JP2010074564A - Packet detecting apparatus and packet detecting method, distance measuring device and distance measuring method, communication device, and computer program - Google Patents
Packet detecting apparatus and packet detecting method, distance measuring device and distance measuring method, communication device, and computer program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010074564A JP2010074564A JP2008240021A JP2008240021A JP2010074564A JP 2010074564 A JP2010074564 A JP 2010074564A JP 2008240021 A JP2008240021 A JP 2008240021A JP 2008240021 A JP2008240021 A JP 2008240021A JP 2010074564 A JP2010074564 A JP 2010074564A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- correlation
- packet
- cross
- communication partner
- types
- 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.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、無線を用いたパケット検出装置及びパケット検出方法、距離測定装置及び距離測定方法、通信装置、コンピューター・プログラムに係り、特に、送信元(測定側)端末と受信先(測定対象側)端末の間でのパケット送信及びその応答手続を利用した通信方式のパケット検出装置及びパケット検出方法、距離測定装置及び距離測定方法、通信装置、コンピューター・プログラムに関する。 The present invention relates to a wireless packet detection device and packet detection method, a distance measurement device and a distance measurement method, a communication device, and a computer program, and in particular, a transmission source (measurement side) terminal and a reception destination (measurement target side). The present invention relates to a packet detection device and a packet detection method of a communication method using packet transmission between terminals and a response procedure thereof, a distance measurement device and a distance measurement method, a communication device, and a computer program.
さらに詳しくは、本発明は、送信元端末が受信先端末からの返信パケットをプリアンブル部分の相関処理により発見して到着時刻を判別するパケット検出装置及びパケット検出方法、距離測定装置及び距離測定方法、通信装置、コンピューター・プログラムに係り、特に、送信元端末において受信先端末からの返信パケットの到着時刻をディジタル処理におけるサンプリング・クロックよりも高い精度(分解能)で判別するパケット検出装置及びパケット検出方法、距離測定装置及び距離測定方法、通信装置、コンピューター・プログラムに関する。 More specifically, the present invention relates to a packet detection device and a packet detection method, a distance measurement device and a distance measurement method in which a transmission source terminal finds a reply packet from a reception destination terminal by correlation processing of a preamble part and determines an arrival time. The present invention relates to a communication apparatus and a computer program, and in particular, a packet detection apparatus and a packet detection method for determining the arrival time of a reply packet from a destination terminal at a transmission source terminal with higher accuracy (resolution) than a sampling clock in digital processing, The present invention relates to a distance measuring device, a distance measuring method, a communication device, and a computer program.
旧来の有線通信方式における配線から解放するシステムとして、無線ネットワークが注目されている。例えば、IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11a/b、gといった無線LAN(Local Area Network)規格が代表的である。無線LANによれば柔軟なインターネット接続が可能であり、既存の有線LANを置き換えるだけでなく、ホテルや空港ラウンジ、駅、カフェといった公共の場所でもインターネット接続手段を提供することができる。 A wireless network is attracting attention as a system free from wiring in the conventional wired communication system. For example, wireless LAN (Local Area Network) standards such as IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11a / b, g are representative. According to the wireless LAN, flexible Internet connection is possible. In addition to replacing the existing wired LAN, Internet connection means can be provided in public places such as hotels, airport lounges, stations, and cafes.
無線通信の多くは、受信装置では直接波と複数の反射波・遅延波の重ね合わせが到来するというマルチパス環境下でデータ伝送が行なわれるので、マルチパスにより遅延ひずみが生じ、通信に誤りが引き起こされるおそれがある。このため、IEEE802.11a/gなどの無線LANの標準規格では、マルチキャリア方式の1つであるOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)変調方式が採用されている。OFDM伝送システムでは、送信データを周波数が直交する複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数利用効率が非常に高く、周波数選択性フェージング妨害に強いという特徴がある。 In many wireless communications, data transmission is performed in a multipath environment in which a direct wave and a plurality of reflected / delayed waves arrive at the receiving device. Therefore, delay distortion occurs due to multipath, and communication errors occur. May be caused. Therefore, in wireless LAN standards such as IEEE 802.11a / g, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation scheme, which is one of the multicarrier schemes, is employed. In the OFDM transmission system, transmission data is distributed and transmitted to a plurality of carriers whose frequencies are orthogonal to each other, so that the bandwidth of each carrier is narrow, the frequency utilization efficiency is very high, and it is resistant to frequency selective fading interference. is there.
無線LANは既に広範に普及しているが、最近では、パーソナル・コンピュータ(PC)などの情報機器だけでなく、ディジタルカメラや音楽プレーヤ、携帯電話などの小型軽量のCE(Consumer Electronics)機器にも無線LAN機能を搭載することが一般的となりつつある。無線通信の多くは無指向アンテナにより柔軟な接続を可能にする。これに対し、携帯機器に無線LANが搭載された場合にはアンテナが小型であることが求められ、また、指向性アンテナを用いて、比較的近い距離において機器をかざした特定の通信相手と接続するといったアプリケーションが想定される。このようなアプリケーションでは、電波を送受信する通信相手までの距離を検出若しくは推定する技術が必要になってくる。 Wireless LANs are already widely used, but recently they are used not only for information devices such as personal computers (PCs) but also for small and light CE (Consumer Electronics) devices such as digital cameras, music players, and mobile phones. It is becoming common to install a wireless LAN function. Many wireless communications allow flexible connections with omnidirectional antennas. On the other hand, when a wireless LAN is mounted on a portable device, the antenna is required to be small, and a directional antenna is used to connect to a specific communication partner holding the device at a relatively close distance. An application such as Such an application requires a technique for detecting or estimating the distance to a communication partner that transmits and receives radio waves.
例えば、測定対象物に向かって電波を放射するとともにその反射波を受信し、電波を送信してから反射波を受信するまでの経過時間に電波の伝搬速度(毎秒3.0×108メートル)を乗算することで、距離を測定することができる。しかしながら、このような方法には、指向性の強い電波を測定したいターゲットに方に向けて送信する必要があることや、送信してからその反射波を受信するまでの時間が短いことからアンテナを送信用と受信用の2つ持つ必要があることなどの欠点がある。 For example, the propagation speed of radio waves (3.0 × 10 8 meters per second) in the elapsed time from radiating a radio wave toward the measurement object and receiving the reflected wave and transmitting the radio wave until receiving the reflected wave The distance can be measured by multiplying by. However, in such a method, it is necessary to transmit a highly directional radio wave toward the target to be measured, and since the time from transmission to reception of the reflected wave is short, the antenna is There are drawbacks such as the need to have two for transmission and one for reception.
そこで、通常は、通信方式の距離測定が行なわれる。例えば、送信元端末Aが受信先端末Bまでの距離を測定する場合に、まず、送信元端末Aから無指向性のアンテナで距離測定用のパケットを受信先端末B宛てに送信する。パケットを受信した受信先端末Bは、通常のパケット受信処理を行ない、パケットの中のデータをデコードして当該パケットが自分宛てのパケットと理解すると、パケットを受信してから一定の時間以内にパケットA宛てにパケットを送信する。送信元端末Aは、受信先端末Bから送り返されたパケットを受信することにより、送信元端末Aから受信先端末Bにパケットが到達する時間と受信先端末B内でのパケットを受信してからパケットを送り返すまでの一定の処理遅延時間と受信先端末Bから送信元端末Aにパケットが到達する時間の合計を取得することができる。ここで、受信先端末B内での一定の処理時間があらかじめ分かっていれば、空間上でパケットが往来することによる所要時間が測定できる。そして、この所要時間を使うことにより、送信元端末Aと受信先端末Bの間の距離を計算することができる。この方法によれば、ある特定の端末との間の距離を測定することができる。 Therefore, communication system distance measurement is usually performed. For example, when the transmission source terminal A measures the distance to the reception destination terminal B, first, a packet for distance measurement is transmitted from the transmission source terminal A to the reception destination terminal B using an omnidirectional antenna. The receiving terminal B that has received the packet performs normal packet reception processing, decodes the data in the packet and understands that the packet is addressed to itself, and within a certain time after receiving the packet A packet is transmitted to A. The source terminal A receives the packet sent back from the destination terminal B, and receives the packet from the source terminal A to the destination terminal B and the packet in the destination terminal B after receiving the packet. The total processing delay time until the packet is sent back and the total time for the packet to reach the transmission source terminal A from the reception destination terminal B can be acquired. Here, if a certain processing time in the receiving terminal B is known in advance, it is possible to measure the time required for the packet traffic in the space. Then, by using this required time, the distance between the transmission source terminal A and the reception destination terminal B can be calculated. According to this method, the distance to a specific terminal can be measured.
例えば、送信元と受信先の間でのパケット送信及びその応答手続を利用して測距・測位するシステムについて提案がなされている(例えば、特許文献1を参照のこと)。無線機1が通信相手である無線機2にパケットを送信したとき、無線機2側はパケット検出時から単位時間の整数倍の時間経過後に必ずパケットを送信する。無線機1は自身がパケットを送信してから無線機2のパケットを検出するまでの時間をカウンターで計測し、無線機2のパケット検出から送信までの時間と無線機1自身の処理時間を計測時間から差し引いた時間を、通信相手である無線機2との伝搬距離に換算して測距を実現することができる。
For example, a system has been proposed for ranging and positioning using packet transmission between a transmission source and a reception destination and a response procedure thereof (see, for example, Patent Document 1). When the
上述したような送信元と受信先の間でのパケット送信及びその応答手続を利用した距離測定方法において、送信元すなわち測定側の端末が、パケットを送信してから、受信先すなわち測定対象側の端末からの返信パケットを受信(すなわちパケット検出)するまでの時間は、通常、送信元端末内のクロックを基準に測定される。具体的には、パケットを送信した時点でカウンターを起動し、受信先端末からの返信パケットを受信した時点でのカウンター値を観測することによってパケット往復の所要時間を知ることができる。ここで、内部のカウンターをインクリメントするための基準クロックが80MHzの周期である場合には、1クロックが12.5ナノ秒であるから、12.5ナノ秒の精度(分解能)で到着時間を測定することになる。 In the distance measurement method using the packet transmission between the transmission source and the reception destination and the response procedure as described above, the transmission source, that is, the measurement side terminal transmits the packet, and then the reception destination, that is, the measurement target side. The time until receiving a reply packet from the terminal (that is, packet detection) is usually measured with reference to the clock in the transmission source terminal. Specifically, the time required for the round trip of the packet can be known by activating the counter when the packet is transmitted and observing the counter value when the reply packet from the receiving terminal is received. Here, when the reference clock for incrementing the internal counter has a period of 80 MHz, since one clock is 12.5 nanoseconds, the arrival time is measured with an accuracy (resolution) of 12.5 nanoseconds. Will do.
また、通信端末におけるパケット検出は、通常、プリアンブル内に繰り返し含まれる既知トレーニング・シーケンスの相関をとり、相関値が所定の閾値を超えたことによって判別される(例えば、特許文献2を参照のこと)。このパケット検出処理はディジタル領域において行なわれる。 Further, packet detection in a communication terminal is usually determined by correlating a known training sequence repeatedly included in a preamble, and the correlation value exceeds a predetermined threshold (see, for example, Patent Document 2). ). This packet detection process is performed in the digital domain.
例えば、80MHzのクロックでサンプリングされた受信データに対して相関処理を行なう場合には、相関出力も80MHzの精度(分解能)で返信パケットの到着時刻を判別することが可能である。言い換えれば、パケット到着時刻の測定結果は80MHzというクロック幅に丸め込まれる。さらに複数回のパケットを受信することにより、80MHzのサンプリングよりも細かい精度で求めることもある程度は可能であるが、その平均化の効果も限られるという問題がある。電波の伝搬速度が毎秒3.0×108メートルであることを考慮すると、パケット到着時刻の精度がサンプリング・クロック幅に丸め込まれる影響は無視し難い。 For example, when correlation processing is performed on received data sampled with an 80 MHz clock, the arrival time of the return packet can be determined with a correlation output of 80 MHz accuracy (resolution). In other words, the packet arrival time measurement result is rounded to a clock width of 80 MHz. Further, by receiving a plurality of packets, it is possible to obtain the accuracy with finer precision than sampling at 80 MHz, but there is a problem that the effect of the averaging is limited. Considering that the propagation speed of radio waves is 3.0 × 10 8 meters per second, it is difficult to ignore the effect that the accuracy of the packet arrival time is rounded to the sampling clock width.
本発明の目的は、送信元(測定側)端末と受信先(測定対象側)端末の間でのパケット送信及びその応答手続を利用して好適に端末間の距離を測定することができる、優れたパケット検出装置及びパケット検出方法、距離測定装置及び距離測定方法、通信装置、コンピューター・プログラムを提供することにある。 The object of the present invention is to be able to suitably measure the distance between the terminals using the packet transmission between the transmission source (measurement side) terminal and the reception destination (measurement target side) terminal and its response procedure. Another object of the present invention is to provide a packet detecting device and a packet detecting method, a distance measuring device and a distance measuring method, a communication device, and a computer program.
本発明のさらなる目的は、上記通信方式の距離測定を行なう際に、送信元端末が受信先端末からの返信パケットをプリアンブル部分の相関処理により発見して到着時刻を好適に判別することができる、優れたパケット検出装置及びパケット検出方法、距離測定装置及び距離測定方法、通信装置、コンピューター・プログラムを提供することにある。 Further object of the present invention is that when performing distance measurement of the above communication method, the transmission source terminal can find the return packet from the reception destination terminal by correlation processing of the preamble part, and can appropriately determine the arrival time. An object is to provide an excellent packet detection device and packet detection method, a distance measurement device and a distance measurement method, a communication device, and a computer program.
本発明のさらなる目的は、上記通信方式の距離測定を行なう際に、送信元端末において受信先端末からの返信パケットの到着時刻をディジタル処理におけるサンプリング・クロックよりも高い精度で判別することができる、優れたパケット検出装置及びパケット検出方法、距離測定装置及び距離測定方法、通信装置、コンピューター・プログラムを提供することにある。 A further object of the present invention is to determine the arrival time of a return packet from a receiving terminal at a source terminal with higher accuracy than a sampling clock in digital processing when performing distance measurement of the communication method. An object is to provide an excellent packet detection device and packet detection method, a distance measurement device and a distance measurement method, a communication device, and a computer program.
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項1に記載の発明は、通信相手から受信したパケットの検出を行なうパケット検出装置であって、所定のクロックで動作するディジタル処理部内において、前記受信したパケットの先頭に付加された既知パターンの相互相関をとってパケットの検出を行なうために、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに前記既知パターンをそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを相互相関用のタップ係数として選択的に提供する相互相関用既知パターン提供部と、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供部から提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定部と、
を具備することを特徴とするパケット検出装置である。
The present application has been made in consideration of the above-described problems, and the invention according to
A plurality of types of cross-correlation obtained by passing the known pattern through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficients as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A known pattern providing unit for cross-correlation that selectively provides a known pattern as a tap coefficient for cross-correlation;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation that calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern-providing unit for cross-correlation, and becomes the maximum correlation value A packet arrival estimation unit that estimates arrival of a packet at a timing within a period of
A packet detection apparatus comprising:
また、本願の請求項2に記載の発明は、通信相手から受信したパケットの検出を行なうパケット検出装置であって、所定のクロックで動作するディジタル処理部内において、前記受信したパケットの先頭に付加された既知パターンの相互相関をとってパケットの検出を行なうために、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供部と、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供部から提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定部と、
を具備することを特徴とするパケット検出装置である。
The invention according to
A plurality of types of cross-correlation receptions obtained by passing received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A reception signal providing unit for cross-correlation that selectively provides a signal;
A cross-correlation received signal that calculates a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing unit, and has a maximum correlation value. A packet arrival estimation unit that estimates arrival of a packet at a timing within the period of the clock corresponding to
A packet detection apparatus comprising:
また、本願の請求項3に記載の発明は、複数回の受信パケットを用いた前記パケット到来推定部の推定結果を平均化する平均化部をさらに備え、平均化効果によってパケット到来の推定精度を向上させるものである。
The invention according to
また、本願の請求項4に記載の発明は、通信相手から受信したパケットの検出を行なうパケット検出方法であって、所定のクロックで動作するディジタル処理部内において、前記受信したパケットの先頭に付加された既知パターンの相互相関をとってパケットの検出を行なうために、
通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに前記既知パターンをそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供ステップと、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供ステップから提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定ステップと、
を有することを特徴とするパケット検出方法である。
The invention according to claim 4 of the present application is a packet detection method for detecting a packet received from a communication partner, and is added to the head of the received packet in a digital processing unit operating at a predetermined clock. In order to detect the packet by cross-correlating the known patterns,
A plurality of types of cross-correlation known obtained by passing the known patterns through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used at the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. Providing a known pattern for cross-correlation that selectively provides a pattern;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation which calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern for cross-correlation step, and becomes the maximum correlation value A packet arrival estimation step for estimating the arrival of a packet at a timing within a period of
A packet detection method characterized by comprising:
また、本願の請求項5に記載の発明は、通信相手から受信したパケットの検出を行なうパケット検出方法であって、所定のクロックで動作するディジタル処理部内において、前記受信したパケットの先頭に付加された既知パターンの相互相関をとってパケットの検出を行なうために、
通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供ステップと、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供ステップから提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定ステップと、
を有することを特徴とするパケット検出方法である。
The invention according to
A plurality of types of received signals for cross-correlation obtained by passing the received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used at the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A reception signal providing step for cross-correlation that selectively provides
A cross-correlation received signal that has a maximum correlation value by calculating a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing step. A packet arrival estimation step of estimating the arrival of a packet at a timing within the period of the clock corresponding to
A packet detection method characterized by comprising:
また、本願の請求項6に記載の発明は、パケットの応答手続を利用した距離測定を所定のクロックで動作するディジタル処理部内で行なう距離測定装置であって、
通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持部と、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターにそれぞれあらかじめ保持している既知パターンを通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供部と、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供部から提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定部と、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算部と、
を具備することを特徴とする距離測定装置。
である。
The invention according to claim 6 of the present application is a distance measuring device that performs distance measurement using a packet response procedure in a digital processing unit that operates with a predetermined clock,
A packet transmission time holding unit that holds the time at which the packet was transmitted to the communication partner;
A plurality of types of mutual gains obtained through known patterns respectively held in advance by a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A cross-correlation known pattern providing unit that selectively provides a known pattern for correlation;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation that calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern-providing unit for cross-correlation, and becomes the maximum correlation value A packet arrival time estimation unit that estimates the arrival time of a packet at a timing within a period of
A distance calculator that calculates a distance to the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
A distance measuring device comprising:
It is.
また、本願の請求項7に記載の発明は、パケットの応答手続を利用した距離測定を所定のクロックで動作するディジタル処理部内で行なう距離測定装置であって、
通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持部と、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供部と、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供部から提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定部と、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算部と、
を具備することを特徴とする距離測定装置である。
The invention according to claim 7 of the present application is a distance measuring device that performs distance measurement using a packet response procedure in a digital processing unit that operates with a predetermined clock,
A packet transmission time holding unit that holds the time at which the packet was transmitted to the communication partner;
A plurality of types of cross-correlation receptions obtained by passing received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A reception signal providing unit for cross-correlation that selectively provides a signal;
A cross-correlation received signal that calculates a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing unit, and has a maximum correlation value. A packet arrival time estimation unit that estimates the arrival time of a packet at a timing within the period of the clock corresponding to
A distance calculator that calculates a distance to the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
It is a distance measuring device characterized by comprising.
また、本願の請求項8に記載の発明は、パケットの応答手続を利用した距離測定を所定のクロックで動作するディジタル処理部内で行なう距離測定方法であって、
通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持ステップと、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターにそれぞれあらかじめ保持している既知パターンを通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供ステップと、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供ステップから提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定ステップと、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算ステップと、
を有することを特徴とする距離測定方法である。
The invention according to
A packet transmission time holding step for holding the time at which the packet was transmitted to the communication partner;
A plurality of types of mutual gains obtained through known patterns respectively held in advance by a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. Providing a known pattern for cross-correlation that selectively provides a known pattern for correlation;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation which calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern for cross-correlation step, and becomes the maximum correlation value A packet arrival time estimation step for estimating a packet arrival time at a timing within a period of
A distance calculating step for calculating a distance from the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
A distance measuring method characterized by comprising:
また、本願の請求項9に記載の発明は、パケットの応答手続を利用した距離測定を所定のクロックで動作するディジタル処理部内で行なう距離測定方法であって、
通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持ステップと、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供ステップと、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供ステップから提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定ステップと、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算ステップと、
を有することを特徴とする距離測定方法である。
The invention according to
A packet transmission time holding step for holding the time at which the packet was transmitted to the communication partner;
A plurality of types of cross-correlation receptions obtained by passing received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A cross-correlation received signal providing step for selectively providing a signal;
A cross-correlation received signal that has a maximum correlation value by calculating a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing step. A packet arrival time estimation step for estimating a packet arrival time at a timing within a period of the clock corresponding to
A distance calculating step for calculating a distance from the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
A distance measuring method characterized by comprising:
また、本願の請求項10に記載の発明は、
通信相手とパケットの送受信を行なう送受信部と、
前記通信相手に送信するパケット並びに通信相手から受信したパケットのデータ処理を行なうデータ処理部と、
所定のクロックで動作するディジタル処理部内に配置され、前記通信相手までの距離を判別する距離判別部と、
を具備し、
前記距離判別部は、
前記通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持部と、 前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターにそれぞれあらかじめ保持している既知パターンを通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供部と、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供部から提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定部と、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算部と、
を備える、
ことを特徴とする通信装置である。
The invention according to claim 10 of the present application is
A transmission / reception unit for transmitting / receiving packets to / from a communication partner;
A data processing unit that performs data processing of a packet to be transmitted to the communication partner and a packet received from the communication partner;
A distance determining unit that is arranged in a digital processing unit that operates at a predetermined clock and determines a distance to the communication partner;
Comprising
The distance discriminating unit
A packet transmission time holding unit that holds a time at which a packet is transmitted to the communication partner, and a plurality of types of tap coefficients that are shifted at a plurality of timings smaller than the clock width, the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner. A cross-correlation known pattern providing unit that selectively provides a plurality of types of cross-correlation known patterns obtained through known patterns respectively held in advance in the digital filter;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation that calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern-providing unit for cross-correlation, and becomes the maximum correlation value A packet arrival time estimation unit that estimates the arrival time of a packet at a timing within a period of
A distance calculator that calculates a distance to the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
Comprising
It is a communication apparatus characterized by this.
また、本願の請求項11に記載の発明は、
通信相手とパケットの送受信を行なう送受信部と、
前記通信相手に送信するパケット並びに通信相手から受信したパケットのデータ処理を行なうデータ処理部と、
所定のクロックで動作するディジタル処理部内に配置され、前記通信相手までの距離を判別する距離判別部と、
を具備し、
前記距離判別部は、
前記通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持部と、 前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供部と、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供部から提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定部と、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算部と、
を備える、
ことを特徴とする通信装置である。
The invention according to claim 11 of the present application is
A transmission / reception unit for transmitting / receiving packets to / from a communication partner;
A data processing unit that performs data processing of a packet to be transmitted to the communication partner and a packet received from the communication partner;
A distance determining unit that is arranged in a digital processing unit that operates at a predetermined clock and determines a distance to the communication partner;
Comprising
The distance discriminating unit
A packet transmission time holding unit that holds a time at which a packet is transmitted to the communication partner, and a plurality of types of tap coefficients that are shifted at a plurality of timings smaller than the clock width, the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner. A cross-correlation reception signal providing unit that selectively provides a plurality of types of cross-correlation reception signals obtained by passing the reception signals through the digital filter;
A cross-correlation received signal that calculates a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing unit, and has a maximum correlation value. A packet arrival time estimation unit that estimates the arrival time of a packet at a timing within the period of the clock corresponding to
A distance calculator that calculates a distance to the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
Comprising
It is a communication apparatus characterized by this.
また、本願の請求項12に記載の発明は、所定のクロックで動作するディジタル処理部内において、通信相手から受信したパケットの先頭に付加された既知パターンの相互相関をとってパケットの検出を行なうための処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記コンピューターを、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに前記既知パターンをそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供部、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供部から提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定部、
として機能させるためのコンピューター・プログラムである。
In the invention according to claim 12 of the present application, in the digital processing unit operating at a predetermined clock, the packet is detected by taking the cross-correlation of the known pattern added to the head of the packet received from the communication partner. A computer program written in a computer-readable format to execute the process on a computer,
A plurality of types of cross-correlation obtained by passing the known pattern through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficients as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A known pattern providing unit for cross-correlation that selectively provides a known pattern;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation that calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern-providing unit for cross-correlation, and becomes the maximum correlation value A packet arrival estimation unit that estimates the arrival of a packet at a timing within a period of
It is a computer program to function as.
また、本願の請求項13に記載の発明は、所定のクロックで動作するディジタル処理部内において、通信相手から受信したパケットの先頭に付加された既知パターンの相互相関をとってパケットの検出を行なうための処理をコンピューター上で実行するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムであって、前記コンピューターを、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供部、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供部から提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定部、
として機能させるためのコンピューター・プログラムである。
In the invention according to claim 13 of the present application, in the digital processing unit operating at a predetermined clock, the packet is detected by taking the cross-correlation of the known pattern added to the head of the packet received from the communication partner. A computer program written in a computer-readable format to execute the process on a computer,
A plurality of types of cross-correlation receptions obtained by passing received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A reception signal providing unit for cross-correlation that selectively provides a signal;
A cross-correlation received signal that calculates a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing unit, and has a maximum correlation value. A packet arrival estimation unit that estimates arrival of a packet at a timing within a period of the clock corresponding to
It is a computer program to function as.
本願の請求項12及び13の各々に係るコンピューター・プログラムは、コンピューター上で所定の処理を実現するようにコンピューター可読形式で記述されたコンピューター・プログラムを定義したものである。換言すれば、本願の請求項12及び13の各々に係るコンピューター・プログラムをコンピューターにインストールすることによって、コンピューター上では協働的作用が発揮され、本願の請求項1及び2の各々に係るパケット検出装置と同様の作用効果をそれぞれ得ることができる。
The computer program according to each of
本発明によれば、送信元(測定側)端末と受信先(測定対象側)端末の間でのパケット送信及びその応答手続を利用して好適に端末間の距離を測定することができる、優れたパケット検出装置及びパケット検出方法、距離測定装置及び距離測定方法、通信装置、コンピューター・プログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to preferably measure the distance between the terminals using the packet transmission between the transmission source (measurement side) terminal and the reception destination (measurement target side) terminal and its response procedure. A packet detection device and a packet detection method, a distance measurement device and a distance measurement method, a communication device, and a computer program can be provided.
また、本発明によれば、上記通信方式の距離測定を行なう際に、送信元端末が受信先端末からの返信パケットをプリアンブル部分の相関処理により発見して到着時刻を好適に判別することができる、優れたパケット検出装置及びパケット検出方法、距離測定装置及び距離測定方法、通信装置、コンピューター・プログラムを提供することができる。 According to the present invention, when measuring the distance of the above communication method, the transmission source terminal can find the return packet from the reception destination terminal by the correlation processing of the preamble part, and can appropriately determine the arrival time. An excellent packet detection device and packet detection method, distance measurement device and distance measurement method, communication device, and computer program can be provided.
また、本発明によれば、上記通信方式の距離測定を行なう際に、送信元端末において受信先端末からの返信パケットの到着時刻をディジタル処理におけるサンプリング・クロックよりも高い精度で判別することができる、優れたパケット検出装置及びパケット検出方法、距離測定装置及び距離測定方法、通信装置、コンピューター・プログラムを提供することができる。 Further, according to the present invention, when measuring the distance of the above communication method, it is possible to determine the arrival time of the return packet from the destination terminal at the transmission source terminal with higher accuracy than the sampling clock in the digital processing. An excellent packet detection device and packet detection method, distance measurement device and distance measurement method, communication device, and computer program can be provided.
パケットの送信時には、帯域を制限するためにディジタル・フィルターが使用され、受信側でも同じ特性のディジタル・フィルターが使用されるのが通常の無線通信機である。本願の請求項1、4、12に記載の発明によれば、送信側と同じ特性のディジタル・フィルターのタップ係数を、クロック幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせ、各フィルターに通して複数種類の既知パターンを用意しておき、受信信号との複数種類の既知パターンの各々と相互相関を演算し、最大の相関値となる既知パターンに対応するタイミングをパケットの到来時刻と推定するので、ディジタル処理部におけるサンプリング・クロック幅よりも高い精度でのパケット位置の到着を推定可能になる。
At the time of packet transmission, a digital filter is used to limit the band, and a digital filter having the same characteristics is also used on the receiving side in a normal wireless communication device. According to the invention described in
また、本願の請求項2、5、13に記載の発明によれば、送信側と同じ特性のディジタル・フィルターのタップ係数をクロック幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通し、各々の信号と既知パターンとの相互相関を順次演算し、最大の相関値となる既知パターンに対応するタイミングをパケットの到来時刻と推定するので、ディジタル処理部におけるサンプリング・クロック幅よりも高い精度でのパケット位置の到着を推定可能になる。
In addition, according to the invention described in
また、本願の請求項3に記載の発明によれば、複数のパケットを用いたパケット到来の推定結果を平均化する効果によって、クロック幅より細かいタイミングでシフトさせた各ディジタルに対応する相関出力の比較の精度を高めることができる。
Further, according to the invention described in
また、本願の請求項6、8、10に記載の発明は、通信相手との間でのパケット送信及びその応答手続を利用した通信方式の距離測定を行なうが、送信側と同じ特性のディジタル・フィルターのタップ係数を、クロック幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせ、各フィルターに通して複数種類の既知パターンを用意しておき、受信信号との複数種類の既知パターンの各々と相互相関を演算し、最大の相関値となる既知パターンに対応するタイミングをパケットの到来時刻と推定するので、ディジタル処理部におけるサンプリング・クロック幅よりも高い精度でパケット到来時刻を推定することが可能となることから、距離測定の精度が向上する。
The inventions described in
また、本願の請求項7、9、11に記載の発明は、通信相手との間でのパケット送信及びその応答手続を利用した通信方式の距離測定を行なうが、送信側と同じ特性のディジタル・フィルターのタップ係数をクロック幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通し、各々の信号と既知パターンとの相互相関を順次演算し、最大の相関値となる既知パターンに対応するタイミングをパケットの到来時刻と推定するので、ディジタル処理部におけるサンプリング・クロック幅よりも高い精度でパケット到来時刻を推定することが可能となることから、距離測定の精度が向上する。
Further, the invention according to
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。 Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図9には、無線通信機能を搭載したコンピューターの構成例を示している。 FIG. 9 shows a configuration example of a computer equipped with a wireless communication function.
CPU(Central Processing Unit)1は、オペレーティング・システム(OS)が提供するプログラム実行環境下で、ROM(Read Only Memory)2やハード・ディスク・ドライブ(HDD)11に格納されているプログラムを実行する。例えば、後述する受信パケットの同期処理又はその一部の処理をCPU1が所定のプログラムを実行するという形態で実現することもできる。
A CPU (Central Processing Unit) 1 executes a program stored in a ROM (Read Only Memory) 2 or a hard disk drive (HDD) 11 under a program execution environment provided by an operating system (OS). . For example, the received packet synchronization process described later or a part of the process can be realized in a form in which the
ROM2は、POST(Power On Self Test)やBIOS(Basic Input Output System)などのプログラム・コードを恒久的に格納する。RAM(Random Access Memory)3は、ROM2やHDD11に格納されているプログラムをCPU1が実行する際にロードしたり、実行中のプログラムの作業データを一時的に保持したりするために使用される。これらはCPU1のローカル・ピンに直結されたローカル・バス4により相互に接続されている。
The
ローカル・バス4は、ブリッジ5を介して、PCI(Peripheral Component Interconnect)バスなどの入出力バス6に接続されている。
The local bus 4 is connected via a
キーボード8と、マウスなどのポインティング・デバイス9は、ユーザにより操作される入力デバイスである。ディスプレイ10は、LCD(Liquid Crystal Display)又はCRT(Cathode Ray Tube)などから成り、各種情報をテキストやイメージで表示する。
A
HDD11は、記録メディアとしてのハード・ディスクを内蔵したドライブ・ユニットであり、ハード・ディスクを駆動する。ハード・ディスクには、オペレーティング・システムや各種アプリケーションなどCPU1が実行するプログラムをインストールしたり、データ・ファイルなどを保存したりするために使用される。
The
通信部12は、例えばIEEE802.11a/nに従う無線通信インターフェースであり、インフラストラクチャ・モード下でアクセスポイント若しくは端末局として動作し、あるいはアドホック・モード下で動作し、通信範囲内に存在するその他の通信端末との通信を実行する。また、本実施形態では、通信部12は、通信相手との間でのパケット送信及びその応答手続を利用した通信方式の距離測定を行なうようになっている(後述)。
The
図1には、図9に示したコンピューターに装備される通信部12内の構成例を模式的に示している。図示の通信機のディジタル処理は例えば80MHzのクロックを基準に動作するものとする。また、図示の通信機は、IEEE802.11a及びIEEE802.11bなど、異なるチャネルを使用する複数の通信システムに用いることを想定している。IEEE802.11aは5GHz帯の周波数チャネルを使用し、IEEE802.11bは2.4GHz帯の周波数チャネルを使用することから(周知)、送受信ブランチは、5GHz帯用のRF送受信部及び2.4GHz帯用のRF送受信部の組み合わせを備えている。但し、本発明の要旨は、複数のチャネルに対応する通信機に限定されるものではない。
FIG. 1 schematically shows a configuration example in the
送受信アンテナ101は、アンテナ・スイッチ102を介してRF送受信回路部103に接続される。RF送受信回路部103は、受信系統として、低雑音アンプ(Low Noise Amplifier:LNA)、RF周波数帯の受信信号をダウンコンバートする直交復調器(IQデモジュレーター)、受信信号の電力が後段のADコンバータ(Analog to Digital Comverter:ADC)のダイナミック・レンジに収まるように正規化するAGC(Automatic Gain Control:自動利得制御)アンプ、所望帯域以外の信号成分を除去するアナログ低域フィルタ(LPF)などを備え、また、送信系統として、DA変換した後のアナログ送信信号から所望帯域以外の信号成分を除去するアナログLPF、RF周波数帯の送信信号にアップコンバートする直交変調器(IQモジュレーター)、送信信号を電力増幅する電力増幅アンプ(Power Amplifier)などで構成される(いずれも図示しない)。
The transmission / reception antenna 101 is connected to the RF transmission / reception circuit unit 103 via the
また、上述したように、通信機は、5GHz帯を用いるIEEE802.11aと2.4GHz帯を用いるIEEE802.11bが並存するマルチパス通信環境で使用することが想定されており、送受信ブランチ毎のRF送受信回路部103は、5GHz帯用RF送受信部103Aと、2.4GHz帯用RF送受信部103Bをそれぞれ備えている。 Further, as described above, the communication device is assumed to be used in a multipath communication environment in which IEEE802.11a using the 5 GHz band and IEEE802.11b using the 2.4 GHz band coexist. The transmission / reception circuit unit 103 includes a 5 GHz band RF transmission / reception unit 103A and a 2.4 GHz band RF transmission / reception unit 103B.
各RF送受信処理部103A、103Bは、スイッチ104を介して、AD変換器(ADC)105A、DA変換器(DAC)105Bに接続される。
Each of the RF transmission / reception processing units 103A and 103B is connected to an AD converter (ADC) 105A and a DA converter (DAC) 105B via a
送信データ処理部109は、上位処理部110から渡された送信データ・ストリームをパケットに分割し、符号化などの処理を施してからDA変換器105Bに渡す。OFDM変調方式を採用する通信システムにおいては、IFFT(Inverse FFT:逆高速フーリエ変換)演算などのOFDM変調処理が行なわれる。そして、送信ディジタル・フィルター106Bは、アナログ変換する直前のディジタル送信信号に対し帯域の制限をかける。
The transmission
受信ディジタル・フィルター106Aは、AD変換器105Aでディジタル変換された受信信号に対し帯域の制限をかける。なお、通常の通信機では、受信側でも送信側と同じ特性の(すなわち、同じタップ係数で構成される)ディジタル・フィルターが使用される。
The reception
同期処理部107では、帯域制限が施された後のディジタル受信信号に対し、パケット発見に基づく大雑把な受信タイミング(仮受信タイミング)の決定や、周波数オフセット補正、ノイズ推定、仮受信タイミングを利用したより正確な受信タイミングの抽出などの処理が行なわれる。仮受信タイミングは、パケット先頭のバースト的な既知リファレンス信号の自己相関演算に基づいて決定することができる。また、正確な受信タイミングは、既知リファレンス信号の相互相関演算に基づいて決定することができる。
The
そして、受信データ処理部108は、同期処理がされた以降の部分(情報フィールド)の復号処理を行なって、元のデータを再生して上位処理部110に渡す。OFDM変調方式を採用する通信システムにおいては、FFT演算などのOFDM復調処理が行なわれる。 Then, the received data processing unit 108 performs a decoding process on the portion (information field) after the synchronization processing, reproduces the original data, and passes it to the higher-level processing unit 110. In a communication system employing the OFDM modulation scheme, OFDM demodulation processing such as FFT operation is performed.
なお、パケットは、一般に、送受信間で共有するトレーニング・シーケンスからなる既知信号部分と、ヘッダやペイロードからなる情報信号部分(ユーザー・データ)からなる(図10を参照のこと)。IEEE802.11a/gにおけるフレーム・フォーマットでは、仮受信タイミング決定や周波数オフセットに利用できる短いトレーニング系列(Short Training Sequence:STS)からなるプリアンブル区間(STF:Short Training Field)や、正確な受信タイミングの抽出に利用で切る長いトレーニング系列(Long Training Sequence:LTS)からなるプリアンブル区間(LTF:Long Training Field)が定義されているが、本明細書では詳細な説明を省略する。 Note that a packet generally includes a known signal portion composed of a training sequence shared between transmission and reception and an information signal portion (user data) composed of a header and a payload (see FIG. 10). In the frame format in IEEE802.11a / g, a preamble section (STF: Short Training Field) consisting of a short training sequence (STS) that can be used for temporary reception timing determination and frequency offset, and accurate reception timing extraction Although a preamble section (LTF) consisting of a long training sequence (LTS) that is cut by use is defined, detailed description thereof is omitted in this specification.
本実施形態に係る通信機では、通信相手との間でのパケット送信及びその応答手続を利用した通信方式の距離測定を行なうが、以下ではこの点について詳解する。 The communication device according to the present embodiment performs distance measurement of a communication method using packet transmission with a communication partner and a response procedure thereof, which will be described in detail below.
図1に示す通信機は、通信相手にパケットを送信した時刻をパケット送信時刻保持部121に記憶しておくとともに、パケット到着時刻判別部122では通信相手からの返信パケットの到着時刻をパケット先頭の既知パターンの相互相関演算に基づいて判別する。距離計算部124は、通信相手側でパケットを受信してから返信するまでの一定の処理時間があらかじめ分かっているので、パケット送信時刻とパケット到着時刻の時間差からこの処理時間を除くことで、空間上でパケットが往来することによる所要時間を求める。そして、この所要時間の2分の1を電波の伝搬速度(毎秒3.0×108メートル)で割り算することで、通信相手との距離を算出することができる。 The communication device shown in FIG. 1 stores the time at which a packet is transmitted to the communication partner in the packet transmission time holding unit 121, and the packet arrival time determination unit 122 determines the arrival time of the reply packet from the communication partner at the beginning of the packet. Discrimination is performed based on cross-correlation calculation of known patterns. Since the distance calculation unit 124 knows in advance a certain processing time from when a packet is received on the communication partner side to when it is returned, the processing time is removed from the time difference between the packet transmission time and the packet arrival time. The time required for packet traffic is obtained above. Then, by dividing the one-half of the time required by the radio wave propagation speed (per 3.0 × 10 8 meters), it is possible to calculate the distance to the communication partner.
パケット到着時刻判別部122において、通信機内のクロックを基準に相関処理を行なうと、基準クロックが80MHzの周期である場合には12.5ナノ秒の精度で到着時間を測定することになる。すなわち、時刻判別の分解能はクロック幅に丸め込まれてしまい、充分な距離測定精度が得られなくなることが懸念される。 When the packet arrival time discriminating unit 122 performs correlation processing based on the clock in the communication device, when the reference clock has a period of 80 MHz, the arrival time is measured with an accuracy of 12.5 nanoseconds. That is, there is a concern that the resolution for time discrimination is rounded down to the clock width, and sufficient distance measurement accuracy cannot be obtained.
そこで、本実施形態では、ディジタル・フィルターのタップ係数をクロック幅以内で細かい複数のタイミングでシフトさせ、これら複数種類のディジタル・フィルターに既知パターンをそれぞれ通すことで相関用に複数種類の既知パターンを作成し、これら複数の既知パターンと受信信号との相関出力のうち最大のものを検出することによって、クロック幅の精度以上の精度でパケットの到着位置を判別するようにしている。 Therefore, in the present embodiment, the tap coefficients of the digital filter are shifted at a plurality of fine timings within the clock width, and a plurality of types of known patterns are used for correlation by passing these patterns through the plurality of types of digital filters. The arrival position of the packet is determined with an accuracy higher than the accuracy of the clock width by creating and detecting the maximum one of the correlation outputs between the plurality of known patterns and the received signal.
図2には、パケット到着時刻判別部122において既知パターンとの相互相関演算によってパケット到着時刻を判別する仕組みを図解している。 FIG. 2 illustrates a mechanism in which the packet arrival time discriminating unit 122 discriminates the packet arrival time by cross-correlation with a known pattern.
相互相関用既知パターン提供部123は、まず、クロック幅を例えば100等分して細分化し、細分化したタイミング毎に相関用の既知パターンを用意する。具体的には、通信相手側の送信ディジタル・フィルターと同じ特性となるディジタル・フィルターのタップ係数を100等分した細かい複数のタイミングでシフトさせて、100種類のディジタル・フィルターを作成し、規格で定義されている既知パターンを各ディジタル・フィルターに通すことによって、クロック幅を100等分に細分化した各タイミングに対応する100種類の既知パターンを作成することができる。既知パターンは、サンプリング周期毎のタップ係数の集合からなる。 The cross-correlation known pattern providing unit 123 first subdivides the clock width into, for example, 100 equal parts, and prepares a known pattern for correlation for each subdivided timing. Specifically, the digital filter tap coefficient of the same characteristics as the transmission digital filter on the communication partner side is shifted at a plurality of fine timings divided into 100 equal parts to create 100 types of digital filters. By passing the defined known patterns through each digital filter, 100 kinds of known patterns corresponding to the respective timings obtained by dividing the clock width into 100 equal parts can be created. A known pattern consists of a set of tap coefficients for each sampling period.
図3中の黒丸の部分の値が、基本となるディジタル・フィルターのタップ係数であり、図4並びに図5には、クロック幅以内の細かいタイミングでシフトさせたタップ係数をそれぞれ黒丸で表している。相互相関用既知パターン提供部123は、これらのディジタル・フィルターに既知パターンをそれぞれ通して得られるN個のタップ係数Wi(0)、Wi(1)、…、Wi(N−1)を、シフトしたタイミング毎の相関用既知パターンとして保持しておく(但し、添え字iは、クロック幅を細分化したタイミングの通し番号とする)。 The values of the black circles in FIG. 3 are the tap coefficients of the basic digital filter. In FIG. 4 and FIG. 5, the tap coefficients shifted at fine timings within the clock width are represented by black circles. . The cross-correlation known pattern providing unit 123 includes N tap coefficients W i (0), W i (1),..., W i (N−1) obtained by passing the known patterns through these digital filters. Is stored as a known pattern for correlation at each shifted timing (however, the subscript i is the serial number of the timing obtained by subdividing the clock width).
パケット到着時刻判別部122は、それぞれサンプル周期に相当する遅延時間を持つ複数(N個)の遅延素子を直列接続して構成される遅延部201を備え、遅延部202全体としてはタイミング推定区間の遅延時間を与える。一方、相互相関用既知パターン提供部123は、クロック幅を100等分に細分化した各タイミングに対応する100種類の相関用既知パターンを保持しており、タイミングi毎の既知パターンを表すタップ係数Wi(0)、Wi(1)、…、Wi(N−1)を選択部204で順次選択して、パケット到着時刻判別部122に供給する。
The packet arrival time determination unit 122 includes a delay unit 201 configured by serially connecting a plurality (N) of delay elements each having a delay time corresponding to a sample period, and the
相関用既知パターンは、サンプリング周期毎のN個のタップ係数の集合からなる(前述)。パケット到着時刻判別部122では、受信信号サンプルを遅延部201の各遅延素子で1サンプルずつ遅延させ、各々の遅延信号を相互相関用既知パターン提供部123からの各タップ係数Wi(0)、Wi(1)、…、Wi(N−1)とそれぞれ掛け合わせて合計部202でこれらを合計するという処理を、クロック幅を100等分に細分化した各タイミングについて繰り返し実施することで、細分化したタイミング毎の相互相関値を得ることができる。
The correlation known pattern consists of a set of N tap coefficients for each sampling period (described above). The packet arrival time determination section 122, the received signal samples delayed by one sample by the delay elements of the delay unit 201, each tap coefficient of each of the delayed signal from the cross-correlation for the known pattern providing section 123 W i (0), W i (1),..., W i (N−1) are multiplied and summed by the
そして、ピーク検出部203は、最大の相関値となる既知パターンに対応するタイミングをパケットの到来時刻と推定するので、ディジタル処理部におけるサンプリング・クロック幅よりも高い精度でのパケット位置の到着を推定可能になる。
Since the
図6には、あるタイミングに対応する相互相関用既知パターンと受信信号との相互相関出力の一例を示している。相関出力のピーク値に対応する部分の入力データが、N個のタップ係数と最も相関の高い入力系列と推定され、当該タイミングにおけるパケットの到着時刻の候補となる。本実施形態では、ピーク検出部203は、クロック幅を細分化した各タイミングで得られたパケットの到着時刻の候補の中からさらに最も相関の高いものをとる。
FIG. 6 shows an example of a cross-correlation output between a received signal and a known pattern for cross-correlation corresponding to a certain timing. The input data corresponding to the peak value of the correlation output is estimated as the input sequence having the highest correlation with the N tap coefficients, and becomes a candidate for the arrival time of the packet at the timing. In the present embodiment, the
また、複数のパケットを用いたパケット到来の推定結果を平均化する効果によって、クロック幅より細かいタイミングでシフトさせた各ディジタルに対応する相関出力の比較の精度を高めることができる。 Further, the accuracy of comparing the correlation outputs corresponding to the respective digital signals shifted at timings smaller than the clock width can be improved by the effect of averaging the packet arrival estimation results using a plurality of packets.
通信機が通信相手との距離を測定するための処理手順を以下にまとめておく。 The processing procedure for the communication device to measure the distance to the communication partner is summarized below.
手順1:
通信相手に対しパケットを送信するとともに、80MHzのクロックでカウンターを起動する。
手順2:
通信相手側では、パケットを受信すると、一定の定められたクロック数(例えば、100クロック以内)でパケットを送り返す。同時に、通信相手は、クロック幅よりも細かい精度(100種類のフィルターに対応する相関)でパケット到着位置を取得して、この位置情報を併せて送り返す。
手順3:
通信相手からのパケットを受信して、クロック幅よりも細かい100種類の精度で受信位置を取得するとともに、80MHzのカウンターを停止する。
手順4:
ターンアラウンドタイムの計算を行なう。ここで言うターンアラウンドタイムは、80MHzのカウンター値から、通信相手側での一定の遅延クロック、通信相手側での高精度補正値、及び、自端末での高精度補正値を乗算した値である。
手順5:
ターンアラウンドタイムを2で割って、さらに電波の伝搬速度(毎秒3.0×108メートル)で割り算することにより距離を求める。
Step 1:
A packet is transmitted to the communication partner, and a counter is started with an 80 MHz clock.
Step 2:
When the communication partner receives the packet, it sends back the packet with a fixed number of clocks (for example, within 100 clocks). At the same time, the communication partner acquires the packet arrival position with a precision (correlation corresponding to 100 types of filters) finer than the clock width, and sends back this position information together.
Step 3:
A packet from the communication partner is received, the reception position is acquired with 100 kinds of accuracy smaller than the clock width, and the 80 MHz counter is stopped.
Step 4:
Calculate turnaround time. The turnaround time here is a value obtained by multiplying a counter value of 80 MHz by a constant delay clock on the communication partner side, a high accuracy correction value on the communication partner side, and a high accuracy correction value on the own terminal. .
Step 5:
Divide the turnaround time by 2 and further divide by the radio wave propagation speed (3.0 × 10 8 meters per second) to find the distance.
図7には、上記の手順2及び3の中で、100種類のフィルターを用いて、相関係数の最大値から高精度に到着時刻推定する処理手順をフローチャットの形式で示している。図示のフローチャートにおいて、最大値Aが最終的な最大値であり、最大値Bはテンポラリーの最大値である。
FIG. 7 shows a processing procedure for estimating the arrival time with high accuracy from the maximum value of the correlation coefficient using 100 types of filters in the
まず、基本の(すなわち、基準のクロックからタイミングをシフトさせていない)ディジタル・フィルターを通して作成された既知パターンと受信信号との相互相関を求める(ステップS1)。 First, a cross-correlation between a received pattern and a known pattern generated through a basic (that is, timing is not shifted from a reference clock) digital filter is obtained (step S1).
そして、図6に示したような相関結果を得ると、相関値の最大ピーク値を取得し、これを最大値Aとして保持する(ステップS2)。 Then, when the correlation result as shown in FIG. 6 is obtained, the maximum peak value of the correlation value is acquired and held as the maximum value A (step S2).
次いで、変数iに1を代入する(ステップS3)。iは、ディジタル・フィルターの通し番号を指定するために用いる変数である。 Next, 1 is substituted into the variable i (step S3). i is a variable used for designating the serial number of the digital filter.
次いで、相互相関でピークになるタイミングと、その前後のタイミングを含む3つのタイミングの受信データに対して、i番目のディジタル・フィルターを通して作成された既知パターンと受信信号との相互相関を求めて、上記の3つのタイミングの相互相関値の中で最大のものを最大値Bとする(ステップS4)。最大値Bはテンポラリーの最大値である。 Next, the cross correlation between the received pattern and the known pattern created through the i-th digital filter is obtained with respect to the reception data at three timings including the timing at which the cross correlation peaks and the timing before and after the timing, The maximum value among the above three timing cross-correlation values is set as the maximum value B (step S4). The maximum value B is the maximum temporary value.
次いで、得られた最大値Bと、先に求めた最大値Aとを大小比較する(ステップS5)。そして、最大値Bの方が大きければ(ステップS5のYes)、最大値Aに最大値Bを代入する(ステップS6)。 Next, the obtained maximum value B and the previously obtained maximum value A are compared in magnitude (step S5). If the maximum value B is larger (Yes in step S5), the maximum value B is substituted for the maximum value A (step S6).
そして、iが100に到達するまで(ステップS7のNo)、iを1ずつ増分して(ステップS8)、ステップS4に戻る。このようにして、クロック幅を細分化したすべてのタイミングにシフトしたディジタル・フィルターで作成した既知パターンについて、相互相関を求める処理を繰り返し実行する。そして、最大値Aを最終的な最大値として出力する。 Then, until i reaches 100 (No in step S7), i is incremented by 1 (step S8), and the process returns to step S4. In this way, the process for obtaining the cross-correlation is repeatedly executed for the known pattern created by the digital filter shifted to all timings with the clock width subdivided. Then, the maximum value A is output as the final maximum value.
図1に示した距離測定機能を備えた通信機の変形例として、相互相関用の既知パターンではなく、受信信号の方を、クロック幅を細分化した複数のタイミングに対応した受信ディジタル・フィルターに通して、1つの既知パターンと複数種類の受信信号との間の相関を求めても同様の効果があることが期待される。 As a modification of the communication apparatus having the distance measuring function shown in FIG. 1, the received signal is not a known pattern for cross-correlation, but a received digital filter corresponding to a plurality of timings in which the clock width is subdivided. Thus, it is expected that the same effect can be obtained even if the correlation between one known pattern and a plurality of types of received signals is obtained.
図8には、この通信機の構成例を模式的に示している。図示の通信機のディジタル処理は例えば80MHzのクロックを基準に動作するものとし、また、IEEE802.11a及びIEEE802.11bなど、異なるチャネルを使用する複数の通信システムに用いることを想定している(同上)。 FIG. 8 schematically shows a configuration example of this communication device. The digital processing of the illustrated communication device is assumed to operate based on, for example, an 80 MHz clock, and is assumed to be used for a plurality of communication systems using different channels such as IEEE802.11a and IEEE802.11b (same as above). ).
送受信アンテナ101は、アンテナ・スイッチ102を介してRF送受信回路部103に接続される。RF送受信回路部103は、受信系統として、LNA、直交復調器、AGCアンプ、アナロLPFなどを備え、また、送信系統として、アナログLPF、直交変調器、電力増幅アンプなどで構成される(いずれも図示しない)。
The transmission / reception antenna 101 is connected to the RF transmission / reception circuit unit 103 via the
送受信ブランチ毎のRF送受信回路部103は、5GHz帯用RF送受信部103Aと、2.4GHz帯用RF送受信部103Bをそれぞれ備えている。各RF送受信処理部103A、103Bは、スイッチ104を介して、AD変換器(ADC)105A、DA変換器(DAC)105Bに接続される。
The RF transmission / reception circuit unit 103 for each transmission / reception branch includes a 5 GHz band RF transmission / reception unit 103A and a 2.4 GHz band RF transmission / reception unit 103B. Each of the RF transmission / reception processing units 103A and 103B is connected to an AD converter (ADC) 105A and a DA converter (DAC) 105B via a
送信データ処理部109は、上位処理部110から渡された送信データ・ストリームをパケットに分割し、符号化などの処理を施してからDA変換器105Bに渡す。そして、送信ディジタル・フィルター106Bは、アナログ変換する直前のディジタル送信信号に対し帯域の制限をかける。
The transmission
受信ディジタル・フィルター106Aは、AD変換器105Aでディジタル変換された受信信号に対し帯域の制限をかける。通常の通信機では、受信側でも送信側と同じ特性のディジタル・フィルターが使用される。
The reception
同期処理部107では、帯域制限が施された後のディジタル受信信号に対し、大雑把な受信タイミングの決定や、周波数オフセット補正、ノイズ推定、仮受信タイミングを利用したより正確な受信タイミングの抽出などの処理が行なわれる。そして、受信データ処理部108は、同期処理がされた以降の部分(情報フィールド)の復号処理を行なって、元のデータを再生して上位処理部110に渡す。
The
図1に示す通信機は、通信相手にパケットを送信した時刻をパケット送信時刻保持部121に記憶しておくとともに、パケット到着時刻判別部122では通信相手からの返信パケットの到着時刻をパケット先頭の既知パターンの相互相関演算に基づいて判別する。距離計算部124は、通信相手側でパケットを受信してから返信するまでの一定の処理時間があらかじめ分かっているので、パケット送信時刻とパケット到着時刻の時間差からこの処理時間を除くことで、空間上でパケットが往来することによる所要時間を求める。そして、この所要時間の2分の1を電波の伝搬速度(毎秒3.0×108メートル)で割り算することで、通信相手との距離を算出する。 The communication device shown in FIG. 1 stores the time at which a packet is transmitted to the communication partner in the packet transmission time holding unit 121, and the packet arrival time determination unit 122 determines the arrival time of the reply packet from the communication partner at the beginning of the packet. Discrimination is performed based on cross-correlation calculation of known patterns. Since the distance calculation unit 124 knows in advance a certain processing time from when a packet is received on the communication partner side to when it is returned, the processing time is removed from the time difference between the packet transmission time and the packet arrival time. The time required for packet traffic is obtained above. Then, the distance to the communication partner is calculated by dividing half of the required time by the propagation speed of radio waves (3.0 × 10 8 meters per second).
距離測定時には、タップ係数提供部801は、クロック幅以内で細かいタイミングでシフトさせた複数種類(例えば100種類)のタップ係数を、受信ディジタル・フィルター106Aに供給する。したがって、パケット到着時刻判別部122では、1種類の既知パターンと複数種類の受信信号との相関出力のうち最大のものを検出することによって、クロック幅の精度以上の精度でパケットの到着位置を判別することができる。
At the time of distance measurement, the tap coefficient providing unit 801 supplies a plurality of types (for example, 100 types) of tap coefficients shifted with fine timing within the clock width to the reception
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。 The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention.
本発明の適用範囲は、IEEE802.11a/nなどの無線LAN規格に限定されるものではなく、さまざまなディジタル無線技術に遍く本発明を利用することができる。 The scope of application of the present invention is not limited to wireless LAN standards such as IEEE802.11a / n, and the present invention can be applied to various digital wireless technologies.
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。 In short, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the description of the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims should be taken into consideration.
1…CPU
2…ROM
3…RAM
4…ローカル・バス
5…ブリッジ
6…入出力バス
7…入出力インターフェース
8…キーボード
9…ポインティング・デバイス(マウス)
10…ディスプレイ
11…HDD
12…通信部
101…アンテナ
102…アンテナ・スイッチ
103…RF送受信回路部
103A…5GHz帯用RF送受信回路部
103B…2.4GHz帯用RF送受信回路部
104…スイッチ
105A…AD変換器(ADC)、105B…DA変換器(DAC)
106A…受信ディジタル・フィルター
106B…送信ディジタル・フィルター
107…同期処理部
108…受信データ処理部
109…送信データ処理部
110…上位処理部
121…パケット送信時刻保持部
122…パケット到着時刻判別部
123…相互相関用既知パターン提供部
124…距離計算部
201…遅延部
202…合計部
203…ピーク検出部
204…選択部
801…タップ係数提供部
1 ... CPU
2 ... ROM
3 ... RAM
4 ...
10 ...
DESCRIPTION OF
106A ... Reception
Claims (13)
通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに前記既知パターンをそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供部と、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供部から提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定部と、
を具備することを特徴とするパケット検出装置。 A packet detection apparatus for detecting a packet received from a communication partner, and detecting a packet by taking a cross-correlation of a known pattern added to the head of the received packet in a digital processing unit operating at a predetermined clock. To do
A plurality of types of cross-correlation known obtained by passing the known patterns through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used at the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A known pattern providing unit for cross-correlation that selectively provides a pattern;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation that calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern-providing unit for cross-correlation, and becomes the maximum correlation value A packet arrival estimation unit that estimates arrival of a packet at a timing within a period of
A packet detection apparatus comprising:
通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供部と、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供部から提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定部と、
を具備することを特徴とするパケット検出装置。 A packet detection apparatus for detecting a packet received from a communication partner, and detecting a packet by taking a cross-correlation of a known pattern added to the head of the received packet in a digital processing unit operating at a predetermined clock. To do
A plurality of types of received signals for cross-correlation obtained by passing the received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used at the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A reception signal providing unit for cross-correlation that selectively provides
A cross-correlation received signal that calculates a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing unit, and has a maximum correlation value. A packet arrival estimation unit that estimates arrival of a packet at a timing within the period of the clock corresponding to
A packet detection apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載のパケット検出装置。 An averaging unit that averages the estimation results of the packet arrival estimation unit using a plurality of received packets;
The packet detection apparatus according to claim 1, wherein the packet detection apparatus is a packet detection apparatus.
通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに前記既知パターンをそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供ステップと、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供ステップから提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定ステップと、
を有することを特徴とするパケット検出方法。 A packet detection method for detecting a packet received from a communication partner, wherein a packet is detected by taking a cross-correlation of a known pattern added to the head of the received packet in a digital processing unit operating at a predetermined clock. To do
A plurality of types of cross-correlation known obtained by passing the known patterns through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used at the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. Providing a known pattern for cross-correlation that selectively provides a pattern;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation which calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern for cross-correlation step, and becomes the maximum correlation value A packet arrival estimation step for estimating the arrival of a packet at a timing within a period of
A packet detection method comprising:
通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供ステップと、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供ステップから提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定ステップと、
を有することを特徴とするパケット検出方法。 A packet detection method for detecting a packet received from a communication partner, wherein a packet is detected by taking a cross-correlation of a known pattern added to the head of the received packet in a digital processing unit operating at a predetermined clock. To do
A plurality of types of received signals for cross-correlation obtained by passing the received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used at the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A reception signal providing step for cross-correlation that selectively provides
A cross-correlation received signal that has a maximum correlation value by calculating a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing step. A packet arrival estimation step of estimating the arrival of a packet at a timing within the period of the clock corresponding to
A packet detection method comprising:
通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持部と、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターにそれぞれあらかじめ保持している既知パターンを通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供部と、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供部から提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定部と、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算部と、
を具備することを特徴とする距離測定装置。 A distance measuring device that performs distance measurement using a packet response procedure in a digital processing unit that operates with a predetermined clock,
A packet transmission time holding unit that holds the time at which the packet was transmitted to the communication partner;
A plurality of types of mutual gains obtained through known patterns respectively held in advance by a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A cross-correlation known pattern providing unit that selectively provides a known pattern for correlation;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation that calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern-providing unit for cross-correlation, and becomes the maximum correlation value A packet arrival time estimation unit that estimates the arrival time of a packet at a timing within a period of
A distance calculator that calculates a distance to the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
A distance measuring device comprising:
通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持部と、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供部と、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供部から提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定部と、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算部と、
を具備することを特徴とする距離測定装置。 A distance measuring device that performs distance measurement using a packet response procedure in a digital processing unit that operates with a predetermined clock,
A packet transmission time holding unit that holds the time at which the packet was transmitted to the communication partner;
A plurality of types of cross-correlation receptions obtained by passing received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A reception signal providing unit for cross-correlation that selectively provides a signal;
A cross-correlation received signal that calculates a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing unit, and has a maximum correlation value. A packet arrival time estimation unit that estimates the arrival time of a packet at a timing within the period of the clock corresponding to
A distance calculator that calculates a distance to the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
A distance measuring device comprising:
通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持ステップと、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターにそれぞれあらかじめ保持している既知パターンを通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供ステップと、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供ステップから提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定ステップと、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算ステップと、
を有することを特徴とする距離測定方法。 A distance measuring method for performing distance measurement using a packet response procedure in a digital processing unit operating with a predetermined clock,
A packet transmission time holding step for holding the time at which the packet was transmitted to the communication partner;
A plurality of types of mutual gains obtained through known patterns respectively held in advance by a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. Providing a known pattern for cross-correlation that selectively provides a known pattern for correlation;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation which calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern for cross-correlation step, and becomes the maximum correlation value A packet arrival time estimation step for estimating a packet arrival time at a timing within a period of
A distance calculating step for calculating a distance from the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
A distance measuring method characterized by comprising:
通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持ステップと、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供ステップと、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供ステップから提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定ステップと、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算ステップと、
を有することを特徴とする距離測定方法。 A distance measuring method for performing distance measurement using a packet response procedure in a digital processing unit operating with a predetermined clock,
A packet transmission time holding step for holding the time at which the packet was transmitted to the communication partner;
A plurality of types of cross-correlation receptions obtained by passing received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A cross-correlation received signal providing step for selectively providing a signal;
A cross-correlation received signal that has a maximum correlation value by calculating a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing step. A packet arrival time estimation step for estimating a packet arrival time at a timing within a period of the clock corresponding to
A distance calculating step for calculating a distance from the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
A distance measuring method characterized by comprising:
前記通信相手に送信するパケット並びに通信相手から受信したパケットのデータ処理を行なうデータ処理部と、
所定のクロックで動作するディジタル処理部内に配置され、前記通信相手までの距離を判別する距離判別部と、
を具備し、
前記距離判別部は、
前記通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持部と、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターにそれぞれあらかじめ保持している既知パターンを通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供部と、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供部から提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定部と、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算部と、
を備える、
ことを特徴とする通信装置。 A transmission / reception unit for transmitting / receiving packets to / from a communication partner;
A data processing unit that performs data processing of a packet to be transmitted to the communication partner and a packet received from the communication partner;
A distance determining unit that is arranged in a digital processing unit that operates at a predetermined clock and determines a distance to the communication partner;
Comprising
The distance discriminating unit
A packet transmission time holding unit for holding a time at which a packet is transmitted to the communication partner;
A plurality of types of mutual gains obtained through known patterns respectively held in advance by a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A cross-correlation known pattern providing unit that selectively provides a known pattern for correlation;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation that calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern-providing unit for cross-correlation, and becomes the maximum correlation value A packet arrival time estimation unit that estimates the arrival time of a packet at a timing within a period of
A distance calculator that calculates a distance to the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
Comprising
A communication device.
前記通信相手に送信するパケット並びに通信相手から受信したパケットのデータ処理を行なうデータ処理部と、
所定のクロックで動作するディジタル処理部内に配置され、前記通信相手までの距離を判別する距離判別部と、
を具備し、
前記距離判別部は、
前記通信相手にパケットを送信した時刻を保持するパケット送信時刻保持部と、
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供部と、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供部から提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来時刻を推定するパケット到来時刻推定部と、
前記パケット送信時刻と前記パケット到来時刻の時間差に基づいて前記通信相手との距離を算出する距離計算部と、
を備える、
ことを特徴とする通信装置。 A transmission / reception unit for transmitting / receiving packets to / from a communication partner;
A data processing unit that performs data processing of a packet to be transmitted to the communication partner and a packet received from the communication partner;
A distance determining unit that is arranged in a digital processing unit that operates at a predetermined clock and determines a distance to the communication partner;
Comprising
The distance discriminating unit
A packet transmission time holding unit for holding a time at which a packet is transmitted to the communication partner;
A plurality of types of cross-correlation receptions obtained by passing received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A reception signal providing unit for cross-correlation that selectively provides a signal;
A cross-correlation received signal that calculates a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing unit, and has a maximum correlation value. A packet arrival time estimation unit that estimates the arrival time of a packet at a timing within the period of the clock corresponding to
A distance calculator that calculates a distance to the communication partner based on a time difference between the packet transmission time and the packet arrival time;
Comprising
A communication device.
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに前記既知パターンをそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用既知パターンを選択的に提供する相互相関用既知パターン提供部、
受信信号と、前記相互相関用既知パターン提供部から提供される複数種類の相互相関用既知パターンの各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用既知パターンに対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定部、
として機能させるためのコンピューター・プログラム。 A computer-readable format for executing processing on a computer for detecting a packet by taking a cross-correlation of a known pattern added to the head of a packet received from a communication partner in a digital processing unit that operates at a predetermined clock. A computer program described in claim 1, wherein the computer is
A plurality of types of cross-correlation obtained by passing the known pattern through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficients as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A known pattern providing unit for cross-correlation that selectively provides a known pattern;
The clock corresponding to the known pattern for cross-correlation that calculates the cross-correlation between the received signal and each of the plurality of types of known patterns for cross-correlation provided from the known pattern-providing unit for cross-correlation, and becomes the maximum correlation value A packet arrival estimation unit that estimates the arrival of a packet at a timing within a period of
A computer program that functions as a computer.
前記通信相手で使用するディジタル・フィルターと同じタップ係数を前記クロックの幅よりも細かい複数のタイミングでシフトさせた複数種類のディジタル・フィルターに受信信号をそれぞれ通して得られる複数種類の相互相関用受信信号を選択的に提供する相互相関用受信信号提供部、
あらかじめ保持している既知パターンと、前記相互相関用受信信号提供部から提供される複数種類の相互相関用受信信号の各々との相互相関を演算し、最大の相関値となる相互相関用受信信号に対応する前記クロックの周期内のタイミングでパケットの到来を推定するパケット到来推定部、
として機能させるためのコンピューター・プログラム。
A computer-readable format for executing processing on a computer for detecting a packet by taking a cross-correlation of a known pattern added to the head of a packet received from a communication partner in a digital processing unit that operates at a predetermined clock. A computer program described in claim 1, wherein the computer is
A plurality of types of cross-correlation receptions obtained by passing received signals through a plurality of types of digital filters obtained by shifting the same tap coefficient as the digital filter used by the communication partner at a plurality of timings finer than the clock width. A reception signal providing unit for cross-correlation that selectively provides a signal;
A cross-correlation received signal that calculates a cross-correlation between a known pattern held in advance and each of a plurality of types of cross-correlation received signals provided from the cross-correlation received signal providing unit, and has a maximum correlation value. A packet arrival estimation unit that estimates arrival of a packet at a timing within a period of the clock corresponding to
A computer program that functions as a computer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008240021A JP2010074564A (en) | 2008-09-18 | 2008-09-18 | Packet detecting apparatus and packet detecting method, distance measuring device and distance measuring method, communication device, and computer program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008240021A JP2010074564A (en) | 2008-09-18 | 2008-09-18 | Packet detecting apparatus and packet detecting method, distance measuring device and distance measuring method, communication device, and computer program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010074564A true JP2010074564A (en) | 2010-04-02 |
Family
ID=42205929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008240021A Pending JP2010074564A (en) | 2008-09-18 | 2008-09-18 | Packet detecting apparatus and packet detecting method, distance measuring device and distance measuring method, communication device, and computer program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010074564A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5247888B2 (en) * | 2009-10-16 | 2013-07-24 | Quadrac株式会社 | Wireless communication system, transmission apparatus, reception apparatus, reception method, and transmission method |
US9742510B2 (en) | 2014-12-12 | 2017-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Packet detection method based on noise power estimation using orthogonal sequence, transmitter, and receiver |
-
2008
- 2008-09-18 JP JP2008240021A patent/JP2010074564A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5247888B2 (en) * | 2009-10-16 | 2013-07-24 | Quadrac株式会社 | Wireless communication system, transmission apparatus, reception apparatus, reception method, and transmission method |
US9742510B2 (en) | 2014-12-12 | 2017-08-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Packet detection method based on noise power estimation using orthogonal sequence, transmitter, and receiver |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7008968B2 (en) | Identification of the departure angle of the multi-antenna transmitter | |
CN1864338B (en) | Method and device for selecting and receiving antenna according to signal quality metrics | |
US8179816B1 (en) | System and method for high resolution indoor positioning using a narrowband RF transceiver | |
EP2441300B1 (en) | Rf fingerprinting for location estimation | |
US7920599B1 (en) | Methods and systems for synchronizing wireless transmission of data packets | |
JP4666031B2 (en) | Synchronous circuit and wireless communication device | |
JP4391860B2 (en) | Orthogonal frequency division multiplexing receiver for wireless LAN system and symbol synchronization method thereof | |
US8456362B2 (en) | Receiving apparatus, radio communication system, position estimation method and program | |
US20070053452A1 (en) | Method and apparatus for estimating signal-to-noise ratio, noise power, and signal power | |
US7859990B2 (en) | Methods and systems for performing channels estimation in a wireless communication system | |
US8265011B2 (en) | High resolution wireless indoor positioning system for legacy standards-based narrowband mobile radios | |
CN103648159A (en) | Position location using multiple carriers | |
WO2018082071A1 (en) | Reference signal configuration method, training field configuration method, and apparatus | |
CN110291729B (en) | MIMO array calibration method based on opportunistic signals | |
JP2010066235A (en) | Distance measuring device and distance measuring method, communication device, and computer program | |
JP2010096646A (en) | Receiving apparatus, moving angle estimation method, program and wireless communication system | |
JP2015111826A (en) | Early frame bandwidth assessment in multi-bandwidth wireless local area network | |
CN102918787A (en) | Receiver and method of estimating signal to noise power ratio | |
JP7250271B2 (en) | POSITION DETECTION SYSTEM AND POSITION DETECTION METHOD | |
JP5141344B2 (en) | Receiving apparatus, program, and receiving method | |
US8045948B2 (en) | Receiving apparatus, program and receiving method | |
US9888496B1 (en) | Systems and methods for carrier sensing in wireless communication systems | |
JP2010220078A (en) | Wireless apparatus, and radio wave arrival direction estimating method | |
JP2010074564A (en) | Packet detecting apparatus and packet detecting method, distance measuring device and distance measuring method, communication device, and computer program | |
JP2008047999A (en) | Information processing apparatus and information processing method, program, and recording medium |