(57)【要約】【課題】デジタル放送受信機に於いて、受信信号から移動速度を精度良く検出する。【解決手段】受信信号から得られるパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、変換部１が同一周波数内で得られる複数の伝送路特性の推定値を時間方向に離散フーリエ変換した結果に基づき、検出部３が第１最大ドップラー周波数を検出し、変換部２が同一時間内で得られる複数の伝送路特性の推定値を周波数方向に逆離散フーリエ変換した結果に基づき、検出部４は第２最大ドップラー周波数を検出する。検出部４が、直接波が存在する見通し内の電波環境であると判定する場合には、決定部５は第２最大ドップラー周波数を最大ドップラー周波数の推定値と決定する一方、検出部４が見通し外の電波環境であると判定する場合には、決定部５は第１及び第２最大ドップラー周波数の平均値を最大ドップラー周波数の推定値と決定する。【選択図】図１
2010258935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データの伝送に使用されるキャリアの内、複数の所定キャリアに既知のパイロットキャリアを割り当てて周波数多重したＯＦＤＭ信号を受信する受信装置の移動速度を決定する移動速度検出装置であって、
前記ＯＦＤＭ信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一キャリア内に存在する複数シンボル分の伝送路特性の推定値を離散フーリエ変換する時間方向離散フーリエ変換部と、
前記ＯＦＤＭ信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一シンボル内に存在する複数キャリア分の伝送路特性の推定値を逆離散フーリエ変換して推定遅延プロファイルを出力する周波数方向逆離散フーリエ変換部と、
前記時間方向離散フーリエ変換部から出力される信号を基に第１最大ドップラー周波数を検出し、前記第１最大ドップラー周波数を与える信号を出力する第１最大ドップラー周波数検出部と、
前記周波数方向逆離散フーリエ変換部から出力される前記推定遅延プロファイルを基に第２最大ドップラー周波数を検出し、前記第２最大ドップラー周波数を与える信号を出力する第２最大ドップラー周波数検出部と、
前記第１最大ドップラー周波数及び前記第２最大ドップラー周波数に基づいて最大ドップラー周波数を推定する最大ドップラー周波数決定部と、
前記最大ドップラー周波数決定部により推定された前記最大ドップラー周波数から前記受信装置の移動速度を算出する移動速度算出部とを、
備えることを特徴とする、
移動速度検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の移動速度検出装置であって、
前記時間方向離散フーリエ変換部は、同一キャリア内に連続して存在する複数シンボル分の伝送路特性の推定値を離散フーリエ変換することを特徴とする、
移動速度検出装置。
【請求項３】
請求項１記載の移動速度検出装置であって、
前記時間方向離散フーリエ変換部は、同一キャリア内で予め決められた周期で間引いた伝送路特性の推定値に対して離散フーリエ変換を行うことを特徴とする、
移動速度検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の移動速度検出装置であって、
前記第１最大ドップラー周波数検出部は、
前記時間方向離散フーリエ変換部から出力される信号のエッジを検出するエッジ検出部と、
前記エッジの検出位置に基づいて前記第１最大ドップラー周波数を検出・出力する第１最大ドップラー周波数演算部とを備えることを特徴とする、
移動速度検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の移動速度検出装置であって、
前記第２最大ドップラー周波数検出部は、
前記推定遅延プロファイルの瞬時電力を計算する瞬時電力計算部と、
前記瞬時電力と予め決められた第１閾値とを比較することにより、各到来波に対応した瞬時電力に於けるピークを検出する第１閾値部と、
隣接するシンボル間又は予め決められた周期で間引いたシンボル間で、前記各到来波に対応した瞬時電力のピークが検出された位置に於ける前記推定遅延プロファイルの変動量を計算する変動量演算部と、
前記推定遅延プロファイルの前記変動量と予め決められた第２閾値とを比較する第２閾値部と、
前記各到来波に応じた前記推定遅延プロファイルの前記変動量の内の最大値、又は、前記第２閾値部により前記第２閾値よりも大きいと判定された各到来波に応じた推定遅延プロファイルの変動量の平均値に基づいて、前記第２最大ドップラー周波数を算出する第２最大ドップラー周波数計算部と、
前記第２閾値を下回る推定遅延プロファイルの変動量が１つも存在しない場合には、直接波が存在しない見通し外の電波環境であると判定する一方、前記第２閾値を超えない推定遅延プロファイルの変動量が１つでも存在する場合には、前記直接波が存在する見通し内の電波環境であると判定し、当該判定結果を前記最大ドップラー周波数決定部に出力する見通し内外判定部とを備えたことを特徴とする、
移動速度検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れかに記載の移動速度検出装置であって、
前記第２最大ドップラー周波数検出部は、
前記推定遅延プロファイルの瞬時電力を計算する瞬時電力計算部と、
前記瞬時電力と予め決められた第１閾値とを比較することにより、各到来波に対応した瞬時電力に於けるピークを検出する第１閾値部と、
前記各到来波に対応して前記第１閾値部で検出された複数のピーク検出位置に於ける推定遅延プロファイルの値を、複数のシンボル間で離散フーリエ変換する離散フーリエ変換部と、
前記離散フーリエ変換部から出力される前記各到来波に応じた複数の信号の各々に対してエッジ検出を行い、到来波の数だけの複数のエッジ検出位置を出力するエッジ検出部と、
前記複数のエッジ検出位置と予め定められた第２閾値との比較処理を行う第２閾値部と、
前記複数のエッジ検出位置中の最大値、又は、前記第２閾値部により前記第２閾値よりも大きいと判定されたエッジ検出位置の平均値を、前記第２最大ドップラー周波数として出力する第２最大ドップラー周波数計算部と、
前記第２閾値を下回るエッジ検出位置が１つも存在しない場合には、直接波が存在しない見通し外の電波環境であると判定する一方、前記第２閾値を下回るエッジ検出位置が１つでも存在する場合には、前記直接波が存在する見通し内の電波環境であると判定し、当該判定結果を前記最大ドップラー周波数決定部に出力する見通し内外判定部とを備えたことを特徴とする、
移動速度検出装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の移動速度検出装置であって、
前記最大ドップラー周波数決定部は、前記見通し内の電波環境である場合には、前記第２最大ドップラー周波数を前記最大ドップラー周波数の推定結果として出力する一方、前記見通し外の電波環境である場合には、前記第１最大ドップラー周波数と前記第２最大ドップラー周波数との平均値を前記最大ドップラー周波数の推定結果として出力することを特徴とする、
移動速度検出装置。
【請求項８】
送信データの伝送に使用されるキャリアの内、複数の所定キャリアに既知のパイロットキャリアを割り当てて周波数多重したＯＦＤＭ信号を受信する受信装置の移動速度を決定する方法であって、
前記ＯＦＤＭ信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一キャリア内に存在する複数シンボル分の伝送路特性の推定値を離散フーリエ変換する時間方向離散フーリエ変換ステップと、
前記ＯＦＤＭ信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一シンボル内に存在する複数キャリア分の伝送路特性の推定値を逆離散フーリエ変換して推定遅延プロファイルを得る周波数方向逆離散フーリエ変換ステップと、
前記時間方向離散フーリエ変換ステップにより得られる信号を基に第１最大ドップラー周波数を検出する第１最大ドップラー周波数検出ステップと、
前記周波数方向逆離散フーリエ変換ステップから得られる前記推定遅延プロファイルを基に第２最大ドップラー周波数を検出する第２最大ドップラー周波数検出ステップと、
前記第１最大ドップラー周波数及び前記第２最大ドップラー周波数に基づいて最大ドップラー周波数を推定する最大ドップラー周波数決定ステップと、
前記最大ドップラー周波数決定ステップにより推定された前記最大ドップラー周波数から前記受信装置の移動速度を算出する移動速度算出ステップとを、
備えることを特徴とする、
移動速度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＯＦＤＭ信号を受信する受信装置が搭載され又はその内部で使用される移動体（例えば、自動車又は新幹線等の列車。）の速度検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上デジタル放送では、送信機から出力された電波が、建物等の障害物による反射、回折、又は散乱を受けるために、受信信号（ＯＦＤＭ信号）に歪が生じる。そこで、受信信号を受信する受信機は、受信信号から伝送路特性を推定し、この推定結果を用いて受信信号の歪を補正する。一般に、伝送路特性を推定する方法として、送信機の側で挿入される既知信号を利用する方法が知られている。
【０００３】
日本の地上デジタル放送方式は、図１２に示す様に、放送データを伝送する多数のキャリア（搬送波）内に、パイロットキャリアとして、ＳＰ (Scattered Pilot)及びＣＰ (Continual Pilot) が所定の間隔で挿入された信号構成を採る。受信機は、このパイロットキャリアを基に伝送路特性を推定し、この伝送路特性の推定値を用いて受信信号の歪を補正する。ここで、伝送路特性の推定値とは、各キャリアの振幅の減衰量及び位相の回転量を示す。
【０００４】
地上デジタル放送に於けるＳＰを用いた伝送路特性の推定法が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の先行技術は、ＳＰに作用する伝送路特性を推定した後、この伝送路特性の推定値をシンボル方向（時間方向）及びキャリア方向（周波数方向）の各々に補間することで、全てのキャリアについての伝送路特性の推定値を求めている。特許文献１の先行技術は、シンボル方向の補間を行う際に用いるフィルタの係数を、受信機が搭載される移動体の移動速度に応じて制御している。
【０００５】
以下に、特許文献１に記載されている移動速度に応じたシンボル方向の補間フィルタの制御方法を、簡単に記載する。受信機が移動体と共に移動している場合、伝送路特性は、時間と共に変化する。このとき、同一キャリア内の複数シンボル分のパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値の周波数特性（フーリエ変換結果）は、周波数方向に広がりを有する。ここで、周波数特性に於ける周波数の広がりの最大値は、最大ドップラー周波数Ｆｄと呼ばれ、受信機の移動速度が速い程に、最大ドップラー周波数Ｆｄはより大きな値と成る。特許文献１の先行技術は、受信信号から得られる同一キャリア内の複数シンボル分のパイロットキャリアに対して、−ＦｄからＦｄまでの周波数帯域の帯域制限を行うことにより、シンボル方向の補間を行う補間フィルタの係数の制御を行うことで、その他の帯域に存在する雑音成分を抑圧している。
【０００６】
前述した様に、シンボル方向の補間を行うフィルタ係数を制御するためには、最大ドップラー周波数を推定する必要性がある。この推定値が真の最大ドップラー周波数Ｆｄよりも大きい場合には、−ＦｄからＦｄまでの周波数帯域以外に存在する雑音成分 (例えば、図１３（ａ）中の点線で囲まれた部分) を抑圧することができない。逆に、最大ドップラー周波数の推定値が、真の最大ドップラー周波数Ｆｄよりも小さい場合には、伝送路特性の推定値の周波数成分の内で周波数の高い成分 (図１３（ｂ）中の点線で囲まれた部分)が抑圧されてしまうため、補間後の伝送路特性の推定値に誤差が生じる。つまり、ＳＰに作用する伝送路特性の推定値をシンボル方向に補間するためには、精度の良い最大ドップラー周波数の推定値が必要となる。
【０００７】
地上デジタル放送に於ける移動速度検出 (最大ドップラー周波数検出) の先行技術として、特許文献２がある。この特許文献２の先行技術は、ＯＦＤＭの受信信号からパイロットキャリアを抽出し、隣り合うシンボル間のパイロットキャリアの位相の変化量を基に最大ドップラー周波数の検出を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２０３６１３号公報（図６）
【特許文献２】特開２００８−２７１３０２号公報（図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
送信機から出力された電波が直接届く直接波が存在する見通し内の電波環境で受信機が移動している場合には、時間に依存せず位相が一定である直接波の影響により、パイロットキャリアの位相変動量が小さくなり、その結果、特許文献２の先行技術で推定された最大ドップラー周波数が、真の最大ドップラー周波数Ｆｄよりも非常に小さくなるという問題点がある。
【００１０】
他方、直接波の存在しない見通し外の電波環境に於いても、パイロットキャリアの時間方向の位相変動量を利用して最大ドップラー周波数Ｆｄを検出する特許文献２の先行技術は、パイロットキャリアに含まれる雑音成分の影響を受け易いという問題点を有する。
【００１１】
この発明は、斯かる技術状況に鑑みて成されたものであり、その目的は、見通し内の電波環境及び見通し外の電波環境の何れに於いても、ＯＦＤＭ信号の受信信号から受信機が搭載された移動体の移動速度を精度良く検出することを可能にする点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の主題は、送信データの伝送に使用されるキャリアの内、複数の所定キャリアに既知のパイロットキャリアを割り当てて周波数多重したＯＦＤＭ信号を受信する受信装置の移動速度を決定する移動速度検出装置であって、前記ＯＦＤＭ信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一キャリア内に存在する複数シンボル分の伝送路特性の推定値を離散フーリエ変換する時間方向離散フーリエ変換部と、前記ＯＦＤＭ信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一シンボル内に存在する複数キャリア分の伝送路特性の推定値を逆離散フーリエ変換して推定遅延プロファイルを出力する周波数方向逆離散フーリエ変換部と、前記時間方向離散フーリエ変換部から出力される信号を基に第１最大ドップラー周波数を検出し、前記第１最大ドップラー周波数を与える信号を出力する第１最大ドップラー周波数検出部と、前記周波数方向逆離散フーリエ変換部から出力される前記推定遅延プロファイルを基に第２最大ドップラー周波数を検出し、前記第２最大ドップラー周波数を与える信号を出力する第２最大ドップラー周波数検出部と、前記第１最大ドップラー周波数及び前記第２最大ドップラー周波数に基づいて最大ドップラー周波数を推定する最大ドップラー周波数決定部と、前記最大ドップラー周波数決定部により推定された前記最大ドップラー周波数から前記受信装置の移動速度を算出する移動速度算出部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の主題によれば、見通し内の電波環境の場合及び見通し外の電波環境の場合の何れに於いても、精度良く最大ドップラー周波数を検出することが出来る。
【００１４】
即ち、見通し内の電波環境の場合には、周波数方向逆離散フーリエ変換部から出力される推定遅延プロファイルを基に最大ドップラー周波数を推定することにより、見通し内の電波環境に於ける直接波の影響を除去することが出来、精度良く最大ドップラー周波数を検出することができる。
【００１５】
又、見通し外の電波環境の場合には、時間方向離散フーリエ変換部から出力される第１最大ドップラー周波数と、周波数方向逆離散フーリエ変換部から出力される第２最大ドップラー周波数と平均することにより、パイロットキャリアに含まれる雑音成分を抑圧し、精度良く最大ドップラー周波数を検出することができる。
【００１６】
以下、この発明の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１に係る移動速度検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に於ける、時間方向の離散フーリエ変換と周波数方向の逆離散フーリエ変換との様子を示す図である。
【図３】実施の形態１に於けるエッジ検出の様子を示す図である。
【図４】実施の形態１に於ける第１最大ドップラー周波数検出部の構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１に於ける見通し内の電波環境でのパイロットキャリアの周波数特性を示す図である。
【図６】実施の形態１に於ける推定遅延プロファイルの変動量を示す図である。
【図７】実施の形態１に於ける第２最大ドップラー周波数検出部の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態１に於ける第２最大ドップラー周波数検出部の変形例の構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態２に於ける第２最大ドップラー周波数検出部の構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２に於ける離散フーリエ変換に関する図である。
【図１１】実施の形態２に於ける第２最大ドップラー周波数検出部の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明に於けるＯＦＤＭ信号の構成を示す図である。
【図１３】パイロットキャリアに作用する伝送路推定値の周波数特性とシンボル方向補間フィルタの周波数特性との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る、最大ドップラー周波数Ｆｄを検出して受信装置の移動速度を算出するための移動速度検出装置の構成を示すブロック図である。図１の移動速度検出装置は、ＯＦＤＭ信号の受信装置内に設けられている装置であり、ハードウェア的に構成されても良いし、或いは、マイクロコンピュータ等の利用によってソフトウェア的に実現されていても良い。尚、図１は、後述する実施の形態２に於いても援用される。
【００１９】
図１に於いて、一方で、時間方向離散フーリエ変換部１は、受信信号から得られるパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値の内で、同一キャリア内に存在する複数シンボル分のパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値を、離散フーリエ変換する。又、第１最大ドップラー周波数検出部３は、時間方向離散フーリエ変換部１から出力される信号に基づいて第１最大ドップラー周波数を求める。他方で、周波数方向逆離散フーリエ変換部２は、受信信号から得られるパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値の内で、同一シンボル内に存在する複数キャリア分のパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値を逆離散フーリエ変換して、推定遅延プロファイルを求める。又、第２最大ドップラー周波数検出部４は、周波数方向逆離散フーリエ変換部２から出力される信号に基づいて第２最大ドップラー周波数を求めると共に、電波の伝搬環境が後述する見通し外又は見通し内の電波環境であるかを判定する。そして、最大ドップラー周波数決定部５は、見通し外又は見通し内の電波環境であるかの判定結果を踏まえて、第１最大ドップラー周波数と第２最大ドップラー周波数とに基づいて最大ドップラー周波数を推定する。更に、最大ドップラー周波数と移動体ないしは受信機の移動速度とは比例関係にあり、移動速度算出部６は、最大ドップラー周波数決定部５により推定された最大ドップラー周波数を用いて、所定の演算式（既知）より、移動速度を一意に算出・決定する。
【００２０】
本実施の形態に於いては、ＳＰ及びＣＰ等のパイロット信号（既知信号）を含むＯＦＤＭ信号が受信されて、この受信信号から、パイロットキャリアに作用する伝送路特性を推定した信号が、図１の移動速度検出装置に入力されるものとする。このパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定方法は、特許文献１に記載されている公知の方法である。
【００２１】
ここで、図２は、本実施の形態に於ける時間方向の離散フーリエ変換と周波数方向の逆離散フーリエ変換の様子を模式的に示す図である。以下、図２を用いて、パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対する、時間方向の離散フーリエ変換及び周波数方向の逆離散フーリエ変換について記載する。
【００２２】
図２中の縦軸はシンボル方向 (時間方向)を、横軸はキャリア方向 (周波数方向) を、各々示しており、図２中の各黒丸はパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値である。時間方向離散フーリエ変換部１は、図２中のＡ１,Ａ２,Ａ３・・・で示される同一キャリア内に存在する複数シンボル分のパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値を離散フーリエ変換する。他方、周波数方向逆離散フーリエ変換部２は、図２中のＢ１,Ｂ２,Ｂ３・・・で示される同一シンボル内に存在する複数キャリア分のパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値を逆離散フーリエ変換する。
【００２３】
上記の例に於いては、時間方向離散フーリエ変換部１は、同一キャリア内で連続して得られる伝送路特性の推定値に対して離散フーリエ変換を計算しているが、同一キャリア内で予め決められた周期で間引いた伝送路特性の推定値に対して離散フーリエ変換を計算しても良い。又、時間方向離散フーリエ変換部１は、１つのキャリアに対して時間方向の離散フーリエ変換を行っているが、複数のキャリアに対してそれぞれ時間方向の離散フーリエ変換を行うこととしても良い。
【００２４】
本発明は、上記の時間方向の離散フーリエ変換の結果及び周波数方向の逆離散フーリエ変換の結果を利用して、最大ドップラー周波数の推定を行い、以って、受信装置の移動速度を算出する。
【００２５】
先ず、時間方向の離散フーリエ変換結果から最大ドップラー周波数を推定する方法を記載する。図２に示される様に、時間方向の離散フーリエ変換により得られる周波数特性は、−ＦｄからＦｄまでの範囲で周波数の広がりを有する。雑音又は干渉等が存在しない理想的な見通し外の電波環境の場合に於いては、図３（ａ）の点線で示される様に、−ＦｄとＦｄの周波数に於いて、鋭いエッジが存在するが、実際には、図３（ａ）の実線で示される様に、雑音等の影響により、−ＦｄとＦｄの周波数に於けるエッジが鈍る。
【００２６】
図１の第１最大ドップラー周波数検出部３は、時間方向の離散フーリエ変換により得られる周波数特性からエッジを検出し、検出されたエッジを第１最大ドップラー周波数として出力する。図４は、第１最大ドップラー周波数検出部３の構成を示すブロック図である。図４に於いて、微分部３１は、図１の時間方向離散フーリエ変換部１から出力される信号を微分 (差分) 処理するエッジ検出部である。引き続く、ピーク検出部３２は、微分部３１が出力する微分結果からピークを検出する第１最大ドップラー周波数演算部である。
【００２７】
先ず、微分部３１は、時間方向離散フーリエ変換部１から出力される信号に対して、隣接するサンプルの差分を計算して出力する。その結果は図３（ｂ）に示される通りであり、エッジが存在する位置にピークが出力される。次に、ピーク検出部３２は、予め決めておいた閾値と微分結果とを比較することで、微分結果からピークが存在する位置を検出する。ここでは、図３（ｂ）に示される様に、周波数が負の領域と正の領域とに於いて、ピークが検出される。本実施の形態では、ピーク検出部３２は、この２つのピーク位置の内で、ピーク位置の絶対値が大きい方を、第１最大ドップラー周波数として出力する。例えば、図３（ｂ）に於いて、Ｆｄ_Ａ＞Ｆｄ_Ｂの場合には、ピーク検出部３２は、Ｆｄ_Ａを第１最大ドップラー周波数として出力する。
【００２８】
尚、ピーク検出部３２は、ピーク位置（エッジの検出位置）の絶対値の平均値を演算して、その演算結果を第１最大ドップラー周波数として検出することとしても良い。
【００２９】
上記の第１最大ドップラー周波数の推定に関する記載は、見通し外の電波環境を想定している。しかしながら、見通し内の電波環境の場合には、パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値の周波数特性は、図５に示される様になり、直流成分近傍の要素が大きくなり、−ＦｄとＦｄの周波数に存在するエッジが鈍る。これは、時間に依存せず振幅及び位相が一定の直接波の影響である。図５からわかる様に、周波数特性に於けるエッジの検出が困難になるため、第１最大ドップラー周波数の推定精度は劣化してしまう。
【００３０】
この様に、図１の第１最大ドップラー周波数検出部３により求められた第１最大ドップラー周波数は、見通し外の電波環境では利用可能であるが、見通し内の電波環境では、精度が悪いために利用できない。そこで、本発明に係る移動速度検出装置は、図１に示される様に、この見通し内の電波環境に対応するために、周波数方向逆離散フーリエ変換部２及び第２最大ドップラー周波数検出部４を備えている。
【００３１】
次に、周波数方向逆離散フーリエ変換結果から最大ドップラー周波数を推定する方法を記載する。
【００３２】
周波数方向逆離散フーリエ変換結果は、遅延プロファイルの推定結果となる。例えば、２波モデル伝送路 (主波に対して時間Ｔだけ遅れて届く遅延波が存在する伝送路)の場合には、推定遅延プロファイルは、図６に示される様になる。ここで、推定遅延プロファイルの各値は複素数値であるため、図６は、遅延プロファイルの各サンプルの瞬時電力を示している。図６に於いては、時刻０に主波に応じたピーク、及び、時刻Ｔに遅延波に応じたピークが、存在する。このピークが存在する位置 (時刻０と時刻Ｔ) の推定遅延プロファイルの振幅は、主波及び遅延波の受信レベルの減衰量であり、又、その位相は、主波及び遅延波の位相の回転量である。
【００３３】
図１の第２最大ドップラー周波数検出部４は、上記の推定遅延プロファイルから、第２最大ドップラー周波数を推定する。ここで、図７は、第２最大ドップラー周波数検出部４の構成を示すブロック図である。図７に於いて、瞬時電力計算部４１は、推定遅延プロファイルの瞬時電力を、サンプル毎に計算する。第１閾値部４２は、瞬時電力と予め決められた第１閾値とを比較することで、ピークを検出する。遅延部４３は、推定遅延プロファイルを１シンボル間隔だけ遅延する。変動量演算部４４は、ピークが検出された位置に於ける推定遅延プロファイルの値の変動量を計算する。最大値選択部４５は、複数のピークが検出されたときに、複数の変動量の内で最大値の変動量を選択し、出力する。最大ドップラー周波数計算部４６は、変動量の最大値から第２最大ドップラー周波数を算出する。第２閾値部４７は、複数の変動量を予め決められた第２閾値と比較する。見通し内外判定部４８は、見通し外の電波環境か、見通し内の電波環境かを判定する。
【００３４】
第２最大ドップラー周波数検出部４に於いては、先ず、瞬時電力計算部４１が推定遅延プロファイルの瞬時電力をサンプル毎に計算し、第１閾値部４２は計算された瞬時電力と予め決められた第１閾値とを比較することにより、到来波に対応したピークを検出する。そして、変動量演算部４４は、隣接するシンボル間で、ピークが検出された位置の推定遅延プロファイルの変動量を計算する。例えば、図６（ａ）に示す（ｉ−１）番目のシンボルに於ける時刻０の推定遅延プロファイルＷ１と、図６（ｂ）に示すｉ番目のシンボルに於ける時刻０の推定遅延プロファイルＷ２とが、図６（ｃ）に示す様なベクトルで表される場合には、変動量演算部４４は、ベクトルＷ１とベクトルＷ２との位相差を、ピークが検出された位置の推定遅延プロファイルの変動量とする。この変動量は、受信機の移動速度が速くなると、大きな値になる。
【００３５】
尚、上記の例に於いては、変動量演算部４４は、隣接するシンボル間で推定遅延プロファイルの変動量を計算しているが、予め決められた周期で間引いたシンボル間で推定遅延プロファイルの変動量を計算することにしても良い。
【００３６】
見通し外の電波環境で受信装置が移動している場合には、全ての到来波に応じた推定遅延プロファイルの値はシンボル毎に変動している。他方、直接波が存在する見通し内の電波環境の場合に於いては、直接波以外の到来波に応じた推定遅延プロファイルの値はシンボル毎に変化するが、直接波に応じた推定遅延プロファイルの値は一定である。そこで、最大値選択部４５は、各到来波に応じた推定遅延プロファイルの変動量の内で最も大きい値を出力する。こうすることで、見通し内の電波環境に於いては、直接波に応じた推定遅延プロファイルの変動量は選択されず、その他の到来波に応じた推定遅延プロファイルの変動量が選択される。
【００３７】
前述した通り、推定遅延プロファイルの変動量は、受信装置の移動速度が速くなるにつれて大きくなる。つまり、最大ドップラー周波数と推定遅延プロファイルの変動量とは、比例関係にある。そこで、図７の第２最大ドップラー周波数計算部４６は、この比例関係を利用して、所定の式より、推定遅延プロファイルの変動量から第２最大ドップラー周波数を計算する。
【００３８】
又、第２閾値部４７は、各到来波に応じた推定遅延プロファイルの変動量を予め決められた第２閾値と比較し、見通し内外判定部４８は、１）第２閾値を下回る変動量が１つも存在しない場合には、直接波が存在しない見通し外の電波環境であると判定する。他方、２）第２閾値を超えない変動量が１つでも存在する場合には、見通し内外判定部４８は、直接波が存在する見通し内の電波環境であると判定する。見通し内外判定部４８の判定結果は、図１に示す最大ドップラー周波数決定部５に於いて利用される。
【００３９】
図１の最大ドップラー周波数決定部５の動作は、第２最大ドップラー周波数検出部４が、見通し外の電波環境であると判定した場合と、見通し内の電波環境であると判定した場合とで、異なる。
【００４０】
即ち、見通し内の電波環境と判定された場合には、既述した通り、第１最大ドップラー周波数検出部３から出力される第１最大ドップラー周波数の推定精度は悪いので、最大ドップラー周波数決定部５は、第２最大ドップラー周波数を、最大ドップラー周波数の推定結果として出力する。他方、見通し外の電波環境と判定された場合には、最大ドップラー周波数決定部５は、第１最大ドップラー周波数と第２最大ドップラー周波数との平均値を、最大ドップラー周波数の推定値として出力する。
【００４１】
ここで、図８は、図７の第２最大ドップラー周波数検出部４の変形例に相当する回路構成を示すブロック図である。図８の構成が図７の構成と異なる点は、図７の最大値選択部４５に代えて、平均値計算部４５Ａを配設した点にある。その他の構成要素に関しては、変更はない。平均値計算部４５Ａは、各到来波に対応した推定遅延プロファイルの変動量の内で、第２閾値部４７に於いてその変動量の値が第２閾値よりも大きいと判定された各推定遅延プロファイルの変動量の平均値を算出し、その平均値を基に第２最大ドップラー周波数計算部４６は所定の式より第２最大ドップラー周波数を計算する。この様に推定遅延プロファイルの変動量の平均値を利用することにより、信号の通過帯域が狭まって、雑音をより一層含まない信号により第２最大ドップラー周波数を算出することが出来、通過帯域が理想的な通過帯域により一層近づくこととなる。
【００４２】
上記の様に、周波数方向逆離散フーリエ変換を行うことで得られる推定遅延プロファイルに於いて、各到来波に応じた推定遅延プロファイルの値の変動量の内で最も大きな変動量又は第２閾値よりも大きいと判定された各推定遅延プロファイルの変動量の平均値を用いて最大ドップラー周波数を推定することにより、見通し内の電波環境に於ける直接波の影響を除去することが出来、従来技術に比べて、見通し内の電波環境に於ける最大ドップラー周波数の推定精度を格段に向上させることができる。
【００４３】
又、見通し外の電波環境に於いても、時間方向離散フーリエ変換結果から推定された第１最大ドップラー周波数と、周波数方向逆離散フーリエ変換結果を基に推定された第２最大ドップラー周波数との平均値を、最大ドップラー周波数の推定値として出力しているので、パイロットキャリアに含まれる雑音成分を抑圧することが出来、その結果、従来技術に比べて最大ドップラー周波数の推定精度を格段に向上させることができる。
【００４４】
（実施の形態２）
本実施の形態に於いては、図１の第２最大ドップラー周波数検出部４は、推定遅延プロファイルのピーク値を離散フーリエ変換した結果を基に第２最大ドップラー周波数を検出する。但し、本実施の形態を適用することで得られる効果は、実施の形態１で得られる既述した効果と同じである。
【００４５】
図９は、本実施の形態に係る第２最大ドップラー周波数検出部４の内部構成を示すブロック図である。図９に於いて、瞬時電力計算部５１は、推定遅延プロファイルの瞬時電力をサンプル毎に計算し、第１閾値部５２は、瞬時電力と予め決められた第１閾値とを比較することでピークを検出する。又、離散フーリエ変換部５３は、ピークが検出された位置に於ける複数シンボル分の推定遅延プロファイルの値を離散フーリエ変換する。又、エッジ検出部５４は、離散フーリエ変換部５３から出力される信号のエッジを検出する。又、最大値選択部５５は、複数のエッジ検出位置の内で最大値を選択し、出力する。又、第２閾値部５６は、複数のエッジ検出位置を予め決められた第２閾値と比較し、見通し内外判定部５７は、送信機から受信装置までの伝送路の電波環境が、見通し外の電波環境であるか、見通し内の電波環境であるかを、判定する。
【００４６】
尚、図９に於ける瞬時電力計算部５１及び第１閾値部５２は、それぞれ、実施の形態１の図７に於ける対応する構成要素４１及び４２と同じ動作原理を有するので、それらの記載は以下に於いて省略される。
【００４７】
図９の離散フーリエ変換部５３の動作を、図１０を用いて記載する。実施の形態１で記載した様に、受信装置が移動している場合には、推定遅延プロファイルに含まれる到来波に応じた周波数方向逆離散フーリエ変換結果である推定遅延プロファイルは、時間と共に変化する。例えば、図１０（ａ）に示される様に、複数シンボル間で時刻０の推定遅延プロファイルの振幅をシンボル方向に並べると、その結果は図１０（ｂ）に示す様になる。図９の離散フーリエ変換部５３は、この複数シンボル間で時刻０に検出されたピーク値を離散フーリエ変換する。この離散フーリエ変換で得られる周波数特性は、周波数の広がりを有しており、その最大値が最大ドップラー周波数Ｆｄである。同様にして、離散フーリエ変換部５３は、他の時刻 (例えば、図１０（ａ）の時刻Ｔ) に検出された推定遅延プロファイルの値を複数シンボル間で離散フーリエ変換する。
【００４８】
尚、図９の離散フーリエ変換部５３は、連続したシンボルのピーク値を離散フーリエ変換しているが、予め決められた周期で間引いたシンボルのピーク値に対して離散フーリエ変換することとしても良い。
【００４９】
次に、図９のエッジ検出部５４は、各到来波に応じた複数の離散フーリエ変換結果に対して、それぞれエッジ検出を行い、エッジ検出位置を出力する。出力されるエッジ検出位置は、到来波の数だけ存在する。このエッジ検出方法は、実施の形態１の場合と同じ方法であるため、その記載を省略する。
【００５０】
見通し外の電波環境の場合、全ての到来波に対する推定遅延プロファイルの値のシンボル方向の離散フーリエ変換の結果には、−Ｆｄ付近とＦｄ付近とにエッジが存在する。しかしながら、直接波が存在する見通し内の電波環境の場合には、直接波以外の到来波に対する推定遅延プロファイルの値のシンボル方向の離散フーリエ変換には、−Ｆｄ付近とＦｄ付近とにエッジが存在するが、直接波に対する推定遅延プロファイルの値は、時間に依存せずに一定であるため、シンボル方向の離散フーリエ変換結果は直流成分に大きな値を有し、−Ｆｄ付近とＦｄ付近とのエッジが鈍る。
【００５１】
そこで、図９の最大値選択部５５は、上記の複数のエッジ検出位置の内で最大値を選択し、第２最大ドップラー周波数として出力する。こうすることにより、見通し内の電波環境においても、直接波による影響を受けずに、第２最大ドップラー周波数の推定が可能となる。
【００５２】
又、図９の第２閾値部５６は、複数のエッジ検出位置を予め決められた第２閾値と比較し、見通し内外判定部５７は、第２閾値を下回るエッジ検出位置が１つも存在しない場合には、直接波が存在しない見通し外の電波環境であると判定する。他方、第２閾値を下回るエッジ検出位置が１つでも存在する場合には、見通し内外判定部５７は、直接波が存在する見通し内の電波環境であると判定する。見通し内外判定部５７の判定結果は、図１の最大ドップラー周波数決定部５に於いて利用される。
【００５３】
ここで、図１１は、図９の変形例を示すブロック図である。図１１では、図９の最大値選択部５５に代えて、平均値計算部５５Ａが配設されている。その他の構成要素に変更はない。平均値計算部５５Ａは、エッジ検出部５４のエッジ検出結果の内で、第２閾値部５６に於いて第２閾値よりも大きいと判定されたエッジ検出結果の平均値を、第２最大ドップラー周波数として出力する。この構成により、通過帯域がより理想的な通過帯域に近づく結果、より雑音を含まない信号によって第２最大ドップラー周波数を算出することが可能となる。
【００５４】
（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  時間方向離散フーリエ変換部、２  周波数方向逆離散フーリエ変換部、３  第１最大ドップラー周波数検出部、４  第２最大ドップラー周波数検出部、５  最大ドップラー周波数決定部、６  移動速度算出部、３１  微分部、３２  ピーク検出部、４１  瞬時電力計算部、４２  第１閾値部、４３  遅延部、４４  変動量演算部、４５  最大値選択部、４５Ａ  平均値計算部、４６  第２最大ドップラー周波数計算部、４７  第２閾値部、４８  見通し内外判定部、５１  瞬時電力計算部、５２  第１閾値部、５３  離散フーリエ変換部、５４  エッジ検出部、５５  最大値選択部、５５Ａ  平均値計算部、５６  第２閾値部、５７  見通し内外判定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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