JP2009500593A - 遅延算出装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
受信信号と供給されたテンプレート波形の間の相関関数が生成される相関ステップ;
前記相関ステップで生成された前記相関出力が離散サンプルへと均等にサンプリングされる、AD変換ステップ;及び前記AD変換ステップで生成された前記離散サンプルに基づいた受信信号の時間遅延算出値が計算される算術演算ステップを含む遅延算出装置及び方法において、前記AD変換手段において使用されているデジタルサンプリング周波数に基づく選択基準が検査され、前記選択基準が満たされている場合には直接抽出法に基づいて時間遅延算出値を計算し、前記選択基準が適用できない場合には簡易最尤(ML)法に基づいて時間算出値を計算する、遅延算出装置及び方法。
前記相関ステップで生成された前記相関出力が離散サンプルへと均等にサンプリングされる、AD変換ステップ;及び前記AD変換ステップで生成された前記離散サンプルに基づいた受信信号の時間遅延算出値が計算される算術演算ステップを含む遅延算出装置及び方法において、前記AD変換手段において使用されているデジタルサンプリング周波数に基づく選択基準が検査され、前記選択基準が満たされている場合には直接抽出法に基づいて時間遅延算出値を計算し、前記選択基準が適用できない場合には簡易最尤(ML)法に基づいて時間算出値を計算する、遅延算出装置及び方法。
Description
本発明は、無線通信システムにおける時間遅延算出装置及び方法に関する。
無線通信システムにおいては、無線信号が送信装置から受信装置まで伝搬する。受信信号の時間遅延は、特定の伝搬経路の長さに対応する。遅延算出は、長い間無線通信における重要なテーマとして認識されてきており、チャンネル算出及び測距のようなその他の重要な問題に密接に関係している。具体的には、最近の急速に発達するUWB(超広帯域)技術において、遅延算出は、高精度での測距に対する主要なアプローチとして認められてきた。
単純さを期して、送信装置から受信装置まで1つの信号が単一の経路を介して伝搬するものと考える。受信信号は、一定の時間遅延及び付加ノイズを伴う送信信号から成る。連続時間領域の中で、1つの標準的な遅延算出方法は、受信信号そして送信信号と等価のテンプレート波形を相関させることによって得られる相関関数のピークに対応する時刻を検出することにある。実際には、デジタル(均等)サンプリングは、無線システムにおいて不可欠な作業である。本発明では、相関関数に対するデジタルサンプリングが仮定されている。したがって、連続関数は多数の離散サンプルに変換される。これらのサンプルに基づく最も単純な遅延算出方法は、本明細書では直接抽出法を意味し、最大のサンプルと関連のある時刻を見出すことにある。この方法は、単純であるという利点を有するが、これには、低いサンプリング周波数で算出誤差が非常に大きくなる可能性があるという主要な制限がある。算出精度を改善させるために、遅延算出において補間及びデジタル濾過技術が採用され、ここでサンプルデータがさらに処理される。例えば、[1]([1]E. F. Gueuning, M. Varlan, E. C. Eugene及びP. Dupuis,” Accurate distance measurement by an autonomous ultrasonic system combining time-of-flight and phase-shift methods,” IEEE Trans. Instrumentation and Measurement、 第46巻、第6号、p1236〜40、1997年12月)においては、サンプリングによりひき起こされる望ましくないスペクトル信号成分を除去するために、デジタル低域フィルタが実装される。しかしながら、これらのスキームは、サンプルデータ内のノイズ成分の統計的特性及び送信信号の自己相関関数の予備知識といったような重要な情報を考慮に入れるものではない。
本発明は、効率がよくロバストな形でデジタルサンプリングに起因する算出誤差を軽減することのできる無線通信システム向けの遅延算出装置及び方法を提示する。具体的には、デジタルサンプリング周波数に応じた選択基準により、最も単純な直接抽出法と簡易最尤解に基づく遅延算出スキームが組合わされる。既存の方法と比較して、本発明による遅延算出方法は、送信信号の自己相関情報とサンプルデータのノイズ成分の統計的特性の両方を利用し、安価な計算コストで高精度の遅延算出を達成することができる。
該遅延算出装置は、受信信号と供給されたテンプレート波形に基づいて相関出力を生成する相関手段;前記相関手段により生成された前記相関出力を離散サンプルへと均等にサンプリングするAD変換手段;及び前記AD変換手段により生成された前記離散サンプルに基づいて受信信号の時間遅延算出値を計算する算術演算手段を含み、ここで、前記算術演算手段は、前記AD変換手段で使用されるデジタルサンプリング周波数に応じた選択基準が満たされているか否かを検査し、前記選択基準が満たされている場合には直接抽出法に基づいて時間遅延算出値を計算し、前記選択基準が適用できない場合には簡易最尤(ML)法に基づいて時間算出値を計算する。
そして前記発明に従った遅延算出装置においては、前記選択基準が適用できない場合、前記算術演算手段は、下記の簡易最尤推定(ML)解に基づいて時間遅延算出値を計算する。
ここで、h(tz)は、前記AD変換手段により生成された前記離散サンプルの中から選択されたZ個のサンプルを含むベクトルであり、tzは前記サンプルh(tz)と結びつけられた時刻を含むベクトルであり、lzは1のみを含むベクトルであり、Wzは前記サンプルh(tz)の中のノイズ成分の統計情報により決定される行列である。前記サンプルh(tz)は、それが前記相関器から出力された前記相関関数のピーク部分を表わすような形で選択されている。
ここで、h(tz)は、前記AD変換手段により生成された前記離散サンプルの中から選択されたZ個のサンプルを含むベクトルであり、tzは前記サンプルh(tz)と結びつけられた時刻を含むベクトルであり、lzは1のみを含むベクトルであり、Wzは前記サンプルh(tz)の中のノイズ成分の統計情報により決定される行列である。前記サンプルh(tz)は、それが前記相関器から出力された前記相関関数のピーク部分を表わすような形で選択されている。
遅延算出方法は、受信信号と供給されたテンプレート波形の間の相関関数が生成される相関ステップ;前記相関ステップで生成された前記相関関数が離散サンプルへと均等にサンプリングされる、AD変換ステップ;及び前記AD変換ステップで生成された前記離散サンプルに基づいた受信信号の時間遅延算出値が計算される算術演算ステップを含み、前記AD変換ステップにおいて使用されているデジタルサンプリング周波数に基づく選択基準が検査され、前記選択基準が満たされている場合には直接抽出法に基づいて時間遅延算出値を計算し、前記選択基準が適用できない場合には簡易最尤推定(ML)法に基づいて時間算出値を計算する。
そして前記発明に従った遅延算出方法においては、前記選択基準が適用できない場合、下記の簡易ML解を用いることによって時間遅延算出値が評価される。
ここで、h(tz)は、前記AD変換段階で生成された前記離散サンプルの中から選択されたZ個のサンプルを含むベクトルであり、tzは前記サンプルh(tz)と結びつけられた時刻を含むベクトルであり、lzは1のみを含むベクトルであり、Wzは前記サンプルh(tz)の中のノイズ成分の統計情報により決定される行列である。前記サンプルh(tz)は、それが前記相関器により生成された前記相関関数のピーク部分の充分な表現となるような形で選択されている。
ここで、h(tz)は、前記AD変換段階で生成された前記離散サンプルの中から選択されたZ個のサンプルを含むベクトルであり、tzは前記サンプルh(tz)と結びつけられた時刻を含むベクトルであり、lzは1のみを含むベクトルであり、Wzは前記サンプルh(tz)の中のノイズ成分の統計情報により決定される行列である。前記サンプルh(tz)は、それが前記相関器により生成された前記相関関数のピーク部分の充分な表現となるような形で選択されている。
本発明の実施形態についてここで添付の図を参照することにより詳細に記述する。
図1は、本発明に従った通信システム1のシステム構成を示す。通信システム1は、UWB(超広帯域)技術を用いた点Aと点Bの間の無線通信用のシステムである。この通信システム1は、点Aに存在する送信装置2と点Bに存在する受信装置3からなる。
UWB技術は、無線通信サービスに割当てられた複数の周波数帯域とオーバーラップするきわめて大きな周波数範囲にわたり広がる無線周波数エネルギーの意図的な生成及び送信が関与する短距離無線通信のための技術である。送信装置2及び受信装置3は、それぞれにUWB信号を送信し受信することができる。UWB信号というのは、少なくとも500MHzの帯域幅又は10分の2を超える帯域幅をもつ−10dBの無線信号として定義づけされる。
図2は、UWB信号を生成する送信装置2のブロック図である。
送信装置2は、基本のUWB信号を生成するパルス生成部21、一定のスペクトル基準に従ってパルス生成部21により生成されたUWB信号をシェーピングするパルスシェーピング部22、パルスシェーピング部からの出力信号について周波数変換を実施するミキサー回路24、ミキサー回路24に対し周波数基準信号を供給する局所発振器23、ミキサー回路24によって生成された周波数変換信号の帯域幅を制限するためのフィルタ25、フィルタ25からの出力信号を増幅する第1の増幅器26、第1の増幅器26から出力信号を放射するアンテナ27を含む。
パルス生成部21は、UWB信号としてUWBパルスシーケンスを生成する。UWBパルスは、通常およそナノセカンド又はその数分の1のパルス持続時間の逆数である帯域幅を有する信号である。パルス生成部21により生成されたパルスシーケンスは、直接パルスシェーピング部22に送られる。
パルスシェーピング部22は、所定のスペクトル必要条件に従ってパルス生成部21により生成されたUWB出力信号をシェーピングする。
局所発振器23は、周波数変換のための周波数基準信号を生成する。基準信号の周波数は、例示されていないPLL(位相ロックループ)回路などによって精確に制御可能である。
ミキサー回路24は、局所発振器23から生成された周波数基準信号を使用することにより、パルスシェーピング部22からの出力信号を所望の周波数帯域に変換する。
帯域通過フィルタ25は、望ましくないスペクトル成分を所望の帯域を超えて移動させることによりミキサー回路24からの出力信号を所望の周波数帯域内に制限する。フィルタ25からの出力信号は、第1の増幅器26に直接供給される。
第1の増幅器26は、フィルタ25からの出力信号を増幅し、信号スペクトルが所望の周波数帯域内で平坦になるような形で信号をさらに修正する。
アンテナ27は、宇宙空間に電磁波として第1の増幅器26から生成される出力信号を放射し、これは点Bにおいて受信装置3により受信されることになる。以下、アンテナ27により生成される出力信号をs(t)と記す。
図3は、送信装置2から伝送されたUWB信号を受信する受信装置3のブロック図を示す。
受信装置3は、送信装置2から空中を送信された無線信号を捕捉するアンテナ31、アンテナ31から出力信号の望ましくないスペクトル成分を除去する帯域通過フィルタ32、フィルタ32からの出力信号を増幅する低ノイズ増幅器(LNA)33、LNA33からの出力信号の遅延算出値を計算し図4に特定されている遅延算出装置34を含む。
アンテナ31は、空気中で送信装置2から送信されたUWB無線信号を捕捉し、無線信号を対応する電気信号へと変換する。
帯域通過フィルタ32は、所望の帯域幅を超えて望ましくないスペクトル成分を移動させることにより、所望の周波数帯域内にアンテナ31からの出力信号を制限する。
LNA33は、信号の中に含まれるノイズ成分の増幅が一定のレベルより低く制御されるような形でフィルタ32からの出力信号を増幅する。LNA33が生成する増幅信号は遅延算出装置34に供給される。以下LNA33が生成する信号をr(t)と記す。
遅延算出装置34は、LNA33からの出力信号の遅延算出方法を計算し、これは図4で特定されている。
図4は、受信装置3の中のLNA33から生成された出力UWB信号の時間遅延算出方法を計算する受信装置3内のブロック34に対応する遅延算出方法のブロック図を示す。
遅延算出装置は、送信装置2から送信される送信信号s(t)と等価のテンプレート波形を生成する波形生成部44、受信装置3内のLNA33により生成される出力信号r(t)と波形生成部44により供給されるテンプレート波形s(t)の間の相関関数h(t)を計算する相関器41、相関器41により生成された相関出力h(t)を離散サンプルへと均等にサンプリングするアナログ−デジタル変換器(ADC)42、ADC42から生成された離散サンプルを使用することによってLNA33から出力された信号r(t)の遅延算出値を計算する算術演算部43を含む。
波形生成部44は、テンプレート波形を生成する。テンプレート波形は、送信装置2により生成された送信信号s(t)と等価である。波形生成部44からの出力信号は相関器41に送られる。
相関器41は、受信装置3内のLNA33から出力された受信信号r(t)と波形生成部44から生成されるテンプレート波形s(t)の間の相関関数h(t)を計算する。相関器41からの出力信号h(t)はアナログ信号であり、ADC(アナログ−デジタル変換器)42に供給される。
ADC42は、相関器41から離散サンプル内に出力アナログ信号h(t)を均等にサンプリングし、離散サンプルを算術演算部43に送る。
算術演算部43は、次に論述する遅延算出スキームを用いることによりADC42から出力された離散サンプルに基づいてLNA33により生成された受信信号r(t)の時間遅延算出値を計算する。
本発明に従った遅延算出装置及び方法の利用分野は、以上で記述したUWBシステムに制限されるわけではなく、デジタルサンプリングを伴うあらゆる通信システムの中で採用され得る。
図4に示されている遅延算出装置の中で採用された遅延算出スキームについて以下で紹介するが、これは本発明の主要な貢献を代表するものである。対応するフローチャートは図7に示されている。
本発明に従った遅延算出スキームは、適切な選択基準を使用することにより、直接抽出法と簡易ML法を組合せるものである。簡易ML法は、効率のよいやり方で相関関数の離散サンプルのノイズ成分の統計的特性と送信信号の自己相関関数の両方を取込んでいる。
単一経路伝搬を介して送信装置2から受信装置3まで走行する信号s(t)を考慮する。受信される信号r(t)は、下記の式で示される。
ここで、A及びτはそれぞれ信号s(t)の振幅及び時間遅延であり、n(t)はスペクトル密度N0をもつ白色ガウスノイズプロセスである。遅延τは送信装置2と受信装置3の間の伝搬経路の長さに対応する。
ここで、A及びτはそれぞれ信号s(t)の振幅及び時間遅延であり、n(t)はスペクトル密度N0をもつ白色ガウスノイズプロセスである。遅延τは送信装置2と受信装置3の間の伝搬経路の長さに対応する。
我々の遅延算出スキームは、以下の5つのステップからなる。各ステップの内容説明及び論拠について、図7のフローチャート及び図4のブロック図の中の対応する構成要素を参照しながら提示する。
まず第1に、図4中の相関器41及び図7中のステップS11と結びつけられる、テンプレート波形s(t)と受信信号の間の相関関数の計算を実施する。h(v)と記される相関関数は、下記の式(2)で示される。
ここで、g(v)は、下記の式(3)のs(t)の自己相関関数であり、
z(v)は、下記の式(4)のノイズ成分である。
ノイズz(v)を、相関ガウスプロセスとして示すことができる。信号波形s(t)ひいてはその自己相関関数g(v)は前もって受信装置3で知られているという点に留意されたい。
ここで、g(v)は、下記の式(3)のs(t)の自己相関関数であり、
z(v)は、下記の式(4)のノイズ成分である。
ノイズz(v)を、相関ガウスプロセスとして示すことができる。信号波形s(t)ひいてはその自己相関関数g(v)は前もって受信装置3で知られているという点に留意されたい。
第2に、ステップS12で、ADC42で相関関数h(v)を均等にサンプリングする。ADC42のサンプリング間隔をTとし、オーバーサンプリング比をMとし、信号s(t)の有効帯域幅をβとする。オーバーサンプリング比Mは、サンプリング周波数1/Tと有効帯域幅βの間の比率により定義される。すなわちM=1/βTである。式(2)のサンプリングh(v)は、下記の式(5)を導く。
ここで、tn=t0+nTであり、t0は、t>tN及びt<t1について|h(t)|が充分に小さくなるような形で選ばれる。|a|という表現は、「a」という数量の絶対値を意味する。サンプルのノイズ項z(tn)’は、下記のゼロ平均及び共分散行列との相関ガウス無作為変数として示すことができる。
ここで、tn=t0+nTであり、t0は、t>tN及びt<t1について|h(t)|が充分に小さくなるような形で選ばれる。|a|という表現は、「a」という数量の絶対値を意味する。サンプルのノイズ項z(tn)’は、下記のゼロ平均及び共分散行列との相関ガウス無作為変数として示すことができる。
を定義することにより(なおここで上付き文字「T」は移項を示し、τについて条件づけされたh(t)の確率密度関数は、下記の式(10)として表現され得る。)
以下のステップにおける算術演算はすべて、遅延算出ユニット43において実施される。
第3に、ステップS13で、下記の条件を検査する。
ここで「>>」は、「〜よりはるかに大きい」、例えば「5倍以上大きい」ことを意味する。M及びRがそれぞれ、受信信号r(t)のオーバーサンプリング比及びSNRであることを思い起こされたい。
ここで「>>」は、「〜よりはるかに大きい」、例えば「5倍以上大きい」ことを意味する。M及びRがそれぞれ、受信信号r(t)のオーバーサンプリング比及びSNRであることを思い起こされたい。
第4に、段階S14では、条件(11)が適用できる場合、遅延算出のために直接抽出法が採用される。直接抽出法は、最大相関サンプルと結びつけられた時刻として遅延算出値を決定することにある:すなわち
直接抽出法の図形表示は、図5に示されており、ここでt3はこの場合遅延算出値である。この方法は、単純であるという利点を有するが、それでも低いオーバーサンプリング比Mで算出誤差が非常に大きいものであり得る、という主要な制限を有する。具体的には、式(12)中の遅延算出値の誤差分散は、下記の式(13)として導出される。
ここで、「E」という記号は、期待値と考えるべきものである。上述の式の右側(RHS)の第1項は、式(1)中のノイズn(t)、有効帯域幅β及び受信信号のSNRRによりひき起こされ、サンプリング動作とは無関係の「固有誤差」を表わし、RHS上の第2項は、デジタルサンプリングのみに起因するものである。第1項が式(11)と等価である第2項よりも充分に大きい場合、サンプリングに起因する算出誤差を無視することができる。換言すると、関係式(11)が満たされている場合、直接抽出法は、サンプリングによってひき起こされる誤差を無視できる状態で、遅延算出を実施することができる。
直接抽出法の図形表示は、図5に示されており、ここでt3はこの場合遅延算出値である。この方法は、単純であるという利点を有するが、それでも低いオーバーサンプリング比Mで算出誤差が非常に大きいものであり得る、という主要な制限を有する。具体的には、式(12)中の遅延算出値の誤差分散は、下記の式(13)として導出される。
ここで、「E」という記号は、期待値と考えるべきものである。上述の式の右側(RHS)の第1項は、式(1)中のノイズn(t)、有効帯域幅β及び受信信号のSNRRによりひき起こされ、サンプリング動作とは無関係の「固有誤差」を表わし、RHS上の第2項は、デジタルサンプリングのみに起因するものである。第1項が式(11)と等価である第2項よりも充分に大きい場合、サンプリングに起因する算出誤差を無視することができる。換言すると、関係式(11)が満たされている場合、直接抽出法は、サンプリングによってひき起こされる誤差を無視できる状態で、遅延算出を実施することができる。
第5に、ステップS15で、条件式(11)が満たされ得ない場合、以下の2つのステップからなる簡易ML法に基づく遅延算出が実施される。まず、mが式(18)に従って決定されるものとしてZ個の連続するサンプルh(tm)、h(tm+1)、…、h(tm+z−1)(2≦Z<N)を選択する。その後、式(19)を用いることによって遅延算出値を評価する。次に、式(18)及び(19)を、本方法の導出及び利点とともに示す。
標準ML方法に基づく、すなわち、式(10)に示される確率密度関数pτ(h(t))が最大になるような遅延算出値
を見出すための遅延算出を考慮する。標準ML方法の公式化には、サンプルデータにおけるノイズ項z(tn)’の統計的特性及び自己相関関数g(v)の両方を自動的に取込むという利点がある(式(5)を参照のこと)。しかしながら、式g(v)が非線形性のため、標準ML算出の計算コストは、かなり高いものである。計算コストを削減するために、v=0を中心としたg(v)のテイラー級数、具体的には、|v|<<1/√2πβが以下の式(14)として導出される。
を見出すための遅延算出を考慮する。標準ML方法の公式化には、サンプルデータにおけるノイズ項z(tn)’の統計的特性及び自己相関関数g(v)の両方を自動的に取込むという利点がある(式(5)を参照のこと)。しかしながら、式g(v)が非線形性のため、標準ML算出の計算コストは、かなり高いものである。計算コストを削減するために、v=0を中心としたg(v)のテイラー級数、具体的には、|v|<<1/√2πβが以下の式(14)として導出される。
上述の近似式を使用することにより、τのML算出値は下記の簡易代数公式として示される:
なお、
ここで、
は、VNのn番目の行とm番目の列を除去することによって得られる次数(N−1)の正方行列であり、|A|は、行列Aの行列式であり、1N=(1,1...1)+は次数Nのベクトルである。解析的には、式(15)及び(16)は等価である。さらに式(16)には、VNの可能性ある(又は近い)階数の欠如に起因して不安定な計算結果をひき起こし得るVNの逆数の評価を回避するという利点がある。
なお、
ここで、
は、VNのn番目の行とm番目の列を除去することによって得られる次数(N−1)の正方行列であり、|A|は、行列Aの行列式であり、1N=(1,1...1)+は次数Nのベクトルである。解析的には、式(15)及び(16)は等価である。さらに式(16)には、VNの可能性ある(又は近い)階数の欠如に起因して不安定な計算結果をひき起こし得るVNの逆数の評価を回避するという利点がある。
さらに、より少量のサンプルデータを用いることにより、計算負荷をさらに軽減することができる。具体的には、総和
がn=1、2、…、N−Z+1の中で最大化されるような形でmが決定される、すなわち
であるものとして、Z個の連続的サンプルh(tm)、h(tm+1)、…、h(tm+z−1)(ただし2≦Z<N)を選択する。サンプル選択のグラフィック図は図6に示されているが、この場合、Z個のサンプルが選択されている。
がn=1、2、…、N−Z+1の中で最大化されるような形でmが決定される、すなわち
であるものとして、Z個の連続的サンプルh(tm)、h(tm+1)、…、h(tm+z−1)(ただし2≦Z<N)を選択する。サンプル選択のグラフィック図は図6に示されているが、この場合、Z個のサンプルが選択されている。
次に、式(16)に示されている遅延算出値は、下記式(19)としてこれらZ個のサンプルを使用することにより修正され得る。
ここで、
であり、Wzは、次元Zで式(17)中に示されている。2以上の高いオーバーサンプリング比Mについては、Z=2が、理論的に最良の算出値精度に近いかなり精確な算出値を提供することができる。より小さなMについては、Z=3又は4は、さらに優れた精度を達成するように最適化される。遅延算出値方程式(19)を得るための上述の方法は、簡易ML法と呼ばれる。
ここで、
であり、Wzは、次元Zで式(17)中に示されている。2以上の高いオーバーサンプリング比Mについては、Z=2が、理論的に最良の算出値精度に近いかなり精確な算出値を提供することができる。より小さなMについては、Z=3又は4は、さらに優れた精度を達成するように最適化される。遅延算出値方程式(19)を得るための上述の方法は、簡易ML法と呼ばれる。
ここで、遅延算出式(19)の4つの利点を要約する。第1に、それは代数学的(又は閉形式)解である。標準ML法に比べて、このスキームには、複雑な式g(v)が各反復において評価される反復的探索のステップが関与しない。第2に、計算にはN個すべてのサンプルデータではなくZ<N個のサンプルしか使用されない。Zという数は、高いオーバーサンプリング比で2という小さいものであり得る。第3に信号振幅A及びノイズレベルN0の算出(式(1)を参照)は必要とされない。第4に、単純ではあるものの、Z=2でのこのスキームは、オーバーサンプリング比Mが充分高いためその誤差分散が理論的なより低い限界まで収束するという意味で最適であることが示されている。3個又は4個といったより多くのサンプルデータすなわちZ=3、4を利用すると、低いオーバーサンプリング比での算出精度を改善することができるということが認められている。
本発明に従うと、高精度の遅延算出方法及び装置が提供されている。既存の遅延算出方法に比べて、本発明は、低い計算コストでより高い算出精度を達成することができる。
Claims (12)
- 受信信号と供給されたテンプレート波形の間の相関出力を生成する相関手段;
前記相関手段により生成された前記相関出力を離散サンプルへと均等にサンプリングするAD(アナログ−デジタル)変換手段;及び
前記AD変換手段により生成された前記離散サンプルに基づいて前記受信信号の時間遅延算出値を計算する算術演算手段、
を含む遅延算出装置において、
前記算術演算手段には、前記受信信号に結びつけられた送信信号の自動相関情報と、前記AD変換手段により生成された前記離散サンプル中のノイズ成分の統計情報の両方を利用する遅延算出手順とを備える、遅延算出装置。 - 前記算術演算手段には、最尤(ML)法の簡易解に従って前記受信信号の遅延算出値を計算する遅延算出手順が含まれ、前記ML法は、既定の観察事実の統計を要約する確率関数が最大になるような算出値を算出する、請求項1記載の遅延算出装置。
- 前記簡易最尤解が、下記の式
として示され、ここで、h(tz)は前記AD変換手段により生成された前記離散サンプルの中から選択されたZ個の連続するサンプルを含むベクトルであり、t2は、前記サンプルh(tz)と結びつけられた時刻を含むベクトルであり、lzは1のみを含むベクトルであり、Wzは前記受信信号に関係するノイズスペクトル密度因数を除外した前記サンプルh(tz)の共分散行列の随伴行列であり、前記サンプルh(tz)は、それが前記相関器から出力された前記相関関係のピーク部分を表わすような形で選択されている、請求項2記載の遅延算出装置。 - 前記算術演算手段が、前記AD変換手段により使用されるサンプリング周波数に応じた選択基準及び請求項1、2又は3記載の前記遅延算出手順を含む、請求項1記載の遅延算出装置。
- 前記選択基準は、オーバーサンプリング率が前記受信信号のSNR(信号対ノイズ比)の平方根に正比例する数量よりもはるかに大きい、というものである、請求項4記載の遅延算出装置。
- UWB(超広帯域)通信システムにおいて採用される、請求項1、2、3、4又は5記載の遅延算出装置。
- − 受信信号と供給されたテンプレート波形の間の相関関数が計算される相関ステップ;
− 前記相関ステップで生成された前記相関関数が離散サンプルへと均等にサンプリングされる、AD(アナログ−デジタル)変換ステップ;及び
− 前記AD変換ステップで生成された前記離散サンプルに基づいて前記受信信号の時間遅延算出値が計算される算術演算ステップ、
を含む遅延算出方法において、
前記算術演算ステップが、前記受信信号と結びつけられた送信信号の自動相関情報及び前記AD変換ステップにおいて生成された前記離散サンプル中のノイズ成分の統計情報の両方を用いる遅延算出スキームを含む、遅延算出方法。 - 前記算術演算段階には、ML法の簡易解に従って前記受信信号の遅延算出値を計算する遅延算出スキームが含まれ、前記ML法は、既定の観察事実の統計を要約する確率関数が最大になるような算出値を見出すことにある、請求項7記載の遅延算出方法。
- 前記簡易最尤解が、下記の式
として求められ、式中、h(tz)は前記AD変換ステップで生成された前記離散サンプルの中から選択されたZ個の連続するサンプルを含むベクトルであり、t2は、前記サンプルh(tz)と結びつけられた時刻を含むベクトルであり、lzは1のみを含むベクトルであり、Wzは前記受信信号に関係するノイズスペクトル密度因数を除外した前記サンプルh(tz)の共分散行列の随伴行列であり、前記サンプルh(tz)は、それが前記相関ステップで生成された前記相関関係のピークの充分な表現であるような形で選択されている、請求項8記載の遅延算出方法。 - 前記算術演算ステップが、前記AD変換ステップで使用されるサンプリング周波数に応じた選択基準及び請求項7、8又は9記載の前記遅延算出スキームを含む、請求項7記載の遅延算出方法。
- 前記選択基準は、オーバーサンプリング率が前記受信信号のSNR(信号対ノイズ比)の平方根に正比例する数量よりもはるかに大きい、というものである、請求項10記載の遅延算出方法。
- UWB信号を利用する請求項7、8、9、10又は11記載の遅延算出方法。
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