JP4970461B2 - パルス送信の経路を検出するための方法および前記方法を実行するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、パルス送信の経路を検出するための方法および装置に関する。

パルス無線送信の新興の手法では、送信する情報のパルスによる放射を利用し、詳細には、UWB受信機と呼ばれる超広帯域受信機を実装する。

したがって、パルス信号は、連続的な信号ではなく、使用時間比（duty ratio）が低い、たとえば1ナノ秒未満の、短いパルスの列である。

同期捕捉時に、シーケンスの事前（a priori）知識を利用することにより、受信機は、このシーケンスを識別し、その開始時間を決め（position）、そこから求められる時間基準を抽出する。

これで、受信機は伝播経路を検出し、それを捕えたことになる。

ここで、チャネル、詳細には無線チャネルは、数十から数百までの多数の伝播経路を含むことがあり、このことは、これらの経路の集まり全体にわたってエネルギーが希釈化されるという影響をもたらす。

かかる状況では、単一の経路の最適処理で、最良でも、チャネルで利用できる電気エネルギーの数パーセントしか回復できない。

例として、図1は、屋内NLOSと呼ばれる、直接経路を持たない制約されたNLOS(Non Line Of Sight)チャネルの場合の、UWB受信の無線チャネルのパルス応答を表している。図1では、縦軸が相対振幅、横軸がナノ秒を表している。

したがって用途によっては、複数の伝播経路を建設的な態様で再結合するために、それらの伝播経路を処理し、それによって意思決定時に得られる信号対雑音比を改善するのが有益である。

無線送信の分野で現在知られている従来技術の解決策では、リンク品質を改善するために、スライディング相関手法を基本的に実装する。

UWB受信機でのスライディング相関による処理の例として、特許出願PCT WO 2004/066517に対する参照が有益であろう。

ほとんどの場合、いったん受信機が十分に強力な経路の検出を可能にすると、この受信機は、その経路に自らを同期することができる。スライディング相関はまた、完全に企てられた場合には、他の伝播経路を、セカンダリ相関ピークの形式で明らかにすることを可能にする。

その後は、たとえば「クリーン」と呼ばれる反復的なアルゴリズムなどの多様な処理アルゴリズムにより、他の伝播経路を識別および特徴付けることを目的として、スライディング相関の結果を精査することができる。

その後、詳細には送信チャネルの変動性を理由に実行される、経路の選択の更新時に、スライディング相関が再計算され、取得したスライディング相関の結果内での新たな経路検索が実行される。

前述した仕方は、計算の扱いがきわめて難しいため、多くの欠点を持つ。

詳細には、これらの条件下で同期を捕捉するために必要なシーケンスの数N_Sは、かなり大きな値をとることがあり、したがって同期状態への収束にかなりの時間がかかることがある。

したがって、経路選択の更新を捕捉するために、スライディング相関の結果を頻繁に更新することは不可能である。

たとえば、JPL(Jet Propulsion Laboratory)タイプのコードを使用する、または本出願人の名において2005年2月8日に出願された特許出願FR 05 01283で説明されているように、後で受信機が詳細な相関を計算する際の対象ゾーンを明らかにするために、大まかなスライディング相関計算を実行するなどして、前述した解決策にさまざまな改良が加えられてきた。しかし、これらすべての解決策およびその変型は、その基本原理により、詳細には、エネルギー検出によって動作する任意の受信機を除いて、必然的に一貫した受信機を実装する。

すべてのケースにおいて、計算時間と、相関的に必要なリソースとは、依然としてかなりの量であり、パルス無線UWB受信機の複雑性に重くのしかかっている。
特許出願PCT WO 2004/066517 特許出願FR 05 01283

本発明の目的は、スライディング相関プロセスを不要にし、それを経路検出プロセスで置き換えることにより、前述した従来技術の解決策の欠点および制限を軽減するか、または実際に回避することである。

本発明の主題である、受信される信号がシンボル時間にわたるパルスを含むパルス送信での伝播経路を検出するための方法は、これらのパルスの受信と、経路が関連するパルスとの同期の後に、同一の現時のシンボル時間のこれらのパルスの少なくとも一部の到達時点を判定する段階と、現時のシンボル時間に日付設定された（dated on）パルスに初期スコアを割り当てることにより経路仮定を生成する段階と、この現時のシンボル時間に後続する少なくとも1つのシンボル時間のこれらのパルスの少なくとも一部の到達時点を判断する段階と、後続するシンボル時間のパルスの到達時点を経路仮定の到達時点と相対的な態様で照合する段階と、相対照合のスコアを更新する段階とに存する段階を少なくとも含むという点で注目に値する。

本発明の主題である方法はさらに、パルスの到達時点の判定が、パルスのエンベロープを閾値との関連で検出する段階と、肯定的な検出の場合に、少なくとも1つの到達時点と検出されたパルスとを関連付ける段階とに少なくとも存するという点で注目に値する。

エンベロープ検出および閾値の使用は、計算の軽減を可能にし、またエネルギー検出受信機の使用と互換性がある。

本発明の主題である方法はさらに、相対照合が、経路仮定に関連するパルスの到達時点に関する決められた幅の時間窓を確立する段階と、後続するシンボル時間のパルスが時間窓の少なくとも1つに含まれるかどうかを確認する段階とに少なくとも存するという点で注目に値する。

時間窓を使用することで、生成される仮定の数と、ひいては本発明の主題である経路を検出するための方法の実装に必要な手段とを軽減することが可能となる。

本発明の主題である方法はさらに、後続するシンボル時間のパルスの到達時点と経路仮定の到達時点とが相対的に一致しない場合に、後続するシンボル時間から日付設定されるパルスに初期スコアを割り当てることによる新しい経路仮定の生成を少なくとも含むという点で注目に値する。

本発明の主題である方法はまた、N個の後続するシンボル時間にわたる比較の後の、各経路仮定に割り当てられたスコアの更新が、受信時間窓が重複する経路仮定を、最新の到達時点と最高のスコアとを維持しながら融合する段階を少なくとも含むという点で注目に値する。

後続するシンボル時間上で新しい経路仮定を生成することにより、現時のシンボル時間で弱められたまたはノイズに埋め込まれた経路を回復し、それによって経路検出の精度を高めることが可能となる。このことは、経路が送信システムの同期を可能にする場合に、利用時の品質、詳細には送信の品質を向上させることにつながる。

本発明の主題である方法はまた、現時のシンボル時間を現時のシンボル時間に後続するシンボル時間で置換することによって、経路仮定の生成およびスコアの割り当ての段階を繰り返すことにより、経路仮定とそのスコアとを更新する段階に存するという点で注目に値する。

経路仮定を更新することにより、検出される経路の良好な精度を維持し、結果として、利用、詳細には受信を送信チャネルの変動性に適応させることが可能となる。

最後に、本発明の主題である方法は、シンボル時間をシンボル時間の時間的細位区分で置換する段階に存するという点で注目に値する。

シンボル時間をシンボル時間の細区分で置換することにより、シンボル時間ごとに複数のパルスが放射される場合に、シンボル時間内で放射されるすべてのパルスを使用し、結果として、シンボル時間上でより多くの情報を使用して経路を検出し、それによって経路検出と、ひいては送信品質とを向上させることが可能となる。

本発明はさらに、パルスを受信するための少なくとも1つのアンテナを備える、パルスによって放射される信号の受信機であって、受信されるパルスに受信を同期するためのモジュールに加えて、シンボル時間にわたるパルスの到達時点を判定するための少なくとも1つのモジュールと、日付設定されたパルスに初期スコアを割り当てることにより経路仮定を生成するためのモジュールと、シンボル時間のパルスの到達時点と経路仮定の到達時点との相対照合のためのモジュールと、スコアを更新するためのモジュールとを含むという点で注目に値する受信機に関する。

本発明の主題である方法および受信機は、地理位置情報用途での複数の経路の検出に加えて、たとえば、通信のためのパルス送信、詳細には無線に応用される。

本説明を読み、以下の図面を見れば、本発明の主題である方法および受信機がさらに良く理解されるであろう。

本発明の主題である、パルス送信での伝播経路検出の方法のより詳細な説明を、図2および後続する図面とともに以下に示す。

本発明の主題である方法は、詳細にはUWBバンドにおいて、連続する各シンボル時間T_sにわたって受信される、たとえばダイレクトパルスやセカンダリパルスなどのパルスを含む信号に適用される。

本発明の主題である方法の実装は、前述したパルスの受信を、メイン経路が関連する1つまたは複数のパルスに同期した後で適用できる。

さらに詳細には、前述した説明を参照すると、受信を同期するという概念が、パルスが受信され、連続する各フレーム間隔T_fで変更なく反復する状況に対応することが示されている。この変更の欠如は、いくつかのシンボル時間に相当する、すなわち比較的短い時間にわたり、送信チャネルの伝播条件の変更がないということと理解されている。

同期の概念は、たとえば、従来技術の受信機を、振幅が最大である、いわゆるメインパルスに同期することに対応しうる。

図2を参照すると、また同期後の連続するパルスが

と示され、連続するシンボル時間がT_sで、前述のシンボル時間内にあるフレーム時間がT_fである場合、本方法は、段階Aで、たとえば、図2で示されているように、同一の現時のシンボル時間のパルスの到達日付（dates）の配列（array）を構築することにより、同一のシンボル時間のパルスの少なくとも一部の到達時点を判定する段階に存する。図2では、また本発明の主題である方法の初期化のために、現時のシンボル時間は、同期後に取得される考慮される最初のシンボル時間と任意に等価であり、すなわちs=1である。

到達時点の配列を構築する段階Aは、以下のように示される。

上記の関係では、AD_kfsがパルスID_{ijk, fs}の到達時点を示し、kが考慮されるシンボル時間内のパルスのランクを表し、fが考慮されるシンボル時間に含まれるフレームのランクを表していることが示されている。

到達時点の配列は、判定されたパルスID_{ijk, fs}とその到達時点AD_kfsとの間の双方向一対一マッピングを可能にする任意のデータ構造で構成できる。このデータ構造は、リスト、配列またはデータテーブルで形成できる。

段階Aに続いて、図2に例示されるように、詳細には送信チャネルで放射されたパルスの伝達経路仮定の配列を到達日付の配列に基づいて構築することにより、経路仮定を生成する段階に存する段階Bがある。特定のパルス無線で、放射体のレベルでパルスが放射された瞬間から、このパルスは、送信チャネル内の伝播条件に応じて複数の経路に従い、したがって受信される各パルスは、その到達時点に応じて、対応する経路仮定によって定義される潜在的経路を表すことが確かに理解される。

本発明の主題である方法の注目すべき態様によると、各経路仮定は、現時のシンボル時間で受信時に日付設定されたパルスに、大まかに初期スコアと呼ばれる、初期値を持つスコアSC_kfsを割り当てることによって生成される。

段階Bで、経路仮定の配列を構築する動作は、以下のように示されている。

経路仮定の配列の構築を符号化している上記の関係では、
PHT {AD_kfs, SC_kfs}が、パルスID_{ijk, fs}の到達時点AD_kfsに関連する伝播経路を示し、
SC_kfsが、パルス(詳細には、到達時点が判定され、したがって日付設定されている任意のパルス)に関連するスコアを示すことが示されている。

図2で表されている段階Bに続いて、本発明の主題である方法は、段階Cで、たとえば、図2によって例示されているように、後続する各シンボル時間の到達日付の配列を構築することによって、現時のシンボル時間に後続する決められた数のシンボル時間の間、すなわちS>1の間、前記現時のシンボル時間に後続する少なくとも1つのシンボル時間(詳細には、各後続シンボル時間)の少なくとも一部のパルス(詳細には、各パルス)の到達時点を判定する段階に存するという点で注目に値する。

図2の段階Cで、対応する動作は、以下のように示されている。

後続する各シンボル時間のパルスの到達日付の配列を構築する段階に存する、段階Cで実行される動作は、詳細には、段階Aと同じ態様で実行される動作であるということが理解される。

前述した段階Cに続き、後続するシンボル時間(詳細には、後続する連続的なシンボル時間)のパルスの到達時点を経路仮定の到達時点と相対的な態様で照合し、いずれかの経路仮定と前述したパルスとの有望な一致を確認する段階に存する段階Dがある。

図2の段階Dで、照合動作は、以下の関係によるテストによって表されている。

到達時点の相対的な一致の概念は、前述した到達時点が、所定の許容誤差を考慮したうえで一致することの確認を含意する。この誤差は、ゼロと等価でありうる。

段階Dに続いて、一連の経路仮定およびそれらに関連する付随スコアを生成するために、相対照合の結果に応じて任意の経路仮定に割り当てられるスコアを更新する段階を含む段階Eがある。

段階Eの第1の変型では、このスコアの更新は、後続するシンボル時間の少なくとも1つのパルスと経路仮定との相対的な一致に応じて、スコアSC_kfsの値を更新する段階を含む。

段階Eの第2の変型では、このスコアの更新は、後続するシンボル時間のパルスと少なくとも1つの経路仮定との相対的な不一致に応じて、スコアSC_kfsの値を更新する段階を含む。

第3の変型では、段階Eはさらに、後続するシンボル時間のパルスと経路仮定とが相対的に一致しない場合の新しい経路仮定の生成を含む。第4の変型では、段階Eは、段階Eの第2の変型の特性、および/または段階Eの第3の変型の特性、および/または段階Eの第4の変型の特性を含む。

段階Eの更新の非限定的な具体的仕方が、図2に詳細に表されている。

前述した図に表されているように、段階Dのテストに対する応答が肯定である場合、すなわち後続するシンボル時間のパルスと少なくとも1つの経路仮定とが相対的に一致する場合、すなわち以下の関係

が満たされる場合、段階E₀で、スコア値SC_kfsのインクリメントが有効になる。対応するインクリメントは、前述したスコア値に値1を追加する段階に存しうる。

この動作は、図2の段階E₀で、SC_kfs = SC_kfs + 1という関係により表されている。

逆に、図2のテストDに対する応答が否定である場合、すなわち相対的に一致しない場合は、段階E₁(省略可能)で、後続するシンボル時間のいずれのパルスも経路仮定に一致しなければ、すなわち式

が満たされれば、対応する経路仮定に割り当てられるスコアのデクリメントが有効になる。

対応する動作は、図2の段階E₁で、SC_kfs = SC_kfs - 1と示されている。

本発明の別の変型では、スコアは、相対的な一致でデクリメントされ、相対的な不一致でインクリメントされる(その場合は、インクリメントが省略可能になる)。

後続するシンボルタイムのパルスと、経路仮定との間の相対的な不一致が仮定される下では、後続するシンボル時間のパルス自体を使用して新しい経路仮定を生成できる。

これらの条件下では、段階E₁に続いて、いかなる経路仮定にも一致しない後続するシンボル時間のパルスが存在することの確認、すなわち以下の関係

の確認と、前述した後続するシンボル時間のパルスの到達時点AD_{kfs, s>1}に対応する新しい経路仮定の生成とを含む段階E₂(省略可能)がある。

段階Eの後に、図2で「Eを継続 図3C」と示された、割り当てられたスコアの更新の継続が続くことができるが、この継続は省略可能である。

もちろん、本発明の主題である方法は、現時のシンボル時間(すなわち、s=1)上と、N個の複数の後続するシンボル時間上とで実装できる。

しかし、本発明の主題である方法の特に好都合な実装によると、この方法は、経路仮定およびそれらに関連するスコアを更新するために、現時のシンボル時間s=1を、現時のシンボル時間に後続するシンボル時間、たとえば現時のシンボル時間の直後のシンボル時間s=s+1や現時のシンボル時間に後続するn番目のシンボル時間s=s+nなどで置換して、経路仮定の生成およびスコアの割り当ての段階(段階A〜E)を繰り返すことにより、適応性のある態様で実装できる。

この動作は、図2の段階Fで、段階Fの後に図2の段階Aに戻ることによってプロセス全体を継続し、現時のシンボル時間がシンボル時間s=2になり連続的にインクリメントされ、後続するシンボル時間が連続的にシンボル時間3〜N+1になるなどする段階に存するインクリメントs=s+1によって表されている。

図2で表されているような本発明の方法の実装により、特に好都合な態様で、送信チャネルの変動性に受信を適合させることが可能になることが理解される。したがってnの値は、チャネルの変動性に依存することになる。すなわち、チャネルが急速に変動すればするほど、nは1に近づくかまたは1と等価になり、したがってシンボル時間ごとまたは実際的な更新が可能となり、チャネルがゆっくりと変動すればするほど、nは大きくなり、きわめて間隔が広い態様で更新を行うことが可能となる。したがって更新のテンポをチャネルのタイプに適合させることができ、ゆえに更新の計算をチャネルの追従に有用な計算に軽減することが可能となる。

同一のシンボル時間のパルスの到達時点を判定するための好ましい（preferential）プロセスのさらに詳細な説明を、図3Aとともに以下に示す。

前述したパルスの到達時点を判定するために、図2の場合と同じ開始仮定、すなわち、すべての一連のパルス{ID_ijk}_k=0 ^k=nが、すべての一連の連続するシンボル時間T_sおよびすべての一連のフレームT_f上で利用できることを考慮する。

図3Aで表されている、到達時点を判定するためのプロセスは、段階A₀で、少なくとも一部のパルス(詳細には、各パルス)のエンベロープを検出する段階に存する。この動作は、ID_ijk → |ID_ijk|と示されている。

エンベロープ検出は、受信時に、従来技術で知られている任意のエンベロープ調整または検出回路に基づいて、受信されるアナログ信号上で実行することができる。したがって詳細には説明しない。

上記の関係では、|ID_ijk|が、実際には検出された各パルスのアナログ信号の振幅、すなわちそれらのパルスのエンベロープの値を示していることがもちろん理解される。

段階A₀の後に、検出されたエンベロープ値|ID_ijk|を値Sと優勢比較によって比較する段階に存する段階A₁を続けることができる。

テストA₁への応答が否定である場合、エンベロープ値が閾値との関連で十分な振幅を持たないパルスは無視される。この動作は、後続するパルスk=k+1に進む段階A₂と、後続するパルスの検出のための段階A₀への戻りとによって表されている。

逆に、段階A₁への応答が肯定である場合は、この段階に続いて、少なくとも1つの到達時点と検出された各パルスとを関連付ける段階に存する段階A₃がある。本発明の変型では、この時点は、シンボル時間に対して相対的かつローカルな態様で判定される。この動作は、関係ID_ijk ⇔ AD_kfsによって示される。

検出されたパルスに対する判定された時点という概念は、各シンボル時間T_Sに対してパルスが反復され、したがって本説明で前述したようにチャネルの変動性が存在することを除いて、各シンボル時間で繰り返されるパルスの到達日付が実質的に同一であるため、好都合に相対的な時点であるということが具体的に理解される。

到達時点は、シンボル時間T_Sの分数に対応する実数の形式で表すことができる。この尺度は、到達時点の精度がかくして満たされ、シンボル時間が各受信機のレベルで高い精度でわかっている限りにおいて、特に好都合である。

パルスの相対照合を実装するための好ましいプロセスを、図3Bとともに以下に説明する。

前述した照合を相対的な態様で実装するために、経路仮定の到達時点、すなわち、詳細には、現時のシンボル時間に属する任意のパルスについての、s=1の到達時点AD_kfsと、任意の後続するシンボル時間に対する、日付設定されたパルスの到達時点、すなわちs>1の到達時点AD_kfsとを考慮する。

図3Bで表される相対照合動作は、段階D₀で、経路仮定の到達時点、すなわち到達日付AD_{kfs, s=1}の経路仮定の到達時点に関する決められた幅dtの受信時間窓を確立する段階に好都合に存する。段階D₀で、この動作は以下のように示されている。

上記の関係で、dtは、考慮される時間窓の決められた幅の値を表し、Δ_kfsは、時点AD_{kfs, s=1}の経路仮定の到達時点に関する、考慮される受信時間窓を表している。

段階D₀に続いて、後続するシンボル時間のパルスが少なくとも1つの受信時間窓に含まれるかどうかを確認する段階に存する段階D₁がある。

段階D₁の確認動作は、以下の関係により示される。

段階D₁のテストにより、後続するシンボル時間のパルスが少なくとも1つの時間窓内に存在することの確認で相対的な一致が存在することを、テストD₁への肯定的な応答で結論付けることが可能となる。この相対的な一致は、段階D₂で表されている。

逆に、テストD₁への応答が否定である場合は、後続するシンボル時間のいずれのパルスも受信時間窓に含まれないという事実により、段階D₃で相対的な不一致を表すことが可能となる。

更新プロセスと、詳細には、図2で示されているEの継続部分との非限定的な好ましい実装のさまざまな意味を、図3Cおよび図3Dとともに以下に示す。

最初に、図2を参照すると、任意の新しい経路仮定を更新するために新しい経路仮定を生成する段階E₂が、新しい経路仮定に関連する後続するシンボル時間の少なくとも1つのパルスが既存の経路仮定と相対的に一致しない場合に、後続するシンボル時間のパルスおよび新しい経路仮定に初期スコアを割り当てる段階に好都合に存しうることが示されている。もちろん、したがって一連の経路仮定に任意の新しい経路仮定を挿入するために、初期スコアの値を割り当てることで、任意の新しい経路仮定を定義できることが理解される。

実装の非限定的な好ましい形態では、本発明の主題である方法の検出精度の向上を目的に、N個の後続するシンボル時間にわたる比較の後の、各経路仮定に割り当てられるスコアの更新は、図3Cで表されるように、受信時間窓が重複する経路仮定を融合し、最新の到達日付と最高のスコアが保存され、保持される融合済み経路仮定に割り当てられるようにする段階を好都合に含みうる。

さらに、本発明の変型では、および図3Cを参照すると、更新プロセスは、割り当てられたスコアがゼロまたは負になった経路仮定を削除する段階にも存する。このゼロまたは負のスコアの仮定を削除する段階は、本発明の変型では、経路仮定を事前に融合することなく実行される。相対的な一致でスコアがデクリメントされる場合、削除される経路仮定は、負の仮定ではなく、正の仮定になる。

前述した動作のすべては、前述した図で、以下の態様で表されている。

相対照合段階の実装後は、現時のシンボル時間についてのΔ_{kfs, s=1}と示される受信時間窓と、後続するシンボル時間についてのΔ_{k’fs, s>1}と示される受信時間窓とが、もちろん利用可能である。

詳細には、k’は、現時のシンボル時間のパルスの値kに対応しうるものの、あるシンボル時間と後続するシンボル時間とでの送信チャネルの変動性により、到達時点が若干異なる値であることが理解される。

したがって、図3Cを参照すると、受信時間窓が重複する経路仮定を融合するためのプロセスは、テストE₃を実行して、重複、すなわち前述した時間窓の交差を以下の関係により確認できるようにする段階に存しうる。

交差の概念は、前述したように、たとえば、対応する窓の極限値の劣勢および/または優勢のテストを実行する段階に存しうる。

前述したテストへの応答が否定である場合は、段階E₃に続いて、テストE₃に戻る段階E₄があり、後続するパルスに移動するために、値kを値k+1にインクリメントする。したがってこのプロセスにより、考慮されるパルスのランクkに関連する時間窓の重複が存在しないことを確認することが可能になる。

逆に、テストE₃への応答が肯定である場合は、以下の記号関係により、前述した時間窓の真部分の融合に対応する段階E₅が呼び出される。

動作E₅の後に、段階E₅で融合された窓に最新の到達日付を割り当てる段階に存する動作E₆が関連付けられ、さらにその後に、2つの初期窓のスコアの高いほうを融合された窓に割り当てる段階に存する段階E₇が関連付けられる。

これらの動作は、
段階E₆についてはAD_{kfs, s=1} = min{AD_kfs, AD_k’fs}、
段階E₇についてはSC_k’fs = sup{SC_kfs, SC_k’fs}
という関係で表される。

割り当てられたスコアがゼロまたは負になった経路仮定の削除に関しては、この動作は、割り当てられた各スコア値SC_kfsを劣勢比較により値0と比較する段階に存する段階E₈で実行される。

∃ SC_kfs ≦ 0?と示される、段階E₈のテストへの応答が肯定である場合は、割り当てられたスコアがゼロまたは負になった、PHT_kと示される対応する経路仮定が、その後段階E₉で削除される。段階E₉の後は、インクリメントk=k+1によって任意の後続するパルスに移動する段階E₄を経由して、段階E3に戻る。

逆に、テストE₈への応答が否定である場合は、後続するランクのパルスに移動する段階E₄を経由して、段階E₃への戻りが直接実行される。

重複する経路窓、すなわち最終的にはシンボル時間上での距離が十分でないパルスの削除に加えて、図3Dで表されるような、本発明の主題である方法は、各経路仮定に割り当てられたスコアを更新して、最良の経路仮定、すなわち最も重要かつ究極的に最も可能性の高い経路仮定を取得する段階に好都合に存しうる。

これを目的に、本発明の主題である方法の変型は、スコアが最高スコアの決められたパーセンテージを下回る経路仮定を削除する段階を含む。本発明の主題である方法の別の変形は、残りの経路仮定をスコアの降順でランク付けする段階を含む。本発明の主題である方法のさらに別の変形は、ランク付け段階が後続する削除段階を含む。

図3Dに示されるかかるプロセスは、詳細には、図3Bおよび3Cの段階の実装の後に保持される経路仮定のスコアに対して実行できる。

かくして、簡素化によりSC_kと示されるすべてのスコアSC_{kfs, s=1}が、現時のシンボル時間について使用できる。

したがってこのプロセスは、段階E₁₀で、最高スコアを判定する段階に存する。このスコアは、以下のように示される。
SC_M = sup{SC_k}_s=1

この動作は、スコアの数値を並べ替えるための従来の手続きによって実行される。

段階E₁₀に続いて、スコアが最高スコアSC_MのパーセンテージPを下回るすべての経路仮定を識別する段階に存するテスト段階E₁₁がある。段階E₁₁のテストは、以下の関係によって表される。

前述したテストE₁₁への応答が肯定である場合、対応するスコア値SC_kが段階E₁₂で削除され、一連の残りのスコアが以下のように示される。

段階E₁₁のテストを満たしたすべてのスコアを削除した後、段階E₁₃で以下のように示されている、残りの経路仮定のスコアの降順でのランク付けが有効となる。

もちろん、段階E₁₁のテストで、前述した劣勢比較テストを満たすスコアがない場合は、並べ替え段階E₁₃に直接進み、残りの一連のスコアおよび経路仮定についてのランク付けが行われる。

図3Dで表されるような仕方は、スコアが最高である経路仮定から、すなわち段階E₁₃で実行されるランク付けに続いて、決められた数の経路仮定を選択することをさらに可能にする限りにおいて、特に好都合と思われる。

これにより、スコアが最高であり、詳細には最も安定しているがゆえに最も信頼できる伝播経路を究極的に表す伝播経路に基づくパルスの放射と受信との間の通信を、確実にすることが可能となる。

最後に、本発明の主題である方法は、各経路仮定を少なくとも一部のパルスの経路として確認する段階をさらに含むことができる。

この目的で、前述した確認は、本説明で前述したような受信時の同期のための手続きを用いることにより実行できる。

しかし、送信チャネルの深度が低く(規定の値未満)、チャネルの深度が、シンボル時間上で最初の検出可能なパルスを最後の検出可能なパルスから分離する時間として定義されている場合、確認段階は、受信が同期されるシンボル時間のパルスに関連するパルスの少なくとも一部、または実際には各パルスに対して実装できる。その場合、パルスは、メインパルス(同期が実行された経路が関連するパルス)との関連での伝播時間の観点での経路偏差が、送信チャネルの深度を下回るパルスに制限される。

受信が同期されると、各メインパルス候補に結び付けられる同期シーケンスがわかる。この情報により、軽減された同期の数を識別することが可能となる。

その結果、検出されたパルスの位置と、検出されたパルスの位置の有望な仮定を、同期機能に渡すことが可能となる。いくつかのシンボル時間T_Sが必要なことがあるものの、同期機能が、これらの基盤に基づき、同期を捕捉することに成功した場合、これは実際には、新しい経路が検出され、もちろん利用可能であることを示す。

詳細には受信機によって実装される装置と、パルスで放射される無線信号の超広帯域受信の場合に、本発明の主題によりパルス送信の伝播経路を検出するための方法を実行する、例示的な用途でのかかる受信機とのさらに詳細な説明を、図4とともに以下に示す。

前述した図を参照すると、パルス(詳細には、ダイレクトパルスとセカンダリパルス)を受信するためのアンテナに加えて、この受信機は、受信されるメインパルスに受信を同期するためのモジュールを備えていることが示されており、この同期モジュールは、たとえば、本発明の主題の範囲から逸脱することなく、従来の受信機の任意の既存モジュールで構成することができる。そのため、かかるモジュールは、図4の図面では表されていない。

受信機によって実装される、本発明の主題である経路検出のための装置は、受信されたパルスのエンベロープを閾値との関連で検出して、検出されたパルスを生成することを可能にする少なくとも1つのモジュール1を含む。このモジュールは、エンベロープを検出するためのサブモジュール1₀と、エンベロープ信号と閾値の比較を実行する、前述した図4でATと示されているサブモジュール1₁とからなりうる。

パルスのエンベロープを検出するためのモジュール1に続いて、シンボル時間の検出されたパルスの少なくとも一部の到達時点を判定するためのモジュール2があり、このパルスの一部は、較正されたパルスの形式で、前述したモジュール2に届けることが可能であり、この到達時点は、シンボル時間に対して相対的かつローカルにすることが可能である。本発明の変型では、モジュール2はさらに、前述した図4で3と示されている到達時点の配列の格納を可能にする。到達時点の配列の情報の形式および内容は、本説明で前に示した形式および内容に対応する。

さらに、図4で表されているように、本発明の主題である、経路を検出するための装置は、仮定を処理するためのモジュール4を備え、このモジュールは、日付設定されたパルスに初期スコアを割り当てることによって経路仮定を生成するための手段と、パルスの到達時点と仮定との相対照合のための手段と、照合の結果に応じてスコアを更新するための手段とを備える。たとえば、到達時点の配列3に基づき、モジュール4は、現時のシンボル時間で検出された各パルスに初期スコアを割り当てることにより、経路仮定の配列を構築する。

受信されたパルスのエンベロープを閾値に関連して検出するためのモジュール1、検出されたパルスの到達時点を判定するためのモジュール2、および経路仮定を処理するためのモジュール4の仕方は、本説明で前述したような本発明の方法により実行される。

特に好都合な態様では、閾値ATが、たとえば、閾値の調整値に応じて、各シンボル時間に対して適応できる値であることが示される。

閾値は、定誤警報率、すなわちCFARのパルス検出のために、従来技術の解決策に従って調整できる。別の態様によると、閾値の調整値は、経路仮定の密度を表しうる。

詳細には、図4を参照すると、経路仮定を処理するためのモジュール4は、たとえば、経路仮定の密度に応じて、現時のシンボル時間に後続する各シンボル時間に対して閾値を評価するためのルーチンを備えることが理解される。したがって、非制限的な例として、閾値は、検出された経路仮定の数に応じて、それらの経路仮定に対応する各パルスに含まれるエネルギーの予測可能な減少を考慮して減少させることができ、また逆に、前述した密度の減少時に増加させることができる。この仕方により、送信チャネルの変動性を考慮することが可能となる。

最後に、本発明は、コンピュータまたは専用受信機のプロセッサによる実行のためにストレージメディアに記録されたコンピュータプログラム製品も網羅する。

対応するコンピュータプログラム製品は、本説明で図2〜3Dとともに前述したような、パルス送信伝播経路検出方法の実装を可能にする一連の命令を備えるという点で注目に値する。

好ましくは、図4でさらに表されているように、本発明の主題であるコンピュータプログラム製品は、本発明の主題に応じて、モジュラ形式で、超広帯域受信機にインストールされる。

したがって、このコンピュータプログラム製品は、受信されたパルスのエンベロープを閾値との関連で検出し、検出されたパルスを生成できるようにするための少なくとも1つのソフトウェアモジュールM₁を含み、前述したソフトウェアプログラムモジュールM₁は、エンベロープ検出サブモジュールと、適応性のある閾値ATとの比較のためのサブモジュールとにさらに分割することができる。

このコンピュータプログラム製品は、検出された各パルスに、シンボル時間に対して相対的かつローカルな日付または到達時点を計算および割り当てたり、到達日付の配列を格納したりするためのソフトウェアモジュールM₂をさらに備える。対応するソフトウェアモジュールにより、検出された各パルスのために、シンボル時間に対して相対的なローカルで正確な到達日付を割り当てることが可能となる。

最後に、本発明の主題であるプログラム製品は、現時のシンボル時間で検出された各パルスに特定の値のスコアを割り当てることにより、到達日付の配列に基づいて、経路仮定の配列を構築および更新するためのソフトウェアモジュールM₃を備える。モジュールM₃は、前述した図4で参照符号4が振られている、経路仮定の配列を処理するためのモジュールに好都合にインストールされる。

従来技術に関する図である。 例として、本発明の主題である、パルス送信の伝播経路を検出するための方法を実装するための必須段階の流れ図である。 例として、現時のシンボル時間についての、図2の到達時点を判定する段階Aの実装の詳細を表す図である。 例として、後続するシンボル時間のパルスの到達時点を経路仮定の到達時点と相対的な態様で照合する段階に存する段階Dの実装の詳細を表す図である。 例として、受信時間窓が重複する経路仮定を融合することによって各経路仮定に割り当てられたスコアを更新するためのプロセスの実装の詳細を表す図である。 例として、パルス無線通信の用途において、各経路仮定に割り当てられたスコアをランク付けすることによって更新を行うためのプロセスの実装の詳細を表す図である。 例として、本発明の主題による受信機を表す図である。

符号の説明

1₀ サブモジュール
1₁ サブモジュール
2 モジュール
3 到達時点の配列
4 モジュール

Claims (11)

1. 受信される信号がシンボル時間にわたるパルスを含むパルス送信での伝播経路を検出するための方法であって、前記パルスの受信と、経路が関連するパルスとの同期に続いて、前記方法が、
   同一の現時のシンボル時間の前記パルスの少なくとも一部の到達時点を判定する段階と、
   前記現時のシンボル時間に日付設定された前記パルスに初期スコアを割り当てることによって経路仮定を生成する段階と、
   前記現時のシンボル時間に後続する少なくとも1つのシンボル時間の前記パルスの少なくとも一部の到達時点を判定する段階と、
   前記後続するシンボル時間の前記パルスの前記到達時点を、前記経路仮定の到達時点と相対的な態様で照合する段階と、
   前記相対照合の結果に応じて前記スコアを更新する段階と
   に存する段階を少なくとも含むことを特徴とする方法。
2. 前記パルスの到達時点の判定が、
   前記パルスのエンベロープを閾値との関連で検出する段階と、検出が肯定である場合に、
   少なくとも1つの到達時点と検出されたパルスとを関連付ける段階と
   に少なくとも存することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
3. 前記相対照合が、
   前記経路仮定の前記到達時点に関する決められた幅の時間窓を確立する段階と、
   前記後続するシンボル時間の前記パルスが前記時間窓の少なくとも1つに含まれるかどうかを確認する段階と
   に少なくとも存することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
4. 前記後続するシンボル時間のパルスの前記到達時点と、前記経路仮定の前記到達時点とが相対的に一致しない場合に、前記後続するシンボル時間から日付設定される前記パルスに初期スコアを割り当てることによる新しい経路仮定の生成を少なくとも含むことを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
5. N個の後続するシンボル時間にわたる比較の後の、各経路仮定に割り当てられたスコアの前記更新が、
   受信時間窓が重複する経路仮定を、最新の到達時点と最高のスコアとを維持しながら融合する段階
   を少なくとも含むことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記現時のシンボル時間を前記現時のシンボル時間に後続するシンボル時間で置換することによって、経路仮定生成およびスコア割り当ての段階を繰り返すことにより、前記経路仮定とそのスコアとを更新する段階に存することを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記シンボル時間を、前記シンボル時間の時間的細位区分で置換する段階に存することを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
8. 請求項1から7のいずれか一項に記載の方法を実装する受信方法であって、受信を確実なものとするために、スコアが最高である経路仮定の中から、決められた数の経路仮定を選択する段階にさらに存することを特徴とする方法。
9. 受信される信号がシンボル時間にわたるパルスを含むパルス送信での伝播経路を検出するための装置であって、これらのパルスの受信を、経路が関連するパルスと同期するためのモジュールに加えて、
   同一の現時のシンボル時間のパルスの少なくとも一部の到達時点を判定するための手段と、
   経路仮定を生成するための手段であり、前記現時のシンボル時間に日付設定されたパルスに初期スコアを割り当てる生成手段と、
   この現時のシンボル時間に後続する少なくとも1つのシンボル時間の少なくとも一部のパルスの到達時点を判定するための手段と、
   前記後続するシンボル時間の前記パルスの前記到達時点と、前記経路仮定の到達時点との相対照合のための手段と、
   前記相対照合の結果に応じて前記スコアを更新するための手段と
   を少なくとも備えることを特徴とする装置。
10. パルスを受信するための少なくとも1つのアンテナを備える、パルスによって放射される信号の受信機であって、受信されるパルスに受信を同期するための手段に加えて、
    シンボル時間にわたるパルスの到達時点を判定するための手段と、
    経路仮定を生成するための手段であり、したがって日付設定されたパルスに初期スコアを割り当てる手段と、
    シンボル時間のパルスの到達時点と、前記経路仮定の到達時点との相対照合のための手段と、
    前記相対照合の結果に応じて前記スコアを更新するための手段と
    を少なくとも含むことを特徴とする受信機。
11. ストレージメディアに記録されるコンピュータプログラムであって、前記プログラムがプロセッサによって実行されるときに、請求項1から8のいずれか一項に記載の経路検出のための方法を実施することを可能にする一連の命令を備えることを特徴とするコンピュータプログラム。

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