JP2006148457A - 測距システム,送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラム - Google Patents

測距システム,送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2006148457A
JP2006148457A JP2004334632A JP2004334632A JP2006148457A JP 2006148457 A JP2006148457 A JP 2006148457A JP 2004334632 A JP2004334632 A JP 2004334632A JP 2004334632 A JP2004334632 A JP 2004334632A JP 2006148457 A JP2006148457 A JP 2006148457A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
packet
time
terminal
frequency domain
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004334632A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4561329B2 (ja
Inventor
Hiroaki Takano
裕昭 高野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2004334632A priority Critical patent/JP4561329B2/ja
Priority to US11/281,202 priority patent/US7860014B2/en
Priority to CNA2005101234303A priority patent/CN1777158A/zh
Publication of JP2006148457A publication Critical patent/JP2006148457A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4561329B2 publication Critical patent/JP4561329B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
    • G01S13/765Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted with exchange of information between interrogator and responder
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/288Coherent receivers
    • G01S7/2883Coherent receivers using FFT processing

Abstract

【課題】 マルチキャリア伝送方式において測距の誤差を軽減することが可能な,測距システム送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】 上記測距システム送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラムのうち,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムは,パケットの送信時及び/又は受信時のデータが高速離散フーリエ変換され,さらに所定処理後の周波数領域のデータに対して,スペクトル推定アルゴリズムを適用することで,インパルスレスポンスを取得する周波数領域データ処理部(212)とを備えている。
【選択図】 図2

Description

本発明はマルチキャリア伝送方式における測距システム,送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラムに関する。
従来から,複数のコンピュータを情報通信手段で接続し,ファイルやデータ等の情報を無線通信で送受信したり,共有したりすることが可能な無線LAN(無線ローカルエリアネットワーク)を構成することが一般的に知られている。
上記無線LANには,例えば,IEEE802.11a規格等が存在している。上記IEEE802.11aの規格では,最大で54Mbpsの通信速度を達成する5GhzのOFDM変調方式をサポートし,52本のサブキャリアを利用して無線通信が行われる。
上記IEEE802.11a等の無線LANを利用して装置間の距離を測定する測距システムが開発されている。この無線LANで送信器と受信器の装置間の距離を測る場合,まず相互でパケットの受信位置を特定する必要がある。
上記IEEE802.11a等の無線LANでパケットの受信位置を特定するには,同期位置でパケットの受信位置を特定する方法が考えられる。例えば,受信器に備わるAD変換機による動作後,80MHzのクロックで受信器に備わるディジタル回路が動作しているとする。
上記パケットの先頭には,既知の信号系列が埋め込まれており,受信機のAD変換機による処理後,この既知の信号を用いて,受信信号との相関が計算される。パケットの既知信号の位置では,この相関値が大きくなるため,相関値のピークを探索(サーチ)することにより,どの位置でパケットを受信できたかを判別することができ,装置間の距離を測ることができる。
また一方で,無線LANにおける測距とは全く異なる分野であるが,例えば,いわゆるアダプティブアレーで伝播解析する際に利用される技術としてスペクトル推定アルゴリズムのうちのMUSICアルゴリズムが存在する(非特許文献1,参照)。
菊間信良著,「アレーアンテナによる適応信号処理」,科学技術出版,1998年9月20日,p.191−203
しかしながら,例えば,マルチキャリア伝送方式である5GHz系のOFDM変調方式では,システムクロックが80MHz程度であって,そのシステムクロック単位でしか,送信器と受信器は同期の位置を判別することができないため,パケットの受信時刻に基づいて距離を測定する場合には,誤差が大きかった。
例えば,80MHzのクロックでは1クロックあたり,1/80MHz=12ns(ナノ秒)となる。つまり,80MHzのクロックにおける1クロックの誤差は距離にすると,光の速度は3.0×10m/sであることから,3.0×10m/s×12ns=3.6mとなり,メートルオーダーの精度の測距しか行えず,誤差が大きいことが分かる。
したがって,家庭内や小規模なオフィス内等で上記IEEE802.11aなどの無線LANを利用し,装置間の測距を実行したとしても,誤差が大きすぎるため有効な活用が望めなかった。
ところで,近年においては,MUSICアルゴリズムが無線LANに活用することが期待されている。従来におけるMUSICアルゴリズムは,アダプティブアレーの伝播解析に主として利用されるものであったが,かかるMUSICアルゴリズムを,各種無線LAN分野において活用されることが期待されている。
本発明は,上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,マルチキャリア伝送方式において測距の誤差を軽減することが可能な,新規かつ改良された測距システム,送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラムを提供することである。
上記課題を解決するため,本発明の第1の観点によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムが提供される。上記測距システムは,パケットの送信時及び/又は受信時のデータが高速離散フーリエ変換され,さらに所定処理後の周波数領域のデータに対して,スペクトル推定アルゴリズムを適用することで,インパルスレスポンスを取得する周波数領域データ処理部とを備えることを特徴としている。
本発明によれば,端末間の距離を測定する測距システムでは,端末間の距離を測定するために,パケットの送信時及び/又は受信時のデータを高速離散フーリエ変換し,さらに所定処理を施した後の周波数領域のデータに対して,スペクトル推定アルゴリズムを適用し,インパルスレスポンスを求めている。
上記インパルスレスポンスは,パケットの受信時刻及び/又は送信時刻を高精度に示す時刻情報であるように構成してもよい。かかる構成により,正確なパケットの受信時刻及び/又は送信時刻を取得することが可能となり,端末間の距離をより高精度に測距することが可能となる。
上記測距システムには,周波数領域のデータに存在するキャリアホールを補間する補間処理部と;上記補間後の周波数領域のデータに対して周波数平均処理する周波数平均処理部とを備え,上記所定処理には,補間処理部による補間処理と,周波数平均処理部による周波数平均処理とが含まれるように構成してもよい。かかる構成により,パケット送受信時のデータを高速離散フーリエ変換した周波数領域のデータにキャリアホールが存在したとしてもスペクトル推定アルゴリズムを適用し,適正なインパルスレスポンスを求めることが可能である。
上記補間処理部は,キャリアホールに相当する部分のデータを隣のキャリアからのデータで補間するように構成してもよい。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末が提供される。上記送信端末は,第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信部と;第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成部とを備え,さらに,上記第1のパケット送信時刻情報と,受信端末により第1のパケットの受信とともに送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,受信端末と送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算部と;受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理部と;第1の周波数領域のデータに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域のデータに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理部と;第3のパケットを受信端末から所定のタイミングで受信し,パケット往復時間から第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに第1のインパルスレスポンスと第3のパケットに含む第2のインパルスレスポンスとに基づいて,電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正部と;補正後伝搬往復時間と電波の速度とから送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出部とを備えることを特徴としている。
本発明によれば,送信端末は,第1のパケット送信時刻と第2のパケット受信時刻とからパケットが受信端末に行って戻ってくるターンアラウンドタイム等に相当するパケット往復時間を概算し,さらに内部処理遅延時間と,第1のインパルスレスポンスと,第2のインパルスレスポンスから,電波が受信端末に行って送信端末に再び戻ってくる高精度な伝搬往復時間を求めている。かかる構成によれば,高精度な伝搬往復時間を求めることが可能であるので,たとえマルチキャリア伝送方式であっても測距による誤差を極小化し,端末間の距離を正確に測定することが可能となる。
上記第2のインパルスレスポンスは,受信端末によって第1のパケット受信時のデータから第2の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換され,所定処理が施された後,その第2の周波数領域のデータにスペクトル推定アルゴリズムが適用されることで求められ,内部処理遅延時間は,該受信端末の内部処理の遅延時間であるように構成してもよい。
上記第1のインパルスレスポンスは,上記第2のパケットの受信時刻を高精度に示す時刻情報であって,上記第2のインパルスレスポンスは,第1のパケットの受信時刻を高精度に示す時刻情報であるように構成してもよい。
上記送信端末は,周波数領域データに存在するキャリアホールを補間する補間処理部と;上記補間後の周波数領域データに対して周波数平均処理する周波数平均処理部とを備え,上記所定処理には,補間処理部による補間処理と,周波数平均処理部による周波数平均処理とが含まれるように構成してもよい。
上記補間処理部は,キャリアホールに相当する部分のデータを隣のキャリアからのデータで補間するように構成してもよい。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末の測距方法が提供される。上記測距方法は,第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信ステップと;第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成ステップとを含み,さらに,第1のパケット送信時刻情報と,受信端末により第1のパケットの受信とともに送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,受信端末と送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算ステップと;受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換ステップと;第1の周波数領域のデータに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域のデータに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求めるステップと;第3のパケットを受信端末から所定のタイミングで受信し,パケット往復時間から第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに第1のインパルスレスポンスと第3のパケットに含む第2のインパルスレスポンスとに基づいて,電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正ステップと;補正後伝搬往復時間と電波の速度とから送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出ステップとを含むことを特徴としている。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,コンピュータをして,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末として機能させるコンピュータプログラムが提供される。上記コンピュータプログラムは,第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信手段と;第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成手段とを含み,さらに,第1のパケット送信時刻情報と,受信端末により第1のパケットの受信とともに送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,受信端末と送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算手段と;受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理手段と;第1の周波数領域のデータに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域のデータに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理手段と;第3のパケットを受信端末から所定のタイミングで受信し,パケット往復時間から第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに第1のインパルスレスポンスと第3のパケットに含む第2のインパルスレスポンスとに基づいて,電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正手段と;補正後伝搬往復時間と電波の速度とから送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出手段とを含むことを特徴としている。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる受信端末が提供される。上記受信端末は,通信相手の送信端末からの第1のパケットを受信するとともに,第2のパケットを生成し,上記送信端末に第2のパケットを送信する第1のパケット送信部と;送信端末からの第1のパケット受信時のデータを周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理部と;周波数領域のデータに所定処理を施した後,上記所定処理後の周波数領域のデータに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,インパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理部と;受信端末自体の内部処理による処理遅延時間として内部処理遅延時間を求める処理遅延算出部と;上記インパルスレスポンスと内部処理遅延時間とが少なくとも含まれた第3のパケットを生成し,所定のタイミングで,送信端末に送信する第2のパケット送信部とを備えることを特徴としている。なお,本発明に係る所定のタイミングは,上記第1のパケットを受信した後であれば,いかなるタイミングでもよい。また,本発明にかかる第1のパケットを受信するとともに,第2のパケットを生成するタイミングは,例えば,第1のパケットを受信するのと略同時または第1のパケットの受信直後等を例示できる。
インパルスレスポンスは,前記第1のパケットの受信時刻を高精度に示す時刻情報であるように構成してもよい。
上記受信端末は,周波数領域データに存在するキャリアホールを補間する補間処理部と;上記補間後の周波数領域データに対して周波数平均処理する周波数平均処理部とを備え,上記所定処理には,補間処理部による補間処理と,前記周波数平均処理部による周波数平均処理とが含まれるように構成してもよい。
補間処理部は,キャリアホールに相当する部分のデータを隣のキャリアからのデータで補間するように構成してもよい。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末が提供される。上記送信端末は,第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信部と;第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成部とを備え,さらに,第1のパケット送信時刻情報と,受信端末により第1のパケットの受信とともに送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,受信端末と該送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算部と;受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理部と;第3のパケットを受信端末から所定のタイミングで受信し,該第3のパケットに含まれる第2の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第2の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求めるとともに,第1の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第2のインパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理部と;パケット往復時間から第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに第1のインパルスレスポンスと第2のインパルスレスポンスとに基づいて,電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正部と;補正後伝搬往復時間と電波の速度とから送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出部とを備えることを特徴としている。
本発明によれば,第1のパケット送信時刻と第2のパケット受信時刻とからパケットが受信端末に行って戻ってくるターンアラウンドタイム等に相当するパケット往復時間を概算し,さらに内部処理遅延時間と,第1のインパルスレスポンスと,第2のインパルスレスポンスから,電波が受信端末に行って送信端末に再び戻ってくる高精度な伝搬往復時間を求めている。かかる構成によれば,高精度な伝搬往復時間を求めることが可能であるので,たとえマルチキャリア伝送方式であっても測距による誤差を極小化し,端末間の距離を正確に測定することが可能となる。また,送信端末が上記第1のインパルスレスポンスと,第2のインパルスレスポンスとを一元的に求めているため測距処理を集約化することができる。さらに受信端末の内部構成を送信端末よりも簡略化できる。
上記第2の周波数領域のデータは,受信端末によって第1のパケット受信時のデータから第2の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換され,内部処理遅延時間は,該受信端末の内部処理の遅延時間であるように構成してもよい。
上記第1のインパルスレスポンスは,第1のパケットの受信時刻を高精度に示す時刻情報であって,上記第2のインパルスレスポンスは,第2のパケットの受信時刻を高精度に示す時刻情報であるように構成してもよい。
上記送信端末は,周波数領域データに存在するキャリアホールを補間する補間処理部と;上記補間後の周波数領域データに対して周波数平均処理する周波数平均処理部とを備え,上記所定処理には,補間処理部による補間処理と,周波数平均処理部による周波数平均処理とが含まれるように構成してもよい。
上記補間処理部は,キャリアホールに相当する部分のデータを隣のキャリアからのデータで補間するように構成してもよい。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末の測距方法が提供される。上記測距方法は,第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信ステップと;第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成ステップとを含み,さらに,上記第1のパケット送信時刻情報と,受信端末により第1のパケットの受信とともに送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,受信端末と該送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算ステップと;受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理ステップと;第3のパケットを受信端末から所定のタイミングで受信し,該第3のパケットに含まれる第2の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第2の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求めるとともに,第1の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第2のインパルスレスポンスを求めるステップと;上記パケット往復時間から第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに第1のインパルスレスポンスと第2のインパルスレスポンスとに基づいて,電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正ステップと;補正後伝搬往復時間と電波の速度とから送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出ステップとを含むことを特徴としている。
また,上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,コンピュータをして,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末として機能させるコンピュータプログラムが提供される。第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信手段と;上記第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成手段とを含み,さらに,第1のパケット送信時刻情報と,受信端末により第1のパケットの受信とともに送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,受信端末と該送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算手段と;受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理手段と;第3のパケットを受信端末から所定のタイミングで受信し,該第3のパケットに含まれる第2の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第2の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求めるとともに,第1の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第2のインパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理手段と;パケット往復時間から第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに第1のインパルスレスポンスと第2のインパルスレスポンスとに基づいて,電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正手段と;補正後伝搬往復時間と電波の速度とから送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出手段とを含むことを特徴としている。
本発明によれば,コンピュータプログラムは,送信端末に対して,第1のパケット送信時刻と第2のパケット受信時刻とからパケットが受信端末に行って戻ってくるターンアラウンドタイム等に相当するパケット往復時間を概算させ,さらに内部処理遅延時間と,第1のインパルスレスポンスと,第2のインパルスレスポンスから,電波が受信端末に行って送信端末に再び戻ってくる高精度な伝搬往復時間を求めさせている。かかる構成によれば,高精度な伝搬往復時間を算出させることが可能であるので,送信端末にマルチキャリア伝送方式であっても測距による誤差を極小化させて,端末間の距離を正確に測定させることが可能となる。また,例えば,インパルスレスポンスを求める処理など,送信端末に測距に関する処理を一元的に実行させることが可能であるため,受信端末に実行させる処理を簡略化し,処理負荷を軽減させることができる。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる受信端末が提供される。上記受信端末は,通信相手の送信端末からの第1のパケットを受信するとともに,第2のパケットを生成し,送信端末に該第2のパケットを送信する第1のパケット送信部と;送信端末からの第1のパケット受信時のデータを周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理部と;受信端末自体の内部処理による処理遅延時間として内部処理遅延時間を求める処理遅延算出部と;周波数領域のデータと内部処理遅延時間とが少なくとも含まれた第3のパケットを生成し,所定のタイミングで,送信端末に送信する第2のパケット送信部とを備えることを特徴としている。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムが提供される。上記測距システムにおける送信端末は,第1のパケットを受信端末に送信する第1のパケット送信部と;第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成部とを備えており,また受信端末は,第1のパケットを受信するとともに,第2のパケットを生成し,送信端末に該第2のパケットを送信する第2のパケット送信部と;送信端末からの第1のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する第1の高速離散フーリエ変換処理部と;第1の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求める第1の周波数領域データ処理部と;受信端末自体の内部処理による処理遅延時間として内部処理遅延時間を求める処理遅延算出部と;第1のインパルスレスポンスと内部処理遅延時間とが少なくとも含まれた第3のパケットを生成し,所定のタイミングで,送信端末に送信する第3のパケット送信部とを備えており,さらに送信端末は,第1のパケット送信時刻情報と,時刻情報生成部により生成される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報とに基づき,受信端末と該送信端末間のパケット往復時間を概算する往復時間概算部と;受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第2の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する第2の高速離散フーリエ変換処理部と;第2の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第2の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第2のインパルスレスポンスを求める第2の周波数領域データ処理部と;パケット往復時間から内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに第1のインパルスレスポンスと第2のインパルスレスポンスとに基づいて電波の伝搬往復時間を補正することで,補正後伝搬往復時間を求める伝搬時間補正部と,補正後伝搬往復時間と電波の速度とから送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出部とを備えることを特徴としている。なお,上記測距システムでは,送信端末および受信端末がインパルスレスポンスを各々求めている。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムが提供される。上記測距システムにおける送信端末は,第1のパケットを受信端末に送信する第1のパケット送信部と;第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成部とを備えており,受信端末は,第1のパケットを受信するとともに,第2のパケットを生成し,送信端末に該第2のパケットを送信する第2のパケット送信部と;送信端末からの第1のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する第1の高速離散フーリエ変換処理部と;受信端末自体の内部処理による処理遅延時間として内部処理遅延時間を求める処理遅延算出部と;第1の周波数領域のデータと内部処理遅延時間とが少なくとも含まれた第3のパケットを生成し,所定のタイミングで,送信端末に送信する第3のパケット送信部とを備えており,さらに送信端末は,第1のパケット送信時刻情報と,時刻情報生成部により生成される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報とに基づき,受信端末と該送信端末間のパケット往復時間を概算する往復時間概算部と;受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第2の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する第2の高速離散フーリエ変換処理部と;第3のパケットに含まれる第1の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求めるとともに,第2の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第2の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第2のインパルスレスポンスを求める第1の周波数領域データ処理部と;パケット往復時間から内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに第1のインパルスレスポンスと第2のインパルスレスポンスとに基づいて電波の伝搬往復時間を補正することで,補正後伝搬往復時間を求める伝搬時間補正部と,補正後伝搬往復時間と電波の速度とから送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出部とを備えることを特徴としている。なお,上記測距システムでは,送信端末のみがインパルスレスポンスを全て一元的に求めている。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末が提供される。上記送信端末は,第1のパケットを受信端末に送信するパケット送信部と;第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成部とを備え,さらに送信端末は,第1のパケット送信時刻情報と,受信端末により第1のパケットの受信とともに該送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,受信端末と該送信端末間のパケット往復時間を概算する往復時間概算部と;受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理部と;第2の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第2の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理部と;第1パケット受信時のデータから第2の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換され,所定処理が施された後,その第2の周波数領域のデータにスペクトル推定アルゴリズムが適用されることで求められる第2のインパルスレスポンスと,該受信端末の内部処理の遅延時間である内部処理遅延時間とが含まれる第3のパケットを受信端末から所定のタイミングで受信し,パケット往復時間から内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに第1のインパルスレスポンスと第2のインパルスレスポンスとに基づいて電波の伝搬往復時間を補正することで,補正後伝搬往復時間を求める伝搬時間補正部と,補正後伝搬往復時間と電波の速度とから送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出部とを備えることを特徴としている。
以上説明したように,本発明によれば,マルチキャリア伝送方式における端末間の測距の精度を飛躍的に向上させ,端末間の測距による距離の誤差を軽減させることが可能となる。
以下,本発明の好適な実施の形態について,添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお,以下の説明及び添付図面において,略同一の機能及び構成を有する構成要素については,同一符号を付することにより,重複説明を省略する。
(第1の実施の形態について)
まず,図1を参照しながら,第1の実施の形態にかかる測距システム100について説明する。図1は,第1の実施の形態にかかる測距システムの概略的な構成の一例を示す説明図である。
図1に示すように,測距システム100には,距離測定をする端末101a(以下,端末Aと記載する場合もある)と,距離測定をされる端末101b(以下,端末Bと記載する場合もある)とが少なくとも存在する。なお,端末101aが距離測定をされてもよいし,端末101bが距離測定をしてもよく,さらに測距システム100に3台以上の端末101が存在する場合でもよい。
また,第1の実施の形態にかかる端末101は,例えば,パーソナルコンピュータ(PC)等を例示することができるが,無線LANでデータを送受信可能な装置であれば,かかる例に限定されず,如何なる装置でも実施可能である。
図1に示す測距システム100における測距とは,端末Aから端末Bまでの距離を測定することである。これは,端末Aから送信したパケットが端末Bを経由して再びパケットが戻ってくるまでのターンアランドタイムの測定値(パケット往復時間)から端末101特有の遅延時間等を引き算することにより,ある空間での電波の遅延時間がまず求められる。その遅延時間から電波の速さ等を考慮して距離を測定するというものである。
次に,図2を参照しながら,第1の実施の形態にかかる端末101aについて説明する。図2は,第1の実施の形態にかかる距離測定をする側の端末の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
図2に示すように,第1の実施の形態にかかる端末101aは,距離を測定する機能を有する距離測定ブロック201aと,無線LANでデータを送受信する機能を有する無線通信ブロック203とを備える。
上記距離測定ブロック201aには,さらに,キャリアホールの補間処理を実行する補間処理部210と,移動平均(周波数平均)処理を実行する移動平均処理部(周波数平均処理部)211と,MUSICアルゴリズムを適用してパケットの高精度な受信/送信位置を特定するMUSICアルゴリズム処理部(周波数領域データ処理部)212と,例えばパケット1〜パケット3等の種々のデータを記憶可能なメモリ213(213a,213b,…213e)と,端末100間の距離を算出する距離計算処理部(往復時間概算部,伝搬時間補正部,距離算出部)214と,時刻設定部(時刻情報生成部)218とが備わっている。
補間処理部210は,FFT(高速離散フーリエ変換処理部)224によるFFT処理後の周波数領域のデータには存在するキャリアホールが存在するが,そのキャリアホールに相当する部分のデータを例えば,該当部分の隣のキャリアからのデータで補間する。
上記MUSICアルゴリズム処理部212は,パケットの受信/送信位置を正確に特定するために,MUSICアルゴリズムを適用し,インパルスレスポンスを求める。なお,本実施の形態にかかるMUSICアルゴリズムの詳細については,一般的なMUSICアルゴリズムとほぼ同様であり,詳細には,例えば,菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」,科学技術出版,1998年9月20日,p.191−203等に記載の通りである。
なお,第1の実施の形態にかかるメモリ213は,RAM等の記憶手段に限定されず,例えば,フラッシュメモリまたはHDD(ハードディスクドライブ)等の記憶手段でも良い。
また,上記無線通信ブロック203は,RF処理部220と,信号をAD変換するAD変換処理部221と,パケット同期処理部222と,GT除去処理部223と,FFT(Fast Fourier Transforms:高速離散フーリエ変換)処理を実行するFFT(高速離散フーリエ変換処理部)224と,デコーダー225と,エンコーダー226と,IFFT(逆高速離散フーリエ変換)処理を実行するIFFT227と,GT付与処理部228と,DA変換処理部229とを備えている。
上記RF処理部220は,少なくとも5GHzのRF(Radio−Frequency)を,アンテナを介して送出/受信する。
パケット同期処理部222は,例えばパケットの先頭に存在する既知信号を用いて相関値のピークサーチをすることによって受信位置を特定するための同期位置を検出する。上記同期位置をもとに時刻設定部218によって,パケットの受信時刻/送信時刻が求められる。
メモリ213aは,距離測定用のパケット1(第1のパケット)を送信した時刻を示す送信時刻情報(パケット1送信時刻情報(第1のパケット送信時刻情報))を記憶し,メモリ213bは,距離測定用のパケット2を受信した時刻を示す受信時刻情報(パケット2受信時刻情報)を記憶し,メモリ213cは,距離測定用のパケット2(第2のパケット)の受信時刻よりも一層正確性が高い補正後の時刻を示す補正値(パケット2受信時刻補正値(第2のインパルスレスポンス))を記憶し,メモリ213dは,通信相手の端末101bから受信したパケット3に含む端末101bの内部処理遅延値(内部処理で生じる遅延時間)を記憶し,メモリ213eは,通信相手の端末101bからのパケット3(第3のパケット)の受信時刻よりも高精度な時刻を示す補正値(パケット3受信時刻補正値(第3のインパルスレスポンス))と,通信相手の端末101bがパケット1を受信した受信時刻よりも正確性が高い補正後の時刻を示す補正値(パケット1受信時刻補正値(第1のインパルスレスポンス))を記憶する。なお,上記パケット1〜パケット3については後述する
なお,距離測定用のパケット1の受信時刻,パケット2の受信時刻,またはパケット3の受信時刻は,端末101によって,既知であるパケットの先頭ブロック信号とシステムクロックの同期位置に基づいて求められるため,大まかな受信時刻となる。より受信時刻の正確性を高めるため端末101は,例えば,上記MUSICアルゴリズムを適用することで,上記パケット1またはパケット2の受信時刻よりも高精度な受信時刻(パケット1受信時刻補正値/パケット2受信時刻補正値)を取得することが可能となる。
上記時刻設定部218は,タイマー機能を有し,時々刻々と計時しながら時刻を示す時刻情報を生成している。さらに,パケット1〜パケット3のうちいずれかのパケットを送信又は受信したタイミングの時刻を示す時刻情報をパケット受信時刻情報又はパケット送信時刻情報としてメモリ213(213a,213b)各々に格納する。
次に,図3を参照しながら,第1の実施の形態にかかる端末101bについて説明する。図3は,第1の実施の形態にかかる距離測定される側の端末の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
図3に示すように,第1の実施の形態にかかる端末101bは,距離を測定するために所定処理を実行する機能を有する距離測定ブロック201bと,無線LANでデータを送受信する機能を有する無線通信ブロック203とを備える。
上記距離測定ブロック201bには,補間処理部210と,移動平均処理部211と,MUSICアルゴリズム処理部212と,メモリ213(213f)と,パケットを受信するパケット受信部215と,パケットを生成又は送信するパケット生成/送信部216(216a,216b)と,遅延演算部217とが備わっている。
メモリ213fには,端末101bの内部の処理遅延値(内部処理遅延値)が格納され,保持される。内部処理遅延値は,例えば,パケットを受信し,新たなパケットを生成し,そのパケットを送信する一連の端末101bの内部処理で生じる遅延時間である。
遅延演算部217は,端末101bの内部に備わる例えばアナログ回路やディジタル回路で実行される処理で発生する遅延時間を合計し,上記内部処理遅延値を取得する。求められた上記内部処理遅延値は,遅延演算部217によって,メモリ213fに格納される。
パケット受信部215は,パケットを受信し,そのうちの距離測定用のパケット1を検出する。なお,パケット1については後程説明する。
パケット生成/送信部216aは,MUSICアルゴリズム処理部212で高分解能のインパルスレスポンスが求められた結果から距離測定用のパケット1の受信時刻補正値(パケット1受信時刻補正値)を求める。なお,パケット1の受信時刻補正値は,端末101bがパケット1を受信した時刻の精度,正確さを高めるための補正値である。
さらに,パケット生成/送信部216aは,メモリ213fに格納された内部処理遅延値を含んだパケット3を生成し,無線通信ブロック203に送信する。
パケット生成/送信部216bは,上記パケット受信部215でパケット1を受信したタイミングと同時に,すぐにパケット2を生成し,無線通信ブロック203に送信する。なお,上記パケット2が端末101aに到達することで,大まかなターンアラウンドタイムが求まり,端末101間の大まかな距離が求められる。
なお,第1の実施の形態にかかるメモリ213は,RAM等の記憶手段に限定されず,例えば,フラッシュメモリまたはHDD(ハードディスクドライブ)等の記憶手段でも良い。
また,第1の実施の形態にかかる端末101aには複数のメモリ213(213a〜213e)が備わる場合を例に挙げて説明したが,かかる例に限定されず,例えば,端末101aには単一のメモリ213のみが備わる場合でも実施可能である。
また,第1の実施の形態にかかる端末101bに備わる無線通信ブロック203は,上記説明の端末101aに備わる無線通信ブロック203と実質的に同一であるため詳細な説明は省略する。
なお,第1の実施の形態にかかる端末101aには,距離測定ブロック201bが備わらない場合を例に挙げて説明したが,かかる例に限定されず,例えば,端末101aにさらに距離測定ブロック201bが備わる場合でも実施可能である。
なお,第1の実施の形態にかかる端末101bには,距離測定ブロック201aが備わらない場合を例に挙げて説明したが,かかる例に限定されず,例えば,端末101bにさらに距離測定ブロック201aが備わる場合でも実施可能である。
また,第1の実施の形態にかかる端末101bには,パケット生成/送信部216aとパケット生成/送信部216bとが別体として備わる場合を例に挙げて説明したが,かかる例に限定されず,例えば,端末101bに一体化された単一のパケット生成/送信部216が備わる場合等でも実施することができる。
上記説明したように,図2及び図3に示す端末101の構成によれば,距離測定する側(端末101a)と,距離測定される側(端末101b)の双方にMUSICアルゴリズム処理部212を搭載することで,高精度なパケット位置の特定を行うことができる。
上記高精度なパケット位置を特定するために,端末101bに備わるFFT224によるFFT処理後の周波数領域のデータに対して,高分解能のスペクトル推定アルゴリズムの一つであるMUSICアルゴリズムを処理するMUSICアルゴリズム212が高分解能のインパルスレスポンスを得ることによって特定される。
周波数領域のデータは,通常,互いに相関が高いため,周波数平均という前処理を行う必要がある。移動平均処理部211が上記前処理に相当する。これは,MUSICアルゴリズムを適用する場合の前処理において一般的なものである。
無線LANの場合,周波数領域のデータには,さらにDC成分を使用しない目的のために,通常,キャリアホールが存在する。当該キャリアホールのキャリアでは,エネルギーが0である。つまり,MUSICアルゴリズム処理部212による処理が実行される前の前処理の周波数平均(移動平均)を処理実行するには,予めこのキャリアホールの位置の周波数データを隣のキャリアデータから補間する必要がある。
したがって,図2及び図3に示すように,端末101には,補間処理部210と移動平均処理部211が備わり,MUSICアルゴリズム処理部212の処理前に,補間処理部210と移動平均処理部211による処理が実行される。
以上から,従来に係るMUSICアルゴリズムは主としてアダプティブアレーの伝播解析処理等に適用されていたが,そのまま単にMUSICアルゴリズムを無線LANにおける測距システムに適用したとしても高精度の測距を実現することができなかった。
次に,図4を参照しながら,第1の実施の形態にかかる測距システム100の一連の処理について説明する。図4は,第1の実施の形態にかかる測距システムの一連の処理の概略の一例を示すシーケンス図である。なお,距離測定を行う端末を端末101a(送信機),距離測定をされる端末を端末101b(受信機)とするが,かかる例に限定されない。
図4に示すように,まず,端末101aは,端末101aと端末101bとの間の距離を測定するため距離測定用のパケット1を送信すると同時に,そのパケット1の送信時刻を示すパケット1送信時刻情報をメモリ213aに格納する(S401)。
次に,端末101bは,パケットを受信し,そのうち距離測定用のパケット1を認識すると同時に,パケット2の生成処理を開始し,可能な限りすぐに,距離測定用のパケット2を送信する(S403)。パケット2の送信処理の際,DA変換前等のディジタル処理による処理遅延や,DA変換後等のアナログ処理による処理遅延を合計した遅延時間を示す値(内部処理遅延値t)をメモリ213fに記憶する(S403)。
次に,端末101bは,端末101aからのパケット1を受信し,そのパケット1は無線通信ブロック203におけるFFT224によってFFT処理される。次にFFT処理後の周波数データのキャリアホールを補間処理し,その補間処理後のデータについて周波数平均処理を行った後に,MUSICアルゴリズムを適用して高分解能のインパルスレスポンスを求める。さらに,上記インパルスレスポンスに基づいてパケット1受信時刻補正値が求められる(S405)。上記パケット1受信時刻補正値は,メモリ213に記憶する。なお,パケット1受信時刻補正値は,メモリ213fに格納されてもよく,または端末101bに備わるその他の記憶手段(図示せず。)に格納される場合でもよい。
次に,端末101bに備わるパケット生成/送信部216aは,上記内部処理遅延値とパケット1受信時刻補正値とを含んだパケット3を生成し,そのパケット3を無線通信ブロック203に送信する(S407)。上記無線通信ブロック203は,所定処理実行後,RF処理部220から無線で端末101aに送信される。
次に,端末101aがパケット2を受信すると,そのパケット2を受信した時刻を示すパケット2受信時刻情報がメモリ213bに記憶される(S409)。
次に,端末101aは,パケット2を受信し,そのパケット2はFFT224によってFFT処理される。次にFFT処理後の周波数データのキャリアホールを補間処理し,その補間処理後のデータについて周波数平均処理を行った後に,MUSICアルゴリズムを適用し,高分解能のインパルスレスポンスが求められる。さらに上記インパルスレスポンスに基づいてパケット2受信時刻補正値が求められ,メモリ213cに記憶される(S411)。
次に,端末101aは,端末101bにより送信したパケット3を受信する。そして端末101aはパケット3から,端末101bで求められたパケット1受信時刻補正値と,内部処理遅延値tを取得し,パケット2受信時刻補正値保持と内部処理遅延値tとはメモリ213eと,メモリ213dに各々格納される(S413)。
次に,端末101aに備わる距離計算処理部(往復時間概算部)214は,メモリ213aに記憶されたパケット1送信時刻情報と,メモリ213bに記憶されたパケット2受信時刻情報とを取得し,その双方の情報から,ターンアランウドタイムの概算をする(S415)。
なお,第1の実施の形態にかかるターンアラウンドタイムの概算は,パケット2を受信した受信時刻からパケット1を送信した送信時刻を引き算することで求められる。つまり,パケット2受信時刻情報−パケット送信時刻情報=ターンアラウンドタイムの概算値(パケット往復時間)となる。
次に,端末101aに備わる距離計算処理部214は,上記ターンアラウンドタイムの概算値から,さらに端末101b(通信相手)の内部処理遅延値tを引き算することにより,往復の電波の伝搬時間(伝搬往復時間)の概算値を求める(S417)。なお,伝搬往復時間の概算値は,“伝搬往復時間=ターンアラウンドタイムの概算値−通信相手の内部処理遅延値”の式から求まる。
次に,端末101aに備わる距離計算処理部(伝搬時間補正部)214は,まずメモリ213cに記憶されたパケット2受信時刻補正値と,メモリ213eに記憶されたパケット1受信時刻補正値を取得し,上記双方の補正値に基づいて,S417で求められた伝搬往復時間の概算値を補正し,高精度な伝搬往復時間(補正後伝搬往復時間)を得る。さらに,距離計算処理部(距離算出部)214は,上記高精度な伝搬往復時間と,電波の速度(3.0×10m/s)とから端末101間の距離を計算する(S419)。以上で,第1の実施の形態にかかる測距システム100の一連の動作の説明が終了する。
次に,第1の実施の形態にかかる測距システム100の実施例を示す。なお,以下の実施例では,5GHzのOFDM(直交周波数分割多重)変調方式のうち,40MHz帯域幅を使用したOFDM変調方式の場合を例に挙げて説明するが,マルチキャリア伝送方式であれば,かかる例に限定されない。
さらに,測距システム100の実施例において,FFT224のポイント数は128ポイントのものを使用し,サブキャリアは114本とする。またDC成分の近辺には3本のキャリアホールが存在する。上記の条件下において,以下に測距システム100の実施例を示す。
まず,上記DC成分の近辺に3本のキャリアホールが存在するため,上記説明した通り,3本のキャリアホールは隣の又は近辺のキャリア値を用いることで補間する。したがって,合計で117本の周波数データに対してMUSICアルゴリズムを適用する。なお,MUSICアルゴリズムを適用する前に,上記説明の通り117本の周波数データの平均処理を事前に行っておく。
なお,MUSICアルゴリズムを適用することで求められるインパルスレスポンスの対象を図5に示すように直接波が5nsにくるようなインパルスレスポンスとする。図5は,第1の実施の形態にかかる直接波が5nsになる場合のインパルスレスポンスの概略を示す説明図である。
端末101に備わるパケット同期処理部222によって判別されたパケットの同期位置を使用し,FET処理後のデータの切り出し位置を図6に示すように実行した場合,MUSICアルゴリズムを適用した結果のMUSICスペクトラムは図7に示すようになる。なお,図6は,データの切り出し位置の概略を示す説明図であり,図7は,MUSICスペクトラムの概略的な構成の一例を示す説明図である。
なお,図6に示すガードインターバルを設けることで,例えば,乱反射などによって受信地点に時間的なずれを持った信号(ゴースト)が到来しても,影響(マルチパス障害)が出ないようにすることができる。
図7に示すように,MUSICスペクトラムの最大のピークは略5nsであることが分かる。上記図6に示すデータの切り出し位置では,MUSICスペクトラムは5nsでピークとなっているのが分かるが,かかる切り出し位置で切り出すのは必ずしも容易であるとは限らず,切り出し位置がずれる場合は多々ある。
そこで,データの切り出しに多少余裕を持たせるために,例えば,FET処理後のデータの切り出し位置を1サンプル分(25ns)前にずらした場合,データの切り出し位置は図8に示すようになる。なお,図8は,データを25nsだけ前にずらして切り出した場合の切り出し位置の概略を示す説明図である。
その図8に示すデータの切り出し位置で,データを切り出し,MUSICアルゴリズムを適用した場合のMUSICスペクトラムは図9に示すようになる。なお,図9は,MUSICスペクトラムの概略的な構成の一例を示す説明図である。
図9に示すように,MUSICスペクトラムのピークは,略30nsであり,これは図7に示すMUSICスペクトラムのピーク(5ns)に切り出し位置をずらした分(25ns)を加算した値となる。つまり,切り出し位置のずらす程度と同じだけ,MUSICスペクトラムのピークがずれることとなる。なお,上記ずれる分が予め分かれば,MUSICスペクトラムを補正し,例えば5nsにすることができ,高精度の測距を実現できる。以上から,OFDM変調方式においてFFT処理後のデータにMUSICアルゴリズムを適用することによって,パケットの送信/受信位置をシステムクロックの幅よりも細かい精度で正確に特定することができる。つまり,端末101間の距離をより正確に測定することができる。
一方,UWB(ウルトラワイドバンド通信方式)の無線方式では,高速なパルスを使用するため,例えば,2GHzでのパケットの同期をとることができる。2GHzのクロック幅は,1/2GHz=0.5nsであるため,3.0×10m/s×0.5ns=0.15mの精度で測距を行うことができる。本実施例では,このUWBまで高速なクロックではないにも関わらず,高精度の測距を実現している。
最後に,図10に測距システム100で距離を測定した結果の精度について示す。なお,SN=20dBとする。図10を参照すれば,測距した結果の「距離の誤差」は,試行回数がいずれの場合も0.09cm〜0.27cmの範囲内(平均は,0.144cm)であり,極めて距離の誤差を最小化することができる。つまり,メートルオーダーではなくセンチメートルオーダーの測距を実行することができる。なお設定時刻は,想定するインパルスレスポンスの対象となる値(5ns)である。
なお,従来にかかるMUSICアルゴリズムについてもアダプティブアレーの伝播解析処理等には適用されていた。しかしながら,無線LANを利用した測距システム100に組み合わせて適用することは,容易に想到することはできなかった。それは,FFT処理後のデータをそのままMUSICアルゴリズムに適用したとしても,上記補間処理部210による補間処理等を実行しない限り,高精度の測距は実現できないためである。したがって,無線LANを利用した測距システム100に上記MUSICアルゴリズムを適用することは当業者が容易に想到できたものではない。
(第2の実施の形態について)
次に,図11,図12を参照しながら,第2の実施の形態にかかる端末101について説明する。図11は,第2の実施の形態にかかる距離を測定する側の端末(端末101c)の概略的な構成を示すブロック図であり,図12は,第2の実施の形態にかかる距離を測定される側の端末(端末101d)の概略的な構成を示すブロック図である。
なお,第2の実施の形態にかかる測距システムは,図1を参照しながら説明した第1の実施の形態にかかる測距システム100と実質的に同一であるため詳細な説明は省略する。また,第2の実施の形態にかかる端末101についての説明は,上記説明した第1の実施の形態にかかる端末101と相違する点について詳細に説明し,その他の点については実質的に同一であるため詳細な説明は省略する。
第2の実施の形態にかかる測距システムでは,距離測定する側の端末(端末101c)だけがMUSICアルゴリズムを適用することで端末101間の距離を測定する。なお,第1の実施の形態にかかる測距システムでは,距離測定する側及び距離測定される側の端末101がMUSICアルゴリズムを適用し,端末101間の距離を測定する。
第2の実施の形態にかかる距離測定をする側の端末101cは,図2に示す第1の実施の形態にかかる距離測定をする側の端末101aと比較し,距離測定をする側の端末101dから受信するパケット3にはパケット1受信時刻補正値が含まれておらず,上記端末101dからパケット1を受信時の周波数領域のデータを受信し,端末101cがパケット1受信時刻補正値を求める点で相違する。
より具体的には,図11に示すように,第2の実施の形態にかかる端末101cには,端末101cが求めたパケット1受信時刻補正値を記憶するメモリ213gと,メモリ213eの代わりに端末101dでパケット1を受信した時の周波数領域のデータを記憶するメモリ213hが備わっている点で,第1の実施の形態にかかる端末101aと相違する。
なお,第2の実施の形態にかかる端末101cに備わるメモリ213g及び/又はメモリ213hは,他のメモリ213(213a,213b,213c,213d)と別体である場合を例に挙げて説明したが,かかる例に限定されず,例えば,メモリ213g及び/又はメモリ213hは,他のメモリ213(213a,213b,213c,213d)のうち少なくとも一つのメモリ213と一体化される場合等でも実施可能である。
次に,第2の実施の形態にかかる距離測定される側の端末101dは,第1の実施の形態にかかる端末101bと比較して,MUSICアルゴリズム処理部212と,移動平均処理部211と,補間処理部210とを備えず,パケット生成/送信部216aの代わりにパケット生成/送信部216cを備える点で相違する。
上記パケット生成/送信部216cは,端末101dがパケット1を受信した時の周波数領域のデータと,端末101dの内部遅延処理値とが少なくとも含まれるパケット3を生成し,そのパケット3を無線通信ブロック203に送信する。その他の点については,第1の実施の形態にかかる端末101bと実質的に同じである。
つまり,図12に示す第2の実施の形態にかかる端末101dは,パケット3で端末101cに送信する情報としては,パケット1受信時刻補正値ではなく,パケット1を受信した時の周波数領域のデータをそのまま加工しないで送信する。
また,図11に示す第2の実施の形態にかかる端末101cは,端末101dから上記パケット3を受信すると,パケット3に含まれるパケット1を受信した時の周波数領域のデータと,内部処理遅延値を取得し,上記周波数領域のデータを用いてMUSICアルゴリズムを適用することで,パケット1受信時刻補正値を求める。
したがって,第1の実施の形態にかかる端末101bでは,パケット1受信時刻補正値をMUSICアルゴリズムを適用することで求めていたが,第2の実施の形態にかかる端末101dでは,パケット1受信時刻補正値を求めずに,パケット1の受信時の周波数データを送信すればよいため,端末101dに対する処理負荷が軽減され,端末101dに備わる回路等を省略化できる。
また,第2の実施の形態にかかる測距システムの一連の動作は,第1の実施の形態にかかる測距システムの一連の動作と比較して,距離を測定する側の端末101cがパケット1受信時刻補正値とパケット2受信時刻補正値のパケット受信時刻補正値全てを求めている点で相違するが,その他の点については第1の実施の形態にかかる測距システムとほぼ同様であるため詳細な説明を省略する。以上で,第2の実施の形態にかかる測距システムの説明を終了する。
次に,第1の実施の形態及び第2の実施の形態で説明した一連の測距システムに関する処理は,専用のハードウェアにより行うこともできるし,ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には,そのソフトウェアを構成するプログラムが,汎用のコンピュータやマイクロコンピュータ等に相当する端末101に備わるメモリ213等の記憶手段にインストールされる。
なお,測距システムの動作を端末101に実行させるためのプログラムは,コンピュータに内蔵されている記録手段としてのHDD(ハードディスクドライブ)やROM,RAM等に予め記録しておくことができる。
あるいはまた,プログラムは,HDDに限らず,フレキシブルディスク,CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory),MO(Magneto Optical)ディスク,DVD(Digital Versatile Disc),磁気ディスク,半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に,一時的あるいは永続的に格納(記録)しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は,いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。
なお,プログラムは,上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他,ダウンロードサイトから,ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して,端末101に無線で転送したり,LAN(Local Area Network),インターネットといったネットワークを介して,端末101に有線で転送してもよい。端末101では,上記のように転送されてくるプログラムを,受信し,内蔵するHDD等にインストールされる。
ここで,本明細書において,端末101に各種の処理を行わせるためのプログラムを記述する処理ステップは,必ずしも図4に示すシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく,並列的あるいは個別に実行される処理等も含むものである。
最後に,従来にかかるMUSICアルゴリズムについてもアダプティブアレーの伝播解析処理等には適用されていた。しかしながら,無線LANを利用した本明細書に記載の測距システムに組み合わせて適用することは,容易に想到することはできなかった。それは,FFT処理後のデータをそのままMUSICアルゴリズムに適用したとしても,上記補間処理部210による補間処理等を実行しない限り,高精度の測距は実現できないためである。したがって,無線LANを利用した測距システム100に上記MUSICアルゴリズムを適用することは当業者が容易に想到できたものではない。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例を想定し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
上記実施形態においては,測距システム100ではMUSICアルゴリズムを適用して端末間の距離を測定する場合を例にあげて説明したが,スペクトル推定アルゴリズムであれば,本発明はかかる例に限定されず如何なるアルゴリズムでも実施することができる。
また上記実施形態においては,メモリ213は,複数のメモリから構成される場合を例に挙げて説明したが,かかる例に限定されず,例えば,メモリ単体から構成される場合や,ハードディスクドライブ単体から構成される場合等でもよい。
また上記実施形態においては,端末101bには,パケット生成/送信部216aとパケット生成/送信部216bとが別体として備わる場合を例に挙げて説明したが,かかる例に限定されず,例えば,端末101bに一体化された単一のパケット生成/送信部216が備わる場合等でも実施することができる。
上記実施形態においては,端末101に備わる各部はハードウェアからなる場合を例にあげて説明したが,本発明はかかる例に限定されない。例えば,上記各部は,1又は2以上のモジュールまたはコンポーネントから構成されるプログラムの場合であってもよい。
本発明は,マルチキャリア伝送方式で測距可能な測距システム,送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラムに適用可能である。
第1の実施の形態にかかる測距システムの概略的な構成の一例を示す説明図である。 第1の実施の形態にかかる距離測定をする側の端末の概略的な構成の一例を示すブロック図である。 第1の実施の形態にかかる距離測定される側の端末の概略的な構成の一例を示すブロック図である。 第1の実施の形態にかかる測距システムの一連の処理の概略の一例を示すシーケンス図である。 第1の実施の形態にかかる直接波が5nsになる場合のインパルスレスポンスの概略を示す説明図である。 データの切り出し位置の概略を示す説明図である。 MUSICスペクトラムの概略的な構成の一例を示す説明図である。 データを25nsだけ前にずらして切り出した場合の切り出し位置の概略を示す説明図である。 MUSICスペクトラムの概略的な構成の一例を示す説明図である。 測距システムで距離を測定した結果の精度の概略を示す説明図である。 第2の実施の形態にかかる距離を測定する側の端末(端末101c)の概略的な構成を示すブロック図である。 第2の実施の形態にかかる距離を測定される側の端末(端末101d)の概略的な構成を示すブロック図である。
符号の説明
101 端末
210 補間処理部
211 移動平均処理部
212 MUSICアルゴリズム処理部
213 メモリ
214 距離計算処理部
218 時刻設定部
224 FFT

Claims (23)

  1. マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムであって:
    パケットの送信時及び/又は受信時のデータが高速離散フーリエ変換され,さらに所定処理後の周波数領域のデータに対して,スペクトル推定アルゴリズムを適用することで,インパルスレスポンスを取得する周波数領域データ処理部と;
    を備えることを特徴とする,測距システム。
  2. 前記インパルスレスポンスは,前記パケットの受信時刻及び/又は送信時刻を高精度に示す時刻情報であることを特徴とする,請求項1に記載の測距システム。
  3. 前記測距システムには,前記周波数領域のデータに存在するキャリアホールを補間する補間処理部と;
    前記補間後の周波数領域のデータに対して周波数平均処理する周波数平均処理部とを備え,
    前記所定処理には,前記補間処理部による補間処理と,前記周波数平均処理部による周波数平均処理とが含まれることを特徴とする,請求項1に記載の測距システム。
  4. 前記補間処理部は,前記キャリアホールに相当する部分のデータを隣のキャリアからのデータで補間することを特徴とする,請求項3に記載の測距システム。
  5. マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末であって:
    第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信部と;
    前記第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成部とを備え,
    さらに,前記第1のパケット送信時刻情報と,前記受信端末により前記第1のパケットの受信とともに前記送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,前記受信端末と送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算部と;
    前記受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理部と;
    前記第1の周波数領域のデータに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域のデータに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理部と;
    第3のパケットを前記受信端末から所定のタイミングで受信し,前記パケット往復時間から前記第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに前記第1のインパルスレスポンスと前記第3のパケットに含む第2のインパルスレスポンスとに基づいて,前記電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正部と;
    前記補正後伝搬往復時間と電波の速度とから前記送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出部とを備えることを特徴とする,送信端末。
  6. 前記第2のインパルスレスポンスは,前記受信端末によって前記第1のパケット受信時のデータから第2の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換され,所定処理が施された後,その第2の周波数領域のデータにスペクトル推定アルゴリズムが適用されることで求められ,前記内部処理遅延時間は,該受信端末の内部処理の遅延時間であることを特徴とする,請求項5に記載の送信端末。
  7. 前記第1のインパルスレスポンスは,前記第2のパケットの受信時刻を高精度に示す時刻情報であって,前記第2のインパルスレスポンスは,前記第1のパケットの受信時刻を高精度に示す時刻情報であることを特徴とする,請求項5に記載の送信端末。
  8. 前記送信端末は,前記周波数領域データに存在するキャリアホールを補間する補間処理部と;
    前記補間後の周波数領域データに対して周波数平均処理する周波数平均処理部とを備え,
    前記所定処理には,前記補間処理部による補間処理と,前記周波数平均処理部による周波数平均処理とが含まれることを特徴とする,請求項5に記載の送信端末。
  9. 前記補間処理部は,前記キャリアホールに相当する部分のデータを隣のキャリアからのデータで補間することを特徴とする,請求項8に記載の送信端末。
  10. マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末の測距方法であって:
    第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信ステップと;
    前記第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成ステップとを含み,
    さらに,前記第1のパケット送信時刻情報と,前記受信端末により前記第1のパケットの受信とともに前記送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,前記受信端末と送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算ステップと;
    前記受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換ステップと;
    前記第1の周波数領域のデータに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域のデータに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求めるステップと;
    第3のパケットを前記受信端末から所定のタイミングで受信し,前記パケット往復時間から前記第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに前記第1のインパルスレスポンスと前記第3のパケットに含む第2のインパルスレスポンスとに基づいて,前記電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正ステップと;
    前記補正後伝搬往復時間と電波の速度とから前記送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出ステップとを含むことを特徴とする,測距方法。
  11. コンピュータをして,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末として機能させるコンピュータプログラムであって:
    第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信手段と;
    前記第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成手段とを含み,
    さらに,前記第1のパケット送信時刻情報と,前記受信端末により前記第1のパケットの受信とともに前記送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,前記受信端末と送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算手段と;
    前記受信端末からの第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理手段と;
    前記第1の周波数領域のデータに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域のデータに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理手段と;
    第3のパケットを前記受信端末から所定のタイミングで受信し,前記パケット往復時間から前記第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに前記第1のインパルスレスポンスと前記第3のパケットに含む第2のインパルスレスポンスとに基づいて,前記電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正手段と;
    前記補正後伝搬往復時間と電波の速度とから前記送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出手段とを含むことを特徴とする,コンピュータプログラム。
  12. マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる受信端末であって:
    通信相手の送信端末からの第1のパケットを受信するとともに,第2のパケットを生成し,前記送信端末に該第2のパケットを送信する第1のパケット送信部と;
    前記送信端末からの第1のパケット受信時のデータを周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理部と;
    前記周波数領域のデータに所定処理を施した後,該所定処理後の周波数領域のデータに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,インパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理部と;
    前記受信端末自体の内部処理による処理遅延時間として内部処理遅延時間を求める処理遅延算出部と;
    前記インパルスレスポンスと前記内部処理遅延時間とが少なくとも含まれた第3のパケットを生成し,所定のタイミングで,前記送信端末に送信する第2のパケット送信部とを備えることを特徴とする,受信端末。
  13. 前記インパルスレスポンスは,前記第1のパケットの受信時刻を高精度に示す時刻情報であることを特徴とする,請求項12に記載の受信端末。
  14. 前記受信端末は,前記周波数領域データに存在するキャリアホールを補間する補間処理部と;
    前記補間後の周波数領域データに対して周波数平均処理する周波数平均処理部とを備え,
    前記所定処理には,前記補間処理部による補間処理と,前記周波数平均処理部による周波数平均処理とが含まれることを特徴とする,請求項12に記載の受信端末。
  15. 前記補間処理部は,前記キャリアホールに相当する部分のデータを隣のキャリアからのデータで補間することを特徴とする,請求項14に記載の受信端末。
  16. マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末であって:
    第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信部と;
    前記第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成部とを備え,
    さらに,前記第1のパケット送信時刻情報と,前記受信端末により前記第1のパケットの受信とともに前記送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,前記受信端末と該送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算部と;
    前記受信端末からの前記第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理部と;
    第3のパケットを前記受信端末から所定のタイミングで受信し,該第3のパケットに含まれる第2の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第2の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求めるとともに,前記第1の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第2のインパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理部と;
    前記パケット往復時間から前記第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに前記第1のインパルスレスポンスと前記第2のインパルスレスポンスとに基づいて,前記電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正部と;
    前記補正後伝搬往復時間と電波の速度とから前記送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出部とを備えることを特徴とする,送信端末。
  17. 前記第2の周波数領域のデータは,前記受信端末によって前記第1のパケット受信時のデータから第2の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換され,前記内部処理遅延時間は,該受信端末の内部処理の遅延時間であることを特徴とする,請求項16に記載の送信端末。
  18. 前記第1のインパルスレスポンスは,前記第1のパケットの受信時刻を高精度に示す時刻情報であって,前記第2のインパルスレスポンスは,前記第2のパケットの受信時刻を高精度に示す時刻情報であることを特徴とする,請求項16に記載の送信端末。
  19. 前記送信端末は,前記周波数領域データに存在するキャリアホールを補間する補間処理部と;
    前記補間後の周波数領域データに対して周波数平均処理する周波数平均処理部とを備え,
    前記所定処理には,前記補間処理部による補間処理と,前記周波数平均処理部による周波数平均処理とが含まれることを特徴とする,請求項16に記載の送信端末。
  20. 前記補間処理部は,前記キャリアホールに相当する部分のデータを隣のキャリアからのデータで補間することを特徴とする,請求項19に記載の送信端末。
  21. マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末の測距方法であって:
    第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信ステップと;
    前記第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成ステップとを含み,
    さらに,前記第1のパケット送信時刻情報と,前記受信端末により前記第1のパケットの受信とともに前記送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,前記受信端末と該送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算ステップと;
    前記受信端末からの前記第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理ステップと;
    第3のパケットを前記受信端末から所定のタイミングで受信し,該第3のパケットに含まれる第2の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第2の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求めるとともに,前記第1の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第2のインパルスレスポンスを求めるステップと;
    前記パケット往復時間から前記第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに前記第1のインパルスレスポンスと前記第2のインパルスレスポンスとに基づいて,前記電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正ステップと;
    前記補正後伝搬往復時間と電波の速度とから前記送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出ステップとを含むことを特徴とする,測距方法。
  22. コンピュータをして,マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる送信端末として機能させるコンピュータプログラムであって:
    第1のパケットを通信相手の受信端末に送信するパケット送信手段と;
    前記第1のパケットを送信した時刻を示す第1のパケット送信時刻情報を少なくとも生成する時刻情報生成手段とを含み,
    さらに,前記第1のパケット送信時刻情報と,前記受信端末により前記第1のパケットの受信とともに前記送信端末に送信される第2のパケットを受信した時刻を示す第2のパケット受信時刻情報と,に基づき,前記受信端末と該送信端末との間のパケット往復時間を概算する往復時間概算手段と;
    前記受信端末からの前記第2のパケット受信時のデータを第1の周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理手段と;
    第3のパケットを前記受信端末から所定のタイミングで受信し,該第3のパケットに含まれる第2の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第2の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第1のインパルスレスポンスを求めるとともに,前記第1の周波数領域データに所定処理を施した後,該所定処理後の第1の周波数領域データに対してスペクトル推定アルゴリズムを適用し,第2のインパルスレスポンスを求める周波数領域データ処理手段と;
    前記パケット往復時間から前記第3のパケットに含む内部処理遅延時間を差し引くことで電波の往復の伝搬時間を概算し,さらに前記第1のインパルスレスポンスと前記第2のインパルスレスポンスとに基づいて,前記電波の伝搬往復時間を補正後伝搬往復時間に補正する伝搬時間補正手段と;
    前記補正後伝搬往復時間と電波の速度とから前記送信端末と受信端末との間の距離を求める距離算出手段とを含むことを特徴とする,コンピュータプログラム。
  23. マルチキャリア伝送方式における端末間の距離を測定する測距システムに備わる受信端末であって:
    通信相手の送信端末からの第1のパケットを受信するとともに,第2のパケットを生成し,前記送信端末に該第2のパケットを送信する第1のパケット送信部と;
    前記送信端末からの第1のパケット受信時のデータを周波数領域のデータに高速離散フーリエ変換する高速離散フーリエ変換処理部と;
    前記受信端末自体の内部処理による処理遅延時間として内部処理遅延時間を求める処理遅延算出部と;
    前記周波数領域のデータと前記内部処理遅延時間とが少なくとも含まれた第3のパケットを生成し,所定のタイミングで,前記送信端末に送信する第2のパケット送信部とを備えることを特徴とする,受信端末。
JP2004334632A 2004-11-18 2004-11-18 測距システム,送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラム Expired - Fee Related JP4561329B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004334632A JP4561329B2 (ja) 2004-11-18 2004-11-18 測距システム,送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラム
US11/281,202 US7860014B2 (en) 2004-11-18 2005-11-16 Ranging system, transmitting terminal, receiving terminal, ranging method, and computer program
CNA2005101234303A CN1777158A (zh) 2004-11-18 2005-11-18 测距系统、发送终端、接收终端、测距方法及计算机程序

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004334632A JP4561329B2 (ja) 2004-11-18 2004-11-18 測距システム,送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006148457A true JP2006148457A (ja) 2006-06-08
JP4561329B2 JP4561329B2 (ja) 2010-10-13

Family

ID=36386135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004334632A Expired - Fee Related JP4561329B2 (ja) 2004-11-18 2004-11-18 測距システム,送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7860014B2 (ja)
JP (1) JP4561329B2 (ja)
CN (1) CN1777158A (ja)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010103990A1 (ja) * 2009-03-12 2010-09-16 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 移動通信方法、無線基地局及び移動局
JP2011095015A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Mitsubishi Electric Corp 無線通信端末、及び無線通信システム
JP2011515990A (ja) * 2008-03-26 2011-05-19 クゥアルコム・インコーポレイテッド モバイル局で往復遅延を測定する方法および装置
JP2012510056A (ja) * 2008-11-25 2012-04-26 クアルコム,インコーポレイテッド 双方向測距のための方法および装置
JP2012521181A (ja) * 2009-03-17 2012-09-10 クゥアルコム・インコーポレイテッド 複数のキャリアを用いた位置決め
US8456362B2 (en) 2008-07-14 2013-06-04 Sony Corporation Receiving apparatus, radio communication system, position estimation method and program
US8750267B2 (en) 2009-01-05 2014-06-10 Qualcomm Incorporated Detection of falsified wireless access points
US8768344B2 (en) 2008-12-22 2014-07-01 Qualcomm Incorporated Post-deployment calibration for wireless position determination
US8781492B2 (en) 2010-04-30 2014-07-15 Qualcomm Incorporated Device for round trip time measurements
US8892127B2 (en) 2008-11-21 2014-11-18 Qualcomm Incorporated Wireless-based positioning adjustments using a motion sensor
US9213082B2 (en) 2008-11-21 2015-12-15 Qualcomm Incorporated Processing time determination for wireless position determination
JP2016514250A (ja) * 2013-03-06 2016-05-19 インテル コーポレイション 飛行時間の範囲の決定のためのチャネル情報交換システム及び方法
US9645225B2 (en) 2008-11-21 2017-05-09 Qualcomm Incorporated Network-centric determination of node processing delay
JP6251363B1 (ja) * 2016-11-21 2017-12-20 バックス情報システム株式会社 電池駆動型無線通信システムおよび通信方法
JP6473494B1 (ja) * 2017-12-14 2019-02-20 バックス情報システム株式会社 電池駆動型無線通信システムおよび同期補正方式
JP2020533569A (ja) * 2017-09-06 2020-11-19 ロシックス・インコーポレイテッド 複数の通信経路が存在する場合の正確な無線周波数位置特定用の粗い飛行時間推定と細かい飛行時間推定のためのシステムおよび方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8711038B2 (en) 2006-10-05 2014-04-29 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Industry, Through The Communications Research Centre Canada High-resolution ranging and location finding using multicarrier signals
US7860177B2 (en) * 2007-08-28 2010-12-28 Mediatek Inc. Receiver detecting signals based on spectrum characteristic and detecting method thereof
US8406280B2 (en) * 2008-03-18 2013-03-26 Argon St, Inc. System and method for mitigating severe multipath interference for geolocation and navigation
JP5634054B2 (ja) * 2009-04-28 2014-12-03 パナソニック株式会社 無線端末装置、及び、無線基地局装置
US8619908B2 (en) * 2009-12-02 2013-12-31 Harris Corporation Wireless ranging system and related methods
US9245427B2 (en) * 2011-10-12 2016-01-26 Tyco Fire & Security Gmbh System and method for synchronization of networked fire alarm panels
DE102012101881B4 (de) * 2012-03-06 2013-11-21 Softing Ag Verfahren zur Bestimmung der Topologie eines seriellen asynchronen Datenbusses
CN102932310B (zh) * 2012-11-07 2016-02-03 乐鑫信息科技(上海)有限公司 两点间测距的系统和方法及其在Wifi设备防丢失中的应用
CN103166895B (zh) * 2013-02-01 2015-08-26 东南大学 一种基于ofdm信号的测距方法
CN107037421A (zh) * 2016-02-04 2017-08-11 零度智控(北京)智能科技有限公司 一种距离测定方法、装置及系统
US10278151B2 (en) * 2016-06-15 2019-04-30 Qualcomm Incorporated Combined fine timing measurement (FTM) and non-FTM messaging for estimating turn-around calibration factor
JP7359001B2 (ja) * 2020-01-21 2023-10-11 富士通株式会社 通信時間算出方法および通信時間算出プログラム
CN115136027A (zh) * 2020-02-25 2022-09-30 三菱电机株式会社 无线测距系统、测距终端、控制电路、存储介质和无线测距方法
JP2022047338A (ja) * 2020-09-11 2022-03-24 株式会社東海理化電機製作所 無線通信装置、システム、およびプログラム
WO2024060165A1 (en) * 2022-09-23 2024-03-28 Qualcomm Incorporated Radio frequency reflection arrays having at least one antenna element

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07134173A (ja) * 1993-11-11 1995-05-23 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 測距装置
JPH0882674A (ja) * 1994-04-05 1996-03-26 Thomson Csf レーダによる距離の測定法およびその装置
JP2002016579A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Denso Corp 通信装置
JP2002323556A (ja) * 2001-04-27 2002-11-08 Nec Corp 距離計測装置
JP2003264529A (ja) * 2002-02-07 2003-09-19 Mitsubishi Electric Information Technology Centre Europa Bv マルチキャリア信号を搬送するチャネルの伝達関数を推定する方法及びマルチキャリア受信機
JP2004258009A (ja) * 2003-02-28 2004-09-16 Sony Corp 測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5384891A (en) * 1988-09-28 1995-01-24 Hitachi, Ltd. Vector quantizing apparatus and speech analysis-synthesis system using the apparatus
WO2003088538A1 (fr) * 2002-04-15 2003-10-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Recepteur et procede de reception associe
US7697448B2 (en) * 2003-04-03 2010-04-13 Broadcom Corporation Providing link quality intelligence from physical layer to higher protocol layers
US7415367B2 (en) * 2003-05-20 2008-08-19 Arcom Digital, Llc System and method to locate common path distortion on cable systems

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07134173A (ja) * 1993-11-11 1995-05-23 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 測距装置
JPH0882674A (ja) * 1994-04-05 1996-03-26 Thomson Csf レーダによる距離の測定法およびその装置
JP2002016579A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Denso Corp 通信装置
JP2002323556A (ja) * 2001-04-27 2002-11-08 Nec Corp 距離計測装置
JP2003264529A (ja) * 2002-02-07 2003-09-19 Mitsubishi Electric Information Technology Centre Europa Bv マルチキャリア信号を搬送するチャネルの伝達関数を推定する方法及びマルチキャリア受信機
JP2004258009A (ja) * 2003-02-28 2004-09-16 Sony Corp 測距・測位システム及び測距・測位方法、並びに無線通信装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
梶原 昭博 他: "「ステップドFMレーダによる路面クラッタ抑圧」", 電子情報通信学会論文誌 B VOL. J84-B NO.10, JPN6010022734, 1 October 2001 (2001-10-01), pages 1848 - 1856, ISSN: 0001603234 *

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011515990A (ja) * 2008-03-26 2011-05-19 クゥアルコム・インコーポレイテッド モバイル局で往復遅延を測定する方法および装置
US8456362B2 (en) 2008-07-14 2013-06-04 Sony Corporation Receiving apparatus, radio communication system, position estimation method and program
US9645225B2 (en) 2008-11-21 2017-05-09 Qualcomm Incorporated Network-centric determination of node processing delay
US9291704B2 (en) 2008-11-21 2016-03-22 Qualcomm Incorporated Wireless-based positioning adjustments using a motion sensor
US9213082B2 (en) 2008-11-21 2015-12-15 Qualcomm Incorporated Processing time determination for wireless position determination
US8892127B2 (en) 2008-11-21 2014-11-18 Qualcomm Incorporated Wireless-based positioning adjustments using a motion sensor
JP2012510056A (ja) * 2008-11-25 2012-04-26 クアルコム,インコーポレイテッド 双方向測距のための方法および装置
US9125153B2 (en) 2008-11-25 2015-09-01 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for two-way ranging
US9002349B2 (en) 2008-12-22 2015-04-07 Qualcomm Incorporated Post-deployment calibration for wireless position determination
US8768344B2 (en) 2008-12-22 2014-07-01 Qualcomm Incorporated Post-deployment calibration for wireless position determination
US8831594B2 (en) 2008-12-22 2014-09-09 Qualcomm Incorporated Post-deployment calibration of wireless base stations for wireless position determination
US8750267B2 (en) 2009-01-05 2014-06-10 Qualcomm Incorporated Detection of falsified wireless access points
JP2010237184A (ja) * 2009-03-12 2010-10-21 Ntt Docomo Inc 移動通信方法及び無線基地局
WO2010103990A1 (ja) * 2009-03-12 2010-09-16 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 移動通信方法、無線基地局及び移動局
JP2014090447A (ja) * 2009-03-17 2014-05-15 Qualcomm Incorporated 複数のキャリアを用いた位置決め
JP2012521181A (ja) * 2009-03-17 2012-09-10 クゥアルコム・インコーポレイテッド 複数のキャリアを用いた位置決め
US9338665B2 (en) 2009-03-17 2016-05-10 Qualcomm Incorporated Position location using multiple carriers
US8577387B2 (en) 2009-03-17 2013-11-05 Qualcomm Incorporated Position location using multiple carriers
JP2015078999A (ja) * 2009-03-17 2015-04-23 クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated 複数のキャリアを用いた位置決め
JP2011095015A (ja) * 2009-10-27 2011-05-12 Mitsubishi Electric Corp 無線通信端末、及び無線通信システム
US9247446B2 (en) 2010-04-30 2016-01-26 Qualcomm Incorporated Mobile station use of round trip time measurements
US8781492B2 (en) 2010-04-30 2014-07-15 Qualcomm Incorporated Device for round trip time measurements
US9137681B2 (en) 2010-04-30 2015-09-15 Qualcomm Incorporated Device for round trip time measurements
US10064154B2 (en) 2013-03-06 2018-08-28 Intel Corporation System and method for channel information exchange for time of flight range determination
JP2016514250A (ja) * 2013-03-06 2016-05-19 インテル コーポレイション 飛行時間の範囲の決定のためのチャネル情報交換システム及び方法
KR102004104B1 (ko) 2013-03-06 2019-07-25 인텔 코포레이션 전파 시간 범위 결정을 위한 채널 정보 교환 시스템 및 방법
KR101826213B1 (ko) 2013-03-06 2018-02-06 인텔 코포레이션 전파 시간 범위 결정을 위한 채널 정보 교환 시스템 및 방법
KR20180026737A (ko) * 2013-03-06 2018-03-13 인텔 코포레이션 전파 시간 범위 결정을 위한 채널 정보 교환 시스템 및 방법
JP2018102001A (ja) * 2013-03-06 2018-06-28 インテル コーポレイション 飛行時間の範囲の決定のためのチャネル情報交換システム及び方法
JP2018085572A (ja) * 2016-11-21 2018-05-31 バックス情報システム株式会社 電池駆動型無線通信システムおよび通信方法
JP6251363B1 (ja) * 2016-11-21 2017-12-20 バックス情報システム株式会社 電池駆動型無線通信システムおよび通信方法
JP2020533569A (ja) * 2017-09-06 2020-11-19 ロシックス・インコーポレイテッド 複数の通信経路が存在する場合の正確な無線周波数位置特定用の粗い飛行時間推定と細かい飛行時間推定のためのシステムおよび方法
JP6473494B1 (ja) * 2017-12-14 2019-02-20 バックス情報システム株式会社 電池駆動型無線通信システムおよび同期補正方式
JP2019106660A (ja) * 2017-12-14 2019-06-27 バックス情報システム株式会社 電池駆動型無線通信システムおよび同期補正方式

Also Published As

Publication number Publication date
US20060104198A1 (en) 2006-05-18
US7860014B2 (en) 2010-12-28
CN1777158A (zh) 2006-05-24
JP4561329B2 (ja) 2010-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4561329B2 (ja) 測距システム,送信端末,受信端末,測距方法,およびコンピュータプログラム
US9295021B2 (en) Measurement of time of arrival
KR102132152B1 (ko) 무선 신호의 타이밍 및 로컬라이징 방법 및 시스템
EP2441300B1 (en) Rf fingerprinting for location estimation
US8711038B2 (en) High-resolution ranging and location finding using multicarrier signals
US7391368B1 (en) Determining the time of arrival of a wireless signal
JP5089460B2 (ja) 伝搬遅延時間測定装置及びレーダ装置
JP2009049996A (ja) タイミング同期方法およびその装置、並びにプリアンブルおよびその生成方法と装置
JP3600459B2 (ja) 電波到来方向推定方法及びその装置
BRPI0707222A2 (pt) técnica de supressão de correlação cruzada para receptores de localização de posição
JP6324327B2 (ja) パッシブレーダ装置
US20160218428A1 (en) Apparatus for calibrating array antenna system and method thereof
CN115552275A (zh) 用于提供无线通信和位置标签的系统、装置和/或方法
KR102567581B1 (ko) LoRa 개선 수신기
US20240048412A1 (en) Positioning Using Synthesized Wideband Channel Estimation and Synchronized Receivers
EP3900284B1 (en) Estimating one or more characteristics of a communications channel
JP2020016474A (ja) レーダシステム及び信号処理方法
JP6403704B2 (ja) 測位装置
US20220109951A1 (en) Method and apparatus for chirp signal-based pose estimation
JP7123670B2 (ja) レーダシステム及び信号処理方法
JP3630581B2 (ja) 拡散変調信号受信装置
EP4296705A1 (en) Positioning information
JP6140055B2 (ja) 伝搬測定システム及び伝搬測定方法
JP6770495B2 (ja) 光受信器及び周波数オフセット量推定方法
JP5696534B2 (ja) レーダ装置、データ処理方法、及びデータ処理プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071105

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100427

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100618

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100706

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100719

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130806

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130806

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees