特許 6942999 無線通信装置、方法および無線通信システム

(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】6942999

(24)【登録日】2021年9月13日

(45)【発行日】2021年9月29日

(54)【発明の名称】無線通信装置、方法および無線通信システム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/76 20060101AFI20210916BHJP

【ＦＩ】

   G01S13/76

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-75810(P2017-75810)

(22)【出願日】2017年4月6日

(65)【公開番号】特開2018-179608(P2018-179608A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2020年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000295

【氏名又は名称】沖電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100140958

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 学

(74)【代理人】

【識別番号】100137888

【弁理士】

【氏名又は名称】大山 夏子

(74)【代理人】

【識別番号】100190942

【弁理士】

【氏名又は名称】風間 竜司

(72)【発明者】

【氏名】浅野 欽也

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼島 栄一

(72)【発明者】

【氏名】山崎 譲

【審査官】 安井 英己

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／０５４７３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−３１９８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０１６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８０８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７４６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００６６５９６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ １／００− １／６８，

Ｇ０１Ｓ ３／００− ３／７４，

Ｇ０１Ｓ ７／００− ７／４２，

Ｇ０１Ｓ １３／００−１３／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

他の無線通信装置から送信された信号を受信する受信部と、
前記受信部から出力される受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較する比較部と、
複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定する特定部と、
を備え、
前記他の無線通信装置から送信された信号はパルス信号であり、
前記所定間隔は、前記パルス信号の時間幅の１／２未満である、無線通信装置。

【請求項2】

他の無線通信装置から送信された信号を受信する受信部と、
前記受信部から出力される受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較する比較部と、
複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定する特定部と、
を備え、
前記検出回数が最も多い受信信号に関する情報は、当該受信信号の強度が前記閾値を上回っていた期間の中央の時刻情報である、無線通信装置。

【請求項3】

前記他の無線通信装置から送信された信号はパルス信号である、請求項２に記載の無線通信装置。

【請求項4】

前記所定間隔は、前記パルス信号の時間幅の１／２未満である、請求項３に記載の無線通信装置。

【請求項5】

前記複数の受信信号の各々は、所定の時間枠内に前記受信部から出力された受信信号である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線通信装置。

【請求項6】

前記検出回数が最も多い受信信号に関する情報は、当該受信信号の強度が前記閾値を上回っていた期間の中央の時刻情報である、請求項１に記載の無線通信装置。

【請求項7】

前記無線通信装置は、信号を送信する送信部をさらに備え、
前記受信部により受信される前記信号は、前記送信部から送信された前記信号に応じて前記他の無線通信装置から送信された応答信号であり、
前記無線通信装置は、前記送信部から前記信号が送信されたタイミングと、前記検出回数が最も多い受信信号の時刻情報により示されるタイミングとの時間差に基づいて、前記他の無線通信装置と前記無線通信装置との間の距離を算出する距離算出部、をさらに備える、請求項６に記載の無線通信装置。

【請求項8】

他の無線通信装置から送信された信号の受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較することと、
複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定することと、
を含み、
前記他の無線通信装置から送信された信号はパルス信号であり、
前記所定間隔は、前記パルス信号の時間幅の１／２未満である、コンピュータにより実行される方法。

【請求項9】

他の無線通信装置から送信された信号の受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較することと、
複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定することと、
を含み、
前記検出回数が最も多い受信信号に関する情報は、当該受信信号の強度が前記閾値を上回っていた期間の中央の時刻情報である、コンピュータにより実行される方法。

【請求項10】

第１の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置から送信された信号に応答する信号を送信する第２の無線通信装置と、を含む無線通信システムであって、
前記第１の無線通信装置は、
前記第２の無線通信装置から送信された信号を受信する受信部と、
前記受信部から出力される受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較する比較部と、
複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定する特定部と、
を備え、
前記第２の無線通信装置から送信された信号はパルス信号であり、
前記所定間隔は、前記パルス信号の時間幅の１／２未満である、無線通信システム。

【請求項11】

第１の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置から送信された信号に応答する信号を送信する第２の無線通信装置と、を含む無線通信システムであって、
前記第１の無線通信装置は、
前記第２の無線通信装置から送信された信号を受信する受信部と、
前記受信部から出力される受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較する比較部と、
複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定する特定部と、
を備え、
前記検出回数が最も多い受信信号に関する情報は、当該受信信号の強度が前記閾値を上回っていた期間の中央の時刻情報である、無線通信システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信装置、方法および無線通信システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、対象物との距離を算出する無線通信装置が盛んに活用されている。例えば、無線通信装置は、工場に導入されることで工場内の物品の位置を特定し、製品管理または製造ラインの最適化等に活用されている。多くの場合、無線通信装置は、電気信号を測距対象へ送信し、その信号に対応する折り返し信号を測距対象から受信し、この送受信の時間差に基づいて距離を算出する。

【0003】

電気信号（電波）の進行速度は、光速と等しい３０万Ｋｍ／秒であるため、電気信号の時間的な広がり（電気信号の幅）を考慮することで、距離をより正確に算出することが可能になる。例えば、時間軸上におけるある電気信号の幅が１０ナノ秒である場合、当該電気信号のどの位置を当該電気信号の到達タイミングとして扱うかによって、距離の算出結果には、最大で−１．５ｍ〜＋１．５ｍ程度の誤差が発生する。このため、例えば電気信号の頂点の位置（ピーク位置）を当該電気信号の到達タイミングとして扱うことが有効である。

【0004】

ピーク位置の検出に関して、特許文献１には、パルス光のピーク時刻を測定する装置であって、パルス光の強度が閾値を上回るタイミングを検出する回路と、パルス光の強度が閾値を下回るタイミングを検出する回路を備える装置が開示されている。当該装置は、２つの回路の各々で検出されたタイミングの中央の時刻を、パルス光のピーク位置として特定する。

【0005】

また、特許文献２には、インパルス波形の電波を検波する装置であって、強度の低い電波の検波効率を向上するための装置が開示されている。当該装置は、電波の強度が閾値を上回るか否かを出力するコンパレータを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平８−１９３８９０号公報

【特許文献2】特開２０１４−２２０７４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、測距対象の装置が電気信号を送信した場合、無線通信装置は、当該電気信号の直接波に加え、当該電気信号の反射波（遅延波）も受信し得る。上記特許文献１に記載の装置および特許文献２に記載の装置は、遅延波の存在を考慮した設計がなされていないので、遅延波を直接波として誤検出してしまうことが懸念される。

【0008】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、直接波と遅延波を区別することが可能な、新規かつ改良された無線通信装置、方法および無線通信システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、他の無線通信装置から送信された信号を受信する受信部と、前記受信部から出力される受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較する比較部と、複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定する特定部と、を備え、前記他の無線通信装置から送信された信号はパルス信号であり、前記所定間隔は、前記パルス信号の時間幅の１／２未満である、無線通信装置が提供される。また、本発明のある観点によれば、他の無線通信装置から送信された信号を受信する受信部と、前記受信部から出力される受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較する比較部と、複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定する特定部と、を備え、前記検出回数が最も多い受信信号に関する情報は、当該受信信号の強度が前記閾値を上回っていた期間の中央の時刻情報である、無線通信装置が提供される。

【0010】

前記他の無線通信装置から送信された信号はパルス信号であってもよい。

【0011】

前記所定間隔は、前記パルス信号の時間幅の１／２未満であってもよい。

【0012】

前記複数の受信信号の各々は、所定の時間枠内に前記受信部から出力された受信信号であってもよい。

【0013】

前記検出回数が最も多い受信信号に関する情報は、当該受信信号の強度が前記閾値を上回っていた期間の中央の時刻情報であってもよい。

【0014】

前記無線通信装置は、信号を送信する送信部をさらに備え、前記受信部により受信される前記信号は、前記送信部から送信された前記信号に応じて前記他の無線通信装置から送信された応答信号であり、前記無線通信装置は、前記送信部から前記信号が送信されたタイミングと、前記検出回数が最も多い受信信号の時刻情報により示されるタイミングとの時間差に基づいて、前記他の無線通信装置と前記無線通信装置との間の距離を算出する距離算出部、をさらに備えてもよい。

【0015】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、他の無線通信装置から送信された信号の受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較することと、複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定することと、を含み、前記他の無線通信装置から送信された信号はパルス信号であり、前記所定間隔は、前記パルス信号の時間幅の１／２未満である、コンピュータにより実行される方法が提供される。また、本発明の別の観点によれば、他の無線通信装置から送信された信号の受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較することと、複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定することと、を含み、前記検出回数が最も多い受信信号に関する情報は、当該受信信号の強度が前記閾値を上回っていた期間の中央の時刻情報である、コンピュータにより実行される方法が提供される。

【0016】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置から送信された信号に応答する信号を送信する第２の無線通信装置と、を含む無線通信システムであって、前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置から送信された信号を受信する受信部と、前記受信部から出力される受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較する比較部と、複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定する特定部と、を備え、前記第２の無線通信装置から送信された信号はパルス信号であり、前記所定間隔は、前記パルス信号の時間幅の１／２未満である、無線通信システムが提供される。また、本発明の別の観点によれば、第１の無線通信装置と、前記第１の無線通信装置から送信された信号に応答する信号を送信する第２の無線通信装置と、を含む無線通信システムであって、前記第１の無線通信装置は、前記第２の無線通信装置から送信された信号を受信する受信部と、 前記受信部から出力される受信信号の強度と閾値とを所定間隔で比較する比較部と、
複数の受信信号のうちで、前記閾値を強度が上回った検出回数が最も多い受信信号に関する情報を特定する特定部と、を備え、前記検出回数が最も多い受信信号に関する情報は、当該受信信号の強度が前記閾値を上回っていた期間の中央の時刻情報である、無線通信システムが提供される。

【発明の効果】

【0017】

以上説明したように本発明によれば、直接波と遅延波を区別することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る測距システムの概要を示す図である。

【図2】ピーク位置の特定に関する具体例を示す説明図である。

【図3】ピーク位置の特定に関する具体例を示す説明図である。

【図4】直接波と遅延波を示す説明図である。

【図5】本発明の実施形態による基地局の構成を示す説明図である。

【図6】カウンタ：ｎのカウントアップの具体例を示す説明図である。

【図7】基地局の動作を示すフローチャートである。

【図8】記録表Ａに格納されるデータの具体例を示す説明図である。

【図9】保管表Ｂの更新処理の流れを示すフローチャートである。

【図10】ピークタイミングの特定の具体例を示す説明図である。

【図11】ピークタイミングの特定の具体例を示す説明図である。

【図12】基地局のハードウェア構成を示したブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0020】

また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成または論理的意義を有する複数の構成を、必要に応じて基地局１００Ａおよび１００Ｂのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、複数の構成要素の各々に同一符号のみを付する。例えば、基地局１００Ａおよび１００Ｂを特に区別する必要が無い場合には、各基地局を単に基地局１００と称する。

【0021】

＜１．測距システムの概要＞
本発明の一実施形態は、測距システムに関する。まず、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る測距システムの概要を説明する。

【0022】

（１−１．測距システムの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る測距システムの概要を示す図である。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る測距システムは、１台以上の基地局１００と、１台以上の移動局２００と、を備える。本実施形態に係る３台以上の基地局１００が、ある移動局２００との距離を算出することで、この移動局２００の位置が特定され得る。すなわち、本実施形態に係る測距システムが活用されることで、移動局２００の測位が可能となる。

【0023】

本実施形態に係る測距システムは、例えば、工場内の製品管理等に使用される。より具体的に説明すると、工場で製造される製品に移動局２００が装着され、基地局１００が移動局２００の位置を特定することによって、製品の位置が特定され、製品管理、製造ラインの最適化または長期停滞ロットの可視化等が可能になる。その他、本実施形態に係る測距システムは、トンネルや橋梁などの社会インフラ点検時における問題箇所記録の自動化、または、地下施設等での災害発生時における要救助者の発見および人員避難誘導などにも適用可能である。

【0024】

基地局１００は、移動局２００へ信号を送信し、その信号に対応する折り返し信号を受信する無線通信装置（第１の無線通信装置）である。より具体的に説明すると、基地局１００は、移動局２００へパルス信号を送信し、そのパルス信号に応答して移動局２００から送信されるパルス信号（折り返しパルス信号）を受信する。そして、基地局１００は、パルス信号の送信タイミングと折り返しパルス信号のピークタイミングとの時間差に基づいて、基地局１００と移動局２００との間の距離を算出する。

【0025】

ここで、図１に示すように、複数の基地局１００および複数の移動局２００が存在する場合、１台の基地局１００が測距システム全体の送受信スケジュールを管理してもよい。例えば、図１における基地局１００Ａが、各時間帯において、パルス信号の送受信を行う基地局１００と移動局２００を其々１台ずつ特定する送受信スケジュールを、予め、各装置へ送信しておいてもよい。これにより、各時間帯において、パルス信号の送受信を行う基地局１００と測距される移動局２００が特定される。

【0026】

または、基地局１００は、パルス信号の送信に先立ち、移動局２００を指定する信号を送信してもよい。例えば、基地局１００は、パルス信号の送信に先立ち、１の移動局２００に対応するパターン信号を送信してもよい。移動局２００は、パルス信号に先立って受信されるパターン信号に基づき、自身が指定されたか否かを判定し、自身が指定されている場合に折り返しパルス信号を送信することが可能となる。

【0027】

なお、上記のパルス信号の送受信は、例えば、７．２５ＧＨｚ〜１０．２５ＧＨｚを利用するＵＷＢ（Ultra Wide Band）に従って行われてもよい。ＵＷＢの広帯域信号はパルス信号のパルス形状を表現するために好適である。一方、上記の送受信スケジュール、または各移動局に対応するパターン信号の各移動局２００への通知は、ＵＷＢと異なる通信方式（例えば、無線ＬＡＮ）に従って行われてもよい。

【0028】

移動局２００は、基地局１００によって送信されたパルスを受信し、折り返しパルスを基地局１００へ送信する無線通信装置（第２の無線通信装置）である。

【0029】

（１−２．背景）
ここで、本発明の技術的意義を明らかにするために、本発明の実施形態の詳細な説明に先立ち、本発明の実施形態に関する背景を説明する。

【0030】

パルス信号（電波）の進行速度は、光速と等しい３０万Ｋｍ／秒であるため、パルス信号の時間的な広がり（パルス信号の幅）を考慮することで、距離をより正確に算出することが可能になる。例えば、時間軸上におけるあるパルス信号の幅が１０ナノ秒である場合、当該パルス信号のどの位置を当該パルス信号の到達タイミングとして扱うかによって、距離の算出結果には、最大で−１．５ｍ〜＋１．５ｍ程度の誤差が発生する。このため、例えばパルス信号の頂点の位置（ピーク位置）を当該パルス信号の到達タイミングとして扱うことが有効である。

【0031】

このピーク位置は、パルス信号の受信信号をＡＤ変換し、各時点における信号強度を得ることにより、特定することが可能である。しかし、ＡＤ変換によりピーク位置を特定するためには、パルス信号の幅より十分に短い時間間隔でＡＤ変換を行う必要が生じる。そのような高速なＡＤ変換は相応の処理負荷を伴うことから、ピーク位置を特定するための他の方法も検討されている。他の方法として、例えば、受信信号の信号強度が閾値を上回ったタイミングをピーク位置として扱う方法が考えられる。当該方法について、図２および図３を参照して説明する。

【0032】

図２および図３は、ピーク位置の特定に関する具体例を示す説明図である。図２に示したように、受信信号の信号強度が小さいほど、当該受信信号のピーク位置と当該受信信号の信号強度が閾値を上回ったタイミングの誤差は小さい。一方で、受信信号の信号強度が大きくいほど、すなわち、受信信号の信号強度と閾値との差分が大きいほど、当該受信信号のピーク位置と当該受信信号の信号強度が閾値を上回ったタイミングの誤差は大きくなってしまう。

【0033】

このため、図３に示したように、図２に示した例よりも閾値が高く設定されれば、受信信号のピーク位置と当該受信信号の信号強度が閾値を上回ったタイミングの誤差は小さくなる。しかし、高く設定された閾値に信号強度が達しない受信信号は検出されなくなってしまう。

【0034】

この点に関し、特許文献１には、パルス光のピーク時刻を測定する装置であって、パルス光の強度が閾値を上回るタイミングを検出する回路と、パルス光の強度が閾値を下回るタイミングを検出する回路を備える装置が開示されている。当該装置は、２つの回路の各々で検出されたタイミングの中央の時刻を、パルス光のピーク位置として特定する。また、特許文献２には、インパルス波形の電波を検波する装置であって、強度の低い電波の検波効率を向上するための装置が開示されている。当該装置は、電波の強度が閾値を上回るか否かを出力するコンパレータを備える。

【0035】

しかし、測距対象の装置が電気信号を送信した場合、無線通信装置は、図４に示すように、当該電気信号の直接波に加え、当該電気信号の反射波（遅延波）も受信し得る。上記特許文献１に記載の装置および特許文献２に記載の装置は、遅延波の存在を考慮した設計がなされていないので、遅延波を直接波として誤検出してしまうことが懸念される。

【0036】

また、特許文献１に記載の装置においては、パルス光の強度が閾値を上回るタイミングを検出する回路と、パルス光の強度が閾値を下回るタイミングを検出する回路の２つの回路が設けられるので、回路構成が複雑になってしまう。また、特許文献２に記載の装置においては、ディスチャージャによる電波の成形に要する処理遅延により、および閾値の設定により、実際のピーク位置からずれた位置が特定されてしまう場合があった。

【0037】

本件発明者は、上記事情を一着眼点にして本発明の実施形態を創作するに至った。本発明の実施形態によれば、遅延波と直接波を区別しつつ、受信信号のピーク位置をより高精度に特定することが可能である。以下、このような本発明の実施形態の構成および動作を順次詳細に説明する。

【0038】

＜２．基地局の構成＞
図５は、本発明の実施形態による基地局１００の構成を示す説明図である。図５に示したように、本発明の実施形態による基地局１００は、信号処理部１０４と、送信アンプ回路１０８と、アンテナ１１２と、バンドパスフィルタ１１６と、受信アンプ回路１２０と、信号処理部１２４と、コンパレータ１２８と、制御部１３０と、時計ＩＣ１４０と、メモリＩＣ１５０と、を備える。

【0039】

信号処理部１０４は、制御部１３０から入力されるベースバンドの送信信号を無線周波数帯の送信信号にアップコンバージョンする。送信アンプ回路１０８は、信号処理部１０４から入力される無線周波数帯の送信信号を増幅し、増幅後の送信信号をアンテナ１１２に印加する。アンテナ１１２は、信号処理部１０４によって印加される送信信号を送信する。

【0040】

また、アンテナ１１２は、バンドパスフィルタ１１６、受信アンプ回路１２０および信号処理部１２４との協働により、移動局２００から送信された信号を受信する受信部として機能する。具体的には、アンテナ１１２は、移動局２００から送信された信号に基づいて誘起された信号を出力し、バンドパスフィルタ１１６は、アンテナ１１２から出力される信号の無線周波数帯の成分を通過させる。受信アンプ回路１２０は、バンドパスフィルタ１１６から入力される信号を増幅し、信号処理部１２４は、受信アンプ回路１２０から入力される信号をベースバンドの受信信号に変換し、ベースバンドの受信信号を出力する。

【0041】

コンパレータ１２８は、信号処理部１２４から出力される受信信号の信号強度（電圧）と閾値とを所定間隔で比較する比較部である。例えば、コンパレータ１２８は、受信信号の信号強度が閾値を上回る場合には「１」を出力し、受信信号の信号強度が閾値以下である場合には「０」を出力してもよい。

【0042】

時計ＩＣ１４０は、例えば水晶を有し、クロック信号を生成する。メモリＩＣ１５０は、例えばＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）のような読み書き可能なメモリである。本実施形態においては、メモリＩＣ１５０は、後述するカウンタ：ｎ、フラグ、記録表Ａおよび保管表Ｂを格納する。

【0043】

制御部１３０は、基地局１００の動作全般を制御する。例えば、制御部１３０は、バンドパスフィルタ１１６、受信アンプ回路１２０および信号処理部１２４などによる受信処理を制御したり、信号処理部１０４および送信アンプ回路１０８などによる送信処理を制御したりする。このような制御部１３０は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプログラマブルＩＣであってもよい。

【0044】

また、本実施形態による制御部１３０は、図５に示したように、閾値設定部１３２、時刻管理部１３４、メモリ管理部１３６および距離算出部１３８の機能を有する。

【0045】

（閾値設定部）
閾値設定部１３２は、コンパレータ１２８により受信信号の信号強度と比較される閾値を設定する。

【0046】

（時刻管理部）
時刻管理部１３４は、時計ＩＣ１４０を制御する機能を有し、時計ＩＣ１４０により生成されるクロック信号に基づいて現在時刻を管理する。

【0047】

（メモリ管理部）
メモリ管理部１３６は、複数の受信信号を直接波または遅延波に区別し、直接波に関する情報（例えば直接波のピークタイミング）を特定する特定部としての機能を有する。当該特定部としての機能の実現のために、メモリ管理部１３６は、コンパレータ１２８から入力される比較結果に基づき、メモリＩＣ１５０に格納されるカウンタ：ｎ、フラグ、記録表Ａおよび保管表Ｂを管理する。

【0048】

カウンタ：ｎは、受信信号の信号強度が閾値を上回っているとコンパレータ１２８により連続して判定された回数、すなわち、受信信号の検出回数である。メモリ管理部１３６は、受信信号の信号強度が閾値を上回っていることを示す比較結果が連続してコンパレータ１２８から入力される度に、カウンタ：ｎをカウントアップする。そして、メモリ管理部１３６は、受信信号の信号強度が閾値以下になると、カウンタ：ｎを０にリセットする。ここで、図６を参照し、カウンタ：ｎのカウントアップについて具体的に説明する。

【0049】

図６は、カウンタ：ｎのカウントアップの具体例を示す説明図である。図６においては、受信信号１〜受信信号４が示されており、縦線は、コンパレータ１２８による比較が行われるタイミングを示している。

【0050】

図６に示したように、受信信号１の信号強度がコンパレータ１２８による５回の比較において閾値を上回ると、メモリ管理部１３６は、受信信号１についてのカウンタ：ｎを「５」までカウントアップする。そして、受信信号１の信号強度が閾値を下回ったことを示す比較結果がコンパレータ１２８から入力されると、メモリ管理部１３６は、カウンタ：ｎをリセットする。同様に、受信信号２の信号強度がコンパレータ１２８による３回の比較において閾値を上回ると、メモリ管理部１３６は、受信信号２についてのカウンタ：ｎを「３」までカウントアップする。一方、受信信号４については、受信信号４の信号強度が閾値に達していないので、カウンタ：ｎのカウントアップは行われない。

【0051】

なお、パルス信号の受信信号の信号強度が複数回に渡って閾値を上回り得るように、コンパレータ１２８が受信信号の信号強度と閾値を比較する時間間隔は、パルス信号の時間幅の１/２未満であってもよい。

【0052】

フラグは、メモリ管理部１３６によりカウンタ：ｎのカウントアップが行われているか否かを示す。例えば、メモリ管理部１３６は、カウンタ：ｎのカウントアップを継続している場合にはフラグを「１」に設定し、カウンタ：ｎがリセットされる際にフラグを「０」に設定してもよい。

【0053】

記録表Ａは、カウンタ：ｎの各カウント値、および各カウント値へのカウントアップが行われた時刻が関連付けられたデータである。メモリ管理部１３６は、カウンタ：ｎのカウントアップの度に、カウントアップ後のカウンタ：ｎの値を現在の時刻に関連付けて記録表Ａに格納する。すなわち、メモリ管理部１３６は、受信信号の検出番号（カウンタ：ｎの各カウント値）、および受信信号の検出時刻（カウントアップが行われた時刻）を記録表Ａに格納する。記録表Ａは、カウンタ：ｎのリセットと併せて初期化される。

【0054】

記録表Ｂは、所定の時間枠内においてカウンタ：ｎが最も大きい値までカウントアップされた受信信号のピークタイミング、および当該受信信号のカウンタ：ｎの最終値である最終検出回数が関連付けられたデータである。メモリ管理部１３６は、記録表Ｂに格納された最終検出回数を新たな受信信号の最終検出回数が上回ると、当該新たな受信信号のピークタイミング、および当該新たな受信信号の最終検出回数で、記録表Ｂのデータを上書きする。なお、受信信号のピークタイミングは、図９〜図１１を参照して後述するように、記録表Ａに受信信号の検出番号に関連付けて記憶された受信信号の検出時刻に基づいて特定される。

【0055】

ここで、直接波の信号強度は遅延波の信号強度よりも強く、直接波の最終検出回数は遅延波の最終検出回数より多くなることが想定される。従って、所定の時間枠において直接波と遅延波が混在して基地局１００に到達した場合、所定の時間枠が経過した時点で記録表Ｂに格納されているピークタイミングおよび最終検出回数は、直接波のピークタイミングおよび直接波の最終検出回数であることが期待される。このため、メモリ管理部１３６は、所定の時間枠が経過した時点で記録表Ｂに格納されているピークタイミングを、直接波のピークタイミングとして特定する。

【0056】

なお、上記の所定の時間枠は、移動局２００から折り返しパルス信号が受信されることが予想される時間枠であってもよい。具体的には、所定の時間枠は、基地局１００が移動局２００にパルス信号を送信した送信タイミングと、当該送信タイミングから所定時間後のタイミングとの間の時間枠であってもよい。このような時間枠においては上記のように直接波と遅延波が混在し得るが、上述したメモリ管理部１３６の機能により、直接波と遅延波を区別し、直接波のピークタイミングを特定することが可能である。

【0057】

（距離算出部）
距離算出部１３８は、基地局１００がパルス信号を送信した送信タイミングと、メモリ管理部１３６により特定された折り返しパルス信号の直接波のピークタイミングとの時間差に基づいて、基地局１００と移動局２００との間の距離を算出する。例えば、距離算出部１３８は、下記数式に従って基地局１００と移動局２００との間の距離Ｄを算出してもよい。
Ｄ＝ｃ（Ｔｒ−Ｔｔ−Ｔｗ）/２

【0058】

上記数式において、ｃは光速を示し、Ｔｒは折り返しパルス信号の直接波のピークタイミングを示し、Ｔｔはパルス信号の送信タイミングを示し、Ｔｗは移動局２００における待機時間を示す。待機時間は、移動局２００がパルス信号を受信してから折り返しパルス信号を送信するまでの時間である。移動局２００における待機時間は、予め所定の値を移動局２００と基地局１００とが記憶しておくものとする。当該待機時間の経過中に、基地局１００が送信したパルス信号の反射波は収まるので、上記待機時間の待機により、基地局１００が送信したパルス信号の反射波と、移動局２００が送信した折り返しパルス信号の直接波または遅延波が、基地局１００に同時に到達することを防止し得る。結果、基地局１００における距離算出の精度を向上することが可能である。

【0059】

＜３．基地局の動作＞
以上、本発明の実施形態による基地局１００の構成を説明した。続いて、本発明の実施形態による基地局１００の動作を説明する。

【0060】

図７は、基地局１００の動作を示すフローチャートである。図７に示したように、メモリ管理部１３６は、基地局１００からパルス信号が送信されると、メモリＩＣ１５０の初期化処理を行う（Ｓ３０４）。具体的には、メモリ管理部１３６は、カウンタ：ｎを「０」に設定し、フラグを「０」に設定し、記録表Ａおよび保管表Ｂを作成する。

【0061】

そして、閾値設定部１３２が、コンパレータ１２８により受信信号の信号強度と比較される閾値を設定する（Ｓ３０８）。その後、所定の時間枠が経過するまで、Ｓ３１６〜Ｓ３６０の処理が繰り返される（Ｓ３１２／ｎｏ）。

【0062】

具体的には、メモリ管理部１３６は、コンパレータ１２８からの出力が「１」である場合、すなわち、受信信号の信号強度が閾値を上回っているとコンパレータ１２８により判定された場合（Ｓ３１６／ｙｅｓ）、フラグを「１」に設定し（Ｓ３２０）、カウンタ：ｎをカウントアップする（Ｓ３２４）。

【0063】

そして、時刻管理部１３４が時計ＩＣ１４０から現在の時刻を読み取り（Ｓ３２８）、メモリ管理部１３６が、カウンタ：ｎの値を受信信号の検出番号として、Ｓ３２８で読取られた現在の時刻を受信信号の検出時刻として、記録表Ａに格納する（Ｓ３３２）。その後、Ｓ３１２からの処理が繰り返される。ここで、図８を参照して、記録表Ａに格納されるデータの具体例を説明する。

【0064】

図８は、記録表Ａに格納されるデータの具体例を示す説明図である。上述したＳ３１２〜Ｓ３３２の処理が繰り返される間、記録表Ａには、図８に示したように、受信信号の検出番号と、受信信号の検出時刻が逐次追加される。

【0065】

一方、コンパレータの出力が「０」である場合（Ｓ３１６／ｎｏ）、メモリ管理部１３６はフラグが「１」であるか否かを確認する（Ｓ３３６）。フラグが「１」である場合、すなわち、直近まで検出されていた受信信号が検出されなくなった場合（Ｓ３３６／ｙｅｓ）、Ｓ３４０以降に処理が進められる。一方、フラグが「０」である場合、すなわち、受信信号が検出されない期間が継続中である場合（Ｓ３３６／ｎｏ）、Ｓ３１２からの処理が繰り返される。

【0066】

Ｓ３４０においては、メモリ管理部１３６は、カウンタ：ｎが保管表Ｂに格納された最終検出回数以上であるか否かを判断する（Ｓ３４０）。カウンタ：ｎが保管表Ｂに格納された最終検出回数以上である場合（Ｓ３４０／ｙｅｓ）、メモリ管理部１３６は保管表Ｂの更新処理を実行した後（Ｓ３５０）、フラグを「０」に設定し、カウンタ：ｎを「０」にリセットし、記録表Ａを初期化する（Ｓ３６０）。カウンタ：ｎが保管表Ｂに格納された最終検出回数未満である場合（Ｓ３４０／ｎｏ）、メモリ管理部１３６は、保管表Ｂの更新処理を経ずに、Ｓ３６０の処理を実行する。ここで、保管表Ｂの更新処理（Ｓ３５０）は、受信信号が検出されていた期間の中央の時刻を受信信号のピークタイミングとして保管表Ｂに格納する処理である。以下、図９を参照し、保管表Ｂの更新処理を具体的に説明する。

【0067】

図９は、保管表Ｂの更新処理の流れを示すフローチャートである。図９に示したように、カウンタ：ｎが奇数である場合（Ｓ３５２／ｙｅｓ）、メモリ管理部１３６は、記録表Ａから、検出番号（ｎ＋１）／２に対応する検出時刻Ｔ_{（ｎ＋１）／２}を選定する（Ｓ３５４）。そして、メモリ管理部１３６は、当該検出時刻Ｔ_{（ｎ＋１）／２}をピークタイミングＴとして、さらにカウンタ：ｎの値を最終検出回数として、保管表Ｂに格納（上書き）する（Ｓ３５６）。

【0068】

例えば、図１０に示したように、受信信号が検出時刻Ｔ１〜Ｔ５に渡って５回検出されると、Ｓ３５２におけるカウンタ：ｎの値が「５」となる。この場合、メモリ管理部１３６は、図８の下段に示したように、検出番号３（＝（ｎ＋１）／２）に対応する検出時刻Ｔ３を、受信信号のピークタイミングＴとして保管表Ｂに格納する。また、メモリ管理部１３６は、カウンタ：ｎの値「５」を最終検出回数として保管表Ｂに格納する。

【0069】

一方、カウンタ：ｎが偶数である場合（Ｓ３５２／ｎｏ）、メモリ管理部１３６は、記録表Ａから、検出番号ｎ／２に対応する検出時刻Ｔ_ｎ／２、および検出番号（ｎ／２）＋１に対応する検出時刻Ｔ_{（ｎ／２）＋１}を選定し、（Ｔ_ｎ／２＋Ｔ_{（ｎ／２）＋１}）/２を演算する（Ｓ３５８）。メモリ管理部１３６は、Ｓ３５８での演算結果をピークタイミングＴとして、さらにカウンタ：ｎの値を最終検出回数として、保管表Ｂに格納（上書き）する（Ｓ３５６）。

【0070】

例えば、図１１に示したように、受信信号が検出時刻Ｔ１〜Ｔ４に渡って４回検出されると、Ｓ３５２におけるカウンタ：ｎの値が「４」となる。この場合、メモリ管理部１３６は、検出番号２（＝ｎ／２）に対応する検出時刻Ｔ２、および検出番号３（＝（ｎ／２）＋１）に対応する検出時刻Ｔ３を選定し、（Ｔ２＋Ｔ３）／２を演算する。メモリ管理部１３６は、当該演算の結果を、受信信号のピークタイミングＴとして保管表Ｂに格納する。また、メモリ管理部１３６は、カウンタ：ｎの値「４」を最終検出回数として保管表Ｂに格納する。

【0071】

ここで、図７を参照して、基地局１００の動作の説明に戻る。上述したＳ３１２〜Ｓ３６０の処理を経て、Ｓ３１２において所定の時間枠が経過したと判断されると（Ｓ３１２／ｙｅｓ）、メモリ管理部１３６は、保管表Ｂに格納されているピークタイミングＴを、折り返しパルス信号の直接波のピークタイミングＴとして特定する（Ｓ３６４）。

【0072】

その後、距離算出部１３８が、基地局１００がパルス信号を送信した送信タイミングと、Ｓ３６４で特定した折り返しパルス信号の直接波のピークタイミングＴとの時間差に基づいて、基地局１００と移動局２００との間の距離を算出する（Ｓ３６８）。

【0073】

＜４．ハードウェア構成＞
以上、本発明の実施形態を説明した。上述したメモリ管理や距離算出などの情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明する基地局１００のハードウェアとの協働により実現される。

【0074】

図１２は、基地局１００のハードウェア構成を示したブロック図である。基地局１００は、図１２に示したように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、ホストバス２０４と、を備える。また、基地局１００は、ブリッジ２０５と、外部バス２０６と、インタフェース２０７と、入力装置２０８と、表示装置２０９と、音声出力装置２１０と、ストレージ装置（ＨＤＤ）２１１と、ドライブ２１２と、ネットワークインタフェース２１５、コンパレータ１２８とを備える。

【0075】

ＣＰＵ２０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従って基地局１００内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ２０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバス２０４により相互に接続されている。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２およびＲＡＭ２０３は、ソフトウェアとの協働により、上述した制御部１３０の機能を実現し得る。

【0076】

ホストバス２０４は、ブリッジ２０５を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス２０６に接続されている。なお、必ずしもホストバス２０４、ブリッジ２０５および外部バス２０６を分離構成する必要はなく、１つのバスにこれらの機能を実装してもよい。

【0077】

入力装置２０８は、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、センサー、スイッチおよびレバーなどユーザが情報を入力するための入力手段と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ２０１に出力する入力制御回路などから構成されている。基地局１００のユーザは、該入力装置２０８を操作することにより、基地局１００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。

【0078】

表示装置２０９は、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、プロジェクター装置、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）装置およびランプなどの表示装置を含む。また、音声出力装置２１０は、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置を含む。

【0079】

ストレージ装置２１１は、本実施形態にかかる基地局１００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置２１１は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置および記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。ストレージ装置２１１は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔｒａｇｅ Ｄｒｉｖｅ）で構成される。このストレージ装置２１１は、ハードディスクを駆動し、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムや各種データを格納する。

【0080】

ドライブ２１２は、記憶媒体用リーダライタであり、基地局１００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ２１２は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記憶媒体２４に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ２０３またはストレージ装置２１１に出力する。また、ドライブ２１２は、リムーバブル記憶媒体２４に情報を書き込むこともできる。

【0081】

ネットワークインタフェース２１５は、例えば、移動局２００と通信するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。ネットワークインタフェース２１５は、ＵＷＢ通信デバイスおよび無線ＬＡＮ通信デバイスを含んでもよい。コンパレータ１２８は、図５を参照して説明したように、ネットワークインタフェース２１５から出力される受信信号の信号強度と閾値とを比較する専用のＩＣである。なお、図５を参照して説明した信号処理部１０４、送信アンプ回路１０８、アンテナ１１２、バンドパスフィルタ１１６、受信アンプ回路１２０および信号処理部１２４の機能は、ネットワークインタフェース２１５に包含され得る。

【0082】

なお、移動局２００のハードウェア構成には、上述した基地局１００のハードウェア構成を適用し得るので、移動局２００のハードウェア構成の詳細な説明は省略する。

【0083】

＜５．むすび＞
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、所定の時間枠で得られた複数の受信信号について、所定間隔での比較において信号強度が閾値を上回った回数（検出回数）をカウントする。直接波の信号強度は遅延波の信号強度よりも強く、直接波の最終検出回数は遅延波の最終検出回数より多くなることが想定される。従って、所定の時間枠で得られた複数の受信信号のうちで、最終検出回数が最も多かった受信信号を、直接波の受信信号として特定することが可能である。

【0084】

なお、移動局２００から折り返しパルス信号が送信された場合、折り返しパルス信号の直接波と遅延波のうち、折り返しパルス信号の直接波が最初に基地局１００に到達するので、単に最初に受信された信号を直接波として扱う方法も考えられる。しかし、基地局１００が送信したパルス信号の反射波が残存している可能性があるので、当該方法では、基地局１００が送信したパルス信号の反射波を折り返しパルス信号の直接波として誤検出してしまう恐れがある。これに対し、本発明の実施形態によれば、基地局１００が送信したパルス信号の反射波の最終検出回数よりも折り返しパルス信号の直接波の最終検出回数の方が多くなることが想定されるので、折り返しパルス信号の直接波を正しく特定することが可能である。

【0085】

また、受信信号の信号強度をＡＤ変換により測定する方法に関し、信号強度と閾値との比較をある時間間隔で行う処理負荷と、信号強度を当該時間間隔でＡＤ変換する処理負荷とでは、信号強度をＡＤ変換する処理負荷の方が大きい。また、信号強度と閾値との比較結果を示すデータの量と、信号強度のＡＤ変換の結果を示すデータの量とでは、信号強度のＡＤ変換の結果を示すデータの量の方が圧倒的に大きく、消費されるメモリ容量も膨大になる。従って、本発明の実施形態は、受信信号の信号強度をＡＤ変換により測定する方法と比較して、処理負荷および必要なメモリ容量を軽減することが可能である。

【0086】

また、本実施形態によれば、直接波の受信信号が検出されていた期間の中央の値を、直接波のピークタイミングとして特定することが可能である。このように直接波のピークタイミングを適切に特定することにより、基地局１００と移動局２００との間の距離をより正確に算出することが可能となる。

【0087】

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0088】

例えば、本明細書の基地局１００の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、基地局１００の処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。

【0089】

また、基地局１００に内蔵されるＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２およびＲＡＭ２０３などのハードウェアに、上述した基地局１００の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。

【符号の説明】

【0090】

１００ 基地局
１０４ 信号処理部
１０８ 送信アンプ回路
１１２ アンテナ
１１６ バンドパスフィルタ
１２０ 受信アンプ回路
１２４ 信号処理部
１２８ コンパレータ
１３０ 制御部
１３２ 閾値設定部
１３４ 時刻管理部
１３６ メモリ管理部
１３８ 距離算出部
２００ 移動局

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】