JP2018136135A

JP2018136135A - Ranging device

Info

Publication number: JP2018136135A
Application number: JP2017028900A
Authority: JP
Inventors: 昭一中林; Shoichi Nakabayashi; 典恭菊池; Noriyasu Kikuchi; 貴大矢野; Takahiro Yano
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2017-02-20
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2037-02-20
Also published as: JP6825409B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ranging device that can improve ranging accuracy more.SOLUTION: A ranging device comprises: first signal generating means that generates a first high-speed sampling signal by a high-speed sampling processing of a first known pattern signal; second signal generating means; third signal generating means that generates a second high-speed sampling signal by detecting the first known pattern signal from an input signal received by a radio antenna and by performing a high-speed sampling processing to a part including the first known pattern signal; fourth signal generating means that generates a first correlation pattern signal that shows a correlation between the first high-speed sampling signal and the second high-speed sampling signal; fifth signal generating means that generates a second correlation pattern signal that shows a correlation between the autocorrelation signal and the first correlation pattern signal; and distance calculation means that calculates a separate distance between the own device and a counter device based on a timing at which the correlation value of the second correlation pattern signal becomes maximum.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、測距装置に関する。 The present invention relates to a distance measuring device.

近年、無線通信を用いた様々な測距技術または測位技術が開発されている。特に、装置間の通信に要する時間（または時間差）から装置同士の離隔距離を推定する既存技術として、例えば、ＴＯＡ（ＴｉｍｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆＡｒｒｉｖａｌ：到来時間）方式またはＴＤＯＡ（ＴｉｍｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆＡｒｒｉｖａｌ：到達時間差）方式が挙げられる。これらの方式における測距装置は、高い測距精度を実現するために、測距対象の装置からの受信信号の受信タイミングを高い精度で特定することが求められる。 In recent years, various ranging techniques or positioning techniques using wireless communication have been developed. In particular, as an existing technique for estimating the separation distance between devices from the time (or time difference) required for communication between the devices, for example, TOA (Time Difference of Arrival) method or TDOA (Time Difference of Arrival: arrival time difference) A method is mentioned. In order to realize high distance measurement accuracy, the distance measurement apparatus in these methods is required to specify the reception timing of the received signal from the distance measurement target apparatus with high accuracy.

なお、以下の特許文献１には、マルチパスの影響によって誤差が大きいと推定される測距データを除外することで、測距の精度を向上させる技術が開示されている。また、特許文献２には、要求される検出精度に基づいて、受信信号の受信タイミングの検出に用いられる符号長を決定する技術が開示されている。 The following Patent Document 1 discloses a technique for improving distance measurement accuracy by excluding distance measurement data that is estimated to have a large error due to the influence of multipath. Patent Document 2 discloses a technique for determining a code length used for detection of reception timing of a received signal based on required detection accuracy.

特開２００９−１８８７７２号公報JP 2009-188772 A 特開２０１１−９９８０９号公報JP 2011-99809 A

しかし、既存技術によっては測距精度が低くなる場合がある。例えば、測距装置の周辺に多くの構造物が存在する場所（交差点等）で、特許文献１の技術によって測距が行われる場合、マルチパスの影響を受ける測距データが多いため、誤差が大きいと推定されることで除外される測距データ数が増加し測距処理に用いられるデータ数が減少することによって、測距精度が低くなる（または測距精度が安定しなくなる）場合がある。 However, depending on existing technology, ranging accuracy may be low. For example, when distance measurement is performed by the technique of Patent Document 1 in a place where there are many structures around the distance measurement device (intersections, etc.), there are many distance measurement data affected by multipath, and thus errors may occur. Ranging accuracy may be lowered (or ranging accuracy may not be stable) due to an increase in the number of distance measurement data excluded due to estimation of a large value and a decrease in the number of data used for distance measurement processing. .

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、測距精度をより向上させることが可能な、新規かつ改良された測距装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved distance measuring device capable of further improving distance measuring accuracy. It is in.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１の既知パターン信号に対して高速サンプリング処理を行うことで第１の高速サンプリング信号を作成する第１の信号作成手段と、前記第１の高速サンプリング信号同士から自己相関信号を作成する第２の信号作成手段と、無線アンテナによって受信された受信信号から前記第１の既知パターン信号を検出し、前記受信信号において前記第１の既知パターン信号が含まれる部分に対して高速サンプリング処理を行うことで第２の高速サンプリング信号を作成する第３の信号作成手段と、前記第１の高速サンプリング信号と前記第２の高速サンプリング信号との相関を示す第１の相関パターン信号を作成する第４の信号作成手段と、前記自己相関信号と前記第１の相関パターン信号との相関を示す第２の相関パターン信号を作成する第５の信号作成手段と、前記第２の相関パターン信号において相関値が最大となるタイミングと所定のタイミングとの時間差に基づいて前記受信信号を送信した対向装置と自装置との離隔距離を算出する距離算出手段とを備える、測距装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, a first signal generation unit that generates a first high-speed sampling signal by performing high-speed sampling processing on a first known pattern signal; Second signal generation means for generating an autocorrelation signal from the first high-speed sampling signals; and the first known pattern signal is detected from a reception signal received by a radio antenna, and the first known pattern signal is detected in the reception signal. Third signal generating means for generating a second high-speed sampling signal by performing high-speed sampling processing on the portion including the known pattern signal, the first high-speed sampling signal and the second high-speed sampling signal A fourth signal generating means for generating a first correlation pattern signal indicating a correlation with the autocorrelation signal and the first correlation pattern signal; A fifth signal generating means for generating a second correlation pattern signal indicating a correlation, and transmitting the received signal based on a time difference between a timing at which a correlation value is maximum in the second correlation pattern signal and a predetermined timing A distance measuring device is provided that includes a distance calculating unit that calculates a separation distance between the opposite device and the own device.

前記相関値が最大となるタイミングは、前記受信信号の受信タイミングとして求められてもよい。 The timing at which the correlation value becomes maximum may be obtained as the reception timing of the reception signal.

前記所定のタイミングは、自装置から前記対向装置に所定の信号が送信されたタイミングであり、前記受信信号は、前記所定の信号に対応するように前記対向装置から送信された折り返し信号であってもよい。 The predetermined timing is a timing at which a predetermined signal is transmitted from the own device to the opposite device, and the received signal is a return signal transmitted from the opposite device so as to correspond to the predetermined signal. Also good.

前記受信信号に対して受信処理を行うことで受信データ信号を取得する受信処理部と、前記受信信号に含まれる前記第１の既知パターン信号および前記受信データ信号に基づいて第２の既知パターン信号を作成し、前記第２の既知パターン信号に対して高速サンプリング処理を行うことで第３の高速サンプリング信号を作成する第６の信号作成手段と、を更に備え、前記第３の高速サンプリング信号が前記第１の高速サンプリング信号として使用されてもよい。 A reception processing unit that obtains a reception data signal by performing reception processing on the reception signal, and a second known pattern signal based on the first known pattern signal and the reception data signal included in the reception signal And a sixth signal generation means for generating a third high-speed sampling signal by performing high-speed sampling processing on the second known pattern signal, and the third high-speed sampling signal is The first high-speed sampling signal may be used.

以上説明したように本発明によれば、測距精度をより向上させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, the ranging accuracy can be further improved.

本発明に係る測距システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the ranging system which concerns on this invention. 本発明における、折り返し信号の受信タイミングの特定方法の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the identification method of the reception timing of a return signal in this invention. 本発明における、折り返し信号の受信タイミングの特定方法の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the identification method of the reception timing of a return signal in this invention. 本発明における、折り返し信号の受信タイミングの特定方法の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the identification method of the reception timing of a return signal in this invention. 本発明における、折り返し信号の受信タイミングの特定方法の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the identification method of the reception timing of a return signal in this invention. 本発明に係る基地局１００が備える機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure with which the base station 100 which concerns on this invention is provided. 本発明に係る基地局１００による、折り返し信号の受信タイミングの特定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the specific operation | movement of the reception timing of a return signal by the base station 100 which concerns on this invention. 本発明の一実施形態に係る基地局１００または移動局２００のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the base station 100 or the mobile station 200 which concerns on one Embodiment of this invention.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な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。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

＜１．背景＞
近年、無線通信を用いた様々な測距技術または測位技術が開発されている。例えば、測距技術または測位技術として、ＴＯＡ方式、ＴＤＯＡ方式、ＲＳＳ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ：受信信号強度）方式、またはＡＯＡ（ＡｎｇｌｅｏｆＡｒｒｉｖａｌ：到来方向）方式等が開発されている。特に、ＴＯＡ方式およびＴＤＯＡ方式は、装置間の通信に要する時間（または時間差）から装置同士の離隔距離または装置の位置を特定する技術である。 <1. Background>
In recent years, various ranging techniques or positioning techniques using wireless communication have been developed. For example, as a ranging technique or positioning technique, a TOA system, a TDOA system, an RSS (Received Signal Strength) system, an AOA (Angle of Arrival) system, or the like has been developed. In particular, the TOA method and the TDOA method are techniques for specifying the separation distance between devices or the position of the device from the time (or time difference) required for communication between the devices.

例えば、ＴＯＡ方式が行われる場合、基地局（測距もしくは測位を行う装置）は、自装置が送信した信号の送信タイミングから、移動局（測距もしくは測位の対象装置）が当該信号を受信した後に送信した折り返し信号を受信するまでに要した時間△Ｔと、事前に把握している、移動局の内部処理時間τを用いて、以下の式（１）によって自装置と移動局との離隔距離を算出する。 For example, when the TOA method is performed, the base station (the device that performs ranging or positioning) receives the signal from the mobile station (target device for ranging or positioning) from the transmission timing of the signal transmitted by itself. By using the time ΔT required to receive the return signal transmitted later and the internal processing time τ of the mobile station, which is known in advance, the distance between the own apparatus and the mobile station according to the following equation (1) Calculate the distance.

そして、複数の基地局によって測定された、各基地局と移動局との離隔距離に基づいて移動局の測位が行われる。すなわち、ＴＯＡ方式において、基地局は、測距もしくは測位の精度をより向上させるには、折り返し信号の受信タイミングをより高い精度で特定することが求められる。また、ＴＤＯＡ方式等においても、ＴＯＡ方式と同様に、基地局は、折り返し信号の受信タイミングをより高い精度で特定することが求められる。 Then, positioning of the mobile station is performed based on the separation distance between each base station and the mobile station, which is measured by a plurality of base stations. That is, in the TOA scheme, the base station is required to specify the reception timing of the return signal with higher accuracy in order to further improve the accuracy of ranging or positioning. Also in the TDOA scheme and the like, as in the TOA scheme, the base station is required to specify the reception timing of the return signal with higher accuracy.

ＴＯＡ方式およびＴＤＯＡ方式等の、基地局と移動局との間の通信に要する時間（または時間差）から測距または測位を行う既存技術として、上記の特許文献１もしくは特許文献２の技術が挙げられる。 As an existing technique for performing ranging or positioning from the time (or time difference) required for communication between a base station and a mobile station, such as the TOA system and the TDOA system, the technique of the above-mentioned Patent Document 1 or Patent Document 2 can be cited. .

ここで、特許文献１の技術は、マルチパスの影響によって誤差が大きいと推定される測距データを除外することで、測距の精度を向上させる技術である。しかし、測距装置の周辺に多くの構造物が存在する場所（交差点等）における測距では、マルチパスの影響を受ける測距データが多いため、誤差が大きいと推定されることで除外される測距データ数が増加し測距処理に用いられるデータ数が減少することによって、測距精度が低くなる（または測距精度が安定しなくなる）場合がある。 Here, the technique of Patent Document 1 is a technique for improving distance measurement accuracy by excluding distance measurement data that is estimated to have a large error due to the influence of multipath. However, distance measurement at places where there are many structures around the distance measuring device (intersections, etc.) is excluded because there is a lot of distance measurement data that is affected by multipath, and is estimated to have a large error. As the number of distance measurement data increases and the number of data used for distance measurement processing decreases, the distance measurement accuracy may be lowered (or the distance measurement accuracy becomes unstable).

また、特許文献２のように拡散符号またはインパルス信号を用いた測距方式は、高い距離分解能を実現可能であるが、当該方式は広帯域無線通信を利用しているため、基地局は、送信電力を低く抑えることで他システムとの干渉を抑制する場合が多い（すなわち、測位可能な範囲が狭い）。また、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の、上記以外の狭帯域無線通信による方式は、高い分解能もしくは精度を確保することが困難である。 In addition, a ranging method using a spread code or an impulse signal as in Patent Document 2 can achieve high distance resolution, but since the method uses broadband wireless communication, the base station transmits transmission power. In many cases, interference with other systems is suppressed by keeping the value low (that is, the positioning range is narrow). In addition, it is difficult to secure high resolution or accuracy in a method using narrowband wireless communication other than the above, such as a wireless LAN (Local Area Network).

本件の発明者は、上記事情に鑑み本発明を創作するに行った。本発明に係る測距装置は、測距対象の装置からの折り返し信号の受信タイミングを特定するにあたり、折り返し信号と、その検出用の参照信号との相関ではなく、当該相関を示す相関信号と、参照信号同士の相関（すなわち自己相関）を示す自己相関信号との相関に基づいて処理を行う。これによって、折り返し信号と参照信号との相関に基づいて折り返し信号の受信タイミングを特定する既存技術に比べて、相関値の算出に用いられる情報量が多くなるため、本発明に係る測距システムは、折り返し信号の受信タイミングの特定精度をより向上させることができる。 The inventor of the present case went to create the present invention in view of the above circumstances. The distance measuring device according to the present invention, when specifying the reception timing of the return signal from the device to be measured, is not the correlation between the return signal and the detection reference signal, but the correlation signal indicating the correlation, Processing is performed based on a correlation with an autocorrelation signal indicating a correlation between reference signals (ie, autocorrelation). This increases the amount of information used to calculate the correlation value compared to the existing technology that specifies the reception timing of the return signal based on the correlation between the return signal and the reference signal. Thus, the accuracy of specifying the reception timing of the return signal can be further improved.

なお、本発明が「測距装置」として具現される例を中心に説明するが、複数の測距装置と所定の物体との離隔距離に基づいて当該物体の位置が特定され得るため、本発明は「測位装置」として具現されてもよい。すなわち、以降で説明する「測距装置」は「測位装置」に換言されてもよいし、「測距システム」は「測位システム」に換言されてもよい。 Although the present invention will be mainly described as an example of a “ranging device”, the position of the object can be specified based on the distance between the plurality of ranging devices and a predetermined object. May be embodied as a “positioning device”. That is, “ranging device” described below may be referred to as “positioning device”, and “ranging system” may be referred to as “positioning system”.

以降、「２．本発明に係る測距システムの概要」「３．装置の機能構成」「４．装置の動作」「５．変形例」「６．各装置のハードウェア構成」について順次説明することで、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, “2. Outline of the distance measuring system according to the present invention”, “3. Functional configuration of the device”, “4. Operation of the device”, “5. Modification”, “6. Hardware configuration of each device” will be sequentially described. Thus, the present invention will be described in detail.

＜２．本発明に係る測距システムの概要＞
上記では、本発明の背景について説明した。続いて、本発明に係る測距システムの概要について説明する。 <2. Overview of Ranging System According to the Present Invention>
The background of the present invention has been described above. Next, the outline of the distance measuring system according to the present invention will be described.

（２−１．測距システムの構成）
まず、図１を参照して、本発明に係る測距システムの構成について説明する。図１は、本発明に係る測距システムの構成を示す図である。 (2-1. Configuration of ranging system)
First, the configuration of a distance measuring system according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a distance measuring system according to the present invention.

図１に示すように、本発明に係る測距システムは基地局１００および移動局２００を備える。なお、基地局１００または移動局２００は一台のみ備えられてもよいが、本明細書では、図１に示すように、基地局１００および移動局２００が複数台備えられる場合を一例として説明する。そして、基地局１００および移動局２００は双方向の無線通信を行う。より具体的には、図１に示すように、基地局１００Ａまたは基地局１００Ｂは、移動局２００Ａまたは移動局２００Ｂと双方向の無線通信を行う。なお、図示していないが、基地局１００同士または移動局２００同士が無線通信を行ってもよい。 As shown in FIG. 1, the ranging system according to the present invention includes a base station 100 and a mobile station 200. Note that only one base station 100 or mobile station 200 may be provided, but in this specification, an example in which a plurality of base stations 100 and mobile stations 200 are provided as illustrated in FIG. 1 will be described. . Base station 100 and mobile station 200 perform bidirectional wireless communication. More specifically, as shown in FIG. 1, base station 100A or base station 100B performs bidirectional wireless communication with mobile station 200A or mobile station 200B. Although not shown, the base stations 100 or the mobile stations 200 may perform wireless communication.

基地局１００は、自装置と移動局２００との離隔距離を算出する測距装置である。例えば、基地局１００は、ＴＯＡ方式によって自装置と移動局２００との離隔距離を算出する測距装置である。基地局１００は、自装置が送信した信号の送信タイミングから、移動局２００が当該信号を受信した後に送信した折り返し信号を受信するまでに要した時間△Ｔと、事前に把握している、移動局２００の内部処理時間τを用いて、上記の式（１）によって自装置と移動局２００との離隔距離を算出する。なお、測距方式は、ＴＯＡ方式に限定されず、ＴＤＯＡ方式等の様々な方式であってもよい。 The base station 100 is a distance measuring device that calculates a separation distance between the base station 100 and the mobile station 200. For example, the base station 100 is a distance measuring device that calculates a separation distance between the mobile station 200 and the own device by the TOA method. The base station 100 knows in advance the time ΔT required from the transmission timing of the signal transmitted by itself to the reception of the return signal transmitted by the mobile station 200 after receiving the signal. Using the internal processing time τ of the station 200, the separation distance between the own apparatus and the mobile station 200 is calculated by the above equation (1). The distance measurement method is not limited to the TOA method, and may be various methods such as a TDOA method.

移動局２００は、基地局１００による測距の対象装置である。例えば、移動局２００は、基地局１００から送信された信号を受信した後、折り返し信号を基地局１００に送信することでＴＯＡ方式による測距を実現する。なお、本明細書では、基地局１００が測距を行う場合を一例として説明するが、移動局２００も、基地局１００と同様の機能を有することによって測距を行ってもよい。 The mobile station 200 is a target device for distance measurement by the base station 100. For example, after receiving the signal transmitted from the base station 100, the mobile station 200 transmits a return signal to the base station 100 to realize ranging by the TOA method. Note that, in this specification, the case where the base station 100 performs distance measurement will be described as an example, but the mobile station 200 may perform distance measurement by having the same function as the base station 100.

基地局１００および移動局２００が設置される場所は任意である。本明細書では、一例として、基地局１００が交差点の周辺に設置され、移動局２００は、歩行者に携帯されていたり、自動車に設置されていたりする場合を一例として想定する。また、測距の目的も任意である。例えば、基地局１００は、自装置と移動局２００との離隔距離を算出することで、当該離隔距離の情報を、自動車の自動運転、ユーザに対する店舗への誘導もしくは店舗の宣伝、迷子の捜索等の様々な目的に利用してよい。 The place where the base station 100 and the mobile station 200 are installed is arbitrary. In this specification, as an example, it is assumed that the base station 100 is installed around an intersection, and the mobile station 200 is carried by a pedestrian or installed in an automobile. The purpose of distance measurement is also arbitrary. For example, the base station 100 calculates the separation distance between the mobile station 200 and the base station 100, and uses the information on the separation distance as an automatic driving of a car, guidance to a store or a store advertisement for a user, search for a lost child, etc. It may be used for various purposes.

（２−２．測距システムの機能概要）
上記では、本発明に係る測距システムの構成について説明した。続いて、本発明に係る測距システムの機能概要について説明する。 (2-2. Function overview of ranging system)
The configuration of the distance measuring system according to the present invention has been described above. Next, an outline of functions of the distance measuring system according to the present invention will be described.

既存の測距システムにおける基地局は、移動局からの折り返し信号の受信タイミングを特定するにあたり、折り返し信号と、その検出用の参照信号との相関値を算出している。そして、基地局は、例えば、相関値が最大となる時点を折り返し信号の受信タイミングとして特定する。 A base station in an existing ranging system calculates a correlation value between a return signal and a reference signal for detection when specifying the reception timing of the return signal from the mobile station. Then, for example, the base station specifies the time when the correlation value is maximum as the return signal reception timing.

一方、本発明に係る測距システムは、折り返し信号と、その検出用の参照信号との相関を示す相関パターン信号（以降、便宜的に「第１の相関パターン信号」と呼称する）ではなく、第１の相関パターン信号と、参照信号の自己相関信号との相関を示す相関パターン信号（以降、便宜的に「第２の相関パターン信号」と呼称する）を用いる。より具体的には、本発明に係る測距システムは、第２の相関パターン信号における相関の最大値に基づいて折り返し信号の受信タイミングを特定する。 On the other hand, the distance measuring system according to the present invention is not a correlation pattern signal (hereinafter referred to as a “first correlation pattern signal” for convenience) indicating the correlation between the return signal and the reference signal for detection thereof. A correlation pattern signal indicating the correlation between the first correlation pattern signal and the autocorrelation signal of the reference signal (hereinafter referred to as “second correlation pattern signal” for convenience) is used. More specifically, the distance measuring system according to the present invention specifies the reception timing of the return signal based on the maximum correlation value in the second correlation pattern signal.

ここで、図２〜図５を参照して、本発明における、折り返し信号の受信タイミングの特定方法についてより具体的に説明する。図２〜図５は、本発明における、折り返し信号の受信タイミングの特定方法のイメージを示す図である。 Here, with reference to FIG. 2 to FIG. 5, the method of specifying the reception timing of the return signal in the present invention will be described more specifically. 2 to 5 are views showing an image of a method for specifying the reception timing of the return signal in the present invention.

まず、本発明に係る基地局１００は、移動局２００からの折り返し信号の受信タイミングの特定にあたり、折り返し信号と、折り返し信号の検出に用いられる既知パターン信号に対して高速サンプリング処理を行う。例えば、図２に示すように、基地局１００は、既知パターン信号に対して高速サンプリング処理を行うことで、参照信号を生成する。 First, the base station 100 according to the present invention performs high-speed sampling processing on the return signal and the known pattern signal used for detection of the return signal when specifying the reception timing of the return signal from the mobile station 200. For example, as illustrated in FIG. 2, the base station 100 generates a reference signal by performing high-speed sampling processing on a known pattern signal.

そして、基地局１００は、図３に示すように、参照信号（図３Ａ）と、高速サンプリング処理が行われた後の折り返し信号（図３Ｂ）との相関値を算出することで、第１の相関パターン信号を出力する。さらに、基地局１００は、図４に示すように、参照信号（図４Ａと図４Ｂ）同士の相関値（すなわち自己相関値）を算出することで、自己相関信号（図４Ｃ）を出力する。 Then, as shown in FIG. 3, the base station 100 calculates the correlation value between the reference signal (FIG. 3A) and the return signal (FIG. 3B) after the high-speed sampling processing is performed, thereby A correlation pattern signal is output. Furthermore, as shown in FIG. 4, the base station 100 calculates a correlation value (that is, an autocorrelation value) between reference signals (FIGS. 4A and 4B), thereby outputting an autocorrelation signal (FIG. 4C).

その後、基地局１００は、図５に示すように、第１の相関パターン信号と自己相関信号との相関値を算出することで、第２の相関パターン信号を出力する。そして、基地局１００は、図５Ｃに示すように、第２の相関パターン信号における相関の最大値を探索し、相関の最大値を示すタイミングを、折り返し信号の受信タイミングとして出力する。 After that, as shown in FIG. 5, the base station 100 outputs a second correlation pattern signal by calculating a correlation value between the first correlation pattern signal and the autocorrelation signal. Then, as illustrated in FIG. 5C, the base station 100 searches for the maximum correlation value in the second correlation pattern signal, and outputs the timing indicating the maximum correlation value as the reception timing of the return signal.

これによって、折り返し信号と参照信号との相関の最大値に基づいて折り返し信号の受信タイミングを特定する既存の測距システムに比べて、本発明に係る測距システムは、折り返し信号の受信タイミングの特定精度をより向上させることができる。より具体的には、本発明に係る測距システムが、相関を示す信号（第１の相関パターン信号と自己相関信号）同士の相関値に基づいて処理を行うことによって、相関値の算出に用いられる情報量が既存の測距システムに比べて多くなるため、本発明に係る測距システムは、折り返し信号の受信タイミングの特定精度をより向上させることができる。したがって、本発明に係る測距システムは測距精度をより向上させることができる。 Thus, compared to the existing ranging system that specifies the reception timing of the folding signal based on the maximum correlation value between the folding signal and the reference signal, the ranging system according to the present invention specifies the reception timing of the folding signal. The accuracy can be further improved. More specifically, the distance measuring system according to the present invention uses the correlation value between the signals indicating the correlation (the first correlation pattern signal and the autocorrelation signal) to calculate the correlation value. Since the amount of information to be obtained is larger than that of the existing ranging system, the ranging system according to the present invention can further improve the accuracy of specifying the reception timing of the return signal. Therefore, the ranging system according to the present invention can further improve the ranging accuracy.

また、本発明に係る測距システムは、上記のとおり、処理に用いる各種信号に対して高速サンプリング処理を行うことによって、折り返し信号の受信タイミングの特定についての分解能および精度をより向上させることができる。なお、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ）等における周波数帯域は数十［ＭＨｚ］程度（高くても数百［ＭＨｚ］程度）であり、受信処理におけるサンプリング速度も通常数十［Ｍｓｐｓ］から数百［Ｍｓｐｓ］程度である。ここで、１０［ｃｍ］程度の測距精度を実現するためには、一般的に、数［Ｇｓｐｓ］以上のサンプリング速度での処理が求められるため、本発明における高速サンプリング処理におけるサンプリング速度は、ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ、超広帯域無線）のように数［Ｇｓｐｓ］以上の速度を指すこととする。なお、これはあくまで一例であり、高速サンプリング処理におけるサンプリング速度は任意に変更されてもよい。例えば、数［Ｇｓｐｓ］以上のサンプリング速度では測距が困難である場合（例えば、対象物が遠方に位置する場合等）には、サンプリング速度が適宜低く設定されてもよい。 In addition, as described above, the ranging system according to the present invention can further improve the resolution and accuracy for specifying the reception timing of the return signal by performing high-speed sampling processing on various signals used for processing. . Note that the frequency band in a wireless LAN (IEEE 802.11 series) or the like is about several tens [MHz] (at most about several hundred [MHz]), and the sampling rate in reception processing is usually several tens [Msps] to several hundreds. About [Msps]. Here, in order to realize a ranging accuracy of about 10 [cm], generally, processing at a sampling speed of several [Gsps] or more is required. Therefore, the sampling speed in the high-speed sampling processing in the present invention is: A speed of several [Gsps] or more, such as UWB (Ultra Wide Band), is assumed. This is merely an example, and the sampling rate in the high-speed sampling process may be arbitrarily changed. For example, when ranging is difficult at a sampling rate of several [Gsps] or more (for example, when an object is located far away), the sampling rate may be set appropriately low.

また、本発明に係る測距システムは、拡散符号またはインパルス信号を用いる他の測距方法と異なり、他システムと干渉する可能性が低い狭帯域無線通信を用いることができるため、送信電力を高くすることで測距可能な範囲をより広くすることができる。 In addition, the distance measuring system according to the present invention, unlike other distance measuring methods that use spreading codes or impulse signals, can use narrowband wireless communication that has a low possibility of interfering with other systems. By doing so, the range that can be measured can be made wider.

＜３．装置の機能構成＞
上記では、本発明に係る測距システムの機能概要について説明した。続いて、図６を参照して、各装置が備える機能構成について説明する。図６は、本発明に係る基地局１００が備える機能構成を示すブロック図である。 <3. Functional configuration of device>
In the above, the function outline | summary of the ranging system which concerns on this invention was demonstrated. Subsequently, the functional configuration of each apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration provided in the base station 100 according to the present invention.

（基地局１００の機能構成）
図６に示すように、基地局１００は、既知パターン生成部１１０と、送信処理部１２０と、アンテナ制御部１３０と、受信処理部１４０と、測距部１５０と、制御部１６０と、を備える。また、送信処理部１２０は、データ生成部１２１と、送信信号生成部１２２と、を備え、受信処理部１４０は、信号検出部１４１と、高速サンプリング部１４２と、相関処理部１４３と、受信タイミング特定部１４４と、を備える。 (Functional configuration of base station 100)
As illustrated in FIG. 6, the base station 100 includes a known pattern generation unit 110, a transmission processing unit 120, an antenna control unit 130, a reception processing unit 140, a distance measurement unit 150, and a control unit 160. . The transmission processing unit 120 includes a data generation unit 121 and a transmission signal generation unit 122. The reception processing unit 140 includes a signal detection unit 141, a high-speed sampling unit 142, a correlation processing unit 143, and a reception timing. A specifying unit 144.

（既知パターン生成部１１０）
既知パターン生成部１１０は、送信処理または受信処理に使用される既知パターン信号（第１の既知パターン信号）を生成する。既知パターン信号とは、プリアンブル等の、折り返し信号の検出に用いられるパターン信号を指し、基地局１００および移動局２００の両装置が予め把握しているパターン信号である。送信側の装置が既知パターン信号を送信信号に含めることによって、受信側の装置が当該信号を検出することができる。既知パターン生成部１１０は、生成した既知パターン信号を後述する送信処理部１２０および受信処理部１４０に提供する。 (Known pattern generator 110)
The known pattern generation unit 110 generates a known pattern signal (first known pattern signal) used for transmission processing or reception processing. The known pattern signal refers to a pattern signal used for detection of a return signal, such as a preamble, and is a pattern signal that is known in advance by both the base station 100 and the mobile station 200. When the transmission-side device includes the known pattern signal in the transmission signal, the reception-side device can detect the signal. The known pattern generation unit 110 provides the generated known pattern signal to the transmission processing unit 120 and the reception processing unit 140 described later.

（送信処理部１２０）
送信処理部１２０は、信号の送信に関する各種処理を行う。上記のとおり、送信処理部１２０は、データ生成部１２１と、送信信号生成部１２２と、を備える。以降にて、各機能構成について説明する。 (Transmission processing unit 120)
The transmission processing unit 120 performs various processes related to signal transmission. As described above, the transmission processing unit 120 includes the data generation unit 121 and the transmission signal generation unit 122. Hereinafter, each functional configuration will be described.

（データ生成部１２１）
データ生成部１２１は、送信データを生成する。当該送信データは任意である。例えば、送信データは測距によって提供される各種サービス（自動車の自動運転、ユーザに対する店舗への誘導もしくは店舗の宣伝、迷子の捜索等）等に関する情報を含んでもよいし、通信に用いられる各種情報（基地局１００の識別情報等）を含んでもよい。なお、当該送信データは適宜省略されてもよい。その場合には、後述する送信信号生成部１２２によって既知パターン信号のみが送信信号に変換される。データ生成部１２１は、生成した送信データを送信信号生成部１２２に提供する。 (Data generator 121)
The data generation unit 121 generates transmission data. The transmission data is arbitrary. For example, the transmission data may include information on various services provided by distance measurement (automatic driving of a car, guidance to a store for a user or promotion of a store, searching for a lost child, etc.), and various information used for communication. (Such as identification information of the base station 100) may be included. Note that the transmission data may be omitted as appropriate. In that case, only a known pattern signal is converted into a transmission signal by the transmission signal generation unit 122 described later. The data generation unit 121 provides the generated transmission data to the transmission signal generation unit 122.

（送信信号生成部１２２）
送信信号生成部１２２は、送信信号を生成する。より具体的に説明すると、送信信号生成部１２２は、既知パターン生成部１１０から提供される既知パターン信号、データ生成部１２１から提供される送信データに基づいて送信信号を生成する。例えば、送信信号生成部１２２は、送信データに対してエンコード、インタリーブ等の各種処理を行った上で既知パターン信号を付与することでベースバンド信号を生成し、当該ベースバンド信号に対して変調処理およびアップコンバージョンを施すことで電気信号を出力する。送信信号生成部１２２は、出力した電気信号をアンテナ制御部１３０に提供する。 (Transmission signal generator 122)
The transmission signal generation unit 122 generates a transmission signal. More specifically, the transmission signal generation unit 122 generates a transmission signal based on the known pattern signal provided from the known pattern generation unit 110 and the transmission data provided from the data generation unit 121. For example, the transmission signal generation unit 122 performs various processes such as encoding and interleaving on the transmission data, generates a baseband signal by adding a known pattern signal, and modulates the baseband signal. And an electrical signal is output by performing up-conversion. The transmission signal generator 122 provides the output electrical signal to the antenna controller 130.

（アンテナ制御部１３０）
アンテナ制御部１３０は、アンテナを制御することで外部装置（移動局２００等）との通信を実現する。より具体的に説明すると、送信の際には、アンテナ制御部１３０は、アンテナに、送信信号生成部１２２から提供された電気信号を無線信号に変換させ、当該無線信号を移動局２００に送信させる。また、受信の際には、アンテナが移動局２００から受信した無線信号を電気信号に変換し、アンテナ制御部１３０は、当該電気信号を後述する受信処理部１４０に提供する。 (Antenna control unit 130)
The antenna control unit 130 realizes communication with an external device (such as the mobile station 200) by controlling the antenna. More specifically, at the time of transmission, the antenna control unit 130 causes the antenna to convert the electric signal provided from the transmission signal generation unit 122 into a radio signal and transmit the radio signal to the mobile station 200. . At the time of reception, the antenna converts the radio signal received from the mobile station 200 into an electric signal, and the antenna control unit 130 provides the electric signal to the reception processing unit 140 described later.

（受信処理部１４０）
受信処理部１４０は、信号の受信に関する各種処理を行う。上記のとおり、受信処理部１４０は、信号検出部１４１と、高速サンプリング部１４２と、相関処理部１４３と、受信タイミング特定部１４４と、を備える。以降にて、各機能構成について説明する。 (Reception processing unit 140)
The reception processing unit 140 performs various processes related to signal reception. As described above, the reception processing unit 140 includes the signal detection unit 141, the high-speed sampling unit 142, the correlation processing unit 143, and the reception timing specifying unit 144. Hereinafter, each functional configuration will be described.

（信号検出部１４１）
信号検出部１４１は、各種信号（折り返し信号等）の検出を行う。より具体的に説明すると、信号検出部１４１は、アンテナ制御部１３０から提供される電気信号にアナログ処理およびダウンコンバージョンを施すことにより、ベースバンド信号を出力する。そして、信号検出部１４１は、ベースバンド信号から、既知パターン生成部１１０によって提供される既知パターン信号と同一（または相関値の高い）の信号を探索することで折り返し信号を検出する。信号検出部１４１は、既知パターン信号の検出タイミングに関する情報を後述する高速サンプリング部１４２へ提供する。 (Signal detection unit 141)
The signal detection unit 141 detects various signals (such as a folding signal). More specifically, the signal detection unit 141 outputs a baseband signal by performing analog processing and down conversion on the electrical signal provided from the antenna control unit 130. Then, the signal detection unit 141 detects a return signal by searching the baseband signal for a signal that is the same as the known pattern signal provided by the known pattern generation unit 110 (or has a high correlation value). The signal detection unit 141 provides information regarding the detection timing of the known pattern signal to the high-speed sampling unit 142 described later.

（高速サンプリング部１４２）
高速サンプリング部１４２は、各種信号（既知パターン信号、折り返し信号等）に対して高速サンプリング処理を行う。より具体的に説明すると、高速サンプリング部１４２は、既知パターン生成部１１０から提供される既知パターン信号を高速にサンプリングすることで参照信号（第１の高速サンプリング信号）を生成する第１の信号作成手段として機能する。そして、高速サンプリング部１４２は、当該参照信号を後述する相関処理部１４３に提供する。また、高速サンプリング部１４２は、信号検出部１４１から提供される、既知パターン信号の検出タイミングに関する情報に基づいて、折り返し信号において既知パターン信号が含まれる部分を高速にサンプリングする第３の信号作成手段としても機能する。そして、高速サンプリング部１４２は、その出力結果（第２の高速サンプリング信号）を後述する相関処理部１４３に提供する。 (High-speed sampling unit 142)
The high-speed sampling unit 142 performs high-speed sampling processing on various signals (known pattern signal, aliasing signal, etc.). More specifically, the high-speed sampling unit 142 generates a reference signal (first high-speed sampling signal) by sampling the known pattern signal provided from the known pattern generation unit 110 at high speed. Functions as a means. Then, the high speed sampling unit 142 provides the reference signal to the correlation processing unit 143 described later. The high-speed sampling unit 142 is a third signal generating unit that samples at high speed a portion of the aliasing signal that includes the known pattern signal based on the information about the detection timing of the known pattern signal provided from the signal detection unit 141. Also works. Then, the high-speed sampling unit 142 provides the output result (second high-speed sampling signal) to the correlation processing unit 143 described later.

（相関処理部１４３）
相関処理部１４３は、相関値の算出処理を行う。より具体的に説明すると、相関処理部１４３は、高速サンプリング部１４２から提供される、参照信号と、折り返し信号に対する高速サンプリング処理の出力結果（第２の高速サンプリング信号）との相関値を算出することで、相関の大きさを示す信号として第１の相関パターン信号を出力する第４の信号作成手段として機能する。また、相関処理部１４３は、参照信号同士の相関値（すなわち自己相関値）を算出することで、相関の大きさを示す信号として自己相関信号を出力する第２の信号作成手段としても機能する。さらに、相関処理部１４３は、第１の相関信号パターンと自己相関信号との相関値を算出することで、相関の大きさを示す信号として第２の相関パターン信号を出力する第５の信号作成手段としても機能する。相関処理部１４３は、出力した第２の相関パターン信号を後述する受信タイミング特定部１４４に提供する。 (Correlation processing unit 143)
The correlation processing unit 143 performs correlation value calculation processing. More specifically, the correlation processing unit 143 calculates a correlation value between the reference signal provided from the high-speed sampling unit 142 and the output result (second high-speed sampling signal) of the high-speed sampling process for the aliasing signal. Thus, it functions as a fourth signal generating means for outputting the first correlation pattern signal as a signal indicating the magnitude of the correlation. The correlation processing unit 143 also functions as a second signal generating unit that outputs an autocorrelation signal as a signal indicating the magnitude of correlation by calculating a correlation value (that is, an autocorrelation value) between reference signals. . Further, the correlation processing unit 143 calculates a correlation value between the first correlation signal pattern and the autocorrelation signal, thereby generating a fifth signal generation that outputs the second correlation pattern signal as a signal indicating the magnitude of the correlation. It also functions as a means. The correlation processing unit 143 provides the output second correlation pattern signal to the reception timing specifying unit 144 described later.

（受信タイミング特定部１４４）
受信タイミング特定部１４４は、第２の相関パターン信号に基づいて折り返し信号の受信タイミングを特定する。より具体的に説明すると、受信タイミング特定部１４４は、相関処理部１４３から提供される第２の相関パターン信号における相関の最大値を探索し、相関の最大値を示すタイミングを、折り返し信号の受信タイミングとして出力する。受信タイミング特定部１４４は、折り返し信号の受信タイミングに関する情報を後述する測距部１５０に提供する。 (Reception timing specifying unit 144)
The reception timing specifying unit 144 specifies the reception timing of the return signal based on the second correlation pattern signal. More specifically, the reception timing specifying unit 144 searches for the maximum correlation value in the second correlation pattern signal provided from the correlation processing unit 143, and determines the timing indicating the maximum correlation value as the reception of the return signal. Output as timing. The reception timing specifying unit 144 provides information related to the reception timing of the return signal to the distance measuring unit 150 described later.

（測距部１５０）
測距部１５０は、基地局１００と移動局２００との離隔距離を算出する距離算出手段として機能する。より具体的に説明すると、測距部１５０は、送信信号の送信タイミング、折り返し信号の受信タイミングおよび移動局２００の内部処理時間τに基づいて上記の式（１）の演算を行うことで、基地局１００と移動局２００との離隔距離を算出する。測距部１５０は、基地局１００と移動局２００との離隔距離に関する情報を後述する制御部１６０に提供する。 (Ranging unit 150)
The distance measurement unit 150 functions as a distance calculation unit that calculates the separation distance between the base station 100 and the mobile station 200. More specifically, the distance measurement unit 150 performs the calculation of the above equation (1) based on the transmission timing of the transmission signal, the reception timing of the return signal, and the internal processing time τ of the mobile station 200, thereby The separation distance between the station 100 and the mobile station 200 is calculated. The distance measuring unit 150 provides information related to the separation distance between the base station 100 and the mobile station 200 to the control unit 160 described later.

（制御部１６０）
制御部１６０は、各機能構成を統括的に制御する。例えば、制御部１６０は、上記の測距処理の際、各機能構成を統括的に制御する。なお、制御部１６０は、測距処理以外の各種処理を制御してもよい。例えば、制御部１６０は、測距部１５０から提供された、基地局１００と移動局２００との離隔距離に関する情報を所定のディスプレイ（図示なし）に表示する処理を制御したり、当該情報を外部装置（図示なし）に送信したりする処理等を制御してもよい。また、制御部１６０は、他の基地局１００と移動局２００との離隔距離に関する情報を所定の方法で取得し、当該情報と、自装置と移動局２００との離隔距離に関する情報に基づいて移動局２００の測位処理を制御してもよい。 (Control unit 160)
The control unit 160 comprehensively controls each functional configuration. For example, the control unit 160 comprehensively controls each functional configuration during the distance measurement process. Note that the control unit 160 may control various processes other than the ranging process. For example, the control unit 160 controls processing for displaying information on the separation distance between the base station 100 and the mobile station 200 provided from the distance measurement unit 150 on a predetermined display (not shown), or displays the information on the outside. You may control the process etc. which are transmitted to an apparatus (not shown). In addition, the control unit 160 acquires information related to the separation distance between the other base station 100 and the mobile station 200 by a predetermined method, and moves based on the information and information related to the separation distance between the own device and the mobile station 200. The positioning process of the station 200 may be controlled.

（移動局２００の機能構成）
上記のとおり、移動局２００は、基地局１００と同様の機能構成を備え得るため説明を省略する。なお、移動局２００は、基地局１００と異なる機能構成を備えていてもよい。例えば、移動局２００は、基地局１００のように高速サンプリングによる高精度な受信処理を行わなくてもよい。 (Functional configuration of mobile station 200)
As described above, the mobile station 200 may have the same functional configuration as that of the base station 100, and thus description thereof is omitted. Note that the mobile station 200 may have a functional configuration different from that of the base station 100. For example, the mobile station 200 does not have to perform high-accuracy reception processing by high-speed sampling like the base station 100.

＜４．装置の動作＞
上記では、各装置が備える機能構成について説明した。続いて、図７を参照して、各装置の動作について説明する。図７は、本発明に係る基地局１００による、折り返し信号の受信タイミングの特定動作を示すフローチャートである。 <4. Operation of the device>
In the above, the functional configuration provided in each device has been described. Next, the operation of each device will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing an operation for specifying the reception timing of the return signal by the base station 100 according to the present invention.

ステップＳ１０００では、基地局１００の既知パターン生成部１１０が既知パターン信号を生成し、データ生成部１２１が送信データを生成する。ステップＳ１００４では、送信信号生成部１２２が、既知パターン信号および送信データに基づいて送信信号を生成する。ステップＳ１００８では、アンテナ制御部１３０がアンテナを制御することで送信信号が移動局２００に送信される。図示していないが、移動局２００が当該信号を受信した場合、折り返し信号を基地局１００に送信する。 In step S1000, the known pattern generation unit 110 of the base station 100 generates a known pattern signal, and the data generation unit 121 generates transmission data. In step S1004, the transmission signal generation unit 122 generates a transmission signal based on the known pattern signal and transmission data. In step S1008, the antenna control unit 130 controls the antenna, so that a transmission signal is transmitted to the mobile station 200. Although not shown, when the mobile station 200 receives the signal, the return signal is transmitted to the base station 100.

その後、アンテナが移動局２００からの折り返し信号を受信した場合（ステップＳ１０１２／Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１６にて、信号検出部１４１が、折り返し信号から既知パターン信号と同一の信号を探索することで折り返し信号を検出する。ステップＳ１０２０では、高速サンプリング部１４２が折り返し信号に対して高速サンプリング処理を行う。ステップＳ１０２４では、高速サンプリング部１４２が既知パターン信号に対して高速サンプリング処理を行うことで参照信号を出力する。ステップＳ１０２８では、相関処理部１４３が、各タイミングにおける折り返し信号と参照信号との相関値を算出することで第１の相関パターン信号を生成する。ステップＳ１０３２では、相関処理部１４３が、各タイミングにおける参照信号同士の相関値を算出することで自己相関信号を生成する。 Thereafter, when the antenna receives a return signal from the mobile station 200 (step S1012 / Yes), in step S1016, the signal detection unit 141 searches the return signal for the same signal as the known pattern signal. Is detected. In step S1020, the high speed sampling unit 142 performs high speed sampling processing on the return signal. In step S1024, the high-speed sampling unit 142 performs a high-speed sampling process on the known pattern signal to output a reference signal. In step S1028, the correlation processing unit 143 generates a first correlation pattern signal by calculating a correlation value between the return signal and the reference signal at each timing. In step S1032, the correlation processing unit 143 generates an autocorrelation signal by calculating a correlation value between reference signals at each timing.

ステップＳ１０３６では、相関処理部１４３が、各タイミングにおける第１の相関パターン信号と自己相関信号との相関値を算出することで第２の相関パターン信号を生成する。ステップＳ１０４０では、受信タイミング特定部１４４が第２の相関パターン信号における相関の最大値を探索し、相関の最大値を示すタイミングを、折り返し信号の受信タイミングとして出力することで処理が終了する。ステップＳ１０１２にて、アンテナが移動局２００からの折り返し信号を受信できない場合（ステップＳ１０１２／Ｎｏ）についても処理が終了する。なお、図示していないが図７の動作後に、測距部１５０が折り返し信号の受信タイミングを用いて測距処理を行う。 In step S1036, the correlation processing unit 143 generates a second correlation pattern signal by calculating a correlation value between the first correlation pattern signal and the autocorrelation signal at each timing. In step S1040, the reception timing specifying unit 144 searches for the maximum correlation value in the second correlation pattern signal, and outputs the timing indicating the maximum correlation value as the reception timing of the return signal. If the antenna cannot receive the return signal from the mobile station 200 in step S1012, the process is also terminated. Although not shown, after the operation of FIG. 7, the distance measurement unit 150 performs distance measurement processing using the reception timing of the return signal.

＜５．変形例＞
上記では、各装置の動作について説明した。続いて、本発明の変形例について説明する。 <5. Modification>
The operation of each device has been described above. Then, the modification of this invention is demonstrated.

上記では、折り返し信号の受信タイミングの特定処理に既知パターン信号が用いられた。一方、本変形例では、既知パターン信号と受信データに基づいて復元された折り返し信号によって、折り返し信号の受信タイミングの特定が行われる。 In the above description, the known pattern signal is used for specifying the reception timing of the return signal. On the other hand, in this modification, the reception timing of the return signal is specified by the return signal restored based on the known pattern signal and the received data.

ここで、変形例における各装置の機能構成および各装置の動作について説明する。なお、重複記載を避けるために、主に、上記の実施形態との相違点について説明する。 Here, the functional configuration of each device and the operation of each device in the modification will be described. In order to avoid repeated description, differences from the above embodiment will be mainly described.

まず、変形例における受信処理部１４０は、折り返し信号に対して各種受信処理（復調、復号等）を行い、折り返し信号に含まれる受信データ信号を取得する。そして、受信処理部１４０は、既知パターン信号および当該受信データ信号に基づいて折り返し信号を復元する。換言すると、受信処理部１４０は、移動局２００によって生成された折り返し信号と同一の折り返し信号を復元する。基地局１００は、移動局２００による折り返し信号の送信処理の内容（符号化方式、変調方式等）を予め把握しているため、当該処理が可能となる。そして、復元された折り返し信号は、第２の既知パターン信号として、移動局２００から送信された折り返し信号の受信タイミングの特定に用いられる。より具体的には、高速サンプリング部１４２が、第２の既知パターン信号である復元後の折り返し信号に対して高速サンプリング処理を行うことで参照信号（第３の高速サンプリング信号）を作成する第６の信号作成手段として機能する。 First, the reception processing unit 140 according to the modification performs various reception processes (demodulation, decoding, etc.) on the return signal, and acquires a reception data signal included in the return signal. Then, the reception processing unit 140 restores the return signal based on the known pattern signal and the received data signal. In other words, the reception processing unit 140 restores the same return signal as the return signal generated by the mobile station 200. Since the base station 100 knows in advance the contents (encoding method, modulation method, etc.) of the return signal transmission processing by the mobile station 200, the processing can be performed. The restored return signal is used as the second known pattern signal for specifying the reception timing of the return signal transmitted from the mobile station 200. More specifically, the high-speed sampling unit 142 generates a reference signal (third high-speed sampling signal) by performing high-speed sampling processing on the restored aliasing signal that is the second known pattern signal. Functions as a signal generation means.

そして、相関処理部１４３は、当該参照信号と折り返し信号（高速サンプリング処理後）との相関値を算出することで第１の相関パターン信号を出力する。また、相関処理部１４３が、参照信号同士の相関値（すなわち自己相関値）を算出することで自己相関信号を出力する。さらに、相関処理部１４３が、第１の相関パターン信号と自己相関信号との相関値を算出することで第２の相関パターン信号を出力する。最後に、受信タイミング特定部１４４が第２の相関パターン信号における相関の最大値を探索し、相関の最大値を示すタイミングを、折り返し信号の受信タイミングとして出力する。 Then, the correlation processing unit 143 outputs a first correlation pattern signal by calculating a correlation value between the reference signal and the aliasing signal (after high-speed sampling processing). Further, the correlation processing unit 143 calculates the correlation value (that is, autocorrelation value) between the reference signals and outputs the autocorrelation signal. Furthermore, the correlation processing unit 143 outputs a second correlation pattern signal by calculating a correlation value between the first correlation pattern signal and the autocorrelation signal. Finally, the reception timing specifying unit 144 searches for the maximum correlation value in the second correlation pattern signal, and outputs the timing indicating the maximum correlation value as the reception timing of the return signal.

本発明の変形例によって、既知パターン相関処理に用いられる信号長が長くなるため、基地局１００は、折り返し信号の受信タイミングの特定精度をより向上させることができるため、測距の精度をより向上させることができる。 According to the modification of the present invention, since the signal length used for the known pattern correlation processing becomes long, the base station 100 can further improve the accuracy of specifying the reception timing of the return signal, and thus further improve the accuracy of ranging. Can be made.

なお、上記では、各種受信処理（復調、復号等）によって取得された受信データ信号が用いられたが、基地局１００および移動局２００が、事前に、折り返し信号に含まれるデータ信号の内容を共有している場合には、各種受信処理を省略することができる。より具体的には、基地局１００は、事前に把握している受信データ信号および既知パターンに基づいて折り返し信号を復元し、これを第２の既知パターンとして使用してもよい。これによって、基地局１００は、各種受信処理のためのリソースを削減することができ、折り返し信号の検出後に復元処理を行わなくてよいため、受信タイミングの特定に要する時間を短縮することができる。 In the above description, received data signals acquired by various reception processes (demodulation, decoding, etc.) are used. However, base station 100 and mobile station 200 share the contents of data signals included in the return signal in advance. In this case, various reception processes can be omitted. More specifically, the base station 100 may restore the return signal based on the received data signal and the known pattern that are known in advance, and use this as the second known pattern. As a result, the base station 100 can reduce resources for various reception processes, and does not have to perform the restoration process after detecting the return signal, thereby reducing the time required for specifying the reception timing.

＜６．各装置のハードウェア構成＞
上記では、本発明の変形例について説明した。続いて、図８を参照して、本発明に係る各装置のハードウェア構成について説明する。上述の動作は、ソフトウェアと、以下に説明する基地局１００または移動局２００のハードウェアとの協働により実現される。 <6. Hardware configuration of each device>
In the above, the modification of this invention was demonstrated. Next, the hardware configuration of each device according to the present invention will be described with reference to FIG. The above-described operation is realized by cooperation between software and hardware of base station 100 or mobile station 200 described below.

図８は、本発明に係る基地局１００または移動局２００のハードウェア構成を示すブロック図である。本発明に係る基地局１００または移動局２００は、図８に示す情報処理装置９００によって具現され得る。 FIG. 8 is a block diagram showing a hardware configuration of the base station 100 or the mobile station 200 according to the present invention. The base station 100 or the mobile station 200 according to the present invention can be implemented by the information processing apparatus 900 shown in FIG.

情報処理装置９００は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）９０１と、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）９０２と、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）９０３と、ホストバス９０４と、ブリッジ９０５と、外部バス９０６と、インタフェース９０７と、入力装置９０８と、出力装置９０９と、ストレージ装置９１０と、送受信装置９１１と、を備える。 The information processing apparatus 900 includes a CPU (Central Processing Unit) 901, a ROM (Read Only Memory) 902, a RAM (Random Access Memory) 903, a host bus 904, a bridge 905, an external bus 906, an interface 907, , An input device 908, an output device 909, a storage device 910, and a transmission / reception device 911.

ＣＰＵ９０１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情報処理装置９００内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ９０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ９０２は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０３は、ＣＰＵ９０１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バス等から構成されるホストバス９０４により相互に接続されている。 The CPU 901 functions as an arithmetic processing device and a control device, and controls the overall operation in the information processing device 900 according to various programs. Further, the CPU 901 may be a microprocessor. The ROM 902 stores programs used by the CPU 901, calculation parameters, and the like. The RAM 903 temporarily stores programs used in the execution of the CPU 901, parameters that change as appropriate during the execution, and the like. These are connected to each other by a host bus 904 including a CPU bus or the like.

ホストバス９０４は、ブリッジ９０５を介して、ＰＣＩ（ＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バス等の外部バス９０６に接続されている。なお、必ずしもホストバス９０４、ブリッジ９０５および外部バス９０６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。 The host bus 904 is connected to an external bus 906 such as a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus via a bridge 905. Note that the host bus 904, the bridge 905, and the external bus 906 are not necessarily configured separately, and these functions may be mounted on one bus.

入力装置９０８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、スイッチおよびレバー等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、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路等から構成されている。情報処理装置９００を操作するユーザは、この入力装置９０８を操作することにより、情報処理装置９００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。 The input device 908 includes an input means for inputting information such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a button, a microphone, a switch, and a lever, and an input control circuit that generates an input signal based on the input by the user and outputs the input signal to the CPU 901. Etc. A user who operates the information processing apparatus 900 can input various data or instruct a processing operation to the information processing apparatus 900 by operating the input device 908.

出力装置９０９は、例えば、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、ＯＬＥＤ（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）装置およびランプ等の表示装置を含む。 The output device 909 includes a display device such as a CRT (Cathode Ray Tube) display device, a liquid crystal display (LCD) device, an OLED (Organic Light Emitting Diode) device, and a lamp.

ストレージ装置９１０は、データ格納用の装置である。ストレージ装置９１０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等を含んでもよい。ストレージ装置９１０は、例えば、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）で構成される。このストレージ装置９１０は、ハードディスクを駆動し、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データを格納してもよい。 The storage device 910 is a device for storing data. The storage device 910 may include a storage medium, a recording device that records data on the storage medium, a reading device that reads data from the storage medium, a deletion device that deletes data recorded on the storage medium, and the like. The storage device 910 is configured with, for example, an HDD (Hard Disk Drive). The storage device 910 may drive a hard disk and store programs executed by the CPU 901 and various data.

送受信装置９１１は、例えば、外部装置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。また、送受信装置９１１は、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）対応通信装置であってもよい。 The transmission / reception device 911 is a communication interface configured with, for example, a communication device for communicating with an external device. The transmission / reception device 911 may be a wireless LAN (Local Area Network) compatible communication device.

＜７．むすび＞
以上で説明してきた本発明に係る測距装置は、測距対象の装置からの折り返し信号の受信タイミングを特定するにあたり、折り返し信号と、その検出用の参照信号との相関ではなく、当該相関を示す相関信号と、参照信号同士の相関（すなわち自己相関）を示す自己相関信号との相関に基づいて処理を行う。これによって、折り返し信号と参照信号との相関に基づいて折り返し信号の受信タイミングを特定する既存技術に比べて、相関値の算出に用いられる情報量が多くなるため、本発明に係る測距システムは、折り返し信号の受信タイミングの特定精度をより向上させることができる。 <7. Conclusion>
In the distance measuring device according to the present invention described above, when specifying the reception timing of the return signal from the device to be measured, the correlation is not the correlation between the return signal and the detection reference signal. The processing is performed based on the correlation between the correlation signal indicated and the autocorrelation signal indicating the correlation between the reference signals (ie, autocorrelation). This increases the amount of information used to calculate the correlation value compared to the existing technology that specifies the reception timing of the return signal based on the correlation between the return signal and the reference signal. Thus, the accuracy of specifying the reception timing of the return signal can be further improved.

以上、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。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、本実施形態に係る各装置の動作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。すなわち、基地局１００または移動局２００の動作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。例えば、図７のステップＳ１０２０「折り返し信号を高速サンプリング」とステップＳ１０２４「既知パターン信号を高速サンプリングして参照信号を生成」は、逆の順序で処理されてもよいし、並列的に処理されてもよい。 For example, each step in the operation of each device according to the present embodiment does not necessarily have to be processed in time series in the order described as a flowchart. That is, each step in the operation of base station 100 or mobile station 200 may be processed in an order different from the order described in the flowchart, or may be processed in parallel. For example, step S1020 “high-speed sampling of the return signal” and step S1024 “high-speed sampling of the known pattern signal to generate a reference signal” in FIG. 7 may be processed in the reverse order or in parallel. Also good.

また、基地局１００の構成の一部は、適宜基地局１００外に設けられ得る。また、基地局１００の機能の一部が、制御部１６０よって具現されてもよい。例えば、制御部１６０が、既知パターン生成部１１０、送信処理部１２０、アンテナ制御部１３０、受信処理部１４０、測距部１５０の機能の一部を具現してもよい。 Also, part of the configuration of the base station 100 can be provided outside the base station 100 as appropriate. Also, part of the functions of the base station 100 may be implemented by the control unit 160. For example, the control unit 160 may implement some of the functions of the known pattern generation unit 110, the transmission processing unit 120, the antenna control unit 130, the reception processing unit 140, and the distance measurement unit 150.

なお、上記では、第１の相関パターン信号ではなく第２の相関パターン信号に基づいて折り返し信号の受信タイミングの特定処理が行われる旨について説明したが、第１の相関パターン信号および第２の相関パターン信号の両方に基づいて折り返し信号の受信タイミングの特定処理が行われてもよい。例えば、第２の相関パターン信号において相関値が最大となるタイミングと、第１の相関パターン信号において相関値が最大となるタイミングとの差が所定の閾値より大きい場合には、基地局１００は、適宜処理のやり直しを行ったり、折り返し信号の受信タイミングを特定できないという出力を行ったりしてもよい。また、基地局１００は、第２の相関パターン信号において相関値が最大となるタイミングと、第１の相関パターン信号において相関値が最大となるタイミングと、を用いて各種演算（平均値の算出等）を行うことによって折り返し信号の受信タイミングを特定してもよい。これによって、折り返し信号の受信タイミングの特定精度がより向上され得る。 In the above description, it has been described that the processing for specifying the reception timing of the return signal is performed based on the second correlation pattern signal instead of the first correlation pattern signal. However, the first correlation pattern signal and the second correlation A process for specifying the reception timing of the return signal may be performed based on both of the pattern signals. For example, when the difference between the timing at which the correlation value is maximized in the second correlation pattern signal and the timing at which the correlation value is maximized in the first correlation pattern signal is larger than a predetermined threshold, the base station 100 The processing may be performed again as appropriate, or an output indicating that the return signal reception timing cannot be specified may be performed. In addition, the base station 100 performs various operations (calculation of average values, etc.) using the timing at which the correlation value is maximized in the second correlation pattern signal and the timing at which the correlation value is maximized in the first correlation pattern signal. ) May be used to specify the reception timing of the return signal. Thereby, the accuracy of specifying the reception timing of the return signal can be further improved.

また、本発明に係る方式と既存方式とを切り替えることができてもよい。より具体的に説明すると、基地局１００は、本発明に係る方式を用いなくても折り返し信号の受信タイミングを十分高い精度で特定することができると判断した場合には、第１の相関パターン信号における相関の最大値に基づいて折り返し信号の受信タイミングを特定する方式（すなわち既存方式）を用いて処理を行ってもよい。これによって、基地局１００は、処理に要するリソースを削減することができる。また基地局１００は、測距対象となる移動局２００の数が多い場合においても、処理方式を既存方式に切り替えることによって、処理精度を低減させる代わりに測距処理数を増加させてもよい。なお、本発明に係る方式と既存方式とを切り替える方法は任意である。例えば、基地局１００が方式を切り替える旨を通知する所定の信号を移動局２００に送信してもよい。 Moreover, it may be possible to switch between the method according to the present invention and the existing method. More specifically, when the base station 100 determines that the reception timing of the return signal can be specified with sufficiently high accuracy without using the scheme according to the present invention, the first correlation pattern signal The processing may be performed using a method (that is, an existing method) for specifying the reception timing of the return signal based on the maximum correlation value. Thereby, the base station 100 can reduce resources required for processing. Further, even when the number of mobile stations 200 to be distance measurement is large, the base station 100 may increase the number of distance measurement processes instead of reducing the processing accuracy by switching the processing method to the existing method. The method for switching between the method according to the present invention and the existing method is arbitrary. For example, a predetermined signal notifying that the base station 100 switches the method may be transmitted to the mobile station 200.

１００基地局
１１０既知パターン生成部
１２０送信処理部
１２１データ生成部
１２２送信信号生成部
１３０アンテナ制御部
１４０受信処理部
１４１信号検出部
１４２高速サンプリング部
１４３相関処理部
１４４受信タイミング特定部
１５０測距部
１６０制御部
２００移動局
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Base station 110 Known pattern generation part 120 Transmission processing part 121 Data generation part 122 Transmission signal generation part 130 Antenna control part 140 Reception processing part 141 Signal detection part 142 High-speed sampling part 143 Correlation processing part 144 Reception timing specific | specification part 150 Distance measurement part 160 Control unit 200 Mobile station

Claims

第１の既知パターン信号に対して高速サンプリング処理を行うことで第１の高速サンプリング信号を作成する第１の信号作成手段と、
前記第１の高速サンプリング信号同士から自己相関信号を作成する第２の信号作成手段と、
無線アンテナによって受信された受信信号から前記第１の既知パターン信号を検出し、前記受信信号において前記第１の既知パターン信号が含まれる部分に対して高速サンプリング処理を行うことで第２の高速サンプリング信号を作成する第３の信号作成手段と、
前記第１の高速サンプリング信号と前記第２の高速サンプリング信号との相関を示す第１の相関パターン信号を作成する第４の信号作成手段と、
前記自己相関信号と前記第１の相関パターン信号との相関を示す第２の相関パターン信号を作成する第５の信号作成手段と、
前記第２の相関パターン信号において相関値が最大となるタイミングと所定のタイミングとの時間差に基づいて前記受信信号を送信した対向装置と自装置との離隔距離を算出する距離算出手段とを備える、
測距装置。 First signal creating means for creating a first high-speed sampling signal by performing high-speed sampling processing on the first known pattern signal;
Second signal generating means for generating an autocorrelation signal from the first high-speed sampling signals;
A second high-speed sampling is performed by detecting the first known pattern signal from the reception signal received by the wireless antenna and performing a high-speed sampling process on a portion of the reception signal that includes the first known pattern signal. A third signal creating means for creating a signal;
Fourth signal generating means for generating a first correlation pattern signal indicating a correlation between the first high-speed sampling signal and the second high-speed sampling signal;
Fifth signal creating means for creating a second correlation pattern signal indicating a correlation between the autocorrelation signal and the first correlation pattern signal;
Distance calculating means for calculating a separation distance between the opposite apparatus that has transmitted the reception signal and the own apparatus based on a time difference between a timing at which a correlation value is maximum in the second correlation pattern signal and a predetermined timing;
Distance measuring device.

前記相関値が最大となるタイミングは、前記受信信号の受信タイミングとして求められる、
請求項１に記載の測距装置。 The timing at which the correlation value is maximized is determined as the reception timing of the received signal.
The distance measuring device according to claim 1.

前記所定のタイミングは、自装置から前記対向装置に所定の信号が送信されたタイミングであり、
前記受信信号は、前記所定の信号に対応するように前記対向装置から送信された折り返し信号である、
請求項１または２のいずれか１項に記載の測距装置。 The predetermined timing is a timing at which a predetermined signal is transmitted from the own device to the opposite device,
The received signal is a return signal transmitted from the opposing device so as to correspond to the predetermined signal.
The distance measuring device according to claim 1.

前記受信信号に対して受信処理を行うことで受信データ信号を取得する受信処理部と、
前記受信信号に含まれる前記第１の既知パターン信号および前記受信データ信号に基づいて第２の既知パターン信号を作成し、前記第２の既知パターン信号に対して高速サンプリング処理を行うことで第３の高速サンプリング信号を作成する第６の信号作成手段と、を更に備え、
前記第３の高速サンプリング信号が前記第１の高速サンプリング信号として使用される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の測距装置。
A reception processing unit that acquires a reception data signal by performing reception processing on the reception signal;
A second known pattern signal is created based on the first known pattern signal and the received data signal included in the received signal, and a third is performed by performing high-speed sampling processing on the second known pattern signal. And a sixth signal generating means for generating a high-speed sampling signal of
The third fast sampling signal is used as the first fast sampling signal;
The distance measuring device according to any one of claims 1 to 3.