特許第6843234号(P6843234)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6843234
(24)【登録日】2021年2月25日
(45)【発行日】2021年3月17日
(54)【発明の名称】到着時間(TOA)の測定
(51)【国際特許分類】
   G01S 19/37 20100101AFI20210308BHJP
   G01S 7/292 20060101ALI20210308BHJP
【FI】
   G01S19/37
   G01S7/292 204
【請求項の数】45
【全頁数】44
(21)【出願番号】特願2019-522671(P2019-522671)
(86)(22)【出願日】2017年10月25日
(65)【公表番号】特表2019-537716(P2019-537716A)
(43)【公表日】2019年12月26日
(86)【国際出願番号】EP2017077328
(87)【国際公開番号】WO2018077959
(87)【国際公開日】20180503
【審査請求日】2019年6月26日
(31)【優先権主張番号】16196384.8
(32)【優先日】2016年10月28日
(33)【優先権主張国】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】500341779
【氏名又は名称】フラウンホーファー−ゲゼルシャフト・ツール・フェルデルング・デル・アンゲヴァンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン
(74)【代理人】
【識別番号】100205981
【弁理士】
【氏名又は名称】野口 大輔
(72)【発明者】
【氏名】モハマド・アラヴィー
【審査官】 渡辺 慶人
(56)【参考文献】
【文献】 米国特許出願公開第2004/0147239(US,A1)
【文献】 特表2010−512541(JP,A)
【文献】 特開2008−051681(JP,A)
【文献】 特開2009−186240(JP,A)
【文献】 特表2002−511200(JP,A)
【文献】 特表2015−514979(JP,A)
【文献】 特表2012−518170(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2010/0304708(US,A1)
【文献】 CHONG Chia-Chin GUVENC Ismail 渡辺富士雄 稲村浩,屋内位置情報サービスを実現するUWBを用いた測距・測位技術,NTT DOCOMOテクニカル・ジャーナル,日本,社団法人電気通信協会,2009年 4月,第17巻第1号,Pages 40-46
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01S 5/00 − 5/14
7/00 − 7/42
13/00 − 13/95
19/00 − 19/55
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定相関関数(136)を得るために、受信した測定信号(132)に対してサンプル分解能で相関処理を行うステップ(122)と、
前記測定相関関数(136)においてピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データ(142)とを決定するステップ(124)と、
前記ピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの少なくとも前記相関データ(142)によって得られた補正データ(152)と、サブサンプル分解能で得られた送信チャネルに関連付けられた事前割り当て構成データ(150)とに基づいて、TOAおよび/または距離(156)を決定するステップ(126)とを含む、到着時間(TOA)測定の方法(120)であって、
前記方法は構成セッションを含み、
前記構成セッションは、
サブサンプル分解能で異なる距離に関連付けられた複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に対して複数の相関処理を行うステップと、
各構成相関処理について、各相関について前記ピークサンプルと、前記ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルのデータとを決定するステップと、
構成データを送信チャネルに関連付けるステップと、を含む、方法(120)
【請求項2】
実験的に得られた変換関数(600)に従って前記ピークサンプル(140)の前および/または後に前記少なくとも1つの追加サンプルの前記相関データ(142)を変換するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記構成セッションは、距離または時間遅延(146)に関連して事前割り当て構成データ(150)を得るために、複数の異なる距離および/または時間遅延から受信した構成信号から複数のデータを得る、請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
異なる距離および/またはTOAに関連付けられた異なる構成信号を受信機(130、160、430)で得るように、移動中の送信機(170)から送信を行うステップをさらに含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記ピークサンプル(140)の前および/または後の前記少なくとも1つの追加サンプルが、少なくとも前記ピークサンプル(140)の直前のサンプル、および/または少なくとも前記ピークサンプル(140)の直後のサンプルを含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルの相関データを決定するときに、
前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの相関値(242”)と前記ピークサンプル(140)の後のサンプルの相関値(242”)とを比較および/または差を測定するステップ、および/または
−前記ピークサンプル(140)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの前記相関値(242”)との差、および
−前記ピークサンプル(140)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの前記相関値(242”)との合計
の比を計算するステップ
をさらに含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
サブサンプル分解能で行われる前記構成セッションにおいて、
前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの相関値(242”)と前記ピークサンプル(440)の後のサンプルの相関値(242”)とを比較および/または差を測定するステップ、および/または
−前記ピークサンプル(440)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(440)の前のサンプルの前記相関値(242”)との差、および
−前記ピークサンプル(440)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(440)の前のサンプルの前記相関値(242”)との合計
の比を計算するステップ
をさらに含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
請求項に記載の比の値から線形関数(600)を得るステップをさらに含み、補正データを決定するときに、線形関数の角度係数に関連付けられた値によって請求項に記載の比をスケーリングするステップをさらに含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
測定相関関数(136)を得るために、受信した測定信号(132)に対してサンプル分解能で相関処理を行うステップ(122)と、
前記測定相関関数(136)においてピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データ(142)とを決定するステップ(124)と、
前記ピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの少なくとも前記相関データ(142)によって得られた補正データ(152)と、サブサンプル分解能で得られた送信チャネルに関連付けられた事前割り当て構成データ(150)とに基づいて、TOAおよび/または距離(156)を決定するステップ(126)と、を含む、到着時間(TOA)測定の方法(120)であって、
前記方法(120)は、
前記ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルの相関データを決定するときに、
前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの相関値(242”)と前記ピークサンプル(140)の後のサンプルの相関値(242”)とを比較および/または差を測定するステップ、および/または
−前記ピークサンプル(140)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの前記相関値(242”)との差、および
−前記ピークサンプル(140)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの前記相関値(242”)との合計
の比を第2の比として計算するステップ、をさらに含み、かつ
前記方法(120)は、
サブサンプル分解能で行われる構成セッションにおいて、
前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの相関値(242”)と前記ピークサンプル(440)の後のサンプルの相関値(242”)とを比較および/または差を測定するステップ、および/または
−前記ピークサンプル(440)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(440)の前のサンプルの前記相関値(242”)との差、および
−前記ピークサンプル(440)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(440)の前のサンプルの前記相関値(242”)との合計
の比を第1の比として計算するステップ、をさらに含み、かつ
前記方法(120)は、
前記第1の比の値から線形関数(600)を得るステップをさらに含み、補正データを決定するときに、線形関数の角度係数に関連付けられた値によって前記第2の比をスケーリングするステップをさらに含む、方法(120)。
【請求項10】
請求項9に記載のスケーリングされた比に関連付けられた値を用いて推定TOAまたは距離を補正するステップをさらに含む、請求項8または9に記載の方法。
【請求項11】
第1の送信についての第1のTOAと第2の送信についての第2のTOAとを測定するステップと、第2のTOAから第1のTOAを減算することによって距離を測定するステップとを含む、到着時間差測定TDOAを行う、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
第1のデバイス(842)から第2のデバイス(844)へ第1の信号(846)を送信するステップと、前記第2のデバイス(844)から前記第1のデバイス(842)へ第2の信号(848)を送信するステップと、少なくとも前記第1および/または第2の信号(846、848)について前記第1および第2のデバイス(842、844)間の距離を計算するステップとを含む、往復時間RTT測定を行うための、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記事前割り当て構成データは、シミュレーションによってまたはケーブル上で測定を行うことによって得られる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
測定相関関数(136)を得るために、受信した測定信号(132)に対してサンプル分解能で相関処理を行うステップ(122)と、
前記測定相関関数(136)においてピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データ(142)とを決定するステップ(124)と、
前記ピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの少なくとも前記相関データ(142)によって得られた補正データ(152)と、サブサンプル分解能で得られた送信チャネルに関連付けられた事前割り当て構成データ(150)とに基づいて、TOAおよび/または距離(156)を決定するステップ(126)と、を含み、
前記事前割り当て構成データは、シミュレーションによってまたはケーブル上で測定を行うことによって得られる、到着時間(TOA)測定の方法(120)。
【請求項15】
フィッティング関数および/又は線形関数および/又は二次関数から前記事前割り当て構成データを得るステップをさらに含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
【請求項16】
前記ピークサンプルの前および/または後のサンプルに関連付けられた相関データに対する送信チャネルに適合させるために、サンプリングレートに関連付けられた測定分解能よりも小さい相互距離で複数のTOAおよび/または距離から事前割り当て構成データ(150)を収集するステップをさらに含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
測定相関関数(136)を得るために、受信した測定信号(132)に対してサンプル分解能で相関処理を行うステップ(122)と、
前記測定相関関数(136)においてピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データ(142)とを決定するステップ(124)と、
前記ピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの少なくとも前記相関データ(142)によって得られた補正データ(152)と、サブサンプル分解能で得られた送信チャネルに関連付けられた事前割り当て構成データ(150)とに基づいて、TOAおよび/または距離(156)を決定するステップ(126)と、を含み、
前記ピークサンプルの前および/または後のサンプルに関連付けられた相関データに対する送信チャネルに適合させるために、サンプリングレートに関連付けられた測定分解能よりも小さい相互距離で複数のTOAおよび/または距離から事前割り当て構成データ(150)を収集するステップをさらに含む、到着時間(TOA)測定の方法(120)。
【請求項18】
前記事前割り当て構成データ(150)が線形または二次関数を含む、請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
前記線形または二次関数は、推論、補間、最小二乗法、または他の統計的方法によって得られる、請求項18に記載の方法。
【請求項20】
測定相関関数(136)を得るために、受信した測定信号(132)に対してサンプル分解能で相関処理を行うステップ(122)と、
前記測定相関関数(136)においてピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データ(142)とを決定するステップ(124)と、
前記ピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの少なくとも前記相関データ(142)によって得られた補正データ(152)と、サブサンプル分解能で得られた送信チャネルに関連付けられた事前割り当て構成データ(150)とに基づいて、TOAおよび/または距離(156)を決定するステップ(126)と、を含み、
前記事前割り当て構成データ(150)が線形または二次関数を含み、前記線形または二次関数は、推論、補間、最小二乗法、または他の統計的方法によって得られる、到着時間(TOA)測定の方法(120)。
【請求項21】
前記線形または二次関数は、測定相関関数からのデータを、環境の特徴を考慮に入れたデータに変換する、請求項18〜20のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
前記構成データは線形関数の勾配を含む、請求項19〜21のいずれか一項に記載の方法。
【請求項23】
前記受信した測定信号(132)が、ロング・ターム・エボリューション、LTE、ネットワーク、または4Gもしくは5Gネットワークで送信された信号である、請求項1〜22のいずれか一項に記載の方法。
【請求項24】
前記受信した測定信号(132)が、衛星および/またはガリレオシステムから受信した信号である、請求項1〜23のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
前記測定相関関数(136)において前記ピークサンプル(140)と、前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データ(142)とを実行(122)および決定するステップ(124)は、第1のデバイス(1102)によって行われ、
TOAおよび/または距離(146)を決定するステップ(126)は遠隔デバイスによって行われる、請求項1〜24のいずれか一項に記載の方法。
【請求項26】
前記第1のデバイスはユーザ機器UE(1102)であり、前記遠隔デバイスはロケーションサーバ(1104)、または基地局、または発展型ノードeNB、または次世代ノードgNBである、請求項25に記載の方法。
【請求項27】
複数の基地局(806’、808’、812’)から受信した送信によって得られたTDOAを測定するステップをさらに含む、請求項1〜26のいずれか一項に記載の方法。
【請求項28】
2つのUE間の相互距離を得るためにデバイス間D2Dまたは車両間V2Vプロトコルに従ってRTT測定を行うステップをさらに含み、少なくとも1つのUEは、測定相関関数(136)において前記ピークサンプル(140)と前記ピークサンプル(140)の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データ(142)とを実行するステップ(122)および決定するステップ(124)を行う、請求項1〜27のいずれか一項に記載の方法。
【請求項29】
全二重通信デバイス(1400)を使用する、請求項1〜28のいずれか一項に記載の方法であって、前記方法は、実行するステップの前に、
全二重動作で送信信号を送受信するステップと、TOAを決定するステップ(126)の後に、全二重通信デバイス(1400)の内部構成要素に関連付けられた遅延を得るステップと
を含む、方法。
【請求項30】
前記全二重通信デバイス(1400)の内部遅延を補償するステップをさらに含む、請求項29に記載の方法。
【請求項31】
受信信号(142)を処理することによって得られた相関関数内のピークの位置からのTOAまたは距離(146)をサンプル分解能で推定するためのTOAまたは距離推定ユニット(144)であって、前記サンプル分解能が受信信号のサンプリング時間および/または相関関数に関連付けられている、TOAまたは距離推定ユニット(144)と、
前記相関関数の最大値を有するサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルの少なくとも相関データ(142)と、サブサンプル分解能を有する事前割り当て構成データ(150)とに基づいて、前記推定TOAまたは距離(146)を修正する補正ユニット(154)と
を備え、
前記構成データは、
前記サブサンプル分解能で異なる距離に関連する複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に関する複数の相関プロセスを実行するステップ(112)、
各構成相関プロセスについて、各相関についてのピークサンプルと前記ピークサンプルの前の1つのサンプルのデータおよび/または前記ピークサンプルの後の1つのサンプルのデータを決定するステップ(114)、および
事前割り当て構成データ(150)を得るために構成データを送信チャネルに関連付けるステップ(116)
を実行することにより取得される、デバイス(130、160、430、1102、1104)であって、
前記デバイスは、
構成相関関数(436)を得るために、受信した測定信号(432)を基準信号(433)と相関させる相関ユニット(434)と、
前記測定相関関数(436)のピークサンプル(440)と、前記ピークサンプル(440)の前のサンプルおよび/または前記ピークサンプル(440)の後のサンプルを含む他のサンプルからのデータとを決定するサンプル決定ユニット(438)と、
構成データ(150)を提供するために、前記ピークサンプル(440)と前記他のサンプルを得る構成データ定義ユニット(449)と、をさらに備えるデバイス(130、160、430、1102、1104)
【請求項32】
受信信号(142)を処理することによって得られた相関関数内のピークの位置からのTOAまたは距離(146)をサンプル分解能で推定するためのTOAまたは距離推定ユニット(144)であって、前記サンプル分解能が受信信号のサンプリング時間および/または相関関数に関連付けられている、TOAまたは距離推定ユニット(144)と、
前記相関関数の最大値を有するサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルの少なくとも相関データ(142)と、サブサンプル分解能を有する事前割り当て構成データ(150)とに基づいて、前記推定TOAまたは距離(146)を修正する補正ユニット(154)と
を備え、
前記構成データは、
前記サブサンプル分解能で異なる距離に関連する複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に関する複数の相関プロセスを実行するステップ(112)、
各構成相関プロセスについて、各相関についてのピークサンプルと前記ピークサンプルの前の1つのサンプルのデータおよび/または前記ピークサンプルの後の1つのサンプルのデータを決定するステップ(114)、および
事前割り当て構成データ(150)を得るために構成データを送信チャネルに関連付けるステップ(116)
を実行することにより取得される、デバイス(130、160、430、1102、1104)であって、
前記デバイスは、
前記ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルの相関データを決定するときに、
前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの相関値(242”)と前記ピークサンプル(140)の後のサンプルの相関値(242”)とを比較および/または差を測定するステップ、および/または
−前記ピークサンプル(140)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの前記相関値(242”)との差、および
−前記ピークサンプル(140)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの前記相関値(242”)との合計
の比を第2の比として計算するように構成され、かつ
前記デバイスは、
サブサンプル分解能で行われる構成セッションにおいて、
前記ピークサンプル(140)の前のサンプルの相関値(242”)と前記ピークサンプル(440)の後のサンプルの相関値(242”)とを比較および/または差を測定するステップ、および/または
−前記ピークサンプル(440)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(440)の前のサンプルの前記相関値(242”)との差、および
−前記ピークサンプル(440)の後のサンプルの前記相関値(242”)と、前記ピークサンプル(440)の前のサンプルの前記相関値(242”)との合計
の比を第1の比として計算するように構成され、かつ
前記デバイスは、
前記構成セッションの前記第1の比の値から線形関数(600)を得るように構成され、かつ、補正データを決定するときに、線形関数の角度係数に関連付けられた値によって前記第2の比をスケーリングするように構成されている、デバイス(130、160、430、1102、1104)。
【請求項33】
受信信号(142)を処理することによって得られた相関関数内のピークの位置からのTOAまたは距離(146)をサンプル分解能で推定するためのTOAまたは距離推定ユニット(144)であって、前記サンプル分解能が受信信号のサンプリング時間および/または相関関数に関連付けられている、TOAまたは距離推定ユニット(144)と、
前記相関関数の最大値を有するサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルの少なくとも相関データ(142)と、サブサンプル分解能を有する事前割り当て構成データ(150)とに基づいて、前記推定TOAまたは距離(146)を修正する補正ユニット(154)と
を備え、
前記構成データは、
前記サブサンプル分解能で異なる距離に関連する複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に関する複数の相関プロセスを実行するステップ(112)、
各構成相関プロセスについて、各相関についてのピークサンプルと前記ピークサンプルの前の1つのサンプルのデータおよび/または前記ピークサンプルの後の1つのサンプルのデータを決定するステップ(114)、および
事前割り当て構成データ(150)を得るために構成データを送信チャネルに関連付けるステップ(116)
を実行することにより取得され、
前記事前割り当て構成データは、シミュレーションによってまたはケーブル上で測定を行うことによって得られる、デバイス(130、160、430、1102、1104)。
【請求項34】
受信信号(142)を処理することによって得られた相関関数内のピークの位置からのTOAまたは距離(146)をサンプル分解能で推定するためのTOAまたは距離推定ユニット(144)であって、前記サンプル分解能が受信信号のサンプリング時間および/または相関関数に関連付けられている、TOAまたは距離推定ユニット(144)と、
前記相関関数の最大値を有するサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルの少なくとも相関データ(142)と、サブサンプル分解能を有する事前割り当て構成データ(150)とに基づいて、前記推定TOAまたは距離(146)を修正する補正ユニット(154)と
を備え、
前記構成データは、
前記サブサンプル分解能で異なる距離に関連する複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に関する複数の相関プロセスを実行するステップ(112)、
各構成相関プロセスについて、各相関についてのピークサンプルと前記ピークサンプルの前の1つのサンプルのデータおよび/または前記ピークサンプルの後の1つのサンプルのデータを決定するステップ(114)、および
事前割り当て構成データ(150)を得るために構成データを送信チャネルに関連付けるステップ(116)
を実行することにより取得される、デバイス(130、160、430、1102、1104)であって、
前記デバイスは、前記ピークサンプルの前および/または後のサンプルに関連付けられた相関データに対する送信チャネルに適合させるために、サンプリングレートに関連付けられた測定分解能よりも小さい相互距離で複数のTOAおよび/または距離から事前割り当て構成データ(150)を収集するように構成されている、デバイス(130、160、430、1102、1104)。
【請求項35】
受信信号(142)を処理することによって得られた相関関数内のピークの位置からのTOAまたは距離(146)をサンプル分解能で推定するためのTOAまたは距離推定ユニット(144)であって、前記サンプル分解能が受信信号のサンプリング時間および/または相関関数に関連付けられている、TOAまたは距離推定ユニット(144)と、
前記相関関数の最大値を有するサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルの少なくとも相関データ(142)と、サブサンプル分解能を有する事前割り当て構成データ(150)とに基づいて、前記推定TOAまたは距離(146)を修正する補正ユニット(154)と
を備え、
前記構成データは、
前記サブサンプル分解能で異なる距離に関連する複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に関する複数の相関プロセスを実行するステップ(112)、
各構成相関プロセスについて、各相関についてのピークサンプルと前記ピークサンプルの前の1つのサンプルのデータおよび/または前記ピークサンプルの後の1つのサンプルのデータを決定するステップ(114)、および
事前割り当て構成データ(150)を得るために構成データを送信チャネルに関連付けるステップ(116)
を実行することにより取得され、
前記事前割り当て構成データ(150)が線形または二次関数を含み、前記線形または二次関数は、推論、補間、最小二乗法、または他の統計的方法によって得られる、デバイス(130、160、430、1102、1104)。
【請求項36】
構成相関関数(436)を得るために、受信した測定信号(432)を基準信号(433)と相関させる相関ユニット(434)と、
定相関関数(436)のピークサンプル(440)と、前記ピークサンプル(440)の前のサンプルおよび/または前記ピークサンプル(440)の後のサンプルを含む他のサンプルからのデータとを決定するサンプル決定ユニット(438)と、
構成データ(150)を提供するために、前記ピークサンプル(440)と前記他のサンプルを得る構成データ定義ユニット(449)と、
をさらに備える、請求項32〜35のいずれか一項に記載のデバイス(430)。
【請求項37】
前記ピークサンプルと、前記ピークサンプルの前および/または後のサンプルに関連付けられたデータとを遠隔デバイス(1102、1104)から得るように構成された、請求項31〜36のいずれか一項に記載のデバイス(1104)。
【請求項38】
同じ信号を送信し、同時に受信することによってその内部構成要素に関連付けられた遅延を得るように構成された全二重デバイスとしてさらに構成された、請求項37に記載のデバイス。
【請求項39】
前記ピークサンプル(140)の前および/または後の前記少なくとも1つの追加サンプルが、少なくとも前記ピークサンプル(140)の直前のサンプル、および/または少なくとも前記ピークサンプル(140)の直後のサンプルを含むようにさらに構成された、請求項3138のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項40】
フィッティング関数および/または線形関数および/または二次関数から前記事前割り当て構成データを得るようにさらに構成された、請求項3139のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項41】
前記ピークサンプルの前および/または後のサンプルに関連付けられた相関データに対する送信チャネルに適合させるために、サンプリングレートに関連付けられた測定分解能よりも小さい相互距離で複数のTOAおよび/または距離から事前割り当て構成データ(150)を収集するようにさらに構成された、請求項3140のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項42】
前記受信した測定信号(132)が、ロング・ターム・エボリューション、LTE、ネットワーク、または4Gもしくは5Gネットワークで送信された信号である、請求項3141のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項43】
衛星および/またはガリレオシステムから前記受信した測定信号(132)を受信するように構成された、請求項3142のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項44】
複数の基地局(806’、808’、812’)から受信した送信によって得られたTDOAを測定するように構成された、請求項3143のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項45】
プロセッサによって実行されると請求項1〜30のいずれか一項に記載の方法を前記プロセッサに行わせるプロセッサ可読命令を含む非一時的記憶手段を備えるデバイス(900)。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
到着時間(TOA)動作は、送信(例えば、無線周波数送信または超音波送信)を送る送信機の、送信を受信する受信機からの距離を推定することを可能にし得る。TOA推定値は、受信信号を記憶されている信号と相関させること、および相関関数のピーク値を持つサンプルを検索することによって得ることができる。
【0002】
TOA推定値は、サンプリングレートによって制限される分解能(例えば、メートルで表現される)を有することがある。サンプリングレートが高いほど、分解能は高くなる。サンプリングレートは無限大にはなり得ないため、最大分解能は制限される。
【0003】
米国特許第7,653,004号には、TOA測定を行う方法が開示されている。それによれば、まず受信した相関プロファイルを異なる基準相関関数と比較することによって相関を識別する。比較に基づき、推定位相遅延によってTOAを補正する。
【0004】
国際公開第2006063768号パンフレットには、相関プロファイルの変曲端からTOA測定を行う方法が開示されている。
【0005】
米国特許第7,054,126号には、直接シーケンス拡散波形上で平方根二乗余弦パルス整形およびチップ整合フィルタを使用してTOA測定を行う方法が開示されている。
【発明の概要】
【0006】
実施例によれば、
測定相関関数を得るために、受信した測定信号に対してサンプル分解能で相関処理を行うことと、
測定相関関数においてピークサンプルと、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データとを決定することと、
ピークサンプルと、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの少なくとも相関データによって得られた補正データと、サブサンプル分解能で得られた送信チャネルに関連付けられた事前割り当て構成データとに基づいて、TOAおよび/または距離を決定することと
を含む到着時間(TOA)測定の方法が提供される。
【0007】
ピークサンプルの前および/または後のサンプルの相関データ(例えば、相関値)は、TOAおよび/または距離に関する情報を有し、この情報は、相関関数においてピークを単に識別することによって得ることができる情報よりもさらに正確である。相関データは、事前割り当て構成データを使用して環境に適合させることができる。 「サブサンプル」分解能を得ることができ、これはすなわち、受信信号をサンプリングするときに、受信機のサンプリングレートで可能な最大分解能を超える(例えば、決定され得る距離に関する)分解能である。
【0008】
一態様によれば、事前割り当て構成データは距離に応じて変わる。
【0009】
したがって、相関ピークを検索して推定した距離に基づいて正確な情報を得ることができる。
【0010】
一態様によれば、(実験的に得られた変換関数に従って)ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データを変換することが提供される。
【0011】
したがって、補正データを送信チャネルに適合させることが可能である。
【0012】
一態様によれば、距離または時間遅延に関連して事前割り当て構成データを得るために、複数の異なる距離から受信した構成信号から複数のデータを得る構成セッションが提供される。
【0013】
したがって、事前割り当てデータは非常に正確であり得る。
【0014】
一態様によれば、TOAおよび/または距離を推定するために、決定ステップの分解能よりも高い分解能を有する事前割り当て構成データを使用することが提供される。
【0015】
したがって、精度をさらに向上させることができる。特に、ピークサンプルに近いサンプルの相関データはサブサンプル分解能で情報を提供するため、事前割り当て構成データはサブサンプル分解能も有することができ、それはピークサンプルに近いサンプルの相関データによって得られる距離データの精度を高めることを可能にする。
【0016】
一態様によれば、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルは、少なくともピークサンプルの直前のサンプル、および/または少なくともピークサンプルの直後のサンプル、および/または決定された数のサンプルのピークサンプルの前または後のサンプルを含む。
【0017】
これらのサンプルは、実際の距離および/またはTOAに関する特に正確な情報を提供し得る。
【0018】
一態様によれば、
サブサンプル分解能で異なる距離に関連付けられた複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に対して複数の相関処理を行うことと、
各構成相関処理について、各相関についてピークサンプルと、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルのデータとを決定することと、
構成データを送信チャネルに関連付けることと
を含む構成セッションを提供することが可能である。
【0019】
したがって、構成セッションからサブサンプル分解能の正確な構成データを取得することが可能である。
【0020】
一態様によれば、構成セッションはシミュレーションセッションであり得、例えば、受信信号は送信チャネルの特徴をシミュレートするシミュレートチャネル上でシミュレートされる。
【0021】
一態様によれば、(構成セッションおよび/または動作セッションにおいて)ピークサンプルの前のサンプルの相関値とピークサンプルの後のサンプルの相関値とを比較および/または差を測定すること、および/または
−ピークサンプルの前のサンプルの相関値とピークサンプルの後のサンプルの相関値との差、および
−ピークサンプルの前のサンプルの相関値とピークサンプルの後のサンプルの相関値との合計
の比を比較または計算することが提供される。
【0022】
商:

は、受信信号の実際の距離および/またはTOAに関する正確な情報を提供することができる。この商は、測定セッションにおいて、TOAおよび/または距離を決定するステップで計算することができる。この商は、追加的または代替的に、送信チャネルに関する正確な情報を得るために構成セッションにおいて計算されてもよい。
【0023】
一態様によれば、第1の送信についての第1のTOA、および第2の送信についての第2のTOAを測定することと、第2のTOAから第1のTOAを減算することによって距離を測定することとを含む、到着時間差測定TDOAを行う方法が提供され、測定の少なくとも1つは、上記および/または以下の実施例に従う方法で行われる。
【0024】
一態様によれば、第1のデバイスから第2のデバイスへ第1の信号を送信することと、第2のデバイスから第1のデバイスへ第2の信号を送信することと、少なくとも第1および/または第2の信号について第1および第2のデバイス間の距離を計算するために、上記および/または下記の実施例の1つの方法を行うこととを含む、往復時間RTT測定を行う方法が提供される。
【0025】
一態様によれば、受信信号を処理することによって得られた相関関数内のピークの位置からのTOAまたは距離を第1の分解能で推定するためのTOAまたは距離推定ユニットであって、第1の分解能が受信信号のサンプリング時間および/または相関関数に関連付けられている、TOAまたは距離推定ユニットと、相関関数の最大値を有するサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルの少なくとも相関データと、第1の分解能よりも高い分解能を有する事前割り当て構成データとに基づいて、推定TOAまたは距離を修正する補正ユニットとを備えるデバイスが提供される。
【0026】
一態様によれば、デバイスは、上記および/または下記で論じる方法のうちの1つを行うことができる。
【0027】
一態様によれば、測定値を送信チャネルに適合させるために、ピークを有するサンプルの前および/または後のサンプルの少なくとも1つの相関データに組み合わされる事前割り当て構成データを含む記憶デバイスが提供される。
【0028】
一態様によれば、送信機および受信機(例えば、上記および/または下記のデバイスのうちの1つ)を備えるシステムであって、少なくとも決定するステップにおいて、または構成セッションにおいて、送信機から受信した信号のTOAを測定するシステムが提供される。
【0029】
したがって、上記および下記の実施例は、従来技術による方法に比べて(例えば、処理されるべき加算、乗算などの数のリソース利用に関して)複雑さが低い。
【0030】
また、相関データが歪むことがないため、精度が向上する。
【0031】
いくつかの実施例では、構成セッションにおいて送信/受信した信号のサンプリングレートは、測定(動作)セッションにおいて送信/受信した信号のサンプリングレートと同じである。それにもかかわらず、構成セッションにおいて多数の構成測定を行うことによって、サブサンプル分解能で情報を得ることができる。
【0032】
一実施例によれば、トランシーバ用のハードウェアチェーンを使用して構成セッションにおいて実際の構成測定を行うことが可能である。この構成セッションでは異なる長さのケーブルを使用して各長さの相関プロファイルを取得することができる。ケーブルは送信機を受信機出力に直接接続することができる。各ケーブルの正確な信号伝播時間は、定義された搬送波周波数に設定された測定機器で制御することができる。送信機と受信機は同期していてもよい。使用されるケーブルの数は、サブサンプルの数(K)に関連し得る。したがって、事前割り当て構成データは、異なるケーブル長で各測定について計算されてもよい。各ケーブルの正確な信号伝播時間を知る。
【0033】
いくつかの実施例では、
ピークサンプルの前のサンプルの相関値とピークサンプルの後のサンプルの相関値とを比較および/または差を測定すること、および/または
−ピークサンプルの後のサンプルの相関値とピークサンプルの前のサンプルの相関値との差、および
−ピークサンプルの後のサンプルの相関値とピークサンプルの前のサンプルの相関値との合計
の比を計算することが提供される。
【0034】
いくつかの実施例では、サブサンプル分解能で行われる構成セッションにおいて、
−ピークサンプルの後のサンプルの相関値(とピークサンプルの前のサンプルの相関値の差、および
−ピークサンプルの後のサンプルの相関値とピークサンプルの前のサンプルの相関値との合計
の比を計算することが提供される。
【0035】
いくつかの実施例では、フィッティング関数から事前割り当て構成データを得ることが提供される。
【0036】
いくつかの実施例では、線形関数から事前割り当て構成データを得ることが提供される。
【0037】
いくつかの実施例では、二次関数を用いた構成データが提供される。
【0038】
いくつかの実施例では、ピークサンプルの前および/または後のサンプルに関連付けられた相関データに対する送信チャネルに適合させるために、サンプリングレートに関連付けられた測定分解能よりも小さい相互距離で複数のTOAおよび/または距離から事前割り当て構成データを収集することが提供される。
【0039】
いくつかの実施例では、ピークサンプルの前および/または後のサンプルによって得られたデータを、サブサンプリング分解能で得られた送信チャネルに関連付けられたデータと適合させることが提供される。
【0040】
いくつかの実施例では、事前割り当て構成データは線形関数または二次関数を含む。
【0041】
いくつかの実施例では、線形関数または二次関数は、推論、補間、最小二乗法、または他の統計的方法によって得られる。
【0042】
いくつかの実施例では、線形関数または二次関数が、測定相関関数からのデータを環境の特徴を考慮に入れたデータに変換することが提供される。
【0043】
いくつかの実施例では、構成データは線形関数の勾配を含む。
【0044】
いくつかの実施例では、相関関数においてピークサンプルの前のサンプルとピークサンプルの後のサンプルとに関連付けられた商を取得し、その商をチャネル条件に適合させることが提供される。
【0045】
いくつかの実施例では、事前割り当て構成データ「b」による相関関数において、ピークサンプルの前のサンプルとピークサンプルの後のサンプルとに関連付けられた商を変換することが提供される。
【0046】
いくつかの実施例では、事前割り当て構成データ「a」による相関関数において、ピークサンプルの前のサンプルとピークサンプルの後のサンプルとに関連付けられた商をスケーリングすることが提供される。
【0047】
いくつかの実施例では、以下の式に基づいて補正データを得る相関関数において、ピークサンプルの前のサンプルとピークサンプルの後のサンプルとに関連付けられた商corrIndexの値を得ることが提供され、
ここで、「a」と「b」は事前割り当て構成データである。
【0048】
いくつかの実施例では、「a」と「b」は、構成セッションで得られたフィッティング関数から得られた係数である。
【0049】
いくつかの実施例では、
Final_TOA=estimated_TOA+(Correction−K/2)/K
によってTOAを決定することが提供され、
ここで、estimated_TOAは推定TOA、Correctionは補正データ、Kは構成セッションのサブサンプル数に関連付けられた定数である。
【0050】
いくつかの実施例では、構成セッションにおいて、異なるサブサンプル「k」に関連付けられた構成セッション相関を行い、各構成セッションについて、ピークサンプルの前の少なくとも1つのサンプルとピークサンプルの後の少なくとも1つのサンプルとに関連付けられた商corrIndex(k)を得ることと、構成セッションで得られた異なるデータに近似するフィッティング関数を得るために異なるcorrIndex(k)を投影することが提供される。
【0051】
いくつかの実施例では、フィッティング関数から係数「a」および「b」として事前割り当て構成データを得ることが提供される。
【0052】
いくつかの実施例では、サブサンプル分解能は、事前割り当て構成データがサンプル分解能内にある異なる位置で得られるようになっている。
【0053】
いくつかの実施例では、受信した測定信号は、ロング・ターム・エボリューション、LTE、ネットワーク、または4Gもしくは5Gネットワークで送信された信号である。
【0054】
いくつかの実施例では、受信した測定信号は衛星および/またはガリレオシステムから受信した信号である。
【0055】
いくつかの実施例では、測定相関関数においてピークサンプルと、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データとを実行および決定するステップは、第1のデバイスによって行われ、TOAおよび/または距離を決定するステップは遠隔デバイスによって行われる。
【0056】
いくつかの実施例では、第1のデバイスはユーザ機器UEであり、第2のデバイスはロケーションサーバ、または基地局、または発展型ノードeNB、またはgNB(5Gの次世代ノードB)である。
【0057】
いくつかの実施例では、複数の基地局から受信した送信によって得られたTDOAを測定することが提供される。
【0058】
いくつかの実施例では、UE間の相互距離を得るためにD2DまたはV2Vプロトコルに従ってRTT測定を行うことが提供され、少なくとも1つのUEは、測定相関関数においてピークサンプルとピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データとを実行および決定するステップを行い、これらは第1のデバイスによって行われる。
【0059】
いくつかの実施例では、全二重通信デバイスを使用することが提供され、この方法は、実行するステップの前に、
全二重動作で送信信号を送受信するステップと、TOAを決定するステップの後に、全二重通信デバイスの内部構成要素に関連付けられた遅延を得るステップとを含む。
【0060】
いくつかの実施例では、全二重通信デバイスの内部遅延を補償することが提供される。
【0061】
いくつかの実施例では、遠隔デバイスからピークサンプルとピークサンプルの前および/または後のサンプルに関連付けられたデータとを得るように構成されたデバイスが提供される。
【0062】
いくつかの実施例では、同じ信号を送信し同時に受信することによってその内部構成要素に関連付けられた遅延を得るように構成された全二重デバイスが提供される。
【0063】
いくつかの実施例では、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルが、少なくともピークサンプルの直前のサンプル、および/または少なくともピークサンプルの直後のサンプルを含むように構成されたデバイスが提供される。
【0064】
いくつかの実施例では、送信機および受信機を備えるシステムが提供され、受信機は、少なくとも決定するステップまたは構成セッションにおいて、送信機から受信した信号のTOAを測定することになっている。
【0065】
いくつかの実施例では、プロセッサによって実行されると下記または上記の方法のうちのいずれかをプロセッサに実行させるプロセッサ可読命令を含む非一時的記憶手段を備えるデバイスが提供される。
【0066】
いくつかの実施例では、
サブサンプル分解能で異なる距離に関連付けられた複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に対して複数の相関処理を行うことと、
各構成相関処理について、各相関についてピークサンプルと、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルのデータとを決定することと、
構成データを送信チャネルに関連付けることと
を含む、デバイスを構成するための方法が提供される。
【0067】
いくつかの実施例では、
構成相関関数を得るために、受信した測定信号を基準信号と相関させるための相関ユニットと、
測定相関関数のピークサンプルと、ピークサンプルの前のサンプルおよび/またはピークサンプルの後のサンプルなどの他のサンプルからのデータとを決定するためのサンプル決定ユニットと、
構成データを提供するために、ピークサンプルおよび他のサンプルを得る構成データ定義ユニットと
をさらに含む、受信した測定信号から構成データを定義するためのデバイスが提供される。
【0068】
いくつかの実施例では、上記および/または下記のようなデバイスが提供され、デバイスは、
サブサンプル分解能で異なる距離に関連付けられた複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に対して複数の相関処理を行うことと、
各構成相関処理について、各相関についてピークサンプルと、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルのデータとを決定することと、
構成データを送信チャネルに関連付けることと
によって較正される。
【0069】
いくつかの実施例では、デバイスを構成するための方法が提供され、方法は、
サブサンプル分解能で異なる距離に関連付けられた複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に対して複数の相関処理を行うことと、
各構成相関処理について、各相関についてピークサンプルと、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルのデータとを決定することと、
構成データを送信チャネルに関連付けることと
を含む。
【0070】
本明細書では、送信および/または信号は、例えば、無線周波数および/または超音波送信および/または信号であり得る。
【0071】
送信機および/または受信機は、例えば、移動可能であり得、および/または移動手段に係合し得る。送信機および/または受信機は、例えば衛星に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【0072】
図1A】実施例による方法を示す図である。
図1B】実施例によるデバイスを示す図である。
図1C】実施例によるデバイスを示す図である。
図1D】実施例によるシステムを示す図である。
図1E】実施例による方法を示す図である。
図1F】実施例による方法を示す図である。
図2A】−
図2C】異なる実施例を実施することによる比較結果を示す図である。
図3】実施例による方法を実施する、実施例によるデバイスを示す図である。
図4】実施例によるシステムを示す図である。
図5A】実施例による方法を示す図である。
図5B】実施例による実施の結果を示す図である。
図6A】−
図6B】実施例による機能を示す図である。
図7】実施例による結果を示す図である。
図8A】実施例によるシステムを示す図である。
図8B】実施例によるシステムを示す図である。
図8C】実施例によるシステムを示す図である。
図9】実施例によるデバイスを示す図である。
図10】異なる実施例を実施することによる比較結果を示す図である。
図11】実施例による方法を示す図である。
図12】実施例によるシステムを示す図である。
図13】実施例によるスキームを示す図である。
図14】実施例による実施を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0073】
図1Aは方法120を示す。方法120は、TOA技術を用いて測定を行うために使用され得る。方法120は、例えば先の方法で、例えば構成(オフライン)セッション110(図1Eに示す)で取得された可能性がある構成データを使用することができる。図1Eの参照符号100は、一連の方法110および120を指す。方法110は、方法120の開始前(数日または数年前でさえも)に行うことができる。
【0074】
方法120は、TOA測定を行う、および/または準備する間の動作セッションを含み得る。方法120は、事前割り当て構成データを使用することができる。構成データは、例えば、方法110によって定義されたセッションなどの構成セッションを使用して得たデータであってもよい。
【0075】
方法120は、(受信時に)サンプリングレート(測定サンプリングレート)を有する測定信号に対して行われてもよい。例えば、送信機から受信した送信をサンプリングレートでサンプリングしてもよい。サンプリングレートは、測定受信信号を一連の離散サンプル(各サンプルが特定の時点に関連する)として処理するようなものであり得る。したがって、受信信号は一連のサンプル(例えば、0、1、2、…、i−1、i、i+1、…、I)として表すことができ、その各々はある値に関連付けられ(電磁気または超音波の大きさに関連してもよい)、それがサンプリングにより受信機によって受信される(受信信号はアンテナによって物理的に得られてもよい)。受信信号を例えばデジタル信号プロセッサ(DSP)または他のコンピューティングデバイスを使用して処理してデータを得ることができ、それによりTOA(送信の時間遅延)の測定値を得ることを可能にしてもよく、それが環境(送信チャネル)に接続される。
【0076】
サンプリング時間は分解能に関連付けられている。実際、認識され得る時間遅延および/または距離は、数が離散的である。
【0077】
ステップ122で、受信した測定信号に対して相関処理(相互相関)を行うことができる。相関関数(測定相関関数)を導出してもよい。ピークサンプルを測定相関関数で決定して、受信信号に関連付けられたTOAおよび/または距離の推定を可能にしてもよい。
【0078】
相関(相互相関)の例は、以下の式によって提供され得、

ここで、「l」はサンプル内の参照符号長であり、「i」はyとxが対応するようにyがどれだけシフトされるべきかを示す値である。xはxの複素共役である。ここで、単純にするために、Rxy[i]の代わりに符号R(i)を使用することがある。相関プロファイルの最大値またはピークが指名されるとき、絶対値のピーク(例えば、正の値のみ)が参照され得る。相関関数は、y[i+k]とx[k]がどのように一致するかを定量化し、2つの関数が同相になる確率に関連付けられる。一般論として、相関は、受信した測定信号と同じであり得る(または関連付けられ得る)サンプリングレートを有し得る。信号の同期は、相関を行うための前提条件であり得る。
【0079】
特に、相関処理によって達成可能な分解能は隣接サンプル間の距離に制限される。例えば、サンプルi−1(瞬間t)とi(瞬間t)との間の距離が10nsである場合、情報は瞬間tおよびtについて提供されるが、相関は異なる瞬間について同じ正確な情報を与えない (例えば、t<t<tなど)。
【0080】
ステップ124で、相関関数においてピークサンプルを検索することができる。ピークサンプルは、測定受信信号を(例えば、送信機のアンテナと受信機のアンテナとの間の)距離に直接関連付けることができる。特に、最大値(例えば、最大絶対値)を有する(相関プロファイルのサンプルの連続内の)サンプルであるピークサンプルを決定することによって、TOAを推定することが可能である。相関関係(および推定されたTOAおよび距離)によって提供される情報は、最大分解能を有し得、最大分解能は受信した測定信号のサンプリングレートに制限され得る。分解能が限定されている(最大達成可能分解能)という事実は、例えば距離の粒度を細かくする可能性がある。一般的には
−サンプルレートが高いほど;
−受信信号内の異なるサンプル間の時間距離が短く、
−分解能(および精度)が高いほど;
−測定することができる異なるTOA間の時間距離(時間遅延)が短く;また、
−TOA測定で推定できる異なる距離間の長さが短い。
【0081】
例えば、受信機が、受信機に向かって移動する送信機の距離を推定するとき、最初の瞬間に相関プロファイルのピーク値を(特定のTOAおよび/または特定の距離に関連付けられた)i番目のサンプルで検索することができる。一方、第2の瞬間にピーク値を(別のTOAおよび/または別の距離に関連付けられた)(i+1)番目のサンプルで検索することができるが、ピーク値の決定それ自体はi番目のサンプルと(i+1)番目のサンプルとの間の中間の瞬間の飛行時間(TOF)信号に関する情報を与えない(したがって、送信機からの受信機の距離に関する情報を与えない)。したがって、ピークサンプル決定は、そのように、分解能がサンプリングレートによって限定されるTOFを推定する(粗推定)。したがって、少なくともステップ124で、相関プロファイルにおけるピークの位置以外の追加データが相関プロファイルから収集されて、ピークサンプル決定を使用して計算され得る推定値を補正する。
【0082】
ステップ124で、測定相関関数においてピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データを決定することができる。例えば、ピークサンプルの直前のサンプルおよび/またはピークサンプルの直後のサンプルを決定することが可能である。直前または直後のサンプルは、測定受信関数内のただ1つのサンプルのピークサンプルの前または後のサンプル(隣接サンプル)であってもよい。例えば、受信関数が1、2、…、i−1、i、i+1、…、Iの連続として受信され、ピークサンプルが連続のi番目のサンプルである場合、直前のサンプルは(i−1)番目のサンプルであり、直後のサンプルは(i+1)番目のサンプルである。受信関数のサンプルが10ns毎に取得される場合、直前/直後のサンプルおよびピークサンプルからの時間遅延は、したがって10nsである。ステップ124では、相関値および/またはデータも得ることができる。例えば、ピークの相関値、および/またはサンプルi−2、i−1、i、i+1、i+2の少なくとも1つの相関値を収集することができる。
【0083】
ステップ124で、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関値に関連付けられた値を検索することができる。例えば、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルにおける相関関数の値(または正規化値などのその修正版)を検索することができる。ピーク値の前のサンプルの相関値とピーク値の後のサンプルの相関値との間の差が得られてもよい。符号(「+」または「−」)を考慮に入れることができるように、差は代数的な差であり得る。ピーク値の前のサンプルの相関値とピーク値の後のサンプルの相関値との合計を行ってもよい。商(例えば、ピーク値の前のサンプルの相関値とピーク値の後のサンプルの相関値との間の差を分子にして、ピーク値の前のサンプルの相関値とピーク値の後のサンプルの相関値との合計を分母にして割ったもの)を計算してもよい。例えば、ピークサンプルiにおいて相関値がR(i)である場合、商(これは本明細書ではcorrIndexと命名することができる)は次のようになり得る。
【0084】
したがって、ステップ124では、TOAに関する第1の情報を与え得るピークサンプルの決定に加えて、他のサンプルに関連付けられたデータ(例えば、ピークサンプルに近い、好ましくは隣接するサンプルの相関値に関連付けられたデータ)が得られてもよい。
【0085】
ステップ126で、TOAおよび/または距離は、ピークサンプルと少なくとも1つの追加サンプルによって導出された補正データとに基づいて計算することができる。例えば、TOAまたは距離の粗推定は、相関プロファイル内のピークサンプル(例えば、最大絶対値を有するサンプル)から行ってもよい。この推定は、少なくともピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データによって導出された補正データを使用して補正されてもよい。例えば、上で論じた商(corrIndex)を使用して、ピークサンプルから得られた推定値を補正することができる。
【0086】
相関関数の最大値に近い相関値(例えば、ピークサンプルに隣接するサンプルで測定された相関プロファイルの値)は、信号TOFに関する追加情報を持ち得る(これは、送信機の距離に関する情報を提供することができる)。最大値に近いサンプルにおける相関関数の値を使用することによって、TOAまたは距離値の決定は、より正確になり得る(少なくとも、サンプリングレートを上げれば達成できるであろう正確さレベルに類似する正確さレベルに到達し得る)。例えば、上述の商を参照することができる(i番目のサンプルはピークサンプルである)。


ここで、ピークサンプルiの直前のサンプルにおける相関値R(i−1)とピークサンプルiの直後のサンプルにおける相関値R(i+1)とを比較する。R(i−1)> R(i+1)の場合、送信機の位置に関する追加情報を導出することが可能である。例えば、単にピークサンプルを検索することによって推定されるよりも送信機が実際には受信機に近いという確率を導き出すことが可能である。R(i−1)>R(i+1)から、より良い分解能(より高いサンプリングレート)では、ピーク値はi番目のサンプルに関連付けられた時点では検索されず、前の時点に関連付けられたサンプルで検索され得るという考えが得られる。同様に、R(i−1)<R(i+1)であれば、単純にピークサンプルを検索して推定するよりも実距離が大きくなる可能性が高い。R(i−1)<R(i+1)から、より良い分解能(より高いサンプリングレート)では、i番目のサンプルに関連付けられた時点の後にピーク値が識別され得るという考えが得られる。
【0087】
したがって、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データによって得られたデータは、TOA測定のための補正データを導出することを可能にする。
【0088】
ステップ126で、推定TOAまたは距離は、補正データを使用して補正することができる。例えば、変換(例えば、線形結合など)を行って、補正データに関連付けられた値(例えば、変換値)を用いて合成を介して推定TOAを補正測定値に変換することができる。
【0089】
ステップ126で、送信チャネルに適合された(例えば、較正された)補正データは、事前割り当て構成データを使用して得られてもよい。事前割り当て構成データは、例えば、構成セッションにおいて(例えば、方法110を使用して)定義されていてもよい。事前割り当て構成データは環境に関する情報を与えることができる。事前割り当て構成データは、TOA測定の精度を高めることを可能にし、その結果、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データによって得られた補正データは、送信チャネルの特定の環境条件に適合するように処理される。事前割り当て構成データは、第1の補正データを、TOA測定が実行される場所の状況を考慮に入れる第2の補正データに変換することができる関数(例えば、線形関数)の形態であり得る。事前割り当て構成データは、(例えば方法110を用いて)構成セッションデータ内で得られたデータ信号からの推論または補間によって得られた関数を含み得る。フィッティング関数(例えば、線形フィッティング関数、二次フィッティング関数、または他のもの)を使用してもよい。
【0090】
各補正データは、例えば相関関数からのデータ(例えば、ピークサンプル、ピークサンプルに近いサンプル上の値)を適合させた後に、特定のTOA値、範囲、距離範囲、またはTOA範囲に関連付けることができる。ピーク値を検索することによる距離およびTOAの決定は、せいぜい離散的な推定を得ることしか可能にしないため、推定され得る各離散TOA値(または距離)は、少なくとも1つの構成データに(例えば、構成セッションにおいて)事前に割り当ててもよい。
【0091】
ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルのデータ(例えば値)に基づく補正データを事前割り当て構成データと組み合わせて使用することによって、時間遅延および距離の測定分解能は、サンプリングレートに制限された最大分解能を超えて高まる。したがって、本例はサブサンプル分解能(サブサンプル精度)に達すると結論付けることが可能である。
【0092】
図1Eは、複数の異なる場所から受信した(例えば、場所が既知である、または場所からの距離が既知であるように異なる場所を通って移動する送信機から受信した)構成信号からの構成データ(例えば、複数の構成データ)を得るために使用され得る方法110(構成セッションを行う)を示す。構成データは、例えば、受信した構成信号に対して相関を行うことによって獲得したTOAデータから得られたデータを含むことができる。構成データは送信チャネルに関する情報を提供してもよい。構成データを後続の動作セッションで使用して、TOAまたは距離をよりよく推定してもよい。
【0093】
図1Bはデバイス130を示す。デバイス130は、TOAおよび/または距離を測定するためのデバイスであり得る。デバイス130は、例えば方法120を行うことができる。デバイス130は、方法110を用いて構成されてもよい。デバイス130は、その距離が計算されるべき送信機によって送られた送信を受信する受信機デバイスの一部であり得る。
【0094】
動作中、受信した測定信号132(特定のサンプリングレートでサンプリングされた信号であり得る)は、相関ユニット134に供給され得る。受信した測定信号132は、測定相関関数136を得るために基準信号133(メモリに記憶されていてもよい)と相関(相互相関)させることができる。測定相関関数136は、絶対値(例えば、正の数値のみ)として、正規化値(例えば、値を特定の値で割ることによって)として、または同様のものとして提供することができる。受信した関数を予め記憶されている関数と相関させることによって、相関プロファイルにおける最大値を決定することが可能であり、最大値を有するサンプルは受信した測定信号のTOA(および送信機の距離)に関連する。
【0095】
測定相関関数136は、サンプル決定ユニット138に提供されてもよい。サンプル決定ユニット138は、測定相関関数136のピークサンプル140を決定してもよい。ピークサンプルは、相関関数の最大値(例えば、絶対値および/または正規化値の間)を有するサンプルであり得る。サンプル決定ユニット138はまた、ピークサンプル140の前(例えば直前)のサンプルおよび/またはピークサンプル140の後(例えば直後)のサンプルなどの他のサンプルを認識してもよい。ピークサンプル140は、TOA(および/またはTOAに関連付けられた距離)146を推定することができるTOAまたは距離推定ユニット144に入力することができる。TOAは、相関関数内のピークの位置(ピークの位置は特定のTOAに関連付けられ、TOAは特定の距離に関連付けられている)に基づいて粗推定することができる。
【0096】
概して、ユニット144によって行われる推定は、限られた分解能を有し、無線周波数(RF)信号では、例えばサンプリング時間がナノ秒の数十倍であるときに(およそ、電磁波は10ナノ秒中3メートルの速度で伝わる)、例えば数メートルの最大距離分解能が達成可能であり得る。
【0097】
補正データ決定ユニット148を設けてもよい。補正データ決定ユニット148は、測定相関関数136内のピークサンプル140に近い(例えば直前および直後)サンプルの相関データ(例えば値)142および/または推定TOAあるいは距離146を利用することができる。近いサンプルのデータから、ピークサンプルの位置によって推測される情報よりもさらに正確な送信機の位置の情報を導出することが可能である。
【0098】
補正データ決定ユニット148には、測定相関関数136に関連付けられたデータ(例えば、ピークサンプル140および/またはピークサンプル140に近いサンプルに関連付けられた相関データ142、推定TOAまたは距離146)を入力することができる。
【0099】
補正データ決定ユニット148には、事前割り当て構成データ150(例えば方法110で得られたもの)が入力されてもよい。構成データ150は、例えばメモリに記憶されてもよく、補正データ決定ユニット148が自由に使用することができる。構成データ150は、ルックアップテーブルおよび/または関数(例えば、フィッティング関数)を含み得る。構成データ150は、実際の測定から(例えば、構成セッション中に、および/または方法110を用いて)得られた可能性があるため、環境(送信チャネル)に関する情報を含み得る。実際の測定値は、測定の最大分解能(例えば、サンプリングレートに関連付けられた分解能)に関してサブサンプル分解能で得られたものであり得る。構成データ150は、ピーク140に関連付けられたサンプル情報および/またはピークに近いサンプルに関連付けられた相関データ142を送信チャネルの条件を考慮に入れる補正データに変換することができるように、変換を行うことを可能にし得る。したがって、推定TOA(または距離)146を修正するために補正データ決定ユニット148が自由に使用することができる正確なデータが(例えばサブサンプル精度で)存在し得る。
【0100】
構成データ150を使用することによって、ピークサンプル140に近い(例えば直前および直後)サンプルの相関データ(例えば相関値)142を変換して、推定TOA(または距離)146を高分解能の補正TOAまたは距離値156に適合させることができる。補正ユニット154を使用して、推定TOAまたは距離を補正データで修正することができる。特に、TOA(または距離)146が補正されるだけでなく、送信チャネルの条件も考慮に入れる。
【0101】
例えば、補正ユニット154では、補正データに関連付けられた値152と合成(例えば、加算)することによってTOAまたは距離146を補正する可能性があり、値152はサブサンプル分解能にある。
【0102】
図1Cは、TOAまたは距離計算システム160であり得るデバイス160を示す。デバイス160はアンテナ161を含むことができる。デバイス160は、アンテナ161に接続することができる受信トランシーバ162を含むことができる。デバイス160はデバイス130を含むことができる。デバイス160はフィルタ164を含むことができる。デバイス160はまた、I/Oユニット166を含むことができ、これは、ユーザまたは外部デバイスへの出力として、TOA(または距離)の計算、例えば値156を提供することができる。
【0103】
図1Dは、瞬間tにおけるその距離Dがデバイス130または160によって決定されるべき送信機デバイス170を示す。送信機デバイス170は、瞬間tにおいてデバイス130または160から距離Dを有するように移動され得る。参照符号180は、(例えば、リアルタイムで)距離を計算するために送信機170と受信機130または160とを備えるシステムを指す。送信機デバイス170は、例えば、ガリレオシステムまたは衛星であり得る。
【0104】
一般論として、相関関数におけるサンプルピークの検索に基づくTOA測定は、最大サンプリング時間(有限値を有する)のために精度が制限される。RF環境でサンプリング時間が10nsの場合、ピークサンプルの検索のみに基づくTOA測定の最大精度は約3mの分解能を有し得る。したがって、10nsでサンプリングすることによって、3mのほぼ倍数である距離だけが近似なしに検出可能となる。
【0105】
いくつかの実施例では、図1は、模擬受信機、模擬送信機、および模擬チャネルに関するものであり得る。
【0106】
比較例を図2Aおよび図2Bに示す。図2Aにおいて、300mの距離から受信した信号の相関に対する理想的プロファイル200は、基準信号(0°)と整列し、正しいピークを提供する。しかしながら、図2Bに示すような180°位相差(これは、例えば相関プロファイルにおける最大値を単に検索することによる補正なしの推定を指す)では、検出最大値206はこの場合1.5mであるΔdで理想的最大値204から外れる。図2Aおよび図2Bでは、(相関サンプル内のピーク位置に関連付けられている距離の結果として)横座標がメートル単位で示されている。相関を計算する相関フィルタを使用することができる。
【0107】
補正データを持たないシステムでは、送信機(例えば、170)が、波が移動した距離の倍数である距離にある位置から信号を送信するときだけ、TOA測定値はせいぜい正確であり得る。送信機が異なる位置から送信するときには、ある程度の誤差が存在する可能性がある。
【0108】
それにもかかわらず、例えば方法120を実施することによって、および/またはデバイス130または160を使用することによって、TOA測定値の偏差を補正することが可能である。図2Cは、受信関数を相関させるときにピークサンプルを検索することによって正確に検出可能な距離から(例えば、送信機は10nsのサンプル時間に対して約3mの倍数の距離に配置される)測定セッションで受信した第1の受信信号の第1の相関プロファイル(関数)210(測定相関関数136を表し得る)を示す。ピーク240を(例えば、サンプル決定ユニット138またはステップ124によって)識別することができる。したがって、ピークサンプルを識別することができ(図2Cではピークサンプルは17番目のサンプルにある)、TOAおよび/または距離を(例えばユニット144によって)粗推定することができる。相関値242’に関連付けられた他の2つのサンプルは、ピーク240を有するサンプルの直前および直後のサンプルとして識別され得る。
【0109】
図2Cはまた、同じ測定セッションで受信した第2の受信信号の第2の相関プロファイル(関数)212を示すが、その後送信機は半メートル移動した(例えば、距離は今約2.5mである)。第2の相関を行うことによって(例えば、新しい信号についてステップ122を繰り返すことによって)、第2のピークinを検索することができる。この場合、第2の相関プロファイル212のピークは、第1の相関210のピークの位置にある。これは、第1および第2の受信信号が、現在のサンプリングレートの分解能で区別するには互いに近すぎる距離から受信されているという事実による。しかし、第2の相関プロファイル212におけるピークサンプルの直前および直後のサンプルの位置は、第1の相関プロファイル210のサンプル242’とは異なる。したがって、たとえピーク240の位置から送信機の距離が非常に正確に測定されないとしても、ピークサンプルに近いサンプル(例えばサンプル242”)を使用してサブサンプル分解能でより正確な送信機の位置を再構築することは可能である。サンプル242’’が有するデータ(例えば値142)によって得られた補正データ152を用いて、推定の結果を補正することが可能である。
【0110】
しかし、ピークサンプルの前後のサンプルの値を使用しても、例えば事前割り当て構成データ150を使用することによって、精度を高めることが依然として可能であることに留意されたい。事前割り当て構成データは、複数のTOAおよび/またはサンプリングレートに関連付けられた測定分解能よりも小さい距離を有する距離から収集されているため、事前割り当て構成データは、ピークサンプルの前および/または後のサンプルに関連付けられた相関データを送信チャネルに適合させる(例えば、較正する)のに適している。
【0111】
サンプル242”の場合、相関値R(i−1)(これは16番目のサンプルである)は相関値R(i+1)(18番目のサンプルである)よりも大きい。したがって、分解能を上げると(例えば、はるかに高いサンプリングレートで)「実際のピーク」がピークサンプルに関連付けられた瞬間よりも前に検索されると推測することができる。したがって、上記の商corrIndex

は、相関関数内のピーク値を単に検索することに基づく推定に関して、送信機の位置に関するより正確な情報を提供することができる。
【0112】
しかしながら、より高い分解能(サブサンプリング分解能)で事前割り当てデータを使用してピークサンプルに近いサンプルから(例えば、商corrIndexから)得られたデータを適合させることによって、補正されたTOAおよび/または距離156の精度をさらに高めることができる。
【0113】
距離(またはTOA)を測定するために使用される補正データは、ピークサンプルの前および/または後のサンプルによって得られたデータを送信チャネルに関連付けられたデータと適合させることによって得ることができ、これらのデータはサブサンプリング分解能で得られる (サブサンプリング分解能は、例えば、サンプル決定ユニット138によって行われる測定のサンプリング分解能よりも高い)。図6Aに、事前割り当て構成データ150(方法110で取得することができる)の例を提供する。事前割り当て構成データ150(例えば、補正指数)は、線形関数600の形をとることができる。線形関数600は、例えば、推論、補間、最小二乗法、または他の統計的方法によって得られたものであり得る。線形関数600は、測定相関関数からのデータ(例えば、ピークサンプルの前および/または後のピークに関連付けられたデータ)を、環境(送信チャネル)の特徴を考慮に入れるデータに変換するために使用され得る。したがって、異なる環境は、異なる線形関数(例えば、異なる勾配)に関連付けられ得る。
【0114】
図6Bには、二次関数が示されている。二次関数は、例えば、y=ax+bx+cとして表すことができる。一例では、次のようになり得る。

y=1.9e−05+0.21x+0.038
【0115】
図3は、方法120の実施形態として、および/またはデバイス130または160によって行われ得る方法300を示す。
【0116】
ステップ302(これはステップ122を具現化することができる)において、例えば測定相関関数136を得ることによって相関Rが計算される。相関Rは、サンプル分解能(例えば、受信信号のサンプリングレートおよび/または相関関数のサンプリングレートに関連付けられた分解能であり得る)を有し得る。
【0117】
ステップ304で、初期粗TOA(例えば、TOA146)または粗距離を(例えば、ユニット138および144を通して)識別することができる。
【0118】
ステップ306で、(例えば、ピークサンプル242”の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データに対する)相関関数136に関連付けられた計算が(例えば、補正データ決定ユニット148において)行われる。例えば、次のような値を計算することが可能である。

したがって、値corrIndexは、上で論じた商を具現化することができ、ピークの「実際の位置」の考えを与えることができる。特に、実距離(またはTOA)が相関プロファイル内のピークサンプルを検索することによって推定された距離よりも大きい場合、値

はゼロよりも大きい。
【0119】
ステップ308(これは補正データ決定ユニット148によっておよび/またはステップ126で行われ得る)において、補正データ152は、例えばcorrIndexを環境条件に適合させることによって計算することができる。例えば、補正は、次のような式に従って、事前割り当て構成データ「b」によってcorrIndexを変換し、事前割り当て構成データ「a」によってスケールすることができる線形変換を使用して行うことができる。
【0120】
用語「b」は、例えば、相関の数に関連し得る。この用語「b」は、場合によっては、線形フィッティングが行われるときのわずかな偏差(例えば、線形方程式がcorrIndexにおおよそ当てはまるが誤差マージンは許容できる場合)を調整するために使用され得る。より高度なフィッティング関数(例えば、二次フィッティング関数)を選択することも可能である。
【0121】
ピークサンプルに近いサンプルの相関値に基づいて計算された商corrIndexは、したがって、量「a」によってスケーリングされ得る。基本的に、「a」および「b」は、送信チャネルの条件を考慮に入れる線形変換の係数であり得る。補正データを特定の送信チャネルに適合させる他の方法を定義することができる(例えば、二次変換などを使用してなど)。事前に割り当てられている「a」および「b」などのデータは、構成方法(例えば方法110)で得られた可能性がある。基本的に、データ「a」および「b」は、相関プロファイル内のピークサンプルを単に捜すことによって推定された不正確なTOAを補正することを可能にするモデル化されたプロファイルを提供する。
【0122】
ステップ310(これは補正ユニット154によって具現化されおよび/またはステップ126で行うことができる)において、補正データは、初期TOAまたはステップ304で(例えばユニット144によって)推定される距離に合成(例えば代数的に合計)され得る。
【0123】
したがって、最終的なTOAは、推定されたTOAと補正値との間の線形結合であり得る。例えば、

Final_TOA=estimated_TOA+(Correction−K/2)/K

であり、Kは固定数であり得る。Kは、例えば、構成セッションのサブサンプルの数(すなわち、構成内の異なる距離で受信した、相関が行われた構成信号の数)に関連付けられてもよい。
【0124】
事前割り当て構成データ150は、すべてのTOA(または距離)について同じであってもよい。図6Aから分かるように、例えば、データa、bは線形関数の係数であるため一定であり得る。また、パラメータK(サブサンプル数)も一般に固定され得る。
【0125】
構成セッションの例をここで説明する。いくつかの実施例では、図1Dに示すように、異なる時点で異なる位置間を移動することができる送信機デバイス170などの送信機を使用することが可能である。例えば、送信機は、時点tとtとの間で距離Dから距離Dに移動することができる。送信機および/または受信機は、位置に関連付けられたデータ(例えば、座標データ、地理データなど)を考慮に入れることを可能にするユニット(例えば、GPSユニット、時計ユニット、記憶デバイス、計算ユニットなど)を有することができ、または受信機は、同期スキームを必要とせずに相対距離を考慮に入れることができる。送信機および/または受信機は、異なる位置(例えば、地理的位置)に沿ってそれを転送することができる移動デバイスに係合させることができる。送信機および/または受信機は、例えば衛星に係合していてもよい。
【0126】
図4は、例えばデバイス130および/または160であり得る受信機430を示す。受信機430は構成データ150を定義することができる。図4は、図1Bのユニットと同じであり得るユニットを有するデバイス430のスキームを示す(同じユニットは、参照番号の最初の桁の「4」を「1」で置き換えることにより検索され得る)。受信した測定信号432は相関ユニット434に入力されてもよい。受信した測定信号432は、構成相関関数436を取得するために基準信号433(これはメモリに記憶され得る)と相関され得る。測定相関関数436はサンプル決定ユニット438に提供されてもよい。サンプル決定ユニット438は、測定相関関数436のピークサンプル440を決定してもよい。サンプル決定ユニット438はまた、ピークサンプル440の前(例えば直前)のサンプルおよび/またはピークサンプル440の後(例えば直後)のサンプルなど、他のサンプルからのデータ(例えば相関値)を決定してもよい。ピークサンプル440および他のサンプルは、構成データ定義ユニット449に提供されて、動作中に事前割り当て構成データ150を提供する構成データを提供する(および/またはメモリに保存する)ことができる。構成データ定義ユニット449が定義する構成データ150の一例は、例えば、上述した係数「a」および係数「b」であり得る。
【0127】
構成セッション(例えば方法110)中に、送信機(例えば170)と受信機とを隔てる距離が変更され得る(受信機および/または送信機が位置を変更し得る)。したがって、受信機430は、複数の距離の各々から構成信号を受信することができる。構成信号は、連続的またはバーストの電磁気または超音波送信であり得、それは異なる時点で送信機と受信機とを隔てる異なる距離で取られ得る。したがって、受信機430は、(例えば、異なる相関を使用して)各々処理され得る複数の受信した構成信号からデータを得ることができる。いくつかの実施例では、測定が異なる時点で行われる単一の相関器を使用することが可能である。受信機430は、受信した構成信号の各々を相関させ、それらの各々に対して、ピークサンプル442と、ピークサンプル442の前および/または後の少なくとも1つの追加サンプル442に関連付けられた相関データ(相関値など)とを決定する。これらの動作のうちの少なくともいくつかは、オフラインなど、リアルタイムではなく(例えば、送信機が受信したすべての信号を受信して記憶した後に)行われ得る。
【0128】
構成セッションでは、送信機または受信機は、構成送信を送りながら空間的に移動することができ、その結果、受信機は、異なる時点に異なる距離で信号を受信する。
いくつかの実施例では、構成セッションはシミュレーションレベルで行われ得る。シミュレーションにおける距離変位は、例えばシミュレートされたチャネルおよびソフトウェア・トランシーバ・モジュールを用いて行われてもよい。
【0129】
構成セッションで実際の構成測定を行うときは、トランシーバのハードウェアチェーンを使用することができる。図1Dを参照すると、ケーブルは図示されていないがデバイス170と130/160の間に設けることができる。この構成セッションでは異なる長さのケーブルを使用して各長さの相関プロファイルを取得することができる。図10は、異なるケーブル長(1002:350cm; 1004:375cm; 1006:400cm)に対して行われた測定を示す。ケーブルは送信機を受信機出力に直接接続することができる。各ケーブルの正確な信号伝播時間は、定義された搬送波周波数に設定された測定機器(例えば、ネットワークアナライザ)で制御してもよい。送信機(例えば、図1Dの170)および受信機(例えば、130、160、430)は、このステップで同期されるべきであり、そうでなければ、周波数オフセットのために異なる瞬間における相対伝播時間を測定することは不可能であろう。使用されるケーブルの数は、サブサンプルの数(K)に関連し得る。120のステップに続いて、corrIndexの値は、異なるケーブル長で各測定に対して計算されてもよい。各ケーブルの正確な信号伝播時間が分かれば、次に図6Aのプロファイルが実際のデータで得られ得る。corrIndex(k)値の数は、1つのサンプル内で取られた測定の数に等しい(すなわち、ケーブル長からの相対伝播時間はサブサンプルである)。
【0130】
測定セッション(例えば方法120)に関して、構成セッションはより大きい分解能(サブサンプル分解能)を有することができる。例えば、測定セッションで使用されるサンプリングレートが10ns(最大分解能約3mに関連付けられる)である場合、送信機が3mよりも短い距離(例えば、相関におけるピーク値の単純な検出で達成可能な分解能よりも10倍大きい構成分解能を得るために300mm毎)を移動したときに受信機が構成信号を収集するように、構成セッションが行われてもよい。したがって、構成セッションでは、受信される構成信号は、ピークサンプルの検索のみに基づく場合のTOA測定値の分解能よりも高い分解能で一連の距離から受信される。したがって、サブサンプル分解能で情報を得ることが可能であり、サブサンプル分解能は、測定セッションにおいてピークサンプルに近いサンプルの相関値から得られたデータを環境に適合させるために使用され得る。
【0131】
図2Cを参照することができる。受信機430は2つの異なる信号を受信することができ、これらの信号は、異なる位置から(例えば、半メートルの距離から)送信機が送信した可能性がある異なる相関プロファイル210および212をもたらす。異なる位置間の距離(例えば、半メートル)は最大分解能内にある(特に、相関プロファイル210と212は同じ最大240を有する)。しかしながら、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データ(例えば442)から情報を得ることは可能である(例えばデータR(i−1)およびR(i+1))。これらのデータは、測定セッションで使用されることになる構成データ150(例えば、係数「a」および「b」)を計算することを可能にし得る。
【0132】
測定セッション以外では、構成セッションでは、送信機の位置は、受信機が受信する各信号について一般に知られている。送信機は、位置(例えば絶対位置)の知識を有し、その位置に関するデータを記憶または送信することができ、受信機が受信した特定の構成信号を送信機の位置に関連付けることを可能にする。絶対位置が未知であっても、異なる測定間の相対距離で十分な場合がある。このステップでは、サブサンプルに関連するいくつかの測定値を取ることができる。絶対TOAが未知であっても、構成データは、1つのサンプル内のいくつかの瞬間に取られた相関プロファイルから抽出することができる。したがって、構成セッションでは、送信機からの受信機の距離を、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプル(例えば、i−1および/またはi+1)の相関データ(例えば、R(i−1)および/またはR(i+1))の値(例えば、242”)と関連付けることが可能である。フィードバックとして、送信されたデータに基づいて送信チャネルの挙動を決定することが可能である。したがって、構成は、事前割り当て構成データ(較正データ)を提供することができ、これは動作セッションにおいて補正データを環境に適合させるために使用されることになる。
【0133】
構成信号432が、ピークサンプルの単純な決定で通常達成可能な最大分解能よりも小さい距離から受信される場合、収集された構成データ150は、サンプリングレートによって提供される分解能を超える正確さを有するため、サブサンプリングレートにあると考えられ得る。
【0134】
図1Fは、(例えば、方法110を実施するため、および/またはデバイス430によって行うための)構成セッションを行う方法110’を示す。
【0135】
ステップ112において、(例えば異なるサブサンプルに関連付けられた)異なる距離で複数の構成相関関数を得るために、複数の構成信号に対する複数の相関処理が行われてもよい。信号間の距離は、例えば、測定方法120のサンプル分解能に対してサブサンプル分解能である(例えば、測定受信信号132の2つの連続したサンプル間の時間距離は、構成セッションで相関が計算される距離よりも長い距離に関連付けられる)。計算が行われる構成信号は、実際の測定を通して得られてもよく、またはシミュレートされてもよい。
【0136】
ステップ114では、ステップ112で行われた各構成相関処理について、ピークサンプルと、各構成のピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つのサンプルのデータとを決定することができる。
【0137】
ステップ116において、構成データ(例えば、データ150)が送信チャネルに関連付けられる。構成データはサブサンプル分解能を有し、したがって、推定TOAおよび/または距離を補正するための補正データを得るために使用され得る。
【0138】
構成セッションの例は、図5Aの方法500によって提供され、これは例えばステップ110を具現化することができ、例えば送信機170によって行われる送信を受信するための、例えばデバイス430の動作を具現化することができる。
【0139】
ステップ502で、送信機によって送信が開始される(送信は後続のステップで継続する)。実施例によれば、送信はベースバンドであり得る。図5Bには、送信機においてシンボル当たり15(例えば10)サンプル間に5を有するRRCフィルタで整形された64の長さのシーケンスコード520が示されている。しかしながら、他のパルス整形フィルタを使用してもよい。
【0140】
ステップ504で、送信は実際には送信チャネル上で行われる。送信は、図4の単一の信号432として受信される(信号はサンプリング、フィルタリングなどをされてもよい)。
【0141】
ステップ506で、例えば相関ユニット434を用いて相関R()が行われる。各受信信号は、サブサンプル「k」に関するものとして理解され得る。サブサンプルへの言及は、ピークサンプルを検索する距離またはTOAを単に推定することによっては達成できないであろうデータに関して情報が提供されるという点で正当化される。さらに、サンプル決定ユニット438を使用して、ピークサンプルと、ピークサンプルの前および/または後の少なくとも1つの追加サンプルの相関データとが取得される。
【0142】
ステップ508で(これは例えば構成データ定義ユニット449によって行われてもよい)、サブサンプル「k」について構成データを得ることができる。例えば、k番目の相関プロファイル内のピークサンプルがサンプル「i」である場合、以下の計算が行われてもよい。


【0143】
特に、この場合、corrIndex(k)値は各サブサンプル「k」に対して計算されてもよい。
【0144】
ステップ510で、有限数(例えばK)の(例えば受信した構成信号432の)サブサンプルにわたって、corrIndex(k)の投影を行うことができる。サブサンプルの数は、例えば、構成セッションにおいて受信機が受信する受信構成信号の数であり得る。
【0145】
k=0…Kに対する異なるcorrIndex(k)の投影は、k個の値「corrIndex(k)」はサンプルであるが(例えば、それらは一連の値として得られる)、異なる構成信号によって得られた異なるデータを近似する連続関数を得ることが可能であるという事実を反映し得る。
【0146】
ステップ512で、回帰技術(例えば、線形回帰)を使用して連続関数を得ることができる。線形フィッティング関数(または二次フィッティング関数)は、複数のサンプルデータから計算することができる。例えば、線形フィッティング関数についての係数a、bおよび/または二次関数についての係数a、b、cが計算され得る。
【0147】
図6Aは、グラフ600(横座標:サブサンプルk;縦座標:振幅)を示し、ここで、複数の点(各点は、構成セッション中に受信機が受信した構成信号に対する相関から得られるデータに関連付けられる)を使用して単一の線602による線形関数(例えば、線形フィッティング、線形回帰を使用して)を近似させている。線602を計算するために最小二乗法を使用することができる。線形関数は次のように記述できる。

係数aおよびbは、事前割り当て構成データ150を具現化するためにステップ308で使用される値aおよびbであり得る。理解され得るように、事前割り当て構成データ150は、サブサンプル分解能の構成セッションで容易に得ることができる。
【0148】
構成データ150は、各離散値(TOAまたは距離)について、または相関を行うことによって識別可能な可能性のある各ピークサンプルについて定義することができる。
【0149】
したがって、測定セッション(動作セッション)中に、ピークサンプルに近い少なくとも1つのサンプルによって得られたデータに基づいて、推定TOAおよびcorrIndexによって推定された関数からTOAを計算することが可能である。次の3つの場合が考えられる。
【0150】
例えば、測定方法300では、304でTOAを識別した後、306でcorrIndexを計算し、事前割り当て構成値aおよびb(構成セッションで得られた)を用いてサブサンプル補正値をcorrIndex/aーb/aとして計算し、推定TOAと補正値との線形結合として最終TOAを計算することが可能である。例えば:

TOA_fine=TOA_coarse+(Correction−K/2)/K

Correctionは、例えば以下のようにして得られる。

Correction=corrIndex/a−b/a
【0151】
図7は、10nsのサンプリング時間でフィッティング方法を適用した後のTOAを計算する際の縦座標誤差700を示すグラフ700を有する(横座標:送信機と受信機の距離)。誤差が1cm未満であり得ることを理解することが可能であり、図2Bでは誤差は1,5mであった可能性がある。中央の誤差の増加は、R(i−1)とR(i+1)が互いに近いときに発生する。
【0152】
図8Aは、到着時間差TDOA位置確認システム800を示し、このシステムは送信機802(これは例えば携帯電話、携帯端末、スマートフォン、位置確認デバイス、または同様のデバイスであり得る)を含み、送信機802は位置確認される必要があり(例えば、その距離を決定しなければならない)、少なくとも3つの同期受信機Rx1(804)、Rx2(806)、およびRx3(808)でなければならない(これらは例えばGSMネットワークまたは同様のものなどの移動体通信ネットワークの基地局、または既知の位置にあるデバイスであり得る)。 送信機802は、例えば送信機170とすることができる。受信機Rx1(804)、Rx2(806)、およびRx3(808)のうちの少なくとも1つは、デバイス130、160、430のうちの1つであり得る。受信機Rx1(804)、Rx2(806)、およびRx3(808)からの送信機802の距離d1、d2、d3は、方法100、120、および/または300のうちの1つを使用して計算することができる。TOA間の差を計算することによって(そして、例えば、2つの受信機からの距離の差が一定である曲線810、812を決定することによって)、送信機802を座標システム(例えば、地理的座標システム)内で位置確認することが可能である。構成セッションを(例えば方法110および/または500および/またはデバイス430を使用して)行うことができる。構成セッションを行う送信機が、測定セッションにおいて実際に位置確認された送信機802と同じであることは厳密には必要ではない。送信機802の位置確認は、例えば、受信機804〜808および/または送信機802の間でデータ(例えば、距離d 1、d 2、d 3)を交換することによって行われてもよい。補正データを(好ましくは事前割り当て構成データ150に基づいて)計算することによって、測定の精度を高めることが可能である。
【0153】
図8Bは、TOA測位システムであり得る測位システム822を示す。受信機822(これは例えば携帯電話、携帯端末、スマートフォン、位置確認デバイス、または同様の装置であり得る)が位置確認されるべきである。例えば、少なくとも3つ(好ましくは少なくとも4つ)の送信機Tx1(824)、Tx2(826)、Tx3(828)(これらは既知の位置にある基地局または装置であり得る)、またはいかなる場合でも既知の位置を有する送信機)からの受信機822の距離(例えば834、836、838で示される)を計算することができる。したがって、受信機の位置(例えば地理的座標)を検索することが可能である。受信機822は、例えば、デバイス130、160、または430のうちの1つとすることができ、および/または方法100、120、および300のうちのいずれかを行うことができる。いくつかの実施例では、受信機822も構成セッションを行ったものと同じ受信機である必要はない。補正データを(好ましくはサブサンプル分解能で事前割り当て構成データ150に基づいて)計算することによって、測定の精度を高めることが可能である。
【0154】
図8Cは、2つのデバイス842とデバイス844との間の距離を測定するための往復時間(RTT)システム840を示す(例えば衛星に搭載されているか、または少なくとも1つが衛星に搭載されている)。図8Cから分かるように、往復時間troundtは少なくとも、第1の信号846をデバイス842からデバイス844に送信するための第1の送信時間tによって得ることができる。デバイス844への処理を許可するために時間遅延treplyが経過してもよい。(例えば、第1の信号846に応答して)デバイス844からデバイス842に第2の信号848を送信するための第2の送信時間tも計算され得る。デバイス842とデバイス844との間の距離に比例した時間を得るために、(例えば、troundt から treplyを減算し、続いて2で割ることにより) troundtおよびtreplyからtを計算することが可能である。デバイス842とデバイス844との間の距離を計算するとき、方法100、120、または300を使用することが可能である。したがって、第1の信号846が送信されると、デバイス844はデバイス130および/またはデバイス160によって具現化され得る。追加的または代替的に、第2の信号が送信されると、デバイス846はデバイス130および/またはデバイス160によって具現化され得る。構成セッションは、デバイス842、846の構成データを準備するためにサブサンプル分解能で行われた可能性がある。補正データを(好ましくは事前割り当て構成データ150に基づいて)計算することによって、測定の精度を高めることが可能である。
【0155】
図9は、命令を実行することができるプロセッサ902を備えるデバイス900を示す(デバイス900はデバイス130、160、170、430、802〜808、822〜828、842、844のうちの少なくとも1つを実施することができる)。デバイス900はメモリ904を含むことができ、メモリ904は、プロセッサ902によって実行されるとプロセッサ902に上記の方法(例えば、100、110、120、300、500)のうちの1つを行わせるプロセッサ可読命令906を含むことができる。メモリ904はデータ908を含むこともできる。データ908は、例えば、事前割り当て構成データ(例えば、データ150)を含むことができる。デバイス900が構成セッションにおいて送信機を実施する場合、データ908は、サブサンプル分解能で構成を行うために使用されるべき位置データを含み得る。デバイス900は、例えば、上述の信号送信または受信を行うために、送信/受信ユニット910およびアンテナ912を備えることができる。デバイス900は、外部デバイス(例えば、結果をユーザに通信するための通信ネットワークおよび/または表示デバイス)へのデータの通信のため、および/またはユーザから選択を受信するための入力/出力(I/O)デバイスを含み得る。
【0156】
上記を考慮して、特定の例は以下を含み得ると理解することが可能である。
−以下の構成セッション:
○送信機から信号を送信する(例えば、ステップ502)、
○K個のサブサンプルにわたる相関を計算する(例えば、ステップ506)、
○各サブサンプルkについてcorrIndex(k)を計算する(例えば、ステップ508)、
○フィッティング関数(例えば連続関数)を得るためにcorrIndexをK個のサブサンプルに投影する(例えばステップ510)、
○フィッティング係数aおよびbを推定する(例えば、ステップ512)、
−その後の測定セッション:
○距離が測定されるべき送信機からの信号を受信する(例えば、ステップ302)、
○粗TOAおよび/または距離を推定する(例えば、ステップ504)、
○corrIndexを計算する(例えば、ステップ506)、
○補正データ(Correction)を計算する(Correction=corrIndex/a−b/a)、
○推定TOA(TOA_Coarse)と補正データ(Correction)の間の線形結合を使用して、例えば式TOA_fine=TOA_Coarse+(Correction−K/2)Kに従って、TOAを補正する。
【0157】
本明細書で開示された方法および装置のいずれも、ロング・ターム・エボリューション、LTE、ネットワーク、4G、5Gなどの状況で実施することが可能である(しかし他の環境でも使用され得る)。実施例では、受信機130、160、802、822、842、および/または844はユーザ機器(UE)であり得、ユーザ機器(UE)は、発展型ノード(eNB)および/または gNBであり得る基地局(BS)に接続されている。
【0158】
図11は、LTE、45、5Gまたは他の環境のうちの少なくとも1つに基づく方法1100の一例を示す。この実施例は、OTDOA(観測到着時間差)戦略に基づいてもよい。LTEは現在、サンプル内の報告作成をサポートしている。最高のRSTD分解能報告は0.5*Tsに設定されており、これは約16.32nsに相当する(参照文献1)。
【0159】
この実施例では、(例えば、ロケーションサーバ1104に関して)ユーザ機器(UE)1102をサブサンプル分解能で位置確認することが可能である。
【0160】
ロケーションサーバ1104(例えば、基地局、eNB、gNBなど)は、1106で、「LPP要求機能」(他のプロトコルが使用されていても、LTEポジショニングプロトコル=LPP)などの要求をシグナリングすることができる。1108で、UE1102は、例えば、「LPP提供機能」をシグナリングすることによって応答することができる。1110で、ロケーションサーバ1104は、「LPP提供支援データ」などの要求をシグナリングすることができる。1112で、ロケーションサーバ1110は、「LPP要求ロケーション情報」などの要求をシグナリングすることができる。1110で、ロケーションサーバは(例えば、どのeNBがUE領域にあるか)支援情報をUEに提供することができる。1112で、UEが測定値を送る要求オプションに応じて、サーバはロケーション情報を要求することができる。1110(ロケーションサーバは支援データをUEに提供する)において、サーバはUEに構成データを更新または提供することができる。本明細書の場合、1108で、UEは、それが高分解能測定を行うことが可能であることをロケーションサーバに提供することができる。UEがこれらの測定を行うことができる場合、1112で、ロケーションサーバは、UEがサブサンプル精度でロケーション情報を提供することを要求することができる。
UE1102は、1114でその位置に関して測定を行い、1116で「LPPロケーション情報提供」などの通信をシグナリングすることができる。これは、図13のスキーマ1300のように、いずれかがデータ1302「OTDOA信号測定情報」を含むことができ、その中には例えば、eNBの物理的識別子1306、および/またはサンプル精度のそれぞれのTOA1308(例えば、推定TOA 146)、および/または値corrIndex1310(またはピークサンプルの前のサンプルおよび後のサンプルなど、他のサンプルからのデータに関する他の情報)があり得る。実施例では、TOAは各eNB(または各ロケーションサーバまたは各基地局)について測定されてもよく、UEは、TOAが属する基地局のIDを報告してもよい。
【0161】
1114で、UE1102は、例えば、ステップ122、124(そして、場合によっては126も)を実施することによって、上記のようにデータを得ることができる。UE1102は、例えば、デバイス130(または少なくとも構成要素134〜138)、デバイス160および/または300として動作することができる。いくつかの実施例では、UE1102は、図12のように複数の基地局806’、808’、812’から受信した送信によって得られたTDOAを測定することによって動作し得る(いくつかの実施例では、ロケーションサーバ1104は基地局806’、808’、812’のうちの1つである)。いくつかの実施例では、TOA(TDOAではなく)が送信される。ロケーションサーバ1104は、UEから報告されたTOA測定値からTDOAを構築することができる。図12の距離d1、d2、d3に対応するTOAは、方法100、120、300のうちの1つおよび/またはそのステップのうちの1つを使用することによって得ることができる。TOA間の差を得ることによって(そして例えば2つの受信機からの距離の差が一定である曲線810、812を決定することによって)、受信機1102を座標システム(例えば、地理的座標システム)内で位置確認することが可能である。(例えば、方法110および/または500および/またはデバイス430を使用する)構成セッションは、(異なる機器も使用しておよび/またはシミュレーションによって)以前にオフラインで行われていてもよい。
【0162】
したがって、UE1102は、1116で例えばサブサンプル分解能でその位置を報告することができる。UE1102は、異なる基地局806’、808’、812’からのTOAを測定することができる。1つの基地局が基準として選択され、TOAは、基地局が送信した信号に基づいてサブサンプル精度で得ることができる。
【0163】
他の実施例はまた、少なくとも部分的に、1100での通信の少なくともいくつか、特に1106〜1112での通信とは異なるシグナリング手順に基づいてもよい。
【0164】
したがって、測距または測位アプリケーションのために高精度モードを必要とするUE1102は、
1)サブサンプリング精度で補正データを用いてTOA測定値を報告することができる、および/または
2)サンプルにおけるTOAと共に、ピークサンプル値(例えば、正規化)の前および/または後の追加サンプル、および/またはメインピーク、および/またはピークサンプル(正規化なし)の前および/または後の2つの追加サンプル、およびピークサンプルの前および/または後の追加サンプルの値および/またはそれに関連するデータ、例えばcorrIndexを報告することができる。
【0165】
実施例1)を参照すると、UE1102は、サブサンプル精度でTOA測定値156を提供するように、デバイス130または160として動作し、および/または方法120または300のすべてのステップを行うことができる。
【0166】
実施例2)を参照すると、UE1102は、
−ピークサンプル140(例えば、ステップ114で決定される通り)、例えば正規化形態、
−ピークサンプルおよび/またはそれに関連するデータ142の前および/または後の追加サンプル(例えば非正規化形態)(他の例では、corrIndexなどの他のデータが送信され得る)
の少なくとも1つ(またはその組み合わせ)を送信することができる。
【0167】
次いで、ロケーションサーバ1104(例えば、LTEまたは5G)は、報告(例えば、UE1102によって提供された値140および/または142)および以前の情報(例えば、オフラインで行われた構成セッションを通じて得られた事前割り当て構成データ150など)に基づいてTOA156を計算することができ、ロケーションサーバ1104は、TOAをサブサンプルで推定することができる。したがって、実施例2)では、デバイス130の構成要素144、148、および/または154のうちの少なくともいくつかはロケーションサーバ1104内にあり得、構成要素134および136のうちの少なくともいくつかはUE1102内にあり得る(他の構成も可能である)。実施例2)は、2つの遠隔サブデバイスに細分されたデバイス130の例である(UE1102が第1のサブデバイスであり、ロケーションサーバ1104が第2のサブデバイスである)。他の異なる構成も可能である。
【0168】
D2D(デバイス間)および/またはV2V(車両間)または同様の技術などのプロトコルによる実施例では、2つの異なるUE(図8Cのデバイス842および844であり得る)は、それらの相互の距離を得て基地局に報告することができる。本明細書では、サブサンプル分解能で測定値をロケーションサーバ(1104)に報告することができる2つのデバイスのうちの1つだけを必要とする。報告しているUEは、ピークサンプルまたは追加の相関値を送ることができる。
【0169】
2つのデバイス間(D2D、V2V…)の測距では、測距デバイスはカバレッジ/RRC接続モードで測定値をロケーションサーバに報告することができ、これにより、高精度で範囲が計算される。2つのデバイス間(D2D、V2V…)の測距では、測距デバイスはカバレッジ/RRC接続モードで測定値をロケーションサーバに報告することができ、高精度で範囲が計算される。
【0170】
別の実施例(図14)は、例えばデバイスの遅延を補償することができるデバイス1400(例えば全二重デバイス)の内部遅延の補償において得られる。例えば全二重モードでデバイスが内部遅延を計算する(または内部遅延の補償を行う)ことができる場合、送信はRF受信機チェーンを介して受信され、デバイスは較正を計算してそれを別々に報告することができるか、またはTOAとサブサンプル測定値を報告することができるか、またはTOAキャリブレーション測定値を補償してサブサンプルを報告することができる。代替的にまたは追加的に、デバイスはまた、例えばロケーションサーバにトランシーバ遅延を較正する能力(較正能力フラグ)を示すことができる。
【0171】
図14から分かるように、アンテナ切り替えおよびビーム形成ブロック1402による遅延τantenna、トランシーバ1404による遅延τRF、アナログ−デジタル変換およびアナログ‐デジタル変換ブロック1406による遅延τconvを考慮に入れることが可能である。これらのブロックは、デジタル・ベースバンド・プロセッサ1408(実施例では、デバイス130または160を制御するプロセッサとすることができる)にカスケード接続することができる。同じ信号を同時に送受信することにより、τantenna+τRF+τconvに関連付けられた値を得ることが可能である。
【0172】
τantenna、τRF、およびτconvはトランシーバ遅延である。一方向アプローチによる測位の場合、これらの遅延が相殺されるように差(TDOA)を構築することができる。双方向測距が適用される場合、遅延は測定範囲にオフセットを追加する。
【0173】
デバイス1400は、高いサンプリング精度アプローチを使用して遅延を補償および/または報告することができる。デバイスが例えば全二重モードで可能であれば、送信はRF受信機チェーンを介して受信され、デバイスは較正を計算してそれを別々に報告することができるか、TOAおよびサブサンプル測定値を報告するか、または(例えば、ブロック154で補正を行うことによって)TOA較正測定値を補償してサブサンプルを報告する。
【0174】
したがって、内部遅延補償処理を行う全二重デバイスは、送信機と受信機を同時に実施する。方法120のステップ122、124、および126は、したがって、同じ全二重デバイスによって送信された信号に基づくことができる。この場合、TOAは、距離に関連するものとして理解されるべきではなく、全二重デバイス1400の構成要素(1402、1404、1406)によって暗示される遅延に関連すると理解されるべきである。
【0175】
全二重デバイス1400がLTE、5Gなどの下で動作する場合、デバイス1400はまた、その内部遅延を基地局(例えば、eNB、gNB、ロケーションノード)にシグナリングし得る。場合によっては、全二重デバイス1400は、ステップ122および124および/または要素134および138のみを実施し、ピークサンプル140および他のサンプルからのデータ(例えば、ピークの前のサンプルおよびピークの後のサンプル)を基地局にシグナリングすることができる。基地局は次に、ステップ126および/またはブロック144、146、および150(事前割り当て構成データを得る)を実施することができる。
【0176】
本発明による受信機は、それが採用した特定のパルス整形技術(もしあれば)とは無関係である。例えば、ガウスおよびルートレイズドコサイン(RRC)を使用することができる。
実施例についての考察
【0177】
到着時間(TOA)推定は、測距、測位、および時間同期アプリケーションのようなアプリケーションにとって基本的なものである。TOAはしばしば受信信号と基準信号との間の相関結果から導出される。TOAは相関ピークから直接導出することができるが、精度はサンプリングレートによって制限される。そのため、サブサンプル補正を得るために、相関の後に高分解能アプローチを実行しなければならない。相関結果のプロファイルはチャネルの特徴にも依存する。これらの特徴は、補償されていないかまたは考慮されていない場合、余分な誤差を生じる。
【0178】
正確さに加えて、計算量は、ターゲットプラットフォーム上の限られたリソースのために、アルゴリズムの選択において重要な役割を果たす。
【0179】
見通し内(LOS)信号受信の存在下では、相関プロファイルは、TOAを計算するために必要な時間遅延情報を有する。相関最大値は、サンプル精度におけるTOAの粗推定値を提供する。より高い精度を達成するために、最初のTOA推定値をサブサンプル分解能で補正する必要がある。図2A図2Bは、破線による理想的相関プロファイルと、10nsのサンプリングレートで受信側で計算された相関とを示す。図2Aにおいて、受信信号は基準信号(0°)と整列され、結果として得られるサブサンプリング補正はそのためゼロである。しかしながら、図2Bに示すように180°の位相差では、検出された最大値はこの場合1.5mであるΔdで理想的最大値から逸脱する。
【0180】
サブサンプル補正を推定するために提案された方法は、2つのモード(セッション)で動作し得る。第1のモード(構成セッション)では、相関プロファイルに対するチャネルおよび送信シーケンスの影響がモデル化される。第2のモード(測定セッション)は動作中であり、サブサンプル補正は、計算された相関から受信機側で直接モデル化されたプロファイルに基づいて推定される。
【0181】
図5Aのフローチャートは、第1のモードにおけるオフライン動作を示している。パルス整形送信シーケンスがチャネルを介して送信される。図5Bは、RRCフィルタを用いて整形されたシーケンスを示す(しかしながら、この方法には任意のパルス整形フィルタを使用することができる)。
【0182】
このシナリオのチャネルは、受信した相関プロファイルに対する時間遅延の影響をエミュレートする。次のステップの相関プロファイルは、1サンプル内の時間遅延kおよびkについて図2Cに示されるようにK個のサブサンプルにわたって収集される。R(i、k)は受信信号yと基準信号xとの間の相関最大値を表す。R(i−1、k)とR(i+1、k)は、それぞれ最大値の前後の相関プロファイルの点を表す。R(i−1、k)およびR(i+1、k)はK個の相関にわたって収集される。k個の相関ごとに、diff_R(k)およびsum_R(k)が計算され、以下で表される。


次に、指数corrIndex(k)はcorrIndex(k)=diff_Rxy(k)/sum_Rxy(k)として計算される。図6Aは、K=1000に対する指数corrIndex(k)を示す。場合によっては、二次フィッティングがより適している可能性がある。
【0183】
動作中、または第2のモード(測定セッション)において、デジタル受信機は、上記の場合に係数aおよびbを使用してTOAを補正することができる。サブサンプル補正は単純に次のように計算される。
そして最後に、精密なTOA測定値は、補正を最初の粗TOAに線形に修正することによって得られる。例えば、以下の式が使用されてもよい。

TOA_fine=TOA_coarse+(Correction−K/2)/K

Kは固定値でもよい。例えば、Kは、サブサンプルの数(構成セッションにおいて計算された相関)であり得る。
【0184】
したがって、測定のための距離にとってしばしば基本的であるTOAは、通常、受信信号と基準信号との間の相互相関によって推定され得るとまとめることが可能である。サンプルの精度は、測位や測距のようなアプリケーションには不十分であることが多い。現在の方法は不正確であるか、または計算量が多い。本発明の方法は、相関プロファイルが歪んでいないことを考慮すると、複雑さが少なく、TOAを1つのスナップショットから正確に抽出することができるため、小型デバイスを対象としている。
【0185】
2つの動作モード、すなわちオフラインモード(構成セッション)と動作モード(測定セッション)を実行することができる。オフラインモードでは、相関プロファイルの対応する時間遅延へのマッピングが行われ、後で代数方程式に当てはめられる。この手順は一度行われてもよい。動作モード(測定セッション)では、受信機は相関プロファイル指数を計算し、代数方程式を解いて測定をサブサンプル精度で行う。TOA測定の最後のステップは、サブサンプル補正によって補正することができる。
さらなる実施
【0186】
いくつかの態様が装置の文脈で説明されてきたが、これらの態様が対応する方法の説明も表すことは明らかであり、ブロックまたはデバイスは方法ステップまたは方法ステップの特徴に対応する。同様に、方法ステップの文脈で説明された態様も、対応する装置の対応するブロックまたは項目または特徴の説明を表す。方法ステップのいくつかまたはすべては、例えばマイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータまたは電子回路などのハードウェア装置によって(または使用して)実行されてもよい。いくつかの実施例では、最も重要な方法ステップのうちのいくつかの1つまたは複数がそのような装置によって実行され得る。
【0187】
特定の実施要件に応じて、実施例をハードウェアまたはソフトウェアで実施することができる。実施は、電子的に読み取り可能な制御信号が記憶されているデジタル記憶媒体、例えばフロッピーディスク、DVD、ブルーレイ、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROMまたはFLASHメモリを使用して行うことができる。それらは、それぞれの方法が行われるようにプログラム可能なコンピュータシステムと協働する(または協働することができる)。したがって、デジタル記憶媒体はコンピュータ可読であり得る。
【0188】
いくつかの実施例は、本明細書に記載の方法のうちの1つが行われるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に読み取り可能な制御信号を有するデータキャリアを含む。
【0189】
一般に、実施例は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実施することができ、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で動作するときに方法のうちの1つを行うように動作可能である。プログラムコードは、例えば機械可読キャリアに格納することができる。
【0190】
他の実施例は、機械可読キャリアに格納された、本明細書に記載の方法のうちの1つを行うためのコンピュータプログラムを含む。
【0191】
言い換えれば、本発明の方法の一例は、したがって、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに、本明細書に記載の方法のうちの1つを行うためのプログラムコードを有するコンピュータプログラムである。
【0192】
したがって、本発明の方法のさらなる実施例は、本明細書に記載の方法のうちの1つを行うためのコンピュータプログラムを記録して含むデータキャリア(またはデジタル記憶媒体、またはコンピュータ可読媒体)である。データキャリア、デジタル記憶媒体、または記録された媒体は、通常、有形および/または非一時的である。
【0193】
したがって、本発明の方法のさらなる実施例は、本明細書に記載の方法のうちの1つを行うためのコンピュータプログラムを表すデータストリームまたは一連の信号である。例えば、データストリームまたは一連の信号は、例えばインターネットなどのデータ通信接続を介して転送されるように構成されてもよい。
【0194】
さらなる実施例は、本明細書に記載の方法のうちの1つを行うように構成されているかまたは適合されている処理手段、例えばコンピュータ、またはプログラマブル・ロジック・デバイスを含む。
【0195】
さらなる実施例は、本明細書に記載の方法のうちの1つを行うためのコンピュータプログラムをインストールしたコンピュータを含む。
【0196】
さらなる実施例は、本明細書に記載の方法のうちの1つを行うためのコンピュータプログラムを(例えば、電子的または光学的に)受信機に転送するように構成された装置またはシステムを含む。受信機は、例えば、コンピュータ、モバイルデバイス、メモリデバイスなどであり得る。装置またはシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信機に転送するためのファイルサーバを含み得る。
【0197】
いくつかの実施例では、プログラマブル・ロジック・デバイス(例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ)を使用して、本明細書に記載の方法の機能の一部または全部を行うことができる。いくつかの実施例では、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、本明細書に記載の方法のうちの1つを行うためにマイクロプロセッサと協働し得る。一般に、方法は、任意のハードウェア装置によって行われることが好ましい。
【0198】
本明細書に記載の装置は、ハードウェア装置を使用して、またはコンピュータを使用して、またはハードウェア装置とコンピュータとの組合せを使用して実施することができる。
【0199】
本明細書に記載の方法は、ハードウェア装置を使用して、またはコンピュータを使用して、またはハードウェア装置とコンピュータとの組合せを使用して行うことができる。
【0200】
上記の例は単なる例示である。本明細書に記載された構成および詳細の改変および変形は、他の当業者にとって明らかであると理解される。したがって、差し迫った特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図されており、本明細書中の実施例の説明および記述によって提示された具体的な詳細によっては限定されない。
【0201】
参照文献1:Technical Specification 36.355 3GPP LTE Positioning Protocol (LPP) (Release 13) 3rd Generation Partnership Project, 3rd Generation Partnership Project, 2016
参照文献2:S. Fischer, “Observed Time Difference Of Arrival (OTDOA) positioning in 3GPP LTE”, Qualcomm White Pap, vol. 1, pp. 1-62, Jun. 2014Second.
図1A
図1B
図1C
図1D
図1E
図1F
図2A
図2B
図2C
図3
図4
図5A
図5B
図6A
図6B
図7
図8A
図8B
図8C
図9
図10
図11
図12
図13
図14