FR3034933A1 - METHOD FOR DETERMINING THE DISTANCE BETWEEN A MOBILE TERMINAL COMPRISING A PLURALITY OF ANTENNAS AND A BEACON COMPRISING A PLURALITY OF ANTENNAS. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de détermination de la distance entre un terminal mobile comportant une pluralité d'antennes et une balise comportant une pluralité d'antennes. Le procédé comporte les étapes de : - émission (E70) par chaque antenne du terminal mobile d'au moins une impulsion large bande, les impulsions émises par les antennes étant orthogonales deux à deux, - réception (E71) par chaque antenne du terminal mobile d'au moins une impulsion large bande, les impulsions reçues par les antennes étant orthogonales deux à deux, - corrélation (E72) des impulsions reçues avec des impulsions large bande prédéterminées, - détermination (E73) du trajet le plus court entre le terminal mobile et la balise à partir du résultat des corrélations, - détermination (E74) de la distance entre le terminal mobile et la balise à partir du trajet le plus court déterminé.The invention relates to a method for determining the distance between a mobile terminal comprising a plurality of antennas and a beacon comprising a plurality of antennas. The method comprises the steps of: - transmitting (E70) by each antenna of the mobile terminal at least one broadband pulse, the pulses emitted by the antennas being orthogonal two by two, - receiving (E71) by each antenna of the mobile terminal at least one wideband pulse, the pulses received by the antennas being orthogonal two by two, - correlation (E72) of the pulses received with predetermined broadband pulses, - determining (E73) of the shortest path between the mobile terminal and the beacon from the result of the correlations, - determining (E74) the distance between the mobile terminal and the beacon from the determined shortest path.
Description
1 La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détermination de la distance entre un terminal mobile comportant une pluralité d'antennes et une balise comportant une pluralité d'antennes. Les signaux Ultra Large Bande sont de plus en plus utilisés dans le cadre de systèmes de géolocalisation de terminaux mobiles évoluant en milieu intérieur. Un signal ultra large bande est une impulsion radioélectrique très brève, dont la durée varie de quelques dizaines à quelques centaines de picosecondes. Les impulsions ultra large bande sont généralement émises en salves périodiques. Les impulsions ultra large bande sont moins sensibles aux phénomènes de trajets multiples que les signaux modulés traditionnels utilisés par les terminaux mobiles et permettent la mesure précise de distances en raison de la brièveté de leur durée. Dans un système composé de balises fixes transmettant des impulsions ultra large bande, un terminal mobile peut déterminer sa position simplement en estimant les distances le séparant des balises fixes dont les positions sont connues du terminal mobile. La mesure des distances est effectuée en mesurant les durées de propagation des impulsions ultra large bande échangées entre le terminal mobile et les balises fixes situées à portée radio du terminal mobile. Les terminaux mobiles émettent au moins une impulsion ultra large bande et les balises fixes émettent, en réponse, au moins une impulsion ultra large bande ainsi que leur position. En variante les balises fixes émettent périodiquement leur position. Le terminal mobile est alors en mesure d'obtenir sa position par exemple en minimisant au sens des moindres carrés une fonction de coût intégrant les distances estimées et les positions des balises fixes. La principale difficulté de cette méthode réside dans la mesure du temps de propagation. Par exemple si la détection des impulsions ultra large bande reçues est effectuée à l'aide d'inter-corrélations, il est important d'identifier correctement, dans la réponse impulsionnelle du canal de transmission, la position du premier pic qui correspond au trajet le plus court. Or, les amplitudes des impulsions reçues sont souvent faibles en raison des obstacles traversés tels que les murs, les cloisons, les vitrages, et il arrive que l'amplitude de l'impulsion ultra large bande du trajet le plus court soit inférieure à celle des amplitudes des impulsions ultra large bande des trajets multiples. Une erreur sur la localisation de l'impulsion large bande correspondant au trajet le plus court entraîne une erreur sur la détermination de la position du terminal mobile.The present invention relates to a method and a device for determining the distance between a mobile terminal comprising a plurality of antennas and a beacon comprising a plurality of antennas. Ultra-wide band signals are increasingly used in the context of indoor mobile-device-based geolocation systems. An ultra broadband signal is a very short radio pulse, whose duration varies from a few tens to a few hundred picoseconds. Ultra-wide band pulses are usually transmitted in periodic bursts. Ultra-wide band pulses are less sensitive to multipath phenomena than traditional modulated signals used by mobile terminals and allow precise measurement of distances due to their short duration. In a system consisting of fixed beacons transmitting ultra wideband pulses, a mobile terminal can determine its position simply by estimating the distances separating it from the fixed beacons whose positions are known to the mobile terminal. The measurement of the distances is performed by measuring the propagation durations of the ultra wide band pulses exchanged between the mobile terminal and the fixed beacons located within the radio range of the mobile terminal. The mobile terminals emit at least one ultra-wideband pulse and the fixed beacons in response transmit at least one ultra wideband pulse and their position. In a variant, the fixed beacons periodically transmit their position. The mobile terminal is then able to obtain its position for example by minimizing in the least squares sense a cost function integrating the estimated distances and the positions of the fixed beacons. The main difficulty of this method lies in measuring the propagation time. For example, if the detection of received ultra-wideband pulses is performed using inter-correlations, it is important to correctly identify, in the impulse response of the transmission channel, the position of the first peak corresponding to the path shorter. However, the amplitudes of the pulses received are often low because of the obstacles traversed such as walls, partitions, glazings, and it happens that the amplitude of the pulse ultra wideband of the shortest path is less than that of amplitudes of the ultra-broadband pulses of the multipaths. An error in the location of the broadband pulse corresponding to the shortest path results in an error in determining the position of the mobile terminal.
3034933 2 La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé et un dispositif qui permettent une meilleure détermination de la distance entre une balise et un terminal mobile à partir d'une détermination de l'impulsion large bande correspondant au trajet le plus court plus fiable que dans les 5 solutions proposées actuellement. A cette fin, selon un premier aspect, l'invention propose un procédé de détermination de la distance entre un terminal mobile comportant une pluralité d'antennes et une balise comportant une pluralité d'antennes, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de : 10 - émission par chaque antenne du terminal mobile d'au moins une impulsion large bande, les impulsions émises par les antennes étant orthogonales deux à deux, - réception par chaque antenne du terminal mobile d'au moins une impulsion large bande, les impulsions reçues par les antennes étant orthogonales deux à deux, - corrélation des impulsions reçues avec des impulsions large bande 15 prédéterminées, - détermination du trajet le plus court entre le terminal mobile et la balise à partir du résultat des corrélations, - détermination de la distance entre le terminal mobile et la balise à partir du trajet le plus court déterminé.The present invention aims to solve the disadvantages of the prior art by proposing a method and a device that allow a better determination of the distance between a beacon and a mobile terminal from a determination of the wide pulse. band corresponding to the shortest path more reliable than in the 5 solutions currently available. To this end, according to a first aspect, the invention proposes a method for determining the distance between a mobile terminal comprising a plurality of antennas and a beacon comprising a plurality of antennas, characterized in that the method comprises the steps of : 10 - transmission by each antenna of the mobile terminal of at least one broadband pulse, the pulses emitted by the antennas being orthogonal two by two, - reception by each antenna of the mobile terminal of at least one broadband pulse, the pulses received by the antennas being orthogonal two by two, - correlation of the received pulses with predetermined broadband pulses, - determination of the shortest path between the mobile terminal and the beacon from the result of the correlations, - determination of the distance between the mobile terminal and the beacon from the shortest determined path.
20 La présente invention concerne aussi un dispositif de détermination de la distance entre un terminal mobile comportant une pluralité d'antennes et une balise comportant une pluralité d'antennes, caractérisé en ce que le dispositif de détermination comporte : - des moyens d'émission par chaque antenne du terminal mobile d'au moins une 25 impulsion large bande, les impulsions émises par les antennes étant orthogonales deux à deux, - des moyens de réception par chaque antenne du terminal mobile d'au moins une impulsion large bande, les impulsions reçues par les antennes étant orthogonales deux à deux, 30 - des moyens de corrélation des impulsions reçues avec des impulsions large bande prédéterminées, - des moyens de détermination du trajet le plus court entre le terminal mobile et la balise à partir du résultat des corrélations, 3034933 3 - des moyens de détermination de la distance entre le terminal mobile et la balise à partir du trajet le plus court déterminé. Ainsi, la présente invention permet une meilleure détermination de la distance entre une balise et un terminal mobile et permet la détermination de l'impulsion large 5 bande correspondant au trajet le plus court d'une manière plus fiable que dans les solutions proposées actuellement. Selon un mode particulier de l'invention, chaque impulsion ultra large bande d'indice n est représentée par la formule suivante : /n(t) = P(t)G(t) Avec : 10 P(t) : Polynôme de degré n (Pn(t) = Etiol ak,ntk) où ak,n est un coefficient du polynôme de degré n, k un nombre entier, n est l'indice de l'impulsion ultra large bande, et t est le temps, t2 G (t) : Fonction gaussienne (G (t) = 1 e ,-2) \ 0- Ainsi, la présente invention, en utilisant une fonction gaussienne, tire avantage 15 du fait que les valeurs des intégrales successives sont connues. L'implémentation de la présente invention est ainsi simplifiée. Selon un mode particulier de l'invention, les coefficients des polynômes sont obtenus itérativement en déterminant en premier le coefficient du polynôme du plus petit degré, puis en déterminant successivement les coefficients des polynômes de 20 degré supérieur. Ainsi, il est possible créer, de manière simple, un nombre important d'impulsions ultra large bande orthogonales deux à deux. Selon un mode particulier de l'invention, les impulsions ultra large bande orthogonales deux à deux reçues font partie de l'ensemble d'impulsions orthogonales 25 deux à deux comportant a(t), (t) et y (t), et dans lequel : r2 a(t) = e 20-2 VUo- où K est un coefficient de normalisation et a est l'écart type d'une Gaussienne compris entre 10-10 et 10-9 s. K t t2 (t) = )e22 cf Kt 2 t2 y (t) = 2 1 - 2 (-(y) e 20-2 . -jro- 3034933 4 Selon un mode particulier de l'invention, le procédé comporte en outre l'étape de réception de la position de la balise. Ainsi, si la position des balises est susceptible d'évoluer au cours de temps, il est possible de mettre à jour les positions initialement ou précédemment stockées dans la 5 mémoire de masse du terminal mobile. Selon un mode particulier de l'invention, des impulsions ultra large bande et des positions sont reçues d'une pluralité de balises et la distance entre le terminal mobile et chaque balise est déterminée pour déterminer la position du terminal mobile. L'invention concerne aussi un procédé de transfert d'impulsions ultra large 10 bande par une balise pour la détermination de la distance entre un terminal mobile comportant une pluralité d'antennes et la balise comportant une pluralité d'antennes, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes de : - réception par chaque antenne de la balise d'au moins une impulsion large bande, les impulsions reçues étant orthogonales deux à deux, 15 - émission par chaque antenne de la balise d'au moins une impulsion large bande, les impulsions émises par les antennes étant orthogonales deux à deux. L'invention concerne aussi une balise émettant des impulsions ultra large bande pour la détermination de la distance entre un terminal mobile comportant une pluralité d'antennes et la balise comportant une pluralité d'antennes, caractérisée en ce que la 20 balise comporte : - des moyens de réception par chaque antenne de la balise d'au moins une impulsion large bande, les impulsions reçues étant orthogonales deux à deux, - des moyens d'émission par chaque antenne de la balise d'au moins une impulsion large bande, les impulsions émises par les antennes étant orthogonales deux 25 à deux. L'invention concerne aussi les programmes d'ordinateur stockés sur un support d'informations, lesdits programmes comportant des instructions permettant de mettre en oeuvre les procédés précédemment décrits, lorsqu'ils sont chargés et exécutés par un système informatique.The present invention also relates to a device for determining the distance between a mobile terminal comprising a plurality of antennas and a beacon comprising a plurality of antennas, characterized in that the determination device comprises: transmission means by each antenna of the mobile terminal of at least one broadband pulse, the pulses emitted by the antennas being orthogonal two by two, means of reception by each antenna of the mobile terminal of at least one broadband pulse, the pulses received by the antennas being orthogonal two by two, means for correlating the pulses received with predetermined broadband pulses, means for determining the shortest path between the mobile terminal and the beacon from the result of the correlations, 3034933 3 - means for determining the distance between the mobile terminal and the beacon from the shortest path determined by ined. Thus, the present invention allows a better determination of the distance between a beacon and a mobile terminal and allows the determination of the broadband pulse corresponding to the shortest path in a more reliable way than in the currently proposed solutions. According to a particular embodiment of the invention, each ultra broadband pulse of index n is represented by the following formula: ## EQU1 ## where: P (t): degree polynomial n (Pn (t) = Etiol ak, ntk) where ak, n is a coefficient of the polynomial of degree n, k is an integer, n is the index of the ultra wideband pulse, and t is the time, t2 G (t): Gaussian function (G (t) = 1 e, -2) Thus, the present invention, using a Gaussian function, takes advantage of the fact that the values of the successive integrals are known. The implementation of the present invention is thus simplified. According to one particular embodiment of the invention, the coefficients of the polynomials are obtained iteratively by firstly determining the coefficient of the polynomial of the smallest degree, then by successively determining the coefficients of the polynomials of 20 degree higher. Thus, it is possible to create, in a simple manner, a large number of orthogonal ultra-wideband pulses two by two. According to a particular embodiment of the invention, the two-by-two orthogonal ultra-wideband pulses received are part of the set of two-by-two orthogonal pulses comprising a (t), (t) and y (t), and in where: r2 a (t) = e 20-2 VU0- where K is a normalization coefficient and a is the standard deviation of a Gaussian between 10-10 and 10-9 s. K t t2 (t) =) e22 cf Kt 2 t2 y (t) = 2 1 - 2 (- (y) e 20-2.-Jro-3034933 4 According to one particular embodiment of the invention, the method comprises in In addition to the step of receiving the position of the beacon, if the position of the beacons is likely to change over time, it is possible to update the positions initially or previously stored in the mass memory of the beacon. According to a particular embodiment of the invention, ultra-wide band pulses and positions are received from a plurality of beacons and the distance between the mobile terminal and each beacon is determined to determine the position of the mobile terminal. The invention also relates to a method for transferring ultra wideband pulses by a beacon for determining the distance between a mobile terminal comprising a plurality of antennas and the beacon comprising a plurality of antennas, characterized in that the method comprises the stages of: - reception each antenna of the beacon is provided with at least one broadband impulse, the received pulses being orthogonal two by two, 15 - emission by each beacon antenna of at least one broadband impulse, the pulses emitted by the antennas being orthogonal two by two. The invention also relates to a beacon transmitting ultrafast-band pulses for determining the distance between a mobile terminal comprising a plurality of antennas and the beacon comprising a plurality of antennas, characterized in that the beacon comprises: means for reception by each antenna of the beacon of at least one broadband pulse, the received pulses being orthogonal two by two, means for transmitting by each antenna of the beacon at least one broadband pulse, the pulses emitted by the antennas being orthogonal two to two. The invention also relates to computer programs stored on an information medium, said programs comprising instructions for implementing the methods described above, when they are loaded and executed by a computer system.
30 Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : 3034933 5 la Fig. 1 représente un système de localisation d'un terminal mobile à l'aide d'impulsions ultra large bande dans lequel la présente invention est implémentée ; la Fig. 2 représente une balise ultra large bande selon la présente invention ; la Fig. 3 représente un terminal mobile ultra large bande selon la présente 5 invention ; les Figs. 4 représentent des exemples d'impulsions ultra large bande orthogonales deux à deux utilisées dans la présente invention ; la Fig. 5 représente un exemple de réponse du canal entre une balise et un terminal mobile ; 10 la Fig. 6 représente un algorithme de transmission d'une pluralité d'impulsions ultra large bande selon la présente invention ;la Fig. 7 représente un algorithme de détermination de la position d'un terminal mobile à partir d'une pluralité d'impulsions ultra large bande reçues selon la présente invention.The characteristics of the invention mentioned above, as well as others, will emerge more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment, said description being given in connection with the attached drawings, among which: 3034933 FIG. 1 shows a mobile terminal location system using ultra wideband pulses in which the present invention is implemented; FIG. 2 represents an ultra broadband beacon according to the present invention; FIG. 3 shows an ultra wideband mobile terminal according to the present invention; Figs. 4 show examples of orthogonal ultra-wideband pulses in pairs used in the present invention; FIG. 5 shows an example of a channel response between a beacon and a mobile terminal; FIG. Fig. 6 shows an algorithm for transmitting a plurality of ultra wideband pulses according to the present invention; 7 shows an algorithm for determining the position of a mobile terminal from a plurality of received ultra wideband pulses according to the present invention.
15 La Fig. 1 représente un système de localisation d'un terminal mobile à l'aide d'impulsions ultra large bande dans lequel la présente invention est implémentée. Le système de localisation d'un terminal mobile à l'aide d'impulsions ultra large bande représenté dans la Fig. 1 comporte une pluralité de balises 10 et un terminal mobile 20.FIG. 1 shows a mobile terminal location system using ultra wideband pulses in which the present invention is implemented. The positioning system of a mobile terminal using ultra wideband pulses shown in FIG. 1 comprises a plurality of beacons 10 and a mobile terminal 20.
20 Seulement quatre balises 10a à 10d sont représentées dans la Fig. 1 par souci de simplification. Chaque balise 10a, 10b, 10c et 10d comporte une pluralité d'antennes. La balise 10a comporte N antennes notées AntaAl à AntaAN, la balise 10b comporte N antennes notées AntbAl à AntbAN, la balise 10c comporte N antennes notées AntcAl 25 à AntcAN et la balise 10d comporte N antennes notées AntdAl à AntdAN. Les balises sont par exemple fixes et disposées dans un bâtiment. Le terminal mobile 20 comporte N antennes notées AntB1 à AntBN. Chaque balise 10 émet au moins une impulsion ultra large bande sur chacune de ses antennes.Only four tags 10a to 10d are shown in FIG. 1 for the sake of simplification. Each beacon 10a, 10b, 10c and 10d has a plurality of antennas. The beacon 10a has N antennas denoted AntaAl at AntaAN, the beacon 10b has N antennas AntbAl denoted AntbAN, the beacon 10c has N antennas AntcAl 25 AntcAN and tag 10d has N antennas AntdAl AntdAN. The tags are for example fixed and arranged in a building. The mobile terminal 20 has N antennas marked AntB1 to AntBN. Each tag 10 emits at least one ultra-wideband pulse on each of its antennas.
30 Par exemple, si l'on considère que la balise 10a émet une impulsion ultra large bande sur chacune de ses antennes AntaAl à AntaA2, le canal de transmission est constitué d'un trajet direct noté par exemple d'indice 0 et de K trajets indirects (d'indices 1 à K). Les signaux émis par les antennes AntaAl à AntaA2 sont les suivants : 3034933 6 f_1(t) t tx = allx(t) + a12y(t) t.xl (t) = a2ix(t) + a22y(t) Où x et y désignent deux impulsions ultra large bande orthogonales deux à deux et an, a12, a21 et a22 des coefficients complexes unitaires, c'est-à-dire de module égal à 1. txi/ est le signal émis par l'antenne AntaAl et tx(t) est le signal émis par l'antenne AntaA2 5 Si le terminal mobile 20 comporte deux antennes, les signaux reçus par les deux antennes AntB1 à AntB2 du terminal mobile 20 sont les suivants : 1 K r Xe (t) = (bleit Xj _ 1 (t - T k) + blc2tx(t --ck))+ n1 (t) k = 0 K r Xe (t) = (bLt Xj _ (t - T k) + ,bc2tx(t - -ck)) + n2 (t) k = 0 Où b11, b12, b21 et b22 désignent des variables aléatoires de même loi, T k les retards avec lesquels les trajets multiples parviennent au terminal mobile 20, ni(t) et n2(t) des sources de bruit, rxe(t) est le signal reçu par l'antenne AntB 1 et rxe(t) est 10 le signal reçu par l'antenne AntB2. K r Xe (t) = blci_ (allx(t - T k) + a12y(t - T k)) k = 0 K -F b1c2(a21x(t - T k) + a22y(t - T k)) + ni(t) k = 0 K r Xe (t) = bL(aiix(t - T k) + a12y(t - T k)) k = 0 K -F bc2(a21x(t - T k) + a22y(t - T k)) + n2 (t) k = 0 3034933 7 Ir Xe (T) = (b1 a11 + blc2 an )x(t - T k) +(blci_ai2 r (t) = (b1 a11 + )x(t - T k) (b1 a12 k=0 k=0 k=0 k=0 K K + bi2 a22)Y(t - Tic) + (0 + bc2 a22)Y(t - Tk) + n2 (t) Ir Xe (T) =CICIX(T - T k) -F d2y(t - T k) + ni (t) k=0 k=0 r (t) =di_X(T - T k) d2y(t - T k) + n2 (t) k=0 k=0 Avec : {di_ = «clan -H b12 am k Le terminal mobile 20 corrèle les deux signaux C 1.c2 = t41 a12 ,b1c2 a22 - = all -r u22 a21 hk - = ai2 hk reçus avec deux répliques locales des impulsions ultra large bande envoyées. Pour cela le terminal mobile 20 comporte quatre corrélateurs fonctionnant en parallèle. Les sorties de corrélateurs 5 donnent : (rxe (t) lx (t - -c)) = c;Mx(t - TO lx(t - T)) ci2(Y(t - Tk) I x(t - T)) + (ni (t) ix(t - -c)) k=0 k=0 (rxe (t)ly(t - -c)) = c;Mx(t - TO lx(t - T)) ci2(Y(t - Tk) I x(t - T)) + (ni (t) ix(t - -c)) k=0 k=0 (rxe (t) I x (t - T)) = dl(x(t - Tk)lx(t T)) (Y(t - Tax(t - T)) + (n2 (t) ix(t - -0) k=0 k=0 3034933 8 (rxe(t)ly(t - -c)) = di(X(t T 131Y (t T)) d2(31(t T 013(t - T)) (n2(01Y(t - T)) k=0 k=0 Lorsque t = -Co , c'est-à-dire le trajet le plus court, nous avons : {(rxe (t) lx (t - T0)) = cl), + (ni (t) I x(t - T0)) = c'21 + vu (rxe (t)ly(t - T0)) = c'22 + (ni (t) ly(t - T0)) = cl°2 + vu (rxe (t) I x(t - T0)) = c12)1 + (n2 (t) I x(t - T0)) = c12)1 + v2x (rxe (t)ly(t - T0)) = c'2)2 + (n2 (t) ly(t - T0)) = c'2)2 + v2y La puissance du pic de corrélation associé au trajet le plus court est donnée par : Dro = icio112 _Ficio_212 _Fic.1)112 _Fic.1212 Si l'on considère que v1,v1,,v2x et v2y sont des variables aléatoires indépendantes centrées réduites d'écart-type a, le pic associé au trajet le plus court est 5 caractérisé par le rapport signal-sur-bruit suivant : 02 _Ficio_212 _Fic.1)112 _Fic.1212 ç pdiversité ' 40-2 En l'absence de diversité, la puissance du pic de corrélation associé au trajet le plus court est donnée par : Pro = 1b10_1a1112 Et le pic de corrélation associé au trajet le plus court est caractérisé par le rapport signal-sur-bruit suivant : SNR, -o G2 10 Le gain obtenu pour deux antennes est donné par : SNRtiversité 14_12 icio212 _Fic.n112 -FIC 122 12 G(2) = SNR,0 Par simulation, les inventeurs ont déterminé que le gain moyen obtenu pour deux antennes est de 13 dB si les variables aléatoires impliquées suivent des lois de probabilité classiques, c'est-à-dire uniforme et gaussienne. L'exemple dans lequel les balises 10 et le terminal mobile 20 comportent 15 respectivement deux antennes peut être généralisé de la manière suivante à N antennes. 1b10_1a1112 3034933 9 Si la diversité en émission et en réception est réalisée avec N antennes, alors N impulsions ultra large bande xn(t), deux à deux orthogonales sont utilisées. Dans ce cas, les signaux émis par les N antennes de la balise 10 sont les suivants : tx1/(t) = ainxn(t) n=1 tX(t) =a2nXn(t) n=1 N. tX(t) =aknXn(t) n=1 N. t4(t) =aNnXn(t) n=1 Et le gain réalisé est donné par : Elsp<N,1<q<N (Icp12 iccir gr) 5 La Fig. 2 représente une balise ultra large bande selon la présente invention. La balise 10 comprend : - un processeur, micro-processeur, ou microcontrôleur 200; - une mémoire volatile 203 ; - une mémoire non volatile 202; 10 - éventuellement, un lecteur 204 de medium de stockage, tel qu'un lecteur de carte SD (Secure Digital Card en anglais ou Carte Numérique Sécurisée en français); - une interface radio 205 comportant au moins deux antennes ; - un bus de communication 201 reliant le processeur 200 à la mémoire ROM 202, à la mémoire RAM 203, au lecteur de médium de stockage 204 et à l'interface 15 radio 205. Le processeur 200 est capable d'exécuter des instructions chargées dans la mémoire volatile 203 à partir de la mémoire non volatile 202, d'une mémoire externe (non représentée), d'un support de stockage, tel qu'une carte SD ou autre, ou d'un réseau de communication. Lorsque la balise 10 est mise sous tension, le processeur 20 200 est capable de lire de la mémoire volatile 203 des instructions et de les exécuter. G (N) = N2Kiall 12 3034933 10 Ces instructions forment un programme d'ordinateur qui cause la mise en oeuvre, par le processeur 200, de tout ou partie du procédé décrit en relation avec la Fig. 6. Tout ou partie du procédé décrit en relation avec la Fig. 6 peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d'un ensemble d'instructions par une machine 5 programmable, tel qu'un DSP (Digital Signal Processor en anglais ou Unité de Traitement de Signal Numérique en français) ou un microcontrôleur ou être implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGA (Field-Programmable Gate Array en anglais ou Matrice de Portes Programmable sur le Terrain en français) ou un ASIC (Application-Specific 10 Integrated Circuit en anglais ou Circuit Intégré Spécifique à une Application en français). L'interface radio 205 comporte au moins deux antennes placées sur des faces non parallèles. Les antennes sont par exemple des antennes dipôle ou monopôle ou patch.For example, if we consider that the beacon 10a transmits an ultra-wideband pulse on each of its antennas AntaA1 to AntaA2, the transmission channel consists of a direct path noted for example of index 0 and K paths. indirect (from indices 1 to K). The signals emitted by the AntaAl antennas at AntaA2 are the following: 3034933 6 f_1 (t) t tx = allx (t) + a12y (t) t.xl (t) = a2ix (t) + a22y (t) Where x and y denote two orthogonal ultrahigh band pulses two to two and year, a12, a21 and a22 complex unit coefficients, that is to say of module equal to 1. txi / is the signal emitted by the antenna AntaAl and tx (t) is the signal transmitted by the antenna AntaA2 5 If the mobile terminal 20 comprises two antennas, the signals received by the two antennas AntB1 to AntB2 of the mobile terminal 20 are as follows: 1 K r Xe (t) = (bleit Xj _ 1 (t - T k) + blc2tx (t --ck)) + n1 (t) k = 0 K r Xe (t) = (bLt Xj _ (t - T k) +, bc2tx (t - - ck)) + n2 (t) k = 0 Where b11, b12, b21 and b22 denote random variables of the same law, T k the delays with which the multiple paths reach the mobile terminal 20, ni (t) and n2 (t ) noise sources, rxe (t) is the signal received by the antenna AntB 1 and rxe (t) is the signal received by the antenna AntB2. K r Xe (t) = blc - (allx (t - T k) + a12y (t - T k)) k = 0 K - F b1c2 (a21x (t - T k) + a22y (t - T k)) + ni (t) k = 0 K r Xe (t) = bL (aiix (t - T k) + a12y (t - T k)) k = 0 K - F bc2 (a21x (t - T k) + a22y ( t - T k)) + n2 (t) k = 0 3034933 7 Ir Xe (T) = (b1 a11 + blc2 an) x (t - T k) + (blc_ai2 r (t) = (b1 a11 +) x (t - T k) (b1 a12 k = 0 k = 0 k = 0 k = 0 KK + bi2 a22) Y (t - Tic) + (0 + bc2 a22) Y (t - Tk) + n2 (t) Ir Xe (T) = CICIX (T - T k) -F d2y (t - T k) + ni (t) k = 0 k = 0 r (t) = di_X (T - T k) d2y (t - T k) + n2 (t) k = 0 k = 0 With: {di_ = "clan -H b12 am k The mobile terminal 20 correlates the two signals C 1.c2 = t41 a12, b1c2 a22 - = all -r u22 a21 hk - = ai2 hk received with two local replicas of the ultrafast pulses sent, for this purpose the mobile terminal 20 has four correlators operating in parallel The correlator outputs 5 give: (rxe (t) lx (t - -c)) = c, Mx (t - TO lx (t - T)) ci2 (Y (t - Tk) I x (t - T)) + (ni (t) ix (t - - c)) k = 0 k = 0 (rxe (t) ly (t - -c)) = c; Mx (t - TO lx (t - T)) ci2 (Y (t - Tk) I x (t - T)) + (ni (t) ix (t - -c)) k = 0 k = 0 (rxe (t) I x (t - T)) = dl (x (t - Tk) lx (t T)) (Y (t - Tax (t - T)) + (n2 (t) ix (t - -0) k = 0 k = 0 3034933 8 (rxe (t) ly (t - -c)) = di (X (t T 131Y (t T)) d2 (31 (t T 013 (t - T)) (n2 (01Y (t - T)) k = 0 k = 0 When t = -Co, that is the shortest path, we have: {(rxe (t) lx (t - T0)) = cl), + (ni (t ) I x (t - T0)) = c'21 + seen (rxe (t) ly (t - T0)) = c'22 + (ni (t) ly (t - T0)) = cl ° 2 + seen (rxe (t) I x (t - T0)) = c12) 1 + (n2 (t) I x (t - T0)) = c12) 1 + v2x (rxe (t) ly (t - T0)) = c'2) 2 + (n2 (t) ly (t - T0)) = c'2) 2 + v2y The power of the correlation peak associated with the shortest path is given by: Dro = icio112 _Ficio_212 _Fic.1) If we consider that v1, v1, v2x and v2y are independent centered random variables reduced by a standard deviation a, the peak associated with the shortest path is characterized by the signal-on-state ratio. following noise: 02 _Ficio_212 _Fic.1) 112 _Fic.1212 ç pdiversity '40-2 In the absence of diversity, the power of the correlation peak associated with the shortest path is given by: Pro = 1b10_1a1112 And the correlation peak associated with the shortest path is characterized by the following signal-to-noise ratio: SNR, The gain obtained for two antennas is given by: SNReactivity 14_12 icio212 _Fic.n112 -FIC 122 12 G (2) = SNR, 0 By simulation, the inventors have determined that the average gain obtained for two antennas is 13 dB if the random variables involved follow classical probability laws, that is to say uniform and Gaussian. The example in which the beacons 10 and the mobile terminal 20 respectively comprise two antennas can be generalized in the following manner to N antennas. 1b10_1a1112 3034933 9 If the transmit and receive diversity is achieved with N antennas, then N ultra-wide band xn (t) pulses, two orthogonal pairs are used. In this case, the signals emitted by the N antennas of the beacon 10 are the following: tx1 / (t) = ainxn (t) n = 1 tX (t) = a2nXn (t) n = 1 N. tX (t) = aknXn (t) n = 1 N. t4 (t) = aNnXn (t) n = 1 And the realized gain is given by: Elsp <N, 1 <q <N (Icp12 iccir gr). 2 represents an ultra broadband beacon according to the present invention. The tag 10 comprises: a processor, microprocessor, or microcontroller 200; a volatile memory 203; a non-volatile memory 202; 10 - optionally, a storage medium reader 204, such as a SD card reader (Secure Digital Card in English or French Secured Digital Card); a radio interface 205 comprising at least two antennas; a communication bus 201 connecting the processor 200 to the ROM 202, to the RAM 203, to the storage medium reader 204 and to the radio interface 205. The processor 200 is capable of executing instructions loaded into the volatile memory 203 from the non-volatile memory 202, an external memory (not shown), a storage medium, such as an SD card or other, or a communication network. When tag 10 is turned on, processor 200 is capable of reading volatile memory 203 from instructions and executing them. These instructions form a computer program which causes the processor 200 to implement all or part of the method described in connection with FIG. 2. 6. All or part of the process described in connection with FIG. 6 may be implemented in software form by executing a set of instructions by a programmable machine, such as a DSP (Digital Signal Processor) or a microcontroller, or implemented as a set of instructions. hardware form by a machine or a dedicated component, such as a Field Programmable Gate Array (FPGA) or ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) to an Application in French). The radio interface 205 comprises at least two antennas placed on non-parallel faces. The antennas are for example dipole antennas or monopole or patch.
15 La Fig. 3 représente un terminal mobile radio ultra large bande selon la présente invention. Le terminal mobile 20 comprend : - un processeur, micro-processeur, ou microcontrôleur 300; - une mémoire volatile 303 ; 20 - une mémoire non volatile 302; - éventuellement, un lecteur 304 de medium de stockage, tel qu'un lecteur de carte SD (Secure Digital Card en anglais ou Carte Numérique Sécurisée en français); - une interface radio 305 comportant au moins deux antennes; - un bus de communication 301 reliant le processeur 300 à la mémoire ROM 25 302, à la mémoire RAM 303, au lecteur de médium de stockage 304 et à l'interface radio 305. Le processeur 300 est capable d'exécuter des instructions chargées dans la mémoire volatile 303 à partir de la mémoire non volatile 302, d'une mémoire externe (non représentée), d'un support de stockage, tel qu'une carte SD ou autre, ou d'un 30 réseau de communication. Lorsque le terminal mobile 20 est mis sous tension, le processeur 300 est capable de lire de la mémoire volatile 303 des instructions et de les exécuter. Ces instructions forment un programme d'ordinateur qui cause la mise en oeuvre, par le processeur 300, de tout ou partie du procédé décrit en relation avec la Fig. 7.FIG. 3 shows an ultra wideband radio mobile terminal according to the present invention. The mobile terminal 20 comprises: a processor, microprocessor, or microcontroller 300; a volatile memory 303; A non-volatile memory 302; possibly, a reader 304 of storage medium, such as a SD card reader (Secure Digital Card in English or Secured Digital Card in French); a radio interface 305 comprising at least two antennas; a communication bus 301 connecting the processor 300 to the ROM 302, to the RAM 303, to the storage medium reader 304 and to the radio interface 305. The processor 300 is capable of executing instructions loaded into the volatile memory 303 from the non-volatile memory 302, an external memory (not shown), a storage medium, such as an SD card or the like, or a communication network. When the mobile terminal 20 is turned on, the processor 300 is capable of reading volatile memory 303 from the instructions and executing them. These instructions form a computer program which causes the processor 300 to implement all or part of the method described in connection with FIG. 7.
3034933 11 Tout ou partie du procédé décrit en relation avec la Fig. 7 peut être implémenté sous forme logicielle par exécution d'un ensemble d'instructions par une machine programmable, tel qu'un DSP (Digital Signal Processor en anglais ou Unité de Traitement de Signal Numérique en français) ou un microcontrôleur ou être 5 implémenté sous forme matérielle par une machine ou un composant dédié, tel qu'un FPGA (Field-Programmable Gate Array en anglais ou Matrice de Portes Programmable sur le Terrain en français) ou un ASIC (Application-Specific Integrated Circuit en anglais ou Circuit Intégré Spécifique à une Application en français).Any or all of the method described in connection with FIG. 7 can be implemented in software form by executing a set of instructions by a programmable machine, such as a DSP (Digital Signal Processor) or a microcontroller, or be implemented as a set of instructions. material form by a machine or a dedicated component, such as a Field Programmable Gate Array (FPGA) or an Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) or Integrated Integrated Circuit (ASIC). an Application in French).
10 L'interface radio 205 comporte au moins deux antennes placées sur des faces non parallèles. Les antennes sont par exemple des antennes dipôle ou monopôle ou patch. Les Figs. 4 représentent des exemples d'impulsions ultra large bande orthogonales deux à deux utilisées dans la présente invention.The radio interface 205 has at least two antennas placed on non-parallel faces. The antennas are for example dipole antennas or monopole or patch. Figs. 4 are examples of orthogonal ultra-wideband pulses in pairs used in the present invention.
15 Selon la présente invention, une impulsion ultra large bande est un signal bref constitué d'au moins une demi-période de sinusoïde multipliée par un signal de pondération. La Fig. 4a représente une impulsion ultra large bande a(t) qui a pour équation : r2 a(t) = e 20-2 VUo- où K est un coefficient de normalisation, a est l'écart type d'une Gaussienne 20 compris entre 10-10 et 10-9s. Par exemple, K est égal à 10-9et a = 0,5 ns. La Fig. 4b représente une impulsion ultra large bande /3(t) qui a pour équation : p(t) = K e 2to.2 2 La Fig. 4c représente une impulsion ultra large bande y (t) qui a pour équation : y (t) = K 2 (1 - 2 ()2) e 2tcr22 Vir Les impulsions impulsions ultra large bande a(t), (t) et y (t) sont orthogonales deux à deux.According to the present invention, an ultra broadband pulse is a short signal consisting of at least one half-period of sinusoid multiplied by a weighting signal. Fig. 4a represents an ultra wideband pulse a (t) which has for equation: r2 a (t) = e 20-2 VU0 - where K is a normalization coefficient, a is the standard deviation of a Gaussian 20 between 10 -10 and 10-9s. For example, K is 10-9 and a = 0.5 ns. Fig. 4b represents an ultra wideband pulse / 3 (t) which has the equation: p (t) = K e 2to.2 2 FIG. 4c represents an ultra-broadband pulse y (t) which has for equation: y (t) = K 2 (1 - 2 () 2) e 2tcr22 Vir Ultra-wideband pulse pulses a (t), (t) and y (t) are orthogonal two by two.
25 De manière générale, une impulsion ultra large bande d'indice n peut être représentée par la formule suivante: = P(t)G(t) Avec : 3034933 5 12 P(t) : Polynôme de degré n (Pn(t) = Etiol ak,ntk) où ak,, est un coefficient du polynôme de degré n, k un nombre entier, n est l'indice de l'impulsion ultra large bande et t est le temps, t2 G (t) : Fonction gaussienne (G (t) = v2n-cr Le produit scalaire Sm?, de deux impulsions ultra large bande est : +co Snn - f /in (t) in (t)Cit - 87n,n -co Où 87" désigne le symbole de Kronecker : r8in,n = 0 si m # n b57n,n = 1 si m = n n+i Soit la formule suivante : Un _ = fo+c° tne-cabdt = _a b b I où désigne la fonction gamma : r : x Appelons Vn l'intégrale suivante : -Fco Vn = tne-atbdt 10 où a et b sont des constantes, par exemple a = -0-2 et b = 2 Si n est pair alors nous avons : +.0 r2 +.0 r2 n + 1\ V = tne 0-2dt = 2Un = 2f tne o- 0-2dt = n+lr ) 2 Sinon : vn = o A partir de ce résultat, le produit scalaire SI" peut être calculé itérativement en 15 partant de m = O. Pour m = O: S = I 10(t) Io(t)dt = f Iê, (t)dt = 1 co 2 (t)G2 (t)dt = f 271.10_2 e dt = 1 -crt2 +.0 r2 1 ,2 ".0,0coe 0-2 dt = (i) = 2n - o-2 f 1 a(?,, or a = 2n - o-2 3034933 13 a0,0 = Pour m = 1, deux équations sont à écrire : S1,1 = 1 et S0,1 = 0 +- r+ G0 S1,1 = f I(t) li(t)dt = f Ii (t)dt = 1 -. -. t2 +co \ 2 1 +00 0-2 dt = 1 a it + ao,t) 27r0-2 e too P12(t)G2(t)c/t = Loo ( 1, 1 +C° t2 27ro- 2 f (a1 t2 + 2a1,1a0,1t + a1)e-0-2dt = 1 _' ' +00 t2 00 2 a1,1 1.-co t2 e- 0-2 dt + 2a1,1a0,1 i:co t2 +C° t2 te 0-2 dt + 41 f e 0-2 dt = 2tro-2 -co 3 1 4,1r (i) o-3 + a,r (i) a = 27ro-2 3 1 4,1r (i) o-2 + a,r (i) = 271- o- -Fco S0,1 = f VO li(t)dt = 0 -co \ +CO +CO e 0-2 dt = 0 fco Po(t)131(t)G2(t)cit = fco ao,o(aut + ao,t) 27T0-2 f+°° t2+°° t2 j-co te- 0-2 dt + a0,1 f e- 0-2 dt = 0 -.0 ao' ir (-1) a = 0 2 ao,1 = 0 D'où, a1,1 = +,\I 27 = +2_P Pour m = 2, trois équations sont à écrire : S2,2 = 1-, SO,2 = /3 et S1,2 = /3 +c° +co S2,2 = f 12 (t) 12 (t)dt = f I (t)dt = 1 -. -. +CO +CO t2 tco PROG2(t)dt = f (a2,2t2 + a1,2t + a0,2)2 271.10_2 e- 0-2 dt = 1 -.0 a1,1 3034933 14 t2 1 f +ce)('2 t4 ^ 4,2 t V4.2,2 0,2 2 a2 + 2a2,2a1,2t3 2a2,2a0,2t2 2a1,2a0,2t)e-0-2dt 2n-o-2 J_' =1 271-0-2 f G2,2' ^ 2 a2 2 1,2 3 a t + (-1,2 , ,'2 1-4 '2 t2 -I- 9 n n t n2 o n t =1 '".2,2 t t4e-oct,_ ,, 9 t2e ao 0-2dt + 0-2 dt = 2n-o-2 2 2 r (5) 5 ± ( 2 + 2 a2,2 C10,2 )r (-3) 0-3 + (-2) = 2tro-2 de2,2 de1,2 2 5 ^ _3 2 2 1) P (-2) 0-4 + (4,2 + 2a2,2a0,2yr () 2 + an?r (_ = 27ro_ 2 +00 S0,2 = f /0(t)/2(t)dt = o GO 00 fco P0MP2(t)G2(t)dt = f -Fc° -co 2 1 am G1- 2,2 L, ut ,' i,2 L, ... r^ 0,2) 2Tur 2 e t2 0-2 d t _ L+CO t2 (a t 2,2 2 a1,2t + a0,2)e-0-2dt = 0 +00 t2+°° t2 a2,2 t2 e 0-2 dt + C10,2 f e 0-2 dt = 0 -00 3 1 a2'2r (i) 0-3 + a0'2r (i)a = 3 1 a2,2r o-2 + a0,2r = 0 +. s1,2 = f 11(t)12(odt = o Go +CO +CO 1 t2 f co 131(t)P2(t)G2(t)dt fco (aut + ao,i)(a2,2t2 + atzt + ao,2) 2n-o-2 e 0-2 dt 1 +00 t2 -00 3034933 15 1 +00 271.0_2 (a2,2 t 3 + (a2,2a01 + + (a0,2a1,1 + a1,2a0,1)t t2 + a0,2a0,1)e--0-2dt = 0 +C° t2+ t2 (a2,2 a0,1 ai,2 a1,1) t2 0-2 dt + cto,2a0,1 f-coOE) e 0-2 dt = 0 3 1 (a2,2 a0,1 + ai,2 ai,i)T (i) 0-3 + a0,2a0'1r ia = o (3 1 (a2,2 a0,1 + ai,2 au )/-' i o-2 + a0,2 ao'lr i = o ±a1,2 2ff ()3 G) 0- T'2 o-2 = 0 = Ainsi a2,2 = 2n- =+2 k2) (2 0-3 2 r (12_) Et: 3 2n-r2 (-2)o- a0,2 = = Les coefficients des polynômes nécessaires à la génération d'impulsions ultra 5 large bande peuvent ainsi être déterminés. Pour m > 2, il y a m+1 équations à écrire. Une première équation pour exprimer que le produit scalaire de la fonction /in par elle-même qui est égale à un : Sinan = 1 et m équations pour exprimer l'orthogonalité de la fonction /in avec le jeu de fonctions {/k}o<k<,, : Skan = O.In general, an ultra broadband pulse of index n can be represented by the following formula: = P (t) G (t) With: 3034933 5 12 P (t): Polynomial of degree n (Pn (t) = Etiol ak, ntk) where ak ,, is a coefficient of the polynomial of degree n, k is an integer, n is the index of the ultra wide band pulse and t is the time, t2 G (t): Gaussian function (G (t) = v2n-cr The scalar product Sm 2 of two ultra broadband pulses is: + co Snn - f / in (t) in (t) Cit - 87n, n - co Where 87 "denotes the symbol of Kronecker: r8in, n = 0 if m # n b57n, n = 1 if m = n n + i Let be the following formula: A _ = fo + cte t-cabdt = _a bb I where denotes the gamma function: r : x Let Vn be the following integral: -Fco Vn = tne-atbdt 10 where a and b are constants, for example a = -0-2 and b = 2 If n is even then we have: +.0 r2 + .0 r2 n + 1 \ V = tne 0-2dt = 2Un = 2f tne o- 0-2dt = n + lr) 2 Else: vn = o From this result, the scalar product SI "can be calculated it starting from m = 0. For m = O: S = I 10 (t) Io (t) dt = f Ie, (t) dt = 1 co 2 (t) G2 (t) dt = f 271.10_2 ## EQU1 ## , 0 = For m = 1, two equations are to be written: S1,1 = 1 and S0,1 = 0 + - r + G0 S1,1 = f I (t) li (t) dt = f Ii (t) dt = 1 -. -. t2 + co \ 2 1 +00 0-2 dt = 1 a it + ao, t) 27r0-2 e too P12 (t) G2 (t) c / t = Loo (1, 1 + C ° t2 27ro- 2 f (a1 t2 + 2a1,1a0,1t + a1) e-0-2dt = 1 + 00 t2 00 2 a1,1 1.-co t2 e-0-2 dt + 2a1,1a0,1 i: ## EQU1 ## , 1r (i) o-2 + a, r (i) = 271-o- -Fco S0.1 = f VO li (t) dt = 0 -co \ + CO + CO e 0-2 dt = 0 fco Po (t) 131 (t) G2 (t) cit = fco ao, o (aut + ao, t) 27T0-2 f + °° t2 + °° t2 j-co te-0-2 dt + a0,1 f e - 0-2 dt = 0 -.0 ao 'ir (-1) a = 0 2 ao, 1 = 0 Hence, a1,1 = +, \ I 27 = + 2_P For m = 2, three equations are to write: S2,2 = 1-, SO, 2 = / 3 and S1,2 = / 3 + c ° + co S2,2 = f 12 (t) 12 (t) dt = f I (t) dt = 1 - .-. + CO + CO t2 tco PROG2 (t) dt = f (a2,2t2 + a1,2t + a0,2) 2 271.10_2 e- 0-2 dt = 1 -.0 a1,1 3034933 14 t2 1 f + ce) ('2 t4 ^ 4.2 t V4.2,2 0.2 2 a2 + 2a2,2a1,2t3 2a2,2a0,2t2 2a1,2a0,2t) e-0-2dt 2n-o ## EQU2 ## 1 '"2, 2, t4e-oct, _ ,, 9 t2e ao 0 -2dt + 0-2 dt = 2n-o-2 2 2 r (5) 5 ± (2 + 2 a2.2 C10.2) r (-3) 0-3 + (-2) = 2tro-2 de2 , 2 of1,2 2 5 ^ _3 2 2 1) P (-2) 0-4 + (4,2 + 2a2,2a0,2yr () 2 + an? R (_ = 27ro_ 2 +00 S0,2 = ## EQU1 ## , ... r ^ 0.2) 2Tur 2 e t2 0-2 dt _ L + CO t2 (has t 2.2 2 a1,2t + a0,2) e-0-2dt = 0 +00 t2 + °° t2 a2.2 t2 e 0-2 dt + C10.2 fe 0-2 dt = 0 -00 3 1 a2'2r (i) 0-3 + a0'2r (i) a = 3 1 a2,2r o- 2 + a0, 2r = 0 +. s1,2 = f 11 (t) 12 (odt = o Go + CO + CO 1 t2 f co 131 (t) P2 (t) G2 (t) dt fco (aut + ao, i) (a2,2t2 + atzt + ao, 2) 2n-o-2 e 0-2 dt 1 + 00 t2 -00 3034933 1 +00 271.0_2 (a2.2 t 3 + (a2.2a01 + + (a0.2a1.1 + a1, 2a0.1) t t2 + a0.2a0.1) e-0-2dt = 0 + C0t2 + t2 (a2.2 a0.1 ai, 2a1.1) t2 0-2 dt + cto, 2a0, 1 f-coOE) e 0-2 dt = 0 3 1 (a2.2 a0.1 + ai, 2 ai, i) T (i) 0-3 + a0.2a0'1r ia = o (3 1 (a2 , 2 a0,1 + ai, 2 au) / - 'i o-2 + a0,2 ao'lr i = o ± a1,2 2ff () 3 G) 0-T'2 o-2 = 0 = Thus a2,2 = 2n- = + 2 k2) (2 0-3 2 r (12_) And: 3 2n-r2 (-2) o- a0,2 = = The coefficients of the polynomials necessary for the generation of ultra pulses For m> 2, there are m + 1 equations to be written: A first equation to express that the scalar product of the function / in by itself which is equal to one: Sinan = 1 and m equations to express the orthogonality of the function / in with the set of functions {/ k} o <k <,,: Skan = O.
3034933 16 La Fig. 5 représente un exemple de réponse du canal entre une balise et un terminal mobile. L'axe des abscisses représente le délai de propagation d'une impulsion selon différents trajets transmise par une balise 10 et reçue par un terminal mobile 20.3034933 16 FIG. 5 shows an example of a channel response between a beacon and a mobile terminal. The abscissa axis represents the propagation delay of a pulse according to different paths transmitted by a beacon 10 and received by a mobile terminal 20.
5 L'axe des ordonnées représente l'amplitude d'une impulsion pour différents trajets et reçue par un terminal mobile 20. Le pic noté 50 est l'amplitude de l'impulsion reçue par le terminal mobile 20 selon le trajet le plus court. Le pic noté 51 est l'amplitude de l'impulsion reçue par le terminal mobile 20 10 selon un trajet différent du trajet le plus court. En l'absence d'obstacles, le pic correspondant au trajet le plus court est le premier pic pouvant être distingué, c'est-à-dire le premier pic dont l'amplitude dépasse un seuil prédéterminé dont la valeur est calculée en fonction du rapport signal-sur-bruit.The ordinate axis represents the amplitude of a pulse for different paths and received by a mobile terminal 20. The noted peak 50 is the amplitude of the pulse received by the mobile terminal 20 in the shortest path. The peak noted 51 is the amplitude of the pulse received by the mobile terminal 10 in a path different from the shortest path. In the absence of obstacles, the peak corresponding to the shortest path is the first peak that can be distinguished, that is to say the first peak whose amplitude exceeds a predetermined threshold whose value is calculated as a function of the signal-to-noise ratio.
15 Lorsqu'un terminal mobile 20 évolue en milieu intérieur, l'amplitude des pics correspondant aux trajets multiples dépasse généralement celle du pic correspondant au trajet le plus court en raison de l'atténuation subie par l'onde lorsqu'elle traverse un ou plusieurs obstacles. La Fig. 6 représente un algorithme de transmission d'une pluralité d'impulsions 20 ultra large bande selon la présente invention. Plus précisément, le présent algorithme est exécuté par le processeur 200 de chaque balise 10. A l'étape E60, le processeur 200 détecte la réception par l'interface radio 205 d'une impulsion ultra large bande émise par un terminal mobile 20.When a mobile terminal 20 is moving in an indoor environment, the amplitude of the peaks corresponding to the multipaths generally exceeds that of the peak corresponding to the shortest path due to the attenuation of the wave as it passes through one or more obstacles. Fig. 6 shows an algorithm for transmitting a plurality of ultra wideband pulses according to the present invention. More specifically, the present algorithm is executed by the processor 200 of each beacon 10. In the step E60, the processor 200 detects the reception by the radio interface 205 of an ultra wideband pulse transmitted by a mobile terminal 20.
25 A l'étape suivante E61, le processeur 200 commande la transmission d'au moins une impulsion ultra large bande par chaque antenne de la balise. Par exemple, les antennes sont placées sur des plans non parallèles de la balise 10. Les impulsions ultra large bande transmises sont, selon la présente invention, 30 orthogonales deux à deux. A l'étape suivante E62, le processeur 200 commande le transfert de la position de la balise par l'intermédiaire de l'interface radio 205.In the next step E61, the processor 200 controls the transmission of at least one ultra wideband pulse by each antenna of the beacon. For example, the antennas are placed on non-parallel planes of the beacon 10. The ultra-broadband transmitted impulses are, according to the present invention, orthogonal two by two. In the next step E62, the processor 200 controls the transfer of the position of the beacon via the radio interface 205.
3034933 17 La Fig. 7 représente un algorithme de détermination de la position d'un terminal mobile à partir d'une pluralité d'impulsions ultra large bande reçues selon la présente invention. Plus précisément le présent algorithme est exécuté par le processeur 300 du 5 terminal mobile 20. A l'étape E70, le processeur 300 commande la transmission d'au moins une impulsion ultra large bande par chaque antenne du terminal mobile 20. A l'étape E71, le processeur 300 détecte la réception par chacune de ses antennes et par l'interface radio 305 d'une impulsion ultra large bande émise par un 10 terminal mobile 20. A l'étape suivante E72, le processeur 300 commande l'interface radio 305 pour exécuter une corrélation des signaux reçus avec des répliques locales des impulsions envoyées. Lorsque le module radio comporte deux antennes et que deux impulsions ultra large bande sont reçues, quatre corrélations sont exécutées.3034933 17 FIG. 7 shows an algorithm for determining the position of a mobile terminal from a plurality of received ultra wideband pulses according to the present invention. More precisely, the present algorithm is executed by the processor 300 of the mobile terminal 20. In the step E70, the processor 300 controls the transmission of at least one ultra wideband pulse by each antenna of the mobile terminal 20. At the step E71, the processor 300 detects the reception by each of its antennas and the radio interface 305 of an ultra-wideband pulse transmitted by a mobile terminal 20. At the next step E72, the processor 300 controls the radio interface 305 to correlate the received signals with local replicas of the sent pulses. When the radio module has two antennas and two ultra wideband pulses are received, four correlations are executed.
15 A l'étape suivante E73, le processeur 300 identifie le délai le plus court à partir des corrélations effectuées. A l'étape suivante E74, le processeur 300 détecte la réception de la position de la balise ayant envoyé les impulsions large bande reçues à l'étape E71. A partir d'au moins deux positions de balises reçues et d'impulsions ultra large 20 bande émises par deux balises, le processeur 300 détermine la position du terminal mobile. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ici, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de l'homme du métier.In the next step E73, the processor 300 identifies the shortest delay from the correlations performed. In the next step E74, the processor 300 detects the reception of the position of the beacon having sent the broadband pulses received in the step E71. From at least two received beacon positions and ultra wideband pulses transmitted by two beacons, the processor 300 determines the position of the mobile terminal. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described herein, but encompasses, on the contrary, any variant within the scope of those skilled in the art.
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Non-Patent Citations (1)
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