特許 6876794 テレグラム分割に基づく測位

(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】6876794

(24)【登録日】2021年4月28日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】テレグラム分割に基づく測位

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/06 20060101AFI20210517BHJP

   H04B 1/7156 20110101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   G01S5/06

   H04B1/7156

【請求項の数】22

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2019-517785(P2019-517785)

(86)(22)【出願日】2017年7月21日

(65)【公表番号】特表2019-536988(P2019-536988A)

(43)【公表日】2019年12月19日

(86)【国際出願番号】EP2017068504

(87)【国際公開番号】WO2018059782

(87)【国際公開日】20180405

【審査請求日】2019年5月14日

(31)【優先権主張番号】102016219093.8

(32)【優先日】2016年9月30日

(33)【優先権主張国】DE

(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

(73)【特許権者】

【識別番号】508368563

【氏名又は名称】フリードリッヒ‐アレクサンダー‐ウニフェルジテート エアランゲン‐ニュルンベルク

(74)【代理人】

【識別番号】100085497

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 秀隆

(72)【発明者】

【氏名】キリアン，ゲルト

(72)【発明者】

【氏名】ハダシック，ニールス

(72)【発明者】

【氏名】ファスビンデル，マルク

(72)【発明者】

【氏名】ベルンハルト，ヨゼフ

(72)【発明者】

【氏名】ロベルト，イェルク

(72)【発明者】

【氏名】ティーレッケ，イェルン

(72)【発明者】

【氏名】ハルトマン，マルクス

(72)【発明者】

【氏名】トレーゲル，ハンス−マルチン

(72)【発明者】

【氏名】ケメス，フェルディナンド

【審査官】 藤田 都志行

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０００６９４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１８７０６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００２−５０４６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５２４２７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ５／００− ５／１４

Ｇ０１Ｓ １９／００−１９／５５

Ｈ０４Ｂ ７／２４− ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

Ｈ０４Ｂ １／７１５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

データ受信機（１１０）であって、
サブデータパケットを受信するユニット（１１６）であって、データ送信機（１００）から少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を受信するように構成され、かつ前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を結合して、前記データ送信機（１００）によって前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）に分割されて送信されたデータを持つデータパケット（１４１）を取得するように構成され、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）の各々は前記データパケット（１４１）よりも短く、前記サブデータパケットを受信するユニット（１１６）は少なくとも２つの異なる搬送波周波数で前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を受信するように構成された、ユニット（１１６）と、
位相差を決定するユニット（１１７）であって、前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数と経路遅延とに起因する、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）間の位相差を決定するよう構成された、ユニット（１１７）と、
前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）間の決定された位相差に基づいて、前記データ受信機（１１０）と前記データ送信機（１００）との間の距離差を決定するユニット（１１８）と、
を備え、
前記データ受信機（１１０）にとって、前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数又は前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数間の周波数間隔が既知であり、
前記サブデータパケットを受信するユニット（１１６）は、少なくとも２つの異なる受信時刻で前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を受信するように構成され、
前記データ受信機（１１０）にとって、前記少なくとも２つの異なる受信時刻又は前記少なくとも２つの異なる受信時刻間の時間的間隔が既知であり、
前記少なくとも２つの異なる受信時刻間の間隔は、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）が互いに時間的に間隔をあけて受信されるのに十分な大きさを少なくとも持つ、
データ受信機（１１０）。

【請求項2】

前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数は、伝送のために使用される周波数帯域の周波数エッジに隣接している、請求項１に記載のデータ受信機（１１０）。

【請求項3】

前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数は、伝送のために使用される周波数帯域内に均等に分散している、請求項１又は２に記載のデータ受信機（１１０）。

【請求項4】

前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数間の周波数ホップは、コヒーレントである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ受信機（１１０）。

【請求項5】

前記位相差を決定するユニット（１１７）は、前記少なくとも２つの搬送波周波数間での切り替えによって引き起こされる、データ送信機側の位相オフセットを補償するよう構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデータ受信機（１１０）。

【請求項6】

前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）の少なくとも１つ又は更なるサブデータパケットは、前記データ送信機側の位相オフセットを含む、請求項５に記載のデータ受信機（１１０）。

【請求項7】

前記位相差を決定するユニットは、前記サブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）の既知の同期シンボル（１４４）を使用することにより、個々の前記サブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）の位相又はフェーザを測定するよう構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のデータ受信機（１１０）。

【請求項8】

前記位相差を決定するユニット（１１７）は、個々の前記サブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）の位相又はフェーザを測定するために、前記サブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）のデータシンボルを復号化及び記録するよう構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載のデータ受信機（１１０）。

【請求項9】

通信システムであって、
データを有する１つのデータパケット（１４１）を少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）へ分割するよう構成され、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）の各々は前記データパケット（１４１）よりも短い、サブデータパケットを生成するユニット（１０１）、及び
前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）をデータ受信機（１１０）へ少なくとも２つの異なる搬送波周波数で送信するよう構成される、サブデータパケットを送信するユニット（１０２）、
を有するデータ送信機（１００）と、
前記データ送信機（１００）から前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を受信し、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を結合して、前記データ送信機（１００）によって少なくとも２つのサブデータパケットに分割されて送信されたデータを持つ前記データパケット（１４１）を取得するように構成された、サブデータパケットを受信するユニット（１１６）を有し、前記サブデータパケットを受信するユニット（１１６）は、少なくとも２つの異なる搬送波周波数で前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を受信するように構成される、データ受信機（１１０）と、
前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数と経路遅延とに起因する、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）間の位相差を決定するように構成された、位相差を決定するユニット（１１７）と、
前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）間の決定された位相差に基づいて距離差を決定するように構成された、前記データ受信機（１１０）と前記データ送信機（１００）との間の距離差を決定するユニット（１１８）と、
を備え、
前記サブデータパケットを送信するユニットは、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）が互いに時間的に間隔をあけて配置されるように、少なくとも２つの異なる送信時刻で前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を送信するよう構成される、
通信システム。

【請求項10】

前記データ受信機（１１０）が前記位相差を決定するユニット（１１７）を有するか、又は前記通信システムが前記位相差を決定するユニットを含む中央処理ユニットを有する、請求項９に記載の通信システム。

【請求項11】

前記データ受信機（１１０）が前記距離差を決定するユニット（１１８）を有するか、又は前記通信システムが前記距離差を決定するユニットを含む中央処理ユニットを有する、請求項９又は１０に記載の通信システム。

【請求項12】

前記サブデータパケットを送信するユニット（１０２）は、伝送に使用される周波数帯域の周波数エッジに隣接している前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数で、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を送信するよう構成される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項13】

前記サブデータパケットを送信するユニット（１０２）は、伝送に使用される周波数帯域内で均等に分散される前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数で、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を送信するよう構成される、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項14】

前記サブデータパケットを送信するユニット（１０２）は、通信チャネルの特性に適応した前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数で、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を送信するよう構成される、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項15】

前記データ送信機（１００）はサブデータパケットを受信するユニット（１０６）を含み、このユニットは、前記データ送信機（１００）自身によって送信された前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を受信するよう構成され、かつ前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）間の位相オフセットを測定するよう構成され、
前記サブデータパケットを送信するユニット（１０２）は、前記データ受信機（１１０）へ測定された位相オフセットを含む追加のデータパケットを送信するよう構成され、
前記データ受信機（１１０）内の前記位相差を決定するユニット（１１７）は、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）間の位相差を決定する際に、受信されたデータ送信機側の位相オフセットを補償するよう構成される、
請求項９〜１４のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項16】

前記データ送信機のサブデータパケットを送信するユニット（１０２）は、時間及び／又は周波数において、前記サブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を不規則的に分散するよう構成される、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項17】

前記通信システムは、サブデータパケットを受信する追加のユニットを持つ追加のデータ受信機（１１０）を含み、この追加のデータ受信機は、前記データ送信機（１００）から前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を受信し、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を結合して、前記データ送信機（１００）によって前記少なくとも２つのサブデータパケットに分割されて送信された前記データパケットを取得するように構成された、サブデータパケットを受信する追加のユニットを有し、前記サブデータパケットを受信する追加のユニットは、少なくとも２つの異なる搬送波周波数で前記少なくとも２つのサブデータパケットを受信するように構成され、
前記位相差を決定するユニット（１１７）又は位相差を決定する追加のユニットは、前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数に起因する、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）間の追加の位相差を決定するように構成され、
前記通信システムは、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）間の決定された追加の位相差に基づいて、前記追加のデータ受信機（１１０）と前記データ送信機（１００）との間の追加の距離差を決定するユニットを含み、
前記通信システムは、前記データ送信機（１００）の位置を決定するユニットを含み、そのユニットは、前記決定された位相差と前記決定された追加の位相差とに基づき、又は決定された距離差と決定された追加の距離差とに基づいて、前記データ送信機（１００）の位置を決定するよう構成される、
請求項９〜１６のいずれか１項に記載の通信システム。

【請求項18】

前記データ受信機（１１０）と前記追加のデータ受信機（１１０）とは時間的に同期している、請求項１７に記載の通信システム。

【請求項19】

通信システムであって、
データを有する１つのデータパケット（１４１）を少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）へ分割するよう構成され、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）の各々は前記データパケット（１４１）よりも短い、サブデータパケットを生成するユニット（１０１）と、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）をデータ受信機（１１０）へ少なくとも２つの異なる搬送波周波数で送信するよう構成される、サブデータパケットを送信するユニット（１０２）と、を有するデータ送信機（１００）と、
前記データ送信機（１００）から前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を受信し、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を結合して、前記データ送信機（１００）によって少なくとも２つのサブデータパケットに分割されて送信されたデータを持つ前記データパケット（１４１）を取得するように構成された、サブデータパケットを受信するユニット（１１６）を有し、前記サブデータパケットを受信するユニット（１１６）は、少なくとも２つの異なる搬送波周波数で前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を受信するように構成される、データ受信機（１１０）と、
前記データ送信機（１００）から前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を受信し、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）を結合して、前記データ送信機（１００）によって前記少なくとも２つのサブデータパケットに分割されて送信された前記データパケットを取得するように構成された、サブデータパケットを受信する追加のユニットを有し、前記サブデータパケットを受信する追加のユニットは、少なくとも２つの異なる搬送波周波数で前記少なくとも２つのサブデータパケットを受信するように構成される、追加のデータ受信機（１１０）と、
前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数と経路遅延とに起因する、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）間の位相差を決定するように構成された、位相差を決定するユニット（１１７）であって、前記位相差を決定するユニット（１１７）又は位相差を決定する追加のユニットは、前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数に起因する、前記少なくとも２つのサブデータパケット（１４２＿１：１４２＿ｎ）間の追加の位相差を決定するよう構成される、ユニット（１１７）と、
を備え、
前記通信システムは、決定された位相差と決定された追加の位相差とに基づいて前記データ送信機（１００）の位置を決定するよう構成される、前記データ送信機（１００）の位置を決定するユニットを含み、
前記データ受信機（１１０）及び前記追加のデータ受信機（１１０）は時間的に同期している、
通信システム。

【請求項20】

少なくとも２つの異なる搬送波周波数でデータ送信機によって送信された少なくとも２つのサブデータパケットを、データ受信機（１１０）を用いて受信するステップ（２０２）と、
前記少なくとも２つのサブデータパケットを結合して、前記データ送信機によって前記少なくとも２つのサブデータパケットに分割されて送信されたデータを持つデータパケットを取得するステップ（２０４）であって、前記少なくとも２つのサブデータパケットの各々は前記データパケットよりも短い、ステップ（２０４）と、
前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数と経路遅延とに起因する、前記少なくとも２つのサブデータパケット間の位相差を前記データ受信機（１１０）で決定するステップ（２０６）と、
前記少なくとも２つのサブデータパケット間の決定された位相差に基づいて、前記データ受信機（１１０）と前記データ送信機との間の距離差を決定するステップ（２０８）と、
を備え、
前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数又は前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数間の周波数間隔は、前記データ受信機（１１０）にとって既知であり、
前記少なくとも２つのサブデータパケットは、前記データ受信機（１１０）によって少なくとも２つの異なる受信時刻で受信され、
前記少なくとも２つの異なる受信時刻又は前記少なくとも２つの異なる受信時刻間の時間的間隔は、前記データ受信機（１１０）にとって既知であり、
前記少なくとも２つの異なる受信時刻間の間隔は、前記少なくとも２つのサブデータパケットが互いに時間的に間隔をあけて受信されるのに十分な大きさを少なくとも持つ、
方法（２００）。

【請求項21】

前記少なくとも２つのサブデータパケットを追加のデータ受信機（１１０）を用いて受信するステップと、
前記少なくとも２つの異なる搬送波周波数に起因する、前記少なくとも２つのサブデータパケット間の追加の位相差を前記追加のデータ受信機（１１０）で決定するステップと、
前記少なくとも２つのサブデータパケット間の決定された追加の位相差に基づいて、前記追加のデータ受信機（１１０）と前記データ送信機との間の距離差を決定するステップと、
前記決定された位相差と前記決定された追加の位相差とに基づいて、前記データ受信機（１１０）及び前記追加のデータ受信機（１１０）に対する前記データ送信機の位置を決定するステップと、
を含む請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

コンピュータ又はプロセッサ上で実行されたとき、請求項２０または２１に記載の方法を実行するコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、データ受信機に関する。他の実施形態は、１つのデータ送信機と少なくとも１つのデータ受信機とを有する通信システムに関する。いくつかの実施形態は、テレグラム分割（Telegram splitting）に基づく測位（Lokalisierung）に関する。

【0002】

特許文献１は、周波数ホッピング法(例えば、IEEE802.15.4から)を用いて２つのノード間の距離を測定する方法を開示している。この場合、２つのノードＡおよびＢは、同じ距離Δｆでローカル発振器（ＬＯ）周波数を変化させる。両方のノードは、データパケット（理想的には、正弦音／波)を互いに異なる周波数で互いに送信し、次に、搬送波位相に対する第１の値を内部的に決定する。次に、両周波数がΔｆで切り替えられ、第２の値がそれぞれ決定される。距離は、２つの位相値の差から決定される。伝送の時間的距離が等しい場合には、クオーツ許容誤差は、計算において互いに相殺される。マルチ経路伝搬を低減するために、帯域全体における複数の測定が行われ、ＩＦＦＴを介してチャネルインパルス応答が計算されて、第１の受信信号が決定される。

【0003】

特許文献２は、テレグラム分割を開示している。ここで、テレグラムは、いくつかのサブパケットに分割される。このようなサブパケットは、ホップと呼ばれる。いくつかの情報シンボルが各ホップ内で伝送される。それらホップは、１つの周波数で、又はいくつかの周波数へと分割された状態で、いわゆる周波数ホッピング法で送信される。ホップ間には、伝送が行われない休止が存在する。また、非特許文献１も参照されたい。

【0004】

さらに、メッセージの再送信が知られている。Aloha法またはSlotted Aloha法では、メッセージは、センサノードから基地局へランダムな時点で送信される。その結果、ネットワーク内の複数の参加者で衝突が発生する。衝突確率を低下させるために、メッセージが繰り返し送信されてもよい。このメッセージの繰り返し送信は、異なる周波数（周波数ホッピング）で行われてもよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】DE 10 2009 060 592 B4

【特許文献2】DE10 2011 082 098

【特許文献3】US 8,363,768

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】G. Kilian, H. Petkov, R. Psiuk, H. Lieske, F. Beer, J. Robert, and A. Heuberger, “Improved coverage for low-power telemetry systems using telegram splitting,” in Proceedings of 2013 European Conference on Smart Objects, Systems and Technologies (SmartSysTech), 2013.

【非特許文献2】Chaabane, M.; Biebl, E.M., "A tag complexity reduction approach for code-based cooperative ranging systems," Positioning Navigation and Communication (WPNC), 2013 10th Workshop on , vol., no., pp.1,7, 20-21 March 2013.

【非特許文献3】L. Schuchman, "Dither signals and their effect on quantization noise," IEEE Trans. Communications 12, pp. 162-165, December 1964

【非特許文献4】Kalverkamp, Gerrit; Schaffer, Bernhard; Biebl, Erwin, "Nonuniform Stepped Frequency Radar Scheme Reducing Spectrum Occupancy and Data Acquisition Time," Microwave Conference (GeMIC), 2014 German , vol., no., pp.1,4, 10-12 March 2014.

【非特許文献5】Kalverkamp, G.; Schaffer, B.; Biebl, E., "OFDM-Based Ranging Approach for Vehicular Safety Applications," Vehicular Technology Conference (VTC Fall), 2013 IEEE 78th , vol., no., pp.1,5, 2-5 Sept. 2013.

【非特許文献6】Fock, G., Meyr, H., Schulz-Rittich, P., & Schenke, A. "Low complexity high resolution subspace-based delay estimation for DS-CDMA." IEEE International Communications Conference, ICC 2002.

【非特許文献7】N. Hadaschik, B. Sackenreuter, M. Schaefer and M. Fassbinder, "Direct positioning with multiple antenna arrays," 2015 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN), Banff, Canada, 2015.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、テレメトリ（遠隔測定法）システムにおける多数のセンサノードのより正確な及び／又はロバストな測位を可能にする概念を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この目的は、独立請求項によって解決される。

【0009】

有利な実施形態は、従属請求項に見出すことができる。

【0010】

実施形態は、サブデータパケットを受信するためのユニット、位相差を決定するためのユニット、および距離差を決定するためのユニットを有するデータ受信機を提供する。サブデータパケットを受信するためのユニットは、データ送信機から少なくとも２つのサブデータパケットを受信し、その少なくとも２つのサブデータパケットを結合して、データ送信機によって少なくとも２つのサブデータパケットに分割されて送信されたデータパケットを取得するように構成され、少なくとも２つのサブデータパケットの各々はデータパケットより短く、サブデータパケットを受信するためのユニットは少なくとも２つの異なる搬送波周波数（Traegerfrequenzen）で少なくとも２つのサブデータパケットを受信するように構成される。位相差を決定するためのユニットは、少なくとも２つの異なる搬送波周波数と経路遅延（Pfadverzoegerung）とに起因する、少なくとも２つのサブデータパケット間の位相差を決定するように構成される。データ受信機とデータ送信機との間の距離差を決定するためのユニットは、少なくとも２つのサブデータパケットの決定された位相差に基づいて、その距離差を決定するために解釈される。

【0011】

さらなる実施形態は、データ送信機およびデータ受信機を有する通信システムを提供する。データ送信機は、データパケットを少なくとも２つのサブデータパケットに分割するように構成されたサブデータパケットを生成するためのユニットを含み、少なくとも２つのサブデータパケットの各々はデータパケットよりも短く、データ送信機はまた、少なくとも２つのサブデータパケットを少なくとも２つの異なる搬送波周波数で送信するように構成されたサブデータパケットを送信するユニットを含む。データ受信機は、サブデータパケットを受信するためのユニット、位相差を決定するためのユニット、及び距離差を決定するためのユニットを含む。サブデータパケットを受信するためのユニットは、データ送信機から少なくとも２つのサブデータパケットを受信するように構成され、少なくとも２つのサブデータパケットを結合して、データ送信機によって少なくとも２つのサブデータパケットに分割されて送信されたデータパケットを取得するように構成され、少なくとも２つのサブデータパケットの各々はデータパケットよりも短く、サブデータパケットを受信するためのユニットは、少なくとも２つの異なる搬送波周波数で少なくとも２つのサブデータパケットを受信するように構成される。位相差を決定するためのユニットは、少なくとも２つの異なる搬送波周波数および経路遅延に起因する少なくとも２つのサブデータパケット間の位相差を決定するように構成されている。データ受信機とデータ送信機との間の距離差を決定するためのユニットは、少なくとも２つのサブデータパケット間の決定された位相差に基づいて距離差を決定するように構成される。

【0012】

さらなる実施形態は、データ送信機とデータ受信機との間の距離差を決定するための方法を提供する。この方法は、少なくとも２つの搬送波周波数で送信された少なくとも２つのサブデータパケットを、データ受信機を用いて受信するステップを含む。さらに、この方法は、少なくとも２つのサブデータパケットを組み合わせて、データ送信機によって少なくとも２つのサブデータパケットに分割されて送信されたデータパケットを取得するステップを含み、少なくとも２つのサブデータパケットの各々はデータパケットよりも短い。さらに、この方法は、少なくとも２つの異なる搬送波周波数と経路遅延とに起因する、少なくとも２つのサブデータパケット間の位相差をデータ受信機で決定するステップを含む。さらに、本方法は、少なくとも２つのサブデータパケット間の決定された位相差に基づいて、データ受信機とデータ送信機との間の距離差を決定するステップを含む。

【0013】

本発明の実施形態は、以下に添付の図面を参照しながらさらに詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態に係るデータ送信機とデータ受信機とを有するシステムの概略ブロック回路図である。

【図2】テレグラム分割方法を用いてデータパケットの送信中の送信チャネルの占有状態を示す図である。

【図3】一実施形態にかかる１つのデータ送信機と２つのデータ受信機とを有する通信システムの概略図を示す。

【図4a】線形的な周波数増加を含む信号を示す図である。

【図4b】段階的な周波数増加を含む信号を示す図である。

【図5】一実施形態に係る、時間的に分散した周波数ホップを有する信号を示す図である。

【図6】異なる搬送波周波数の部分が送信に使用される周波数帯域の周波数エッジに隣接するように、異なる搬送波周波数上への複数のサブデータパケットの分散を示す、一実施形態にかかる図である。

【図7】センサノードの位置と、２つの基地局１１０の位置と、曖昧な位相差測定により生成された３つの双曲線グループとを示す、一実施形態にかかる図である。

【図8】複数のセンサノードと２つの基地局とを有する、一実施形態にかかる通信システムの概略図を示す。

【図9】データパケットと、このデータパケットが時間及び周波数において分散された複数のサブデータへと分割される様子とを示す、一実施形態にかかる概略図である。

【図10】一実施形態にかかる、データ送信機とデータ受信機との距離差を決定する方法のフロー図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下の本発明の実施形態の説明において、同一の要素又は同一の効果を有する要素は、図面において同一の参照番号を付して示されているので、それらの説明は交換可能である。

【0016】

図１は、一実施形態に係るデータ送信機１００およびデータ受信機１１０を備えた通信システム１８０の概略ブロック回路図を示す。

【0017】

データ送信機１００は、１つのデータパケットを少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎ（ｎ≧２）に分割するよう構成された、サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎを生成するためのユニットと、前記少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎをデータ受信機１１０へ少なくとも２つの異なる搬送波周波数で送信するよう構成された、サブデータパケットを送信するユニット（送信ユニット）１０２とを含み、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎの各々は、前記データパケットよりも短い。

【0018】

データ受信機１１０は、サブデータパケットを受信するためのユニット（受信ユニット）１１６と、位相差を決定するためのユニット１１７と、距離差を決定するためのユニット１１８とを含む。

【0019】

サブデータパケットを受信するためのユニット１１６は、データ送信機１００から少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎを受信するように構成され、それら少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎを結合して、データ送信機１００によって少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎに分割されて送信されたデータパケットを取得するように構成され、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎの各々は、前記データパケットよりも短く、サブデータパケットを受信するためのユニット１１６は、少なくとも２つの異なる搬送波周波数において、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎを受信するように構成される。

【0020】

位相差を決定するためのユニット１１７は、少なくとも２つの異なる搬送波周波数および経路遅延に起因する、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎ間の位相差を決定するように構成される。

【0021】

データ受信機１１０とデータ送信機１００との間の距離差を決定するためのユニット１１８は、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎ間の決定された位相差に基づいて、距離差を決定するように構成される。

【0022】

図１に例示的に示されるように、データ送信機１００は、複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎを送信するように構成された送信ユニット１０２を備えてもよい。例えば、送信ユニット１０２は、送信モジュール又は送信器であってもよい。サブデータパケットを生成するためのユニット１０１は、送信モジュールまたは送信器内に実装されてもよい。送信ユニット１０２は、データ送信機１００のアンテナ１０４に接続されていてもよい。データ送信機１００は、データ（例えば、データパケットまたは複数のサブデータパケット）を受信するように構成された受信ユニット（または受信モジュール、または受信器）１０６を任意選択的に含むことができる。受信ユニット１０６は、データ送信機１００のアンテナ１０４又は別の（別個の）アンテナに接続されてもよい。データ送信機１００は、結合された送信／受信ユニット（トランシーバ）を含むこともできる。

【0023】

データ受信機１１０は、データ１２０を受信するように構成された受信ユニット１１６を備えてもよい。例えば、受信ユニット１１６は、受信モジュールまたは受信器であってもよい。位相差を決定するためのユニット１１７および／または距離差を決定するためのユニット１１８はまた、受信モジュールまたは受信器内に実装されてもよい。受信ユニット１１６は、データ受信機１１０のアンテナ１１４に接続されてもよい。任意選択的に、データ受信機１１０は、データ（例えば、データパケットまたは複数のサブデータパケット）を送信するように構成された送信ユニット（または送信モジュール、または送信器）１１２を備えることができる。送信ユニット１１２は、データ受信機１１０のアンテナ１１４または別の（別個の）アンテナに接続されてもよい。データ受信機１１０は、結合された送信／受信ユニット（トランシーバ）を含んでもよい。

【0024】

実施形態では、データ送信機１００はセンサノードであってもよく、データ受信機１１０は基地局であってもよい。典型的には、通信システム１８０は、少なくとも１つのデータ受信機１１０（基地局）と、多数のデータ送信機（例えば、ヒートメータなどのセンサノード）とを含む。自明ではあるが、データ送信機１００は基地局であり、一方データ受信機１１０はセンサノードであることも可能である。また、データ送信機１００およびデータ受信機１１０がセンサノードであることも可能である。さらに、データ送信機１００およびデータ受信機１１０が基地局であることも可能である。

【0025】

データ送信機１００及びデータ受信機１１０は、テレグラム分割方式を用いてデータ１２０をそれぞれ送信及び受信するように構成されていてもよい。ここで、テレグラム又はデータパケットは、複数のサブデータパケット（又は部分データパケット、又は部分パケット）１４２＿１〜１４２＿ｎに分割され、サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎは、データ送信機１００によって、ホッピングパターン１４０に従って時間及び／又は周波数的に分散された状態でデータ受信機１１０に送信され、データ受信機１１０は、それらサブデータパケットを結合（又は合成）してデータパケットを取得する。各サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎは、データパケットの一部のみを含んでいる。データパケットはさらに、データパケットの誤りのない復号化のために全てのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎが必要とされるわけではなく、サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎの一部のみが必要とされるように、チャネル符号化されてもよい。

【0026】

前述したように、多数のサブデータパケット１４２の時間的分散は、時間および／または周波数のホッピングパターンに従って実行されてもよい。

【0027】

時間ホッピングパターンは、サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎが送信される送信時間又は送信時間間隔のシーケンスを示してもよい。例えば、第１のサブデータパケット１４２＿１は、第１の送信時間（または第１の送信時間スロット）で送信されてもよく、第２のサブデータパケット１４２＿２は、第２の送信時間（または第２の送信時間スロット）で送信されてもよく、第１の送信時間と第２の送信時間とは異なる。時間ホッピングパターンは、第１の送信時間および第２の送信時間を定義（または特定、または指示）してもよい。代替的に、時間ホッピングパターンは、第１の送信時間および第１の送信時間と第２の送信時間との間の時間間隔を示してもよい。自明であるが、時間ホッピングパターンは、第１の時間と第２の送信時間との間の時間間隔のみを示してもよい。サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎ間には、何も送信されない送信休止が存在してもよい。サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎは、時間的に重複（交差）してもよい。

【0028】

周波数ホッピングパターンは、サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎが送信される送信周波数または送信周波数ホップのシーケンスを示してもよい。例えば、第１のサブデータパケット１４２＿１は、第１の送信周波数（又は第１の周波数チャネル）で送信されてもよく、第２のサブデータパケット１４２＿２は、第２の送信周波数（又は第２の周波数チャネル）で送信されてもよく、第１の送信周波数と第２の送信周波数とは異なる。周波数ホッピングパターンは、第１の送信周波数および第２の送信周波数を定義（または特定、または指示）してもよい。代替的に、周波数ホッピングパターンは、第１の送信周波数及び第１の送信周波数と第２の送信周波数との間の周波数間隔（送信周波数ホップ）を示してもよい。自明であるが、周波数ホッピングパターンは、第１の送信周波数と第２の送信周波数との間の周波数間隔（送信周波数ホップ）のみを示してもよい。

【0029】

もちろん、複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎは、時間的及び周波数的に分散された状態で、データ送信機１００によってデータ受信機１１０に送信されてもよい。複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎへの時間及び周波数における分散は、時間／周波数ホッピングパターンに従って実行されてもよい。時間／周波数ホッピングパターンは、時間ホッピングパターンと周波数ホッピングパターンとの組み合わせ、すなわちサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎが送信される送信時間または送信時間間隔のシーケンスであってもよく、ここでは送信周波数（または送信周波数ホップ）が送信時間（または送信時間間隔）に関連付けられている。

【0030】

図２は、テレグラム分割方法を用いたデータパケットの送信中の送信チャネルの占有状態を示す図である。縦軸は周波数を示し、横軸は時間を示す。

【0031】

図２に示されるように、データパケットは、時間／周波数ホッピングパターンに従って、時間的に複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎに分散され、かつ時間的に（例えば、異なる時間スロットへと）及び周波数的に（例えば、異なる周波数チャネルへと）分散された状態で、データ送信機１００によってデータ受信機１１０へと送信されてもよい。

【0032】

さらに図２に示されるように、同期シーケンス（またはパイロットシーケンス）が複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎに分配されてもよく、それにより複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎは、それぞれ部分同期シーケンス（または部分パイロットシーケンス）１４４＿１〜１４４＿ｎを含むことができる。

【0033】

図３は、一実施形態による１つのデータ送信機１００と２つのデータ受信機１１０＿１および１１０＿２とを有する通信システム１８０の概略図を示す。

【0034】

データ送信機１００は、データパケットを少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎ（ｎ≧２）に分割するよう構成された、サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎを生成するユニットと、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎをデータ受信機１１０へ少なくとも２つの異なる搬送波周波数で送信するよう構成された、サブデータパケットを送信するユニット（送信ユニット）１０２とを含み、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎの各々はデータパケットより短い。

【0035】

第１データ受信機１１０＿１は、データ送信機１００によって送信された少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎを受信するよう構成され、かつ、それら少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎを結合して、データ送信機１００によって少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎへと分割されて送信されたデータパケットを取得するよう構成された、ユニット（受信ユニット）１１６＿１を含み、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎの各々はデータパケットより短く、サブデータパケットを受信するユニット１１６＿１は、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎを少なくとも２つの異なる搬送波周波数で受信するよう構成されている。

【0036】

さらに、通信システム１８０は、少なくとも２つの異なる搬送波周波数と経路遅延とに起因する少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎ間の位相差を決定するように構成された、位相差を決定するユニット１１７＿１を含む。

【0037】

さらに、通信システム１８０は、データ受信機１１０とデータ送信機１００との間の距離差を決定するユニット１１８＿１を含み、このユニットは、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎ間の決定された位相差に基づいて距離差を決定するように構成されている。

【0038】

実施形態では、第１データ受信機１１０＿１は、位相差を決定するユニット１１７＿１および／または距離差を決定するユニット１１８＿１を含んでもよい。代替的に、通信システム１８０は、位相差を決定するユニット１１７＿１および／または距離差を決定するユニット１１８＿１を含む、中央処理ユニット１８２を備えてもよい。

【0039】

第２データ受信機１１０＿２は、データ送信機１００から少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎを受信するよう構成され、かつ、それら少なくとも２つのサブデータ１４２＿１〜１４２＿ｎを結合して、データ送信機１００によって少なくとも２つのサブデータパケットへと分割されて送信されたデータパケットを得るよう構成された、サブデータパケットを受信するユニット１１６＿２を含んでもよく、そのサブデータパケットを受信するユニット１１６＿２は、少なくとも２つの異なる搬送波周波数で少なくとも２つのサブデータパケットを受信するよう構成されている。

【0040】

位相差を決定する（例えば、第１データ受信機１１０＿１又は中央処理ユニット１８２の）ユニット１１７＿１、又は位相差を決定する（例えば、第２データ受信機１１０＿２の）更なるユニット１１７＿２は、少なくとも２つの異なる搬送波周波数に起因する、少なくとも２つのサブデータパケット間の更なる位相差を決定するよう構成されてもよい。

【0041】

距離差を決定する（例えば、データ受信機１１０＿１または中央処理ユニット１８２の）ユニット１１８＿１、又は距離差を決定する（例えば、第２データ受信機１１０＿２の）更なるユニット１１８＿２は、少なくとも２つのサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎ間の決定された更なる位相差に基づいて、第２データ受信機１１０＿２とデータ送信機１００との間の更なる距離差を決定するように構成されてもよい。

【0042】

実施形態では、この通信システム１８０は、決定された位相差および決定された更なる位相差に基づいてデータ送信機１００の位置を決定するように構成された、データ送信機１００の位置を決定するユニット１１９を備えてもよい。

【0043】

データ送信機１００の位置を決定するユニット１１９は、２つのデータ受信機１１０＿１および１１０＿２のうちの１つに統合されてもよいし、または通信システム１８０の中央処理ユニット１８２に統合されてもよい。

【0044】

以下では、データ送信機１００及びデータ受信機１１０（又は２つのデータ受信機１１０＿１及び１１０＿２）の詳細な実施形態について、より詳細に説明する。

【0045】

一例として、図１に示したデータ送信機１００およびデータ受信機１１０を備えた通信システム１８０が、（好ましくは、１５ｎｓの範囲内の精度を有するＧＰＳを介して）同期された基地局１１０を有するＬＰＷＡ（低電力広域）ネットワークである場合が想定される。複数の基地局１１０が、単方向または双方向の方式で実施され得るセンサノード（データ送信機、例えば、センサ付きタグ）１００の送信信号１２０を受信する。センサノード１００は、複数の周波数に分散された状態でそのデータ１２０を送信してもよい。

【0046】

しかしながら、後続の説明は、ＬＰＷＡネットワーク以外の通信システムにも適用することができる。さらに、後続の説明はデータ送信機１００およびデータ受信機１１０の他の実施形態にも適用することができる。したがって、データ受信機１１０は（同期された）基地局としての実施に限定されず、データ送信機１００はセンサノードとしての実施に限定されない。

【0047】

ステップを有する周波数掃引

【0048】

例えば図４ａに示すように、線形に周波数が増加する信号を送信する代わりに、実施形態では、一例として、センサノード１００が、図４ｂに示すように、ステップ状の周波数増加または急峻な周波数増加（周波数ホップ１４２＿１〜１４２＿７）を有する信号を送信するように構成されてもよい。詳細には、図４ａは線形の周波数増加（周波数チャープまたはＦＭチャープ）を有する信号を示す図であり、図４ｂはステップ状の周波数増加を有する信号を示す図である。図４ａ及び４ｂにおいて、縦軸は周波数を示し、横軸は時間を示す。

【0049】

図４ａに示された線形周波数増加を有する信号とは対照的に、図４ｂに示されたステップ状の周波数増加を有する信号は、多くの商業的に入手可能なテレメトリチップによって生成可能であるという利点を有する。さらに、この信号は、ステップ内でコヒーレントに動作または送信することが可能であるという利点を有する。加えて、この信号は、多くの周波数を使用することによってマルチ経路伝搬を検出および／または除去できるという利点を有する。

【0050】

テレグラム分割

【0051】

実施形態では、センサノード１００は、図４ｂに示されるステップ状の周波数増加を有する信号のステップを、図５に示すように時間および周波数において分散させるように、さらに構成されてもよい。詳細には、図５は周波数が急激に変化する信号を示す図である。図５において、縦軸は周波数を示し、横軸は時間を示す。

【0052】

センサノード１００はまた、複数の周波数ホップ１４２＿１〜１４２＿６を含む信号を送信するように構成されてもよく、ここで、データ送信機１００が送信しない送信休止が周波数ホップ１４２＿１〜１４２＿６の間に存在する。周波数ホップ１４２＿１〜１４２＿６のそれぞれは異なる周波数を含んでもよく、または異なる周波数チャネルの中で送信されてもよい。複数の周波数ホップ１４２＿１〜１４２＿６を得るために、データ送信機は例えばその搬送波周波数を変更してもよい。

【0053】

さらに、センサノード１００は、複数の周波数ホップ１４２＿１〜１４２＿６ の各々の中で、複数のサブデータパケットの１つを送信するように構成されてもよい。

【0054】

実施形態では、センサノード１００はまた、複数のサブデータパケットをデータ受信機１１０に異なる搬送波周波数で送信するように構成されてもよい。

【0055】

図４ｂに示すステップ状の周波数増加を有する信号とは対照的に、図５に示す時間及び周波数において分散されている周波数ホップを有する信号は、時間的多様性に起因してロバストであるという利点を有する。さらに、この信号は、送信休止があるため、簡易な干渉検出を実行できるという利点を有する。これにより、複数のテレメトリノードを１つに協調送信（coordinated transmission）することが不可能となり、測位システムはロバストになり、干渉の高いデューティ比を有する非協調帯域でも動作可能となる。

【0056】

帯域エッジにおける複数のホップ

【0057】

いくつかの実施形態では、センサノード１００は、複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿６を異なる搬送波周波数で送信するようにさらに構成されてもよく、ここで、それら異なる搬送波周波数の少なくとも一部は、図７に示されるように、伝送に使用される周波数帯域の周波数エッジに隣接している。

【0058】

図６は、複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿６を異なる搬送波周波数上に分散させた状態を示す図であり、それら異なる搬送波周波数の一部は伝送に使用される周波数帯域の周波数エッジに隣接している。縦軸は周波数を示し、横軸は時間を示す。

【0059】

周波数帯域の周波数エッジに隣接する搬送波周波数とは、それら搬送波周波数と個々の周波数エッジとの間の周波数距離が、それら搬送波周波数と帯域中心との間の距離よりも小さい、という事実を基準としてもよい。

【0060】

帯域エッジに配置されたホップ（サブデータパケット）が多くなると、測位精度が高くなるという利点を有する。クラメール・ラオの限界（Cramer Rao bound）によれば、帯域エッジでの信号エネルギーが大きくなると、測位精度が向上する。エネルギーが均等に分散されるほど、マルチ経路分解能が高くなる。

【0061】

サブデータパケットの選択的なエネルギー分散型配置

【0062】

実施形態においては、センサノードは、複数のサブデータパケットに分散された２つ以上のデータパケットを送信するように構成されてもよく、それら２つ以上のデータパケットのサブデータパケットは、センサノード１００の測位精度を高める目的でデータパケットの１つに係るサブデータパケットが帯域エッジにより近く配置され、かつ、マルチ経路検出の分解能を高める目的でデータパケットの他の１つに係るサブデータパケットが帯域中央により近く配置されるように、時間及び／又は周波数において異なるように分散されてもよい。

【0063】

換言すると、要件に応じてまたは原則として、送信機は、２つ以上の異なるように分散されたテレグラムを送信してもよい。帯域エッジ内のエネルギーを有するパケットは、測位精度の向上に役立ち、スペクトル内に分散された他のテレグラムは、マルチ経路分解能を向上させる。このような分散を（現状の測定値に基づいても良く、また過去の測定値に基づいても良い）適応的な方法で実行することが考えられる。すなわち、極少数のマルチ経路しか持たず、幾つかの分散されたサブバンドのみの考慮に基づくようなシナリオを検出した場合、その後の伝送においては全てまたは大半を帯域エッジが占有することを意味する。

【0064】

時間及び周波数におけるホップの不規則な分散

【0065】

サンプル値の不規則な分散が、より良好なエネルギー効率及び帯域幅効率を部分的に可能にすることが理論的に知られている。とりわけ、線形アンテナを用いた場合、全体開口は同一のままで、アンテナ素子を不規則に分散させた場合の方が、均一な分散と比較して、推定精度の向上（より小さな平均二乗誤差)を達成することができる。アンテナの分散と類似的に、時間および／または周波数(時間分解能を向上させるため)における分散も、ここで考慮され得る。

【0066】

線形グループアンテナを使用する方向推定に関するそのような類似性は、タイムスロット及び周波数サブバンドにおける不規則な分散によって、同じ信号エネルギーでの精度とマルチ経路分解能とのトレードオフが可能となることを示す。サンプリングの人工的ジッタの導入についての研究は、例えば［非特許文献２］及び［非特許文献３］に記載されている。ここで、パケット開始のジッタは、例えば量子化を円滑にするためにも使用することができる。

【0067】

しかしながら、このような導入は、パラメータ再構成に関連して、人工ジッタを使用する、圧縮する／圧縮されたセンシング、または圧縮する／圧縮されたサンプリングに関係する作業を伴う。他の関連する態様は、例えばＵＷＢシステムのパルス位置変調である。

【0068】

［非特許文献４］、［非特許文献５］のような研究は、スペクトルにおける不規則な信号分散の伝搬時間推定に関する利点を示している。

【0069】

実施形態では、基地局（データ受信機）１１０は、以下に説明するように、既知の周波数ホップΔｆを介して差分位相を決定してもよい。

【0070】

送信機１００は、周波数ｆ_kと未知の任意の位相φ_TX,kとを有する周波数ホップｋ毎に、搬送波または狭帯域変調信号を送信してもよい。

【0071】

時間tに関して、搬送波について以下の式が適用される。

【0072】

ここで、ｔ_kはｋ番目の周波数ホップ間隔の開始時刻であってもよく、Ｔ_Gは、送信機１００において（かつ受信機１１０においては部分的なアナログ構成を用いて）周波数合成を可能にする、整定のための保護区間（ループ整定時間）であってもよい。テレグラム分割方法では、保護区間Ｔ_Gは、典型的にはホップ（サブデータパケット）の送信の持続時間よりも長くてもよい。

【0073】

その場合、全体信号が次式を介して決定され得る。

【0074】

次に、受信機１１０は、相互の中心周波数ｆ_C,m＝ｆ_C（すべての受信機の中心周波数でもある）に基づくベース帯域に、全周波数ホップにわたる全体信号を受信位相φ_RX,mを用いてミックスしてもよい。

【0075】

このとき、受信機１１０ｍにおいて、雑音信号

が存在し得る。ここで、ｗ_m（ｔ）は混和的な雑音であってもよく、β_m＞０は経路損失であってもよい。

【0076】

ホップパターンを知る（または検出する）ことから、個々のバースト（サブデータパケット）が抽出されてもよい。

【0077】

デジタルベース帯域では、残っている周波数的ずれが補償され、その結果、時間的に一定の位相項だけが残り得る。あるいは、位相は、既知の周波数的ずれに基づいて直接推定されてもよい。ここでは、位相φの代わりに、フェーザｐ＝ｅｘｐ（ｊφ）が推定される（この２つは基本的に等価である）。

【0078】

距離情報又は遅延情報は、差分又は次の共役複素乗算を形成することに基づいて決定されてもよい。

【0079】

これにより、受信機の相互位相影響φ_RX,mを除去し得る。

【0080】

１つの伝搬経路を用いて１つの位相傾斜（phase ramp）がもたらされ、これは任意に分散された位相φ_TX,kによって変造されたものである。これらのΔｐ_k1k2,mは、受信機１１０において収集される。

【0081】

ν_m,kは、Δｐ_12,mの推定のノイズ項をモデル化している。

【0082】

これらは中央処理ユニットに伝送される（搬送波周波数の他の組み合わせも可能であるが、これらは上述の、例えば

に帰することができなければならない）。

【0083】

しかし、フェーザ（または位相）を用いて次の受信機のさらなる差分を形成することによって、この位相は除去され得る。

【0084】

これは、残りの雑音項ｕ_m,kをもたらす。

【0085】

複数の位相から、例えば、曖昧な伝搬時間差、または距離差を導出することができる。このための方法は、（支配的な遅延を推定するための）周波数推定器と、ＭＵＳＩＣまたはＥＳＰＲＩＴのようなサブスペース方法とであろう。

【0086】

少なくとも１つのさらなる（第３の）受信機を追加し、可能性のある曖昧さを考慮することにより、例えば双曲線測位に基づいて、１つまたは複数の可能な２Ｄ（２次元）位置を決定することができる。例えば３Ｄ（３次元）位置については、少なくとも４つの受信機が必要である。

【0087】

振幅または付加的な方向情報（例えば、受信機１１０＿１および１１０＿２におけるアンテナアレイの測定値に基づく方向推定を用いて）を考慮することによっても、曖昧性の解決をサポートすることができる。

【0088】

フェーザを介する計算により、曖昧性又は誤差の解法をラッピング効果を介する信号処理チェーン内の後方にシフトさせて、それが一度だけ実行されるだけで良いようになるという利点を有する。しかしながら、直接位相を考慮した場合と比較して、必要とされる乗算処理はノイズの増加をもたらす。

【0089】

距離差の曖昧さは、最小周波数差から定義される。

【0090】

次の表は、最小周波数差Δｆ_minに依存する距離曖昧性ｄ_ambを例示的に列挙している。

【0091】

【0092】

中央処理ユニットは、受信機の１つまたは外部サーバ内に配置されてもよく、あるいは、適用可能であれば、モバイル送信機内に配置されてもよく、その場合、そのモバイル装置はある受信ユニットによって拡張されており、かつ分散された受信装置は送信ユニットによって拡張されている。

【0093】

この位相差は、送信周波数ｆ＿１〜ｆ＿２の周波数ホップがセンサノード１００においてコヒーレントに発生する場合、伝搬時間に比例するか、またはセンサノード１００と基地局１１０との間の距離に比例する。複数の送信が同時に発生することはないので、センサノード１００内のＰＬＬを切り替えるときの過渡プロセスと、異なる周波数の２つの送信信号を送信する時の時間オフセットとに起因して、位相オフセットΦ₀が生じる。この位相オフセットが基地局１１０において既知でない場合、信号伝搬時間は差分位相から計算することができない。

【0094】

もし適用可能であれば、位相のオフセットは、各周波数に対するチップについて一度計算され、さらに、もし適用可能であれば、温度を通して計算されてもよい。例えば、較正（キャリブレーション）は、センサノード１００上の追加のＳＤＲチップを介して実行される。

【0095】

この位相オフセットの原点はセンサノード１００内に存在するので、位相オフセットはすべての基地局１１０において等しく発生する。そのため、このオフセットは異なる基地局１１０の位相差の減算によって計算されることができ、かつ伝搬時間の計算中に補償されることができる。

【0096】

周波数におけるテレグラム部分の分散は、複数の主要な領域をもたらし、それらの間でトレードオフが生じ得る。スペクトル上に均等に（等間隔に）分散された信号は、マルチ経路の良好な分解能をもたらし、曖昧性の発生を最小限にする（スペクトル上に等間隔ではなく平均的に均等であるが、擬似ランダム的に分散された信号は、さらに良好な分解能を可能にするが、計算に関してはより扱いにくい）。帯域ギャップに信号が集中すると、強い支配的な経路の遅延をより正確に推定できるようになる（例えば、純粋なＡＷＧＮでは、パワーを完全に帯域エッジ上に分散させることが最適である）。しかしながら、原理的には、送信周波数のいかなる分散も使用することができる。

【0097】

図７は、センサノード１００（ＴＸ）の位置、２つの基地局１１０（ＲＸ）の位置、および３つの双曲線グループを示す曲線を示す。これらは、距離差に対する位相差測定の曖昧さによって引き起こされる。異なる様にノルム定義された３つの波長（５，１０，１５またはそれに対応する搬送波周波数）を有する信号がこのために使用される。同図（または抽象解釈）における相互作用によって曖昧性を解決することが可能となり、送信機（ＴＸ）が配置される双曲線（ほぼ複数回にわたって発生する）を選択することが可能となる。ｘ軸およびｙ軸は、通信システムによってカバーされる空間に伸びており、そこには送信機ＴＸもまた配置されている。換言すると、図７は多周波数信号に基づく曖昧性の解法を示す。

【0098】

上述したプロセスの１つの要件は、基地局１１０のチャネルサンプリングの開始時間に関してできるだけ正確な時間同期であり、要求される時間同期

の（標準）偏差は、所望の空間分解能ｄ_resに基づいている。

【0099】

次の表は、時間的同期σ_ΔTに依存する空間分解能ｄ_resを列挙している。

【0100】

【0101】

さらに、送信機１００における周波数生成は、周波数ホップの搬送波を平均化することによって位相が計算され得る程度に安定であるべきである：

しかしながら、時間的に不安定な発振器のモデルを介して位相を推定することも可能である。

【0102】

実施形態では、送信ノード（データ送信機１００）内の発振器は、短い時間すなわち周波数ホップの送信中は準静的であると仮定する。

【0103】

次に、受信機１１０における周波数生成は、

が全ての考慮された周波数ホップにわたって成立する程度に安定であるべきである。さもなければ、位相傾斜（周波数を横切る）の計算が誤修正され得るからである。代替的に、もし適用可能であれば、位相変更のモデリングおよび補償もまた実行されてもよい（特許文献３）。

【0104】

実施形態では、受信機ノード（データ受信機）１１０内の発振器は、中／長期では準静的であるものと仮定する。

【0105】

測位と関連したテレメトリのシステム概要

【0106】

図８は、一実施形態に従う、複数のセンサノード（データ送信機）１００と２つの基地局（データ受信機）１１０＿１および１１０＿２とを有する通信システム１８０の概略図を示す。

【0107】

図８に示すように、２つの基地局１１０は、センサノード１００の１つによって送信された信号１２０を受信することができる。２つの基地局１１０＿１および１１０＿２は、受信信号１２０の上述の位相測定に基づいて、２つの基地局１１０＿１および１１０＿２に対するセンサノード１００の位置を決定するように構成されてもよい。

【0108】

実施形態では、２つの基地局１１０＿１および１１０＿２は、任意選択ではあるが、時間的に同期されてもよい。この場合、センサノード１００の位置は、伝搬時間測定に基づいてさらに決定されるか、または追加的に決定されてもよい。

【0109】

換言すると、図８は、測位に関連するテレメトリシステムの概要を示す。ここで説明されるテレメトリ波形（＝時間および／または周波数におけるサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎの分散）は、センサノード（例えばタグ）１００のマルチ経路−耐性のある正確な角度測定および伝搬時間測定をサポートする。センサノード１００は、センサ情報を基地局１１０＿１および１１０＿２に伝送し、および／またはローカライズされ得る。第１の基地局（ＢＳ１）１１０＿１が第２の基地局（ＢＳ２）１１０＿２と時間的に同期していない場合には、測位は角度測定及び三角測量によって実行されてもよい。第１の基地局（ＢＳ１）１１０＿１が第２の基地局（ＢＳ２）１１０＿２と時間的に同期している場合には、測位は、（角度測定に加えて）伝搬時間測定を介して実行されてもよい。

【0110】

テレメトリシステムの基礎となる設計

【0111】

実施形態では、例えばデータ送信機１００はセンサノード（ＳＫ）であってもよい。例えば、センサノードは、エネルギー収集のためのユニット、バッテリまたは他の任意の電源を備えていてもよい。センサノード１００はデータをデータ受信機に伝送する。

【0112】

実施形態では、データ受信機１１０は基地局（ＢＳ）であってもよい。その基地局は、他の基地局と接続され、もし適用可能であれば、有線(ケーブルまたはファイバーグラス)または無線方式で、モニタリングおよびサービスノード(すなわち、全体コアネットワーク)に接続される。

【0113】

実施形態では、テレメトリシステムは単方向的、すなわちデータはセンサノードから基地局へ伝送されるだけであってもよいし、双方向的、すなわちデータがセンサノードから基地局へ伝送され、かつ基地局からセンサノードへ伝送されてもよい。

【0114】

以下では、送信は、センサノード１００から基地局へ伝送されるだけである。

【0115】

測位システムの基礎となる設計

【0116】

実施形態において、テレメトリ送信機(センサノード）１００の測位は送信された信号に適合され得る。空間的に分散された受信機１１０は、アンテナを介して（例えば、プリアンブルまたは別のトレーニング信号パターンを介して）受信された信号１２０を認識することができ、これをデジタル的にサンプリングする。１つのホップ（サブデータパケット)の帯域幅が典型的に低いため、伝搬時間測定を十分な精度およびロバスト性をもって行うことは不可能である。したがって、この信号は、全体として複数のホップ(サブデータパケット)亘って考慮される。これにより、使用され得る全体的な信号帯域幅が増加される。

【0117】

複数の周波数ホップを考慮するとき、(周波数的に)平坦なチャネルが各受信機１１０において推定されてもよい。例えば、そのチャネルは、周波数領域において時間的に連続した方式でサンプリングされてもよい。搬送波周波数と比較した全体信号の狭帯域の性質のために、狭帯域近似が適用され、自由空間経路損失Ａ（ｆ，ｄ）＝Ａ₀（ｄ）もまた、その周波数にわたって一定である(しかし、距離dにわたって一定ではない）と仮定することもできる。

【0118】

マルチ経路チャネルの各受信経路Ｉについて、チャネルの位相傾斜は、信号の遅延（経路遅延）に従って周波数領域（離散周波数ｆ_k）をもたらし、

ここで、φ_nは送信機とｎ番目の受信機との間の初期位相差を示す。例えば、上述の位相傾斜の傾きから、遅延（経路遅延）τを導出することができる。マルチ経路伝搬では、オーバーラップ

が結果として生じるため、異なる遅延（経路遅延）の信号はオーバーラップし、例えば、ＭＵＳＩＣアルゴリズム［非特許文献６］に基づいて推定されることもできる。このとき、直接経路（視線、ＬＯＳ）の関連する遅延は、最小の遅延、すなわち最初の入来／検出可能な経路の遅延である。非視線（ＮＬＯＳ）の場合、位置推定において中断され得るようなシステム系統的に変造された推定が、結果として生じる。これは、ＮＬＯＳ検出とそのＮＬＯＳ信号の拒否とによって、ならびにオクルージョンの前および最中に（第１および可能であれば第２の）迂回経路を時間的に追跡することによって、解決することができる。

【0119】

時間的な領域で、相関がすべての受信機１１０において想定される信号全体に亘って（すなわち、すべてのホップ（サブデータパケット）に亘って）実行されて第１の経路を検出するような従来の手法とは対照的に、いくつかの実施形態では、空間的に分散された異なる受信機１１０の遅延が比較されて（データ送信機１００の）位置を導出する。受信機１１０の配置および同期は、後述の測位の手法を決定する。

【0120】

第１の測位の手法によれば、アンテナが空間的に分散され、受信機が時間的に同期していることを条件として、ＴＤＯＡ法（到来時間差、時間スタンプの伝搬時間差が測定される伝搬時間差の測定）を使用することができる。

【0121】

第２の測位の手法によれば、アンテナが互いに近接して配置され、受信機１１０が時間／位相同期化されていることを条件として、ＤＯＡ法（到来方向）を使用することができる。

【0122】

第３の測位の手法によれば、アンテナが分散され、受信機１１０が時間／位相同期化されることを条件として、サンプリングデータが付加的に中心に集められた状態では位相ＴＤＯＡ（曖昧性）が使用され、または位相測定及び変調測定（曖昧性）に基づく直接的位置決め方法［非特許文献７］が使用され得る。

【0123】

自明ではあるが、上述の測位の手法の組み合わせを使用することができ、例えば、位相測定で発生する曖昧さをＤＯＡおよびＴＤＯＡ測定によって解決することができる。

【0124】

ノイズの多い（位相）変調信号の場合、第１のステップでは、そのようなサブデータパケットが検出され、それらの既知の同期シンボル（syncシンボル）に基づいて復調され得る。第２のステップでは、そのデータシンボルが復号され得る。これにより、元のノイズを含まない位相（位相／周波数変調において）が既知となる。第３のステップでは、これらの位相オフセットが、図９に示されるように、測位のために再使用され得る。

【0125】

図９は、データパケット１４１と、時間及び周波数で分散された複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎへのそのデータパケットの分割とを示す概略図である。データパケット１４１は、データシンボル１４３と同期シンボル１４４との両方を含んでもよい。

【0126】

図９に見られるように、データパケット１４１は、複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎがそれぞれデータシンボルの一部および／または同期シンボルの一部を含むように、複数のサブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎに分割されてもよい。

【0127】

例えば、第１サブデータパケット１４２＿１は、２つのデータシンボルと１つの同期シンボルとを含み、第２サブデータパケット１４２＿２は、４つのデータシンボルを含み、第３サブデータパケット１４２＿３は、２つの同期シンボルを含み、第４サブデータパケット１４２＿４は、２つのデータシンボルと１つの同期シンボルとを含んでもよい。

【0128】

さらに、サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎは、周波数で分散されていてもよい。

【0129】

例えば、第１サブデータパケット１４２＿１は第１周波数ｆ１で送信され、第２サブデータパケット１４２＿２及び第３サブデータパケット１４２＿３は第２周波数ｆ２で送信され、第４サブデータパケット１４２＿４は第４周波数ｆ３で送信されてもよい。

【0130】

サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎは、さらに、サブデータパケット１４２＿１〜１４２＿ｎ間に送信休止期間があり、その期間では何も送信されないように、時間的に分散されてもよい。例えば、第１の送信休止ｔ１は、第１および第２のサブデータパケット１４２＿１および１４２＿２の間に存在してもよく、第２の送信休止は、第２および第３のサブデータパケット１４２＿２および１４２＿３の間に存在してもよく、第３の送信休止ｔ３は、第３および第４のサブデータパケット１４２＿３および１４２＿４の間に存在してもよい。送信休止は、同じ長さであってもよいし、異なる長さであってもよい。

【0131】

実施形態では、直接選択されかつ既知の信号形態を考慮に入れることができる。

【0132】

他の実施形態

【0133】

実施形態は、測位に適した対応する波形を有する通信システムを提供する。その通信システムは、伝送されるデータパケットが、搬送波周波数ｆ１上に変調された１サブパケット当たり少なくとも１つのシンボルを有するサブパケットに分散され、かつ少なくとも１つのシンボルを有する別のサブパケットが、別の搬送波周波数ｆ２，…ｆｎ上で送信されることを特徴とする。さらに、その通信システムは、干渉に対する感度およびマルチ経路抵抗を低減するために、時間的に間隔をあけてサブパケットを伝送できる、ことを特徴とする。さらに、その通信システムは、周波数間隔ｆ_n〜ｆ_n-1は可変であるが、受信機には既知であることを特徴とする。また、その通信システムは、時間間隔ｔ_n〜ｔ_n-1は可変であるが、受信機には既知であることを特徴とする。

【0134】

実施形態では、サブパケット（サブデータパケット）の分散は、以下の規則に従って実行されてもよい。測位精度を高めるために、搬送波は、帯域エッジにおいて重畳された状態で送信されてもよい。マルチ経路分解能を増大させるために、搬送波は、帯域内でより規則的に分散されてもよい。あるいは、分散は、チャネル特性に従って適応的な方法で実行されてもよい。

【0135】

実施形態では、基地局とセンサノードとの間の距離の決定は、同期された基地局における異なるサブパケット（サブデータパケット）の位相差の測定を介して実行されてもよい。

【0136】

実施形態では、周波数ホップはコヒーレントであってもよい。ＰＬＬの位相オフセットのキャリブレーションは、搬送波周波数の切り換え時に実行されてもよく、送信機または受信機における補償が実行されてもよい。さらに、センサノードは、ＳＤＲ受信機を用いて以前のホップ（以前に送信されたサブデータパケット）との対比においてそのＴＸホップの位相オフセットを測定してもよく、そのＳＤＲ受信機は、同時に受信し、かつある周波数上でコヒーレントに維持する（例えば、１０ｋＨｚの帯域幅内では、次にＳＤＲ受信機はその周波数を変更しなければならない）。ＦＦＴ計算が実行されてもよく、その測定された位相オフセットは次に基地局に送信されてもよい。コヒーレント性が与えられない場合、位相誤差は、異なる基地局の位相差を形成することによって補償されてもよい。

【0137】

実施形態では、位相測定は、既知の同期シンボルに基づいて実行されてもよい。位相測定のためのデータシンボルは、データパケットを復号化および記録することによって使用される。

【0138】

図１０は、一実施形態にかかる、データ受信機とデータ送信機との間の距離差を決定するための方法２００のフロー図を示す。方法２００は、少なくとも２つの異なる搬送波周波数でデータ送信機によって送信される、少なくとも２つのサブデータパケットをデータ受信機で受信するステップ２０２を含む。さらに、方法２００は、少なくとも２つのサブデータパケットを結合して、データ送信機によって少なくとも２つのサブデータパケットへと分割されて送信されたデータパケットを取得するステップ２０４を含み、少なくとも２つのサブデータパケットの各々はデータパケットよりも短い。さらに、方法２００は、少なくとも２つの異なる搬送波周波数と経路遅延とに起因する、少なくとも２つのサブデータパケット間の位相差を、データ受信機で決定するステップ２０６を含む。さらに、方法２００は、少なくとも２つのサブデータパケット間の決定された位相差に基づいて、データ受信機とデータ送信機との間の距離差を決定するステップ２０８を含む。

【0139】

いくつかの態様が装置の文脈で記述されてきたが、前記態様は、対応する方法の記述も表し、装置のブロックまたは構造要素が対応する方法ステップまたは方法ステップの特徴として理解されるべきであることは、十分に理解されるべきである。これと同様に、本明細書の文脈内で記述された態様は、対応する装置の対応するブロックまたは詳細または特徴の説明をも表す。方法ステップの一部またはすべては、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を使用しながら実行されてもよい。いくつかの実施形態では、最も重要な方法ステップのいくつかまたはいくつかは、そのようなデバイスによって実行されてもよい。

【0140】

特定の実装要件に依存して、本発明の実施形態は、ハードウェアまたはソフトウェアで実装されてもよい。この実装は、それぞれの方法が実行さ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可能な（または協働する）電子的に読み取り可能な制御信号を記憶する、デジタル記憶媒体、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスク又は任意の他の磁気または光学メモリを使用して実行することができる。したがって、デジタル記憶媒体は、コンピュータ可読であってもよい。

【0141】

したがって、本発明によるいくつかの実施形態は、本明細書に記載された方法のいずれかが実行さ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含むデータキャリアを含む。

【0142】

一般的に、本発明の実施形態は、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されてもよく、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実行されるときに、いずれかの方法を実行するのに有効である。

【0143】

プログラムコードは、例えば、機械読み取り可能なキャリアに格納されてもよい。

【0144】

他の実施形態は、本明細書で述べた方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムを含み、前記コンピュータプログラムは、機械読み取り可能なキャリア上に格納される。

【0145】

換言すれば、本発明の方法の一実施形態は、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、本明細書に記載された方法のいずれかを実行する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。

【0146】

したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載される方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムが記録されるデータキャリア(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、典型的には、有形であるか、または不揮発性である。

【0147】

したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書中に記載された方法のいずれかを実行する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信号系列である。データストリームまたは信号系列は、例えばインターネットなどのデータ通信リンクを介して、例えば、伝送されるように構成されてもよい。

【0148】

さらなる実施形態は、本明細書で説明される方法のいずれかを実行するように構成または適合された、例えば、コンピュータまたはプログラマブル論理デバイスなどの処理ユニットを含む。

【0149】

さらなる実施形態は、本明細書に記載される方法のいずれかを実行するためのコンピュータプログラムがインストールされるコンピュータを含む。

【0150】

本発明による他の実施形態は、本明細書で説明する方法の少なくとも１つを受信器に実行するためのコンピュータプログラムを送信するように構成された装置またはシステムを含む。送信は、例えば、電子的または光学的であり得る。受信機は、例えば、コンピュータ、モバイルデバイス、メモリデバイスまたは同様のデバイスであってもよい。装置又はシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信機に送信するためのファイルサーバを含むことができる。

【0151】

いくつかの実施形態では、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、ＦＰＧＡ）は、本明細書で説明する方法の機能性のいくつかまたはすべてを実行するために使用することができる。いくつかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、マイクロプロセッサと協働して、本明細書で説明される方法のいずれかを実行することができる。一般的に、本方法は、いくつかの実施形態では、任意のハードウェア装置によって実行される。前記ハードウェア装置は、コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）のような汎用的に適用可能な任意のハードウェアであってもよいし、またはＡＳＩＣのような方法に特有のハードウェアであってもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】