パルス間送信および受信を用いた双方向測距
たとえば、測距ノード（たとえば、デバイス）間の相対クロックドリフトが比較的高いときに正確な測距測定を可能にするために、双方向測距に関連して比較的短いターンアラウンドタイムを提供する。いくつかの態様では、ノード間の測距メッセージの同時送信を可能にするように規定された対称チャネルの使用によって、比較的短いターンアラウンドタイムが達成される。たとえば、送信測距メッセージに関連するパルス送信の間に受信測距メッセージに関連する１つまたは複数のパルスを受信するようにノードを構成することによって、対称チャネルを確立することができる。このようにして、１つのノードは、他のノードが測距タイムスタンプを送信した直後にその測距タイムスタンプを送信し、それによって測距測定に対するクロックドリフトの影響を緩和することができる。いくつかの態様では、パルスは超広帯域パルスを備えることができる。本明細書で説明する技法は、たとえば、低電力ワイヤレスデバイスおよび／または非コヒーレントワイヤレスデバイスにおける双方向測距を行うために採用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、２００８年８月２０日に出願され、代理人整理番号第０８１４２９Ｐ１号を付与された、同一出願人が所有する米国特許仮出願第６１／０９０，３２９号の利益および優先権を主張する。
【０００２】
本出願は、一般にワイヤレス技術に関し、より詳細には、限定はしないが、双方向測距に関する。
【背景技術】
【０００３】
距離測定では、２つのロケーション間の距離を判断する。典型的なシナリオでは、レンジファインダーなどの測距デバイスがレンジファインダーから別の対象物までの距離を測定する。ここで、測距デバイスは、信号が測距デバイスと別のデバイスとの間を移動するのにかかる時間量を判断することができる。次いで、測距デバイスは、信号伝搬時間と信号の既知の伝搬速度（たとえば、光速）とに基づいてデバイス間の距離を計算することができる。距離測定デバイスは、レーザ、レーダ、ソナー、および様々な形態の高周波（「ＲＦ」）シグナリングなど、様々な技術を採用することができる。便宜のために、距離測定という用語は、本明細書では単に測距と呼ぶ。
【０００４】
場合によっては、２つのデバイス間の距離を判断するために双方向測距技法を採用することができる。図１に、測距動作に関与する２つのノード（たとえば、ワイヤレスデバイス）についての測距信号タイミングの簡略化された例を示す。ここで、ノードＡは、ノードの各々によって送信される信号に関連する往復時間（round-trip time）に基づいてノードＢまでの距離を測定する。便宜のために、図１の信号を簡略化された形態で示す。ノードＡによって送信された信号１０２は、（矢印１０４で表されるように）時間期間１０８によって表される伝搬時間後にノードＢにおいて信号１０６として受信される。信号１０６を受信した後、ノードＢは信号１１２を送信し、信号１１２は（矢印１１４で表されるように）時間期間１１８によって表される伝搬時間後にノードＡにおいて信号１１６として受信される。各ノードは、これらの信号の送信および受信に関連するタイミング指示（以下タイムスタンプと呼ぶ）を発生する。それらのそれぞれの送信動作に関連して、ノードＡは、クロックＡとして示されたクロックを使用し、ノードＢは、クロックＢとして示されたクロックを使用することができる。動作中、これらのクロック間にオフセットＴ0が生じることがある。ノードＡおよびＢにおける送信タイムスタンプ（それぞれＴ1AおよびＴ3B）、ならびにノードＡおよびＢにおける受信タイムスタンプ（それぞれＴ4AおよびＴ2B）が与えられれば、未知のクロックオフセットＴ0を知ることなしに（たとえば、時間期間１０８または１１８に対応する）推定伝搬遅延Ｔpを計算することができる。たとえば、２Ｔｐ＝（Ｔ4A−Ｔ1A）−（Ｔ3B−Ｔ2B）に従って往復時間推定値を判断することができる。ここで、Ｔ1A、Ｔ2B、Ｔ3B、およびＴ4Aが測定可能である。したがって、（時間期間１１０によって表される）ノードＢのターンアラウンドタイムをノードＡに与えることによって、ノードＡは、信号１０２の送信と信号１１６の受信との間の（時間期間１２０によって表される）時間期間と、ターンアラウンドタイムとに基づいて、往復時間を計算することができる。
【０００５】
図２に、２つのノードＡとノードＢとの間の相対距離を測定するために双方向メッセージ交換方式をどのように採用することができるかについてのより詳細な例を示す。この例では、所与のノードによる送信を、そのノードについて示された水平線の上のブロックによって表し、所与のノードによる受信を水平線の下のブロックによって表す。ここで、ノードＡによる測距パケットの送信をブロック２０２によって表し、ノードＢによるそのパケットの受信をブロック２０４によって表す。同様に、ノードＢによる応答測距パケットの送信をブロック２０６によって表し、ノードＡによるそのパケットの受信をブロック２０８によって表す。各測距パケットは、（たとえば、最初に送信ノードからのメッセージのタイミングを捕捉するために受信ノードによって使用される）捕捉プリアンブルと、（たとえば、より正確なタイミングを捕捉し、測距動作のための見通し内経路を推定するために使用される）測距プリアンブルと、（たとえば、上記で説明したタイムスタンプＴ1A、Ｔ2B、Ｔ3B、およびＴ4Aに対応する）タイムスタンピングシンボルとを含むことができる。応答パケットは、ノードＢが測距パケットを受信した後にその応答パケットを送信するのにかかった時間量を示すことができる（たとえば、ノードＢは、そのターンアラウンドタイムの指示を送信することができる）。したがって、ノードＡは、このターンアラウンドタイムを使用してパケットの実際の伝搬時間を判断することができる。たとえば、ノードＡは、ノードＡがその測距パケットを送信した時間（たとえば、タイムスタンプＴ1A）から、ノードＡが応答パケットを受信した時間（たとえば、タイムスタンプＴ4A）までに経過した時間量として、総往復時間を計算する。次いで、ノードＡは、総往復時間からターンアラウンドタイムを減算することによって実際の伝搬時間を判断することができる。
【０００６】
実際問題として、２つのノードによって使用されるクロック（たとえば、クロックＡおよびＢ）のタイミングは、理想的なクロックに対してドリフトすることがある。クロックＡおよびＢのドリフトがそれぞれβAおよびβBである場合、推定伝搬遅延Ｔp’は、式１によって与えられる誤差を有することがあり、式１で、Ｄは有効応答時間（たとえば、ターンアラウンドタイム１１０）を表す。
【数１】
【０００７】
一般に、有効応答時間Ｄは比較的大きい（たとえば、ミリ秒のオーダーである）。Ｄ＝５ミリ秒であり、必要とされるタイミング精度が１ナノ秒である場合、残留クロックドリフトは、０．４パーツパーミリオン（「ｐｐｍ」）未満である必要があることがある。この精度は、十分に複雑な追跡機構の使用によって得られる。たとえば、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４ａ Ｚｉｇｂｅｅ無線など、中電力コヒーレント無線では、１ｐｐｍ以下のオーダーのドリフト精度を達成することができる。しかしながら、（たとえば、中電力無線の１／１０の電力を使用する）超低電力非コヒーレント無線では、このレベルのドリフト精度を達成することは困難であることがある。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の例示的な態様の概要について以下で説明する。本明細書における態様という用語への言及は、本開示の１つまたは複数の態様を指すことがあることを理解されたい。
【０００９】
本開示は、いくつかの態様では、比較的短いターンアラウンドタイムを採用する双方向測距に関する。短いターンアラウンドタイムを与えることによって、測距ノード（たとえば、デバイス）間の相対クロックドリフトが比較的高い（たとえば、１〜１０ｐｐｍのオーダーである）場合でも、正確な測距測定を行うことができる。したがって、たとえば、本明細書で説明する技法は、低電力ワイヤレスデバイスおよび／または非コヒーレントワイヤレスデバイスにおいて採用できる。
【００１０】
本開示は、いくつかの態様では、ノード間の測距メッセージの同時送信を可能にするための対称チャネルの使用に関する。ここで、対称チャネルは、パルス間送信および受信を行うようにノードを構成することによって確立される。たとえば、各ノードは、送信測距メッセージに関連するパルス送信間に受信測距メッセージに関連する１つまたは複数のパルスを受信するように構成できる。対称チャネルはまた、ノード間の低遅延双方向通信を行うために使用できる。
【００１１】
いくつかの態様では、パルスは超広帯域（「ＵＷＢ」）パルスを備えることができる。たとえば、パルスは、４ナノ秒以下のオーダーのパルス幅を有することができる。さらに、これらのパルスは、比較的低いデューティサイクルを使用して送信できる（たとえば、そのようなパルスは２００ナノ秒ごとのオーダーで送信できる）。
【００１２】
対称チャネルの使用により、１つのノードは、別のノードが（たとえば、タイムスタンプを付けられた１つまたは複数のパルスを備える）測距メッセージを送信した直後に、（たとえば、タイムスタンプを付けられた１つまたは複数のパルスを備える）応答測距メッセージの送信を開始することができる。場合によっては、応答時間（ターンアラウンドタイム）をパルス間隔程度に短くすることできる。
【００１３】
本開示は、いくつかの態様では、低複雑度時間追跡アルゴリズムによって与えられた近似相対ドリフト推定値に基づいて対称チャネルをセットアップすることに関する。たとえば、低電力デバイスは、そのような低複雑度時間追跡アルゴリズムを利用して、デバイス間の通信と正確な測距測定とを可能にするのに十分な程度までデバイス間の相対クロックドリフトを低減することができる。
【００１４】
上記に鑑みて、本開示は、いくつかの態様では、超低電力（たとえば、非コヒーレント）ＵＷＢ無線中で効率的におよび正確に双方向測距を実施するための技法に関する。さらに、本開示は、いくつかの態様では、インパルス無線における双方向測距の精度を改善するための対称チャネルの利用に関する。
【００１５】
本開示のこれらおよび他の例示的な態様について、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲、ならびに添付の図面において説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】例示的な双方向測距信号タイミングを示す簡略図。
【図２】例示的な双方向測距メッセージングを示す簡略図。
【図３Ａ】例示的な対称チャネルを示す簡略図。
【図３Ｂ】例示的な対称チャネルを示す簡略図。
【図４】対称チャネル上の例示的な双方向測距メッセージングを示す簡略図。
【図５】対称チャネル上で双方向測距を行うために実行される動作のいくつかの例示的な態様のフローチャート。
【図６】双方向測距をサポートするように構成されたノードを含む通信システムのいくつかの例示的な態様の簡略ブロック図。
【図７Ａ】パルスの立上りエッジの例示的な検出を示す簡略図。
【図７Ｂ】パルスの立上りエッジと通常受信ウィンドウとの間の例示的なオフセットを示す簡略図。
【図８Ａ】例示的なアーリーレートゲート方式を示す簡略図。
【図８Ｂ】例示的なアーリーレートゲート方式を示す簡略図。
【図９】例示的な極大値を示す簡略図。
【図１０】通信構成要素のいくつかの例示的な態様の簡略ブロック図。
【図１１】本明細書で教示する、双方向測距を行うように構成された装置のいくつかの例示的な態様の簡略ブロック図。
【図１２】本明細書で教示する、双方向測距を行うように構成された装置のいくつかの例示的な態様の簡略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
慣例により、図面中に示された様々な特徴は一定の縮尺で描かれていないことがある。したがって、様々な特徴の寸法は、分かりやすいように任意に拡大または縮小されることがある。さらに、図面のいくつかは、分かりやすいように簡略化されることがある。したがって、図面は、所与の装置（たとえば、デバイス）または方法の構成要素のすべてを示しているわけではない。最後に、明細書および図の全体にわたって同様の特徴を示すために同様の参照番号が使用されることがある。
【００１８】
本開示の様々な態様について以下で説明する。本明細書の教示は多種多様な形態で実施でき、本明細書で開示されている特定の構造、機能、またはその両方は代表的なものにすぎないことは明らかであろう。本明細書の教示に基づいて、本明細書で開示される態様は他の態様とは独立に実装できること、およびこれらの態様のうちの２つ以上を様々な方法で組み合わせることができることを、当業者なら諒解されたい。たとえば、本明細書に記載の態様をいくつ使用しても、装置を実現し、または方法を実施することができる。さらに、本明細書に記載の態様のうちの１つまたは複数に加えて、あるいはそれら以外の他の構造、機能、または構造および機能を使用して、そのような装置を実現し、またはそのような方法を実施することができる。さらに、態様は、請求項の少なくとも１つの要素を備えることができる。上記の一例として、いくつかの態様では、ワイヤレス通信の方法は、第１のノードによってパルスの第１のセットを送信することと、第１のノードにおいてパルスの第２のセットを受信することであって、第１のセットの少なくとも１つのパルスが送信された後、第１のセットの少なくとも１つの他のパルスが送信される前に、第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信する、パルスの第２のセットを受信することと、第１のセットのパルスの少なくともいくつかと第２のセットのパルスの少なくともいくつかとに基づいて第１のノードと第２のノードとの間の距離を判断することとを備える。さらに、いくつかの態様では、第１のノードは、パルスの第２のセットを介してタイムスタンプを受信する間に、パルスの第１のセットを介してタイムスタンプを送信する。
【００１９】
本開示は、いくつかの態様では、測距測定に関与するノード間に比較的大きいクロックドリフトがあるときに正確な測距測定を行うことに関する。いくつかの態様では、これは、１つノードが、別のノードが測距メッセージ（たとえば、タイムスタンプを付けられた別のパルスを備える測距プリアンブル）を送信した直後に、応答測距メッセージ（たとえば、タイムスタンプを付けられたパルスを備える測距プリアンブル）の送信を開始することを可能にする対称チャネルを使用する。
【００２０】
説明のために、本開示の様々な態様について、システム中のノードがパルスを送信および受信するように構成された、インパルスベースの通信システムの文脈で説明する。いくつかの態様では、そのような通信システムは、ノードがＵＷＢパルスを送信および受信するＵＷＢシステムを備えることができる。ただし、本明細書の教示はまた、他のタイプの通信システム、周波数帯域、およびデバイスに適用可能であることを諒解されたい。
【００２１】
ＵＷＢシステムでは、ナノ秒以下のオーダーの幅をもつパルスを通信のために使用することができる。また、そのような狭いパルスの使用により、正確な測距動作の効率的な実装が可能になる。以下の図７Ａに関連してより詳細に説明するように、測距動作の目的は、受信したパルスの見通し線（ＬＯＳ）経路（たとえば、立上りエッジ）を正確に識別することと、パルスが１つのノードによって送信された時間とそのパルスが別のノードによって受信された時間との間の時間差（たとえば、伝搬遅延）を推定することとすることができる。
【００２２】
いくつかのワイヤレスシステム（たとえば、ポータブルＵＷＢデバイスを採用するシステム）では、低電力デバイスおよび／または低コストデバイスを利用することが望ましい。しかしながら、そのような制約は、これらのデバイスにおいて使用される構成要素の機能を制限することがある。たとえば、超低電力無線において使用される低コストクロックは、±１００ｐｐｍのオーダーのドリフトを有することがある。したがって、極めて低いドリフト（たとえば、１ｐｐｍ未満のクロックドリフト）を与えることは、超低電力設計では実現可能ではなく、その極めて低いドリフトは（比較的複雑であり、および／または比較的高い電力を消費することがある）極めて正確なドリフト推定アルゴリズムを使用するより高い電力コヒーレント無線において与えられる。
【００２３】
本明細書の教示によれば、低複雑度時間追跡アルゴリズムに関連する残留ドリフトによる誤差を最小限に抑えるためにチャネル構造（本明細書では対称チャネルと呼ぶ）を使用することができる。図３Ａおよび図３Ｂに、インパルスベースのシステムで採用される対称チャネルの簡略化された例を示す。
【００２４】
図３Ａに、マクロレベル（たとえば、パケットレベル）の観点からの例示的な対称チャネルを示す。ここで、ノードＡは捕捉プリアンブル３０２を送信し、捕捉プリアンブル３０２は（伝搬遅延後に）ノードＢにおいて受信される。それによりノード間に対称通信リンクが確立されるので、パケットデータ３０４がノードＡからノードＢに送信されるのと同時に、パケットデータ３０６がノードＢからノードＡに送信される。
【００２５】
図３Ｂに、ノードＡとノードＢとの間の双方向リンクに対して多重化を達成するために使用される例示的なパルス間送信および受信（たとえば、パルスレベル交替）を示す。この例では、パルスは、２値パルス位置変調（「ＢＰＰＭ」）を使用して送信される。したがって、１つのノードから別のノードに送信すべき各シンボルについて、パルスは、指示されたパルス位置ペア３０８（３０８Ａ、３０８Ｂなど）のうちの１つで送信され、それらのパルス位置は、規定された時間期間ＴPPMだけ分離されている。各受信ノードにおいて、受信機ウィンドウのペア３１０（３１０Ａ、３１０Ｂなど）は、２つの位置のうちのいずれかにおいてパルスを探索するように規定される。本明細書の教示はまた、他の変調方式に関連して採用されることを諒解されたい。
【００２６】
同時パケット送信および受信を可能にするために、（たとえば、ノードＡおよびＢによって交渉される）パルスの送信および受信タイミングは、所与のノードがパルスの第２のセットを受信する間にパルスの第１のセットを送信するようにすることができる。たとえば、ノードは、第１のセットのうちの１つまたは複数のパルスを送信し、次いで第２のセットのうちの１つまたは複数のパルスを受信し、次いで第１のセットのうちの１つまたは複数の他のパルスを送信し、以下同様である。特定の例として、ノードＡはパルス位置３０８Ａのうちの１つにおいてパルスを送信し、次いでノードＡは受信機ウィンドウ３１０Ｂのうちの１つにおいてパルスを受信し、次いでノードＡはパルス位置３０８Ｃのうちの１つにおいてパルスを送信し、以下同様である。したがって、ノードは、パルス（たとえば、タイムスタンプパルス）の受信後、（ＴSYMによって表される）対称通信ターンアラウンドタイム内でパルス（たとえば、タイムスタンプパルス）を送信することができる。一例では、送信されたパルス間のタイミング（たとえば、パルス位置３０８Ａとパルス位置３０８Ｃとの間の遅延）は５００ナノ秒のオーダーであり、ＴSYMは１００ナノ秒のオーダーとすることができる。この例は、時間ホッピングを考慮していない。時間ホッピングが採用された場合、ＴSYMおよび送信されたパルス間のタイミングは変動することがある。この場合、これらのパラメータは、たとえば、各シンボルの第１の時間ホッピングスロットに対して規定される。
【００２７】
したがって、対称チャネルを介した双方向測距のためのタイムスタンピング動作を行うことによって、上述の有効応答時間Ｄは、図２の双方向パケット交換方式における有効応答時間よりも著しく小さくなることがある。図２では、Ｄはパケット長のオーダーとすることができる。対称チャネルでは、Ｄはシンボル持続時間（たとえば、１００ｎｓ）以上のオーダー（たとえば、それに近似的に等しい）とすることができる。したがって、ドリフト推定要件は著しく緩和され、それにより超低電力コヒーレントＵＷＢ無線または他のタイプの測距デバイスにおける正確な双方向測距が可能になる。
【００２８】
実装形態パラメータに応じて、対称チャネル上で双方向測距を行う別の利益がある。図２のパケット交換アルゴリズムで伝搬遅延を計算するために、ノードＢが、ノードＢにおけるタイムスタンプ値の関数（Ｔ3B−Ｔ2B）をノードＡに送信することか、またはノードＡが、伝搬遅延の推定値において必要とされる精度よりもはるかに良好な精度をもつＤの値を学習することのいずれかを行う。しかしながら、第２のオプションは、一般的なアドホックネットワークにおいて実現することが困難である。
【００２９】
対照的に、対称チャネルを使用すると、応答時間ＤはＴSYMに直接関係し、したがって、第２のオプションはより実現可能である。この場合、ノードＡは、測距計算を完了するための（たとえば、現在のＴ3B−Ｔ2Bを示す）追加情報を待つ必要はない。
【００３０】
図４に、対称チャネルを利用する例示的な測距設計を示す。プロセスは、ノードＡが標準捕捉プリアンブル４０２（たとえば、データパケットを送信することに関連して使用されるのと同じプリアンブル）をノードＢに送信することから開始する。次いで、ノードＡは、ノードＢが（たとえば、図７Ａ〜図８に関連して以下で説明する低複雑度技法を使用して）ドリフトの初期推定値を得るために使用するドリフト推定プリアンブル４０４を送信する。残留ドリフトは、この測距プリアンブルの終了時に依然として大きい（たとえば、１０ｐｐｍのオーダーである）。ポイント（ａ）において、ノードＢが粗いドリフト推定値をノードＡに与えるか、または、ノードＢが（たとえば、そのドリフト推定値に従って調整された）ドリフト調整されたクロックを使用して送信するかのいずれかを行う。したがって、図４の例では、ノードＢによって送信される捕捉プリアンブル４０６は、調整されたクロックに基づいて送信される。ポイント（ｂ）において、両方のノードは、対称チャネルを開始するために十分な情報を有している（たとえば、各ノードは、適用可能な場合、粗いドリフト推定値に基づいてドリフトを考慮しながら、他方のノードからパルスを受信するためのその受信機ウィンドウのサイズおよびタイミングを判断している）。次いで、ノードＡは測距プリアンブル４０８の送信を開始し、ノードＢは測距プリアンブル４１０の送信を開始する。本明細書で説明するように、ノードＡおよびＢによるパルスの送信は、交互配置されるか、部分的に交互配置されるか、または交互配置されない。一例として、ドリフト推定後、一方のノード（たとえば、ノードＡ）は、その測距プリアンブルの規定された数（たとえば、６４）のパルスを最初に送信し、次いで他方のノード（たとえば、ノードＢ）は、立上りエッジ推定に関連してその測距プリアンブルの６４個のパルスを送信する。プリアンブルが規定された数のパルスよりも長い場合、２つのノードによって送信される後続のパルスは交互配置される。逆に、プリアンブルが規定された数のパルスに等しい場合、ここで交互配置されるパルスはない。いくつかの態様では、上記のプリアンブルは擬似ランダム系列を備えることができる。したがって、別のノードからプリアンブルを受信する各ノードは、検出された系列に基づいてそのプリアンブルを同期させることができる。測距プリアンブルの送信中に、ノードは、ＬＯＳ経路位置推定値を得るために、受信した測距プリアンブルに対して仮説検定を実行する。タイムスタンピング動作は、ポイント（ｃ）までに完了している。場合によっては、タイムスタンピングは、あらかじめ規定されたシンボルインデックスにおいて行われることがある。そのようなインデックス（または何らかの他のパラメータ定義）を使用することによって、必要に応じて、応答時間Ｄを、双方向シンボル持続時間と同程度小さくなるように規定する。場合によっては、ノードＢは、そのタイムスタンプを（または応答時間Ｔ3B−Ｔ2Bを同等に）ノードＡに送信する。次いで、ノードＡは、そのタイムスタンプに加えて、往復時間を計算するためにその情報を使用する。
【００３１】
上記を念頭において、例示的な測距動作について、図５のフローチャートに関連してより詳細に説明する。図５の動作（または本明細書で説明または教示する他の動作）は、本明細書で説明する構成要素（たとえば、図６に示すシステム６００の構成要素）のうちの１つまたは複数によって実行できる。ただし、これらの動作は、他のタイプの構成要素によって実行でき、異なる個数の構成要素を使用して実行できることを諒解されたい。また、本明細書で説明する動作の１つまたは複数は、所与の実装形態では採用されない場合があることを諒解されたい。
【００３２】
図６に、距離測定ノード６０２（たとえば、ノードＡ）がノード６０４（たとえば、ノードＢ）までの距離を測定するシステム６００の例示的な態様を示す。ノード６０２および６０４は、それぞれ互い（および／またはシステム６００中の１つまたは複数の他のノード（図示せず））にデータを送信し、互いからデータを受信するためのトランシーバ６０６および６０８を含む。トランシーバ６０６および６０８は、パルス信号を送信するためのそれぞれの送信機６１０および６１４と、パルスを受信するためのそれぞれの受信機６１２および６１６とを含む。ここで、所与のトランシーバ（たとえば、トランシーバ６０６）が少なくとも１つのストリームを受信する間に、少なくとも１つの送信ストリームをサポートすることができることを諒解されたい。たとえば、ノードは、本明細書で説明するように、一連のパルスを介してパケットを受信する間に同時に、一連のパルスを介してパケットを送信することができる（たとえば、所与のトランシーバは、パルス送信間に１つまたは複数のパルスを受信するように構成でき、その逆も同様である）。
【００３３】
各ノード６０２および６０４は、測距動作に関係する機能を行う構成要素を含む。たとえば、交互配置されたパルス通信コントローラ６１８および６２０は、（たとえば、送信機６１０および６１４がパルスを送信する時間、および受信機６１２および６１６がパルスを監視する時間を規定するために交渉することによって）対称チャネルを確立することができる。本明細書で説明するように、測距メッセージが送信機６１０および６１４によって同時に送信されるように、これらの時間を規定することができる。チャネル捕捉コントローラ６２２および６２４は、（たとえば、送信すべき捕捉プリアンブルを発生し、受信した捕捉プリアンブルを分析する）チャネル捕捉動作を実行することができる。ドリフトコントローラ６２６および６２８は、ドリフトを個別に、または協働的に判断（たとえば、送信すべきドリフト推定プリアンブルを発生し、受信したドリフト推定プリアンブルを分析することによってドリフトを推定）し、ドリフトを補償する（たとえば、クロックタイミングを調整する）ことができる。
【００３４】
距離判断器６３０は、適切な信号６４４（たとえば、メッセージ）をノード６０４に送信させることと、ノード６０４から受信した信号６４６（たとえば、メッセージ）を分析することとによって、ノード６０２とノード６０４との間の距離を判断する動作を実行することができる。距離判断器６３０は、ノード６０２に対してタイムスタンプ関連の処理（たとえば、送信されたパルスのタイムスタンプを発生すること、および／またはタイムスタンプを判断するために受信したパルスを分析すること）を実行する測距タイムスタンププロセッサ６３６に関連して動作することができる。測距タイムスタンププロセッサ６３８は、ノード６０４において補足的な動作を実行することができる。測距仮説プロセッサ６３２および６３４は、たとえば、プリアンブルを指定された時間に送信させること、および測距信号を識別するために受信信号を分析することなどの測距仮説動作を実行することができる。たとえば、受信したタイムスタンプの立上りエッジの検出を可能にするためにこれらの動作を実行することができる。規定された応答時間期間情報６４０および６４２（たとえば、時間期間Ｄ）は、それぞれノード６０２および６０４において維持できる。本明細書で説明する所与のノードのいずれかの構成要素の機能は、１つまたは複数の構成要素において実装できる（たとえば、これらの構成要素のうちの１つまたは複数は、単一のコントローラ内で実装できる）ことを諒解されたい。
【００３５】
図５を参照すると、ブロック５０２で表されるように、ある時点で、距離測定ノード６０２および被測定ノード６０４が対称チャネルを確立する。たとえば、ノード６０２および６０４は、最初に、各ノードの送信時間、時間ホッピングシーケンス、タイミングオフセット、あるいはノード６０２および６０４が使用すべき１つまたは複数の通信および／または測距チャネルの任意の他の好適なチャネルパラメータを判断するために（たとえば、それらに関係する情報を規定または受信するために）既知のチャネルを介して通信する。さらに、ノード６０２および６０４は、捕捉プリアンブルを使用して捕捉動作を実行し、（たとえば、上記で説明したように、受信機ウィンドウを判断するために）ドリフト推定プリアンブルを使用してドリフト推定動作を実行する。いくつかの態様では、ノード６０２および６０４は、相対ドリフトの粗い推定値を用いて通信を確立する。例示的なドリフト推定動作について、図８Ａ〜図９に関連してより詳細に説明する。また、ブロック５０２において、ノード６０２および６０４の一方または両方は、（たとえば、メッセージを送信することによって）測距動作が行われることを示す。ノード６０２および６０４が測距を行うことを決定する前または後のいずれかで、測距のために交互配置されたパルス通信を確立する。たとえば、場合によっては、ノード６０２および６０４は、（たとえば、データ通信のための）対称チャネルを確立し、後で測距を行うことを選択する。代替的に、ノード６０２および６０４は、（たとえば、別の（１つまたは複数の）チャネルを介して通信することによって）測距を行うことを選択し、次いで対称チャネルをセットアップする。
【００３６】
ブロック５０４で表されるように、ノード６０２は、送信測距信号（たとえば、測距プリアンブル）を開始する。場合によっては、ノード６０２は、ノード６０２がその捕捉プリアンブルおよび／またはドリフト推定プリアンブルを送信した時間（たとえば、ドリフト推定プリアンブルが送信されてから規定された時間後）に基づいて測距プリアンブル系列の送信を開始する。場合によっては、ノード６０２は、ノード６０２がノード６０４から捕捉プリアンブル（たとえば、捕捉プリアンブルの立上りエッジ）を受信した時間に基づいて、その測距プリアンブル（たとえば、測距プリアンブルの立上りエッジ）の送信を開始すべき時間を判断する。たとえば、シンボルインデックスは、ここで使用すべき遅延期間を規定する（たとえば、シンボルインデックスは、遅延期間を指定するために使用される）。
【００３７】
ブロック５０６で表されるように、ノード６０４は、送信測距信号（たとえば、測距プリアンブル）を開始する。上記のように、ノード６０４が何らかの他のプリアンブルを送信または受信した時間に基づいて、ノード６０４は、その測距プリアンブル系列の送信を開始する。図４に示すように、ノード６０２および６０４の測距動作は、対称チャネルを使用することによって同時に行われ（たとえば、ノードによるパルスの少なくともいくつかの送信は、時間的に交互配置され）、それにより、所与のノードはパケットの１つまたは複数のパルスを送信し、次いで１つまたは複数のパルスを受信し、次いでパケットの１つまたは複数のパルスを送信し、以下同様である。これらの動作のタイミングは、たとえば、シンボルインデックスによって指定される。
【００３８】
ノード６０２および６０４は、各ノードが、他のノードから測距プリアンブルを受信するとき（および、各ノードがそれ自体の測距プリアンブルを送信するとき）、それらのそれぞれの測距仮説動作を実行する。したがって、いくつかの態様では、対称チャネルを使用することによってこれらの仮説動作を同時に実行する。ここで、測距仮説動作は、たとえば、測距プリアンブルの終了時にタイムスタンプの立上りエッジ（たとえば、１つまたは複数のパルス）の位置を特定することを可能にするために、受信したパルスの様々なサンプルの分析を行う。たとえば、タイムスタンプの立上りエッジが生じるところを推定するために（たとえば、立上りエッジの位置を特定するためのより狭い受信機探索ウィンドウを規定するために）、様々な仮説に関連する信号レベル（たとえば、検出されたエネルギーの合計）を（たとえば、しきい値に比較して）分析する。
【００３９】
図７Ａに、立上りエッジ検出が（たとえば、データ通信動作のために使用される）従来の信号検出とはどのように異なるかについて示す。ここで、ノードＡは、ノードＢに送信される（矢印７０４で表される）パルス７０２を送信する。パルス７０６は、ノードＢにおいて受信したパルスを表す。従来の信号検出では、典型的な捕捉ポイントは、最も強い信号経路に対応する。したがって、データ通信のために、パルス７０６は、ポイント７０８においてまたはその近くで捕捉される。対照的に、測距のために、捕捉探索は、パルス７０６の立上りエッジ７１０の位置を特定することを試みる。
【００４０】
図７Ｂに、測距捕捉探索が（たとえば、非コヒーレント受信機における）従来の探索よりも広い探索ウィンドウをどのように利用するかを示す。パルス７１２は、ノードＢにおいて受信したパルスを表し、パルス７２０は、ノードＡにおいて受信したパルスを表す。従来の信号検出では、探索ウィンドウ７１４は、ノードＢにおいてパルスを捕捉するように規定され、探索ウィンドウ７２２は、ノードＡにおいてパルスを捕捉するように規定される。しかしながら、時間期間７１８によって示されるように、探索ウィンドウ７１４は、パルス７１２の立上りエッジを捕捉するのに十分広くない。したがって、測距仮説検定は、通常の探索ウィンドウ７１４および７２２の前後で探索することができ（たとえば、探索ウィンドウが２倍広い）、立上りエッジを検出するために、（たとえば、１ｎｓのオーダーの）より高い分解能を用いて探索することができる。
【００４１】
図７Ｂおよび他の図に、本明細書では、ノードがパルスを送信し、次いでパルスを受信することができることを示す。また、ノードが１つまたは複数のパルスを受信する前に複数のパルスを送信することができることを諒解されたい。たとえば、ノード６０２がいくつかの測距プリアンブルパルスを送信し、次いでノード６０４がいくつかの測距プリアンブルパルスを送信することができる。
【００４２】
図５のブロック５０８で表されるように、ノード６０２は、パルスを送信し、対応するタイムスタンプを発生する。場合によっては、タイムスタンプを付けるべきパルスは、シンボルインデックスによって規定される。たとえば、シンボルインデックスは、ノード６０２の測距プリアンブル中の６４番目のパルスがタイムスタンプを付けるべきであることを指定する。いくつかの態様では、指定されたイベントの発生から規定された時間期間後に、パルス（たとえば、パルスの立上りエッジ）を送信することができる。たとえば、所与のイベント（たとえば、ノード６０２による捕捉プリアンブルまたは測距プリアンブルの立上りエッジの送信）の発生から規定された数のパルスの後に、そのパルスを送信することができる。
【００４３】
次いで、ブロック５１０で表されるように、ノード６０４は、ブロック５０８において送信されたパルスの立上りエッジがノード６０４において受信された時間を記録するためにタイムスタンプを発生する。場合によっては、ノード６０４は、シンボルインデックスに基づいてタイムスタンプを付けるべき受信したパルスを識別する。上記の例を続けると、ノード６０４は、ノード６０４がノード６０２から受信した測距プリアンブルの６４番目のパルスを識別し、次いでそのパルスの立上りエッジを識別し、その立上りエッジの到着時間に対応するタイムスタンプを発生する。
【００４４】
次いで、ブロック５１２で表されるように、ノード６０４はパルスを送信し、対応するタイムスタンプを発生する。また、場合によっては、ノード６０４によってタイムスタンプを付けるべきパルスは、シンボルインデックスによって規定される。たとえば、シンボルインデックスは、ノード６０４の測距プリアンブル中の７０番目のパルスがタイムスタンプを付けるべきであることを指定する。いくつかの態様では、指定されたイベントの発生から規定された時間期間後に、パルス（たとえば、パルスの立上りエッジ）を送信することができる。たとえば、所与のイベント（たとえば、ノード６０４による捕捉プリアンブルまたは測距プリアンブルの立上りエッジの送信）の発生から規定された数のパルスの後に、そのパルスを送信することができる。いくつかの態様では、パルスの送信の時間は、ノード６０２がそのタイムスタンプを送信してから規定された遅延期間後、またはノード６０４がノード６０２によって送信されたタイムスタンプ（たとえば、タイムスタンプの立上りエッジ）を受信してから規定された遅延期間後に対応する。たとえば、このタイミングは、あらかじめ既定されるか、シンボルインデックスによって指定されるか、または何らかの他の方法で指定される。
【００４５】
また、いくつかの実装形態では（たとえば、ノード６０２および６０４がそれらのそれぞれの測距プリアンブルを開始すべき時間を独立して判断した結果として、応答時間が動的な値である場合）ノード６０４は、応答時間の指示をノード６０２に送信する。場合によっては、ノード６０４は、ブロック５１０および５１２において記録されたタイムスタンプをノード６０２に送信するか、またはこれらの２つのタイムスタンプ間の時間差（たとえば、Ｔ3B−Ｔ2B）を送信する。いくつかの場合では、ノード６０４は、オフセット値をノード６０２に送信することができる。たとえば、図７Ｂに示すように、探索ウィンドウの開始とＴ3Bにおけるパルスの送信の時間との間の遅延期間７１６は、プロトコルによって規定される。そのような場合、ノード６０４は、オフセット７１８の指示をノード６０２に送信することができる。
【００４６】
図４に示すように、ノード６０２および６０４は、タイムスタンプ関連の動作を同時に実行することができる。たとえば、ノードは、測距仮説動作を同時に実行する。さらに、各ノードは、タイムスタンプを付けるべき１つまたは複数のパルスを識別し、そのようなパルスを送信するための動作を実行するのと同時に、受信したパルスを処理し、タイムスタンプを付けるべきパルスを識別し、パルスにタイムスタンプを付ける。
【００４７】
図５のブロック５１４で表されるように、ノード６０２は、ブロック５１２において送信されたパルスの立上りエッジがノード６０２において受信された時間を記録するためにタイムスタンプを発生する。場合によっては、ノード６０２は、シンボルインデックスに基づいてタイムスタンプを付けるべき受信したパルスを識別する。上記の例を続けると、ノード６０２は、ノード６０２がノード６０４から受信した測距プリアンブルの７０番目のパルスを識別し、次いでそのパルスの立上りエッジを識別し、その立上りエッジの到着時間に対応するタイムスタンプを発生する。
【００４８】
次いで、ノード６０２（たとえば、距離判断器６３０）は、それが送信および受信したパルスの少なくともいくつかに基づいてノード６０４までの距離を判断する。場合によっては、ノード６０２は、ノード６０２がそのタイムスタンプを付けられたパルス（たとえば、タイムスタンプを付けられたパルスの立上りエッジ）を送信した時間と、ノード６０２がノード６０４からタイムスタンプを付けられたパルス（たとえば、タイムスタンプを付けられたパルスの立上りエッジ）を受信した時間とに基づいて規定された時間期間から、ノード６０４から受信した応答時間を減算する。ノード６０４がオフセット７１８（図７Ｂ）の指示を送信した場合、ノード６０２は、その対応する時間オフセット７２４を判断し、応答時間を判断するためにこのオフセット情報を使用する。
【００４９】
上述のように、他の場合には、応答時間を特定の（たとえば、あらかじめ規定された）値であると指定することができる。たとえば、ブロック５１０においてパルスを受信すると、ノード６０４がノード６０２からパルスの立上りエッジを受信してから規定された時間期間後に、プリアンブル系列中の適切なパルス（たとえば、６４番目のパルス）を送信するように、ノード６０４はそのプリアンブル系列を調整する。いくつかの態様では、ノード６０４は、それがノード６０２から測距プリアンブルの立上りエッジを受信した時間を遡及して判断する。たとえば、ノード６０４は、ノード６０４がその測距プリアンブルの送信を開始した後（たとえば、ノード６０４が、それがノード６０２から受信した測距プリアンブルのいくつかのパルスを処理した後）しばらくしてからその立上りエッジの正確なタイミングを判断する。次いで、ノード６０４がノード６０２からプリアンブルの立上りエッジを実際に受信した時間に基づいて、ノード６０４は、そのタイムスタンプを付けられたパルスを送信すべき時間（たとえば、ノード６０２からタイムスタンプを付けられたパルスの立上りエッジを受信してから規定された時間期間後）を判断する。
【００５０】
ノード６０４がそのプリアンブル系列を調整する場合、ノード６０２はこの変更を考慮するように構成できる。たとえば、ノード６０２は、より広い探索ウィンドウを利用するか、または（たとえば、ノード６０４がその測距プリアンブルタイミングを緩やかに調整する場合）タイムスタンピングを行う前により長い時間期間を待つことがある。
【００５１】
応答時間が指定される実装形態では、ノード６０２（たとえば、距離判断器６３０）は、ノード６０２のタイムスタンプと固定応答時間とに基づいてノード６０４までの距離を判断する。たとえば、ノード４０２は、Ｔ4A−Ｔ1Aから規定された応答時間を減算することによって、往復時間を判断する。
【００５２】
上述のように、比較的低い複雑度の時間追跡アルゴリズムを採用して、本明細書で説明するシステムにおいてドリフト誤差を低減することができる。次に、（たとえば、ドリフト誤差の推定値を与えることによって）このドリフト誤差を低減するために使用できる例示的な２次アーリーレートゲートベースの低複雑度時間追跡アルゴリズムについて、図８Ａ〜図９に関連して説明する。システムパラメータに応じて、このアルゴリズムは、数ｐｐｍ（たとえば、１０ｐｐｍのオーダー）の精度を配信することができる。
【００５３】
ＵＷＢシステムは極めて狭いパルスを使用して通信するので、受信機時間追跡アルゴリズムは重要である。パルス追跡の許容誤差は、エネルギー検出受信機の場合にはナノ秒のオーダーであり、コヒーレント受信機の場合にはピコ秒のオーダーである。以下で、たとえば、低電力ＵＷＢエネルギー検出受信機において使用されるアーリーレート時間追跡アルゴリズムの使用について説明する。以下で、いくつかの態様における、非コヒーレント低電力ＵＷＢ無線のための正確な時間追跡を可能にする方法、受信中にループパラメータを適宜に変更することによって粗追跡と微追跡とを可能にする方法、通信リンクを形成する２つのデバイス間のクロックドリフトを推定する方法、測距および通信における使用、例示的な決定ブロック処理方法、ＰＰＭ被変調ＵＷＢのための例示的な決定ブロック処理方法、および「よりアーリー」なウィンドウと「よりレート」なウィンドウとを時々見ることによって極大値の影響を低減する方法について説明する。
【００５４】
非コヒーレント（たとえば、エネルギー検出器）ＵＷＢ受信機について考える。時間追跡ループの目的は、エネルギー検出統合ウィンドウを最適なロケーションにできるだけ近接させておくことである。時間追跡アルゴリズムが除去しなければならない誤差のタイプは、初期オフセット誤差（捕捉からのキャリーオーバー）、クロックドリフトによる送信機と受信機との間のタイミングドリフト、ならびにタイミング回路およびクロックのジッタを含むことができる。
【００５５】
図８Ａに、アーリーレート時間追跡アルゴリズムを実装するための例示的な構造を示す。図８Ｂに、（たとえば、それにより、エネルギーが各ウィンドウ中に検出される）アーリー、通常、およびレート（Ｅ、Ｎ、およびＬ）ウィンドウの例示的な位置を示す例示的なＵＷＢチャネル信号を示す。ここで、公称ウィンドウ（Ｎ）はデータ検出のために使用される。決定ブロック８０２は、アーリー、通常、およびレート入力（Ｅ、ＮおよびＬ）を処理し、出力を乗算器８０４に与える。乗算器８０４は、パラメータαをこの出力に乗算し、その結果をループフィルタＦ（ｚ）８０６に与える。ループフィルタ８０６の出力を加算器８０８に与えて、エネルギー検出器８１０によって使用される公称ウィンドウ（Ｎ）の位置を制御する信号θ（ｎ）を供給する。決定ブロック８０２およびループフィルタ８０６は、公称ウィンドウが最適位置に近接したままでいるように設計できる。いくつかの態様では、決定ブロック８０２、ループフィルタ８０６、エネルギー検出ウィンドウの長さ、ならびにアーリー、公称、およびレートウィンドウ間の間隔の特定の設計は、時間追跡ループが消去しなければならない誤差の性質に依存する。
【００５６】
いくつかのシステムでは、アーリーエネルギー値およびレートエネルギー値ＥおよびＬは、パルスごとに更新されない。たとえば、それらは、交互のパルスごとにのみ更新されることがある。
【００５７】
決定ブロック８０２によって実行される処理演算の例には、Ｅ−Ｌ、すなわちアーリーゲートのエネルギーとレートゲートのエネルギーとの間の差、Ｅ−ＬのＮビット量子化、符号（Ｅ−Ｌ）、消去領域および異常値領域をもつ符号（Ｅ−Ｌ）、ならびに交互のパルスの場合のＥ−ＮおよびＮ−Ｌがある。決定ブロック８０２の特定の演算の選択は、実装形態の性質および追跡誤差の性質に依存することがある。
【００５８】
ＵＷＢチャネル中のアーリーレートゲートループが遭遇することがある１つの問題は、極大値である。図９に示すように、いずれの方向にもドリフトがないチャネルでは、複数のポイントがある場合がある。これらの準最適ポイントにおいて止まらないように、ループのパラメータを設計することができる。
【００５９】
さらに、時間追跡ループは、ちょうど現在のＥ、ＮおよびＬウィンドウ以外の位置を見ることができる。ループは、時々、「よりアーリー」なウィンドウおよび「よりレート」なウィンドウを見て確認し、それが極大値（たとえば、極大値９０２Ａまたは９０２Ｂ）において止まっているかどうかを確かめることができる。特定のパラメータ（たとえば、頻度、「アーリー」または「レート」の程度）は、実装形態の性質、追跡誤差の性質、およびチャネルパラメータ（たとえば、遅延拡散）に依存することがある。
【００６０】
次に、例示的なループフィルタオプションについて説明する。典型的には、１次ループまたは２次ループを使用することができる。
【００６１】
一例では、Ｆ（ｚ）は、１次ループの場合、１に等しく設定される。アキュムレータ８０８と組み合わせて、これは、式２に従って公称ウィンドウθ（ｎ）の現在の位置を変更することができ、φ（ｎ）は決定ブロック８０２の出力である。１次フィルタは、所定の位置にある一定の初期誤差を消去するのに十分である。
【数２】
【００６２】
２次ループは、式３および式４に従って、現在の標本化位相θ（ｎ）を変更することができる。このフィルタはまた、タイミングドリフト成分を消去することができる。
【数３】
【００６３】
非コヒーレント低電力システムでは、時間追跡ループは、パケットの開始時に粗追跡のために使用され、その後の微追跡のために使用される。最初に、時間追跡ループは、捕捉分解能による大きいオフセットに対処しなければならない。このシナリオでは、アグレッシブなループパラメータが良好な動作点に急速に達することが必要である。しかしながら、アグレッシブなループはまた、ウィンドウ位置の著しい発振につながることがある。したがって、よりアグレッシブではない追跡ループが統合ウィンドウの初期同調後に有用となることがある。
【００６４】
これらの２つの目的は、２次パラメータβを変更することによって達成できる。最初に、βの大きい値を使用して、速い応答をもつループを得る。次いで、パラメータを低減して微追跡ループを得る。たとえば、ループパラメータの変動の１つの可能な方法は、β（ｎ）＝β（０）γnであり、ここで、γは、適宜に選択されたパラメータである。別の方法では、パケット受信の様々な段において使用されているセットの様々な要素をもつ値の有限セットを利用する。
【００６５】
式３中のパラメータΔ（ｎ）は、２つのデバイスの相対クロックドリフトの推定値である。この推定値の精度は、いくつかの態様では、特定のシステム、ならびにループパラメータαおよびβに依存する。パラメータがアグレッシブである場合、Δ（ｎ）の変動は非常に高く、信頼できない推定値になることがある。しかしながら、ループパラメータのよりアグレッシブではないセットは、相対ドリフトの優れた推定値を与えることができる。
【００６６】
上述のように、双方向測距などの測距アルゴリズムに関連して相対ドリフトの推定値を使用することができる。たとえば、所与のノード（たとえば、ノードＢ）は、ドリフト推定値に基づいてそのタイミングを調整するか、またはドリフト推定値の指示を関連するノード（たとえば、ノードＡ）に送信することができる。このようにして、測距動作（たとえば、応答時間Ｄを考慮に入れること）の許容できるレベル内に相対ドリフトを動かすことができる。
【００６７】
また、大きい相対クロックドリフトの可能性は、より低いパルスレートで通信することをＵＷＢにおいて困難にすることがある。より低いレートの時間追跡ループが極めて良好な初期状態から開始することができるとき、相対ドリフトの良好な推定値の可用度により、低パルスレート通信が可能になる。
【００６８】
この説明のために、ＢＰＰＭ変調を使用すると仮定する。ＢＰＰＭシンボルごとに、「０」および「１」を表す２つの可能なパルス位置がある。「０」位置中に収集されるエネルギー値をＥ0、Ｎ0、およびＬ0によって示し、「１」位置中に収集されるエネルギー値をＥ1、Ｎ1、およびＬ1によって示す。追跡ループは、どのシンボルが送信されたかを知っている場合、ウィンドウ位置を変更するために対応するエネルギー値を使用することができる。しかし、その決定を復号し、次いで再符号化しなければ、正確なシンボルを知ることは不可能である。以下は、一部の考えられる例である。
【数４】
【００６９】
第１の方法は、各パルスに対してシンボル決定を行い、パルス誤差の影響から損害を被ることがある。システム動作点が極めて高いパルス誤り率を有する場合、この方法は問題に遭遇することがある。最後の２つの方法は、パルス決定を必要としないが、さらなる雑音の存在から損害を被ることがある。方法間のパフォーマンス比較は、いくつかの態様では、システム動作状態およびタイミング誤差の性質に依存する。
【００７０】
上記のアルゴリズムにより、非コヒーレント低電力ＵＷＢ無線の良好な時間追跡が可能になる。また、このアルゴリズムにより、必要な場合、通信リンクを確立するデバイスの相対クロックドリフトの正確な推定が可能になる。
【００７１】
本明細書の教示は、少なくとも１つの他のデバイスと通信するための様々な構成要素を採用するデバイスに組み込むことができる。図１０に、デバイス間の通信を可能にするために採用されるいくつかの例示的な構成要素を示す。ここで、第１のデバイス１００２および第２のデバイス１００４は、好適な媒体上のワイヤレス通信リンク１００６を介して通信するように適合される。
【００７２】
最初に、デバイス１００２からデバイス１００４へ（たとえば、逆方向リンク）の情報の送信に関与する構成要素について論じる。送信（「ＴＸ」）データプロセッサ１００８は、データバッファ１０１０または何らかの他の好適な構成要素からトラフィックデータ（たとえば、データパケット）を受信する。送信データプロセッサ１００８は、選択された符号化および変調方式に基づいて各データパケットを処理（たとえば、符号化、インターリーブ、およびシンボルマッピング）し、データシンボルを与える。一般に、データシンボルはデータの変調シンボルであり、パイロットシンボルは（アプリオリに知られる）パイロットの変調シンボルである。変調器１０１２は、データシンボル、パイロットシンボル、場合によっては逆方向リンクのためのシグナリングを受信し、変調（たとえば、ＯＦＤＭまたは何らかの他の好適な変調）および／またはシステムによって指定された他の処理を実行し、出力チップストリームを与える。送信機（「ＴＭＴＲ」）１０１４は、出力チップストリームを処理（たとえば、アナログに変換、フィルタ処理、増幅、および周波数アップコンバート）し、変調信号を生成し、これが次いでアンテナ１０１６から送信される。
【００７３】
（デバイス１００４と通信中の他のデバイスからの信号とともに）デバイス１００２によって送信される変調信号は、デバイス１００４のアンテナ１０１８によって受信される。受信機（「ＲＣＶＲ」）１０２０は、アンテナ１０１８からの受信信号を処理（たとえば、調整およびデジタル化）し、受信サンプルを与える。復調器（「ＤＥＭＯＤ」）１０２２は、受信サンプルを処理（たとえば、復調および検出）し、（１つまたは複数の）他のデバイスによってデバイス１００４に送信されたデータシンボルのノイズの多い推定値である場合がある検出データシンボルを与える。受信（「ＲＸ」）データプロセッサ１０２４は、検出データシンボルを処理（たとえば、シンボルデマッピング、デインターリーブ、および復号）し、各送信デバイス（たとえば、デバイス１００２）に関連する復号データを与える。
【００７４】
次に、デバイス１００４からデバイス１００２へ（たとえば、順方向リンク）の情報の送信に関与する構成要素について論じる。デバイス１００４において、トラフィックデータが送信（「ＴＸ」）データプロセッサ１０２６によって処理されて、データシンボルが発生される。変調器１０２８は、データシンボル、パイロットシンボルおよび順方向リンクのためのシグナリングを受信し、変調（たとえば、ＯＦＤＭまたは何らかの他の好適な変調）および／または他の適切な処理を実行し、出力チップストリームを与え、これがさらに送信機（「ＴＭＴＲ」）１０３０によって調整され、アンテナ１０１８から送信される。いくつかの実装形態では、順方向リンクのためのシグナリングは、逆方向リンク上でデバイス１００４に送信するすべてのデバイス（たとえば、端末）のために、コントローラ１０３２によって発生される電力制御コマンドおよび（たとえば、通信チャネルに関する）他の情報を含む。
【００７５】
デバイス１００２において、デバイス１００４によって送信された変調信号が、アンテナ１０１６によって受信され、受信機（「ＲＣＶＲ」）１０３４によって調整およびデジタル化され、復調器（「ＤＥＭＯＤ」）１０３６によって処理されて、検出データシンボルが得られる。受信（「ＲＸ」）データプロセッサ１０３８は、検出データシンボルを処理し、デバイス１００２のための復号データおよび順方向リンクシグナリングを与える。コントローラ１０４０は、電力制御コマンドおよび他の情報を受信して、データ送信を制御し、デバイス１００４への逆方向リンク上の送信電力を制御する。
【００７６】
コントローラ１０４０および１０３２は、それぞれデバイス１００２およびデバイス１００４の様々な動作を指示する。たとえば、コントローラは、フィルタについての情報を報告して適切なフィルタを決定し、フィルタを使用して情報を復号することができる。データメモリ１０４２および１０４４は、それぞれコントローラ１０４０および１０３２によって使用されるプログラムコードおよびデータを記憶することができる。
【００７７】
図１０はまた、通信構成要素が、本明細書で教示する測距動作を実行する１つまたは複数の構成要素を含むことができることを示す。たとえば、測距制御構成要素１０４６は、コントローラ１０４０および／またはデバイス１００２の他の構成要素と協働して、別のデバイス（たとえば、デバイス１００４）に／から信号を送信／受信することができる。同様に、測距制御構成要素１０４８は、デバイス１００４のコントローラ１０３２および／または他の構成要素と協働して、別のデバイス（たとえば、デバイス１００２）との間で信号を送信／受信することができる。各デバイス１００２および１００４について、説明する構成要素の２つ以上の機能が単一の構成要素によって提供できることを諒解されたい。たとえば、単一の処理構成要素が測距制御構成要素１０４６およびコントローラ１０４０の機能を提供し、また、単一の処理構成要素が測距制御構成要素１０４８およびコントローラ１０３２の機能を提供することができる。
【００７８】
ワイヤレスデバイスは、ワイヤレスデバイスにおいて送信または受信される信号に基づいて機能を実行する様々な構成要素を含むことができる。たとえば、ワイヤレスヘッドセットは、判断された距離に基づいて指示を与え、および／または受信機を介して受信されたデータに基づいてオーディオ出力を与えるように適合されたトランスデューサを含むことができる。ワイヤレスウォッチは、判断された距離および／または受信機によって受信されたデータに基づいて指示を与えるように適合されたユーザインターフェースを含むことができる。ワイヤレス検知デバイスは、送信機によって送信されるデータを与えるように適合されたセンサを有することができる。
【００７９】
ワイヤレスデバイスは、好適なワイヤレス通信技術に基づくあるいはサポートする１つまたは複数のワイヤレス通信リンクを介して通信することができる。たとえば、いくつかの態様では、ワイヤレスデバイスはネットワークに関連することができる。いくつかの態様では、ネットワークは、超広帯域技術または何らかの他の好適な技術を使用して実装された（たとえば、３０メートルのオーダーのワイヤレスカバレージエリアをサポートする）パーソナルエリアネットワーク、または（たとえば、１０メートルのオーダーのワイヤレスカバレージエリアをサポートする）ボディエリアネットワークを備えることができる。いくつかの態様では、ネットワークはローカルエリアネットワークまたはワイドエリアネットワークを備えることができる。ワイヤレスデバイスは、たとえば、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＯＦＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、Ｗｉ−Ｆｉなど、１つまたは複数の様々なワイヤレス通信技術、プロトコル、または標準をサポートあるいは使用することができる。同様に、ワイヤレスデバイスは１つまたは複数の様々な対応する変調方式または多重化方式をサポートあるいは使用することができる。したがって、ワイヤレスデバイスは、上記または他のワイヤレス通信技術を使用して１つまたは複数のワイヤレス通信リンクを確立し、それを介して通信するために適切な構成要素（たとえば、エアインターフェース）を含む。たとえば、デバイスは、ワイヤレス媒体上の通信を可能にする様々な構成要素（たとえば、信号発生器および信号処理器）を含むことができる関連する送信機構成要素および受信機構成要素（たとえば、送信機６１０および６１４ならびに受信機６１２および６１６）とともにワイヤレストランシーバを備えることができる
いくつかの態様では、ワイヤレスデバイスは、インパルスベースのワイヤレス通信リンクを介して通信することができる。たとえば、インパルスベースのワイヤレス通信リンクは、比較的短い長さ（たとえば、数ナノ秒以下のオーダー）および比較的広い帯域幅を有する超広帯域パルスを利用することができる。いくつかの態様では、超広帯域パルスは、近似的に２０％以上のオーダーの比帯域幅を有する、および／または近似的に５００ＭＨｚ以上のオーダーの帯域幅を有することができる。
【００８０】
本明細書の教示は、様々な装置（たとえば、デバイス）に組み込む（たとえば、装置内に実装する、または装置によって実行する）ことができる。たとえば、本明細書で教示する１つまたは複数の態様は、電話（たとえば、セルラー電話）、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、娯楽デバイス（たとえば、音楽またはビデオデバイス）、ヘッドセット（たとえば、ヘッドフォン、イヤピースなど）、マイクロフォン、医療検知デバイス（たとえば、生体センサ、心拍数モニタ、歩数計、ＥＫＧデバイス、スマートバンデージなど）、ユーザ入出力デバイス（たとえば、ウォッチ、遠隔制御装置、照明スイッチ、キーボード、マウスなど）、環境検知デバイス（たとえば、タイヤ空気圧モニタ）、医療または環境感知デバイスからデータを受信することができるモニタ、コンピュータ、ポイントオブセールデバイス、娯楽デバイス、補聴器、セットトップボックス、または他の好適なデバイスに組み込むことができる。
【００８１】
これらのデバイスは、異なる電力およびデータ要件を有することができる。いくつかの態様では、本明細書の教示は、（たとえば、インパルスベースのシグナリング方式および低デューティサイクルモードを使用して）低電力適用例で使用するように適合でき、（たとえば、高帯域パルスを使用して）比較的高いデータレートを含む様々なデータレートをサポートすることができる。
【００８２】
いくつかの態様では、ワイヤレスデバイスは、通信システムのためのアクセスデバイス（たとえば、アクセスポイント）を備えることができる。そのようなアクセスデバイスは、たとえば、ワイヤードまたはワイヤレス通信リンクを介して別のネットワーク（たとえば、インターネットまたはセルラーネットワークなどのワイドエリアネットワーク）への接続性を提供することができる。したがって、アクセスデバイスは、別のデバイス（たとえば、ワイヤレス局）が他のネットワークまたは何らかの他の機能にアクセスできるようにすることができる。さらに、それらのデバイスの一方または両方はポータブルでも、場合によっては比較的非ポータブルでもよいことを諒解されたい。また、ワイヤレスデバイスは、適切な通信インターフェースを介して非ワイヤレスの方式で（たとえば、ワイヤード接続を介して）情報を送信および／または受信することもできることを諒解されたい。
【００８３】
本明細書で説明する構成要素は、様々な方法で実装できる。図１０および図１２を参照すると、装置１０００および１２００が、たとえば、１つまたは複数の集積回路（たとえば、ＡＳＩＣ）によって実装される機能を表す、または本明細書で教示する何らかの他の方法で実装できる、一連の相互に関係する機能ブロックとして表されている。本明細書で論じるように、集積回路は、プロセッサ、ソフトウェア、他の構成要素、またはそれらの何らかの組合せを含むことができる。
【００８４】
装置１１００および１２００は、様々な図に関して上述した機能のうちの１つまたは複数を実行することができる１つまたは複数のモジュールを含むことができる。たとえば、送信用ＡＳＩＣ１１０２は、たとえば、本明細書で論じる送信機に対応する。受信用ＡＳＩＣ１１０４は、たとえば、本明細書で論じる受信機に対応する。距離判断用ＡＳＩＣ１１０６は、たとえば、本明細書で論じる距離判断器に対応する。送信および受信時間判断用ＡＳＩＣ１１０８は、たとえば、本明細書で論じる通信コントローラに対応する。測距仮説検定実行用ＡＳＩＣ１１１０は、たとえば、本明細書で論じる仮説プロセッサに対応する。通信用ＡＳＩＣ１１１２は、たとえば、本明細書で論じる通信コントローラに対応する。受信用ＡＳＩＣ１２０２は、たとえば、本明細書で論じる受信機に対応する。送信用ＡＳＩＣ１２０４は、たとえば、本明細書で論じる送信機に対応する。タイムスタンプメッセージタイミング判断用ＡＳＩＣ１２０６は、たとえば、本明細書で論じるタイムスタンププロセッサに対応する。送信および受信時間判断用ＡＳＩＣ１２０８は、たとえば、本明細書で論じる通信コントローラに対応する。測距仮説検定実行用ＡＳＩＣ１２１０は、たとえば、本明細書で論じる仮説プロセッサに対応する。通信用ＡＳＩＣ１２１２は、たとえば、本明細書で論じる通信コントローラに対応する。
【００８５】
上記のように、いくつかの態様では、これらの構成要素は、適切なプロセッサ構成要素により実装できる。これらのプロセッサ構成要素は、いくつかの態様では、少なくとも部分的には本明細書で教示する構造を使用して実装できる。いくつかの態様では、プロセッサは、これらの構成要素のうちの１つまたは複数の機能の一部もしくはすべてを実装するように適合できる。いくつかの態様では、破線の囲みによって表される構成要素のうちの１つまたは複数は任意選択である。
【００８６】
上記のように、装置１１００および１２００は、１つまたは複数の集積回路を備えることができる。たとえば、いくつかの態様では、単一の集積回路は、示された構成要素のうちの１つまたは複数の機能を実装することができ、一方、他の態様では、２つ以上の集積回路は、示された構成要素のうちの１つまたは複数の機能を実装することができる。
【００８７】
さらに、図１１および図１２で表される構成要素および機能ならびに本明細書で説明する他の構成要素および機能は任意の好適な手段を使用して実装できる。そのような手段は、少なくとも部分的には本明細書で教示する対応する構造を使用して実装することもできる。たとえば、図１１および図１２の「ＡＳＩＣ」構成要素に関連して上述した構成要素はまた、同様に指定された「手段」機能に対応することができる。したがって、いくつかの態様では、そのような手段のうちの１つまたは複数は、本明細書で教示するプロセッサ構成要素、集積回路、または他の好適な構造のうちの１つまたは複数を使用して実装できる。
【００８８】
また、本明細書における「第１」、「第２」などの名称を使用した要素への言及は、それらの要素の数量または順序を概括的に限定するものでないことを理解されたい。むしろ、これらの名称は、本明細書において２つ以上の要素またはある要素の複数の例を区別する便利な方法として使用できる。したがって、第１および第２の要素への言及は、そこで２つの要素のみが使用できること、または第１の要素が何らかの方法で第２の要素に先行しなければならないことを意味するものではない。また、別段の規定がない限り、要素のセットは１つまたは複数の要素を備えることがある。さらに、明細書または特許請求の範囲において使用される「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」という形式の用語は、「ＡまたはＢまたはＣ、あるいはそれらの任意の組合せ」を意味する。
【００８９】
情報および信号は多種多様な技術および技法のいずれかを使用して表すことができることを、当業者は理解されよう。たとえば、上記の説明全体にわたって言及されるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁性粒子、光場または光学粒子、あるいはそれらの任意の組合せによって表すことができる。
【００９０】
さらに、本明細書で開示した態様に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、プロセッサ、手段、回路、およびアルゴリズムステップのいずれかは、電子ハードウェア（たとえば、情報源符号化または何らかの他の技法を使用して設計できる、デジタル実装形態、アナログ実装形態、またはそれら２つの組合せ）、命令を組み込んだ様々な形態のプログラムまたは設計コード（便宜上、本明細書では「ソフトウェア」または「ソフトウェアモジュール」と呼ぶことがある）、あるいは両方の組合せとして実装できることを当業者は諒解されよう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを、上記では概してそれらの機能に関して説明した。そのような機能をハードウェアとして実装するか、ソフトウェアとして実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装することができるが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じるものと解釈すべきではない。
【００９１】
本明細書で開示した態様に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュールおよび回路は、集積回路（「ＩＣ」）、アクセス端末、またはアクセスポイント内に実装できるか、またはそれらによって実行できる。ＩＣは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、電気構成要素、光学構成要素、機械構成要素、あるいは本明細書で説明する機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを備えることができ、ＩＣの内部に、ＩＣの外側に、またはその両方に常駐するコードまたは命令を実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとすることができるが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械とすることができる。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実装することもできる。
【００９２】
開示されたプロセス中のステップの特定の順序または階層は例示的な手法の一例であることを理解されたい。設計の選好に基づいて、プロセス中のステップの特定の順序または階層は本開示の範囲内のまま再構成できることを理解されたい。添付の方法クレームは、様々なステップの要素を例示的な順序で提示したものであり、提示された特定の順序または階層に限定されるものではない。
【００９３】
本明細書で開示する態様に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアで実施するか、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで実施するか、またはその２つの組合せで実施することができる。ソフトウェアモジュール（たとえば、実行可能命令および関連するデータを含む）ならびに他のデータは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野で知られる他の形態のコンピュータ可読記憶媒体など、データメモリ中に常駐することができる。プロセッサが記憶媒体から情報（たとえばコード）を読み取り、情報を記憶媒体に書き込むことができるように、例示的な記憶媒体を、たとえばコンピュータ／プロセッサ（便宜上、本明細書では「プロセッサ」と呼ぶことがある）などのマシンに結合することができる。例示的な記憶媒体はプロセッサと一体とすることができる。プロセッサおよび記憶媒体はＡＳＩＣ中に常駐することができる。ＡＳＩＣはユーザ機器中に常駐することができる。代替として、プロセッサおよび記憶媒体はユーザ機器中の個別部品として常駐することができる。さらに、いくつかの態様では、好適なコンピュータプログラム製品は、本開示の態様のうちの１つまたは複数に関するコードを備える（たとえば、少なくとも１つのコンピュータによって実行可能なコードで符号化された）コンピュータ可読媒体を備えることができる。いくつかの態様では、コンピュータプログラム製品はパッケージ材料を備えることができる。
【００９４】
開示された態様の前述の説明は、当業者が本開示を実施または使用できるようにするために提供されるものである。これらの態様への様々な変更は当業者には容易に明らかになり、本明細書で定義された包括的な原理は本開示の範囲から逸脱することなく他の態様に適用できる。したがって、本開示は、本明細書で示した態様に限定されるものではなく、本明細書で開示した原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、２００８年８月２０日に出願され、代理人整理番号第０８１４２９Ｐ１号を付与された、同一出願人が所有する米国特許仮出願第６１／０９０，３２９号の利益および優先権を主張する。
【０００２】
本出願は、一般にワイヤレス技術に関し、より詳細には、限定はしないが、双方向測距に関する。
【背景技術】
【０００３】
距離測定では、２つのロケーション間の距離を判断する。典型的なシナリオでは、レンジファインダーなどの測距デバイスがレンジファインダーから別の対象物までの距離を測定する。ここで、測距デバイスは、信号が測距デバイスと別のデバイスとの間を移動するのにかかる時間量を判断することができる。次いで、測距デバイスは、信号伝搬時間と信号の既知の伝搬速度（たとえば、光速）とに基づいてデバイス間の距離を計算することができる。距離測定デバイスは、レーザ、レーダ、ソナー、および様々な形態の高周波（「ＲＦ」）シグナリングなど、様々な技術を採用することができる。便宜のために、距離測定という用語は、本明細書では単に測距と呼ぶ。
【０００４】
場合によっては、２つのデバイス間の距離を判断するために双方向測距技法を採用することができる。図１に、測距動作に関与する２つのノード（たとえば、ワイヤレスデバイス）についての測距信号タイミングの簡略化された例を示す。ここで、ノードＡは、ノードの各々によって送信される信号に関連する往復時間（round-trip time）に基づいてノードＢまでの距離を測定する。便宜のために、図１の信号を簡略化された形態で示す。ノードＡによって送信された信号１０２は、（矢印１０４で表されるように）時間期間１０８によって表される伝搬時間後にノードＢにおいて信号１０６として受信される。信号１０６を受信した後、ノードＢは信号１１２を送信し、信号１１２は（矢印１１４で表されるように）時間期間１１８によって表される伝搬時間後にノードＡにおいて信号１１６として受信される。各ノードは、これらの信号の送信および受信に関連するタイミング指示（以下タイムスタンプと呼ぶ）を発生する。それらのそれぞれの送信動作に関連して、ノードＡは、クロックＡとして示されたクロックを使用し、ノードＢは、クロックＢとして示されたクロックを使用することができる。動作中、これらのクロック間にオフセットＴ0が生じることがある。ノードＡおよびＢにおける送信タイムスタンプ（それぞれＴ1AおよびＴ3B）、ならびにノードＡおよびＢにおける受信タイムスタンプ（それぞれＴ4AおよびＴ2B）が与えられれば、未知のクロックオフセットＴ0を知ることなしに（たとえば、時間期間１０８または１１８に対応する）推定伝搬遅延Ｔpを計算することができる。たとえば、２Ｔｐ＝（Ｔ4A−Ｔ1A）−（Ｔ3B−Ｔ2B）に従って往復時間推定値を判断することができる。ここで、Ｔ1A、Ｔ2B、Ｔ3B、およびＴ4Aが測定可能である。したがって、（時間期間１１０によって表される）ノードＢのターンアラウンドタイムをノードＡに与えることによって、ノードＡは、信号１０２の送信と信号１１６の受信との間の（時間期間１２０によって表される）時間期間と、ターンアラウンドタイムとに基づいて、往復時間を計算することができる。
【０００５】
図２に、２つのノードＡとノードＢとの間の相対距離を測定するために双方向メッセージ交換方式をどのように採用することができるかについてのより詳細な例を示す。この例では、所与のノードによる送信を、そのノードについて示された水平線の上のブロックによって表し、所与のノードによる受信を水平線の下のブロックによって表す。ここで、ノードＡによる測距パケットの送信をブロック２０２によって表し、ノードＢによるそのパケットの受信をブロック２０４によって表す。同様に、ノードＢによる応答測距パケットの送信をブロック２０６によって表し、ノードＡによるそのパケットの受信をブロック２０８によって表す。各測距パケットは、（たとえば、最初に送信ノードからのメッセージのタイミングを捕捉するために受信ノードによって使用される）捕捉プリアンブルと、（たとえば、より正確なタイミングを捕捉し、測距動作のための見通し内経路を推定するために使用される）測距プリアンブルと、（たとえば、上記で説明したタイムスタンプＴ1A、Ｔ2B、Ｔ3B、およびＴ4Aに対応する）タイムスタンピングシンボルとを含むことができる。応答パケットは、ノードＢが測距パケットを受信した後にその応答パケットを送信するのにかかった時間量を示すことができる（たとえば、ノードＢは、そのターンアラウンドタイムの指示を送信することができる）。したがって、ノードＡは、このターンアラウンドタイムを使用してパケットの実際の伝搬時間を判断することができる。たとえば、ノードＡは、ノードＡがその測距パケットを送信した時間（たとえば、タイムスタンプＴ1A）から、ノードＡが応答パケットを受信した時間（たとえば、タイムスタンプＴ4A）までに経過した時間量として、総往復時間を計算する。次いで、ノードＡは、総往復時間からターンアラウンドタイムを減算することによって実際の伝搬時間を判断することができる。
【０００６】
実際問題として、２つのノードによって使用されるクロック（たとえば、クロックＡおよびＢ）のタイミングは、理想的なクロックに対してドリフトすることがある。クロックＡおよびＢのドリフトがそれぞれβAおよびβBである場合、推定伝搬遅延Ｔp’は、式１によって与えられる誤差を有することがあり、式１で、Ｄは有効応答時間（たとえば、ターンアラウンドタイム１１０）を表す。
【数１】
【０００７】
一般に、有効応答時間Ｄは比較的大きい（たとえば、ミリ秒のオーダーである）。Ｄ＝５ミリ秒であり、必要とされるタイミング精度が１ナノ秒である場合、残留クロックドリフトは、０．４パーツパーミリオン（「ｐｐｍ」）未満である必要があることがある。この精度は、十分に複雑な追跡機構の使用によって得られる。たとえば、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４ａ Ｚｉｇｂｅｅ無線など、中電力コヒーレント無線では、１ｐｐｍ以下のオーダーのドリフト精度を達成することができる。しかしながら、（たとえば、中電力無線の１／１０の電力を使用する）超低電力非コヒーレント無線では、このレベルのドリフト精度を達成することは困難であることがある。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の例示的な態様の概要について以下で説明する。本明細書における態様という用語への言及は、本開示の１つまたは複数の態様を指すことがあることを理解されたい。
【０００９】
本開示は、いくつかの態様では、比較的短いターンアラウンドタイムを採用する双方向測距に関する。短いターンアラウンドタイムを与えることによって、測距ノード（たとえば、デバイス）間の相対クロックドリフトが比較的高い（たとえば、１〜１０ｐｐｍのオーダーである）場合でも、正確な測距測定を行うことができる。したがって、たとえば、本明細書で説明する技法は、低電力ワイヤレスデバイスおよび／または非コヒーレントワイヤレスデバイスにおいて採用できる。
【００１０】
本開示は、いくつかの態様では、ノード間の測距メッセージの同時送信を可能にするための対称チャネルの使用に関する。ここで、対称チャネルは、パルス間送信および受信を行うようにノードを構成することによって確立される。たとえば、各ノードは、送信測距メッセージに関連するパルス送信間に受信測距メッセージに関連する１つまたは複数のパルスを受信するように構成できる。対称チャネルはまた、ノード間の低遅延双方向通信を行うために使用できる。
【００１１】
いくつかの態様では、パルスは超広帯域（「ＵＷＢ」）パルスを備えることができる。たとえば、パルスは、４ナノ秒以下のオーダーのパルス幅を有することができる。さらに、これらのパルスは、比較的低いデューティサイクルを使用して送信できる（たとえば、そのようなパルスは２００ナノ秒ごとのオーダーで送信できる）。
【００１２】
対称チャネルの使用により、１つのノードは、別のノードが（たとえば、タイムスタンプを付けられた１つまたは複数のパルスを備える）測距メッセージを送信した直後に、（たとえば、タイムスタンプを付けられた１つまたは複数のパルスを備える）応答測距メッセージの送信を開始することができる。場合によっては、応答時間（ターンアラウンドタイム）をパルス間隔程度に短くすることできる。
【００１３】
本開示は、いくつかの態様では、低複雑度時間追跡アルゴリズムによって与えられた近似相対ドリフト推定値に基づいて対称チャネルをセットアップすることに関する。たとえば、低電力デバイスは、そのような低複雑度時間追跡アルゴリズムを利用して、デバイス間の通信と正確な測距測定とを可能にするのに十分な程度までデバイス間の相対クロックドリフトを低減することができる。
【００１４】
上記に鑑みて、本開示は、いくつかの態様では、超低電力（たとえば、非コヒーレント）ＵＷＢ無線中で効率的におよび正確に双方向測距を実施するための技法に関する。さらに、本開示は、いくつかの態様では、インパルス無線における双方向測距の精度を改善するための対称チャネルの利用に関する。
【００１５】
本開示のこれらおよび他の例示的な態様について、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲、ならびに添付の図面において説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】例示的な双方向測距信号タイミングを示す簡略図。
【図２】例示的な双方向測距メッセージングを示す簡略図。
【図３Ａ】例示的な対称チャネルを示す簡略図。
【図３Ｂ】例示的な対称チャネルを示す簡略図。
【図４】対称チャネル上の例示的な双方向測距メッセージングを示す簡略図。
【図５】対称チャネル上で双方向測距を行うために実行される動作のいくつかの例示的な態様のフローチャート。
【図６】双方向測距をサポートするように構成されたノードを含む通信システムのいくつかの例示的な態様の簡略ブロック図。
【図７Ａ】パルスの立上りエッジの例示的な検出を示す簡略図。
【図７Ｂ】パルスの立上りエッジと通常受信ウィンドウとの間の例示的なオフセットを示す簡略図。
【図８Ａ】例示的なアーリーレートゲート方式を示す簡略図。
【図８Ｂ】例示的なアーリーレートゲート方式を示す簡略図。
【図９】例示的な極大値を示す簡略図。
【図１０】通信構成要素のいくつかの例示的な態様の簡略ブロック図。
【図１１】本明細書で教示する、双方向測距を行うように構成された装置のいくつかの例示的な態様の簡略ブロック図。
【図１２】本明細書で教示する、双方向測距を行うように構成された装置のいくつかの例示的な態様の簡略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
慣例により、図面中に示された様々な特徴は一定の縮尺で描かれていないことがある。したがって、様々な特徴の寸法は、分かりやすいように任意に拡大または縮小されることがある。さらに、図面のいくつかは、分かりやすいように簡略化されることがある。したがって、図面は、所与の装置（たとえば、デバイス）または方法の構成要素のすべてを示しているわけではない。最後に、明細書および図の全体にわたって同様の特徴を示すために同様の参照番号が使用されることがある。
【００１８】
本開示の様々な態様について以下で説明する。本明細書の教示は多種多様な形態で実施でき、本明細書で開示されている特定の構造、機能、またはその両方は代表的なものにすぎないことは明らかであろう。本明細書の教示に基づいて、本明細書で開示される態様は他の態様とは独立に実装できること、およびこれらの態様のうちの２つ以上を様々な方法で組み合わせることができることを、当業者なら諒解されたい。たとえば、本明細書に記載の態様をいくつ使用しても、装置を実現し、または方法を実施することができる。さらに、本明細書に記載の態様のうちの１つまたは複数に加えて、あるいはそれら以外の他の構造、機能、または構造および機能を使用して、そのような装置を実現し、またはそのような方法を実施することができる。さらに、態様は、請求項の少なくとも１つの要素を備えることができる。上記の一例として、いくつかの態様では、ワイヤレス通信の方法は、第１のノードによってパルスの第１のセットを送信することと、第１のノードにおいてパルスの第２のセットを受信することであって、第１のセットの少なくとも１つのパルスが送信された後、第１のセットの少なくとも１つの他のパルスが送信される前に、第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信する、パルスの第２のセットを受信することと、第１のセットのパルスの少なくともいくつかと第２のセットのパルスの少なくともいくつかとに基づいて第１のノードと第２のノードとの間の距離を判断することとを備える。さらに、いくつかの態様では、第１のノードは、パルスの第２のセットを介してタイムスタンプを受信する間に、パルスの第１のセットを介してタイムスタンプを送信する。
【００１９】
本開示は、いくつかの態様では、測距測定に関与するノード間に比較的大きいクロックドリフトがあるときに正確な測距測定を行うことに関する。いくつかの態様では、これは、１つノードが、別のノードが測距メッセージ（たとえば、タイムスタンプを付けられた別のパルスを備える測距プリアンブル）を送信した直後に、応答測距メッセージ（たとえば、タイムスタンプを付けられたパルスを備える測距プリアンブル）の送信を開始することを可能にする対称チャネルを使用する。
【００２０】
説明のために、本開示の様々な態様について、システム中のノードがパルスを送信および受信するように構成された、インパルスベースの通信システムの文脈で説明する。いくつかの態様では、そのような通信システムは、ノードがＵＷＢパルスを送信および受信するＵＷＢシステムを備えることができる。ただし、本明細書の教示はまた、他のタイプの通信システム、周波数帯域、およびデバイスに適用可能であることを諒解されたい。
【００２１】
ＵＷＢシステムでは、ナノ秒以下のオーダーの幅をもつパルスを通信のために使用することができる。また、そのような狭いパルスの使用により、正確な測距動作の効率的な実装が可能になる。以下の図７Ａに関連してより詳細に説明するように、測距動作の目的は、受信したパルスの見通し線（ＬＯＳ）経路（たとえば、立上りエッジ）を正確に識別することと、パルスが１つのノードによって送信された時間とそのパルスが別のノードによって受信された時間との間の時間差（たとえば、伝搬遅延）を推定することとすることができる。
【００２２】
いくつかのワイヤレスシステム（たとえば、ポータブルＵＷＢデバイスを採用するシステム）では、低電力デバイスおよび／または低コストデバイスを利用することが望ましい。しかしながら、そのような制約は、これらのデバイスにおいて使用される構成要素の機能を制限することがある。たとえば、超低電力無線において使用される低コストクロックは、±１００ｐｐｍのオーダーのドリフトを有することがある。したがって、極めて低いドリフト（たとえば、１ｐｐｍ未満のクロックドリフト）を与えることは、超低電力設計では実現可能ではなく、その極めて低いドリフトは（比較的複雑であり、および／または比較的高い電力を消費することがある）極めて正確なドリフト推定アルゴリズムを使用するより高い電力コヒーレント無線において与えられる。
【００２３】
本明細書の教示によれば、低複雑度時間追跡アルゴリズムに関連する残留ドリフトによる誤差を最小限に抑えるためにチャネル構造（本明細書では対称チャネルと呼ぶ）を使用することができる。図３Ａおよび図３Ｂに、インパルスベースのシステムで採用される対称チャネルの簡略化された例を示す。
【００２４】
図３Ａに、マクロレベル（たとえば、パケットレベル）の観点からの例示的な対称チャネルを示す。ここで、ノードＡは捕捉プリアンブル３０２を送信し、捕捉プリアンブル３０２は（伝搬遅延後に）ノードＢにおいて受信される。それによりノード間に対称通信リンクが確立されるので、パケットデータ３０４がノードＡからノードＢに送信されるのと同時に、パケットデータ３０６がノードＢからノードＡに送信される。
【００２５】
図３Ｂに、ノードＡとノードＢとの間の双方向リンクに対して多重化を達成するために使用される例示的なパルス間送信および受信（たとえば、パルスレベル交替）を示す。この例では、パルスは、２値パルス位置変調（「ＢＰＰＭ」）を使用して送信される。したがって、１つのノードから別のノードに送信すべき各シンボルについて、パルスは、指示されたパルス位置ペア３０８（３０８Ａ、３０８Ｂなど）のうちの１つで送信され、それらのパルス位置は、規定された時間期間ＴPPMだけ分離されている。各受信ノードにおいて、受信機ウィンドウのペア３１０（３１０Ａ、３１０Ｂなど）は、２つの位置のうちのいずれかにおいてパルスを探索するように規定される。本明細書の教示はまた、他の変調方式に関連して採用されることを諒解されたい。
【００２６】
同時パケット送信および受信を可能にするために、（たとえば、ノードＡおよびＢによって交渉される）パルスの送信および受信タイミングは、所与のノードがパルスの第２のセットを受信する間にパルスの第１のセットを送信するようにすることができる。たとえば、ノードは、第１のセットのうちの１つまたは複数のパルスを送信し、次いで第２のセットのうちの１つまたは複数のパルスを受信し、次いで第１のセットのうちの１つまたは複数の他のパルスを送信し、以下同様である。特定の例として、ノードＡはパルス位置３０８Ａのうちの１つにおいてパルスを送信し、次いでノードＡは受信機ウィンドウ３１０Ｂのうちの１つにおいてパルスを受信し、次いでノードＡはパルス位置３０８Ｃのうちの１つにおいてパルスを送信し、以下同様である。したがって、ノードは、パルス（たとえば、タイムスタンプパルス）の受信後、（ＴSYMによって表される）対称通信ターンアラウンドタイム内でパルス（たとえば、タイムスタンプパルス）を送信することができる。一例では、送信されたパルス間のタイミング（たとえば、パルス位置３０８Ａとパルス位置３０８Ｃとの間の遅延）は５００ナノ秒のオーダーであり、ＴSYMは１００ナノ秒のオーダーとすることができる。この例は、時間ホッピングを考慮していない。時間ホッピングが採用された場合、ＴSYMおよび送信されたパルス間のタイミングは変動することがある。この場合、これらのパラメータは、たとえば、各シンボルの第１の時間ホッピングスロットに対して規定される。
【００２７】
したがって、対称チャネルを介した双方向測距のためのタイムスタンピング動作を行うことによって、上述の有効応答時間Ｄは、図２の双方向パケット交換方式における有効応答時間よりも著しく小さくなることがある。図２では、Ｄはパケット長のオーダーとすることができる。対称チャネルでは、Ｄはシンボル持続時間（たとえば、１００ｎｓ）以上のオーダー（たとえば、それに近似的に等しい）とすることができる。したがって、ドリフト推定要件は著しく緩和され、それにより超低電力コヒーレントＵＷＢ無線または他のタイプの測距デバイスにおける正確な双方向測距が可能になる。
【００２８】
実装形態パラメータに応じて、対称チャネル上で双方向測距を行う別の利益がある。図２のパケット交換アルゴリズムで伝搬遅延を計算するために、ノードＢが、ノードＢにおけるタイムスタンプ値の関数（Ｔ3B−Ｔ2B）をノードＡに送信することか、またはノードＡが、伝搬遅延の推定値において必要とされる精度よりもはるかに良好な精度をもつＤの値を学習することのいずれかを行う。しかしながら、第２のオプションは、一般的なアドホックネットワークにおいて実現することが困難である。
【００２９】
対照的に、対称チャネルを使用すると、応答時間ＤはＴSYMに直接関係し、したがって、第２のオプションはより実現可能である。この場合、ノードＡは、測距計算を完了するための（たとえば、現在のＴ3B−Ｔ2Bを示す）追加情報を待つ必要はない。
【００３０】
図４に、対称チャネルを利用する例示的な測距設計を示す。プロセスは、ノードＡが標準捕捉プリアンブル４０２（たとえば、データパケットを送信することに関連して使用されるのと同じプリアンブル）をノードＢに送信することから開始する。次いで、ノードＡは、ノードＢが（たとえば、図７Ａ〜図８に関連して以下で説明する低複雑度技法を使用して）ドリフトの初期推定値を得るために使用するドリフト推定プリアンブル４０４を送信する。残留ドリフトは、この測距プリアンブルの終了時に依然として大きい（たとえば、１０ｐｐｍのオーダーである）。ポイント（ａ）において、ノードＢが粗いドリフト推定値をノードＡに与えるか、または、ノードＢが（たとえば、そのドリフト推定値に従って調整された）ドリフト調整されたクロックを使用して送信するかのいずれかを行う。したがって、図４の例では、ノードＢによって送信される捕捉プリアンブル４０６は、調整されたクロックに基づいて送信される。ポイント（ｂ）において、両方のノードは、対称チャネルを開始するために十分な情報を有している（たとえば、各ノードは、適用可能な場合、粗いドリフト推定値に基づいてドリフトを考慮しながら、他方のノードからパルスを受信するためのその受信機ウィンドウのサイズおよびタイミングを判断している）。次いで、ノードＡは測距プリアンブル４０８の送信を開始し、ノードＢは測距プリアンブル４１０の送信を開始する。本明細書で説明するように、ノードＡおよびＢによるパルスの送信は、交互配置されるか、部分的に交互配置されるか、または交互配置されない。一例として、ドリフト推定後、一方のノード（たとえば、ノードＡ）は、その測距プリアンブルの規定された数（たとえば、６４）のパルスを最初に送信し、次いで他方のノード（たとえば、ノードＢ）は、立上りエッジ推定に関連してその測距プリアンブルの６４個のパルスを送信する。プリアンブルが規定された数のパルスよりも長い場合、２つのノードによって送信される後続のパルスは交互配置される。逆に、プリアンブルが規定された数のパルスに等しい場合、ここで交互配置されるパルスはない。いくつかの態様では、上記のプリアンブルは擬似ランダム系列を備えることができる。したがって、別のノードからプリアンブルを受信する各ノードは、検出された系列に基づいてそのプリアンブルを同期させることができる。測距プリアンブルの送信中に、ノードは、ＬＯＳ経路位置推定値を得るために、受信した測距プリアンブルに対して仮説検定を実行する。タイムスタンピング動作は、ポイント（ｃ）までに完了している。場合によっては、タイムスタンピングは、あらかじめ規定されたシンボルインデックスにおいて行われることがある。そのようなインデックス（または何らかの他のパラメータ定義）を使用することによって、必要に応じて、応答時間Ｄを、双方向シンボル持続時間と同程度小さくなるように規定する。場合によっては、ノードＢは、そのタイムスタンプを（または応答時間Ｔ3B−Ｔ2Bを同等に）ノードＡに送信する。次いで、ノードＡは、そのタイムスタンプに加えて、往復時間を計算するためにその情報を使用する。
【００３１】
上記を念頭において、例示的な測距動作について、図５のフローチャートに関連してより詳細に説明する。図５の動作（または本明細書で説明または教示する他の動作）は、本明細書で説明する構成要素（たとえば、図６に示すシステム６００の構成要素）のうちの１つまたは複数によって実行できる。ただし、これらの動作は、他のタイプの構成要素によって実行でき、異なる個数の構成要素を使用して実行できることを諒解されたい。また、本明細書で説明する動作の１つまたは複数は、所与の実装形態では採用されない場合があることを諒解されたい。
【００３２】
図６に、距離測定ノード６０２（たとえば、ノードＡ）がノード６０４（たとえば、ノードＢ）までの距離を測定するシステム６００の例示的な態様を示す。ノード６０２および６０４は、それぞれ互い（および／またはシステム６００中の１つまたは複数の他のノード（図示せず））にデータを送信し、互いからデータを受信するためのトランシーバ６０６および６０８を含む。トランシーバ６０６および６０８は、パルス信号を送信するためのそれぞれの送信機６１０および６１４と、パルスを受信するためのそれぞれの受信機６１２および６１６とを含む。ここで、所与のトランシーバ（たとえば、トランシーバ６０６）が少なくとも１つのストリームを受信する間に、少なくとも１つの送信ストリームをサポートすることができることを諒解されたい。たとえば、ノードは、本明細書で説明するように、一連のパルスを介してパケットを受信する間に同時に、一連のパルスを介してパケットを送信することができる（たとえば、所与のトランシーバは、パルス送信間に１つまたは複数のパルスを受信するように構成でき、その逆も同様である）。
【００３３】
各ノード６０２および６０４は、測距動作に関係する機能を行う構成要素を含む。たとえば、交互配置されたパルス通信コントローラ６１８および６２０は、（たとえば、送信機６１０および６１４がパルスを送信する時間、および受信機６１２および６１６がパルスを監視する時間を規定するために交渉することによって）対称チャネルを確立することができる。本明細書で説明するように、測距メッセージが送信機６１０および６１４によって同時に送信されるように、これらの時間を規定することができる。チャネル捕捉コントローラ６２２および６２４は、（たとえば、送信すべき捕捉プリアンブルを発生し、受信した捕捉プリアンブルを分析する）チャネル捕捉動作を実行することができる。ドリフトコントローラ６２６および６２８は、ドリフトを個別に、または協働的に判断（たとえば、送信すべきドリフト推定プリアンブルを発生し、受信したドリフト推定プリアンブルを分析することによってドリフトを推定）し、ドリフトを補償する（たとえば、クロックタイミングを調整する）ことができる。
【００３４】
距離判断器６３０は、適切な信号６４４（たとえば、メッセージ）をノード６０４に送信させることと、ノード６０４から受信した信号６４６（たとえば、メッセージ）を分析することとによって、ノード６０２とノード６０４との間の距離を判断する動作を実行することができる。距離判断器６３０は、ノード６０２に対してタイムスタンプ関連の処理（たとえば、送信されたパルスのタイムスタンプを発生すること、および／またはタイムスタンプを判断するために受信したパルスを分析すること）を実行する測距タイムスタンププロセッサ６３６に関連して動作することができる。測距タイムスタンププロセッサ６３８は、ノード６０４において補足的な動作を実行することができる。測距仮説プロセッサ６３２および６３４は、たとえば、プリアンブルを指定された時間に送信させること、および測距信号を識別するために受信信号を分析することなどの測距仮説動作を実行することができる。たとえば、受信したタイムスタンプの立上りエッジの検出を可能にするためにこれらの動作を実行することができる。規定された応答時間期間情報６４０および６４２（たとえば、時間期間Ｄ）は、それぞれノード６０２および６０４において維持できる。本明細書で説明する所与のノードのいずれかの構成要素の機能は、１つまたは複数の構成要素において実装できる（たとえば、これらの構成要素のうちの１つまたは複数は、単一のコントローラ内で実装できる）ことを諒解されたい。
【００３５】
図５を参照すると、ブロック５０２で表されるように、ある時点で、距離測定ノード６０２および被測定ノード６０４が対称チャネルを確立する。たとえば、ノード６０２および６０４は、最初に、各ノードの送信時間、時間ホッピングシーケンス、タイミングオフセット、あるいはノード６０２および６０４が使用すべき１つまたは複数の通信および／または測距チャネルの任意の他の好適なチャネルパラメータを判断するために（たとえば、それらに関係する情報を規定または受信するために）既知のチャネルを介して通信する。さらに、ノード６０２および６０４は、捕捉プリアンブルを使用して捕捉動作を実行し、（たとえば、上記で説明したように、受信機ウィンドウを判断するために）ドリフト推定プリアンブルを使用してドリフト推定動作を実行する。いくつかの態様では、ノード６０２および６０４は、相対ドリフトの粗い推定値を用いて通信を確立する。例示的なドリフト推定動作について、図８Ａ〜図９に関連してより詳細に説明する。また、ブロック５０２において、ノード６０２および６０４の一方または両方は、（たとえば、メッセージを送信することによって）測距動作が行われることを示す。ノード６０２および６０４が測距を行うことを決定する前または後のいずれかで、測距のために交互配置されたパルス通信を確立する。たとえば、場合によっては、ノード６０２および６０４は、（たとえば、データ通信のための）対称チャネルを確立し、後で測距を行うことを選択する。代替的に、ノード６０２および６０４は、（たとえば、別の（１つまたは複数の）チャネルを介して通信することによって）測距を行うことを選択し、次いで対称チャネルをセットアップする。
【００３６】
ブロック５０４で表されるように、ノード６０２は、送信測距信号（たとえば、測距プリアンブル）を開始する。場合によっては、ノード６０２は、ノード６０２がその捕捉プリアンブルおよび／またはドリフト推定プリアンブルを送信した時間（たとえば、ドリフト推定プリアンブルが送信されてから規定された時間後）に基づいて測距プリアンブル系列の送信を開始する。場合によっては、ノード６０２は、ノード６０２がノード６０４から捕捉プリアンブル（たとえば、捕捉プリアンブルの立上りエッジ）を受信した時間に基づいて、その測距プリアンブル（たとえば、測距プリアンブルの立上りエッジ）の送信を開始すべき時間を判断する。たとえば、シンボルインデックスは、ここで使用すべき遅延期間を規定する（たとえば、シンボルインデックスは、遅延期間を指定するために使用される）。
【００３７】
ブロック５０６で表されるように、ノード６０４は、送信測距信号（たとえば、測距プリアンブル）を開始する。上記のように、ノード６０４が何らかの他のプリアンブルを送信または受信した時間に基づいて、ノード６０４は、その測距プリアンブル系列の送信を開始する。図４に示すように、ノード６０２および６０４の測距動作は、対称チャネルを使用することによって同時に行われ（たとえば、ノードによるパルスの少なくともいくつかの送信は、時間的に交互配置され）、それにより、所与のノードはパケットの１つまたは複数のパルスを送信し、次いで１つまたは複数のパルスを受信し、次いでパケットの１つまたは複数のパルスを送信し、以下同様である。これらの動作のタイミングは、たとえば、シンボルインデックスによって指定される。
【００３８】
ノード６０２および６０４は、各ノードが、他のノードから測距プリアンブルを受信するとき（および、各ノードがそれ自体の測距プリアンブルを送信するとき）、それらのそれぞれの測距仮説動作を実行する。したがって、いくつかの態様では、対称チャネルを使用することによってこれらの仮説動作を同時に実行する。ここで、測距仮説動作は、たとえば、測距プリアンブルの終了時にタイムスタンプの立上りエッジ（たとえば、１つまたは複数のパルス）の位置を特定することを可能にするために、受信したパルスの様々なサンプルの分析を行う。たとえば、タイムスタンプの立上りエッジが生じるところを推定するために（たとえば、立上りエッジの位置を特定するためのより狭い受信機探索ウィンドウを規定するために）、様々な仮説に関連する信号レベル（たとえば、検出されたエネルギーの合計）を（たとえば、しきい値に比較して）分析する。
【００３９】
図７Ａに、立上りエッジ検出が（たとえば、データ通信動作のために使用される）従来の信号検出とはどのように異なるかについて示す。ここで、ノードＡは、ノードＢに送信される（矢印７０４で表される）パルス７０２を送信する。パルス７０６は、ノードＢにおいて受信したパルスを表す。従来の信号検出では、典型的な捕捉ポイントは、最も強い信号経路に対応する。したがって、データ通信のために、パルス７０６は、ポイント７０８においてまたはその近くで捕捉される。対照的に、測距のために、捕捉探索は、パルス７０６の立上りエッジ７１０の位置を特定することを試みる。
【００４０】
図７Ｂに、測距捕捉探索が（たとえば、非コヒーレント受信機における）従来の探索よりも広い探索ウィンドウをどのように利用するかを示す。パルス７１２は、ノードＢにおいて受信したパルスを表し、パルス７２０は、ノードＡにおいて受信したパルスを表す。従来の信号検出では、探索ウィンドウ７１４は、ノードＢにおいてパルスを捕捉するように規定され、探索ウィンドウ７２２は、ノードＡにおいてパルスを捕捉するように規定される。しかしながら、時間期間７１８によって示されるように、探索ウィンドウ７１４は、パルス７１２の立上りエッジを捕捉するのに十分広くない。したがって、測距仮説検定は、通常の探索ウィンドウ７１４および７２２の前後で探索することができ（たとえば、探索ウィンドウが２倍広い）、立上りエッジを検出するために、（たとえば、１ｎｓのオーダーの）より高い分解能を用いて探索することができる。
【００４１】
図７Ｂおよび他の図に、本明細書では、ノードがパルスを送信し、次いでパルスを受信することができることを示す。また、ノードが１つまたは複数のパルスを受信する前に複数のパルスを送信することができることを諒解されたい。たとえば、ノード６０２がいくつかの測距プリアンブルパルスを送信し、次いでノード６０４がいくつかの測距プリアンブルパルスを送信することができる。
【００４２】
図５のブロック５０８で表されるように、ノード６０２は、パルスを送信し、対応するタイムスタンプを発生する。場合によっては、タイムスタンプを付けるべきパルスは、シンボルインデックスによって規定される。たとえば、シンボルインデックスは、ノード６０２の測距プリアンブル中の６４番目のパルスがタイムスタンプを付けるべきであることを指定する。いくつかの態様では、指定されたイベントの発生から規定された時間期間後に、パルス（たとえば、パルスの立上りエッジ）を送信することができる。たとえば、所与のイベント（たとえば、ノード６０２による捕捉プリアンブルまたは測距プリアンブルの立上りエッジの送信）の発生から規定された数のパルスの後に、そのパルスを送信することができる。
【００４３】
次いで、ブロック５１０で表されるように、ノード６０４は、ブロック５０８において送信されたパルスの立上りエッジがノード６０４において受信された時間を記録するためにタイムスタンプを発生する。場合によっては、ノード６０４は、シンボルインデックスに基づいてタイムスタンプを付けるべき受信したパルスを識別する。上記の例を続けると、ノード６０４は、ノード６０４がノード６０２から受信した測距プリアンブルの６４番目のパルスを識別し、次いでそのパルスの立上りエッジを識別し、その立上りエッジの到着時間に対応するタイムスタンプを発生する。
【００４４】
次いで、ブロック５１２で表されるように、ノード６０４はパルスを送信し、対応するタイムスタンプを発生する。また、場合によっては、ノード６０４によってタイムスタンプを付けるべきパルスは、シンボルインデックスによって規定される。たとえば、シンボルインデックスは、ノード６０４の測距プリアンブル中の７０番目のパルスがタイムスタンプを付けるべきであることを指定する。いくつかの態様では、指定されたイベントの発生から規定された時間期間後に、パルス（たとえば、パルスの立上りエッジ）を送信することができる。たとえば、所与のイベント（たとえば、ノード６０４による捕捉プリアンブルまたは測距プリアンブルの立上りエッジの送信）の発生から規定された数のパルスの後に、そのパルスを送信することができる。いくつかの態様では、パルスの送信の時間は、ノード６０２がそのタイムスタンプを送信してから規定された遅延期間後、またはノード６０４がノード６０２によって送信されたタイムスタンプ（たとえば、タイムスタンプの立上りエッジ）を受信してから規定された遅延期間後に対応する。たとえば、このタイミングは、あらかじめ既定されるか、シンボルインデックスによって指定されるか、または何らかの他の方法で指定される。
【００４５】
また、いくつかの実装形態では（たとえば、ノード６０２および６０４がそれらのそれぞれの測距プリアンブルを開始すべき時間を独立して判断した結果として、応答時間が動的な値である場合）ノード６０４は、応答時間の指示をノード６０２に送信する。場合によっては、ノード６０４は、ブロック５１０および５１２において記録されたタイムスタンプをノード６０２に送信するか、またはこれらの２つのタイムスタンプ間の時間差（たとえば、Ｔ3B−Ｔ2B）を送信する。いくつかの場合では、ノード６０４は、オフセット値をノード６０２に送信することができる。たとえば、図７Ｂに示すように、探索ウィンドウの開始とＴ3Bにおけるパルスの送信の時間との間の遅延期間７１６は、プロトコルによって規定される。そのような場合、ノード６０４は、オフセット７１８の指示をノード６０２に送信することができる。
【００４６】
図４に示すように、ノード６０２および６０４は、タイムスタンプ関連の動作を同時に実行することができる。たとえば、ノードは、測距仮説動作を同時に実行する。さらに、各ノードは、タイムスタンプを付けるべき１つまたは複数のパルスを識別し、そのようなパルスを送信するための動作を実行するのと同時に、受信したパルスを処理し、タイムスタンプを付けるべきパルスを識別し、パルスにタイムスタンプを付ける。
【００４７】
図５のブロック５１４で表されるように、ノード６０２は、ブロック５１２において送信されたパルスの立上りエッジがノード６０２において受信された時間を記録するためにタイムスタンプを発生する。場合によっては、ノード６０２は、シンボルインデックスに基づいてタイムスタンプを付けるべき受信したパルスを識別する。上記の例を続けると、ノード６０２は、ノード６０２がノード６０４から受信した測距プリアンブルの７０番目のパルスを識別し、次いでそのパルスの立上りエッジを識別し、その立上りエッジの到着時間に対応するタイムスタンプを発生する。
【００４８】
次いで、ノード６０２（たとえば、距離判断器６３０）は、それが送信および受信したパルスの少なくともいくつかに基づいてノード６０４までの距離を判断する。場合によっては、ノード６０２は、ノード６０２がそのタイムスタンプを付けられたパルス（たとえば、タイムスタンプを付けられたパルスの立上りエッジ）を送信した時間と、ノード６０２がノード６０４からタイムスタンプを付けられたパルス（たとえば、タイムスタンプを付けられたパルスの立上りエッジ）を受信した時間とに基づいて規定された時間期間から、ノード６０４から受信した応答時間を減算する。ノード６０４がオフセット７１８（図７Ｂ）の指示を送信した場合、ノード６０２は、その対応する時間オフセット７２４を判断し、応答時間を判断するためにこのオフセット情報を使用する。
【００４９】
上述のように、他の場合には、応答時間を特定の（たとえば、あらかじめ規定された）値であると指定することができる。たとえば、ブロック５１０においてパルスを受信すると、ノード６０４がノード６０２からパルスの立上りエッジを受信してから規定された時間期間後に、プリアンブル系列中の適切なパルス（たとえば、６４番目のパルス）を送信するように、ノード６０４はそのプリアンブル系列を調整する。いくつかの態様では、ノード６０４は、それがノード６０２から測距プリアンブルの立上りエッジを受信した時間を遡及して判断する。たとえば、ノード６０４は、ノード６０４がその測距プリアンブルの送信を開始した後（たとえば、ノード６０４が、それがノード６０２から受信した測距プリアンブルのいくつかのパルスを処理した後）しばらくしてからその立上りエッジの正確なタイミングを判断する。次いで、ノード６０４がノード６０２からプリアンブルの立上りエッジを実際に受信した時間に基づいて、ノード６０４は、そのタイムスタンプを付けられたパルスを送信すべき時間（たとえば、ノード６０２からタイムスタンプを付けられたパルスの立上りエッジを受信してから規定された時間期間後）を判断する。
【００５０】
ノード６０４がそのプリアンブル系列を調整する場合、ノード６０２はこの変更を考慮するように構成できる。たとえば、ノード６０２は、より広い探索ウィンドウを利用するか、または（たとえば、ノード６０４がその測距プリアンブルタイミングを緩やかに調整する場合）タイムスタンピングを行う前により長い時間期間を待つことがある。
【００５１】
応答時間が指定される実装形態では、ノード６０２（たとえば、距離判断器６３０）は、ノード６０２のタイムスタンプと固定応答時間とに基づいてノード６０４までの距離を判断する。たとえば、ノード４０２は、Ｔ4A−Ｔ1Aから規定された応答時間を減算することによって、往復時間を判断する。
【００５２】
上述のように、比較的低い複雑度の時間追跡アルゴリズムを採用して、本明細書で説明するシステムにおいてドリフト誤差を低減することができる。次に、（たとえば、ドリフト誤差の推定値を与えることによって）このドリフト誤差を低減するために使用できる例示的な２次アーリーレートゲートベースの低複雑度時間追跡アルゴリズムについて、図８Ａ〜図９に関連して説明する。システムパラメータに応じて、このアルゴリズムは、数ｐｐｍ（たとえば、１０ｐｐｍのオーダー）の精度を配信することができる。
【００５３】
ＵＷＢシステムは極めて狭いパルスを使用して通信するので、受信機時間追跡アルゴリズムは重要である。パルス追跡の許容誤差は、エネルギー検出受信機の場合にはナノ秒のオーダーであり、コヒーレント受信機の場合にはピコ秒のオーダーである。以下で、たとえば、低電力ＵＷＢエネルギー検出受信機において使用されるアーリーレート時間追跡アルゴリズムの使用について説明する。以下で、いくつかの態様における、非コヒーレント低電力ＵＷＢ無線のための正確な時間追跡を可能にする方法、受信中にループパラメータを適宜に変更することによって粗追跡と微追跡とを可能にする方法、通信リンクを形成する２つのデバイス間のクロックドリフトを推定する方法、測距および通信における使用、例示的な決定ブロック処理方法、ＰＰＭ被変調ＵＷＢのための例示的な決定ブロック処理方法、および「よりアーリー」なウィンドウと「よりレート」なウィンドウとを時々見ることによって極大値の影響を低減する方法について説明する。
【００５４】
非コヒーレント（たとえば、エネルギー検出器）ＵＷＢ受信機について考える。時間追跡ループの目的は、エネルギー検出統合ウィンドウを最適なロケーションにできるだけ近接させておくことである。時間追跡アルゴリズムが除去しなければならない誤差のタイプは、初期オフセット誤差（捕捉からのキャリーオーバー）、クロックドリフトによる送信機と受信機との間のタイミングドリフト、ならびにタイミング回路およびクロックのジッタを含むことができる。
【００５５】
図８Ａに、アーリーレート時間追跡アルゴリズムを実装するための例示的な構造を示す。図８Ｂに、（たとえば、それにより、エネルギーが各ウィンドウ中に検出される）アーリー、通常、およびレート（Ｅ、Ｎ、およびＬ）ウィンドウの例示的な位置を示す例示的なＵＷＢチャネル信号を示す。ここで、公称ウィンドウ（Ｎ）はデータ検出のために使用される。決定ブロック８０２は、アーリー、通常、およびレート入力（Ｅ、ＮおよびＬ）を処理し、出力を乗算器８０４に与える。乗算器８０４は、パラメータαをこの出力に乗算し、その結果をループフィルタＦ（ｚ）８０６に与える。ループフィルタ８０６の出力を加算器８０８に与えて、エネルギー検出器８１０によって使用される公称ウィンドウ（Ｎ）の位置を制御する信号θ（ｎ）を供給する。決定ブロック８０２およびループフィルタ８０６は、公称ウィンドウが最適位置に近接したままでいるように設計できる。いくつかの態様では、決定ブロック８０２、ループフィルタ８０６、エネルギー検出ウィンドウの長さ、ならびにアーリー、公称、およびレートウィンドウ間の間隔の特定の設計は、時間追跡ループが消去しなければならない誤差の性質に依存する。
【００５６】
いくつかのシステムでは、アーリーエネルギー値およびレートエネルギー値ＥおよびＬは、パルスごとに更新されない。たとえば、それらは、交互のパルスごとにのみ更新されることがある。
【００５７】
決定ブロック８０２によって実行される処理演算の例には、Ｅ−Ｌ、すなわちアーリーゲートのエネルギーとレートゲートのエネルギーとの間の差、Ｅ−ＬのＮビット量子化、符号（Ｅ−Ｌ）、消去領域および異常値領域をもつ符号（Ｅ−Ｌ）、ならびに交互のパルスの場合のＥ−ＮおよびＮ−Ｌがある。決定ブロック８０２の特定の演算の選択は、実装形態の性質および追跡誤差の性質に依存することがある。
【００５８】
ＵＷＢチャネル中のアーリーレートゲートループが遭遇することがある１つの問題は、極大値である。図９に示すように、いずれの方向にもドリフトがないチャネルでは、複数のポイントがある場合がある。これらの準最適ポイントにおいて止まらないように、ループのパラメータを設計することができる。
【００５９】
さらに、時間追跡ループは、ちょうど現在のＥ、ＮおよびＬウィンドウ以外の位置を見ることができる。ループは、時々、「よりアーリー」なウィンドウおよび「よりレート」なウィンドウを見て確認し、それが極大値（たとえば、極大値９０２Ａまたは９０２Ｂ）において止まっているかどうかを確かめることができる。特定のパラメータ（たとえば、頻度、「アーリー」または「レート」の程度）は、実装形態の性質、追跡誤差の性質、およびチャネルパラメータ（たとえば、遅延拡散）に依存することがある。
【００６０】
次に、例示的なループフィルタオプションについて説明する。典型的には、１次ループまたは２次ループを使用することができる。
【００６１】
一例では、Ｆ（ｚ）は、１次ループの場合、１に等しく設定される。アキュムレータ８０８と組み合わせて、これは、式２に従って公称ウィンドウθ（ｎ）の現在の位置を変更することができ、φ（ｎ）は決定ブロック８０２の出力である。１次フィルタは、所定の位置にある一定の初期誤差を消去するのに十分である。
【数２】
【００６２】
２次ループは、式３および式４に従って、現在の標本化位相θ（ｎ）を変更することができる。このフィルタはまた、タイミングドリフト成分を消去することができる。
【数３】
【００６３】
非コヒーレント低電力システムでは、時間追跡ループは、パケットの開始時に粗追跡のために使用され、その後の微追跡のために使用される。最初に、時間追跡ループは、捕捉分解能による大きいオフセットに対処しなければならない。このシナリオでは、アグレッシブなループパラメータが良好な動作点に急速に達することが必要である。しかしながら、アグレッシブなループはまた、ウィンドウ位置の著しい発振につながることがある。したがって、よりアグレッシブではない追跡ループが統合ウィンドウの初期同調後に有用となることがある。
【００６４】
これらの２つの目的は、２次パラメータβを変更することによって達成できる。最初に、βの大きい値を使用して、速い応答をもつループを得る。次いで、パラメータを低減して微追跡ループを得る。たとえば、ループパラメータの変動の１つの可能な方法は、β（ｎ）＝β（０）γnであり、ここで、γは、適宜に選択されたパラメータである。別の方法では、パケット受信の様々な段において使用されているセットの様々な要素をもつ値の有限セットを利用する。
【００６５】
式３中のパラメータΔ（ｎ）は、２つのデバイスの相対クロックドリフトの推定値である。この推定値の精度は、いくつかの態様では、特定のシステム、ならびにループパラメータαおよびβに依存する。パラメータがアグレッシブである場合、Δ（ｎ）の変動は非常に高く、信頼できない推定値になることがある。しかしながら、ループパラメータのよりアグレッシブではないセットは、相対ドリフトの優れた推定値を与えることができる。
【００６６】
上述のように、双方向測距などの測距アルゴリズムに関連して相対ドリフトの推定値を使用することができる。たとえば、所与のノード（たとえば、ノードＢ）は、ドリフト推定値に基づいてそのタイミングを調整するか、またはドリフト推定値の指示を関連するノード（たとえば、ノードＡ）に送信することができる。このようにして、測距動作（たとえば、応答時間Ｄを考慮に入れること）の許容できるレベル内に相対ドリフトを動かすことができる。
【００６７】
また、大きい相対クロックドリフトの可能性は、より低いパルスレートで通信することをＵＷＢにおいて困難にすることがある。より低いレートの時間追跡ループが極めて良好な初期状態から開始することができるとき、相対ドリフトの良好な推定値の可用度により、低パルスレート通信が可能になる。
【００６８】
この説明のために、ＢＰＰＭ変調を使用すると仮定する。ＢＰＰＭシンボルごとに、「０」および「１」を表す２つの可能なパルス位置がある。「０」位置中に収集されるエネルギー値をＥ0、Ｎ0、およびＬ0によって示し、「１」位置中に収集されるエネルギー値をＥ1、Ｎ1、およびＬ1によって示す。追跡ループは、どのシンボルが送信されたかを知っている場合、ウィンドウ位置を変更するために対応するエネルギー値を使用することができる。しかし、その決定を復号し、次いで再符号化しなければ、正確なシンボルを知ることは不可能である。以下は、一部の考えられる例である。
【数４】
【００６９】
第１の方法は、各パルスに対してシンボル決定を行い、パルス誤差の影響から損害を被ることがある。システム動作点が極めて高いパルス誤り率を有する場合、この方法は問題に遭遇することがある。最後の２つの方法は、パルス決定を必要としないが、さらなる雑音の存在から損害を被ることがある。方法間のパフォーマンス比較は、いくつかの態様では、システム動作状態およびタイミング誤差の性質に依存する。
【００７０】
上記のアルゴリズムにより、非コヒーレント低電力ＵＷＢ無線の良好な時間追跡が可能になる。また、このアルゴリズムにより、必要な場合、通信リンクを確立するデバイスの相対クロックドリフトの正確な推定が可能になる。
【００７１】
本明細書の教示は、少なくとも１つの他のデバイスと通信するための様々な構成要素を採用するデバイスに組み込むことができる。図１０に、デバイス間の通信を可能にするために採用されるいくつかの例示的な構成要素を示す。ここで、第１のデバイス１００２および第２のデバイス１００４は、好適な媒体上のワイヤレス通信リンク１００６を介して通信するように適合される。
【００７２】
最初に、デバイス１００２からデバイス１００４へ（たとえば、逆方向リンク）の情報の送信に関与する構成要素について論じる。送信（「ＴＸ」）データプロセッサ１００８は、データバッファ１０１０または何らかの他の好適な構成要素からトラフィックデータ（たとえば、データパケット）を受信する。送信データプロセッサ１００８は、選択された符号化および変調方式に基づいて各データパケットを処理（たとえば、符号化、インターリーブ、およびシンボルマッピング）し、データシンボルを与える。一般に、データシンボルはデータの変調シンボルであり、パイロットシンボルは（アプリオリに知られる）パイロットの変調シンボルである。変調器１０１２は、データシンボル、パイロットシンボル、場合によっては逆方向リンクのためのシグナリングを受信し、変調（たとえば、ＯＦＤＭまたは何らかの他の好適な変調）および／またはシステムによって指定された他の処理を実行し、出力チップストリームを与える。送信機（「ＴＭＴＲ」）１０１４は、出力チップストリームを処理（たとえば、アナログに変換、フィルタ処理、増幅、および周波数アップコンバート）し、変調信号を生成し、これが次いでアンテナ１０１６から送信される。
【００７３】
（デバイス１００４と通信中の他のデバイスからの信号とともに）デバイス１００２によって送信される変調信号は、デバイス１００４のアンテナ１０１８によって受信される。受信機（「ＲＣＶＲ」）１０２０は、アンテナ１０１８からの受信信号を処理（たとえば、調整およびデジタル化）し、受信サンプルを与える。復調器（「ＤＥＭＯＤ」）１０２２は、受信サンプルを処理（たとえば、復調および検出）し、（１つまたは複数の）他のデバイスによってデバイス１００４に送信されたデータシンボルのノイズの多い推定値である場合がある検出データシンボルを与える。受信（「ＲＸ」）データプロセッサ１０２４は、検出データシンボルを処理（たとえば、シンボルデマッピング、デインターリーブ、および復号）し、各送信デバイス（たとえば、デバイス１００２）に関連する復号データを与える。
【００７４】
次に、デバイス１００４からデバイス１００２へ（たとえば、順方向リンク）の情報の送信に関与する構成要素について論じる。デバイス１００４において、トラフィックデータが送信（「ＴＸ」）データプロセッサ１０２６によって処理されて、データシンボルが発生される。変調器１０２８は、データシンボル、パイロットシンボルおよび順方向リンクのためのシグナリングを受信し、変調（たとえば、ＯＦＤＭまたは何らかの他の好適な変調）および／または他の適切な処理を実行し、出力チップストリームを与え、これがさらに送信機（「ＴＭＴＲ」）１０３０によって調整され、アンテナ１０１８から送信される。いくつかの実装形態では、順方向リンクのためのシグナリングは、逆方向リンク上でデバイス１００４に送信するすべてのデバイス（たとえば、端末）のために、コントローラ１０３２によって発生される電力制御コマンドおよび（たとえば、通信チャネルに関する）他の情報を含む。
【００７５】
デバイス１００２において、デバイス１００４によって送信された変調信号が、アンテナ１０１６によって受信され、受信機（「ＲＣＶＲ」）１０３４によって調整およびデジタル化され、復調器（「ＤＥＭＯＤ」）１０３６によって処理されて、検出データシンボルが得られる。受信（「ＲＸ」）データプロセッサ１０３８は、検出データシンボルを処理し、デバイス１００２のための復号データおよび順方向リンクシグナリングを与える。コントローラ１０４０は、電力制御コマンドおよび他の情報を受信して、データ送信を制御し、デバイス１００４への逆方向リンク上の送信電力を制御する。
【００７６】
コントローラ１０４０および１０３２は、それぞれデバイス１００２およびデバイス１００４の様々な動作を指示する。たとえば、コントローラは、フィルタについての情報を報告して適切なフィルタを決定し、フィルタを使用して情報を復号することができる。データメモリ１０４２および１０４４は、それぞれコントローラ１０４０および１０３２によって使用されるプログラムコードおよびデータを記憶することができる。
【００７７】
図１０はまた、通信構成要素が、本明細書で教示する測距動作を実行する１つまたは複数の構成要素を含むことができることを示す。たとえば、測距制御構成要素１０４６は、コントローラ１０４０および／またはデバイス１００２の他の構成要素と協働して、別のデバイス（たとえば、デバイス１００４）に／から信号を送信／受信することができる。同様に、測距制御構成要素１０４８は、デバイス１００４のコントローラ１０３２および／または他の構成要素と協働して、別のデバイス（たとえば、デバイス１００２）との間で信号を送信／受信することができる。各デバイス１００２および１００４について、説明する構成要素の２つ以上の機能が単一の構成要素によって提供できることを諒解されたい。たとえば、単一の処理構成要素が測距制御構成要素１０４６およびコントローラ１０４０の機能を提供し、また、単一の処理構成要素が測距制御構成要素１０４８およびコントローラ１０３２の機能を提供することができる。
【００７８】
ワイヤレスデバイスは、ワイヤレスデバイスにおいて送信または受信される信号に基づいて機能を実行する様々な構成要素を含むことができる。たとえば、ワイヤレスヘッドセットは、判断された距離に基づいて指示を与え、および／または受信機を介して受信されたデータに基づいてオーディオ出力を与えるように適合されたトランスデューサを含むことができる。ワイヤレスウォッチは、判断された距離および／または受信機によって受信されたデータに基づいて指示を与えるように適合されたユーザインターフェースを含むことができる。ワイヤレス検知デバイスは、送信機によって送信されるデータを与えるように適合されたセンサを有することができる。
【００７９】
ワイヤレスデバイスは、好適なワイヤレス通信技術に基づくあるいはサポートする１つまたは複数のワイヤレス通信リンクを介して通信することができる。たとえば、いくつかの態様では、ワイヤレスデバイスはネットワークに関連することができる。いくつかの態様では、ネットワークは、超広帯域技術または何らかの他の好適な技術を使用して実装された（たとえば、３０メートルのオーダーのワイヤレスカバレージエリアをサポートする）パーソナルエリアネットワーク、または（たとえば、１０メートルのオーダーのワイヤレスカバレージエリアをサポートする）ボディエリアネットワークを備えることができる。いくつかの態様では、ネットワークはローカルエリアネットワークまたはワイドエリアネットワークを備えることができる。ワイヤレスデバイスは、たとえば、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＯＦＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、Ｗｉ−Ｆｉなど、１つまたは複数の様々なワイヤレス通信技術、プロトコル、または標準をサポートあるいは使用することができる。同様に、ワイヤレスデバイスは１つまたは複数の様々な対応する変調方式または多重化方式をサポートあるいは使用することができる。したがって、ワイヤレスデバイスは、上記または他のワイヤレス通信技術を使用して１つまたは複数のワイヤレス通信リンクを確立し、それを介して通信するために適切な構成要素（たとえば、エアインターフェース）を含む。たとえば、デバイスは、ワイヤレス媒体上の通信を可能にする様々な構成要素（たとえば、信号発生器および信号処理器）を含むことができる関連する送信機構成要素および受信機構成要素（たとえば、送信機６１０および６１４ならびに受信機６１２および６１６）とともにワイヤレストランシーバを備えることができる
いくつかの態様では、ワイヤレスデバイスは、インパルスベースのワイヤレス通信リンクを介して通信することができる。たとえば、インパルスベースのワイヤレス通信リンクは、比較的短い長さ（たとえば、数ナノ秒以下のオーダー）および比較的広い帯域幅を有する超広帯域パルスを利用することができる。いくつかの態様では、超広帯域パルスは、近似的に２０％以上のオーダーの比帯域幅を有する、および／または近似的に５００ＭＨｚ以上のオーダーの帯域幅を有することができる。
【００８０】
本明細書の教示は、様々な装置（たとえば、デバイス）に組み込む（たとえば、装置内に実装する、または装置によって実行する）ことができる。たとえば、本明細書で教示する１つまたは複数の態様は、電話（たとえば、セルラー電話）、携帯情報端末（「ＰＤＡ」）、娯楽デバイス（たとえば、音楽またはビデオデバイス）、ヘッドセット（たとえば、ヘッドフォン、イヤピースなど）、マイクロフォン、医療検知デバイス（たとえば、生体センサ、心拍数モニタ、歩数計、ＥＫＧデバイス、スマートバンデージなど）、ユーザ入出力デバイス（たとえば、ウォッチ、遠隔制御装置、照明スイッチ、キーボード、マウスなど）、環境検知デバイス（たとえば、タイヤ空気圧モニタ）、医療または環境感知デバイスからデータを受信することができるモニタ、コンピュータ、ポイントオブセールデバイス、娯楽デバイス、補聴器、セットトップボックス、または他の好適なデバイスに組み込むことができる。
【００８１】
これらのデバイスは、異なる電力およびデータ要件を有することができる。いくつかの態様では、本明細書の教示は、（たとえば、インパルスベースのシグナリング方式および低デューティサイクルモードを使用して）低電力適用例で使用するように適合でき、（たとえば、高帯域パルスを使用して）比較的高いデータレートを含む様々なデータレートをサポートすることができる。
【００８２】
いくつかの態様では、ワイヤレスデバイスは、通信システムのためのアクセスデバイス（たとえば、アクセスポイント）を備えることができる。そのようなアクセスデバイスは、たとえば、ワイヤードまたはワイヤレス通信リンクを介して別のネットワーク（たとえば、インターネットまたはセルラーネットワークなどのワイドエリアネットワーク）への接続性を提供することができる。したがって、アクセスデバイスは、別のデバイス（たとえば、ワイヤレス局）が他のネットワークまたは何らかの他の機能にアクセスできるようにすることができる。さらに、それらのデバイスの一方または両方はポータブルでも、場合によっては比較的非ポータブルでもよいことを諒解されたい。また、ワイヤレスデバイスは、適切な通信インターフェースを介して非ワイヤレスの方式で（たとえば、ワイヤード接続を介して）情報を送信および／または受信することもできることを諒解されたい。
【００８３】
本明細書で説明する構成要素は、様々な方法で実装できる。図１０および図１２を参照すると、装置１０００および１２００が、たとえば、１つまたは複数の集積回路（たとえば、ＡＳＩＣ）によって実装される機能を表す、または本明細書で教示する何らかの他の方法で実装できる、一連の相互に関係する機能ブロックとして表されている。本明細書で論じるように、集積回路は、プロセッサ、ソフトウェア、他の構成要素、またはそれらの何らかの組合せを含むことができる。
【００８４】
装置１１００および１２００は、様々な図に関して上述した機能のうちの１つまたは複数を実行することができる１つまたは複数のモジュールを含むことができる。たとえば、送信用ＡＳＩＣ１１０２は、たとえば、本明細書で論じる送信機に対応する。受信用ＡＳＩＣ１１０４は、たとえば、本明細書で論じる受信機に対応する。距離判断用ＡＳＩＣ１１０６は、たとえば、本明細書で論じる距離判断器に対応する。送信および受信時間判断用ＡＳＩＣ１１０８は、たとえば、本明細書で論じる通信コントローラに対応する。測距仮説検定実行用ＡＳＩＣ１１１０は、たとえば、本明細書で論じる仮説プロセッサに対応する。通信用ＡＳＩＣ１１１２は、たとえば、本明細書で論じる通信コントローラに対応する。受信用ＡＳＩＣ１２０２は、たとえば、本明細書で論じる受信機に対応する。送信用ＡＳＩＣ１２０４は、たとえば、本明細書で論じる送信機に対応する。タイムスタンプメッセージタイミング判断用ＡＳＩＣ１２０６は、たとえば、本明細書で論じるタイムスタンププロセッサに対応する。送信および受信時間判断用ＡＳＩＣ１２０８は、たとえば、本明細書で論じる通信コントローラに対応する。測距仮説検定実行用ＡＳＩＣ１２１０は、たとえば、本明細書で論じる仮説プロセッサに対応する。通信用ＡＳＩＣ１２１２は、たとえば、本明細書で論じる通信コントローラに対応する。
【００８５】
上記のように、いくつかの態様では、これらの構成要素は、適切なプロセッサ構成要素により実装できる。これらのプロセッサ構成要素は、いくつかの態様では、少なくとも部分的には本明細書で教示する構造を使用して実装できる。いくつかの態様では、プロセッサは、これらの構成要素のうちの１つまたは複数の機能の一部もしくはすべてを実装するように適合できる。いくつかの態様では、破線の囲みによって表される構成要素のうちの１つまたは複数は任意選択である。
【００８６】
上記のように、装置１１００および１２００は、１つまたは複数の集積回路を備えることができる。たとえば、いくつかの態様では、単一の集積回路は、示された構成要素のうちの１つまたは複数の機能を実装することができ、一方、他の態様では、２つ以上の集積回路は、示された構成要素のうちの１つまたは複数の機能を実装することができる。
【００８７】
さらに、図１１および図１２で表される構成要素および機能ならびに本明細書で説明する他の構成要素および機能は任意の好適な手段を使用して実装できる。そのような手段は、少なくとも部分的には本明細書で教示する対応する構造を使用して実装することもできる。たとえば、図１１および図１２の「ＡＳＩＣ」構成要素に関連して上述した構成要素はまた、同様に指定された「手段」機能に対応することができる。したがって、いくつかの態様では、そのような手段のうちの１つまたは複数は、本明細書で教示するプロセッサ構成要素、集積回路、または他の好適な構造のうちの１つまたは複数を使用して実装できる。
【００８８】
また、本明細書における「第１」、「第２」などの名称を使用した要素への言及は、それらの要素の数量または順序を概括的に限定するものでないことを理解されたい。むしろ、これらの名称は、本明細書において２つ以上の要素またはある要素の複数の例を区別する便利な方法として使用できる。したがって、第１および第２の要素への言及は、そこで２つの要素のみが使用できること、または第１の要素が何らかの方法で第２の要素に先行しなければならないことを意味するものではない。また、別段の規定がない限り、要素のセットは１つまたは複数の要素を備えることがある。さらに、明細書または特許請求の範囲において使用される「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」という形式の用語は、「ＡまたはＢまたはＣ、あるいはそれらの任意の組合せ」を意味する。
【００８９】
情報および信号は多種多様な技術および技法のいずれかを使用して表すことができることを、当業者は理解されよう。たとえば、上記の説明全体にわたって言及されるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁性粒子、光場または光学粒子、あるいはそれらの任意の組合せによって表すことができる。
【００９０】
さらに、本明細書で開示した態様に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、プロセッサ、手段、回路、およびアルゴリズムステップのいずれかは、電子ハードウェア（たとえば、情報源符号化または何らかの他の技法を使用して設計できる、デジタル実装形態、アナログ実装形態、またはそれら２つの組合せ）、命令を組み込んだ様々な形態のプログラムまたは設計コード（便宜上、本明細書では「ソフトウェア」または「ソフトウェアモジュール」と呼ぶことがある）、あるいは両方の組合せとして実装できることを当業者は諒解されよう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップを、上記では概してそれらの機能に関して説明した。そのような機能をハードウェアとして実装するか、ソフトウェアとして実装するかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。当業者は、説明した機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装することができるが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じるものと解釈すべきではない。
【００９１】
本明細書で開示した態様に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュールおよび回路は、集積回路（「ＩＣ」）、アクセス端末、またはアクセスポイント内に実装できるか、またはそれらによって実行できる。ＩＣは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、電気構成要素、光学構成要素、機械構成要素、あるいは本明細書で説明する機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを備えることができ、ＩＣの内部に、ＩＣの外側に、またはその両方に常駐するコードまたは命令を実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとすることができるが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械とすることができる。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実装することもできる。
【００９２】
開示されたプロセス中のステップの特定の順序または階層は例示的な手法の一例であることを理解されたい。設計の選好に基づいて、プロセス中のステップの特定の順序または階層は本開示の範囲内のまま再構成できることを理解されたい。添付の方法クレームは、様々なステップの要素を例示的な順序で提示したものであり、提示された特定の順序または階層に限定されるものではない。
【００９３】
本明細書で開示する態様に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアで実施するか、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで実施するか、またはその２つの組合せで実施することができる。ソフトウェアモジュール（たとえば、実行可能命令および関連するデータを含む）ならびに他のデータは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野で知られる他の形態のコンピュータ可読記憶媒体など、データメモリ中に常駐することができる。プロセッサが記憶媒体から情報（たとえばコード）を読み取り、情報を記憶媒体に書き込むことができるように、例示的な記憶媒体を、たとえばコンピュータ／プロセッサ（便宜上、本明細書では「プロセッサ」と呼ぶことがある）などのマシンに結合することができる。例示的な記憶媒体はプロセッサと一体とすることができる。プロセッサおよび記憶媒体はＡＳＩＣ中に常駐することができる。ＡＳＩＣはユーザ機器中に常駐することができる。代替として、プロセッサおよび記憶媒体はユーザ機器中の個別部品として常駐することができる。さらに、いくつかの態様では、好適なコンピュータプログラム製品は、本開示の態様のうちの１つまたは複数に関するコードを備える（たとえば、少なくとも１つのコンピュータによって実行可能なコードで符号化された）コンピュータ可読媒体を備えることができる。いくつかの態様では、コンピュータプログラム製品はパッケージ材料を備えることができる。
【００９４】
開示された態様の前述の説明は、当業者が本開示を実施または使用できるようにするために提供されるものである。これらの態様への様々な変更は当業者には容易に明らかになり、本明細書で定義された包括的な原理は本開示の範囲から逸脱することなく他の態様に適用できる。したがって、本開示は、本明細書で示した態様に限定されるものではなく、本明細書で開示した原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス通信の方法であって、
第１のノードによって、パルスの第１のセットを送信することと、
前記第１のノードにおいて、パルスの第２のセットを受信することであって、前記第１のセットの少なくとも１つのパルスが送信された後、前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスが送信される前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信する、パルスの第２のセットを受信することと、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記第１のノードと第２のノードとの間の距離を判断することと
を備える、方法。
【請求項２】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第１のセットのための送信時間とパルスの前記第２のセットのための受信時間とを判断することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のノードが、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間とに基づいて、前記第１のセットの所与のパルスを送信することと前記第２のセットの所与のパルスを受信することを交互に行う、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のノードが、パルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を送信する前に、パルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を受信するように、測距メッセージタイミングを判断することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のノードが、測距仮説検定を実行するために前記第２のノードのためのパルスの前記第１のセットを送信する間に、パルスの前記第２のセットに基づいて測距仮説検定を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のノードが、パルスの前記第２のセットを介して測距プリアンブルを受信する間に、パルスの前記第１のセットを介して測距プリアンブルを送信する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のノードが、パルスの前記第１のセットに関連する測距プリアンブル全体を送信する前に、パルスの前記第２のセットに関連する測距プリアンブルの少なくとも一部分を受信し、
前記距離の前記判断がさらに、パルスの前記第１のセットに関連する前記測距プリアンブルとパルスの前記第２のセットに関連する前記測距プリアンブルとに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記距離の前記判断が、
パルスの前記第１のセットの前記送信に関連する第１のタイムスタンプとパルスの前記第２のセットの前記受信に関連する第２のタイムスタンプとに基づいて、時間期間を判断することと、
前記時間期間から規定された遅延期間を減算することであって、前記規定された遅延期間は、前記第２のノードが、パルスの前記第１のセットを介してタイミング指示を受信した後に、パルスの前記第２のセットを介してタイミング指示を送信すべき時間を指定する、減算することと
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記距離の前記判断が、パルスの前記第２のセットの立上りエッジを判断することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のノードが、捕捉メッセージを送信してから規定された遅延期間後に、パルスの前記第１のセットを送信する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するために前記第２のノードと通信することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ワイヤレス通信のための装置であって、
パルスの第１のセットを送信するように構成された送信機と、
パルスの第２のセットを受信するように構成された受信機であって、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを送信した後、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを送信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信するようにさらに構成された、受信機と、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記装置とノードとの間の距離を判断するように構成された距離判断器と
を備える、装置。
【請求項１６】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第１のセットのための送信時間とパルスの前記第２のセットのための受信時間とを判断するように構成された通信コントローラをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記送信機および前記受信機が、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間とに基づいて、前記第１のセットの所与のパルスを送信することと前記第２のセットの所与のパルスを受信することを交互に行うようにさらに構成された、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記距離判断器が、前記送信機がパルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を送信する前に、前記受信機がパルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を受信するように、測距メッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記送信機が、測距仮説検定を実行するために前記ノードのためのパルスの前記第１のセットを送信する間に、パルスの前記第２のセットに基づいて測距仮説検定を実行するように構成された仮説プロセッサをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記距離判断器が、前記受信機がパルスの前記第２のセットを介して測距プリアンブルを受信する間に、前記送信機がパルスの前記第１のセットを介して測距プリアンブルを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
前記距離判断器が、
前記送信機がパルスの前記第１のセットに関連する測距プリアンブル全体を送信する前に、前記受信機がパルスの前記第２のセットに関連する測距プリアンブルの少なくとも一部分を受信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断し、
パルスの前記第１のセットに関連する前記測距プリアンブルとパルスの前記第２のセットに関連する前記測距プリアンブルとに基づいて、前記距離を判断する
ようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記距離判断器が、
パルスの前記第１のセットの前記送信に関連する第１のタイムスタンプとパルスの前記第２のセットの前記受信に関連する第２のタイムスタンプとに基づいて、時間期間を判断することと、
前記時間期間から規定された遅延期間を減算することであって、前記規定された遅延期間は、前記ノードが、パルスの前記第１のセットを介してタイミング指示を受信した後に、パルスの前記第２のセットを介してタイミング指示を送信すべき時間を指定する、減算することと
によって前記距離を判断するようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記距離判断器が、パルスの前記第２のセットの立上りエッジを判断することによって前記距離を判断するようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２６】
前記距離判断器がさらに、前記送信機が捕捉メッセージを送信してから規定された遅延期間後に、前記送信機がパルスの前記第１のセットを送信するように、測距メッセージタイミングを判断するように構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２７】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するために前記ノードと通信するように構成された通信コントローラをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２８】
前記第１のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項２９】
ワイヤレス通信のための装置であって、
パルスの第１のセットを送信するための手段と、
パルスの第２のセットを受信するための手段であって、受信するための前記手段が、送信するための前記手段が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを送信した後、送信するための前記手段が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを送信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信するように構成された、受信するための手段と、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記装置とノードとの間の距離を判断するための手段と
を備える、装置。
【請求項３０】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第１のセットのための送信時間とパルスの前記第２のセットのための受信時間とを判断するための手段をさらに備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
送信するための前記手段および受信するための前記手段が、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間とに基づいて、前記第１のセットの所与のパルスを送信することと前記第２のセットの所与のパルスを受信することを交互に行うようにさらに構成された、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
判断するための前記手段が、送信するための前記手段がパルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を送信する前に、受信するための前記手段がパルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を受信するように、測距メッセージタイミングを判断するように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
送信するための前記手段が、測距仮説検定を実行するために前記ノードのためのパルスの前記第１のセットを送信する間に、パルスの前記第２のセットに基づいて測距仮説検定を実行するための手段をさらに備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３４】
判断するための前記手段が、受信するための前記手段がパルスの前記第２のセットを介して測距プリアンブルを受信する間に、送信するための前記手段がパルスの前記第１のセットを介して測距プリアンブルを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項３５】
判断するための前記手段が、
送信するための前記手段がパルスの前記第１のセットに関連する測距プリアンブル全体を送信する前に、受信するための前記手段がパルスの前記第２のセットに関連する測距プリアンブルの少なくとも一部分を受信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断し、
パルスの前記第１のセットに関連する前記測距プリアンブルとパルスの前記第２のセットに関連する前記測距プリアンブルとに基づいて、前記距離を判断する
ように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項３６】
判断するための前記手段が、
パルスの前記第１のセットの前記送信に関連する第１のタイムスタンプとパルスの前記第２のセットの前記受信に関連する第２のタイムスタンプとに基づいて、時間期間を判断することと、
前記時間期間から規定された遅延期間を減算することであって、前記規定された遅延期間は、前記ノードが、パルスの前記第１のセットを介してタイミング指示を受信した後に、パルスの前記第２のセットを介してタイミング指示を送信すべき時間を指定する、減算することと
によって前記距離を判断するようにさらに構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項３７】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項３６に記載の装置。
【請求項３９】
判断するための前記手段が、パルスの前記第２のセットの立上りエッジを判断することによって前記距離を判断するように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項４０】
判断するための前記手段が、送信するための前記手段が捕捉メッセージを送信してから規定された遅延期間後に、送信するための前記手段がパルスの前記第１のセットを送信するように、測距メッセージタイミングを判断するように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項４１】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するために前記ノードと通信するための手段をさらに備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項４２】
前記第１のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項２９に記載の装置。
【請求項４３】
ワイヤレス通信のためのコンピュータプログラム製品であって、
第１のノードにおいて、パルスの第１のセットを送信することと、
前記第１のノードにおいて、パルスの第２のセットを受信することであって、前記第１のセットの少なくとも１つのパルスが送信された後、前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスが送信される前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信する、パルスの第２のセットを受信することと、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記第１のノードと前記第２のノードとの間の距離を判断することと
を実行可能なコードによって符号化されたコンピュータ可読媒体
を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項４４】
ヘッドセットであって、
パルスの第１のセットを送信するように構成された送信機と、
パルスの第２のセットを受信するように構成された受信機であって、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを送信した後、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを送信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信するようにさらに構成された、受信機と、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記ヘッドセットとノードとの間の距離を判断するように構成された距離判断器と、
前記判断された距離に基づいて指示を与えるように構成されたトランスデューサと
を備える、ヘッドセット。
【請求項４５】
ウォッチであって、
パルスの第１のセットを送信するように構成された送信機と、
パルスの第２のセットを受信するように構成された受信機であって、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを送信した後、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを送信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信するようにさらに構成された、受信機と、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記ウォッチとノードとの間の距離を判断するように構成された距離判断器と、
前記判断された距離に基づいて指示を与えるように構成されたユーザインターフェースと
を備える、ウォッチ。
【請求項４６】
検知デバイスであって、
パルスの第１のセットを送信するように構成された送信機と、
パルスの第２のセットを受信するように構成された受信機であって、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを送信した後、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを送信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信するようにさらに構成された、受信機と、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記検知デバイスとノードとの間の距離を判断するように構成された距離判断器と、
前記送信機を介して送信すべきデータを与えるように構成されたセンサと
を備える、検知デバイス。
【請求項４７】
ワイヤレス通信の方法であって、
第１のノードにおいて、測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信することと、
前記第１のノードによって、前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信することと
を備え、
前記第１のセットの少なくとも１つのパルスが受信された後、前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスが受信される前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスが送信され、
パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備え、
前記パルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記タイムスタンプを付けられたパルスが送信される、方法。
【請求項４８】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第２のセットのための送信時間とパルスの前記第１のセットのための受信時間とを判断することをさらに備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記第１のノードが、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間の結果として、前記第１のセットの所与のパルスを受信することと前記第２のセットの所与のパルスを送信することを交互に行う、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記第１のノードが、パルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を受信する前に、パルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を送信するように、測距メッセージタイミングを判断することをさらに備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１のノードが、測距仮説検定を実行するために前記第２のノードのためのパルスの第２のセットを送信する間に、パルスの前記第１のセットに基づいて測距仮説検定を実行する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５２】
前記第１のノードが、１つの測距プリアンブルを送信し、パルスの前記第１のセットを介して別の測距プリアンブルを受信する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５３】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項４７に記載の方法。
【請求項５４】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５５】
前記タイミング指示の立上りエッジを受信してから前記規定された遅延期間後に、前記タイムスタンプを付けられたパルスが送信される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５６】
捕捉メッセージを送信してから前記規定された遅延期間後に、前記第１のノードがパルスの前記第２のセットを送信する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５７】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するために前記第２のノードと通信することをさらに備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項５８】
前記第２のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５９】
ワイヤレス通信のための装置であって、
測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信するように構成された受信機と、
前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信するように構成された送信機であって、前記送信機が、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを受信した後、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを受信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信するようにさらに構成され、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備える、送信機と、
前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記送信機が前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成されたタイムスタンププロセッサと
を備える、装置。
【請求項６０】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第２のセットのための送信時間とパルスの前記第１のセットのための受信時間とを判断するように構成された通信コントローラをさらに備える、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記送信機および前記受信機が、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間とに基づいて、前記第１のセットの所与のパルスを受信することと前記第２のセットの所与のパルスを送信することを交互に行うようにさらに構成された、請求項６０に記載の装置。
【請求項６２】
前記タイムスタンププロセッサが、前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を受信する前に、前記送信機がパルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を送信するように、測距メッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項５９に記載の装置。
【請求項６３】
前記送信機が、測距仮説検定を実行するためにノードのためのパルスの前記第２のセットを送信する間に、パルスの前記第１のセットに基づいて測距仮説検定を実行するように構成された仮説プロセッサをさらに備える、請求項５９に記載の装置。
【請求項６４】
前記タイムスタンププロセッサが、前記送信機が１つの測距プリアンブルを送信し、前記受信機がパルスの前記第１のセットを介して別の測距プリアンブルを受信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項５９に記載の装置。
【請求項６５】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項５９に記載の装置。
【請求項６６】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項５９に記載の装置。
【請求項６７】
前記タイムスタンププロセッサが、前記受信機が前記タイミング指示の立上りエッジを受信してから前記規定された遅延期間後に、前記送信機が前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項５９に記載の装置。
【請求項６８】
前記タイムスタンププロセッサが、前記送信機が捕捉メッセージを送信してから前記規定された遅延期間後に、前記送信機がパルスの第２のセットを送信するように、測距メッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項５９に記載の装置。
【請求項６９】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するためにノードと通信するように構成された通信コントローラをさらに備える、請求項５９に記載の装置。
【請求項７０】
前記第２のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項５９に記載の装置。
【請求項７１】
ワイヤレス通信のための装置であって、
測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信するための手段と、
前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信するための手段であって、送信するための前記手段が、受信するための前記手段が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを受信した後、受信するための前記手段が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを受信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信するように構成され、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備えた、送信するための手段と、
前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記送信機が前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するための手段と
を備える、装置。
【請求項７２】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第２のセットのための送信時間とパルスの前記第１のセットのための受信時間とを判断するための手段をさらに備える、請求項７１に記載の装置。
【請求項７３】
送信するための前記手段および受信するための前記手段が、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間とに基づいて、前記第１のセットの所与のパルスを受信することと前記第２のセットの所与のパルスを送信することを交互に行うようにさらに構成された、請求項７２に記載の装置。
【請求項７４】
判断するための前記手段は、受信するための前記手段がパルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を受信する前に、送信するための前記手段がパルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を送信するように、測距メッセージタイミングを判断するように構成された、請求項７１に記載の装置。
【請求項７５】
送信するための前記手段が、測距仮説検定を実行するためにノードのためのパルスの前記第２のセットを送信する間に、パルスの前記第１のセットに基づいて測距仮説検定を実行するための手段をさらに備える、請求項７１に記載の装置。
【請求項７６】
判断するための前記手段が、送信するための前記手段が１つの測距プリアンブルを送信し、受信するための前記手段がパルスの前記第１のセットを介して別の測距プリアンブルを受信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項７１に記載の装置。
【請求項７７】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項７１に記載の装置。
【請求項７８】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項７１に記載の装置。
【請求項７９】
判断するための前記手段が、受信するための前記手段が前記タイミング指示の立上りエッジを受信してから前記規定された遅延期間後に、送信するための前記手段が前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項７１に記載の装置。
【請求項８０】
判断するための前記手段が、送信するための前記手段が捕捉メッセージを送信してから前記規定された遅延期間後に、送信するための前記手段がパルスの第２のセットを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成された、請求項７１に記載の装置。
【請求項８１】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するためにノードと通信するための手段をさらに備える、請求項７１に記載の装置。
【請求項８２】
前記第２のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項７１に記載の装置。
【請求項８３】
ワイヤレス通信のためのコンピュータプログラム製品であって、
第１のノードにおいて、測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信することと、
前記第１のノードにおいて、前記測距動作に関連するパルスの第２のセット送信することであって、前記第１のセットの少なくとも１つのパルスが受信された後、前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスが受信される前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信し、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備える、パルスの第２のセット送信をすることと、
受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、送信機が前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断することと
を実行可能なコードによって符号化されたコンピュータ可読媒体
を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項８４】
ヘッドセットであって、
測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信するように構成された受信機と、
前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信するように構成された送信機であって、前記送信機が、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを受信した後、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを受信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信するようにさらに構成され、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備える、送信機と、
前記送信機が、前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成されたタイムスタンププロセッサと、
前記受信機を介して受信されたデータに基づいて、オーディオ出力を与えるように構成されたトランスデューサと
を備える、ヘッドセット。
【請求項８５】
ウォッチであって、
測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信するように構成された受信機と、
前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信するように構成された送信機であって、前記送信機が、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを受信した後、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを受信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信するようにさらに構成され、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備える、送信機と、
前記送信機が、前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成されたタイムスタンププロセッサと、
前記受信機を介して受信されたデータに基づいて指示を与えるように構成されたユーザインターフェースと
を備える、ウォッチ。
【請求項８６】
検知デバイスであって、
測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信するように構成された受信機と、
前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信するように構成された送信機であって、前記送信機が、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを受信した後、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを受信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信するようにさらに構成され、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備える、送信機と、
前記送信機が、前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成されたタイムスタンププロセッサと、
前記送信機を介して送信すべきデータを与えるように構成されたセンサと
を備える、検知デバイス。
【請求項１】
ワイヤレス通信の方法であって、
第１のノードによって、パルスの第１のセットを送信することと、
前記第１のノードにおいて、パルスの第２のセットを受信することであって、前記第１のセットの少なくとも１つのパルスが送信された後、前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスが送信される前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信する、パルスの第２のセットを受信することと、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記第１のノードと第２のノードとの間の距離を判断することと
を備える、方法。
【請求項２】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第１のセットのための送信時間とパルスの前記第２のセットのための受信時間とを判断することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のノードが、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間とに基づいて、前記第１のセットの所与のパルスを送信することと前記第２のセットの所与のパルスを受信することを交互に行う、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のノードが、パルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を送信する前に、パルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を受信するように、測距メッセージタイミングを判断することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のノードが、測距仮説検定を実行するために前記第２のノードのためのパルスの前記第１のセットを送信する間に、パルスの前記第２のセットに基づいて測距仮説検定を実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のノードが、パルスの前記第２のセットを介して測距プリアンブルを受信する間に、パルスの前記第１のセットを介して測距プリアンブルを送信する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のノードが、パルスの前記第１のセットに関連する測距プリアンブル全体を送信する前に、パルスの前記第２のセットに関連する測距プリアンブルの少なくとも一部分を受信し、
前記距離の前記判断がさらに、パルスの前記第１のセットに関連する前記測距プリアンブルとパルスの前記第２のセットに関連する前記測距プリアンブルとに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記距離の前記判断が、
パルスの前記第１のセットの前記送信に関連する第１のタイムスタンプとパルスの前記第２のセットの前記受信に関連する第２のタイムスタンプとに基づいて、時間期間を判断することと、
前記時間期間から規定された遅延期間を減算することであって、前記規定された遅延期間は、前記第２のノードが、パルスの前記第１のセットを介してタイミング指示を受信した後に、パルスの前記第２のセットを介してタイミング指示を送信すべき時間を指定する、減算することと
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記距離の前記判断が、パルスの前記第２のセットの立上りエッジを判断することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のノードが、捕捉メッセージを送信してから規定された遅延期間後に、パルスの前記第１のセットを送信する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するために前記第２のノードと通信することをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
ワイヤレス通信のための装置であって、
パルスの第１のセットを送信するように構成された送信機と、
パルスの第２のセットを受信するように構成された受信機であって、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを送信した後、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを送信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信するようにさらに構成された、受信機と、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記装置とノードとの間の距離を判断するように構成された距離判断器と
を備える、装置。
【請求項１６】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第１のセットのための送信時間とパルスの前記第２のセットのための受信時間とを判断するように構成された通信コントローラをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記送信機および前記受信機が、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間とに基づいて、前記第１のセットの所与のパルスを送信することと前記第２のセットの所与のパルスを受信することを交互に行うようにさらに構成された、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記距離判断器が、前記送信機がパルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を送信する前に、前記受信機がパルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を受信するように、測距メッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記送信機が、測距仮説検定を実行するために前記ノードのためのパルスの前記第１のセットを送信する間に、パルスの前記第２のセットに基づいて測距仮説検定を実行するように構成された仮説プロセッサをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記距離判断器が、前記受信機がパルスの前記第２のセットを介して測距プリアンブルを受信する間に、前記送信機がパルスの前記第１のセットを介して測距プリアンブルを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
前記距離判断器が、
前記送信機がパルスの前記第１のセットに関連する測距プリアンブル全体を送信する前に、前記受信機がパルスの前記第２のセットに関連する測距プリアンブルの少なくとも一部分を受信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断し、
パルスの前記第１のセットに関連する前記測距プリアンブルとパルスの前記第２のセットに関連する前記測距プリアンブルとに基づいて、前記距離を判断する
ようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記距離判断器が、
パルスの前記第１のセットの前記送信に関連する第１のタイムスタンプとパルスの前記第２のセットの前記受信に関連する第２のタイムスタンプとに基づいて、時間期間を判断することと、
前記時間期間から規定された遅延期間を減算することであって、前記規定された遅延期間は、前記ノードが、パルスの前記第１のセットを介してタイミング指示を受信した後に、パルスの前記第２のセットを介してタイミング指示を送信すべき時間を指定する、減算することと
によって前記距離を判断するようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記距離判断器が、パルスの前記第２のセットの立上りエッジを判断することによって前記距離を判断するようにさらに構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２６】
前記距離判断器がさらに、前記送信機が捕捉メッセージを送信してから規定された遅延期間後に、前記送信機がパルスの前記第１のセットを送信するように、測距メッセージタイミングを判断するように構成された、請求項１５に記載の装置。
【請求項２７】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するために前記ノードと通信するように構成された通信コントローラをさらに備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項２８】
前記第１のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項２９】
ワイヤレス通信のための装置であって、
パルスの第１のセットを送信するための手段と、
パルスの第２のセットを受信するための手段であって、受信するための前記手段が、送信するための前記手段が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを送信した後、送信するための前記手段が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを送信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信するように構成された、受信するための手段と、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記装置とノードとの間の距離を判断するための手段と
を備える、装置。
【請求項３０】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第１のセットのための送信時間とパルスの前記第２のセットのための受信時間とを判断するための手段をさらに備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
送信するための前記手段および受信するための前記手段が、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間とに基づいて、前記第１のセットの所与のパルスを送信することと前記第２のセットの所与のパルスを受信することを交互に行うようにさらに構成された、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
判断するための前記手段が、送信するための前記手段がパルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を送信する前に、受信するための前記手段がパルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を受信するように、測距メッセージタイミングを判断するように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
送信するための前記手段が、測距仮説検定を実行するために前記ノードのためのパルスの前記第１のセットを送信する間に、パルスの前記第２のセットに基づいて測距仮説検定を実行するための手段をさらに備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項３４】
判断するための前記手段が、受信するための前記手段がパルスの前記第２のセットを介して測距プリアンブルを受信する間に、送信するための前記手段がパルスの前記第１のセットを介して測距プリアンブルを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項３５】
判断するための前記手段が、
送信するための前記手段がパルスの前記第１のセットに関連する測距プリアンブル全体を送信する前に、受信するための前記手段がパルスの前記第２のセットに関連する測距プリアンブルの少なくとも一部分を受信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断し、
パルスの前記第１のセットに関連する前記測距プリアンブルとパルスの前記第２のセットに関連する前記測距プリアンブルとに基づいて、前記距離を判断する
ように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項３６】
判断するための前記手段が、
パルスの前記第１のセットの前記送信に関連する第１のタイムスタンプとパルスの前記第２のセットの前記受信に関連する第２のタイムスタンプとに基づいて、時間期間を判断することと、
前記時間期間から規定された遅延期間を減算することであって、前記規定された遅延期間は、前記ノードが、パルスの前記第１のセットを介してタイミング指示を受信した後に、パルスの前記第２のセットを介してタイミング指示を送信すべき時間を指定する、減算することと
によって前記距離を判断するようにさらに構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項３７】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項３６に記載の装置。
【請求項３９】
判断するための前記手段が、パルスの前記第２のセットの立上りエッジを判断することによって前記距離を判断するように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項４０】
判断するための前記手段が、送信するための前記手段が捕捉メッセージを送信してから規定された遅延期間後に、送信するための前記手段がパルスの前記第１のセットを送信するように、測距メッセージタイミングを判断するように構成された、請求項２９に記載の装置。
【請求項４１】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するために前記ノードと通信するための手段をさらに備える、請求項２９に記載の装置。
【請求項４２】
前記第１のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項２９に記載の装置。
【請求項４３】
ワイヤレス通信のためのコンピュータプログラム製品であって、
第１のノードにおいて、パルスの第１のセットを送信することと、
前記第１のノードにおいて、パルスの第２のセットを受信することであって、前記第１のセットの少なくとも１つのパルスが送信された後、前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスが送信される前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信する、パルスの第２のセットを受信することと、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記第１のノードと前記第２のノードとの間の距離を判断することと
を実行可能なコードによって符号化されたコンピュータ可読媒体
を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項４４】
ヘッドセットであって、
パルスの第１のセットを送信するように構成された送信機と、
パルスの第２のセットを受信するように構成された受信機であって、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを送信した後、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを送信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信するようにさらに構成された、受信機と、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記ヘッドセットとノードとの間の距離を判断するように構成された距離判断器と、
前記判断された距離に基づいて指示を与えるように構成されたトランスデューサと
を備える、ヘッドセット。
【請求項４５】
ウォッチであって、
パルスの第１のセットを送信するように構成された送信機と、
パルスの第２のセットを受信するように構成された受信機であって、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを送信した後、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを送信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信するようにさらに構成された、受信機と、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記ウォッチとノードとの間の距離を判断するように構成された距離判断器と、
前記判断された距離に基づいて指示を与えるように構成されたユーザインターフェースと
を備える、ウォッチ。
【請求項４６】
検知デバイスであって、
パルスの第１のセットを送信するように構成された送信機と、
パルスの第２のセットを受信するように構成された受信機であって、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを送信した後、前記送信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを送信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを受信するようにさらに構成された、受信機と、
前記第１のセットの前記パルスの少なくともいくつかと前記第２のセットの前記パルスの少なくともいくつかとに基づいて、前記検知デバイスとノードとの間の距離を判断するように構成された距離判断器と、
前記送信機を介して送信すべきデータを与えるように構成されたセンサと
を備える、検知デバイス。
【請求項４７】
ワイヤレス通信の方法であって、
第１のノードにおいて、測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信することと、
前記第１のノードによって、前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信することと
を備え、
前記第１のセットの少なくとも１つのパルスが受信された後、前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスが受信される前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスが送信され、
パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備え、
前記パルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記タイムスタンプを付けられたパルスが送信される、方法。
【請求項４８】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第２のセットのための送信時間とパルスの前記第１のセットのための受信時間とを判断することをさらに備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記第１のノードが、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間の結果として、前記第１のセットの所与のパルスを受信することと前記第２のセットの所与のパルスを送信することを交互に行う、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記第１のノードが、パルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を受信する前に、パルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を送信するように、測距メッセージタイミングを判断することをさらに備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１のノードが、測距仮説検定を実行するために前記第２のノードのためのパルスの第２のセットを送信する間に、パルスの前記第１のセットに基づいて測距仮説検定を実行する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５２】
前記第１のノードが、１つの測距プリアンブルを送信し、パルスの前記第１のセットを介して別の測距プリアンブルを受信する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５３】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項４７に記載の方法。
【請求項５４】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５５】
前記タイミング指示の立上りエッジを受信してから前記規定された遅延期間後に、前記タイムスタンプを付けられたパルスが送信される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５６】
捕捉メッセージを送信してから前記規定された遅延期間後に、前記第１のノードがパルスの前記第２のセットを送信する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５７】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するために前記第２のノードと通信することをさらに備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項５８】
前記第２のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項４７に記載の方法。
【請求項５９】
ワイヤレス通信のための装置であって、
測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信するように構成された受信機と、
前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信するように構成された送信機であって、前記送信機が、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを受信した後、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを受信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信するようにさらに構成され、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備える、送信機と、
前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記送信機が前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成されたタイムスタンププロセッサと
を備える、装置。
【請求項６０】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第２のセットのための送信時間とパルスの前記第１のセットのための受信時間とを判断するように構成された通信コントローラをさらに備える、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記送信機および前記受信機が、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間とに基づいて、前記第１のセットの所与のパルスを受信することと前記第２のセットの所与のパルスを送信することを交互に行うようにさらに構成された、請求項６０に記載の装置。
【請求項６２】
前記タイムスタンププロセッサが、前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を受信する前に、前記送信機がパルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を送信するように、測距メッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項５９に記載の装置。
【請求項６３】
前記送信機が、測距仮説検定を実行するためにノードのためのパルスの前記第２のセットを送信する間に、パルスの前記第１のセットに基づいて測距仮説検定を実行するように構成された仮説プロセッサをさらに備える、請求項５９に記載の装置。
【請求項６４】
前記タイムスタンププロセッサが、前記送信機が１つの測距プリアンブルを送信し、前記受信機がパルスの前記第１のセットを介して別の測距プリアンブルを受信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項５９に記載の装置。
【請求項６５】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項５９に記載の装置。
【請求項６６】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項５９に記載の装置。
【請求項６７】
前記タイムスタンププロセッサが、前記受信機が前記タイミング指示の立上りエッジを受信してから前記規定された遅延期間後に、前記送信機が前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項５９に記載の装置。
【請求項６８】
前記タイムスタンププロセッサが、前記送信機が捕捉メッセージを送信してから前記規定された遅延期間後に、前記送信機がパルスの第２のセットを送信するように、測距メッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項５９に記載の装置。
【請求項６９】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するためにノードと通信するように構成された通信コントローラをさらに備える、請求項５９に記載の装置。
【請求項７０】
前記第２のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項５９に記載の装置。
【請求項７１】
ワイヤレス通信のための装置であって、
測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信するための手段と、
前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信するための手段であって、送信するための前記手段が、受信するための前記手段が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを受信した後、受信するための前記手段が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを受信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信するように構成され、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備えた、送信するための手段と、
前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記送信機が前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するための手段と
を備える、装置。
【請求項７２】
前記第１のセットの前記パルスの少なくとも一部分が前記第２のセットの前記パルスの少なくとも一部分と時間的に交互配置されるように、パルスの前記第２のセットのための送信時間とパルスの前記第１のセットのための受信時間とを判断するための手段をさらに備える、請求項７１に記載の装置。
【請求項７３】
送信するための前記手段および受信するための前記手段が、前記判断された送信時間と前記判断された受信時間とに基づいて、前記第１のセットの所与のパルスを受信することと前記第２のセットの所与のパルスを送信することを交互に行うようにさらに構成された、請求項７２に記載の装置。
【請求項７４】
判断するための前記手段は、受信するための前記手段がパルスの前記第１のセットに関連する測距メッセージ全体を受信する前に、送信するための前記手段がパルスの前記第２のセットに関連する測距メッセージの少なくとも一部分を送信するように、測距メッセージタイミングを判断するように構成された、請求項７１に記載の装置。
【請求項７５】
送信するための前記手段が、測距仮説検定を実行するためにノードのためのパルスの前記第２のセットを送信する間に、パルスの前記第１のセットに基づいて測距仮説検定を実行するための手段をさらに備える、請求項７１に記載の装置。
【請求項７６】
判断するための前記手段が、送信するための前記手段が１つの測距プリアンブルを送信し、受信するための前記手段がパルスの前記第１のセットを介して別の測距プリアンブルを受信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項７１に記載の装置。
【請求項７７】
前記規定された遅延期間がシンボル持続時間に近似的に等しい、請求項７１に記載の装置。
【請求項７８】
前記規定された遅延期間がシンボルインデックスによって指定される、請求項７１に記載の装置。
【請求項７９】
判断するための前記手段が、受信するための前記手段が前記タイミング指示の立上りエッジを受信してから前記規定された遅延期間後に、送信するための前記手段が前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するようにさらに構成された、請求項７１に記載の装置。
【請求項８０】
判断するための前記手段が、送信するための前記手段が捕捉メッセージを送信してから前記規定された遅延期間後に、送信するための前記手段がパルスの第２のセットを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成された、請求項７１に記載の装置。
【請求項８１】
少なくとも１つの測距メッセージのための送信タイミングを確立するためにノードと通信するための手段をさらに備える、請求項７１に記載の装置。
【請求項８２】
前記第２のセットの前記パルスの各々が、４ナノ秒以下のパルス持続期間を有する、請求項７１に記載の装置。
【請求項８３】
ワイヤレス通信のためのコンピュータプログラム製品であって、
第１のノードにおいて、測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信することと、
前記第１のノードにおいて、前記測距動作に関連するパルスの第２のセット送信することであって、前記第１のセットの少なくとも１つのパルスが受信された後、前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスが受信される前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信し、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備える、パルスの第２のセット送信をすることと、
受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、送信機が前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断することと
を実行可能なコードによって符号化されたコンピュータ可読媒体
を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項８４】
ヘッドセットであって、
測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信するように構成された受信機と、
前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信するように構成された送信機であって、前記送信機が、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを受信した後、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを受信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信するようにさらに構成され、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備える、送信機と、
前記送信機が、前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成されたタイムスタンププロセッサと、
前記受信機を介して受信されたデータに基づいて、オーディオ出力を与えるように構成されたトランスデューサと
を備える、ヘッドセット。
【請求項８５】
ウォッチであって、
測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信するように構成された受信機と、
前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信するように構成された送信機であって、前記送信機が、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを受信した後、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを受信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信するようにさらに構成され、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備える、送信機と、
前記送信機が、前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成されたタイムスタンププロセッサと、
前記受信機を介して受信されたデータに基づいて指示を与えるように構成されたユーザインターフェースと
を備える、ウォッチ。
【請求項８６】
検知デバイスであって、
測距動作に関連するパルスの第１のセットを受信するように構成された受信機と、
前記測距動作に関連するパルスの第２のセットを送信するように構成された送信機であって、前記送信機が、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つのパルスを受信した後、前記受信機が前記第１のセットの少なくとも１つの他のパルスを受信する前に、前記第２のセットの少なくとも１つのパルスを送信するようにさらに構成され、さらに、パルスの前記第２のセットがタイムスタンプを付けられたパルスを備える、送信機と、
前記送信機が、前記受信機がパルスの前記第１のセットに関連するタイミング指示を受信してから規定された遅延期間後に、前記タイムスタンプを付けられたパルスを送信するように、タイムスタンプメッセージタイミングを判断するように構成されたタイムスタンププロセッサと、
前記送信機を介して送信すべきデータを与えるように構成されたセンサと
を備える、検知デバイス。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１２−５００９７１（Ｐ２０１２−５００９７１Ａ）
【公表日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２４００８（Ｐ２０１１−５２４００８）
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５４５１９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２２２７３
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５４５１９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２２２７３
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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