JP6933415B2 - 無線測定用途のための方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線ノード間の伝達関数および／または時間オフセットを求めるための、少なくとも２つの無線ノードによる無線測定用途のための方法に関する。

周波数領域での位相および基準信号からの位相差の測定に基づき距離を求めるために、数多くの方法が存在している。基本原理は、たとえば米国特許第３２４３８１２号明細書などにより、５０年以上前から知られている。この方法は、数十年来、様々な用途に適用されている。多数の刊行物のほか、一連の多数の特許も存在している。

独国特許発明第１０２００９０６０５０５号明細書から、２つの無線ノード間の通信方法が公知であり、この場合、それらの無線ノードは交互に信号を送信および受信し、反復のたびに信号の搬送波周波数が変更される。第２の無線ノードから抽出された位相値が次いで第１の無線ノードに伝送されて戻され、その後、両方の無線ノード間の距離を特定する目的で、第１の無線ノードの受信された信号と共に評価される。

独国特許出願公開第１０２００９０６０５９３号明細書から、２つの無線ノード間の距離測定のためのさらなる方法が公知であり、この場合、それらの無線ノードは変調されていない搬送波信号を交換し、各無線ノードは２つの周波数について２つの位相値を求めて、全部で４つの位相値からそれらの無線ノード間の距離が特定される。

独国特許発明第１０２００９０６０５９２号明細書、独国特許出願公開第１０２００９０６０５９１号明細書、および国際公開第０２／０１２４７号から、２つの無線ノード間の距離測定のための択一的方法が公知である。
国際公開第２００５／１１９３７９号から、ジッタを補正するための方法が公知である。この場合、第１の無線ノードが、送信された初期信号に基づき第２の無線ノードから応答信号を受け取り、この応答信号は、第２の無線ノードにより求められた初期信号の受信時点ならびに応答信号自体の送信時点を含む。

このような背景から本発明の課題は、従来技術をさらに発展させる装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を備えた無線測定用途のための方法によって解決される。従属請求項には、本発明の有利な実施形態が記載されている。

本発明の対象によれば、無線測定用途のための方法が提案され、その際に少なくとも２つの無線ノードが用意される。

少なくとも１つの第１の無線ノードはイニシエータとして動作し、少なくとも１つの第２の無線ノードはトランスポンダとして動作する。

第１の無線ノードおよび第２の無線ノードは、それぞれ時間発生器とデータインタフェースとを有する。

第１の無線ノードの時間発生器と第２の無線ノードの時間発生器との間に、時間オフセットが存在する。

第１のステップにおいて、イニシエータから第１の搬送波周波数が初期信号として送信され、トランスポンダにより第１の受信期間中に初期信号が受信される。

第２のステップにおいて、トランスポンダから第２の搬送波周波数により応答信号が送信され、イニシエータにより第２の受信期間中に応答信号が受信される。

上述の順序で第１のステップと第２のステップとから成る１つのステップシーケンスが、少なくとも１回、反復され、その際に初期信号および応答信号は少なくとも各ステップシーケンス中、コヒーレントである。

初期信号の搬送波周波数および応答信号の搬送波周波数は、予め定められた周波数範囲内で反復のたびに変更される。

この方法は、第１のモードおよび第２のモードを含む。

第１のモードにおいて応答信号は少なくとも、受信された初期信号の一部分から形成され、伝達関数および／または時間オフセットが、受信された応答信号の少なくとも一部分に基づき求められる。

第２のモードにおいて応答信号は、受信された初期信号に依存することなく形成され、少なくとも２つの受信された初期信号は、データインタフェースを用いて伝達され、少なくとも１つの伝達関数および／または時間オフセットが、受信された応答信号の少なくとも一部分と、受信され伝達された初期信号の少なくとも一部分とに基づき求められる。

自明のとおり、各無線ノードは、受信ユニット、送信ユニット、信号プロセッサ、データインタフェース、および少なくとも１つのアンテナを含む。さらに自明のとおり、１つのステップにおいてそれぞれ１つの無線ノードだけが送信を行う。

ここで述べておくと、タイムベースという用語と時間区域という用語は同義語として用いられる。

１つの無線ノードが複数のアンテナを含むならば、初期信号および／または応答信号がそれらのアンテナのうち１つのアンテナから送信され、あるいは初期信号および／または応答信号が複数のアンテナから放射される。たとえば複数のアンテナが、１つの送信期間中に順番に相前後して放射を行う。このため送信期間がたとえば複数の時間窓に分割されており、この場合、複数のアンテナのうちそれぞれ１つのアンテナが１つの時間窓中に送信を行う。自明のとおり、信号の受信も相応に編成することができる。

本発明による方法によって伝達されるすべての値もしくは信号ベクトルを、進行中のプロセスを相応に保護する目的で、適切な暗号化メカニズムによって操作することができる。このようにすればたとえば、イニシエータとトランスポンダのみに先験的に既知である時間的に可変の数列を各信号ベクトルに割り当てることができる。

データインタフェースは、択一的実施形態によれば、有線接続またはワイヤレスで構成されており、データたとえば求められた信号ベクトルの交換、および無線ノードの大まかな同期合わせを行うことができる。

第１のステップにおいて信号を送信する無線ノードは、イニシエータと称せられる。

第１のステップにおいて送信された信号を受信し処理する無線ノードは、トランスポンダと称せられる。第２のステップにおいて初めて、トランスポンダは応答信号を送信して戻す。

この方法を用いて、個々の時間発生器間の時間オフセットおよび／または伝達関数を特定することができる。前提条件は、第１のステップの信号と第２のステップの信号との間にコヒーレンスが存在する、ということである。

伝達関数は、２つの無線ノード間の伝送特性つまり伝播媒体を介した信号の伝送を、周波数領域で表現するものであり、ワイヤレスのデータ伝送の分野においては一般的な名称である。伝達関数は伝送関数と称されることも多い。

自明のとおり、フーリエ変換を用いることで、取り込まれた値を周波数領域から時間領域に変換することができる。時間領域では伝播媒体の伝送特性に関して、チャネルインパルス応答という用語も一般的である。

この方法は、第１のモードおよび第２のモードを含み、その際に各モードはそれ自体で完結されている。モード１について重要であるのは、信号交換の枠内において付加的な情報が測定信号内で伝達されることであり、他方、モード２は、この情報を伝送するためにもっぱらデータインタフェースを利用する。システムはそれぞれ１つの期間内に、これらのモードのうちの一方において動作する。モード間の移行が可能である。

この方法を用いることによって、イニシエータからトランスポンダへの、またはトランスポンダからイニシエータへの、伝播媒体の伝播特性に関する伝送関数（１ＷＲ単一経路伝達関数とも称せられる）を特定することができ、あるいは循環に関する、つまりイニシエータからトランスポンダへ、さらにトランスポンダからイニシエータに戻る伝送に関する伝送関数（２ＷＲ循環伝達関数とも称せられる）を特定することができる。

周波数領域で求められた伝達関数から、関与している無線ノード間の距離をやはり特定することができる。

その際に特に、信号間の位相特性が格別重要になる。ある媒体内における伝播特性が直接的な経路によって支配的な影響を受ける場合、位相特性から微分により電磁波の群遅延時間ｔ_ｇを求めることができる。
ｔ_ｇ＝ｄφ／ｄω

電磁波の伝播速度ｃを介して、無線ノード間の距離ｄに対する直接的な関係がｄ＝ｃ・ｔ_ｇに従い生じる。

すべての測定方法に関して特徴的であるのは、基準信号つまり初期信号もしくは応答信号の交互の送信であり、この信号が他方のノードにより受信され、その際に複素平面における受信信号のポジションが自身の内部の時間基準に関して評価される。

第１のステップと第２のステップとから成る１つのステップシーケンスがコアオペレーションとなっており、これはアトミックオペレーションまたはピンポンとも称せられる。

位相コヒーレンスは最低限、１つのステップシーケンスにわたり維持されていなければならない。

伝送チャネルは多くのケースにおいて、マルチパスであることを特徴としており、この場合、２つの無線ノード間の直接的なコネクションに加えて、物体での反射により、かつ／または屈折により、かつ／または回折により、さらなる経路も発生する可能性がある。

受信される信号におけるマルチパスを解決する目的で、ステップシーケンスが、つまり基準信号の交互の送信および受信が、複数の周波数ステップで１つの帯域幅（予め定められた周波数範囲）にわたり何度も反復される。これによって、周波数範囲内の多数のサンプリングポイントをベースに、伝達関数を求めることができる。

予め定められた周波数範囲の帯域幅は、種々の長さの信号経路を解決するこの方法の能力にとって決定的なものである。周波数離散表現であることから、周波数ステップ幅によって、距離を一義的に求めることができる領域が特定され、さらに同時に、一義的に特定可能な時間オフセットの量が制限される。

多数のステップシーケンスは測定サイクルと称せられる。測定サイクルの期間は、個々のステップシーケンスの個数、種類および期間、ならびに使用される周波数に依存する。

制限された期間にわたり無線ノード間で信号の位相コヒーレンスを維持することは、この方法の重要な特性であり、信号推移の再構築のための前提条件である。

実装によっては、コヒーレンス要求を複数のステップシーケンスに、つまり１つの測定サイクルまたは複数の測定サイクルにも、拡げなければならない。

距離のほか、さらなるパラメータの抽出も可能であり、たとえば、相対的なポジション特定のために（２つまたは複数の）無線ノード同士が成す角度の抽出も可能である。この目的で、複数のアンテナの受信信号を評価することができ、もしくは送信信号を複数のアンテナに規定的に分配することができる。このことを、複数の送信ユニットおよび受信ユニットの使用により並行／同時に行うことができる。択一的に、ステップシーケンス内のそれぞれ異なる時間窓において時間的に相前後して、時間窓間でアンテナを切り替えることによって、アンテナ割り当てを行うこともできる。切り替えに際して、相応の過渡応答プロセスに留意しなければならない。

好ましくは、予め定められた周波数範囲は、たとえば利用可能な周波数範囲と一致しており、つまり使用される無線ノードによって利用できる帯域幅に従って設定される。択一的に、技術的に可能な周波数範囲が、法的規準に基づき、かつ／または具体的な適用事例に基づき制限され、したがって予め定められた周波数範囲は、利用可能な周波数範囲の部分範囲だけしか含まない。

各無線ノードは固定的な時間的シーケンスを追従し、このシーケンスは、時間発生器および対応するサイクル制御に固定的に結び付けられたものであり、したがって決定論的である。かくしてすべての関数ブロックは、必要とされる期間にわたり固定的な時間関係および位相関係を有し、位相コヒーレンスに対する個々の要求を満たす。無線ノードの時間特性は、（初期位相ポジション、時間オフセットおよび周波数オフセットを除き）ノードにおいて先験的に既知であるため、無線ノード間にコヒーレンス関係が生じる。

ただし、この方法のシーケンスにとって重要であるのは、対応する送信期間と受信期間とが（場合によっては送信時間窓と受信時間窓も）相対しており、相応の過渡応答プロセスが終了しており、つまり定常状態が形成される、ということである。

大まかな同期合わせにより保証される許容可能な時間オフセットの変動は、測定領域のサイズに応じて決まり、時間オフセットおよび周波数オフセットの補正にかかる手間が増大しないよう、たとえば３００ｍの測定領域であれば１μｓよりも短いのが望ましい。２．４ＧＨｚの領域において達成可能な測定精度は、１ｍを下回っている。

この特性の点で、この方法は、確立されているＵＷＢ ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）法とは決定的に異なっている。この場合、測定精度は同期合わせによって決定されるので、同期合わせ品質は、同等の精度であれば３ｎｓよりも良好でなければならない。

既述のとおり、各無線ノードは固有の時間基準を有する。好ましくは時間基準は、水晶発振器（ＸＴＡＬ／ＸＯＳＣ）として形成されている。自明のとおり、大まかな時間補償調整は、コアオペレーションにおける実際の時間オフセットの特定の代わりになるものではなく、前提条件である。

１つの利点は、この方法のフレキシビリティおよび信頼性が高められることである。別の利点は、この方法をより迅速にかつより低コストで実施できることである。特にこの方法を、有利にはセンサネットワークの領域において無線ノードのポジションを特定する際に使用することができる。さらにこの方法によれば、高分解能の距離測定を広い到達範囲において、すなわち０．５ｍ〜１０ｋｍまでの範囲において、実施することができる。特に、狭帯域アーキテクチャすなわち１ＭＨｚよりも狭いチャネルフィルタ帯域幅を用いることによって、高いダイナミックレンジおよび高い耐障害性が達成される。

通信に関与する２つの無線ノードの時間のずれもしくは時間オフセットを求めることは、測定結果をさらに処理するために重要である。

１つの発展形態によれば、時間オフセットを１つのシステムの複数のユニットの同期合わせのためにも使用することができ、したがって時間オフセットは重要な意味を持つ。

どのようなさらなる種類のデータ交換もデータインタフェースと称され、つまりたとえばワイヤレスによる交換のための通信プロトコル、たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＺｉｇｂｅｅまたはＩＥＥＥ ８０２．１１も、データインタフェースと称され、これによって大まかな同期合わせのためにデータフレームの交換が可能である。択一的にデータインタフェースを、データラインもしくはデータライン用のコネクタとして構成することができる。

第１のモードに従い、応答信号が少なくとも、受信された初期信号の一部分から形成される場合には、受信された初期信号に関する情報が相応に直接、イニシエータに伝達されて戻される。したがって受信された応答信号は、無線ノード間の往路および復路に関する情報を含む。これによって、受信された応答信号に基づくだけで、２ＷＲ伝達関数を求めることができる。

第２のモードに従い、応答信号が初期信号に依存せずに形成される場合には、第１の択一的実施形態によれば、トランスポンダにより求められた少なくとも１つの受信信号ベクトルが、データインタフェースによってイニシエータに伝達される。このようにすれば、イニシエータによって、またはイニシエータと通信を行う計算ユニットによって、さらなる評価を行うことができる。

受信された応答信号と、受信され伝達された初期信号とに基づき、２ＷＲ伝達関数を求めることができる。

時間オフセットを、少なくとも２つの受信された初期信号と、少なくとも２つの受信された応答信号とに基づき、特定することができる。時間オフセットを求めることは、１ＷＲ伝達関数の特定に必要な前提条件である。

時間オフセットの特定は、第１のモードにおいても第２のモードにおいても可能である。

したがって本発明による方法の利点とは、トランスポンダのすべてのまたは少なくとも多くの測定結果のさらなるデータ伝達が省略される、ということである。これによって、技術的なコストも時間的なコストも削減することができる。

第１の実施形態によれば、第２の搬送波周波数は第１の搬送波周波数と一致している。択一的に、第２の搬送波周波数は第１の搬送波周波数とは異なっている。

自明のとおり、搬送波周波数の時間的推移もしくは周波数変更は、関与する無線ノードに予め既知である。第２の搬送波周波数はたとえば、常に第１の搬送波周波数に従って変更される。第２の搬送波周波数の変更は、択一的に、第１の搬送波周波数の変更に依存することなく行われるか、またはまったく行われない。

変更すなわち１回の反復の際に行われる周波数ステップは、反復のたびに等しく、あるいは反復のたびに変化し、たとえばすべての無線ノードに既知である予め定められたリストまたは数学的関数に従って変化し、これは時間的挙動も含み、ひいては必要とされる位相コヒーレンスを維持することができる。

１つの発展形態によれば、１つの測定サイクルは、ステップシーケンスの複数の反復から形成され、初期信号および応答信号は、１つの測定サイクル中は少なくとも、または複数の測定サイクル中は少なくとも、コヒーレントである。互いにコヒーレントな測定サイクルは、特に、１つの無線ノードおよび／またはさらなる複数の無線ノード内において複数のアンテナを使用するときに、有利である。

１つの実施形態によれば、受信された初期信号から第１の複素信号ベクトル（受信信号ベクトル）が求められ、この場合、応答信号は第１の複素信号ベクトルから形成され、または択一的に第１の複素信号ベクトルの逆数から形成される。

第１の択一的形態によれば、イニシエータにより受信された応答信号は、複素信号ベクトルと伝播媒体のチャネル伝達関数との周波数による乗算と一致する。その結果、周波数領域で離散的にサンプリングされたチャネル伝達関数の２乗が生じる。時間領域ではこれに応じてこのことから、時間離散的にサンプリングされたチャネルインパルス応答自身の畳み込みが生じる。

第２の択一的形態において、イニシエータにより受信された応答信号は遅延演算子ｅ^{ｊω・２・Ｔｏｆｆｓ}に送られ、これによって両方の無線ノード間の時間オフセットを求めることができるようになる。時間オフセットを用いることで、１ＷＲチャネル伝達関数を求めることができる。

さらに、求められた時間オフセットを、精密な同期合わせの中で調整量としても用いることができ、さらに複数の無線ブロックの時間的な同期合わせをテストするためにも用いることができる。

別の実施形態によれば、第１の複素信号ベクトルが求められ、応答信号は第１の複素信号ベクトルの複素共役から形成される。

受信された応答信号は、第１の複素信号ベクトルの絶対値の２乗と、ノード間の時間オフセットを表す遅延演算子ｅ^{ｊω・２・Ｔｏｆｆｓ}とから成る。

さらなる択一的実施形態によれば、受信された初期信号から第１の位相が求められ、その際に応答信号は第１の位相から、または第１の位相の逆位相から形成される。この択一的形態は、特に簡単かつ高速である。

別の択一的実施形態において、常に少なくとも１つの無線ノードがイニシエータとして動作し、常に少なくとも１つの無線ノードがトランスポンダとして動作し、その際に各無線ノードは、複数のステップシーケンスにわたり少なくとも１回はイニシエータとして動作し、少なくとも１回はトランスポンダとして動作し、または各無線ノードは複数のステップシーケンスにわたり、イニシエータとしてのみ動作し、またはトランスポンダとしてのみ動作する。

さらなる実施形態において、１つの測定サイクルが、ステップシーケンスの複数の反復から形成され、第１の搬送波周波数は、測定サイクル中の反復のたびに周波数範囲内のそれぞれ予め定められた値をとる。

たとえば周波数掃引が実施され、その際に第１の搬送波周波数が測定サイクル中、反復のたびにそれぞれ、予め定められた周波数範囲内の一定の値だけ、増加または低減される。掃引を僅かな実装コストで実現することができる。一般により簡単であるのは、多数のいっそう狭い周波数ステップにわたり位相関係を維持することである。ただし法的規定ゆえにこの実装は、多くの適用事例に関して許容された送信出力内に制限されている。

周波数の不規則な変更を周波数ホッピングとも称する。個々の反復各々についてそれぞれ異なる周波数もしくは搬送波周波数の値が、たとえば、ルックアップテーブルに格納されているか、または予め定められた数学的関数に従って設定される。たとえば、周波数ホッピングを、疑似ノイズシーケンスに基づき実施することができ、これによって障害源に対し高いロバストネスが達成される。同時にこの方法のこの実装によれば、様々な法的規定および規制規準を遵守しながら、いっそう大きい送信出力を使用することができるようになる。したがって、この方法の使用をいっそう広い到達距離に拡張することができる。

別の実施形態において、求められた伝達関数および／または時間オフセットに基づき、少なくとも１つのイニシエータと少なくとも１つのトランスポンダとの間の距離が特定される。

１つの発展形態によれば、少なくとも１つの求められたチャネル伝達関数についてマルチパス解析が実施される。マルチパス解析は、離散的な伝播経路を求めることに重点的に取り組むものである。

別の発展形態によれば、伝達関数および／または時間オフセットを求める前に、受信された応答信号および／または受信された初期信号に、フィルタが適用される。フィルタとしてたとえば、２次極大値を抑圧するためのｃｏｓ^２窓用いることができる。たとえば、１つのステップシーケンス内で測定値の平均値を形成することによって、いっそう高められた測定ダイナミックもしくはノイズ抑圧を生じさせることができる。

さらなる発展形態によれば、反復のたびに、初期信号の搬送波周波数に加えて、初期信号の振幅および／または位相が変更される。

別の発展形態によれば、少なくとも３つの無線ノードが用意され、各ステップシーケンスにおいて、第２のステップが少なくとも１回反復され、その際に第１のステップにおいて初期信号が、トランスポンダとして機能する少なくとも２つの無線ノードにより受信され、第２のステップ各々において、複数のトランスポンダのうち厳密に１つのトランスポンドから応答信号が送信され、イニシエータにより、ならびに少なくとも１つのさらなるトランスポンダにより受信され、第２のステップの反復のたびに、別のトランスポンダが応答信号を送信し、第１のモードにおいて、第２のステップの反復のたびに、応答信号がそれぞれ少なくとも、受信された初期信号の一部分から、または受信された応答信号の一部分から、形成される。

さらなる実施形態において、イニシエータは、初期信号を第１の送信期間中に送信し、トランスポンダは、応答信号を第２の送信期間中に送信し、その際に第１の送信期間および第２の送信期間は、それぞれ複数の相前後して続く時間窓を含み、それぞれ時間窓中のみ送信され、それぞれ２つの相前後して続く時間窓は、時間的に直接相前後して続くか、または時間的に互いに間隔を有する。

自明のとおり、受信期間も複数の時間窓を含むことができ、その際に送信期間の時間窓と受信期間の時間窓とを（時間オフセットを除いて）互いに一致させることができ、ただし必ずしもそうでなくてもよい。

このような手法によって特に、以下のような様々な用途のカスタマイズへの適合が可能となる。すなわち基準位相の別個の伝送、イニシエータとトランスポンダとの間のシグナリング（増幅および送信出力の整合、暗号化）、平均値形成によるノイズ抑圧、特に入射角を求めるために、および一般的には測定精度を改善するために、空間ダイバーシティを形成するための種々のアンテナへの割り当て（ビームステアリング、ＭＩＭＯ、スマートアンテナ）、または無線システムの許可に対するＬＢＴ（Ｌｉｓｔｅｎ−ｂｅｆｏｒｅ−Ｔａｌｋ）、ＣＳ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ）およびＤＡＡ（Ｄｅｔｅｃｔ ａｎｄ Ａｖｏｉｄ）の要求という意図に沿ってチャネル占有を検出するためにも、といったような様々な用途のカスタマイズへの適合が可能となる。

次に、図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。この場合、同種の部材には同一の参照符号が付されている。図示された実施形態は極めて概略的に示されており、つまり間隔ならびに横方向および縦方向の広がりは縮尺どおりではなく、特段の記載がない限り、互いに導出可能な幾何学的関係も有していない。

第１の択一的実施形態による無線測定用途のための測定装置を示す図である。 第１の択一的実施形態のシーケンスパターンを示す図である。 様々な送信ベクトル、受信ベクトル、ベースバンドベクトルの概観および対応する関係を含む表である。 第１の択一的実施形態による無線測定用途のための方法の第１の時間的推移のパターンを示す図である。 第１の択一的実施形態による無線測定用途のための方法のさらなる時間的推移のパターンを示す図である。 第２の択一的実施形態による無線測定用途のための測定装置を示す図である。 測定信号の振幅の推移を示す図である。 時間領域に変換された測定信号を示す図である。 ３つの無線ノードから成る装置を示す図である。 ３つの無線ノードを使用した場合のシーケンスパターンを示す図である。

すべての実施形態について以下のことを述べておく。

イニシエータと称せられる第１の無線ノードＦＩおよびトランスポンダと称せられる第２の無線ノードＦＴが用意される。イニシエータＦＩおよびトランスポンダＦＴはそれぞれ、受信ユニットＲＸ、送信ユニットＴＸ、データインタフェースＤＳ１もしくはＤＳ２、ならびに固有の時間発生器Ｚ（ｔ）もしくはＺ（ｔ’）を有する。自明のとおり、各無線ノードは信号プロセッサ（図示せず）を含む。

データインタフェースＤＳ１およびＤＳ２は、ワイヤレスデータ交換のための通信プロトコルとして形成されている。

イニシエータ無線ノードＦＩはタイムベースｔを有し、トランスポンダ無線ノードＦＴはタイムベースｔ’を有し、その際にこれら両方のタイムベースｔもしくはｔ’は互いに独立している。

ここで述べておくと、タイムベースという用語と時間区域という用語は同義語として用いられる。

所属の時間発生器Ｚ（ｔ）およびＺ（ｔ’）はそれぞれ１つの水晶発振器を含み、個々の無線ノードの個々のタイムベースｔもしくはｔ’のためのタイムスケールを予め定める。

時間発生器Ｚ（ｔ）およびＺ（ｔ’）は、時間オフセットＴ_ｏｆｆｓだけ互いにずらされている。ここで前提条件となるのは、時間発生器Ｚ（ｔ）およびＺ（ｔ’）は同じ単位で進む、ということであり、つまり水晶発振器間に周波数オフセットは存在しない。

両方の時間発生器Ｚ（ｔ）およびＺ（ｔ’）間に周波数オフセットが存在するというのであれば、方法を実施するためにこの周波数オフセットを補正しなければならない。周波数オフセットの補正は本願の対象ではない。

時間発生器Ｚ（ｔ）もしくはＺ（ｔ’）はそれぞれ、イニシエータ無線ノードＦＩおよびトランスポンダ無線ノードＦＴにおけるシーケンス制御部のための時間基準を生成する。このシーケンス制御部によって、個々の無線ノードＦＩおよびＦＴにおけるすべての関連する無線ブロックの時間的挙動が制御される。特にシーケンス制御部によって、周波数変更に対する時点が予め定められる。ここで述べておくと、シーケンス制御部は時間および周波数制御部ＺＦＳ１およびＺＦＳ２とも称せられる。

ここで述べておくと、時間長Ｔ_ＭＵもしくはＴ’_ＭＵはそれぞれ予め定められた最小タイムインターバルを表し、この場合、最小タイムインターバルは測定単位時間Ｔ_ＭＵとも称せられる。

ここで述べておくと、この方法は以下を含む。すなわち、
・１つまたは複数の送信窓もしくは受信窓を有するステップ、
・イニシエータＦＩのための時間長Ｔ_ＳＦもしくはトランスポンダＦＴのための時間長Ｔ’_ＳＦを有する少なくとも２つのステップを含むステップシーケンス、
・イニシエータＦＩのための時間長Ｔ_ＺもしくはトランスポンダＦＴのための時間長Ｔ’_Ｚを有する一連のステップシーケンスとしての測定サイクル、
・一連の測定サイクル。

各ステップシーケンスは送信領域および受信領域を有し、これらの領域はそれぞれ送信窓と受信窓とに分割されている。無線ノードＦＩの送信窓もしくは受信窓の時間長はＴ_ＭＵである。無線ノードＦＴの送信窓もしくは受信窓の時間長はＴ’_ＭＵである。

各無線ノードＦＩは、時間長Ｔ_ＭＵを有する送信窓と、時間長Ｔ_ＭＵを有する受信窓とを有する。各無線ノードＦＴは、時間長Ｔ’_ＭＵを有する送信窓と、時間長Ｔ’_ＭＵを有する受信窓とを有する。

ここで述べておくと、インデックスｎは、複数のステップシーケンスのうち１つのステップシーケンス内において時間窓の位置を表し、期間Ｔ_ＳＦ＝ｎ_ｍａｘ・Ｔ_ＭＵを有する。このインデックスは、値範囲ｎ＝０，１，．．．（ｎ_ｍａｘ−１）を有しており、この場合、ｎ_ｍａｘは測定サイクルの具体的な設計により定められる。

インデックスｍは、測定サイクル内においてステップシーケンスの位置を表し、ただしｍ＝０，１，．．．（ｍ_ｍａｘ−１）である。ｍ_ｍａｘは具体的な実装により定められ、特に、伝送関数を求めるべき周波数の個数に依存している。一連のステップシーケンスは測定サイクルと称せられる。無線ノードＦＩの１つの測定サイクルは、長さＴ_Ｚ＝ｍ_ｍａｘ・Ｔ_ＳＦを有する。無線ノードＦＴの１つの測定サイクルは、長さＴ’_Ｚ＝ｍ_ｍａｘ・Ｔ’_ＳＦを有する。

イニシエータ無線ノードＦＩとトランスポンダ無線ノードＦＴとを区別するために、トランスポンダの対応する量がダッシュ（たとえばｆ’_ρ，ω’_ρ，ｔ’_ρ，．．．の周波数および時間）によって表されている。

以下では、時間連続的な量と時間離散的な量とを区別する。特に、イニシエータ無線ノードＦＩの送信ユニットＴＸもしくはトランスポンダ無線ノードＦＴの送信ユニットＴＸは、時間連続的な送信信号Ｔ_Ｉ（ｔ）もしくはＴ_Ｔ（ｔ’）を生成し、ここで表現Ｔ_Ｉ（ｍ，ｎ）は、タイムベースｔに関して時点ｔ＝ｎ・Ｔ_ＭＵ＋ｍ・Ｔ_ＳＦでの送信信号Ｔ_Ｉの値を表す。相応に、表現Ｔ_Ｔ（ｍ，ｎ）は、タイムベースｔ’に関して時点ｔ’＝ｎ・Ｔ’_ＭＵ＋ｍ・Ｔ’_ＳＦでの送信信号Ｔ_Ｔの値を表す。

位相コヒーレンスに関して述べると、トランスポンダの送信ユニットおよび受信ユニットは、時間発生器Ｚ（ｔ）ならびに時間および周波数シーケンス制御と共に、位相コヒーレントな区域を形成している。

無線ノードＦＩの位相コヒーレントな区域が、要求される時間長に関して、すなわち任意の個数のステップに関して、特徴としているのは、送信ユニットが送信を行う１つのステップシーケンス内のすべてのインデックスｎについての送信信号Ｔ_Ｉ（ｍ，ｎ）の位相ポジションと、受信ユニットが受信を行う１つのステップシーケンス内のすべてのインデックスｎについての受信ベクトルＲ_Ｉ（ｍ，ｎ）を求めるための基準位相との間に、固定的な関係がある、ということである。

同様にトランスポンダについても、以下のことが当てはまる。すなわち、無線ノードＦＴの位相コヒーレントな区域が、要求される時間長に関して、すなわち任意の個数のステップに関して、特徴としているのは、送信ユニットが送信を行う１つのステップシーケンス内のすべてのインデックスｎについての送信信号Ｔ_Ｉ（ｍ，ｎ）の位相ポジションと、受信ユニットが受信を行う１つのステップシーケンス内のすべてのインデックスｎについての受信ベクトルＲ_Ｉ（ｍ，ｎ）を求めるための基準位相との間に、固定的な関係がある、ということである。

位相コヒーレンスが１つのステップシーケンスに制限されているならば、コヒーレンス長は無線ノードＦＩについてＴ_ＳＦとなり、もしくは無線ノードＦＴについてＴ’_ＳＦとなる。位相コヒーレンスが１つの測定サイクルに拡張されるならば、無線ノードについてコヒーレンス長はＴ_Ｚであり、もしくは無線ノードＦＴについてコヒーレンス長はＴ_Ｚである。

一連の測定サイクルにおいて、コヒーレンス長は相応にこれら一連の測定サイクルの時間長まで長くなる。

自明のとおり、過渡応答プロセスによって特徴づけられている移行領域は、コヒーレンスの要求からは除外されている。

個々の無線ノードのコヒーレンスに関する要求ゆえに、無線ノード同士の位相コヒーレンスが得られるのは、時間発生器が所定の時間オフセットだけで異なっており、その他の点では両方のノードは、受信特性と送信特性とが互いに相補的であるＴ_ＭＵもしくはＴ’_ＭＵに基づく同じ時間的な流れに従っている場合である。

図１の図面には、無線測定用途のための本発明による方法の第１の実施形態を実施するための、２つの無線ノードすなわちイニシエータＦＩおよびトランスポンダＦＴから成る装置が示されており、その際にこの装置は、本発明による方法の第１のモードを実行するように設計されている。

イニシエータＦＩは、第１のステップＳ１の間、送信ユニットＴＸを用い伝播媒体ＰＭ、たとえば空気、を介して、初期信号Ｔ_Ｉを送信するように設計されている。トランスポンダＦＴは、第１のステップＳ１の間、イニシエータＦＩから送信された初期信号Ｔ_Ｉを、伝播媒体ＰＭを介して伝送された後、受信信号Ｒ_Ｔとして受信するように設計されている。

イニシエータ無線ノードＦＩの受信ユニットＲＸおよびトランスポンダ無線ノードＦＴの受信ユニットＲＸは、受信された信号を時間離散表現に変える。受信結果Ｒ_ＩおよびＲ_Ｔは、以下では受信ベクトルと称せられる。

受信ベクトルＲ_Ｔ（ｍ，ｎ）は複素数の形式を有し、ここで値は受信された信号の値に比例している。

複素ベクトルＲ_Ｔ（ｍ，ｎ）の位相は、タイムベースｔ’に対し相対的に時点ｔ’＝ｎ・^＊Ｔ’_ＭＵ＋ｍ・Ｔ’_ＳＦで求められる。

しかもトランスポンダＦＴは、受信信号Ｒ_Ｔから関数Ｆ（Ｒ_Ｔ，．．）を用いて信号ベクトルＶ_Ｔを求め、データインタフェースＤＳ２を用いて交換するように設計されている。

本発明による方法の第１のモードを実施できるようにする目的で、トランスポンダＦＴは付加的に、信号ベクトルＶ_Ｔを送信ユニットＴＸに伝達し、送信ユニットＴＸを用いてさらに処理するように設計されている。

第２のステップＳ２の間、トランスポンダＦＴは送信ユニットＴＸを用いて、応答信号Ｔ_Ｔを送信する。

イニシエータＦＩは第２のステップＳ２の間、受信ユニットＲＸを用いて、トランスポンダから送出された応答信号Ｔ_Ｔを、伝播媒体ＰＭを介した伝送後、受信信号Ｒ_Ｉとして受信する。

イニシエータの受信ベクトルＲ_Ｉ（ｍ，ｎ）は複素数の形式を有し、ここで値は受信された信号の値に比例している。複素ベクトルＲ_Ｉ（ｍ，ｎ）の位相は、タイムベースｔに対し相対的に時点ｔ＝ｎ・Ｔ_ＭＵ＋ｍ・Ｔ_ＳＦで求められる。

しかもイニシエータＦＩは、受信信号Ｒ_Ｉから関数Ｈ（Ｒ_Ｉ，．．）を用いて信号ベクトルＶ_Ｉを求め、データインタフェースＤＳ１を用いて交換するように設計されている。

伝播媒体ＰＭを介した伝送が送出された信号に及ぼす影響は、伝達関数Ｇと称せられる。

無線測定用途のための方法の第１の択一的実施形態による方法の流れを、図２、図３および図４に基づき以下でさらに説明する。

図２に示されているように、両方の無線ノードＦＩおよびＦＴはそれぞれ、１つの発生器と、複素信号ベクトルＶ_ＴもしくはＶ_ＩをベースバンドポジションからＨＦポジションに変換するアップコンバージョンミキサと、高周波信号をベースバンドポジションの信号ベクトルＲＩもしくはＲＴに変換するダウンコンバージョンミキサと、時間発生器Ｚ（ｔ）もしくはＺ（ｔ’）を含む時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２とを有し、この時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２は、すべてのシステム状態変更を固定的な時間パターンにおいて制御する。

時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２は、時間単位Ｔ_ＭＵに基づき動作し、すべての関連する状態変更（信号ベクトルのサンプリング、ＲＸ／ＴＸ−ＴＸ／ＲＸの移行、周波数変更）が、個々の時間発生器により予め定められたタイムベースと固定的に結び付けられており、それらに関連づけ可能である、ということを保証する。

時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２は、以下の役割も担っている。すなわち、信号およびベクトルの間のコヒーレンスが要求された長さにわたり維持されたままになるようにし、つまり過渡応答プロセスを考慮し、すべての関数ユニットが移行領域においても線形の調整領域にあるようにする（特に周波数発生器、ＰＬＬ）。無線ノードＦＩおよびＦＴは、時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２によって、ステップＳ１およびＳ２から成るステップシーケンス中、制御される。

ステップシーケンスには移行領域（ステップ遅延）も含まれ、これは量Ｔ_ＳＶの遅延項として表現されている。時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２は、利用可能な周波数範囲にわたり周波数ω_ρを制御する役割も担っている。

これにより時間および周波数制御部ＺＦＳ１もしくはＺＦＳ２はそれぞれ、位相コヒーレントな区域ＰＤを形成し、この区域において高周波合成、対応する送信ベクトルの生成、および受信ベクトルの抽出が、互いに位相の面で固定的な関係におかれている。

さらに各無線ノードはそれぞれ１つのロジックユニットを有し、このロジックユニットは、関数ＦもしくはＨを用いて、入力パラメータ（特に受信された信号ベクトルＲ_Ｉ（ｍ，ｎ）およびＲ_Ｔ（ｍ，ｎ）および／またはデータインタフェースＤＳ１もしくはＤＳ２を介して供給されたパラメータ）に基づき、対応する送信信号Ｔ_Ｉ（ｍ，ｎ）もしくはＴ_Ｔ（ｍ，ｎ）を生成するために信号ベクトルＶ_ＴもしくはＶ_Ｉを供給する。

ステップシーケンスの最大インデックスｎ_ｍａｘは、測定サイクルの具体的な設計により定められ、図示の例では図示の例ではｎ_ｍａｘ＝６が選択される。

図２および図４に具体的に示されているように、イニシエータＦＩおよびトランスポンダＦＴにおける周波数発生器は、最初に周波数ｆ_ρ、ｆ’_ρもしくはω_ρ＝２ｎ・ｆ_ρ、ω’_ρ＝２ｎ・ｆ’_ρを生成し、この場合、トランスポンダの周波数発生器の信号は時間オフセットＴ_ｏｆｆｓだけ遅延されており、静的な位相オフセットΔφを有する。

以下の説明の意図に沿って、これらの周波数は同じ大きさであるとみなす。ここで前提条件となるのは、相応の周波数オフセット補正が（必要に応じて）すでに実施されており、もしくは受信ベクトルを相応に補正するために、必要とされるパラメータが抽出されている、ということである。したがって以下の記述についてｆ_ρ＝ｆ’_ρであるとし、ただしΔｆが既知であり、たとえば受信アーキテクチャにより予め定められているならば、この方法は周波数差ｆ_ρ＝ｆ’_ρ＋Δｆ’も含む。

第１のステップＳ１ ｍ＝０、ｎ＝０，１，２において、イニシエータＦＩによりミキサおよび周波数発生器を用いて、初期信号Ｔ_Ｉ（ｍ，ｎ）が第１の搬送波周波数ω_ρより信号ベクトルＶ_Ｉ（ｍ，ｎ）と共に生成され、初期信号Ｔ_Ｉ（ｍ，ｎ）として伝播媒体ＰＭに出力される。具体的に示すために、図３に示された表から読み取ることができるように、信号ベクトルＶ_Ｉ（ｍ，ｎ）＝１とし、すなわちイニシエータ無線ノードＦＩは、基準信号を搬送波周波数ω_ρにより初期信号Ｔ_Ｉとして送信する。

自明のとおり、これまで述べてきたことは、出力前にさらなるミキサにおいて、局所発振器と称せられることが多い補助搬送波との乗算により、信号ベクトルＶ_Ｉ，Ｔを中間周波数ＩＦに移行させてから、次いで信号を変換により本来の目標周波数ω_ρに変換する、ということを排除するものではない。

トランスポンダＦＴは、ｍ＝０、ｎ＝０，１，２である第１の受信期間Ｓ１の間、受信されたＨＦ信号を、イニシエータの発生器信号に対しＴ_ｏｆｆｓだけ時間的にシフトされている周波数ｆ’_ρの周波数発生器の信号と混合することにより、受信ベクトルＲ_Ｔ（ｍ，ｎ）を特定する。

受信ベクトルＲ_Ｔ（ｍ，ｎ）は複素数の形式を有し、ここで値は受信された信号の値に比例している。

図２の場合、トランスポンダの受信ユニットにより特定された信号ベクトルＲ_Ｔ（ｍ，ｎ）の位相が、伝播媒体により伝送された送信信号Ｔ_Ｉを時間連続的な信号ｅｘｐ（ｊω’_ρ・ｔ’）に関して時点ｔ’＝ｔ’＝ｎ・Ｔ’_ＭＵ＋ｍ・Ｔ’_ＳＦでサンプリングすることによって、生成される。

受信信号Ｒ_Ｔ（ｍ，ｎ）は、周波数ｆ_ρにおける無線チャネルの伝送関数と、時間発生器間の時間オフセットおよび位相オフセットＴ_ｏｆｆｓもしくはΔφとによって、決定的に定められる。

この方法の意図に沿って、Ｔ_ＭＵ＝Ｔ’_ＭＵ、Ｔ_ＳＦ＝Ｔ’_ＳＦ、Ｔ_Ｚ＝Ｔ’_Ｚ等である。受信信号Ｒ_Ｔ（ｍ，ｎ）に基づき、信号ベクトルＶ_Ｔ（ｍ，ｎ＋３）＝Ｆ（Ｒ_Ｔ（ｍ，ｎ），．．．）が形成され、信号ベクトルＶ_ＴとしてトランスポンダＦＴの送信ユニットＴＸに伝達される。

トランスポンダも、ｔ’＝ｎ・Ｔ’_ＭＵ＋ｍ・Ｔ’_ＡＳＦを有する時間離散システムを形成する。

第２のステップＳ２ ｍ＝０、ｎ＝３，４，５において、トランスポンダＦＴにより、求められたベースバンドベクトルＶ_Ｔ（ｍ，ｎ）からミキサおよび周波数発生器を用いて、周波数ｆ’_ρの送信信号Ｔ_Ｉ（ｍ，ｎ）が生成され、応答信号Ｔ_Ｔとして伝播媒体ＰＭに出力される。

この場合、応答信号Ｔ_Ｔ ｍ＝０、ｎ＝３，４，５は、受信ベクトルＲ_Ｔ（ｍ，ｎ） ｍ＝０、ｎ＝０，１，２から、関数Ｆ（Ｒ_Ｔ（ｍ，ｎ），．．．）を用いて、つまりは少なくとも受信ベクトルＲ_Ｔの一部分から、形成される。応答信号Ｔ_Ｔの形成のいくつかの可能性を、図３の表の行２〜６から読み取ることができる。

イニシエータＦＩは、第２の受信期間ｍ＝０，ｎ＝３，４，５の間、ｍ＝０，ｎ＝３，４，５である受信ベクトルＲ_Ｉ（ｍ，ｎ），．．．）を特定する。

受信ベクトルＲ_Ｉ（ｍ，ｎ）は複素数の形式を有し、ここで値は受信された信号の値に比例している。

同様に、イニシエータの受信ユニットにより特定された信号ベクトルＲ_Ｔ（ｍ，ｎ）の位相が、伝播媒体により伝送された送信信号Ｔ_Ｔを時間連続的な信号ｅｘｐ（ｊω_ρ・ｔ）に関して時点ｔ＝ｔ＝ｎ・Ｔ_ＭＵ＋ｍ・Ｔ_ＳＦでサンプリングすることによって、発生する。

受信された周波数ｆ’_ρのＨＦ信号が、ミキサおよび周波数ｆ_ρの周波数発生器の信号を用いてベースバンドポジションに変換される。対応する受信ベクトルＲ_Ｉが、やはり図３の表に記載されている。

対応する時間離散的な値が、イニシエータについてはｔ＝ｎ・Ｔ_ＭＵおよびｍ・Ｔ_ＳＦから得られ、トランスポンダについてはｔ’＝ｎ・Ｔ’_ＭＵ＋ｍ・Ｔ’_ＳＦから得られる。

図２に関連して、トランスポンダの送信ユニットおよび受信ユニットは、時間発生器およびシーケンス制御部と共に、位相コヒーレントな区域ＰＤを形成しており、この区域ＰＤは以下のことを特徴としている。すなわち、送信信号の位相Ｔ_Ｔ＝Ｖ_Ｔ（ｍ，ｎ）・ｅｘｐ（ｊω’_ρ・ｔ’）は、Ｔ_Ｔ（Ｓ２，ｍ，ｎ）として時点ｔ’＝ｎ・Ｔ’_ＭＵ＋ｍ・Ｔ’_ＳＦ（Ｓ２：ｎ＝｛４，５｝）において、時点ｔ’＝ｎ・Ｔ’_ＭＵ＋ｍ・Ｔ’_ＳＦ（Ｓ１：ｎ＝｛１，２｝）において受信ベクトルＲ_Ｔの位相を求めるために、時間連続的な信号ｅｘｐ（ｊω’_ρ・ｔ’）の基準位相に対し位相コヒーレントである。

図２に関連して、イニシエータの送信ユニットおよび受信ユニットは、時間発生器およびシーケンス制御部と共に、位相コヒーレントな区域ＰＤを形成しており、この区域ＰＤは以下のことを特徴としている。すなわち、送信信号の位相Ｔ_Ｉ＝Ｖ_Ｉ（ｍ，ｎ）・ｅｘｐ（ｊω_ρ・ｔ）は、Ｔ_Ｉ（Ｓ１，ｍ，ｎ）として時点ｔ＝ｎ・Ｔ_ＭＵ＋ｍ・Ｔ_ＳＦ（Ｓ１：ｎ＝｛１，２｝）において、時点ｔ’＝ｎ・Ｔ’_ＭＵ＋ｍ・Ｔ’_ＳＦ（Ｓ２：ｎ＝｛４，５｝）において受信ベクトルＲ_Ｔの位相を求めるために、時間連続的な信号ｅｘｐ（ｊω_ρ・ｔ）の基準位相に対し位相コヒーレントである。

個々の無線ノードのコヒーレンスに関する要求ゆえに、無線ノード同士の位相コヒーレンスが得られるのは、時間発生器が所定の時間オフセットだけで異なっており、その他の点では両方のノードは、受信特性と送信特性とが互いに相補的であるＴ_ＭＵもしくはＴ’_ＭＵに基づく同じ時間的な流れに従っている場合である。

図３の表から読み取ることができるように、受信された初期信号Ｔ_Ｉに関する情報を応答信号Ｔ_Ｔを用いて伝達することによって、受信された応答信号Ｔ_Ｔに基づき直接、循環（ステップＳ１およびステップＳ２から成るステップシーケンス）に関する伝達関数および／または時間オフセットを求めることができる。図３の表には、可能な受信ベクトルおよび応答信号ベクトルの選択がリストアップされている。

第１のステップＳ１および第２のステップＳ２から成る１つのステップシーケンスは、何度も反復され、その際、反復のたびに搬送波周波数ω_ρおよびω’_ρが、相応の要求に従い予め定められた周波数範囲内で選択される。図示されている実施例の場合、第２の搬送波周波数ω’_ρは第１の搬送波周波数ω_ρと一致している。

１つのステップシーケンスの反復によって１つの測定サイクルが形成され、この場合、ステップシーケンスが完了するたびにｍが増分され、ω_ρは要求に従って選定される。周波数掃引のケースでは、ω_ρが測定サイクルごとにω_ｓｔｅｐだけ高められる。

１つのステップシーケンス中、各初期信号Ｔ_Ｉおよびそれに続く応答信号Ｔ_Ｔのコヒーレンスを保証する目的で、または少なくとも１つの測定サイクルにわたり初期信号Ｔ_Ｉおよび応答信号Ｔ_Ｔのコヒーレンスを保証する目的で（いっそう複雑な微分のケースでは測定サイクル全体にわたりコヒーレンスを拡げなければならない）、イニシエータＦＩおよびトランスポンダＦＴはそれぞれ、コヒーレントな時間および周波数制御を使用することができ、この場合、大まかな時間同期が、たとえばデータインタフェースＤＳ１およびＤＳ２を介したデータフレームの交換によって行われる。

図４には、この方法の時間的な流れが示されている。時間軸ｔもしくはｔ’＝ｔ＋Ｔ_ｏｆｆｓ上に、周波数ω_ρもしくはω’_ρの推移、トランスポンダＦＴおよびイニシエータＦＩの送信ユニットＴＸのアクティビティ、トランスポンダＦＴおよびイニシエータＦＩの受信ユニットＲＸのアクティビティが、３つのステップシーケンスｍ＝０〜ｍ＝２にわたって示されており、ここで１つのステップシーケンスは１つの期間Ｔ_ＳＦを占める。さらにトランスポンダＦＴおよびイニシエータＦＩのアクティビティが、垂直方向に延びるバーとして示されており、この場合、太いバーはそれぞれ受信から送信への切り替えもしくは送信から受信への切り替えを表し、細いバーはそれぞれ信号の送信を表し、さらに矢印は信号の受信を表す。

測定時間単位つまり種々のアクティビティ間のタイムインターバルは、Ｔ_ＭＵもしくはＴ’_ＭＵとして表される。第１の送信アクティビティと第１の受信アクティビティとの間において、もしくはこの逆において、常にステップ遅延Ｔ_ＳＶが存在する。これにより、無線ノードの過渡応答プロセスによる影響もしくは障害が回避される。したがってステップ遅延Ｔ_ＳＶは、過渡応答時間Ｔ_{ｓｅｔｔｌｅ}よりも長い。これと同時に留意したいのは、呈示された関係は過渡応答が収まった定常状態を前提条件としている、ということである。この条件は、ステップシーケンスの領域についてのみ満たされ、この領域は、相応の過渡応答プロセスが存在する移行領域によって区切られている。これらの移行領域では、対応する信号ベクトルは、この方法の意図に沿って制限されたかたちでしか利用できない。図示されたケースでは、このことはｎ＝０，３であるベクトルＲ_Ｉ，Ｔ（ｍ，ｎ）が該当する。

これまで説明してきた意図に沿ってこの方法を実装するために、ステップシーケンス内のステップごとに、無線ノードあたり少なくとも１つの有効な受信ベクトルが必要とされる。

図５の図面には、無線測定用途のための本発明による方法のさらなる択一的実施形態のシーケンスパターンが具体的に示されており、ここではこれまでの図面との相違点についてのみ以下で説明する。

この実施形態は、送信期間および受信期間におけるステップシーケンスを複数の別個の送信時間窓もしくは受信時間窓によって拡張することに基づくものであり、ここではこの種のコンフィギュレーションがｎ_ｍａｘ＝８で示されている。

イニシエータＦＩとトランスポンダＦＴとの間の対称的な分布を前提とするならば、対応する時間連続的な送信信号Ｔ_Ｉ，Ｔは、時点ｔ＝ｎ・Ｔ_ＭＵ＋ｍ・Ｔ_ＳＦおよびｔ’＝ｎ・Τ’_ΜＵ＋ｍ・Ｔ’_ＳＦにおけるそれらの値（Ｔ_Ｉ（ｍ，ｎ＝０：１／２・ｎ_ｍａｘ−１）およびＴ_Ｔ（ｍ，ｎ＝１／２・ｎ_ｍａｘ：ｎ_ｍａｘ−１））によって、他方の側で対応する個数の受信時間窓と対置しており、したがって所属の受信ベクトルＲ_Ｔ（ｍ，ｎ＝０：１／２・ｎ_ｍａｘ−１）およびＲ_Ｉ（ｍ，ｎ＝１／２・ｎ_ｍａｘ：ｎ_ｍａｘ−１）を求めることができる。

このようにして利用可能な時間窓が、種々の目的のために提供される。ここでは１つの選択をまとめておくことにする。すなわち、
・トランスポンダの基準位相の伝送、
・イニシエータとトランスポンダとの間のシグナリング（増幅および送信出力の整合，．．．，暗号化）、
・相手側の送信ベクトルに基づき生成された複数の受信ベクトルの平均値形成によるノイズ抑圧、
・特に入射角を求めるために、および一般的には測定精度を改善するために、空間ダイバーシティを形成するための種々のアンテナへの割り当て（ビームステアリング、ＭＩＭＯ、スマートアンテナ）、
・無線システムの許可に対するＬＢＴ（Ｌｉｓｔｅｎ−ｂｅｆｏｒｅ−Ｔａｌｋ）、ＣＳ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ）およびＤＡＡ（Ｄｅｔｅｃｔ ａｎｄ Ａｖｏｉｄ）の要求という意図に沿ってチャネル占有を検出するため。

仕様選定にあたり、個々の過渡応答プロセスも、大まかな同期合わせにより達成可能な最大の時間オフセット変動の限界も、留意しなければならず、それに応じてステップ遅延インターバルもしくはガードインターバルＴ_ＳＶを設計しなければならない。

図６には、モード２の第１の実施形態による本発明による方法が示されている。以下では、これまでの図面との相違点について説明する。

図６には、モード２におけるイニシエータＦＩおよびトランスポンダＦＴの装置が示されている。

第１のステップＳ１は、最初はモード１の場合と同じ形態で実施される。第２のステップＳ２の枠内においてトランスポンダＦＴは、送信ユニットＴＸによって応答信号Ｔ_Ｔを生成するように設計されており、この場合、応答信号Ｔ_Ｔを生成するためにベースバンドベクトルＶ_ＴがＶ_Ｔ（ｍ，ｎ）＝１となるように選定される。

つまりトランスポンダは信号Ｔ_Ｔを送信し、この信号Ｔ_Ｔは、トランスポンダの固有の時間基準にのみ依存しており、つまりは受信されたイニシエータ送信信号Ｔ_Ｉもしくはそこから求められた受信信号ベクトルＲ_Ｔには依存していない。この実施形態は、図３の表の１行目に対応する。

トランスポンダＦＴはこれに加え、第１のステップＳ１において求められた受信ベクトルＲ_Ｔを、データインタフェースＤＳ２を用いてイニシエータに伝達するように、設計されている。

イニシエータＦＩはこれに加え、データインタフェースＤＳ１を用いて受信ベクトルＲ_Ｔを受け取り、受け取られた受信ベクトルＲ_Ｔおよび求められた測定ベクトルＲ_Ｉの少なくとも一部分に基づき、時間オフセットＴ_ｏｆｆｓを特定するように、設計されている。

次いで、時間オフセットＴ_ｏｆｆｓおよびイニシエータＦＩにより受信された受信ベクトルＲ_Ｉの少なくとも一部分に基づき、トランスポンダＦＴとイニシエータＦＩとの間の無線チャネルに対する伝達関数を求めることができる。かくしてイニシエータとトランスポンダとの間の単一経路について伝達関数を直接、特定することができ、これは２つの経路を含む循環についてではない。

次に、広く普及している循環チャネル伝送関数Ｇ_２ＷＲ（ｊω）＝Ｇ^２（ｊω）の算出に対する単一経路のチャネル伝送関数Ｇ_１ＷＲ（ｊω）＝Ｇ（ｊω）の基本的な特性について言及する。

図７の図面には、たとえば典型的なマルチパス環境において、測定値に基づく両方の関数の周波数領域での振幅推移が示されている。循環チャネル伝送関数は単一経路チャネル伝送関数の二乗に相応するので、循環チャネル伝送関数は１０ｌｏｇ１０でスケーリングされ、単一経路チャネル伝送関数は２０ｌｏｇ１０でスケーリングされる。対応する推移はほぼ等しい。

単一経路チャネル伝達関数の抽出の意味は、時間領域へのフーリエ変換を用いることによって明らかになり、対応するチャネルインパルス応答によって、マルチパス特性に関する情報が与えられる。

図８には、対応するインパルス応答が示されている。上方のグラフには、イニシエータとトランスポンダとの間の単一の経路について求められた伝達関数が示されており、下方のグラフには、第１のモードにより求められた循環についての伝達関数が示されている。ここではっきりと見分けることができるように、循環についての測定結果はさらなるパスによっていっそう強く支配的な影響を受けているのに対し、単一経路チャネル伝達関数の測定結果は、直接的なパス１のエネルギーによって支配的な影響を受け、さらにさらなる経路２および３がマッピングされる。

その原因は、電磁波が対応する伝播媒体を２度にわたり通り抜けることにある。その結果として生じる伝達関数は時間領域において、１ＷＲチャネルインパルス応答自身の畳み込みに相応する。したがって２ＷＲチャネルインパルス応答は、１ＷＲチャネルインパルス応答（１、２、３）のパスに加え、パス同士の畳み込みから発生する付加的なパス（１−２、１−３、２−３）を含む。

図面から明らかになるように、この畳み込みの積は、２ＷＲ表現内でのパス１、２、３の形状にも影響を及ぼす可能性があり、なぜならばそれらのパスはオーバラップしているからである。このことは、２ＷＲ表現内のパス２において明らかになる。これと同時に明らかになるのは、畳み込みの積は直接的なパスにも完全に支配的な影響を及ぼす可能性がある、ということである。したがって１ＷＲ表現では、パス１が支配的な影響を及ぼすものである。これに対し２ＷＲの結果は、畳み込みの積１−２のエネルギーによって支配的な影響を受ける。

図９の図面には、無線測定用途のための本発明による方法のさらなる択一的実施形態を実施するための、３つの無線ノードＦＩ、ＦＴ１およびＦＴ２から成る装置が概略的に示されている。３つの無線ノードＦＩ、ＦＴ１およびＦＴ２の各々はそれぞれ、受信ユニットＲＸ、送信ユニットＴＸ、データインタフェースＤＳ１もしくはＤＳ２もしくはＤＳ３、ならびに固有の時間発生器Ｚ（ｔ）もしくはＺ（ｔ’）もしくはＺ（ｔ’’）を有する。

図１０の図面には、３つの無線ノードを用いた本発明による方法のシーケンスが、個々の時間軸ｔもしくはｔ’もしくはｔ’’上に、具体的に示されている。個々のタイムベース間には、それぞれ時間オフセットＴ_{ｏｆｆｓ，１}もしくはＴ_{ｏｆｆｓ，２}が存在する。第１の無線ノードＦＩはイニシエータを形成しており、両方のさらなる無線ノードＦＴ１およびＦＴ２は、それぞれ１つのトランスポンダを形成している。以下では、これまでの図面、特に図４、との相違点についてのみ説明する。

１つのステップシーケンスは３つのステップから成り、この場合、第１のステップＳ１において、イニシエータＦＩが送信モードで初期信号Ｔ_Ｉを送信し、この信号Ｔ_Ｉは両方のトランスポンダＦＴ１およびＦＴ２により受信され、第２のステップＳ２において、第１のトランスポンダＦＴ１が応答信号Ｔ_Ｔ１を送信し、この信号Ｔ_Ｔ１はイニシエータＦＩおよび第２のトランスポンダＦＴ２により受信され、さらに第３のステップＳ３において、第２のトランスポンダＦＴ２が応答信号Ｔ_Ｔ２を送信し、この信号Ｔ_Ｔ２はイニシエータＦＩおよび第１のトランスポンダＦＴ１により受信される。

このステップシーケンスはタイムインターバルＴ_ＳＦを占め、何度も反復され、ここでインデックスｍはこれらの反復を表す。初期信号Ｔ_Ｉならびに両方の応答信号Ｔ_Ｔ１およびＴ_Ｔ２は少なくとも、１つのステップシーケンス中、つまりタイムインターバルＴ_ＳＦ中、コヒーレントである。

かくして第３のステップＳ３は、第２のステップＳ２の１つの反復に相応し、さらに別のトランスポンダが応答信号を送信する、ということだけである。

Claims (11)

1. 無線測定用途のための方法であって、
   少なくとも２つの無線ノードが用意され、
   少なくとも１つの第１の無線ノードがイニシエータとして動作し、少なくとも１つの第２の無線ノードがトランスポンダとして動作し、
   前記第１の無線ノードおよび前記第２の無線ノードは、それぞれ固有の時間発生器、信号プロセッサ、少なくとも１つのアンテナ、およびデータインタフェースを有し、
   前記第１の無線ノードの前記時間発生器と前記第２の無線ノードの前記時間発生器との間に時間オフセットが存在し、
   第１のステップにおいて、前記イニシエータから第１の搬送波周波数により初期信号が送信され、前記トランスポンダにより第１の受信期間中に前記初期信号が受信され、
   第２のステップにおいて、前記トランスポンダから第２の搬送波周波数により応答信号が送信され、前記イニシエータにより第２の受信期間中に前記応答信号が受信され、
   前記の順序で前記第１のステップと前記第２のステップとから成る１つのステップシーケンスが、少なくとも１回、反復され、
   前記初期信号および前記応答信号は、少なくとも各ステップシーケンスの間、コヒーレントであり、
   前記初期信号の前記搬送波周波数および前記応答信号の前記搬送波周波数は、反復のたびに予め定められた周波数範囲内で変更される、
   無線測定用途のための方法において、
   当該方法は、第１のモードまたは第２のモードにおいて動作し、
   前記第１のモードにおいて前記トランスポンダにより、前記応答信号が少なくとも、受信された前記初期信号の一部分から形成され、伝達関数および／または前記時間オフセットが、受信された前記応答信号の少なくとも一部分に基づき求められ、
   前記第１のモードにおいて前記トランスポンダにより、前記初期信号から第１の複素信号ベクトルが求められ、前記応答信号が前記第１の複素信号ベクトルから、または前記第１の複素信号ベクトルの逆数から、または前記第１の複素信号ベクトルの複素共役から形成され、あるいは前記トランスポンダにより、前記初期信号から第１の位相が求められ、前記応答信号は前記第１の位相から、または前記第１の位相の逆位相から形成され、
   前記第２のモードにおいて、前記応答信号は、受信された前記初期信号に依存することなく形成され、少なくとも２つの受信された初期信号が、前記データインタフェースを用いて伝達され、少なくとも１つの伝達関数および／または前記時間オフセットが、受信された前記応答信号の少なくとも一部分と、受信され伝達された前記初期信号の少なくとも一部分とに基づき求められる
   ことを特徴とする、無線測定用途のための方法。
2. 前記第２の搬送波周波数は前記第１の搬送波周波数と一致し、または前記第１の搬送波周波数とは異なる、請求項１記載の方法。
3. １つの測定サイクルは、前記ステップシーケンスの複数の反復から形成され、前記初期信号および前記応答信号は、１つの測定サイクル中は少なくとも、または複数の測定サイクル中は少なくとも、コヒーレントである、請求項１または２記載の方法。
4. 常に少なくとも１つの無線ノードがイニシエータとして動作し、常に少なくとも１つの無線ノードがトランスポンダとして動作し、
   各無線ノードは、複数のステップシーケンスにわたり少なくとも１回はイニシエータとして動作し、少なくとも１回はトランスポンダとして動作し、または各無線ノードは複数のステップシーケンスにわたり、イニシエータとしてのみ動作し、またはトランスポンダとしてのみ動作する、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. １つの測定サイクルが、前記ステップシーケンスの複数の反復から形成され、前記第１の搬送波周波数は、前記測定サイクル中、反復のたびに、前記周波数範囲内のそれぞれ予め定められた値をとる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 求められた前記伝達関数および／または前記時間オフセットに基づき、少なくとも１つの前記イニシエータと少なくとも１つの前記トランスポンダとの間の距離が特定される、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 少なくとも１つの求められた伝達関数についてマルチパス解析が実施される、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 受信された前記応答信号および／または受信された前記初期信号に対しフィルタが適用される、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 反復のたびに、前記初期信号の前記搬送波周波数に加えて、前記初期信号の振幅および／または位相が変更される、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 少なくとも３つの無線ノードが用意され、各ステップシーケンスにおいて、前記第２のステップが少なくとも１回反復され、
    前記第１のステップにおいて前記初期信号が、トランスポンダとして機能する少なくとも２つの無線ノードにより受信され、
    第２のステップ各々において、前記トランスポンダのうち厳密に１つのトランスポンドから前記応答信号が送信され、前記イニシエータにより、ならびに少なくとも１つのさらなるトランスポンダにより受信され、
    前記第２のステップの反復のたびに、別のトランスポンダが前記応答信号を送信し、
    前記第１のモードにおいて、前記第２のステップの反復のたびに、前記応答信号がそれぞれ少なくとも、受信された前記初期信号の一部分から、または受信された前記応答信号の一部分から、形成される、
    請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 前記イニシエータは、前記初期信号を第１の送信期間中に送信し、前記トランスポンダは、前記応答信号を第２の送信期間中に送信し、
    前記第１の送信期間および前記第２の送信期間は、それぞれ複数の相前後して続く時間窓を含み、それぞれ前記時間窓中のみ送信され、それぞれ２つの相前後して続く時間窓は、時間的に直接相前後して続き、または時間的に互いに間隔を有する、
    請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。

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