JP6854998B2 - 飛行時間検出のシステム及び方法 - Google Patents
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Description
1.チップ境界をセクション境界として使用することができ、
2.プローブ信号とサンプルとの両方を、数式30及び数式31に示す方法でマスクすることができ、
3.Cn前のチップと、Cn後のチップとの値を用いてセクションを分類することができる。
1.セクション境界としてチップの中間点を使用する。
2.数式30及び数式31に示す方法で、プローブ信号とサンプルとの両方をマスクする。
3.現在のセクションと、Cn前のセクション及びCn後のセクションのそれぞれとに、遷移が存在するか否かをエンコードするカテゴリ値を用いて、各セクションを分類する。
ステップ1:Conv(u,v,0)を計算する。
ステップ2:x=0を初期化する。
ステップ3:
ステップ4:数式33、及びステップ3の結果を用いてConv(u,v,x)を計算する。
ステップ5:xを1だけ増加させ、xのすべての値が計算されるまでステップ3〜5を繰り返す。
ゲインの期待値E[γ]は以下の数式によって与えられる。
1.より低い初期サンプリングレートでサンプルを取得する。
2.可能性のあるオフセットの確率分布を計算する。
3.あるオフセットの範囲が他のオフセットの範囲より著しく小さい確率を有する場合、それらの低確率のオフセットはスキップされるように印を付けられる。
4.残りのオフセット範囲(すなわち、スキップされないサンプルに対応するオフセットの範囲)が十分小さい(例えば、前の範囲の半分未満である)場合、サンプル周波数を増加させる(例えば、2倍)。
5.所望のオフセット分解(offset resolution)が達成されるまで、ステップ2〜5を繰り返す。
1.信号の遷移のまわりでサンプルを取得する。
2.信号遷移(すなわち、レベル+1からレベル−1、またはレベル−1からレベル+1)の方向に従って取得されたサンプルの符合を調整する。
3.最初にサンプルをグループ化することによって相関を計算する。
1.Tcは、時間間隔中の位相変化δφが小さくなるように、十分短くなければならない。例えば、Tcのための1つの基準は、
2.信頼性の高い位相測定を行うために十分なサンプルが取得されるように、Tcを十分大きく選択する必要がある。例えば、Tcのための1つの基準は、
プロセスエラー共分散行列は、以下の通りである。
1.時間更新:
カルマンフィルタの共分散行列ΣXは、測定間の時間間隔Tmを決定するために使用され得る周波数誤差の良好な推定値、すなわち精度δfを提供する。
1.相関結果の信号対雑音比SNRが、設計パラメータαc≡1である次の数式を満たすように、現在のSNRでの相関に必要なサンプル数を選択する。
2.スキップされたサンプルの数を考慮して、相関時間tcの間にN個のサンプルが取得されることが期待されるように、相関時間tcを決定する。
3.相関時間を調整する。
次の相関時間tcの間、次の数式を用いて位相誤差を計算する。
4.確率分布の事前推定に基づいてサンプルをスキップすべきかどうか、及び位相‐周波数更新が必要かどうかを決定する。位相更新が必要な場合、サンプルはスキップされない。
5.相関を計算し、SNR、オフセット測定値、及び位相‐周波数カルマンフィルタを更新する。
6.オフセットの精度が予め定められた値に達していない場合、ステップ2から繰り返す。それ以外の場合には、オフセットをアウトプットし、次のオフセット推定が必要な次の時間までシステムをスリープまたは待機モードに保つ。例えば、システムが1Hzのオフセットアウトプットレートを必要とする場合、要求された精度でオフセット推定値を得るために必要な時間を1秒から引いたものに等しいタイマー期間の間、システムはスリープモードに入ることができる。その所要時間は、最後のオフセット推定に要した時間に基づいて推定され得る。
7.スリープモードから「覚醒」した後、経過時間に従ってオフセット確率分布及びカルマンフィルタを更新する。その後、ステップ1から繰り返す。
1.より大きい相対オフセットを有するすべてのサンプル(すなわち、後に到着するサンプル)がスキップされる。または、
2.サンプルが、数式92に基づいて検出される信号のオフセットより大きなオフセット(すなわち、後に到着するサンプル)を有する。
1.相対オフセットxの事前確率分布の対数尤度によってS(x)を初期化する。
3.関数C'b(x)を、相対オフセットに対する探索空間内のすべての相対オフセットxのC'b(x)の合計がゼロであるように構築する。すなわち、
4.S(x)を、次の数式を用いて更新する。
5.S(x)において正の項のみを維持する。
7.相対オフセットxが1つだけ残るまで2〜6を繰り返し、xが1つになった時点で、相対オフセットxをオフセット推定値として報告する。
Claims (25)
- 送信源から送信された既知のプローブ信号である、受信機において受信された受信信号に基づいて前記送信源からの距離を決定するための方法であって、
前記プローブ信号の分類されたセクションの積和を取得するステップであって、
(i)それぞれの分類されたセクションは、所定の持続時間であり、前記分類されたセクションの信号値によって表される信号遷移に基づいて、予め定められた数のカテゴリのうちの1つに分類され、かつ
(ii)それぞれの積和は、カテゴリのうち1つの同じカテゴリに分類されている前記プローブ信号の分類されたセクションのすべての信号値を合計することによって形成される、該ステップを含み、
前記プローブ信号に対する複数のオフセットのそれぞれについて、
前記受信信号が前記オフセットによって後ろにシフトされた後、前記受信信号を前記所定の持続時間である前記セクションに分割するステップと、
後ろにシフトされた受信信号の前記セクションの信号値及び前記積和を使用して、前記オフセットによって後ろにシフトされた受信信号と前記プローブ信号との間の相関を計算するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
それぞれのセクションは、前記セクション内の信号遷移と、前記セクションの前後の1以上のセクションにおける前記信号遷移に従って分類されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
それぞれのセクションは複数のチップを含み、前記所定の持続時間は整数のチップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記受信信号のそれぞれの信号値は、前記受信信号の同相値及び直角位相サンプルによって形成された複素数によって表されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記相関は、前記後ろにシフトされた受信信号の前記セクションの前記積和及び前記信号値にマスキング関数を適用した後に計算することを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記計算された相関の最も大きい1つに対応するオフセットを予想オフセットとして選択するステップを更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記受信信号の電力、通信チャネルの期待されるゲイン、加法性雑音の標準偏差、及び信号対雑音比のうち1以上を計算するステップを更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記計算された相関に基づいて複数の統計的状態を保持するステップを更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項8に記載の方法であって、
前記統計的状態は、経時的に更新される加算性ガウス確率分布に基づいて計算されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記後ろにシフトされた受信信号の1以上の前記セクションの信号値は、前記計算された相関から除外されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
それぞれの相関は、経時的に減少する係数によって重み付けされた、より早く計算された相関に基づいて計算されることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、
前記後ろにシフトされた受信信号の周波数及び位相を推定するステップを更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項12に記載の方法であって、
前記周波数及び前記位相は、カルマンフィルタを用いて推定されることを特徴とする方法。 - 送信源から送信された既知のプローブ信号である、受信機において受信された受信信号に基づいて前記送信源からの距離を決定するための装置であって、
ストレージユニットと、演算ユニットとを含み、
前記ストレージユニットは、前記プローブ信号の分類されたセクションの積和を記憶し、
(i)それぞれの分類されたセクションは、所定の持続時間であり、前記分類されたセクションの信号値によって表される信号遷移に基づいて、予め定められた数のカテゴリのうちの1つに分類され、かつ
(ii)それぞれの積和は、カテゴリのうち1つの同じカテゴリに分類されている前記プローブ信号の分類されたセクションのすべての信号値を合計することによって形成され、
前記演算ユニットは、前記プローブ信号に対する複数のオフセットのそれぞれについて、
前記受信信号が前記オフセットによって後ろにシフトされた後、前記受信信号を前記所定の持続時間である前記セクションに分割し、
後ろにシフトされた受信信号の前記セクションの信号値及び前記積和を使用して、前記オフセットによって後ろにシフトされた受信信号と前記プローブ信号との間の相関を計算することを特徴とする装置。 - 請求項14に記載の装置であって、
それぞれのセクションは、前記セクション内の信号遷移と、前記セクションの前後の1以上のセクションにおける前記信号遷移に従って分類されることを特徴とする装置。 - 請求項14に記載の装置であって、
それぞれのセクションは複数のチップを含み、前記所定の持続時間は整数のチップを含むことを特徴とする装置。 - 請求項14に記載の装置であって、
前記受信信号をデジタル信号値の形式で提供するフロントエンド回路を更に含むことを特徴とする装置。 - 請求項14に記載の装置であって、
前記受信信号のそれぞれの信号値は、前記受信信号の同相値及び直角位相サンプルによって形成された複素数によって表されることを特徴とする装置。 - 請求項14に記載の装置であって、
前記相関は、前記後ろにシフトされた受信信号の前記セクションの前記積和及び前記信号値にマスキング関数を適用した後に計算することを特徴とする装置。 - 請求項14に記載の装置であって、
前記計算された相関の最も大きい1つに対応するオフセットであるように予想オフセットが選択されることを特徴とする装置。 - 請求項14に記載の装置であって、
前記計算された相関に基づいて複数の統計的状態が保持されることを特徴とする装置。 - 請求項21に記載の装置であって、
前記統計的状態は、経時的に更新される加算性ガウス確率分布に基づいて計算されることを特徴とする装置。 - 請求項14に記載の装置であって、
それぞれの相関は、経時的に減少する係数によって重み付けされた、より早く計算された相関に基づいて計算されることを特徴とする装置。 - 請求項14に記載の装置であって、
前記後ろにシフトされた受信信号の周波数及び位相が計算されることを特徴とする装置。 - 請求項24に記載の装置であって、
前記周波数及び前記位相は、カルマンフィルタを用いて推定されることを特徴とする装置。
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