JP2006186551A - Radio device, radio communication system using it, and method of determining distance/position in it - Google Patents
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Description
この発明は、無線装置、それを用いた無線通信システムおよびそれにおける距離/位置決定方法に関し、特に、複数の無線装置と1つの無線装置との間の複数の通信距離および複数の無線装置に対する1つの無線装置の位置を決定する無線装置、それを用いた無線通信システムおよびそれにおける距離/位置決定方法に関するものである。 The present invention relates to a radio apparatus, a radio communication system using the same, and a distance / position determining method therefor, and more particularly, a plurality of communication distances between a plurality of radio apparatuses and one radio apparatus, and 1 for a plurality of radio apparatuses. The present invention relates to a wireless device for determining the position of two wireless devices, a wireless communication system using the wireless device, and a distance / position determining method in the wireless communication system.
従来の無線LAN(Local Area Network)システムにおいては、物理層のプロトコルとしてCDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多重接続)方式が用いられ、データリンク層における媒体アクセス制御方式としてCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式が用いられている。 In a conventional wireless LAN (Local Area Network) system, a CDMA (Code Division Multiple Access) method is used as a physical layer protocol, and a CSMA / CA (Carrier Sense) is used as a medium access control method in a data link layer. Multiple Access with Collation Avidance) is used.
このCSMA/CA方式は、他の端末がパケットを送信中であるか否か、自分宛てのパケットが送信されているか否かを常に監視することにより通信の衝突を回避する方式である(非特許文献1)。即ち、各端末は、ネットワークが一定時間以上継続して空いていることを確認した後、データを送信する。 This CSMA / CA method is a method for avoiding a communication collision by constantly monitoring whether or not another terminal is transmitting a packet and whether or not a packet addressed to itself is being transmitted (non-patent). Reference 1). That is, each terminal transmits data after confirming that the network is continuously available for a predetermined time or more.
このように、従来の無線LANシステムにおいては、CSMA/CA方式を用いてデータの通信が行なわれている。
しかし、従来の無線LANシステムにおいては、複数の無線装置からなり、複数の無線装置間で相互に無線通信を行なっている無線通信システムに新たな無線装置が入って来た場合、複数の無線装置と新たな無線装置との間の複数の通信距離を決定することができないという問題があった。また、複数の無線装置に対する新たな無線装置の位置を決定することができないという問題があった。 However, in a conventional wireless LAN system, when a new wireless device enters a wireless communication system that includes a plurality of wireless devices and performs wireless communication between the plurality of wireless devices, the plurality of wireless devices There is a problem that it is impossible to determine a plurality of communication distances between the wireless device and the new wireless device. In addition, there is a problem that the position of a new wireless device cannot be determined for a plurality of wireless devices.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の無線装置と新たに追加された無線装置との間の複数の通信距離または複数の無線装置に対する新たに追加された無線装置の位置を決定する無線装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a plurality of communication distances between a plurality of radio apparatuses and a newly added radio apparatus or a new one for a plurality of radio apparatuses. It is to provide a wireless device for determining a position of a wireless device added to the network.
また、この発明の別の目的は、複数の無線装置と新たに追加された無線装置との間の複数の通信距離または複数の無線装置に対する新たに追加された無線装置の位置を決定する無線通信システムを提供することである。 Another object of the present invention is to provide wireless communication for determining a plurality of communication distances between a plurality of wireless devices and a newly added wireless device or a position of a newly added wireless device with respect to a plurality of wireless devices. Is to provide a system.
更に、この発明の別の目的は、複数の無線装置と新たに追加された無線装置との間の複数の通信距離または複数の無線装置に対する新たに追加された無線装置の位置を決定する距離/位置決定方法を提供することである。 Furthermore, another object of the present invention is to determine a plurality of communication distances between a plurality of wireless devices and a newly added wireless device, or a distance / to determine a position of a newly added wireless device relative to a plurality of wireless devices. It is to provide a position determination method.
この発明によれば、無線装置は、複数の無線装置に割当てられた複数の通信時間帯を含む第1のフレームを送信する親機と、第1のフレームを親機から受信するn(nは正の整数)個の観測機と、第1のフレームを前記親機から受信し、かつ、自己に割当てられた通信時間帯に同期して第2のフレームを送信する被観測機とからなる無線ネットワークにおいてn個の観測機と被観測機との間のn個の第1の通信距離を決定する無線装置であって、決定手段を備える。決定手段は、第1のフレームが被観測機およびn個の観測機へ伝搬するときの被観測機とn個の観測機の各々との間の伝搬時間の差を示すn個の時間差と、各々がn個の観測機の各々における第1のフレームの受信タイミングと第2のフレームの受信タイミングとの間の時間長からなるn個の時間長と、被観測機が第1のフレームを受信してから第2のフレームを送信するまでの応答時間とに基づいて、第2のフレームが被観測機からn個の観測機へそれぞれ伝搬するn個の第1の伝搬時間を演算し、その演算したn個の第1の伝搬時間に基づいてn個の第1の通信距離を決定する。 According to the present invention, a wireless device transmits a first frame including a plurality of communication time zones assigned to a plurality of wireless devices, and receives a first frame from the parent device n (n is A radio comprising (positive integer) number of observation devices and an observed device that receives the first frame from the parent device and transmits the second frame in synchronization with the communication time zone assigned to itself. A wireless device that determines n first communication distances between n observation devices and an observed device in a network, and includes a determination unit. The determining means includes n time differences indicating a difference in propagation time between the observed device and each of the n observation devices when the first frame propagates to the observed device and the n observation devices, Each of the n observation devices receives n first time lengths, which are the time lengths between the reception timing of the first frame and the second frame reception timing, and the observed device receives the first frame. On the basis of the response time from when the second frame is transmitted until the second frame is transmitted, the n first propagation times at which the second frame propagates from the observed device to the n observation devices are calculated. N first communication distances are determined based on the calculated n first propagation times.
好ましくは、決定手段は、親機に備えられる。 Preferably, the determination unit is provided in the master unit.
好ましくは、無線装置は、受信手段と、演算手段とを更に備える。受信手段は、n個の時間長をn個の観測機から受信する。演算手段は、親機が第1のフレームを被観測機へ送信してから第2のフレームを被観測機から受信するまでの往復時間と、応答時間とに基づいて、第1および第2のフレームが親機と被観測機との間を伝搬する第2の伝搬時間を演算し、その演算した第2の伝搬時間と、第1のフレームが親機からそれぞれn個の観測機へ伝搬するn個の第3の伝搬時間とに基づいて、n個の時間差を演算する。そして、決定手段は、受信手段により受信されたn個の時間長と、演算手段により演算されたn個の時間差と、応答時間とに基づいて、n個の第1の伝搬時間を演算する。 Preferably, the wireless device further includes reception means and calculation means. The receiving means receives n time lengths from n observers. The computing means is configured to determine the first and second based on the round trip time from when the master unit transmits the first frame to the observed device and when the second frame is received from the observed device, and the response time. The second propagation time in which the frame propagates between the parent device and the observed device is calculated, and the calculated second propagation time and the first frame are propagated from the parent device to each of the n observation devices. Based on the n third propagation times, n time differences are calculated. Then, the determining means calculates n first propagation times based on the n time lengths received by the receiving means, the n time differences calculated by the calculating means, and the response time.
好ましくは、決定手段は、n個の観測機のいずれか1つの観測機に備えられる。 Preferably, the determination means is provided in any one of the n observation devices.
好ましくは、無線装置は、受信手段と、検出手段と、演算手段とを更に備える。受信手段は、n−1(nは2以上の整数)個の時間長をn−1個の観測機から受信し、かつ、親機が第1のフレームを被観測機へ送信してから第2のフレームを被観測機から受信するまでの往復時間を親機から受信する。検出手段は、当該無線装置における第1のフレームの受信タイミングと第2のフレームの受信タイミングとの間の時間長を検出する。演算手段は、応答時間と受信手段により受信された往復時間とに基づいて、第1および第2のフレームが親機と被観測機との間を伝搬する第2の伝搬時間を演算し、その演算した第2の伝搬時間と、第1のフレームが親機からそれぞれn個の観測機へ伝搬するn個の第3の伝搬時間とに基づいて、n個の時間差を演算する。そして、決定手段は、検出手段により検出された時間長と、受信手段により受信されたn−1個の時間長と、演算手段により演算されたn個の時間差と、応答時間とに基づいて、n個の第1の伝搬時間を演算する。 Preferably, the wireless device further includes a reception unit, a detection unit, and a calculation unit. The receiving means receives n-1 (n is an integer greater than or equal to 2) time lengths from n-1 observation devices, and the master unit transmits the first frame to the observed device. The round trip time until the second frame is received from the observed device is received from the parent device. The detecting means detects a time length between the reception timing of the first frame and the reception timing of the second frame in the wireless device. The computing means computes a second propagation time for the first and second frames to propagate between the parent device and the observed device based on the response time and the round trip time received by the receiving means, N time differences are calculated based on the calculated second propagation time and n third propagation times in which the first frame propagates from the parent device to each of the n observation devices. Then, the determining means is based on the time length detected by the detecting means, the n-1 time lengths received by the receiving means, the n time differences calculated by the calculating means, and the response time. n first propagation times are calculated.
好ましくは、決定手段は、被観測機に備えられる。 Preferably, the determination unit is provided in the observed apparatus.
好ましくは、無線装置は、受信手段と、演算手段とを更に備える。受信手段は、n個の時間長をn個の観測機から受信し、かつ、親機が第1のフレームを被観測機へ送信してから第2のフレームを被観測機から受信するまでの往復時間を親機から受信する。演算手段は、応答時間と受信手段により受信された往復時間とに基づいて、第1および第2のフレームが親機と被観測機との間を伝搬する第2の伝搬時間を演算し、その演算した第2の伝搬時間と、第1のフレームが親機からそれぞれn個の観測機へ伝搬するn個の第3の伝搬時間とに基づいて、n個の時間差を演算する。そして、決定手段は、受信手段により受信されたn個の時間長と、演算手段により演算されたn個の時間差と、応答時間とに基づいて、n個の第1の伝搬時間を演算する。 Preferably, the wireless device further includes reception means and calculation means. The receiving means receives n time lengths from n observation devices, and from the time when the parent device transmits the first frame to the observation device until the second frame is received from the observation device. Receive round-trip time from parent machine. The computing means computes a second propagation time for the first and second frames to propagate between the parent device and the observed device based on the response time and the round trip time received by the receiving means, N time differences are calculated based on the calculated second propagation time and n third propagation times in which the first frame propagates from the parent device to each of the n observation devices. Then, the determining means calculates n first propagation times based on the n time lengths received by the receiving means, the n time differences calculated by the calculating means, and the response time.
好ましくは、決定手段は、親機とn個の観測機との間のn個の第2の通信距離を保持しており、往復時間に基づいて親機と被観測機との第3の通信距離を決定し、その決定した第3の通信距離と、保持しているn個の第2の通信距離と、決定したn個の第1の通信距離とに基づいて、親機およびn個の観測機に対する被観測機の位置を更に決定する。 Preferably, the determination unit holds n second communication distances between the parent device and the n observation devices, and the third communication between the parent device and the observed device based on the round trip time. The distance is determined, and based on the determined third communication distance, the n second communication distances that are held, and the determined n first communication distances, Further determine the position of the observed device relative to the observation device.
また、この発明によれば、無線通信システムは、親機と、n(nは正の整数)個の観測機と、被観測機と、決定装置とを備える。親機は、複数の無線装置に割当てられた複数の通信時間帯を含む第1のフレームを送信する。n個の観測機は、第1のフレームを親機から受信する。被観測機は、第1のフレームを親機から受信し、かつ、自己に割当てられた通信時間帯に同期して第2のフレームを送信する。決定手段は、n個の観測機と被観測機との間のn個の第1の通信距離を決定する。そして、決定装置は、第1のフレームが被観測機およびn個の観測機へ伝搬するときの被観測機とn個の観測機の各々との間の伝搬時間の差を示すn個の時間差と、各々がn個の観測機の各々における第1のフレームの受信タイミングと第2のフレームの受信タイミングとの間の時間長からなるn個の時間長と、被観測機が第1のフレームを受信してから第2のフレームを送信するまでの応答時間とに基づいて、第2のフレームが被観測機からn個の観測機へそれぞれ伝搬するn個の第1の伝搬時間を演算し、その演算したn個の第1の伝搬時間に基づいてn個の第1の通信距離を決定する。 According to the present invention, the wireless communication system includes a master unit, n (n is a positive integer) number of observation devices, an observed device, and a determination device. The base unit transmits a first frame including a plurality of communication time zones assigned to a plurality of wireless devices. The n observation devices receive the first frame from the parent device. The observed device receives the first frame from the parent device and transmits the second frame in synchronization with the communication time zone assigned to itself. The determining means determines n first communication distances between the n observation devices and the observed device. Then, the determining apparatus includes n time differences indicating a difference in propagation time between the observed device and each of the n observation devices when the first frame propagates to the observed device and the n observation devices. And n time lengths each consisting of a time length between the reception timing of the first frame and the reception timing of the second frame in each of the n observation devices, and the observation device in the first frame N first propagation times for the second frame to propagate from the observed device to the n observation devices are calculated based on the response time from the reception of the second frame to the transmission of the second frame. Then, n first communication distances are determined based on the calculated n first propagation times.
好ましくは、決定装置は、親機、観測機および被観測機のいずれかに搭載される。 Preferably, the determination device is mounted on any of the parent device, the observation device, and the observed device.
好ましくは、決定装置は、親機とn個の観測機との間のn個の第2の通信距離を保持しており、往復時間に基づいて親機と被観測機との第3の通信距離を決定し、その決定した第3の通信距離と、保持しているn個の第2の通信距離と、決定したn個の第1の通信距離とに基づいて、親機およびn個の観測機に対する被観測機の位置を更に決定する。 Preferably, the determination device holds n second communication distances between the parent device and the n observation devices, and performs third communication between the parent device and the observed device based on the round trip time. The distance is determined, and based on the determined third communication distance, the n second communication distances that are held, and the determined n first communication distances, Further determine the position of the observed device relative to the observation device.
更に、この発明によれば、距離/位置決定方法は、複数の無線装置に割当てられた複数の通信時間帯を含む第1のフレームを送信する親機と、第1のフレームを親機から受信するn(nは正の整数)個の観測機と、第1のフレームを親機から受信し、かつ、自己に割当てられた通信時間帯に同期して第2のフレームを送信する被観測機とからなる無線ネットワークにおいてn個の観測機と被観測機との間のn個の第1の通信距離を決定する距離/位置決定方法であって、第1のフレームが被観測機およびn個の観測機へ伝搬するときの被観測機とn個の観測機の各々との間の伝搬時間の差を示すn個の時間差を演算する第1のステップと、各々がn個の観測機の各々における第1のフレームの受信タイミングと第2のフレームの受信タイミングとの間の時間長からなるn個の時間長を検出する第2のステップと、被観測機が第1のフレームを受信してから前記第2のフレームを送信するまでの応答時間を検出する第3のステップと、n個の時間差と、n個の時間長と、応答時間とに基づいて、第2のフレームが被観測機からn個の観測機へそれぞれ伝搬するn個の第1の伝搬時間を演算し、その演算したn個の第1の伝搬時間に基づいてn個の第1の通信距離を決定する第4のステップとを含む。 Further, according to the present invention, the distance / position determination method includes a master unit that transmits a first frame including a plurality of communication time zones assigned to a plurality of wireless devices, and a first frame received from the master unit. N observation devices (n is a positive integer) and an observed device that receives the first frame from the parent device and transmits the second frame in synchronization with the communication time zone assigned to itself Is a distance / position determination method for determining n first communication distances between n observation devices and an observed device in a wireless network comprising the first frame and the n frames. A first step of calculating n time differences indicating a difference in propagation time between each of the observed devices and each of the n observation devices when propagating to the other observation devices, and each of the n observation devices Reception timing of the first frame and reception timing of the second frame in each A second step of detecting n time lengths consisting of a time length between and a response time from when the device under test receives the first frame to when the second frame is transmitted Based on the third step, n time differences, n time lengths, and response times, the n first frames propagated from the observed device to the n observed devices, respectively. A fourth step of calculating a propagation time and determining n first communication distances based on the calculated n first propagation times.
好ましくは、距離/位置決定方法は、往復時間に基づいて親機と被観測機との第2の通信距離を決定する第5のステップと、決定された第2の通信距離と、親機とn個の観測機との間のn個の第3の通信距離と、決定されたn個の第1の通信距離とに基づいて、親機および前n個の観測機に対する被観測機の位置を決定する第6のステップとを更に含む。 Preferably, the distance / position determining method includes a fifth step of determining a second communication distance between the parent device and the observed device based on the round trip time, the determined second communication distance, and the parent device. Based on the n third communication distances between the n observation devices and the determined n first communication distances, the position of the observed device relative to the parent device and the previous n observation devices And a sixth step of determining.
この発明においては、第1のフレームが親機からn個の観測機へ伝搬する伝搬時間と、第1のフレームが親機から被観測機へ伝搬する伝搬時間との差であるn個の時間差が演算される。また、n個の観測機が親機から第1のフレームを受信してから第2のフレームを被観測機から受信するまでのn個の時間長が検出される。そして、n個の時間差と、n個の時間長と、被観測機における応答時間とに基づいて、被観測機と、n個の観測機との間のn個の通信距離が決定される。また、n個の通信距離と、親機と被観測機との間の通信距離とを用いて、親機およびn個の観測機に対する被観測機の位置が決定される。 In the present invention, n time differences that are differences between the propagation time for the first frame to propagate from the parent device to the n observation devices and the propagation time for the first frame to propagate from the parent device to the observed device. Is calculated. Also, n time lengths from when the n observation devices receive the first frame from the parent device to when the second observation device receives the second frame from the observed device are detected. Then, n communication distances between the observed device and the n observation devices are determined based on the n time differences, the n time lengths, and the response time in the observed device. Further, using the n communication distances and the communication distance between the parent device and the observed device, the position of the observed device with respect to the parent device and the n observation devices is determined.
従って、この発明によれば、新たに追加された被観測機と、親機およびn個の観測機(複数の無線装置)との間の複数の通信距離を決定できる。また、親機およびn個の観測機(複数の無線装置)に対する新たに追加された被観測機の位置を決定できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to determine a plurality of communication distances between a newly added device to be observed, the parent device, and n observation devices (a plurality of wireless devices). Moreover, the position of the newly added observed device with respect to the parent device and n number of observation devices (a plurality of wireless devices) can be determined.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態による無線通信システムの概略ブロック図である。この発明の実施の形態による無線通信システム100は、無線装置10,20,30,40,50からなる。無線装置10,20,30,40,50は、それぞれ、オムニパターンからなるビームを放射するアンテナ1〜5を備える。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a radio communication system according to an embodiment of the present invention. A
無線装置10は、コーディネータ(親機)として機能する。そして、無線装置10は、アンテナ1を介してビーコンフレームを定期的に無線装置20,30,40,50へ送信する。ビーコンフレームについては、後述する。
The
無線装置20,30,40は、観測機(Observer;O1,O2,O3)として機能する。そして、無線装置20,30,40は、それぞれ、アンテナ2〜4を介して、無線装置10からのビーコンフレームを受信するとともに、無線装置50からのデータフレームを受信する。
The radio apparatuses 20, 30, and 40 function as an observation device (Observer; O 1 , O 2 , O 3 ). The
無線装置50は、被観測機として機能する。そして、無線装置50は、アンテナ5を介して、無線装置10からのビーコンフレームを受信し、ビーコンフレームの受信後、一定時間経過後にデータフレームを無線装置10,20,30,40へ送信する。
The
無線通信システム100においては、無線装置10,20,30,40は、相互に無線通信を行なっており、無線装置10と無線装置20,30,40との間の通信距離dC1,dC2,dC3および無線装置10に対する無線装置20,30,40の位置は、既知である。
In the
そして、この発明においては、無線装置10,20,30,40が相互に無線通信を行なっている状況において、無線装置50が新たなに追加された場合に、無線装置10,20,30,40と無線装置50との間の通信距離dD1,dD2,dD3,dD4および無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定する。
In the present invention, when the
図2は、図1に示す無線装置10の構成を示す概略ブロック図である。無線装置10は、スイッチ11,18,22,24と、受信アンプ12と、送信アンプ13と、受信ミキサ14と、送信ミキサ15と、復調回路16と、変調回路17と、ビーコン受信同期用局部発振器19と、一般受信用局部発振器21と、ビーコン動作用水晶発振器/逓倍器23と、ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25と、クロック/時間スロット生成器27と、通信コントローラ27とを含む。
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the
スイッチ11は、アンテナ1に接続され、通信コントローラ27からの切換信号EX1によって端子11Aまたは端子11Bに接続される。切換信号EX1は、H(論理ハイ)レベルまたはL(論理ロー)レベルからなる。スイッチ11は、Hレベルの切換信号EX1を受けると、端子11Aに接続され、Lレベルの切換信号EX1を受けると、端子11Bに接続される。
The
そして、スイッチ11は、アンテナ1からの受信信号を端子11Aを介して受信アンプ12へ出力する。また、スイッチ11は、送信アンプ13からの送信信号を端子11Bを介して受け、その受けた送信信号をアンテナ1へ出力する。
Then, the
受信アンプ12は、スイッチ11を介してアンテナ1から受けた受信信号を所定のレベルに増幅し、その増幅した受信信号を受信ミキサ14へ出力する。
The
送信アンプ13は、送信ミキサ15からの送信信号を所定のレベルに増幅し、その増幅した送信信号をスイッチ11を介してアンテナ1へ出力する。
The
受信ミキサ14は、スイッチ18を介して搬送周波数f1またはf2を受け、受信アンプ12から受けた受信信号の周波数を搬送周波数f1またはf2に変換する。そして、受信ミキサ14は、搬送周波数f1またはf2に変換した受信信号を復調回路16へ出力する。
The
送信ミキサ15は、スイッチ24を介して搬送周波数f1またはf3を受け、変調回路17から受けた変調信号の周波数を搬送周波数f1またはf3に変換して送信信号を生成する。そして、受信ミキサ15は、搬送周波数f1またはf3に変換した送信信号を送信アンプ13へ出力する。
The
復調回路16は、受信ミキサ14からの受信信号を復調してビーコンフレームBCFまたは一般のデータフレームDFを生成する。そして、復調回路16は、復調したビーコンフレームBCFまたはデータフレームDFを通信コントローラ27へ出力する。また、復調回路16は、受信同調ずれを補正するためのVco信号Vcをスイッチ22へ出力する。更に、復調回路16は、フレームの開始を示す信号INIとフレームの終了を示す信号FINとをビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25へ出力する。更に、復調回路16は、受信信号を復調した際の位相偏差Δθを検出し、その検出した位相偏差Δθを通信コントローラ27へ出力する。
The
変調回路17は、通信コントローラ27から送信データを受け、その受けた送信データを所定の方式、例えば、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)方式によって変調し、その変調した変調信号を送信ミキサ15へ出力する。
スイッチ18は、ビーコン受信同期用局部発振器19および一般受信用局部発振器21と、受信ミキサ14との間に接続される。そして、スイッチ18は、通信コントローラ27から切換信号EX2を受ける。切換信号EX2は、HレベルまたはLレベルからなる。スイッチ18は、Hレベルの切換信号EX2を受けると、端子18Aに接続され、Lレベルの切換信号EX2を受けると、端子18Bに接続される。
The
スイッチ18は、端子18Aに接続されると、ビーコン受信同期用局部発振器19からの搬送周波数f1を受信ミキサ14へ出力する。また、スイッチ18は、端子18Bに接続されると、一般受信用局部発振器21からの搬送周波数f2を受信ミキサ14へ出力する。
When the
ビーコン受信同期用局部発振器19は、スイッチ22を介して復調回路16からVco信号Vcを受け、その受けたVco信号Vcに基づいて、ビーコンを送信した無線装置の搬送周波数f1を再生する。そして、ビーコン受信同期用局部発振器19は、その再生した搬送周波数f1を保持するとともに、スイッチ18の端子18Aおよびスイッチ24の端子24Bへ搬送周波数f1を出力する。
The beacon reception synchronization local oscillator 19 receives the Vco signal Vc from the
なお、搬送周波数f1は、時間計測の基準および変調信号を生成する際の周波数の基準として用いられる。 The carrier frequency f1 is used as a time measurement reference and a frequency reference when generating a modulation signal.
一般受信用局部発振器21は、スイッチ22を介して復調回路16からVco信号Vcを受け、その受けたVco信号Vcを受信する際の搬送周波数f2を再生する。そして、一般受信用局部発振器21は、その再生した搬送周波数f2を保持するとともに、スイッチ18の端子18Bへ搬送周波数f2を出力する。
The general reception
スイッチ22は、ビーコン受信同期用局部発振器19および一般受信用局部発振器21と、復調回路16との間に接続される。そして、スイッチ22は、通信コントローラ27から切換信号EX3を受ける。切換信号EX3は、HレベルまたはLレベルからなる。スイッチ22は、Hレベルの切換信号EX3を受けると、端子22Aに接続され、Lレベルの切換信号EX3を受けると、端子22Bに接続される。
The
スイッチ22は、端子22Aに接続されると、Vco信号Vcをビーコン受信同期用局部発振器19へ出力する。また、スイッチ22は、端子22Bに接続されると、Vco信号Vcを一般受信用局部発振器21へ出力する。
When connected to the terminal 22A, the
ビーコン動作用水晶発振器/逓倍器23は、無線装置10がビーコン送信機として動作する場合の基準となる発振器であり、逓倍器によって基準となる送信周波数の搬送周波数f3を生成する。そして、ビーコン動作用水晶発振器/逓倍器23は、その生成した搬送周波数f3をスイッチ24の端子24Aへ出力する。
The beacon operation crystal oscillator /
スイッチ24は、ビーコン受信同期用局部発振器19およびビーコン動作用水晶発振器/逓倍器23と、送信ミキサ15およびビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25との間に接続される。そして、スイッチ24は、通信コントローラ27から切換信号EX4を受ける。切換信号EX4は、HレベルまたはLレベルからなる。スイッチ24は、Hレベルの切換信号EX4を受けると、端子24Aに接続され、Lレベルの切換信号EX4を受けると、端子24Bに接続される。
The
スイッチ24は、端子24Aに接続されると、搬送周波数f3を送信ミキサ15、ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25およびクロック/時間スロット生成器26へ出力する。また、スイッチ24は、端子24Bに接続されると、搬送周波数f1を送信ミキサ15、ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25およびクロック/時間スロット生成器26へ出力する。
When connected to the terminal 24A, the
ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25は、信号INI,FINおよび搬送周波数f1またはf3に基づいて、搬送周波数f1またはf3を有する周期信号の成分をカウントし、そのカウント数を通信コントローラ27へ出力する。
The beacon frame / general frame
クロック/時間スロット生成器26は、通信コントローラ27の動作クロックと、時間スロットを定める信号とを生成し、その生成した動作クロックと、時間スロットを定める信号とを通信コントローラ27へ出力する。
The clock /
通信コントローラ27は、テーブルTBLを有する。テーブルTBLは、MAC(Media Access Control)アドレス、カウント数および位相偏差からなる。MACアドレスは、通信相手のアドレスである。カウント数は、ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25がカウントしたカウント数である。位相偏差は、復調回路16が検出した位相偏差である。
The
通信コントローラ27は、無線装置10からビーコンフレームBCFを受信し、その後、無線装置50からデータフレームDFを受信すると、無線装置50のMACアドレスをデータフレームDFから検出し、その検出したMACアドレスをテーブルTBLのMACアドレスの欄に格納する。そして、通信コントローラ27は、復調回路16から位相偏差を受けると、その受けた位相偏差を無線装置50のMACアドレスに対応する位相偏差の欄に格納し、ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25からカウント数を受けると、その受けたカウント数を無線装置50のMACアドレスに対応するカウント数の欄に格納する。
When the
また、通信コントローラ27は、テーブルTBLに格納されたカウント数および位相偏差に基づいて、ビーコンフレームBCFを送信してからデータフレームDFを受信するまでの時間長T1を演算する。
Further, the
更に、通信コントローラ27は、テーブルTBLに格納されたカウント数および位相偏差に基づいて、ビーコンフレームBCFを受信してからデータフレームDFを受信するまでの時間長T2,T3,T4を演算する。
Further, the
更に、通信コントローラ27は、演算した時間長T1〜T4を他の無線装置へ送信する。
Furthermore, the
更に、通信コントローラ27は、無線装置10と無線装置20,30,40との通信距離dC1,dC2,dC3を保持しており、その保持している通信距離dC1,dC2,dC3と、時間長T1〜T4と、無線装置50における応答時間tcとに基づいて、後述する方法によって、無線装置10,20,30,40と無線装置50との間の通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定する。
Further, the
また、通信コントローラ27は、その決定した通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を用いて、無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定する。
The
更に、通信コントローラ27は、HレベルまたはLレベルからなる切換信号EX1〜EX4を生成する。そして、通信コントローラ27は、切換信号EX1を端子EXTRからスイッチ11へ出力し、切換信号EX2,EX3を端子EXRからそれぞれスイッチ18,22へ出力し、切換信号EX4を端子MDEからスイッチ24へ出力する。
Further, the
更に、通信コントローラ27は、送信データを生成し、その生成した送信データを端子TDから変調回路17へ出力する。
Furthermore, the
更に、通信コントローラ27は、ホストインターフェースHSIFを介してホストコンピュータとデータのやり取りを行なう。
Further, the
無線装置20,30,40,50の各々も、図2に示す無線装置10と同じ構成からなる。
Each of the
図3は、ビーコンフレームBCFの概念図である。ビーコンフレームBCFは、定期的に送信される。ビーコンフレームBCFは、ヘッダHEDと、複数の時間スロットSL1〜SLk(kは正の整数)とからなる。ヘッダHEDは、各無線装置が使用する時間スロットSLkを指定する指定情報を含む。 FIG. 3 is a conceptual diagram of the beacon frame BCF. The beacon frame BCF is periodically transmitted. The beacon frame BCF includes a header HED and a plurality of time slots SL1 to SLk (k is a positive integer). The header HED includes designation information that designates a time slot SLk used by each wireless device.
無線通信システム100の場合、5個の無線装置10,20,30,40,50が存在するので、ビーコンフレームBCFは、5個の時間スロットSL1〜SL5を含む。そして、指定情報は、時間スロットSL1〜SL5をそれぞれ無線装置10,20,30,40,50が使用する時間スロットとして指定する。
In the case of the
従って、無線装置10は、ビーコンフレームBCFを定期的に送信するとともに、ビーコンフレームBCFを送信した後、時間スロットSL1に同期してデータフレームDFを送信する。また、無線装置20は、ビーコンフレームBCFを無線装置10から受信し、ビーコンフレームBCFの受信後、時間スロットSL2が開始されるタイミングまで待機し、時間スロットSL2に同期してデータフレームDFを送信する。更に、無線装置30,40,50は、ビーコンフレームBCFを無線装置10から受信し、ビーコンフレームBCFの受信後、それぞれ、時間スロットSL3〜SL5が開始されるタイミングまで待機し、それぞれ、時間スロットSL3〜SL5に同期してデータフレームDFを送信する。
Accordingly, the
なお、時間スロットSL1〜SLkの各々は、数十msecの時間長を有する。 Each of the time slots SL1 to SLk has a time length of several tens of msec.
図4は、図2に示す復調回路16が位相偏差を検出する方法を説明するための図である。無線装置10は、ビーコンフレームBCFを送信した後に、無線装置50からデータフレームDFを受信し、無線装置20,30,40は、無線装置10からビーコンフレームBCFを受信した後に、無線装置50からデータフレームDFを受信する。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method in which the
この場合、ビーコンフレームBCFは、搬送周波数f3で送信され、データフレームDFは、搬送周波数f1で送信される。従って、無線装置10,20,30,40は、搬送周波数f3を有するクロック信号に同期してデータフレームDFを受信できるとは限らず、データフレームDFの受信タイミングが搬送周波数f3を有するクロック信号からずれる。
In this case, the beacon frame BCF is transmitted at the carrier frequency f3, and the data frame DF is transmitted at the carrier frequency f1. Therefore, the
無線装置10,20,30,40は、無線装置50からデータフレームDFを受信する。無線装置10,20,30,40の復調回路16は、受信ミキサ14からのデータフレームDFをクロック信号CLK_f3_1(搬送周波数f3を有するクロック信号)に同期してサンプリングし、データフレームDFの受信開始をサンプリングタイミングST1において検出する。
The
データフレームDFは、QPSKによって変調されたデータである。従って、搬送周波数f3を有するクロック信号CLK_f3_1の位相が搬送周波数f1を有するクロック信号CLK_f1_1の位相に一致している場合、データフレームDFの受信開始を検出するサンプリングタイミングは、データフレームDFの開始タイミングt_dsに一致する。 The data frame DF is data modulated by QPSK. Therefore, when the phase of the clock signal CLK_f3_1 having the carrier frequency f3 matches the phase of the clock signal CLK_f1_1 having the carrier frequency f1, the sampling timing for detecting the reception start of the data frame DF is the start timing t_ds of the data frame DF. Matches.
しかし、実際には、クロック信号CLK_f3_1の位相は、クロック信号CLK_f1_1の位相とずれているので、データフレームDFの開始を検出するサンプリングタイミングST1は、データフレームDFの開始タイミングt_dsに一致しない。 However, since the phase of the clock signal CLK_f3_1 is actually shifted from the phase of the clock signal CLK_f1_1, the sampling timing ST1 for detecting the start of the data frame DF does not coincide with the start timing t_ds of the data frame DF.
そこで、復調回路16は、データフレームDFをsin(ωt+Δθ)によって表し、sin(ωt+Δθ)が実際に受信したデータフレームDFに一致するように位相偏差Δθを決定する。これにより、復調回路16は、位相偏差Δθを検出する。
Therefore, the
図5は、QPSKによって変調されたデータの信号空間図である。図5において、横軸は、位相の同相成分Iを表し、縦軸は、位相の直交成分Qを表す。クロック信号CLK_f3_1の位相がクロック信号CLK_f1_1の位相に対してずれていない場合、データフレームDFは、正方形1の4個の頂点に存在する成分SS1〜SS4からなる。
FIG. 5 is a signal space diagram of data modulated by QPSK. In FIG. 5, the horizontal axis represents the in-phase component I of the phase, and the vertical axis represents the quadrature component Q of the phase. When the phase of the clock signal CLK_f3_1 is not shifted from the phase of the clock signal CLK_f1_1, the data frame DF is composed of components SS1 to SS4 present at the four vertices of the
しかし、クロック信号CLK_f3_1の位相がクロック信号CLK_f1_1の位相に対してずれている場合、データフレームDFは、正方形2の4個の頂点に存在する成分SS’1〜SS’4からなる。正方形2の対角線4は、正方形1の対角線3に対してずれている。従って、横軸に対する対角線3の角度と横軸に対する対角線4の角度との差が位相偏差Δθになる。
However, when the phase of the clock signal CLK_f3_1 is shifted from the phase of the clock signal CLK_f1_1, the data frame DF is composed of components SS′1 to SS′4 present at the four vertices of the
そこで、復調回路16は、図5に示す信号空間図を保持しており、無線装置50から受信したデータフレームDFの成分を信号空間図にプロットして対角線3の角度と対角線4の角度との差を位相偏差Δθとして検出するようにしてもよい。
Therefore, the
このように、復調回路16は、上述した2つの方法のいずれか一方の方法により、位相偏差Δθを検出する。
Thus, the
無線装置10,20,30,40と無線装置50との間の通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定する方法について説明する。
A method for determining the communication distances d D1 , d D2 , d D3 , and d D4 between the
無線装置10は、ビーコンフレームBCFを搬送周波数f3で変調して無線装置20,30,40,50へ送信する。そして、無線装置10は、ビーコンフレームBCFを送信したタイミングと、データフレームDFを無線装置50から受信したタイミングとの間の時間を計測する。
The
即ち、無線装置10のビーコン動作用水晶発振器/逓倍器23は、搬送周波数f3を生成して端子24Aへ出力する。通信コントローラ27は、Hレベルの切換信号EX4を生成して端子MDEからスイッチ24へ出力する。
That is, the beacon operation crystal oscillator /
そうすると、スイッチ24は、Hレベルの切換信号EX4に応じて、端子24Aに接続され、搬送周波数f3を送信ミキサ15、ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25およびクロック/時間スロット生成器26へ出力する。
Then, the
そして、クロック/時間スロット生成器26は、搬送周波数f3に基づいて、通信コントローラ27の動作クロックCLK_f3と時間スロットSL1〜SL5とを生成し、その生成した動作クロックCLK_f3および時間スロットSL1〜SL5を通信コントローラ27へ出力する。更に、通信コントローラ27は、Lレベルの切換信号EX1を生成して端子EXTRからスイッチ11へ出力する。
The clock /
通信コントローラ27は、クロック/時間スロット生成器26からの時間スロットSL1〜SL5に基づいてビーコンフレームBCFを生成し、その生成したビーコンフレームBCFを端子TDから変調回路17へ出力するとともに、ビーコンフレームBCFを出力したタイミングに同期して、クロック/時間スロット生成器26からの動作クロックCLK_f3の成分をカウントし、ビーコンフレームBCFを出力してからの時間の計測を開始する。
The
そして、変調回路17は、通信コントローラ27からのビーコンフレームBCFをQPSK方式によって変調し、その変調したビーコンフレームBCFを送信ミキサ15へ出力する。
Then, the
送信ミキサ15は、変調されたビーコンフレームBCFを変調回路17から受け、その受けたビーコンフレームBCFの周波数を搬送周波数f3に変換して送信アンプ13へ出力する。そして、送信アンプ13は、ビーコンフレームBCFを増幅して端子11Bへ出力する。
The
スイッチ11は、通信コントローラ27からのLレベルの切換信号EX1に応じて端子11Bに接続され、送信アンプ13からのビーコンフレームBCFをアンテナ1へ出力する。アンテナ1は、ビーコンフレームBCFを送信する。
The
これにより、無線装置10は、ビーコンフレームBCFを無線装置20,30,40,50へ送信する。
As a result, the
アンテナ1は、ビーコンフレームBCFの送信後、データフレームDFを無線装置50から受信する。通信コントローラ27は、Hレベルの切換信号EX1を生成して端子EXTRからスイッチ11へ出力し、Lレベルの切換信号EX2,EX3を生成して端子EXRからそれぞれスイッチ18,22へ出力する。
The
スイッチ11は、通信コントローラ27からのHレベルの切換信号EX1に応じて、端子11Aに接続され、アンテナ1から受けたデータフレームDFを受信アンプ12へ出力する。
The
受信アンプ12は、データフレームDFを増幅して受信ミキサ14へ出力する。スイッチ18は、Lレベルの切換信号EX2に応じて端子18Bに接続され、一般受信用局部発振器21からの搬送周波数f2を受信ミキサ14へ出力する。
The
受信ミキサ14は、受信アンプ12からのデータフレームDFの周波数を搬送周波数f2でベースバンドに変換して復調回路16へ出力する。復調回路16は、データフレームDFを復調し、その復調したデータフレームをスイッチ22および通信コントローラ27へ出力する。また、復調回路16は、上述した方法によって位相偏差Δθを検出し、その検出した位相偏差Δθを通信コントローラ27へ出力する。
The
スイッチ22は、Lレベルの切換信号EX3に応じて端子22Bに接続され、データフレームDFを一般受信用局部発振器21へ出力する。そして、一般受信用局部発振器21は、データフレームDFに基づいて、データフレームDFを受信する際の搬送周波数f2を再生する。
The
また、通信コントローラ27は、復調回路16からデータフレームDFおよび位相偏差Δθを受ける。そして、通信コントローラ27は、データフレームDFを受けると、時間計測を停止し、計測した時間と、位相偏差Δθとに基づいて、ビーコンフレームBCFを送信してからデータフレームDFを受信するまでの時間長T1を演算する。
Further, the
無線装置20は、無線装置10からビーコンフレームBCFを受信し、その後、無線装置50からデータフレームDFを受信する。そして、無線装置20は、ビーコンフレームBCFを受信したタイミングからデータフレームDFを受信したタイミングまでの時間長T2を計測する。
The
即ち、アンテナ2は、ビーコンフレームBCFを受信してスイッチ11へ出力する。無線装置20の通信コントローラ27は、Hレベルの切換信号EX1を生成して端子EXTRからスイッチ11へ出力し、Hレベルの切換信号EX2,EX3を生成して端子EXRからそれぞれスイッチ18,22へ出力し、Lレベルの切換信号EX4を生成して端子MDEからスイッチ24へ出力する。
That is, the
スイッチ11は、Hレベルの切換信号EX1に応じて端子11Aに接続され、ビーコンフレームBCFを受信アンプ12へ出力する。受信アンプ12は、ビーコンフレームBCFを増幅して受信ミキサ14へ出力する。
The
ビーコン受信同期用局部発振器19は、搬送周波数f1をスイッチ18,24へ出力する。スイッチ18は、Hレベルの切換信号EX2に応じて端子18Aに接続され、搬送周波数f1を受信ミキサ14へ出力する。スイッチ24は、Lレベルの切換信号EX4に応じて端子24Bに接続され、搬送周波数f1を送信ミキサ15、ビーコンフレーム/一般フレーム間計測器25およびクロック/時間スロット生成器26へ出力する。
The beacon reception synchronization local oscillator 19 outputs the
そうすると、受信ミキサ14は、受信アンプ12からのビーコンフレームBCFの周波数を搬送周波数f1でベースバンドに変換して復調回路16へ出力する。復調回路16は、ビーコンフレームBCFを受信し始めたことを示す信号INI_B(信号INIの一種)を生成してビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25へ出力する。
Then, the
また、復調回路16は、Vco信号Vcをスイッチ22へ出力し、ビーコンフレームBCFを復調して通信コントローラ27へ出力する。スイッチ22は、Hレベルの切換信号EX3に応じて端子22Aに接続され、Vco信号Vcをビーコン受信同期用局部発振器19へ出力する。
Further, the
ビーコン受信同期用局部発振器19は、Vco信号Vcに基づいて、ビーコンフレームBCFを送信した無線装置10の搬送周波数f3を再生し、その再生した搬送周波数f3を保持するとともに搬送周波数f3を搬送周波数f1として出力する。
Based on the Vco signal Vc, the beacon reception synchronization local oscillator 19 reproduces the carrier frequency f3 of the
ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25は、搬送周波数f1をスイッチ24から受けると、搬送周波数f1を有するクロック信号CLK_f1を生成する。そして、ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25は、復調回路16から信号INI_Bを受けると、クロック信号CLK_f1の成分をカウントし始める。
When the beacon frame / general frame
また、クロック/時間スロット生成器26は、スイッチ24からの搬送周波数f1に基づいて、搬送周波数f1を有するクロック信号CLK_f1を生成し、その生成したクロック信号CLK_f1を通信コントローラ27へ出力する。
The clock /
その後、アンテナ2は、データフレームDFを受信してスイッチ11へ出力する。通信コントローラ27は、Lレベルの切換信号EX2,EX3を生成して端子EXRからそれぞれスイッチ18,22へ出力する。
Thereafter, the
スイッチ11は、データフレームDFを受信アンプ12へ出力し、受信アンプ12は、データフレームDFを増幅して受信ミキサ14へ出力する。
The
一般受信用局部発振器21は、搬送周波数f2をスイッチ18へ出力する。スイッチ18は、Lレベルの切換信号EX2に応じて端子18Bに接続され、搬送周波数f2を受信ミキサ14へ出力する。
The general reception
そうすると、受信ミキサ14は、受信アンプ12からのデータフレームDFの周波数を搬送周波数f2でベースバンドに変換して復調回路16へ出力する。復調回路16は、データフレームDFを受信し始めたことを示す信号INI_D(信号INIの一種)を生成してビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25へ出力する。
Then, the
また、復調回路16は、Vco信号Vcをスイッチ22へ出力し、データフレームDFを復調して通信コントローラ27へ出力するとともに、データフレームDFを受信する際の位相偏差Δθ1を上述した方法によって検出して通信コントローラ27へ出力する。スイッチ22は、Lレベルの切換信号EX3に応じて端子22Bに接続され、データフレームDFを一般受信用局部発振器21へ出力する。
Further, the
一般受信用局部発振器21は、Vco信号Vcに基づいて、データフレームDFを受信する際の搬送周波数f2を再生し、その再生した搬送周波数f2を保持するとともに搬送周波数f2をスイッチ18へ出力する。
Based on the Vco signal Vc, the general reception
ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25は、復調回路16から信号INI_Dを受けると、クロック信号CLK_f1の成分のカウントを停止する。そして、ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25は、信号INI_Bを受けたタイミングから信号INI_Dを受けたタイミングまでのカウント数Ncnt1を通信コントローラ27へ出力する。
When receiving the signal INI_D from the
通信コントローラ27は、ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器25からのカウント数Ncnt1と、復調回路16からの位相偏差Δθ1とに基づいて、無線装置20がビーコンフレームBCFを受信してからデータフレームDFを受信するまでの時間長T2を演算する。また、通信コントローラ27は、データフレームDFを送信した無線装置50のMACアドレスをテーブルTBLのMACアドレスの欄に格納し、カウント数Ncnt1および位相偏差Δθ1をそれぞれテーブルTBLのカウント数および位相偏差の欄に格納する。
The
無線装置30は、無線装置10からビーコンフレームBCFを受信し、その後、無線装置50からデータフレームDFを受信する。そして、無線装置30は、ビーコンフレームBCFを受信したタイミングからデータフレームDFを受信したタイミングまでの時間長T3を計測する。
The
また、無線装置40は、無線装置10からビーコンフレームBCFを受信し、その後、無線装置50からデータフレームDFを受信する。そして、無線装置40は、ビーコンフレームBCFを受信したタイミングからデータフレームDFを受信したタイミングまでの時間長T4を計測する。
In addition, the
無線装置30,40がそれぞれ時間長T3,T4を計測する詳細な動作は、上述した無線装置20が時間長T2を計測する詳細な動作と同じである。
The detailed operation in which the
無線装置50は、無線装置10からビーコンフレームBCFを受信し、その後、一定時間tc経過後、データフレームDFを無線装置10,20,30,40へ送信する。
The
この場合、無線装置50が無線装置10からビーコンフレームBCFを受信する詳細な動作は、無線装置20が無線装置10からビーコンフレームBCFを受信する詳細な動作と同じである。
In this case, the detailed operation in which the
無線装置50が無線装置10からビーコンフレームBCFを受信した時点で、無線装置50の通信コントローラ27は、クロック信号CLK_f1に同期して動作している。
When the
そして、無線装置50の通信コントローラ27は、復調回路16によって復調されたビーコンフレームBCFのヘッダHEDに基づいて、無線装置50が使用すべき時間スロットSL5を検出し、ビーコンフレームBCFを受信したタイミング(図3に示すビーコンフレームBCFの開始タイミング)から時間スロットSL5の開始タイミングまで待機する。
The
時間スロットSL5の開始タイミングになると、通信コントローラ27は、データフレームDFを生成して端子TDから変調回路17へ出力する。また、通信コントローラ27は、Lレベルの切換信号EX1を生成して端子EXTRからスイッチ11へ出力する。
At the start timing of the time slot SL5, the
変調回路17は、データフレームDFをQPSK方式によって変調し、その変調したデータフレームDFを送信ミキサ15へ出力する。
The
無線装置50がビーコンフレームBCFを受信する場合、送信ミキサ15は、スイッチ24から搬送周波数f1を受ける。従って、送信ミキサ15は、変調回路17から受けたデータフレームDFの周波数を搬送周波数f1に変換して送信アンプ13へ出力する。送信アンプ13は、データフレームDFを増幅して端子11Bへ出力する。
When the
スイッチ11は、Lレベルの切換信号EX1に応じて端子11Bに接続され、送信アンプ13からのデータフレームDFをアンテナ5へ出力する。アンテナ5は、データフレームDFを送信する。
The
これにより、無線装置50は、ビーコンフレームBCFを受信してから一定時間tc経過後にデータフレームDFを無線装置10,20,30,40へ送信する。
Thereby, the radio |
図6は、図1に示す無線装置10,20,30,40,50が送受信するビーコンフレームBCFおよびデータフレームDFのタイミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart of the beacon frame BCF and the data frame DF transmitted and received by the
無線装置10は、タイミングt1でビーコンフレームBCFを無線装置20,30,40,50へ送信する。そして、無線装置10は、タイミングt13で無線装置50からデータフレームDFを受信する。従って、無線装置10は、タイミングt1からタイミングt13までの間の時間長T1を上述した動作によって計測する。
The
また、無線装置20は、タイミングt2でビーコンフレームBCFを無線装置10から受信し、タイミングt10でデータフレームDFを無線装置50から受信する。従って、無線装置20は、タイミングt2からタイミングt10までの間の時間長T2を上述した動作によって計測する。
Further, the
更に、無線装置30は、タイミングt4でビーコンフレームBCFを無線装置10から受信し、タイミングt12でデータフレームDFを無線装置50から受信する。従って、無線装置30は、タイミングt4からタイミングt12までの間の時間長T3を上述した動作によって計測する。
Further, the
更に、無線装置40は、タイミングt3でビーコンフレームBCFを無線装置10から受信し、タイミングt11でデータフレームDFを無線装置50から受信する。従って、無線装置40は、タイミングt3からタイミングt11までの間の時間長T4を上述した動作によって計測する。
Further, the
無線装置10から送信されたビーコンフレームBCFは、タイミングt1からタイミングt2までの間の時間長T5で無線装置20へ伝搬する。無線装置10と無線装置20との間の通信距離dC1は、既知であるので、時間長T5は、T5=dC1/c(cは光速)により演算される。
The beacon frame BCF transmitted from the
同様にして、無線装置10から送信されたビーコンフレームBCFが無線装置30へ伝搬する時間長T6は、T6=dC2/cにより演算され、無線装置10から送信されたビーコンフレームBCFが無線装置40へ伝搬する時間長T7は、T7=dC3/cにより演算される。
Similarly, the time length T6 in which the beacon frame BCF transmitted from the
無線装置10から送信されたビーコンフレームBCFが無線装置50へ伝搬する時間長T8は、無線装置10と無線装置50との間の通信距離dD1を用いてT8=dD1/cとなる。
A time length T8 in which the beacon frame BCF transmitted from the
また、無線装置50がビーコンフレームBCFを受信してからデータフレームDFを送信するまでの時間は、タイミングt5からタイミングt9までの時間である。そして、無線装置50は、ビーコンフレームBCFを受信してから無線装置50に割当てられた時間スロットSL5に同期してデータフレームDFを送信するまでの時間は、図3に示す時間tcに等しい。
The time from when the
従って、タイミングt5からタイミングt9までの間の時間長は、時間tcとなる。 Therefore, the time length from timing t5 to timing t9 is time tc.
無線装置20,30,40の各々は、無線装置10からビーコンフレームBCFを受信するので、無線装置50がデータフレームDFを送信するタイミングを予測することができる。
Since each of the
即ち、無線装置20は、タイミングt2でビーコンフレームBCFを受信し、タイミングt2から時間tcだけ経過したタイミングt6で無線装置50がデータフレームDFを送信すると予測する。
That is, the
また、無線装置30は、タイミングt4でビーコンフレームBCFを受信し、タイミングt4から時間tcだけ経過したタイミングt8で無線装置50がデータフレームDFを送信すると予測する。
In addition, the
更に、無線装置40は、タイミングt3でビーコンフレームBCFを受信し、タイミングt3から時間tcだけ経過したタイミングt7で無線装置50がデータフレームDFを送信すると予測する。
Further, the
しかし、無線装置50は、ビーコンフレームBCFをタイミングt5で受信するので、データフレームDFを実際に送信するタイミングは、タイミングt5から時間tcだけ経過したタイミングt9である。
However, since the
従って、無線装置20が予想したデータフレームDFの送信タイミングt6と、データフレームDFが実際に送信されるタイミングt9との間には、時間長T9だけのずれが発生する。
Therefore, there is a difference of time length T9 between the transmission timing t6 of the data frame DF predicted by the
また、無線装置30が予想したデータフレームDFの送信タイミングt8と、データフレームDFが実際に送信されるタイミングt9との間には、時間長T10だけのずれが発生する。
In addition, a deviation of the time length T10 occurs between the transmission timing t8 of the data frame DF predicted by the
更に、無線装置40が予想したデータフレームDFの送信タイミングt7と、データフレームDFが実際に送信されるタイミングt9との間には、時間長T11だけのずれが発生する。
Further, there is a deviation of the time length T11 between the transmission timing t7 of the data frame DF predicted by the
そして、データフレームDFが無線装置50から無線装置20へ伝搬する時間長T12は、dD2/cになり、データフレームDFが無線装置50から無線装置30へ伝搬する時間長T13は、dD3/cになり、データフレームDFが無線装置50から無線装置40へ伝搬する時間長T14は、dD4/cになる。
The time length T12 for the data frame DF to propagate from the
そうすると、時間長T2は、次式により表される。 Then, the time length T2 is expressed by the following equation.
T2=tc+T9+T12・・・(1)
また、時間長T3は、次式により表される。
T2 = tc + T9 + T12 (1)
The time length T3 is expressed by the following equation.
T3=tc+T10+T13・・・(2)
更に、時間長T4は、次式により表される。
T3 = tc + T10 + T13 (2)
Further, the time length T4 is expressed by the following equation.
T4=tc+T11+T14・・・(3)
時間長T9は、ビーコンフレームBCFが無線装置10から無線装置20へ伝搬する伝搬時間dC1/cと、ビーコンフレームBCFが無線装置10から無線装置50へ伝搬する伝搬時間dD1/cとの差であるので、T9=dD1/c−dC1/cとなる。
T4 = tc + T11 + T14 (3)
The time length T9 is a difference between the propagation time d C1 / c in which the beacon frame BCF propagates from the
また、時間長T10は、ビーコンフレームBCFが無線装置10から無線装置30へ伝搬する伝搬時間dC2/cと、ビーコンフレームBCFが無線装置10から無線装置50へ伝搬する伝搬時間dD1/cとの差であるので、T10=dD1/c−dC2/cとなる。
The time length T10 includes a propagation time d C2 / c for the beacon frame BCF to propagate from the
更に、時間長T11は、ビーコンフレームBCFが無線装置10から無線装置40へ伝搬する伝搬時間dC3/cと、ビーコンフレームBCFが無線装置10から無線装置50へ伝搬する伝搬時間dD1/cとの差であるので、T11=dD1/c−dC3/cとなる。
Further, the time length T11 includes a propagation time d C3 / c in which the beacon frame BCF propagates from the
そうすると、T9=dD1/c−dC1/c、およびT12=dD2/cを式(1)へ代入すると、式(1)は、次式になる。 Then, when T9 = d D1 / c−d C1 / c and T12 = d D2 / c are substituted into Expression (1), Expression (1) becomes the following expression.
T2=tc+dD1/c−dC1/c+dD2/c・・・(4)
また、T10=dD1/c−dC2/c、およびT13=dD3/cを式(2)へ代入すると、式(2)は、次式になる。
T2 = tc + d D1 / c-d C1 / c + d D2 / c (4)
Further, when T10 = d D1 / c−d C2 / c and T13 = d D3 / c are substituted into Expression (2), Expression (2) becomes the following expression.
T3=tc+dD1/c−dC2/c+dD3/c・・・(5)
更に、T11=dD1/c−dC3/c、およびT14=dD4/cを式(3)に代入すると、式(3)は、次式になる。
T3 = tc + d D1 / c-d C2 / c + d D3 / c (5)
Further, when T11 = d D1 / c−d C3 / c and T14 = d D4 / c are substituted into the expression (3), the expression (3) becomes the following expression.
T4=tc+dD1/c−dC3/c+dD4/c・・・(6)
そして、時間長T1は、無線装置10がビーコンフレームBCFを送信してからデータフレームDFを無線装置50から受信するまでの時間長であるので、次式により表される。
T4 = tc + d D1 / c-d C3 / c + d D4 / c (6)
Since the time length T1 is a time length from when the
T1=2×(dD1/c)+tc・・・(7)
上述したように、無線装置10,20,30,40は、それぞれ、時間長T1,T2,T3,T4を計測し、時間tcは既知であるので、時間tcと、計測した時間長T1とを式(7)へ代入すれば、無線装置10と無線装置50との通信距離dD1およびビーコンフレームBCFまたはデータフレームDFが無線装置10と無線装置50との間を伝搬する伝搬時間dD1/cを演算できる。
T1 = 2 × (d D1 / c) + tc (7)
As described above, the
そして、伝搬時間dD1/cと、計測した時間長T2とを式(4)に代入すれば、通信距離dC1は既知であるので、無線装置20と無線装置50との間の通信距離dD2を演算できる。
Then, if the propagation time d D1 / c and the measured time length T2 are substituted into the equation (4), the communication distance d C1 is known, so the communication distance d between the
また、伝搬時間dD1/cと、計測した時間長T3とを式(5)に代入すれば、通信距離dC2は既知であるので、無線装置30と無線装置50との間の通信距離dD3を演算できる。
Further, if the propagation time d D1 / c and the measured time length T3 are substituted into the equation (5), the communication distance d C2 is known, so the communication distance d between the
更に、伝搬時間dD1/cと、計測した時間長T4とを式(6)に代入すれば、通信距離dC3は既知であるので、無線装置40と無線装置50との間の通信距離dD4を演算できる。
Further, if the propagation time d D1 / c and the measured time length T4 are substituted into the equation (6), the communication distance d C3 is known, so the communication distance d between the
従って、無線装置10,20,30,40と無線装置50との間の通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定できる。
Therefore, the communication distances d D1 , d D2 , d D3 , and d D4 between the
通信距離dD1,dD2,dD3,dD4が決定されると、無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置も決定できる。
When the communication distances d D1 , d D2 , d D3 , and d D4 are determined, the position of the
そして、無線装置10,20,30,40,50が平面的に配置されている場合、通信距離dD1,dD2,dC1、通信距離dD1,dD3,dC2、および通信距離dD1,dD4,dC3のいずれかが解れば、無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定できる。
And when radio |
従って、無線装置10,20,30,40,50が平面的に配置されている場合、無線装置10と、無線装置20,30,40のいずれか1個の無線装置と、無線装置50とにより、無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定できる。
Therefore, when the
また、無線装置10,20,30,40,50が立体的に配置されている場合、通信距離dD1,dD2,dC1,dC2,dD3、通信距離dD1,dD2,dC1,dC3,dD4、および通信距離dD1,dC2,dC3,dD3,dD4のいずれかが解れば、無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定できる。
Further, when the
従って、無線装置10,20,30,40,50が立体的に配置されている場合、無線装置10と、無線装置20,30,40のいずれか2個の無線装置と、無線装置50とにより、無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定できる。
Therefore, when the
なお、無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定する場合、座標を用いて無線装置50の位置を決定してもよい。
When determining the position of the
無線装置10,20,30,40,50が平面的に配置されている場合、x−y直交座標を用い、無線装置10を原点に配置し、無線装置20,30,40,50の各位置を(x,y)座標で表し、上述した方法によって決定した通信距離dD1,dD2,dD3,dD4と、既知である通信距離dC1,dC2,dC3とを用いて無線装置20,30,40,50の各位置を決定する。
When the
また、無線装置10,20,30,40,50が立体的に配置されている場合、xyz直交座標を用い、無線装置10を原点に配置し、無線装置20,30,40,50の各位置を(x,y,z)座標で表し、上述した方法によって決定した通信距離dD1,dD2,dD3,dD4と、既知である通信距離dC1,dC2,dC3とを用いて無線装置20,30,40,50の各位置を決定する。
Further, when the
この発明においては、無線装置10,20,30,40,50のいずれかが上述した方法で通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定してもよい。
In the present invention, any of the
[無線装置10が通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定する場合]
この場合、無線装置10の通信コントローラ27は、通信距離dC1,dC2,dC3を保持しており、無線装置20,30,40がそれぞれ計測した時間長T2,T3,T4を無線装置20,30,40から受信する。そして、無線装置10の通信コントローラ27は、時間長T1を計測し、時間tcは既知であるので、上述した方法によって通信距離dD1,dD2,dD3,dD4および無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定できる。
[When
In this case, the
即ち、無線装置10の通信コントローラ27は、計測した時間長T1と、既知である時間tcとを式(7)へ代入してビーコンフレームBCFおよびデータフレームDFが無線装置10と無線装置50との間を伝搬する伝搬時間dD1/cを演算し、既知である通信距離dC1,dC2,dC3に基づいて、ビーコンフレームBCFが無線装置10から無線装置20,30,40へそれぞれ伝搬する伝搬時間dC1/c,dC2/c,dC3/cを演算する。
That is, the
そして、無線装置10の通信コントローラ27は、演算した伝搬時間dD1/cと、演算した伝搬時間dC1/c,dC2/c,dC3/cとの差dD1/c−dC1/c,dD1/c−dC2/c,dD1/c−dC3/cを演算してビーコンフレームBCFが無線装置20,30,40へ伝搬する伝搬時間と、ビーコンフレームBCFが無線装置50へ伝搬する伝搬時間との時間差dD1/c−dC1/c,dD1/c−dC2/c,dD1/c−dC3/cを演算する。
Then, the
その後、無線装置10の通信コントローラ27は、無線装置20から受信した時間長T2と、既知である時間tcと、演算した時間差dD1/c−dC1/cとを式(4)へ代入して無線装置20と無線装置50との間の通信距離dD2を演算する。
Thereafter, the
また、無線装置10の通信コントローラ27は、無線装置30から受信した時間長T3と、既知である時間tcと、演算した時間差dD1/c−dC2/cとを式(5)へ代入して無線装置30と無線装置50との間の通信距離dD3を演算する。
Further, the
更に、無線装置10の通信コントローラ27は、無線装置40から受信した時間長T4と、既知である時間tcと、演算した時間差dD1/c−dC3/cとを式(6)へ代入して無線装置40と無線装置50との間の通信距離dD4を演算する。
Further, the
更に、無線装置10の通信コントローラ27は、演算した伝搬時間dD1/cに基づいて、無線装置10と無線装置50との間の通信距離dD1を演算する。
Further, the
そして、無線装置10の通信コントローラ27は、通信距離dC1,dC2,dC3,dD1,dD2,dD3,dD4を用いて無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定する。
Then, the
無線装置10が通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定する場合、アンテナ1、スイッチ11、受信アンプ12およびHレベルの切換信号EX1をスイッチ11へ出力する通信コントローラ27は、無線装置20,30,40から3個の時間長T2,T3,T4を受信する「受信手段」を構成する。
When the
また、時間長T1は、「往復時間」を構成し、時間tcは、「応答時間」を構成する。そして、伝搬時間(T1−tc)/2=dD1/cは、ビーコンフレームBCFおよびデータフレームDFが無線装置10と無線装置50との間を伝搬する「伝搬時間」を構成する。
Further, the time length T1 constitutes “round trip time”, and the time tc constitutes “response time”. The propagation time (T1−tc) / 2 = d D1 / c constitutes “propagation time” in which the beacon frame BCF and the data frame DF propagate between the
更に、伝搬時間dC1/c,dC2/c,dC3/cは、ビーコンフレームBCFが無線装置10から無線装置20,30,40へ伝搬する3個の「伝搬時間」を構成する。
Further, the propagation times d C1 / c, d C2 / c, and d C3 / c constitute three “propagation times” in which the beacon frame BCF propagates from the
更に、時間差dD1/c−dC1/c,dD1/c−dC2/c,dD1/c−dC3/cは、ビーコンフレームBCFが無線装置20,30,40へ伝搬する伝搬時間と、ビーコンフレームBCFが無線装置50へ伝搬する伝搬時間との時間差を示す3個の「時間差」を構成する。
Further, the time differences d D1 / c-d C1 / c, d D1 / c-d C2 / c, and d D1 / c-d C3 / c are propagation times when the beacon frame BCF propagates to the
更に、3個の時間長T2,T3,T4と、3個の時間差dD1/c−dC1/c,dD1/c−dC2/c,dD1/c−dC3/cと、応答時間tcとに基づいて、3個の通信距離dD2,dD3,dD4を決定する無線装置10の通信コントローラ27は、「決定手段」を構成する。
Furthermore, three time lengths T2, T3, T4, three time differences dD1 / cdC1 / c, dD1 / cdC2 / c, dD1 / cdC3 / c, response The
更に、往復時間T1と、応答時間tcとに基づいて、ビーコンフレームBCFおよびデータフレームDFが無線装置10(親機)と無線装置50(被観測機)との間を伝搬する伝搬時間dD1/cを演算し、その演算した伝搬時間dD1/cと、ビーコンフレームBCFが無線装置10(親機)からそれぞれ3個の無線装置20,30,40(観測機)へ伝搬する3個の伝搬時間dC1/c,dC2/c,dC3/cとに基づいて3個の時間差dD1/c−dC1/c,dD1/c−dC2/c,dD1/c−dC3/cを演算する無線装置10の通信コントローラ27は、「演算手段」を構成する。
Further, based on the round trip time T1 and the response time tc, the propagation time d D1 / beacon frame BCF and the data frame DF propagate between the wireless device 10 (master device) and the wireless device 50 (observed device). c is calculated, and the calculated propagation time d D1 / c and the three propagations in which the beacon frame BCF propagates from the wireless device 10 (parent device) to the three
[無線装置20,30,40のいずれかが通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定する場合]
例えば、無線装置20が通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定する場合について説明する。
[When any of the
For example, a case where the
この場合、無線装置20は、無線装置10が計測した時間長T1を無線装置10から受信し、無線装置30,40がそれぞれ計測した時間長T3,T4を無線装置30,40から受信する。無線装置20の通信コントローラ27は、時間長T2を計測する。そうすると、時間tcは既知であるので、無線装置20の通信コントローラ27は、上述した方法によって通信距離dD1,dD2,dD3,dD4および無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定できる。
In this case, the
無線装置20の通信コントローラ27が通信距離dD1,dD2,dD3,dD4および無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定する詳細な動作は、無線装置10の通信コントローラ27が通信距離dD1,dD2,dD3,dD4および無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定する動作と同じである。
The detailed operation in which the
そして、無線装置30,40のいずれかが通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定する場合も、無線装置20が通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定する場合と同様である。
When any one of the
無線装置20,30,40のいずれかが通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定する場合、アンテナ(アンテナ2〜4のいずれか)、スイッチ11、受信アンプ12およびHレベルの切換信号EX1をスイッチ11へ出力する通信コントローラ27は、2個の時間長(時間長T2,T3,T4のいずれか2個の時間長)を2個の無線装置(無線装置20,30,40のいずれか2個の無線装置)から受信し、かつ、往復時間T1を無線装置10から受信する「受信手段」を構成する。
When any of the
また、1個の時間長(時間長T2,T3,T4のいずれか1個の時間長)を検出する通信コントローラ27は、「検出手段」を構成する。
Further, the
[無線装置50が通信距離dD1,dD2,dD3,dD4を決定する場合]
この場合、無線装置50は、無線装置10が計測した時間長T1を無線装置10から受信し、無線装置20,30,40がそれぞれ計測した時間長T2,T3,T4を無線装置20,30,40から受信する。時間tcは既知であるので、無線装置50の通信コントローラ27は、上述した方法によって通信距離dD1,dD2,dD3,dD4および無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定できる。
[When
In this case, the
無線装置50の通信コントローラ27が通信距離dD1,dD2,dD3,dD4および無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定する詳細な動作は、無線装置10の通信コントローラ27が通信距離dD1,dD2,dD3,dD4および無線装置10,20,30,40に対する無線装置50の位置を決定する動作と同じである。
The detailed operation in which the
そして、この場合、アンテナ5、スイッチ11、受信アンプ12およびHレベルの切換信号EX1をスイッチ11へ出力する通信コントローラ27は、3個の時間長T2,T3,T4を3個の無線装置20,30,40から受信し、かつ、往復時間T1を無線装置10から受信する「受信手段」を構成する。
In this case, the
図7は、この発明による距離/位置決定方法を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、ビーコンフレームBCFが無線装置10(親機)から無線装置20,20,40(観測機)および無線装置50(被観測機)へ伝搬するときの無線装置50(被観測機)と無線装置20,30,40の各々との間の伝搬時間の差を示す3個の時間差dD1/c−dC1/c,dD1/c−dC2/c,dD1/c−dC3/cが演算される(ステップS1)。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the distance / position determining method according to the present invention. When a series of operations is started, the wireless device 50 (when the beacon frame BCF propagates from the wireless device 10 (master device) to the
そして、無線装置20,30,40において、それぞれ、3個の時間長T2,T3,T4が検出される(ステップS2)。引続いて、無線装置50(被観測機)がビーコンフレームBCFを受信してからデータフレームDFを送信するまでの応答時間tcが検出される(ステップS3)。この応答時間tcは、図3に示すビーコンフレームBCFにおいて、ヘッダHEDの開始タイミングと、時間スロットSL5の開始タイミングとの時間長として検出される。
Then, in the
その後、3個の時間差dD1/c−dC1/c,dD1/c−dC2/c,dD1/c−dC3/c、3個の時間長T2,T3,T4、および応答時間tcが式(4)〜式(6)へ代入され、データフレームDFが無線装置50(被観測機)から3個の無線装置20,30,40(観測機)へそれぞれ伝搬する3個の伝搬時間dD2/c,dD3/c,dD4/cが演算され、その演算された3個の伝搬時間dD2/c,dD3/c,dD4/cに基づいて、無線装置50と無線装置20,30,40との間の3個の通信距離dD2,dD3,dD4が演算される(ステップS4)。
Thereafter, three time differences d D1 / cd C1 / c, d D1 / cd C2 / c, d D1 / cd C3 / c, three time lengths T2, T3, T4, and response time tc is substituted into the equations (4) to (6), and the three propagations in which the data frame DF propagates from the wireless device 50 (observed device) to the three
そして、無線装置10がビーコンフレームBCFを送信してからデータフレームDFを無線装置50から受信するまでの往復時間T1および応答時間tcを式(7)に代入して無線装置10(親機)と無線装置50(被観測機)との間の通信距離dD1が演算される(ステップS5)。
Then, the round trip time T1 and the response time tc from when the
そうすると、通信距離dD1、3個の通信距離dD2,dD3,dD4、および既知である3個の通信距離dC1,dC2,dC3に基づいて、無線装置10(親機)および3個の無線装置20,30,40(観測機)に対する無線装置50(被観測機)の位置が決定される(ステップS6)。
Then, based on the communication distance d D1 , the three communication distances d D2 , d D3 , d D4 , and the three known communication distances d C1 , d C2 , d C3 , the wireless device 10 (master unit) and The position of the wireless device 50 (observed device) with respect to the three
これにより、一連の動作が終了する。 Thereby, a series of operations are completed.
なお、ビーコンフレームBCFは、「第1のフレーム」を構成し、データフレームDFは、「第2のフレーム」を構成する。 The beacon frame BCF constitutes a “first frame”, and the data frame DF constitutes a “second frame”.
上記においては、無線装置10と無線装置20,30,40との間の3個の通信距離dC1,dC2,dC3は、既知であると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線装置10と無線装置20,30,40との間の3個の通信距離dC1,dC2,dC3を測定するようにしてもよい。この場合、3個の通信距離dC1,dC2,dC3は、無線装置10と無線装置50との間の通信距離dD1を求める方法と同じ方法によって求められる。
In the above description, the three communication distances d C1 , d C2 , and d C3 between the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
この発明は、複数の無線装置と新たに追加された無線装置との間の複数の通信距離または複数の無線装置に対する新たに追加された無線装置の位置を決定する無線装置に適用される。また、この発明は、複数の無線装置と新たに追加された無線装置との間の複数の通信距離または複数の無線装置に対する新たに追加された無線装置の位置を決定する無線通信システムに適用される。更に、この発明は、複数の無線装置と新たに追加された無線装置との間の複数の通信距離または複数の無線装置に対する新たに追加された無線装置の位置を決定する距離/位置決定方法に適用される。 The present invention is applied to a wireless device that determines a plurality of communication distances between a plurality of wireless devices and a newly added wireless device or a position of a newly added wireless device with respect to a plurality of wireless devices. The present invention is also applied to a wireless communication system that determines a plurality of communication distances between a plurality of wireless devices and a newly added wireless device or a position of a newly added wireless device with respect to a plurality of wireless devices. The Furthermore, the present invention provides a distance / position determination method for determining a plurality of communication distances between a plurality of wireless devices and a newly added wireless device or a position of a newly added wireless device relative to a plurality of wireless devices. Applied.
1〜5 アンテナ、10,20,30,40,50 無線装置、11,18,22,24 スイッチ、11A,11B,18A,18B,22A,22B,24A,24B 端子、12 受信アンプ、13 送信アンプ、14 受信ミキサ、15 送信ミキサ、16 復調回路、17 変調回路、19 ビーコン受信同期用局部発振器、21 一般受信用局部発振器、23 ビーコン動作用水晶発振器/逓倍器、25 ビーコンフレーム/一般フレーム間時間計測器、26 クロック/時間スロット生成器、27 通信コントローラ、100 無線通信システム。 1 to 5 antenna, 10, 20, 30, 40, 50 wireless device, 11, 18, 22, 24 switch, 11A, 11B, 18A, 18B, 22A, 22B, 24A, 24B terminal, 12 receiving amplifier, 13 transmitting amplifier , 14 reception mixer, 15 transmission mixer, 16 demodulation circuit, 17 modulation circuit, 19 local oscillator for beacon reception synchronization, 21 local oscillator for general reception, 23 crystal oscillator / multiplier for beacon operation, 25 beacon frame / interframe time Measuring instrument, 26 clock / time slot generator, 27 communication controller, 100 wireless communication system.
Claims (13)
前記第1のフレームが前記被観測機および前記n個の観測機へ伝搬するときの前記被観測機と前記n個の観測機の各々との間の伝搬時間の差を示すn個の時間差と、各々が前記n個の観測機の各々における前記第1のフレームの受信タイミングと前記第2のフレームの受信タイミングとの間の時間長からなるn個の時間長と、前記被観測機が前記第1のフレームを受信してから前記第2のフレームを送信するまでの応答時間とに基づいて、前記第2のフレームが前記被観測機から前記n個の観測機へそれぞれ伝搬するn個の第1の伝搬時間を演算し、その演算したn個の第1の伝搬時間に基づいて前記n個の第1の通信距離を決定する決定手段とを備える無線装置。 A parent device that transmits a first frame including a plurality of communication time zones assigned to a plurality of wireless devices, and n (n is a positive integer) number of observation devices that receive the first frame from the parent device And the n frames in a wireless network including an observed device that receives the first frame from the parent device and transmits the second frame in synchronization with the communication time zone assigned to the first frame. A wireless device for determining n first communication distances between an observation device and the observed device,
N time differences indicating a difference in propagation time between the observed device and each of the n observation devices when the first frame propagates to the observed device and the n observation devices; , N time lengths each consisting of a time length between the reception timing of the first frame and the reception timing of the second frame in each of the n observation devices, and the observed device Based on the response time from the reception of the first frame to the transmission of the second frame, the n frames propagated from the observed device to the n observation devices, respectively. A radio apparatus comprising: a determining unit that calculates a first propagation time and determines the n first communication distances based on the calculated n first propagation times.
前記親機が前記第1のフレームを前記被観測機へ送信してから前記第2のフレームを前記被観測機から受信するまでの往復時間と、前記応答時間とに基づいて、前記第1および第2のフレームが前記親機と前記被観測機との間を伝搬する第2の伝搬時間を演算し、その演算した第2の伝搬時間と、前記第1のフレームが前記親機からそれぞれ前記n個の観測機へ伝搬するn個の第3の伝搬時間とに基づいて、前記n個の時間差を演算する演算手段とを更に備え、
前記決定手段は、前記受信手段により受信されたn個の時間長と、前記演算手段により演算されたn個の時間差と、前記応答時間とに基づいて、前記n個の第1の伝搬時間を演算する、請求項2に記載の無線装置。 Receiving means for receiving the n time lengths from the n observers;
Based on the round trip time from when the master transmits the first frame to the observed device until the second frame is received from the observed device, and the response time, the first and The second frame calculates a second propagation time that propagates between the parent device and the observed device, and the calculated second propagation time and the first frame are transmitted from the parent device, respectively. computing means for computing the n time differences based on the n third propagation times propagating to the n observers;
The determining means determines the n first propagation times based on the n time lengths received by the receiving means, the n time differences calculated by the calculating means, and the response time. The wireless device according to claim 2, wherein the wireless device performs calculation.
当該無線装置における前記第1のフレームの受信タイミングと前記第2のフレームの受信タイミングとの間の時間長を検出する検出手段と、
前記応答時間と前記受信手段により受信された往復時間とに基づいて、前記第1および第2のフレームが前記親機と前記被観測機との間を伝搬する第2の伝搬時間を演算し、その演算した第2の伝搬時間と、前記第1のフレームが前記親機からそれぞれ前記n個の観測機へ伝搬するn個の第3の伝搬時間とに基づいて、前記n個の時間差を演算する演算手段とを更に備え、
前記決定手段は、前記検出手段により検出された時間長と、前記受信手段により受信されたn−1個の時間長と、前記演算手段により演算されたn個の時間差と、前記応答時間とに基づいて、前記n個の第1の伝搬時間を演算する、請求項4に記載の無線装置。 After the n-1 (n is an integer of 2 or more) time lengths are received from the n-1 observation devices, and the parent device transmits the first frame to the observed device. Receiving means for receiving a round-trip time from the parent device until the second frame is received from the device to be observed;
Detecting means for detecting a time length between the reception timing of the first frame and the reception timing of the second frame in the wireless device;
Based on the response time and the round trip time received by the receiving means, a second propagation time for the first and second frames to propagate between the parent device and the observed device is calculated, The n time differences are calculated based on the calculated second propagation time and n third propagation times at which the first frame propagates from the parent device to the n observation devices, respectively. And an arithmetic means for performing
The determining means includes a time length detected by the detecting means, n-1 time lengths received by the receiving means, n time differences calculated by the calculating means, and the response time. The radio apparatus according to claim 4, wherein the n first propagation times are calculated based on the n first propagation times.
前記応答時間と前記受信手段により受信された往復時間とに基づいて、前記第1および第2のフレームが前記親機と前記被観測機との間を伝搬する第2の伝搬時間を演算し、その演算した第2の伝搬時間と、前記第1のフレームが前記親機からそれぞれ前記n個の観測機へ伝搬するn個の第3の伝搬時間とに基づいて、前記n個の時間差を演算する演算手段とを更に備え、
前記決定手段は、前記受信手段により受信されたn個の時間長と、前記演算手段により演算されたn個の時間差と、前記応答時間とに基づいて、前記n個の第1の伝搬時間を演算する、請求項6に記載の無線装置。 The n time lengths are received from the n number of observation devices, and the second frame is received from the observed device after the master transmits the first frame to the observed devices. Receiving means for receiving a round trip time from the parent machine until
Based on the response time and the round trip time received by the receiving means, a second propagation time for the first and second frames to propagate between the parent device and the observed device is calculated, The n time differences are calculated based on the calculated second propagation time and n third propagation times at which the first frame propagates from the parent device to the n observation devices, respectively. And an arithmetic means for performing
The determining means determines the n first propagation times based on the n time lengths received by the receiving means, the n time differences calculated by the calculating means, and the response time. The wireless device according to claim 6, wherein the wireless device performs calculation.
前記第1のフレームを前記親機から受信するn(nは正の整数)個の観測機と、
前記第1のフレームを前記親機から受信し、かつ、自己に割当てられた前記通信時間帯に同期して第2のフレームを送信する被観測機と、
前記n個の観測機と前記被観測機との間のn個の第1の通信距離を決定する決定装置とを備え、
前記決定装置は、前記第1のフレームが前記被観測機および前記n個の観測機へ伝搬するときの前記被観測機と前記n個の観測機の各々との間の伝搬時間の差を示すn個の時間差と、各々が前記n個の観測機の各々における前記第1のフレームの受信タイミングと前記第2のフレームの受信タイミングとの間の時間長からなるn個の時間長と、前記被観測機が前記第1のフレームを受信してから前記第2のフレームを送信するまでの応答時間とに基づいて、前記第2のフレームが前記被観測機から前記n個の観測機へそれぞれ伝搬するn個の第1の伝搬時間を演算し、その演算したn個の第1の伝搬時間に基づいて前記n個の第1の通信距離を決定する、無線通信システム。 A master unit that transmits a first frame including a plurality of communication time zones assigned to a plurality of wireless devices;
N observers (n is a positive integer) receiving the first frame from the master unit;
An observed device that receives the first frame from the parent device and transmits the second frame in synchronization with the communication time zone assigned to the first frame;
A determination device for determining n first communication distances between the n observation devices and the observed device;
The determination device indicates a difference in propagation time between the observed device and each of the n observation devices when the first frame propagates to the observed device and the n observation devices. n time differences each consisting of a time length between the reception timing of the first frame and the reception timing of the second frame in each of the n observers; Based on the response time from when the observed device receives the first frame to when the second frame is transmitted, the second frame is transmitted from the observed device to the n number of observation devices. A wireless communication system that calculates n first propagation times to be propagated and determines the n first communication distances based on the calculated n first propagation times.
前記第1のフレームが前記被観測機および前記n個の観測機へ伝搬するときの前記被観測機と前記n個の観測機の各々との間の伝搬時間の差を示すn個の時間差を演算する第1のステップと、
各々が前記n個の観測機の各々における前記第1のフレームの受信タイミングと前記第2のフレームの受信タイミングとの間の時間長からなるn個の時間長を検出する第2のステップと、
前記被観測機が前記第1のフレームを受信してから前記第2のフレームを送信するまでの応答時間を検出する第3のステップと、
前記n個の時間差と、前記n個の時間長と、前記応答時間とに基づいて、前記第2のフレームが前記被観測機から前記n個の観測機へそれぞれ伝搬するn個の第1の伝搬時間を演算し、その演算したn個の第1の伝搬時間に基づいて前記n個の第1の通信距離を決定する第4のステップとを含む距離/位置決定方法。 A parent device that transmits a first frame including a plurality of communication time zones assigned to a plurality of wireless devices, and n (n is a positive integer) number of observation devices that receive the first frame from the parent device And the n frames in a wireless network including an observed device that receives the first frame from the parent device and transmits the second frame in synchronization with the communication time zone assigned to the first frame. A distance / position determination method for determining n first communication distances between an observation device and the observed device,
N time differences indicating a difference in propagation time between the observed device and each of the n observation devices when the first frame propagates to the observed device and the n observation devices; A first step of computing;
A second step of detecting n time lengths each comprising a time length between the reception timing of the first frame and the reception timing of the second frame in each of the n observers;
A third step of detecting a response time from when the observed device receives the first frame to when the second frame is transmitted;
Based on the n time differences, the n time lengths, and the response time, the n first frames that the second frame propagates from the observed device to the n observed devices, respectively. A distance / position determination method including a fourth step of calculating a propagation time and determining the n first communication distances based on the calculated n first propagation times.
前記決定された第2の通信距離と、前記親機と前記n個の観測機との間のn個の第3の通信距離と、前記決定されたn個の第1の通信距離とに基づいて、前記親機および前記n個の観測機に対する前記被観測機の位置を決定する第6のステップとを更に含む、請求項12に記載の距離/位置決定方法。 A fifth step of determining a second communication distance between the parent device and the observed device based on the round trip time;
Based on the determined second communication distance, n third communication distances between the parent device and the n observation devices, and the determined n first communication distances. The distance / position determination method according to claim 12, further comprising a sixth step of determining a position of the observed device relative to the parent device and the n number of observation devices.
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