＝ｎ・ＴＭＵ＋ｍ・ＴＳＦ、Ｔ２＝ｎ・Ｔ’ＭＵ＋ｍ・Ｔ’ＳＦもしくはＴ３＝ｎ・Ｔ’’ＭＵ＋ｍ・Ｔ’’ＳＦを有する時間離散系を形成している。
【０１１８】
図３および図４に描かれているように、無線ノードＦ１は、第１のステップＳ１ ｍ＝０、ｎ＝０，１，２の間、送信ユニットＴＸを用い伝播媒体ＰＭ、たとえば空気、を介して、初期信号ＴＩの送信を開始する。送信信号に及ぼされる伝播媒体の作用は、相応の伝送関数Ｇ２１（ｊωｐ；Ｓ１）もしくはＧ３１（ｊωｐ；Ｓ１）によって表されている。
【０１１９】
（第１のセルの一部分である）第２の無線ノードＦ２および特別無線ノードＦＥは、第１のステップＳ１中、第１の無線ノードＦ１から送信された初期信号ＴＩを、伝播媒体ＰＭを介して伝送された後、受信ベクトルＲ２（Ｓ１；ｍ，ｎ）もしくはＲ３（Ｓ１；ｍ，ｎ）として受信するように構成されている。
【０１２０】
すべての無線ノードは、受信された情報の少なくとも一部分を個々のデータインタフェースＤＳ１、ＤＳ２もしくはＤＳ３を介して交換し、個々の送信ベクトルＶ１もしくはＶ２を生成するための付加的な情報を受信するように構成されている。
【０１２１】
本発明による方法の第１のモードによれば、送信ベクトルＶ２（Ｓ２；ｍ，ｎ）は、受信ベクトルＲ２（Ｓ１；ｍ，ｎ）に基づき、第２の無線ノードＦ２の関数ユニットＨ２により形成される。
【０１２２】
第２のステップＳ２の間、第２の無線ノードＦ２は送信ユニットＴＸを用いて、送信ベクトルＶ２（Ｓ２；ｍ，ｎ）に基づく応答信号ＴＡ（Ｓ２；ｍ，ｎ）を送信する。セルＥ１の第１の無線ノードＦ１および特別無線ノードＦＥは、第２のステップＳ２の間、受信ユニットＲＸを用いて、第２の無線ノードＦ２から送出された応答信号ＴＡを、伝播媒体ＰＭを介して伝送された後、受信ベクトルＲ１（Ｓ２，ｍ，ｎ）およびＲ３（Ｓ２；ｍ，ｎ）として受信する。伝播媒体ＰＭを介した伝送は、関数Ｇ１２（ｊωρ；Ｓ１）およびＧ３２（ｊωρ；Ｓ１）によって表されている。
【０１２３】
図２、図３および図４に具体的に示されているように、セルＥ１の無線ノードＦ１およびＦ２ならびに特別無線ノードＦＥの個々の周波数発生器は最初に、ωρ＝２π・ｆρ（ω’ρ、ω’’ρも同様）ただし（ρ＝１）である周波数ｆρ、ｆ’ρ、ｆ’’ρの信号を生成し、ここで無線ノードＦ２およびＦＥの周波数発生器の信号は、時間オフセットＴｏｆｆｓ，２１およびＴｏｆｆｓ，３１の分だけ遅延させられている。さらに無線ノードＦ１とＦ２との間もしくは第１の無線ノードＦ１と特別無線ノードＦＥとの間に、静的な位相オフセットΔφ２１もしくはΔφ３１が発生する。この位相オフセットは、以下の考察に関しては重要ではなく、完全を期するために言及したにすぎない。以下で考察する上で、周波数ｆρ、ｆ’ρ、ｆ’’ρは同じ大きさであるとみなす。この場合に前提とするのは、相応の周波数オフセット補正が（必要に応じて）実施される、ということである。
【０１２４】
第１のステップＳ１ ｍ＝０、ｎ＝０，１，２において、第１の無線ノードＦ１によりアップリンクミキサと周波数ｆρの周波数発生器の信号とを用いて、信号ベクトルＶ１（Ｓ１；ｍ，ｎ）が高周波ポジションに変換される。この場合、信号ベクトルＶ１（Ｓ１；ｍ，ｎ）を含む第１の搬送波周波数ωρ（ρ＝１）の時間的に連続する初期信号ＴＩが発生し、これが伝播媒体ＰＭに出力される。初期信号ＴＩは、時点Ｔ１＝（ｎ−１）・ＴＭＵ＋（ｍ−１）・ＴＳＦにおいて、値ＴＩ（Ｓ１；ｍ，ｎ）をとる。説明の都合上、信号ベクトルＶ１（Ｓ１；ｍ，ｎ）＝１とし、すなわち第１の無線ノードＦ１は、ｐ＝１である搬送波周波数ωρの基準信号を、初期信号ＴＩとして送信する。
【０１２５】
セルＥ１の第２の無線ノードＦ２および特別ノードＦＥは、それぞれ第１の受信期間中、ｍ＝０、ｎ＝０，１，２である第１のステップＳ１において、それぞれ受信ベクトルＲ２（Ｓ１；ｍ，ｎ）もしくはＲ３（Ｓ１；ｍ，ｎ）を、受信されたＨＦ信号と、第１の無線ノードＦ１の発生器信号に対しＴｏｆｆｓ，２１もしくはＴｏｆｆｓ，３１だけ時間的にシフトされている周波数ｆ’ρもしくはｆ’’ρの周波数発生器の信号との混合により特定する。
【０１２６】
複素平面における受信ベクトルＲ２（ｍ，ｎ）もしくはＲ３（ｍ，ｎ）のポジションは当初、内部の時間基準により、もしくはＴ２＝ｎ・Ｔ’ＭＵ＋ｍ・Ｔ’ＳＦもしくはＴ３＝ｎ・Ｔ’’Ｍｕ＋ｍ・Ｔ’’ＳＦである個々の時間発生器Ｚ（Ｔ２）もしくはＺ（Ｔ３）により定められる。
【０１２７】
対応する受信ベクトルＲ２およびＲ３は、セルＥ１の第１の無線ノードＦ１の初期信号ＴＩに対し相対的な伝送特性を反映し、周波数ω＝２π・ｆρにおける伝播媒体ＰＭの伝送関数Ｇ１２（ｊω）もしくはＧ１３（ｊω）、および時間および位相のオフセットＴｏｆｆｓ，１２およびＴｏｆｆｓ，１３もしくはΔφ１２およびΔφ１３を含む。
【０１２８】
受信ベクトルＲ２（ｍ，ｎ）に基づき、データインタフェースＤＳ２を介して可能なパラメータ設定を考慮しながら、関数ユニットＨ２を用いＶ２（ｍ，ｎ＋３）＝Ｈ２（Ｒ２（ｍ，ｎ），．．．）に従って、ベースバンド信号ベクトルＶ２が形成され、信号ベクトルＶ２として第２の無線ノードＦ２の送信ユニットＴＸに伝達される。
【０１２９】
第２のステップＳ２ ｍ＝０、ｎ＝３，４，５において、セルＥ１の第２の無線ノードＦ２により、求められたベースバンドベクトルＶ２（Ｓ２；ｍ，ｎ）からミキサおよび周波数発生器を用いて、周波数ｆ’ρの送信信号ＴＡ（Ｓ２；ｍ，ｎ）が生成され、応答信号ＴＡとして伝播媒体ＰＭに出力される。
【０１３０】
この場合、ｍ＝０、ｎ＝３，４，５についての信号ベクトルＶ２（Ｓ２；ｍ，ｎ）は、受信ベクトルＲ２（Ｓ１；ｍ，ｎ）  ｍ＝０、ｎ＝０，１，２から、関数Ｈ２（Ｒ２（ｍ，ｎ），．．．）を用いて、つまりは受信ベクトルＲ２の少なくとも一部分から、形成される。応答信号Ｖ２＝Ｈ２（Ｒ２）を形成するために可能な関数Ｈは、Ｈ２（Ｒ２）＝Ｒ２、Ｈ２（Ｒ２）＝ｅｘｐ（ｊ・ｐｈａｓｅ（Ｒ２））もしくはＨ２（Ｒ２）＝１／Ｒ２、Ｈ２（Ｒ２）＝ｃｏｎｊ（Ｒ２）およびＨ２（Ｒ２）＝ｅｘｐ（−ｊ・ｐｈａｓｅ（Ｒ２））である。
【０１３１】
セルＥ１の第１の無線ノードＦ１および特別無線ノードＦＥはステップＳ２において、それぞれ第２の受信期間ｍ＝０、ｎ＝３，４，５の間、ｍ＝０、ｎ＝３，４，５である受信ベクトルＲ１（Ｓ２；ｍ，ｎ）もしくはＲ３（Ｓ２；ｍ，ｎ）を特定し、この場合、受信ベクトルＲ１のポジションはそれぞれ、個々の時間発生器Ｚ（Ｔ１）、Ｚ（Ｔ２）もしくはＺ（Ｔ３）の内部の時間基準に関して評価される。この目的で、受信された周波数ｆ’ρのＨＦ信号が、ミキサと、周波数ｆρもしくはｆ’’ρの個々の周波数発生器の個々の信号とを用いて、ベースバンドポジションに変換される。
【０１３２】
対応する受信ベクトルＲ１およびＲ３は、セルＥ１の第２の無線ノードＦ２の応答信号ＴＡに対し相対的な伝送特性を反映し、周波数ω＝２π・ｆρにおける伝播媒体ＰＭの伝送関数Ｇ１２（ｊω）もしくはＧ３２（ｊω）、および時間および位相のオフセットＴｏｆｆｓ，１２およびＴｏｆｆｓ，３２もしくはΔφ１２およびΔφ３２を含む。
【０１３３】
ベクトルＶ２を形成するためのセルＥ１の第２の無線ノードＦ２における関数Ｈ２の選択に応じて、測定結果の特別な特性を達成することができる。たとえば、発生した受信ベクトルＲ１（ｊωρ）は、Ｈ２（Ｒ２）＝Ｒ２、Ｈ２（Ｒ２）＝ｅｘｐ（ｊ・ａｎｇｌｅ（Ｒ２））の場合には時間オフセットには依存せず、セルＥ１の両方の無線ノードＦ１とＦ２との間の循環チャネル伝達関数（２ＷＲ）Ｇ２ＷＲ（ｊω）＝Ｇ２１（ｊω）・Ｇ１２（ｊω）の基本的な特性を表現する。無線チャネルは通常、相互に逆数関係にあり、したがってＧ２１（ｊω）＝Ｇ１２（ｊω）が成り立つ。
【０１３４】
関数Ｈ２が関数Ｈ２（Ｒ２）＝１／Ｒ２、Ｈ２（Ｒ２）＝ｃｏｎｊ（Ｒ２）およびＨ２（Ｒ２）＝ｅｘｐ（−ｊ・ａｎｇｌｅ（Ｒ２））のうちの１つによるならば、測定結果から時間オフセットＴｏｆｆｓ，１２を求めることができる。受信ベクトルＲ３（ｍ，ｎ）は、すでに導入された経路差と累算された経路の伝達関数により、もしくは時間オフセットもしくは累算された時間オフセットの差により、さらにこれらの組み合わせにより、支配的な影響を受ける。
【０１３５】
実施例では第１のステップＳ１と第２のステップＳ２とを含む１つの測定サイクルは、何度も反復され、その際、反復のたびに搬送波周波数ωρ、ω’ρもしくはω’’ρが、相応の要求に従い予め定められた周波数領域内で選択される。図示の実施例では、第２の無線ノードＦ２の搬送波周波数ω’ρおよび第３の無線ノードの搬送波周波数ω’’ρは、第１の無線ノードＦ１の第１の搬送波周波数ωρと一致している。測定サイクルごとにｍが増分され、ωρが要求に応じて選択される。周波数掃引のケースでは、ωρが測定サイクルごとにωｓｔｅｐだけ高められる。
【０１３６】
第１の送信アクティビティと第１の受信アクティビティとの間において、もしくはこの逆において、常にステップ遅延ＴＳＶ、Ｔ’ＳＶもしくはＴ’’ＳＶが存在する。これにより、無線ノードの過渡応答プロセスによる影響もしくは障害が回避される。ステップ遅延ＴＳＶは、相応に過渡応答時間よりも長い。これと同時に留意したいのは、呈示された関係は過渡応答が収まった定常状態を前提としている、ということである。したがって測定サイクルのこの定常領域の境界が、相応の保護領域によって、またはステップ遅延によっても、定められる。移行領域ＴＳＶにおいて求められた信号ベクトルは、この方法の趣旨であれば制限されたかたちでしか利用できない。図示されたケースでは、このことは、すべてのｍについてｎ＝０，３のベクトルＲ１（ｍ，ｎ）、Ｒ２（ｍ，ｎ）、Ｒ３（ｍ，ｎ）が該当する。
【０１３７】
図示された実施例による方法を実装するためには、セルＥ１の無線ノードあたり少なくとも１つの有効な受信ベクトルが測定サイクルごとに必要とされ、受信モードで動作する取り入れられた各特別ノードＦＥについて、少なくとも１つのさらなる受信ベクトルが必要とされる。
【０１３８】
測定サイクルの結果、送受信方向ごとに少なくとも１つの複素信号ベクトルが発生する。使用される周波数にわたる信号ベクトルの全体は、周波数領域内の離散的なサンプリングに相応する。これはさらに、図１に示されているように１つのベクトルＬｉｊ（ｊω）＝［Ｌｉｊ（ｊω１），．．，Ｌｉｊ（ｊωρ））］Ｔにおいて統合され（Ｔは変換を表す）、ここでｉは、信号ベクトルを受信した無線ノードのインデックスであり、ｊは、関連する送信信号を送信したセルの無線ノードのインデックスである。周波数および受信プロセスならびにリンクごとに、ただ１つの受信ベクトルだけしか利用できなければ、最も簡単なケースではＬｉｊ（ｊωρ）＝Ｒｉ（ｍ，ｎ）であり、ここでｍは、使用される周波数ωρ＝２π・ｆρにより定められており、ｎは、セルＥ１の無線ノードＦｊが同時に対応する送信信号を送信したときの対応するベクトルを指す。
【０１３９】
ｉＦＦＴ（逆フーリエ変換）を介した時間領域への変換を用いて、対応するインパルス応答が発生する。
【０１４０】
ＴＭＵがｉＦＦＴ時間窓の整数倍であれば、ステップ制御のオフセットは、ｉＦＦＴの結果に直接的な影響を及ぼさない。この場合、求められた受信ベクトルＬｉｊ（ｊω）は、伝播媒体の伝送特性および関与するノード間の時間オフセットのみに依存している。
【０１４１】
伝播特性が信号経路により支配的な影響を受けるとすれば、インパルス応答はピーク値だけしか有さない。このピーク値に対応づけられた時間Ｔｉｊ，ｍｅａｓは、対応する経路の群遅延時間と、対応する無線ノード間の時間オフセットだけにしか依存しない。関係を表すにあたり、この伝播特性が以下の考察の中心に据えられることになる。自明のとおり、伝播特性は通常、複数の経路により影響が及ぼされる。したがってこの伝播特性を、マルチパス解析法を用いてベクトルＬｉｊ（ｊω）から抽出する必要がある。
【０１４２】
図５には、無線測定装置のための本発明による方法の第１の実施形態に関して、無線ノードＦ１、Ｆ２およびＦＥの測定結果が示されている。ここに描かれているのは、時間領域におけるインパルス応答であり、これらのインパルス応答は、逆フーリエ変換Ｆ−１｛｝を用いて、受信ベクトルＦ−１｛Ｌ１２（ｊω）｝、Ｆ−１｛Ｌ２１＊（ｊω）｝、Ｆ−１｛Ｌ３２（ｊω）｝、Ｆ−１｛Ｌ３１（ｊω）｝から得られたものである。対応するピーク値Ｔ１２，ｍｅａｓ、Ｔ＊２１，ｍｅａｓ、Ｔ３２，ｍｅａｓおよびＴ３１，ｍｅａｓの時間ポジションもマークされている。
【０１４３】
抽出されたピーク値に対応づけられた時間Ｔｉｊ，ｍｅａｓについて、Ｔｉｊ，ｍｅａｓ＝Ｔｉ−Ｔｊ＋Ｄｉｊ／ｃが成り立ち、ここでｃは光の速度を表す。時間オフセットＴｏｆｆｓ，ｉｊにより、Ｔｉｊ，ｍｅａｓ＝Ｔｏｆｆｓ，ｉｊ＋Ｄｉｊ／ｃもしくはＴｉｊ，ｍｅａｓ＝−Ｔｏｆｆｓ，ｊｉ＋Ｄｉｊ／ｃとなる。変換のためにＬｉｊ（ｊω）の代わりに、共役複素表現Ｌｉｊ＊（ｊω）を選択し、これを時間領域に変換すると、対応するインパルス応答は、両方の無線ノード間の時間オフセットに対し対称となる。
【０１４４】
上述の関係から、Ｔ１２，ｍｅａｓおよびＴ＊２１，ｍｅａｓは、時間オフセットＴｏｆｆｓ，１２＝（Ｔ１２，ｍｅａｓ＋Ｔ＊２１，ｍｅａｓ）／２に対し対称であることがわかり、ここで差Ｔ１２，ｍｅａｓ−Ｔｏｆｆｓ，１２およびＴｏｆｆｓ，１２−Ｔ＊２１，ｍｅａｓは、距離Ｄ１２のために必要とされる伝播時間ｔｇ＝Ｄ２１／ｃに対応する。距離Ｔ１２，ｍｅａｓ−Ｔ＊２１，ｍｅａｓは、第１の無線ノードＦ１から第２の無線ノードＦ２へ、さらにそこから戻る経路に対する循環時間に相応し、これは２ＷＲ循環時間とも呼ばれ、２・Ｄ１２／ｃとなる。つまり１つの測定プロセスによって、セルＥ１の無線ノードＦ１とＦ２との間の距離および時間オフセットを求めることができる。
【０１４５】
測定結果Ｔ３２，ｍｅａｓもしくはＴ３１，ｍｅａｓは、関連する時間オフセットＴｏｆｆｓ，３２もしくはＴｏｆｆｓ，３１の右側に位置している。
【０１４６】
ここで、さらなる時間オフセットおよびポジションを求めるために測定結果Ｔ３２，ｍｅａｓもしくはＴ３１，ｍｅａｓを使用することについて説明する。その際に様々なケースについて考察する。
【０１４７】
ケースＡ１：無線ノードＦ１、Ｆ２およびＦＥの間のすべての距離Ｄ１３、Ｄ２３、Ｄ１２が既知であることを特徴とするならば、この場合にはすべての時間オフセットＴｏｆｆＳ，１２＝Ｔ１２，ｍｅａｓ−Ｄ１２／ｃ、Ｔｏｆｆｓ，３１＝Ｔ３１，ｍｅａｓ−Ｄ１３／ｃおよびＴｏｆｆＳ，３２＝Ｔ３２，ｍｅａｓ−Ｄ３２／ｃが生じる。Ｄ１２は直接、測定結果からも抽出することができるので、この値は既知でなくてもよい。Ｄ１２について抽出された値と実際の値とを比較することによって、たとえば品質管理のために、付加的なパラメータを導出することができる。
【０１４８】
このコンフィギュレーションによって、受信モードにおいてのみ動作し、つまりセルＥ１の一部分ではなく、かつ既知のポジションに位置する特別無線ノードＦＥの時間オフセットを求めることができる。
【０１４９】
ケースＢ１：セルＥ１が、基準無線ノードとして動作し既知のポジションＰ１を有する第１の無線ノードＦ１と、タグとして動作し移動型でありそのポジションが既知でない第２の無線ノードＦ２とから成るならば、特別ノードＦＥが既知のポジションに配置されている限りは、この特別ノードＦＥをさらなる基準無線ノードとして用いることができる。
【０１５０】
このケースでは、Ｄ１３が既知であるならば、距離Ｄ１２および時間オフセットＴｏｆｆｓ，１２を、ケースＡ１の場合のように測定値Ｔ＊２１，ｍｅａｓおよびＴ１２，ｍｅａｓから直接、特定することができる。Ｄ１３＝Ｄ３１がわかれば、Ｔ３１，ｍｅａｓを用いて時間オフセットＴｏｆｆｓ，３１＝Ｔ３１，ｍｅａｓ−Ｄ３１／ｃを特定することができる。時間オフセットＴｏｆｆｓ，３２は、循環条件Ｔｏｆｆｓ，３２＝Ｔｏｆｆｓ，３１＋Ｔｏｆｆｓ，１２介して、Ｔｏｆｆｓ，３２＝（Ｔ３１，ｍｅａｓ−Ｄ３１／ｃ）＋（Ｔ１２，ｍｅａｓ＋Ｔ＊２１，ｍｅａｓ）／２となる。距離Ｄ２３は、Ｔ３２，ｍｅａｓを用いてＤ２３＝Ｃ・（Ｔ３２，ｍｅａｓ−Ｔｏｆｆｓ，３２）となり、ひいてはＤ２３＝Ｃ・（Ｔ３２，ｍｅａｓ−（Ｔ３１，ｍｅａｓ−Ｄ３１／ｃ）−（Ｔ１２，ｍｅａｓ＋Ｔ＊２１，ｍｅａｓ）／２）となる。このようにして１つの測定を実行する中で、タグ無線ノードまでの、ここではつまりセルＥ１の第２の無線ノードＦ２までの、２つの距離を特定することができ、かつ装置のすべてのノード間の時間オフセットを求めることができる。
【０１５１】
同様に受信モードのみで動作するさらなる特別無線ノードＦＥを用意することにより、１つの測定サイクル内または１つの測定ラウンド内で測定可能な距離の個数を増やすことができる。特別無線ノードＦＥごとに、１つのさらなる距離値が生じる。１つの測定サイクル内のステップ数を増やす必要がない、というのは大きな利点である。したがって特別無線ノードＦＥを付け加えることにより、測定速度を著しく高めることができる。
【０１５２】
移動型無線ノードのポジション特定のためには、ポジション固定されたそれぞれ異なる基準ノードまでの少なくとも３つの距離が必要とされる。実際の伝播環境においては、信頼性のあるポジション特定のために、むしろ５〜６個の距離測定値が必要とされ、それらをたとえば、セルＥ１の一部分としてポジション固定された無線ノードＦ１および既知のポジションを有する５個の特別ノードＦＥ１、ＦＥ２、ＦＥ３、ＦＥ４およびＦＥ５を用いて、１つの測定ラウンドにおいて取得することができる。
【０１５３】
ケースＣ１：このケースでは、セルＥ１の両方の無線ノードＦ１およびＦ２が、双方ともに既知のポジションＰ１もしくはＰ２に配置されており、したがって基準無線ノードとして用いられる。このため距離Ｄ１２は既知である。測定値Ｔ＊２１，ｍｅａｓおよびＴ１２，ｍｅａｓから、品質評価のためにＤ１２も特定することができる。さらなるフローのために必要とされるのは、Ｔｏｆｆｓ，１２を求めることである。このことは、前述の実施例で述べたようにして行われる。
【０１５４】
さらなる距離を直接求めるのは不可能である。ただし測定結果Ｔ１２，ｍｅａｓ、Ｔ＊２１，ｍｅａｓ，Ｔ３２，ｍｅａｓおよびＴ１３，ｍｅａｓを、距離差Ｄ３１２（−）＝Ｄ３１−Ｄ３２を求めるために用いることができる。この場合、距離差Ｄ３２１（−）＝Ｄ３２−Ｄ３１をこれらの測定値から算出できる、ということがわかる。これはたとえば、Ｄ３２１（−）＝ｃ・（Ｔ３２，ｍｅａｓ−Ｔ３１，ｍｅａｓ−Ｔｏｆｆｓ，１２）から得られる。同様に、累算された経路の導出も可能である。
【０１５５】
距離差を求めることによって、時間差測定法のための曲線を推定することができる。
【０１５６】
図６には、さらなる基準無線ノードにより、すなわち第３の無線ノードＦ３および第４の無線ノードＦ４により、セルＥ１を拡張した様子が描かれている。セルＥ１のさらなる無線ノードＦ３およびＦ４も、既知のポジションに配置されている。図示の実施例の場合、１つの測定サイクルの間、セルＥ１の４つの無線ノードのうち３つだけがアクティブであり、その際に測定サイクルは、３つのステップＳ１、Ｓ２およびＳ３から成る。セルＥ１の第４の無線ノードＦ４は、少なくとも図示の測定サイクルの間はアクティブではない。
【０１５７】
各ステップにおいて、セルＥ１の３つのアクティブな無線ノードのうち１つの無線ノードが、送信モードにおいて初期信号もしくは第１の応答信号もしくは第２の応答信号を送信するように動作する。セルＥ１の複数の無線ノードは、それぞれ自身の時間オフセットを求め、この時間オフセットをそれらを経由しデータインタフェースを介して、移動型の特別無線ノード（タグ無線ノード）にも伝達し、それによって特別無線ノードは、セルＥ１の種々の無線ノードペアまでの複数の距離差を求め、その結果から既知のアルゴリズムを介してそれぞれポジションを特定する。
【０１５８】
この適用事例の特別な特性とは、合わせてセルＥ１を形成する複数の基準無線ノードの限られたセットを用いて、任意の個数の特別ノードＦＥが距離差を介して自身のポジションを求めることができる、ということである。それらの特別ノードＦＥはもっぱら、対応する送信信号を受信して評価し、個々のデータインタフェースＤＳを介してセルＥ１の無線ノードの求められた時間オフセットを受け取るだけでよい。データインタフェースもそれぞれワイヤレスで構成することができる。このやり方はＧＰＳシステムを想起させる。ここで紹介した方法の場合、セルのノードを手間をかけて同期させる必要がなく、また、距離差を介して自身の個々のポジションを特定できるようにする目的で、ＧＰＳ衛星などのように高度に安定した時間基準も必要としない。
【０１５９】
第２の実施形態によれば、特別ノードＦＥはもっぱら送信モードで動作し、したがっていくつかの共通点と相違点とがもたらされる。図７には、複数の無線ブロックから成る装置の対応する構造が描かれている。図８には、１つの実装形態が経時的シーケンス図で示されている。図９には、求められたインパルス応答間の関係が測定結果に基づき具体的に示されている。以下では相違点について説明し、個々のやり方の利点を明確にする。
【０１６０】
図示の実施例の場合、特別無線ノードは送信ユニットＴＸを有し、受信ユニットは任意選択的であり、もしくは不要である。なぜならば特別無線ノードは測定サイクル中、もっぱら送信モードで動作するからである。セルＥ１の無線ノードＦ１、Ｆ２も特別無線ノードＦＥも交互に信号を送信するので、測定サイクルは３つのステップＳ１、Ｓ２およびＳ３に拡張される。個々の無線ノードＦ１、Ｆ２およびＦＥが送信する順序は、この方法にとってはそれほど重要ではない。図７および図８に描かれているように、セルＥ１の第１の無線ノードＦ１はステップＳ１において送信を行い、セルＥ１の第２の無線ノードＦ２はステップ２において送信を行い、さらに特別無線ノードＦ３はステップＳ３において送信を行う。このため図８では、測定サイクルがｎｍａｘ＝９に拡張された。
【０１６１】
したがってステップごとに、受信側の無線ノードにおいて合わせて２つの受信ベクトルが発生する（ステップ１においてｎ＝１，２のとき、ステップ２においてｎ＝４，５のとき、さらにステップＳ３においてｎ＝７，８のとき）。インデックス／時間窓ｎ＝０，３，６は、システム移行および過渡応答プロセスのために取ってある。よって、ステップＳ１およびＳ２は、図３、図４および図５に描かれている方法のステップＳ１およびＳ２に類似しており、ただし相違点として、特別ノードＦＥはこれらのステップ中、信号を受信せず、つまりはそのアクティビティが予め定められた時間挙動の維持に制限されている。ステップＳ３において、特別ノードＦＥは周波数発生器、アップリンクミキサを用いて、ベクトルＶ３（Ｓ３；ｍ，ｎ）を送信信号ＴＡ２（Ｓ３；ｍ，ｎ）として個々の周波数ωρで送信する。
【０１６２】
１つの択一的実施形態によれば、特別ノードＦＥは、この特別無線ノードＦＥがデータインタフェースＤＳ３を介して取得したパラメータに従い、ベクトルＶ３を変形する。それらのパラメータがすべての関与する無線ノードに既知である限り、すべての無線ノードはそれらに応じて自身の挙動を整合させることができる。
【０１６３】
受信ベクトルの処理についてすでに説明したすべての記載内容を、もっぱら送信モードで動作する特別無線ノードを備えた装置にも適用することができる。もっぱら送信を行う特別ノードと関連して、別の応用特性がもたらされる。ただし基本的な関係はそのまま維持される。
【０１６４】
図９には、無線測定装置のための本発明による方法の第２の実施形態に関して、無線ノードＦ１、Ｆ２およびＦＥの測定結果が示されている。ここに描かれているのは、時間領域におけるインパルス応答であり、これらのインパルス応答は、逆フーリエ変換Ｆ−１｛｝を用いて、受信ベクトルＦ−１｛Ｌ１２（ｊω）｝、Ｆ−１｛Ｌ２１＊（ｊω）｝、Ｆ−１｛Ｌ２３（ｊω）｝、Ｆ−１｛Ｌ１３（ｊω）｝から得られたものである。対応するピーク値Ｔ１２，ｍｅａｓ、Ｔ＊２１，ｍｅａｓ、Ｔ２３，ｍｅａｓおよびＴ１３，ｍｅａｓの時間ポジションもマークされている。ここで、時間オフセットオフセットおよびポジションの特定を支援するために、測定結果を利用することについて説明する。その際に様々なケースについて考察する。
【０１６５】
ケースＡ２：すべての距離Ｄ１３、Ｄ２３、Ｄ１２は既知であり、したがってケースＡ１の場合と同じやり方で、すべての時間オフセットＴｏｆｆｓ，１２、Ｔｏｆｆｓ，１３およびＴｏｆｆｓ，２３を直接、特定することができる。Ｄ１２は直接、測定結果からも抽出することができるので、この値は既知でなくてもよい。Ｄ１２について抽出された値と実際の値とを比較することによって、付加的なパラメータを導出することができる。
【０１６６】
このコンフィギュレーションによって、送信モードにおいてのみ動作する特別無線ノードＦＥの時間オフセットを求めることができる。
【０１６７】
ケースＢ２：セルＥ１が、既知のポジションを有する第１の無線ノードＦ１と、未知のポジションを有する第２の無線ノードＦ２とから成るならば、特別ノードＦＥを既知のポイションに配置して基準無線ノードとして用いることができる。このケースでは、Ｄ１３は既知であり、距離Ｄ１２および時間オフセットＴｏｆｆｓ，１２を、測定値Ｔ＊２１，ｍｅａｓおよびＴ１２，ｍｅａｓから直接、特定することができる。Ｄ１３がわかれば、Ｔ１３，ｍｅａｓを用いて時間オフセットＴｏｆｆｓ，１３を特定することができる。時間オフセットＴｏｆｆｓ，２３は、循環条件Ｔｏｆｆｓ，２３＝Ｔｏｆｆｓ，１３−Ｔｏｆｆｓ，１２を介してもたらされる。距離Ｄ２３は、Ｔ２３，ｍｅａｓを用いることで、Ｄ２３＝ｃ・（Ｔ２３，ｍｅａｓ−（Ｔ１３，ｍｅａｓ−Ｄ１３／ｃ）＋（Ｔ１２，ｍｅａｓ＋Ｔ＊２１，ｍｅａｓ）／２）に従って、Ｄ２３＝ｃ・（Ｔ２３，ｍｅａｓ−Ｔｏｆｆｓ，２３）となる。このようにして１つの測定ラウンド内で、複数のさらなる無線ノードまでの第２の無線ノードＦ２の２つの距離を特定することができ、装置のすべての無線ノード間の時間オフセットを求めることができる。
【０１６８】
同様にそれぞれ送信モードのみで動作しそれぞれ既知のポジションに配置されている、さらなる特別無線ノードＦＥを用意することにより、１つの測定ラウンド内で測定可能な距離の個数を増やすことができる。特別無線ノードＦＥごとに、１つのさらなる距離値が生じる。ただしさらなる特別ノードＦＥ各々について、測定サイクル内でさらなるステップを導入する必要があることから、ケースＢ１と比べてポジション特定について得られる速度増加は中程度にすぎない。
【０１６９】
図１０には、この変形実施形態が第２の特別無線ノードＦＥ２について描かれており、この場合、第２の特別無線ノードＦＥ２は、第１の特別無線ノードＦＥ１のように既知のポジションに配置されているが、特別無線ノードＦＥ１とは異なり、もっぱら受信モードで動作する。説明の都合上、ポジションが既知である無線ノードが黒塗りの丸で描かれている。
【０１７０】
ケースＣ２：このケースでは、セルＥ１の両方の無線ノードＦ１およびＦ２が、それぞれ既知のポジションに配置されており、したがって基準無線ノードとして用いられる。距離Ｄ１２は既知であり、たとえば品質評価のためなどに、これを測定結果から付加的に求めることができる。測定値Ｔ＊２１，ｍｅａｓおよびＴ１２，ｍｅａｓから、最初に時間オフセットＴｏｆｆｓ，１２が求められる。さらなる距離を直接求めるのは不可能である。ただし測定結果Ｔ１２，ｍｅａｓ、Ｔ＊２１，ｍｅａｓ，Ｔ２３，ｍｅａｓおよびＴ１３，ｍｅａｓを、距離差Ｄ３１２（−）＝Ｄ１３−Ｄ２３を求めるために用いることができる。この場合、距離差Ｄ３１２（−）＝Ｄ１３−Ｄ２３をこれらの測定値から算出できる、ということがわかる。これはたとえば、Ｃ１のところで説明したやり方に従い、
Ｄ３１２（−）＝Ｃ・（Ｔ１３，ｍｅａｓ−Ｔ２３，ｍｅａｓ−（Ｔ１２，ｍｅａｓ＋Ｔ＊２１，ｍｅａｓ）／２）
として得られる。
【０１７１】
同様に、累算された経路の導出も可能である。距離差を求めることによって、時間差測定法のための曲線を推定することができる。
【０１７２】
ここでセルＥ１を以下のようなさらなる無線ノード（基準無線ノード）によって拡張すれば、時間単位あたりに測定される距離の個数を増やすことができる。すなわちこのさらなる無線ノードは、それぞれ既知のポジションに配置され、動作実行中に相前後して一連の測定サイクルを実施し、さらに特別無線ノードＦＥの送信信号を評価する。結局のところ、送信モードで動作するすべての無線ノードは、１つの送信時間窓を必要とする。したがってセルＥ１を拡張した際に予期される速度増加は、どちらかといえば中程度である。
【０１７３】
ケースＤ２：このケースは、図１１に描かれているように付加的な特別無線ノードによる装置の拡張という意味合いでケースＣ２の拡張であり、この場合、付加的な特別無線ノードは、それぞれもっぱら受信モードで動作しており、それぞれ既知のポジションに配置されていて、つまりは基準ノードとして用いられる。説明の都合上、ポジションが既知である無線ノードが黒塗りの丸で描かれている。
【０１７４】
付加的な特別無線ノードは求められた受信信号を、個々のデータインタフェースを介して別の無線ノードおよび／または計算ユニットに伝達する。ケースＡ１およびＡ２における関係に従い、基準無線ノード間で距離が既知であれば、すべての時間オフセットを特定することができる。つまりこのことが意味するのは、タグノード（もっぱら送信モードで動作する第１の特別無線ノードＦＥ）と、セルＥ１の両方の無線ノードＦ１およびＦ２とを備えた装置を、さらなる特別ノードＦＥが自身の結果をデータインタフェースを介して他のすべての無線ノードと交換するのであれば、もっぱら受信モードで動作する任意の個数のさらなる特別ノードＦＥで拡張することができる、ということである。同時に求めることのできる距離差の個数を著しく増やすことができる。その理由は、特別無線ノードＦ
Ｅが付け加えられるたびに、目下設けられている無線ノードの個数によって付加的に利用可能なリンクの個数が定まるからである。理論的には、このようにして１つの測定ラウンドにより任意の個数の距離差を求めることができる。実地の運用では、ポジション特定にとって意味があるのは５〜６個の距離差である。
【０１７５】
自明のとおり、周波数領域から時間領域への変換は煩雑である。
【０１７６】
Ｔ１２，ｍｅａｓ，Ｔ＊２１，ｍｅａｓ，Ｔ２３，ｍｅａｓおよびＴ＊１３，ｍｅａｓを用いて距離、距離差および時間オフセットを求めるための、これまで述べてきた演算には実質的に、ベクトル加算、ベクトル減算、およびベクトルのスカラー積が含まれる。これらの演算は、実用的には最初は周波数領域で実施されるのが望ましく、その理由は、周波数領域から時間領域への変換は、高い計算コストを必要とし、通常は比較的多くのサンプリングポイントを生成するからである（ｉＦＦＴは内挿にも役立つ）。この場合には、増やされたそれらのポイント数も相応に処理しなければならない。
【０１７７】
図１２には、無線測定用途のための方法の本発明によるさらなる実施形態が描かれている。
【０１７８】
この場合、位置固定された４つの無線ノードＦ１、Ｆ２、Ｆ３およびＦ４が用意され、その際に各無線ノードは、送信ユニットＴＸ、受信ユニットＲＸ、時間発生器を有する。
【０１７９】
４つの無線ノードＦ１、Ｆ２、Ｆ３およびＦ４のうち常に２つが相前後してセルＥ１を形成し、１つの測定サイクルの枠内で初期信号ＴＩおよび応答信号ＴＡを交換し、その際に残りの２つの無線ノードはこの測定サイクル中、特別無線ノードＦＥとしてもっぱら受信モードで動作し、初期信号ＴＩおよび応答信号ＴＡを受信する。
【０１８０】
この実施形態を、たとえば自己較正のために利用することができる。
【０１８１】
しかも図示の実施形態によれば、位置固定された無線ノード間の空間を監視することができる。受信された信号のマルチパス解析を通して、たとえば空間の状態（空き、占有）を確認することができる。さらにマルチパス解析によって、無線ノード間の空間において移動する物体の位置特定もしくは運動の識別を行うことができる。
【０１８２】
この実施形態も、さらなる基準ノードとしてもっぱら受信モードで動作するさらなる特別ノードによって拡張することができる。
【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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【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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