JP2010276594A - 無線端末装置、無線基地局装置、無線測距システム、及び、無線測距方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タイミング制御部340は、基地局200から送信されたパルス信号の受信タイミング、及び、受信パルス信号を受信してから、当該受信パルス信号の検波信号に応じて生成される送信パルス信号を送信するまでに要する回路遅延時間の代表値に基づいて、基地局200から送信されたパルス信号の検波信号に応じて生成された再放射パルス、及び、再放射パルスの検波信号に応じて生成された再々放射パルスを、送信増幅器350が増幅するようなオンオフ制御する制御信号を、送信増幅器350に出力する。
【選択図】図4
Description
[無線測距システムの概要]
図1は、本発明の実施の形態に係る無線測距システムを示す図である。図1において、無線測距システムは、リーダと、リーダによって、リーダとの距離が測定されるタグとを有する。以下では、説明を簡単にするために、無線測距システムがタグを1つ有する場合を例に説明するが、タグの数は1つに限定されない。
(b)タグ再放射パルス103に対するリーダ受信パルス105の先頭時間T5から、タグ再々放射パルス104に対するリーダ受信パルス106の先頭時間T6までの時間差(T6−T5=TC)
図3は、本発明の実施の形態に係る無線測距システムの基地局200の構成を示すブロック図である。基地局200は、例えば、UWB通信を行う読み取り装置(リーダ)である。
図4は、本発明の実施の形態に係る無線測距システムの端末300の構成を示すブロック図である。端末300は、例えば、UWB通信を行うタグである。
上述したように、リーダから一定周期でUWBパルスを送信することにより、リーダとタグ間の測距を行うことが可能である。ところで、パルス通信では、一定周期のタイミングでパルスを送信したり、送信しなかったりするOOK(On-Off-keying)変調により、データを同時に送信することができる。すなわち、UWBパルス通信において、データに応じてリーダ側でUWBパルスをオン/オフすることにより、データを送信することができる。リーダは、このデータ送信を利用して、タグの動作モードを、通常動作モード又は回路キャリブレーションモードのいずれかに切り替えるモード切り替え信号を通知することができる。ここで、通常動作モードとは、タグから再放射パルスのみ送出してタグとリーダ間の測距を行うモードである。また、回路キャリブレーションモードとは、タグから再放射パルス及び再々放射パルスを送出して、タグの回路遅延時間を測定し、補正するモードである。
図6は、本発明の実施の形態2に係る基地局の構成を示す図である。なお、図6の本実施の形態に係る基地局において、図3と共通する構成部分には、図3と同一の符号を付して説明を省略する。図6に示す基地局200Aは、図3に示す基地局200に対して、送信パルス発生部202に代えて、送信パルス発生部202Aを備える。
図7は、本発明の実施の形態2に係る端末の構成を示す図である。なお、図7の本実施の形態に係る端末において、図4と共通する構成部分には、図4と同一の符号を付して説明を省略する。図7に示す端末300Aは、図4に示す端末300に対して、タグ送受信回路330及びタイミング制御部340に代えて、タグ送受信回路330A及びタイミング制御部340Aを備える。タグ送受信回路330Aは、タグ送受信回路330に対し、送信モードデコード部335を更に追加した構成を採る。
実施の形態1で述べたように、タグから送出される再放射パルス及び再々放射パルスを用いて、タグ内の回路遅延時間が測定される。このとき、マルチパス環境においては、再放射パルスが近傍の反射体に反射して、再々放射パルスと区別がつかない場合が考えられる。そこで、本実施の形態では、リーダは、すべてのタグからのパルスに対し、到来方向を推定し、最も短時間で到達するパルスすなわち先頭波を再放射パルスと判定し、その到来方向と同じ方向から到来するパルスを再々放射パルスと判定する。
図9は、本発明の実施の形態に係る基地局の構成を示す図である。なお、図9の本実施の形態に係る基地局において、図3と共通する構成部分には、図3と同一の符号を付して説明を省略する。図9に示す基地局200Bは、図3に示す基地局200に対して、電波到来方向推定部211を更に追加した構成を採る。
実施の形態2では、基地局が主導となり回路キャリブレーションモードへの移行を決定し、基地局が端末にその旨の通知をする場合について説明した。本実施の形態では、端末が主導となり回路キャリブレーションモードへの移行を決定する場合について説明する。
本実施の形態では、実施の形態2で説明したように、基地局が端末に回路キャリブレーションモードに移行する旨の通知をする場合において、端末が、再放射パルスと再々放射パルスとに異なる符号系列を付加する場合について説明する。
図13は、本発明の実施の形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。なお、図13の本実施の形態に係る基地局において、図6及び図11と共通する構成部分には、図6及び図11と同一の符号を付して説明を省略する。
本実施の形態では、反射物が存在するマルチパス環境においても、精度良く測位することができる無線測距システムについて説明する。
パルス(2):基地局から送信され、壁等の反射物で反射され、反射波として端末で受信された受信パルス902が、端末から再放射パルス912として送信され、直接波として基地局で受信される到来経路(経路(2)及び経路(3))をたどったパルス。
201 タイミング信号出力部
202,202A 送信パルス発生部
203,360 送信アンテナ
204,310 受信アンテナ
205,510 パルス検出部
206 距離算出部
300,300A,400,700 端末
320 受信増幅器
330,330A タグ送受信回路
331 検波器
332 レベル検出部
333 コンパレータ
334 UWBパルス発生部
335,710 送信モードデコード部
340,340A タイミング制御部
350,450 送信増幅器
410 再放射用符号系列記憶部
420 再々放射用符号系列記憶部
430,720 キャリブレーションモード制御部
440,730 符号系列切換部
520,520A 符号系列検出部
Claims (11)
- パルス信号を用いて無線基地局装置と無線端末装置との離間距離を測定する無線測距システムにおける前記無線端末装置であって、
受信アンテナと、
受信パルス信号を検波し検波信号を出力する検波手段と、
前記検波信号に応じて、送信パルス信号を生成する生成手段と、
前記送信パルス信号を増幅する増幅手段と、
増幅された前記送信パルス信号を送信する送信アンテナと、
前記受信パルス信号を受信してから、当該受信パルス信号の前記検波信号に応じて生成される前記送信パルス信号を送信するまでに要する前記無線端末装置の回路遅延時間の代表値に基づいて、前記無線基地局装置から送信されるパルス信号の前記検波信号に応じて生成された再放射パルス信号、及び、前記再放射パルス信号の前記検波信号に応じて生成された再々放射パルス信号を増幅するように、前記増幅手段をオンオフ制御する制御信号を、前記増幅手段に出力するタイミング制御手段と、
を具備する無線端末装置。 - 前記制御信号は、前記再放射パルス信号及び前記再々放射パルス信号が前記増幅手段に出力される期間、ハイレベルとなる信号であり、
前記増幅手段は、前記制御信号がハイレベルの期間、前記送信パルス信号を増幅する、
請求項1に記載の無線端末装置。 - 前記無線端末装置の回路遅延時間を測定するキャリブレーションモード、又は、前記離間距離を測定する測距モードに切り替える制御手段と、
再放射用符号系列と、前記再放射用符号系列と異なる再々放射用符号系列とを記憶する記憶手段と、
前記キャリブレーションモード時に、前記制御信号に基づいて、前記再放射パルス信号が前記増幅手段に出力される期間には、前記再放射用符号系列を前記増幅手段に出力し、前記再々放射パルス信号が前記増幅手段に出力される期間には、前記再々放射用符号系列を前記増幅手段に出力する切換手段と、を更に具備し、
前記増幅手段は、前記切換手段から出力される符号系列に応じて、前記送信パルス信号を増幅する、
請求項1に記載の無線端末装置。 - 送信モード切り替え信号に基づいて、前記無線端末装置の回路遅延時間を測定するキャリブレーションモードか、前記離間距離を測定する測距モードか否かを判定するモード判定手段、を更に具備し、
前記タイミング制御手段は、前記キャリブレーションモード時に、前記増幅手段が前記再放射パルス信号及び前記再々放射パルス信号を増幅するような前記制御信号を、前記増幅手段に出力し、前記測距モード時に、前記増幅手段が前記再放射パルス信号のみを増幅するような前記制御信号を、前記増幅手段に出力する、
請求項1に記載の無線端末装置。 - 前記送信モード切り替え信号は、UWBパルス信号のオン又はオフにより通知される、
請求項4に記載の無線端末装置。 - 再放射用符号系列と、前記再放射用符号系列と異なる再々放射用符号系列とを記憶する記憶手段と、
前記制御信号に基づいて、前記再放射パルス信号が前記増幅手段に出力される期間には、前記再放射用符号系列を前記増幅手段に出力し、前記再々放射パルス信号が前記増幅手段に出力される期間には、前記再々放射用符号系列を前記増幅手段に出力する切換手段と、を更に具備し、
前記増幅手段は、前記切換手段から出力される符号系列に応じて、前記送信パルス信号を増幅する、
請求項4に記載の無線端末装置。 - パルス信号を用いて無線基地局装置と無線端末装置との離間距離を測定する無線測距システムにおける前記無線基地局装置であって、
パルス信号を送信する送信手段と、
送信した前記パルス信号が、前記無線端末装置で再放射された再放射パルス信号と、前記再放射パルス信号が前記無線端末装置で再々放射された再々放射パルス信号と、を受信する受信手段と、
前記再放射パルス信号の受信タイミングと前記再々放射パルス信号の受信タイミングとの時間差から、前記無線端末装置の回路遅延時間を測定する測定手段と、
を具備する無線基地局装置。 - 前記測定手段は、送信した前記パルス信号の送信タイミングと、前記再放射パルス信号の受信タイミングとの時間差から、前記無線端末装置の回路遅延時間を含む電波の往復時間を測定し、前記往復時間と、前記無線端末装置の回路遅延時間とに基づいて、前記離間距離を算出する、
請求項7に記載の無線基地局装置。 - 電波到来方向推定手段、を更に具備し、
前記測定手段は、最も短時間で到達するパルス信号を前記再放射パルス信号と判定し、前記再放射パルス信号と同一方向から到来するパルス信号を前記再々放射パルス信号と判定し、前記無線端末装置の回路遅延時間を測定する、
請求項7に記載の無線基地局装置。 - パルス信号を用いて無線基地局装置と無線端末装置との離間距離を測定する無線測距システムであって、
前記無線基地局装置は、
パルス信号を送信する送信手段と、
送信した前記パルス信号が、前記無線端末装置で再放射された再放射パルス信号と、前記再放射パルス信号が前記無線端末装置で再々放射された再々放射パルス信号と、を受信する受信手段と、
前記再放射パルス信号と前記再々放射パルス信号との受信タイミングの時間差から、前記無線端末装置の回路遅延時間を測定する測定手段と、を具備し、
前記無線端末装置は、
受信アンテナと、
受信パルス信号を検波し検波信号を出力する検波手段と、
前記検波信号に応じて、送信パルス信号を生成する生成手段と、
前記送信パルス信号を増幅する増幅手段と、
増幅された前記送信パルス信号を送信する送信アンテナと、
前記受信パルス信号を受信してから、当該受信パルス信号の前記検波信号に応じて生成される前記送信パルス信号を送信するまでに要する前記無線端末装置の回路遅延時間の代表値に基づいて、前記無線基地局装置から送信されるパルス信号の前記検波信号に応じて生成された再放射パルス信号、及び、前記再放射パルス信号の前記検波信号に応じて生成された再々放射パルス信号を増幅するように、前記増幅手段をオンオフ制御する制御信号を、前記増幅手段に出力するタイミング制御手段と、を具備する
無線測距システム。 - パルス信号を用いて無線基地局装置と無線端末装置との離間距離を測定する無線測距方法であって、
前記無線基地局装置は、
パルス信号を送信し、
前記無線端末装置は、
受信パルス信号を検波し検波信号を出力し、
前記無線基地局装置から送信されたパルス信号の前記検波信号に応じて生成された再放射パルス信号、及び、前記再放射パルス信号の前記検波信号に応じて生成された再々放射パルス信号を増幅し、
増幅された前記送信パルス信号を送信し、
前記無線基地局装置は、
前記再放射パルス信号及び前記再々放射パルス信号を受信し、
前記再放射パルス信号の受信タイミングと、前記再々放射パルス信号の受信タイミングとの時間差から、前記無線端末装置の回路遅延時間を測定するとともに、
送信した前記パルス信号の送信タイミングと、前記再放射パルス信号との受信タイミングとの時間差から、前記無線端末装置の回路遅延時間を含む電波の往復時間を測定し、前記往復時間と、前記無線端末装置の回路内遅延時間とに基づいて、前記離間距離を算出する、
無線測距方法。
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