JP2009505060A - 秘匿uwb測距のためのデバイス、方法及びプロトコル - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2005年8月9日に出願の米国仮特許出願第60/706,434号に対する優先権を主張し、その特許出願の内容全体が参照により本明細書に援用される。
レーダを含む応用形態であって、その信号は直ぐ近くの表面を通り抜けるが、さらに遠くにある表面によって反射され、それにより壁又は他の遮蔽物の背後にある物体を検出できるようになる。
音声及びデータの伝送の応用形態であって、デジタルパルスによって、非常に低い電力及び相対的に低いコストの信号が、短距離にわたって非常に高いデータ転送速度で情報を搬送できるようになる。
米国では、連邦通信委員会(Federal Communications Commission)(FCC)が、2002年2月14日に超広帯域信号の商業利用を認可した。
本発明では、秘匿測距に対応するために、「測距通知パケット」及び「測距パケット」という2つのパケットタイプを用いる。
このパケットは、ターゲットデバイスが発信元デバイスから待ち受けるべき測距プリアンブルの形式を含み、ターゲットデバイスに、ターゲットデバイスが使用すべき応答測距パケットのフォーマットを通知する。測距プリアンブルは、その長さLを変更し、Si∈Sであるような系列プールSからの異なる基本系列Siを使用し、選択された基本系列にランダム循環シフトkを適用して、
測距パケット330の構造を図7に示す。測距パケットは、プリアンブル860と、任意選択でヘッダ1020と、ペイロード1030とを含む。ペイロード1030は暗号化してもよい。プリアンブル860は、同期(SYNC)1040、開始フレームデリミタ(SFD)1050、及びチャネル推定(CE)1060のためのフィールドを含む。SYNCフィールド1040は、「シンボル」と呼ばれる信号波形
送信波形の構造は、いかなる測距方式の性能においても重要である。本発明では、秘匿測距に対応する2つの異なる信号(signaling)波形を説明する。
UWBチャネルの最大過剰遅延は約60ns、又はそれよりも長くなることがある(A. F. Molisch著「Status of Channel Modeling Final Report」(IEEE P802.15-04-0346-00-004a/r0, July 2004))。信号波形は、前縁の前に十分に広いゼロ相関ゾーンを有し、サイドローブ(side lobes)によって引き起こされる測距誤差を最小限に抑えるべきである。
FCCによるピーク対平均電力比(PAPR)及びスペクトルマスク要件に準拠しなければならない。その内容全体が参照により本明細書に援用される、FCC First Report and Order(FCC-02-48, April 2002)を参照されたい。すなわち、パルスどうしの間隔は、或る特定の値よりも大きくすることはできず、スペクトルピークは、適当な方法によって抑えられるべきである。
受信波形は、コヒーレント測距及び非コヒーレント測距の両方を可能にすることが好都合である。言い換えると、同じネットワークにおいて同時に利用できるようにするために、コヒーレント及び非コヒーレントの両方の受信機が同じ波形を処理することができるほうがよい。
3値IR系列の場合、送信プリアンブル波形ri,k (ter)(t)は以下のように表すことができる。
典型的なTH−IR方式では、1つのシンボルが等しい時間間隔Tcに分割され、その間隔毎に、単一のパルスが送信される。フレーム内のパルスの位置は、時間ホッピング系列に従って求められる。そのようなTH−IR送信信号波形は、以下のように表すことができる。
Claims (22)
- 無線通信ネットワークにおける測距のための方法であって、
第1のデバイスによって送信される測距パケットを第2のデバイスにおいて受信するステップと、
前記第1のデバイス及び前記第2のデバイスだけが知っている遅延時間後に、該第2のデバイスから前記第1のデバイスに前記測距パケットを返送し、該第1のデバイスと前記第2のデバイスとの間の距離を求める、返送するステップと
を含む、無線通信ネットワークにおける測距のための方法。 - 前記第1のデバイスによって前記遅延時間をランダムに選択すること、
前記遅延時間を暗号化すること、及び
前記暗号化された遅延時間を前記第2のデバイスに送信すること
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第2のデバイスによって前記遅延時間をランダムに選択すること、
前記遅延時間を暗号化すること、及び
前記暗号化された遅延時間を前記第1のデバイスに送信すること
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記暗号化された遅延時間は、前記測距パケットを返送する前に、前記第1のデバイスに送信される、請求項3に記載の方法。
- 前記暗号化された遅延時間は、前記測距パケットを返送した後に、前記第1のデバイスに送信される、請求項3に記載の方法。
- 暗号化された測距通知パケットにおいて、前記第1のデバイスから前記第2のデバイスに前記遅延時間を送信することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 暗号化された測距通知パケットにおいて、前記第2のデバイスから前記第1のデバイスに前記遅延時間を送信することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記測距パケットは前記無線ネットワークの物理層において送信される、請求項1に記載の方法。
- 前記測距パケットをランダムに操作することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記プリアンブルをランダムに操作する方法が、測距通知パケットにおいて、前記第1のデバイスから前記第2のデバイスに送信される、請求項9に記載の方法。
- 前記第2のデバイスによって、前記第1のデバイスに対して前記測距通知パケットに肯定応答することをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記測距通知パケットは、プリアンブルと、ヘッダと、識別情報と、鍵と、ブリアンブル長と、プリアンブル波形識別インデックスとを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記測距パケットの長さをランダムに操作する、請求項9に記載の方法。
- 前記測距パケットは、異なる基本系列を用いることによってランダムに操作される、請求項9に記載の方法。
- 前記測距パケットは、パルス繰返し間隔を変更することによってランダムに操作される、請求項9に記載の方法。
- 前記無線ネットワークは超広帯域シグナリングを用いる、請求項1に記載の方法。
- 前記測距パケットは、プリアンブルと暗号化されるペイロードとを含み、
該プリアンブルは、同期、開始フレームデリミタ及びチャネル推定のためのフィールドを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記パルス繰返し間隔の前記操作に時間ホッピングを用いる、請求項15に記載の方法。
- 前記パルス繰返し間隔の前記操作にローカルクロックのドリフティングを用いる、請求項15に記載の方法。
- プログラム命令を格納するコンピュータプログラム製品であって、該プログラム命令でプログラムされるコンピュータによって実行されるときに、該コンピュータが請求項1、2、3、4、5、6、7又は8に記載の方法を実行する、プログラム命令を格納するコンピュータプログラム製品。
- 測距のための無線通信ネットワーク内の装置であって、
測距パケットを送信するように構成される第1のデバイスと、
第2のデバイスであって、前記測距パケットを受信すると共に、前記第1のデバイス及び該第2のデバイスだけが知っている遅延時間後に前記測距パケットに応答するように構成され、それによって、前記第1のデバイスと該第2のデバイスとの間の距離を求める、第2のデバイスと
を備える、測距のための無線通信ネットワーク内の装置。 - 前記遅延時間は、前記第1のデバイスによってランダムに選択され、暗号化される測距パケットにおいて前記第2の装置に送信される、請求項21に記載の装置。
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