(57)【要約】  【課題】ビームスペースアレーアンテナで移動受信を行う場合に、選局チャンネルがドップラーシフトに対して理想的な受信チャンネル以外である場合の回路規模増大、及びドップラーシフトによる性能劣化の改善を図る。  【解決手段】図1のビームスペースアレーアンテナを用いた構成では、ある受信チャンネルで各ビームのドップラー広がりがほぼ均一とすることが可能であり、移動受信にとっては理想的である。一方選局チャンネルが変わると、前述の理想的なビームパターンが崩れ、ドップラー広がりが大きくなって性能が劣化する。また全方向の電波を受信するためのビーム数が増加し、後段の信号処理に必要な系統数が増加する。本発明では図1に示すように、ビーム形成部101における空間DFTの核Wを変更することにより、各ビームの方向を移動させる。これにより全方向の電波を受信するためのビーム数増加を防止する。【選択図】  図１
2006345426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を受信するアレーアンテナと、
前記アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、
前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して、受信周波数が前記特定の値の場合には空間DFT(Discrete Fourier Transform)を行って複数のビームに分けて出力し、受信周波数が前記特定の値と異なる場合には前記空間DFT演算を変形して複数のビームに分けるとともに、各ビームの方向を変更するビーム形成部を含んで構成される受信装置。
【請求項２】
前記ビーム形成部は、全方向をカバーするビーム数が前記特定の受信周波数における全方向をカバーするビーム数以下となるように、前記空間DFT演算の変形を行う請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記ビーム形成部における前記空間DFT演算の変形は、DFTの核Wの変更である請求項１または２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記ビーム形成部は、各受信周波数に対する前記DFTの核Wの変形パターンを記憶したテーブルを有し、前記テーブルから前期変形パターンを読み出して前記空間DFT演算の変形を行う請求項３に記載の受信装置。
【請求項５】
電波を受信する１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群と、
前記アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、
受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記各ビームの内、特に対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、前記各ビームの合成を行うビーム合成部を含んで構成される受信装置。
【請求項６】
前記アンテナ群はアレーアンテナで構成され、
更に前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して演算を行い、複数のビームに分けて出力するビーム形成部を含んで構成され、
前記アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において前記ビームパターンとなるように決定される請求項５に記載の受信装置。
【請求項７】
前記ビーム合成部は、各ビームの信号品質によって前記所定の基準を設ける請求項５または６に記載の受信装置。
【請求項８】
前記ビーム合成部は、信号品質に関わらず前記対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くする請求項７に記載の受信装置。
【請求項９】
前記ビーム合成部は、前記対称な形状を有さないビームの信号品質が閾値以下の場合に、前記対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くする請求項７に記載の受信装置。
【請求項１０】
前記ビーム合成部は、前記対称な形状を有さないビームの信号品質と、前記対称な形状を有するビームの信号品質の合計との比または差が閾値以下の場合に、前記対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くする請求項７に記載の受信装置。
【請求項１１】
前記ビーム合成部は、前記対称な形状を有するビームの信号品質の合計が閾値以上の場合に、前記対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くする請求項７に記載の受信装置。
【請求項１２】
電波を受信する１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群と、
前記アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、
受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記各ビームの内、特に対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、前記各ビームの内の１つを選択するビーム選択部を含んで構成される受信装置。
【請求項１３】
前記アンテナ群はアレーアンテナで構成され、
更に前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して演算を行い、複数のビームに分けて出力するビーム形成部を含んで構成され、
前記アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において前記ビームパターンとなるように決定される請求項１２に記載の受信装置。
【請求項１４】
前記ビーム選択部は、各ビームの信号品質によって前記所定の基準を設ける請求項１２または１３に記載の受信装置。
【請求項１５】
前記ビーム選択部は、信号品質に関わらず前記対称な形状を有さないビームを選択しない請求項１４に記載の受信装置。
【請求項１６】
前記ビーム選択部は、前記対称な形状を有さないビームの信号品質が全ビームの内最大であっても、前記対称な形状を有するビームの内の最大信号品質との比または差が閾値以下の場合に、前記対称な形状を有さないビームを選択しない請求項１４に記載の受信装置。
【請求項１７】
電波を受信する１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群と、
前記アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、
受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記複数のビームの内、対称な形状を有さないビームに関して他のビームとの演算を行って出力するビーム修正部と、
受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記対称な形状を有さないビームに関する前記ビーム修正部からの出力を所定の基準に基づいて処理を行った上で、前記各ビームの合成を行うビーム合成部を含んで構成される受信装置。
【請求項１８】
電波を受信する１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群と、
前記アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、
受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記複数のビームの内、対称な形状を有さないビームに関して他のビームとの演算を行って出力するビーム修正部と、
受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記対称な形状を有さないビームに関する前記ビーム修正部からの出力を所定の基準に基づいて処理を行った上で、前記各ビームの内の１つを選択するビーム選択部を含んで構成される受信装置。
【請求項１９】
前記アンテナ群はアレーアンテナで構成され、
更に前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して演算を行い、複数のビームに分けて出力するビーム形成部を含んで構成され、
前記アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において前記ビームパターンとなるように決定される請求項１７または１８に記載の受信装置。
【請求項２０】
前記ビーム修正部における前記演算は、前記対称な形状を有さないビームから隣接するビームの減算である請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項２１】
前記ビーム合成部は、前記対称な形状を有さないビームに関する前記演算結果の信号品質によって前記所定の基準を設ける請求項１７、１９、２０のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項２２】
前記ビーム選択部は、前記対称な形状を有さないビームに関する前記演算結果の信号品質によって前記所定の基準を設ける請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項２３】
前記ビーム修正部は、各受信周波数に対する前記対称な形状を有さないビームに関する情報を記憶したテーブルを有し、前記テーブルから前記情報を読み出して処理する請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項２４】
電波を受信するアレーアンテナと、
前記アレーアンテナの各素子をそれぞれオンまたはオフするための制御信号を出力するアンテナ制御部と、
前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して演算を行い、複数のビームに分けて出力するビーム形成部とを含んで構成され、
前記アレーアンテナの各素子は、前記アンテナ制御部から出力される前記制御信号に基づいてそれぞれオンまたはオフし、
前記アレーアンテナの素子間隔は、前記各素子をそれぞれオンまたはオフする所定のパターンに対して、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、
受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記アンテナ制御部は所定の基準に基づいて前記制御信号を生成して出力する受信装置。
【請求項２５】
前記アンテナ制御部の前記所定の基準は、オンする素子の間隔を受信周波数が前記特定の値である場合と同じにすることである請求項２４に記載の受信装置。
【請求項２６】
電波を受信するアレーアンテナと、
前記アレーアンテナの各素子をそれぞれ移動させるための制御信号を出力するアンテナ制御部と、
前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して演算を行い、複数のビームに分けて出力するビーム形成部と、
前記アレーアンテナの各素子は、各受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるような素子間隔を満たすように移動する受信装置。
【請求項２７】
前記アレーアンテナはレール上に配置され、各素子はレール上を移動可能とする請求項２６に記載の受信装置。
【請求項２８】
前記信号品質は、電力またはC/Nまたは誤り率または信頼性情報である請求項７〜１１、１４〜１６、２１、２２のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項２９】
前記ビーム合成部は、各受信周波数に対する前記対称な形状を有さないビームに関する情報を記憶したテーブルを有し、前記テーブルから前記情報を読み出して処理する請求項５〜１２、１７，１９〜２１、２３のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項３０】
前記ビーム選択部は、各受信周波数に対する前記対称な形状を有さないビームに関する情報を記憶したテーブルを有し、前記テーブルから前記情報を読み出して処理する請求項１２〜１７、１８〜２０、２２〜２４のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項３１】
前記アンテナ制御部は、各受信周波数に対する前記制御信号を記憶したテーブルを有し、前記テーブルから前記信号を読み出して処理する請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項３２】
前記ビーム形成部の演算は空間DFT(Discrete Fourier Transform)である請求項６〜１１、１３〜１６、１９〜３１のいずれか１項に記載の受信装置。
【請求項３３】
電波を受信するアレーアンテナと、
前記アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、
前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して、受信周波数が前記特定の値の場合には空間DFT(Discrete Fourier Transform)を行って複数のビームに分けて出力し、受信周波数が前記特定の値と異なる場合には前記空間DFT演算を変形して複数のビームに分けるとともに、各ビームの方向を変更するビーム形成ステップを含んで構成される受信方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の受信方法を実行するための信号処理手順を記載したプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナによりマルチビームを形成して受信する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年地上デジタル放送を車載受信するなど、高速移動中に受信する技術の検討が活発に行われている。国内の地上デジタル放送は多数の直交するキャリアで伝送を行うOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)が採用されている。高速移動の受信環境下ではドップラーシフトが発生するためにOFDMの直交性が崩れ、キャリア間干渉(ICI：Inter-Carrier Interference)による受信品質の劣化が大きな問題となる。
【０００３】
この問題を解決する従来の受信装置として、下記の非特許文献に開示されている構成が挙げられる。
図１７(a)は、非特許文献に開示されている受信装置１０００の構成を示す図である。  受信装置１０００は、アレーアンテナ１００１、複数のチューナ１００２、ビーム形成部１００３、複数のFFT部１００４及びビーム合成部１００５を備える。図１７(b)は、アレーアンテナ１００１の配置を示す図である。アレーアンテナ１００１の各素子は車の屋根に配置され、車の移動速度vの進行方向に並行に直線状に並べられる。図１７(b)では一例として、素子数を８、素子間隔をdとしている。
【０００４】
以下、受信装置１０００の動作について説明する。アレーアンテナ１００１は電波を受信して電気信号に変換する。図１７(b)に示すように、到来波数L、アンテナ素子＃iの出力信号をRi、第k番目の到来波の入射角及び複素振幅をそれぞれθk、αkとすると、Riは次式で表される。
Ri = Σ(k = 1〜L) αk exp( -j2πd cosθk / λ ) , (i = 0,1, ・・・, 7)
・・・ ＜式０−１＞
ここでλは選局チャンネルの波長である。
【０００５】
各アンテナ素子の出力信号R0 〜R7はそれぞれチューナ１００２により、ユーザが選局したチャンネルのみを抜き出して出力する。式０−１は選局チャンネルのみに着目した式であり、チューナ１００２の出力とも解釈できる。
ビーム形成部１００３はチューナ１００２の出力に対して空間DFT(Discrete Fourier Transform)を行い、次式で表される8つのビーム出力B0 〜B7を形成する。なおW8は空間DFTの核である。
Bm = Σ(i = 0〜7) Ri exp( -j2πmi / 8 )
= Σ(i = 0〜7) Ri W8mi , (m = 0,1, ・・・, 7) ・・・ ＜式０−２＞
W8 = exp( -j2π/8 ) ・・・ ＜式０−３＞
図１８にビーム形成部１００３の構成を示す。ビーム形成部１００３は複数の複素加算器１０１１、複数の回転演算子１０１２を備える。この構成により、式０−２と式０−４で示される空間DFTを行う。
【０００６】
8つのビーム出力B0 〜B7はそれぞれ、FFT部1004によりFFTが行われて周波数軸信号F0 〜F7に変換される。ビーム合成部１００５は周波数軸信号F0 〜F7の最大比合成を行って誤り訂正部に出力する。
ここで式０−１、式０−２においてL = 1、α = 1とすると、ビーム出力B0 〜B7は次式で表される。
Bm = Σ(i = 0〜7) exp[ -j[(8d cosθ+ mλ)πi / 4λ] ] , (m = 0,1, ・・・, 7)
・・・ ＜式０−４＞
図１９に、式０−５をdB換算したビーム出力B0 〜B7のビームパターンを示す。図において車の進行方向をθ = 0°とし、反時計回りに0°〜 360°としている。図１９(a)は
d = 3λ/8の場合である。進行方向を軸として各ビームは対称な形状を有している。例えばB6に関してはピークが48.2°と311.8°であり、cos48.2°= cos311.8°である。
【０００７】
入射角θに対するドップラー周波数fdは次式で表される。
fd = v cosθ/ λ  ・・・ ＜式０−５＞
式０−５より、θ = 48.2°と311.8°のドップラー周波数は同一であり、B6は２つのピークを有するがそれぞれのドップラーシフトは同一と見なせる。
【非特許文献１】Wijesena他「Beam-Space Adaptive Array Antenna for Suppressing the Doppler Spread in OFDM Mobile Reception」, IEICE TRANS. COMMUN., VOL.E87-B, NO.1, Jan. 2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献には記述されていないが、図１９(a)のビームパターン には、進行方向に近い程ビーム幅が広い、という特長がある。式０−５より、ドップラー周波数fdはcosθに比例する。cosθは0°付近では値の変化率が小さく、90°に近くなる程値の変化率が大きくなる。ビーム出力B0 〜B7が全て同一のビーム幅であると、ピークが90°であるB0のドップラー広がりが大きくなってしまう。図１９(a)のビームパターンは、ビーム幅がcosθに比例しており、B0 〜B7のドップラー広がりは確率的に同一な分布となる。この性質により、L個の到来波の電力分布があるビームのみに偏ったとしても、入射角θに関わらずドップラー広がりは確率的に同一な分布となる。以上より、図１９(a)のビームパターンは理想的と言える。
【０００９】
ところで非特許文献には、「ビームパターンは波長に依存しているため、地上デジタル放送の全チャンネルを受信するのは困難であり、これは今後の課題である。」と記載されている。図１９(b)のビームパターンはd = λ/2の場合である。これは図１９(a)で受信するチャンネルと比較して、波長が3/4倍のチャンネルを受信する場合に相当する。図１９(b)のビームパターンでは、ビーム出力B4に関してθ = 0°と180°にピークが存在する。式０−５よりfd = ±v / λであり、B4のドップラー広がりは大きくなってしまう。
【００１０】
以上より、非特許文献は単一チャンネルの受信には有効だが、複数チャンネルの受信では受信性能が劣化するという課題があった。
また図１９(a)のビームパターンではB0 〜B3、B5 〜B7の７ビームで全方向をカバーするため、図１７(a)の受信装置１０００におけるFFT部１００４は7つで良い。一方図１９(b)のビームパターンではB0 〜B7の８ビームで全方向をカバーするため、図１７(a)の受信装置１０００におけるFFT部１００４は８つ必要となる。
【００１１】
以上より、非特許文献は複数チャンネルの受信では回路規模が増大するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本願の請求項１の発明は、受信装置であって、前記アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して、受信周波数が前記特定の値の場合には空間DFT(Discrete Fourier Transform)を行って複数のビームに分けて出力し、受信周波数が前記特定の値と異なる場合には前記空間DFT演算を変形して複数のビームに分けるとともに、各ビームの方向を変更するビーム形成部を含んで構成されることを特徴とするものである。
【００１３】
本願の請求項２の発明は、請求項１の受信装置において、前記ビーム形成部は、全方向をカバーするビーム数が前記特定の受信周波数における全方向をカバーするビーム数以下となるように、前記空間DFT演算の変形を行うことを特徴とするものである。
本願の請求項３の発明は、請求項１または２の受信装置において、前記ビーム形成部における前記空間DFT演算の変形は、DFTの核Wの変更であることを特徴とするものである。
【００１４】
本願の請求項４の発明は、請求項３の受信装置において、前記ビーム形成部は、各受信周波数に対する前記DFTの核Wの変形パターンを記憶したテーブルを有し、前記テーブルから前期変形パターンを読み出して前記空間DFT演算の変形を行うことを特徴とするものである。
本願の請求項５の発明は、受信装置であって、電波を受信する１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群と、前記アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記各ビームの内、特に対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、前記各ビームの合成を行うビーム合成部を含んで構成されることを特徴とするものである。
【００１５】
本願の請求項６の発明は、請求項５の受信装置において、前記アンテナ群はアレーアンテナで構成され、更に前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して演算を行い、複数のビームに分けて出力するビーム形成部を含んで構成され、前記アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において前記ビームパターンとなるように決定されることを特徴とする。
【００１６】
本願の請求項７の発明は、請求項５または６の受信装置において、前記ビーム合成部は、各ビームの信号品質によって前記所定の基準を設けることを特徴とするものである。
本願の請求項８の発明は、請求項７の受信装置において、前記ビーム合成部は、信号品質に関わらず前記対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くすることを特徴とするものである。
【００１７】
本願の請求項９の発明は、請求項７の受信装置において、前記ビーム合成部は、前記対称な形状を有さないビームの信号品質が閾値以下の場合に、前記対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くすることを特徴とするものである。
本願の請求項１０の発明は、請求項７の受信装置において、前記ビーム合成部は、前記対称な形状を有さないビームの信号品質と、前記対称な形状を有するビームの信号品質の合計との比または差が閾値以下の場合に、前記対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くすることを特徴とするものである。
【００１８】
本願の請求項１１の発明は、請求項７の受信装置において、前記ビーム合成部は、前記対称な形状を有するビームの信号品質の合計が閾値以上の場合に、前記対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くすることを特徴とするものである。
本願の請求項１２の発明は、受信装置であって、電波を受信する１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群と、前記アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記各ビームの内、特に対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、前記各ビームの内の１つを選択するビーム選択部を含んで構成されることを特徴とするものである。
【００１９】
本願の請求項１３の発明は、請求項１２の受信装置において、前記アンテナ群はアレーアンテナで構成され、  更に前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して演算を行い、複数のビームに分けて出力するビーム形成部を含んで構成され、前記アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において前記ビームパターンとなるように決定されることを特徴とするものである。
【００２０】
本願の請求項１４の発明は、請求項１２または１３の受信装置において、前記ビーム選択部は、各ビームの信号品質によって前記所定の基準を設けることを特徴とするものである。
本願の請求項１５の発明は、請求項１４の受信装置において、前記ビーム選択部は、信号品質に関わらず前記対称な形状を有さないビームを選択しないことを特徴とするものである。
【００２１】
本願の請求項１６の発明は、請求項１４の受信装置において、前記ビーム選択部は、前記対称な形状を有さないビームの信号品質が全ビームの内最大であっても、前記対称な形状を有するビームの内の最大信号品質との比または差が閾値以下の場合に、前記対称な形状を有さないビームを選択しないことを特徴とするものである。
本願の請求項１７の発明は、受信装置であって、電波を受信する１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群と、前記アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記複数のビームの内、対称な形状を有さないビームに関して他のビームとの演算を行って出力するビーム修正部と、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記対称な形状を有さないビームに関する前記ビーム修正部からの出力を所定の基準に基づいて処理を行った上で、前記各ビームの合成を行うビーム合成部を含んで構成されることを特徴とするものである。
【００２２】
本願の請求項１８の発明は、受信装置であって、電波を受信する１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群と、前記アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記複数のビームの内、対称な形状を有さないビームに関して他のビームとの演算を行って出力するビーム修正部と、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記対称な形状を有さないビームに関する前記ビーム修正部からの出力を所定の基準に基づいて処理を行った上で、前記各ビームの内の１つを選択するビーム選択部を含んで構成されることを特徴とするものである。
【００２３】
本願の請求項１９の発明は、請求項１７または１９の受信装置において、前記アンテナ群はアレーアンテナで構成され、更に前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して演算を行い、複数のビームに分けて出力するビーム形成部を含んで構成され、前記アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において前記ビームパターンとなるように決定されることを特徴とするものである。
【００２４】
本願の請求項２０の発明は、請求項１７〜１９のいずれか１項の受信装置において、前記ビーム修正部における前記演算は、前記対称な形状を有さないビームから隣接するビームの減算であることを特徴とするものである。
本願の請求項２１の発明は、請求項１７、１９、２０のいずれか１項の受信装置において、前記ビーム合成部は、前記対称な形状を有さないビームに関する前記演算結果の信号品質によって前記所定の基準を設けることを特徴とするものである。
【００２５】
本願の請求項２２の発明は、請求項１８〜２０のいずれか１項の受信装置において、前記ビーム選択部は、前記対称な形状を有さないビームに関する前記演算結果の信号品質によって前記所定の基準を設けることを特徴とするものである。
本願の請求項２３の発明は、請求項１７〜２２のいずれか１項の受信装置において、前記ビーム修正部は、各受信周波数に対する前記対称な形状を有さないビームに関する情報を記憶したテーブルを有し、前記テーブルから前記情報を読み出して処理することを特徴とするものである。
【００２６】
本願の請求項２４の発明は、受信装置であって、電波を受信するアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各素子をそれぞれオンまたはオフするための制御信号を出力するアンテナ制御部と、前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して演算を行い、複数のビームに分けて出力するビーム形成部とを含んで構成され、前記アレーアンテナの各素子は、前記アンテナ制御部から出力される前記制御信号に基づいてそれぞれオンまたはオフし、
前記アレーアンテナの素子間隔は、前記各素子をそれぞれオンまたはオフする所定のパターンに対して、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、前記アンテナ制御部は所定の基準に基づいて前記制御信号を生成して出力することを特徴とするものである。
【００２７】
本願の請求項２５の発明は、請求項２４の受信装置において、前記アンテナ制御部の前記所定の基準は、オンする素子の間隔を受信周波数が前記特定の値である場合と同じにすることであることを特徴とするものである。
本願の請求項２６の発明は、受信装置であって、電波を受信するアレーアンテナと、前記アレーアンテナの各素子をそれぞれ移動させるための制御信号を出力するアンテナ制御部と、前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して演算を行い、複数のビームに分けて出力するビーム形成部と、前記アレーアンテナの各素子は、各受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるような素子間隔を満たすように移動することを特徴とするものである。
【００２８】
本願の請求項２７の発明は、請求項２６の受信装置において、前記アレーアンテナはレール上に配置され、各素子はレール上を移動可能とすることを特徴とするものである。
本願の請求項２８の発明は、請求項７〜１１、１４〜１６、２１、２２のいずれか１項の受信装置において、前記信号品質は、電力またはC/Nまたは誤り率または信頼性情報であることを特徴とするものである。
【００２９】
本願の請求項２９の発明は、請求項５〜１２、１７，１９〜２１、２３のいずれか１項の受信装置において、前記ビーム合成部は、各受信周波数に対する前記対称な形状を有さないビームに関する情報を記憶したテーブルを有し、前記テーブルから前記情報を読み出して処理することを特徴とするものである。
本願の請求項３０の発明は、請求項１２〜１７、１８〜２０、２２〜２４のいずれか１項の受信装置において、前記ビーム選択部は、各受信周波数に対する前記対称な形状を有さないビームに関する情報を記憶したテーブルを有し、前記テーブルから前記情報を読み出して処理することを特徴とするものである。
【００３０】
本願の請求項３１の発明は、請求項２４〜２７のいずれか１項の受信装置において、前記アンテナ制御部は、各受信周波数に対する前記制御信号を記憶したテーブルを有し、前記テーブルから前記信号を読み出して処理することを特徴とするものである。
本願の請求項３２の発明は、請求項６〜１１、１３〜１６、１９〜３１のいずれか１項の受信装置において、前記ビーム形成部の演算は空間DFT(Discrete Fourier Transform)であることを特徴とするものである。
【００３１】
本願の請求項３３の発明は、受信方法であって、電波を受信するアレーアンテナと、前記アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、前記アレーアンテナの各素子の受信信号に対して、受信周波数が前記特定の値の場合には空間DFT(Discrete Fourier Transform)を行って複数のビームに分けて出力し、受信周波数が前記特定の値と異なる場合には前記空間DFT演算を変形して複数のビームに分けるとともに、各ビームの方向を変更するビーム形成ステップを含んで構成されることを特徴とするものである。
【００３２】
本願の請求項３４の発明は、請求項３３に記載の受信方法を実行するための信号処理手順を記載したことを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００３３】
上記目的を達成する請求項１の発明によれば、アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、受信周波数が特定の値と異なる場合には空間DFT演算を変形して複数のビームに分けるとともに、各ビームの方向を変更することにより、複数チャンネルの受信においてビームパターンを修正することができる。
【００３４】
また上記目的を達成する請求項２の発明によれば、全方向をカバーするビーム数が特定の受信周波数における全方向をカバーするビーム数以下となるように、空間DFT演算の変形を行うことにより、複数チャンネルの受信において回路規模の増大を防止することができる。
また上記目的を達成する請求項３の発明によれば、空間DFTの核Wの変更により、複数チャンネルの受信においてビームパターンを修正することができる。
【００３５】
また上記目的を達成する請求項４の発明によれば、テーブルを用いて空間DFT演算の変形を行うことにより、複数チャンネルの受信においてビームパターンを修正することができる。
また上記目的を達成する請求項５の発明によれば、アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、各ビームの内、特に対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、各ビームの合成を行うことにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００３６】
また上記目的を達成する請求項６の発明によれば、特にアレーアンテナを用いて、アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、各ビームの内、特に対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、各ビームの合成を行うことにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００３７】
また上記目的を達成する請求項７の発明によれば、特に各ビームの信号品質によって所定の基準を設けて各ビームの合成を行うことにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
また上記目的を達成する請求項８の発明によれば、特に信号品質に関わらず対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くすることにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００３８】
また上記目的を達成する請求項９の発明によれば、特に対称な形状を有さないビームの信号品質が閾値以下の場合に、対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くすることにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減し、かつ対称な形状を有さないビームを含めないと電力が小さい場合には対称な形状を有さないビームも合成に用いることにより、受信性能劣化を防止することができる。
【００３９】
また上記目的を達成する請求項１０の発明によれば、特に対称な形状を有さないビームの信号品質と、対称な形状を有するビームの信号品質の合計との比または差が閾値以下の場合に、対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くすることにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減し、かつ対称な形状を有さないビームを含めないと電力が小さい場合には対称な形状を有さないビームも合成に用いることにより、受信性能劣化を防止することができる。
【００４０】
また上記目的を達成する請求項１１の発明によれば、対称な形状を有するビームの信号品質の合計が閾値以上の場合に、対称な形状を有さないビームに関して合成に用いないか、または重み付けを低くすることにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減し、かつ対称な形状を有さないビームを含めないと電力が小さい場合には対称な形状を有さないビームも合成に用いることにより、受信性能劣化を防止することができる。
【００４１】
また上記目的を達成する請求項１２の発明によれば、アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、各ビームの内、特に対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、各ビームの内の１つを選択することにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００４２】
また上記目的を達成する請求項１３の発明によれば、特にアレーアンテナを用いて、アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、各ビームの内、特に対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、各ビームの内の１つを選択することにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００４３】
また上記目的を達成する請求項１４の発明によれば、特に各ビームの信号品質によって所定の基準を設けて各ビームの内の１つを選択することにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
また上記目的を達成する請求項１５の発明によれば、特に信号品質に関わらず対称な形状を有さないビームに関してビームを選択しないことにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００４４】
また上記目的を達成する請求項１６の発明によれば、特に対称な形状を有さないビームの信号品質が全ビームの内最大であっても、対称な形状を有するビームの内の最大信号品質との比または差が閾値以下の場合に、対称な形状を有さないビームを選択しないことにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減し、かつ対称な形状を有さないビームを選択しないと電力が小さい場合には対称な形状を有さないビームを選択することにより、受信性能劣化を防止することができる。
【００４５】
また上記目的を達成する請求項１７の発明によれば、アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、複数のビームの内、対称な形状を有さないビームに関して他のビームとの演算を行って出力し、かつ対称な形状を有さないビームに関するビーム修正部からの出力を所定の基準に基づいて処理を行った上で、各ビームの合成を行うことにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００４６】
また上記目的を達成する請求項１８の発明によれば、アンテナ群を用いて、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるようにビームパターンが決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、複数のビームの内、対称な形状を有さないビームに関して他のビームとの演算を行って出力し、かつ対称な形状を有さないビームに関するビーム修正部からの出力を所定の基準に基づいて処理を行った上で、各ビームの内の１つを選択することにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００４７】
また上記目的を達成する請求項１９の発明によれば、特にアレーアンテナを用いて、アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合に、各ビームの内、特に対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、各ビームの合成を行うか、各ビームの内の１つを選択することにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００４８】
また上記目的を達成する請求項２０の発明によれば、対称な形状を有さないビームから隣接するビームの減算により、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
また上記目的を達成する請求項２１の発明によれば、特に各ビームの信号品質によって所定の基準を設けて各ビームの合成を行うことにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００４９】
また上記目的を達成する請求項２２の発明によれば、特に各ビームの信号品質によって所定の基準を設けて各ビームの内の１つを選択することにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
また上記目的を達成する請求項２３の発明によれば、テーブルを用いて対称な形状を有さないビームに関して他のビームとの演算を行うことにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００５０】
また上記目的を達成する請求項２４の発明によれば、各受信周波数に対してアレーアンテナの各素子をそれぞれ所定のパターンでオンまたはオフすることにより、複数チャンネルの受信において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるような理想的なビームパターンを生成でき、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００５１】
また上記目的を達成する請求項２５の発明によれば、各受信周波数に対してオンする素子の間隔を理想的なビームパターンを生成する場合と同じにすることにより、複数チャンネルの受信において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるような理想的なビームパターンを生成でき、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００５２】
また上記目的を達成する請求項２６の発明によれば、各受信周波数に対してアレーアンテナの各素子間隔を満たすように移動することにより、複数チャンネルの受信において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるような理想的なビームパターンを生成でき、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００５３】
また上記目的を達成する請求項２７の発明によれば、各素子をレール上で移動可能とすることにより、複数チャンネルの受信において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるような理想的なビームパターンを生成でき、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００５４】
また上記目的を達成する請求項２８の発明によれば、信号品質として電力またはC/Nまたは誤り率または信頼性情報を用いて所定の基準を設けることにより、対称な形状を有さないビームに関して処理を行った上で、ビーム合成を行うか、あるいは各ビームの内の１つを選択することにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００５５】
また上記目的を達成する請求項２９の発明によれば、テーブルを用いて対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、各ビームの合成を行うことにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
また上記目的を達成する請求項３０の発明によれば、テーブルを用いて対称な形状を有さないビームに関して所定の基準に基づいて処理を行った上で、各ビームの内の１つを選択することにより、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００５６】
また上記目的を達成する請求項３１の発明によれば、テーブルを用いてアレーアンテナの各素子の制御を行うことにより、複数チャンネルの受信において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるような理想的なビームパターンを生成でき、複数チャンネルの受信においてドップラー広がりの影響を低減して、受信性能劣化を防止することができる。
【００５７】
また上記目的を達成する請求項３２の発明によれば、空間DFTを行うことにより、複数のビームに分けることができる。
上記目的を達成する請求項３３の発明によれば、アレーアンテナの素子間隔は、ある特定の受信周波数において移動方向を軸として各ビームが対称な形状を有し、かつ移動方向から直角方向に離れるに従ってビーム幅が狭くなるように決定され、受信周波数が前記特定の値と異なる場合には前記空間DFT演算を変形して複数のビームに分けるとともに、各ビームの方向を変更することにより、複数チャンネルの受信においてビームパターンを修正することができる。
【００５８】
また請求項３４記載の発明によれば、受信方法を実行するための信号処理手順を記載したプログラムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明の各実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における受信装置１００の構成を示す図である。図１の受信装置１００は図１７(a)の受信装置１０００と比較して、ビーム形成部１０１を置き換えた構成である。
【００６０】
以下、受信装置１００の動作について説明する。ビーム形成部１０１は選局情報に基づいてユーザがどのチャンネルを選局したかを知り、空間DFT演算の核を変更して演算結果B0' 〜B7'を出力する。
図２(a)にビーム形成部１０１の構成を、図２(b)に、d = λ/2の場合の演算結果B0'〜B7'に関するビームパターンを示す。図２(a)にビーム形成部１０１は図１８のビーム形成部１００３と比較して、ROMテーブル１１１を追加した構成である。
【００６１】
ROMテーブル１１１は選局情報に基づいて、各回転演算子１０１２の核Wを選択して出力する。すなわち図１８のビーム形成部１００３において、各回転演算子の核が受信チャンネルに関わらず固定であったのに対して、図２(a)にビーム形成部１０１は受信チャンネル毎に各回転演算子の核を変更する。
図２(b)のビームパターンを見ると、B0 〜B5の６ビームで全方向をカバーするため、図１(a)の受信装置１００におけるFFT部１００４は６つあれば良いことが分かる。図１７(a)の受信装置１０００におけるFFT部１００４はd = 3λ/8の場合に７つ必要であり、本実施の形態ではその内の６つを使用すればよい。
【００６２】
次に、図２(a)にビーム形成部１０１における各回転演算子の核の設計方法について説明する。式０−５においてd = 3λ/8、d = λ/2とすると、ビーム出力B0 〜B7はそれぞれ次式で表される。
Bm(d = 3λ/8) = Σ(i = 0〜7) exp[ -j[(3cosθ+ m)πi / 4] ] , (m = 0,1, ・・・, 7)
・・・ ＜式１−１＞
Bm(d = λ/2) = Σ(i = 0〜7) exp[ -j[(4cosθ+ m)πi / 4] ] , (m = 0,1, ・・・, 7)
・・・ ＜式１−２＞
式１−１は 次式が成り立つときに全素子i = 0〜7の位相が揃い、最大値となる。
(3cosθ+ m)i / 4 = 2n, (nは整数) ・・・ ＜式１−３＞
式１−３より、次式が成り立つとき式１−１のビーム出力B0〜B7がそれぞれ最大値(ピーク)となる。
B0： cosθ= 0、B1： cosθ= -1/3、B2： cosθ= -2/3、B3： cosθ= -1、
B4： なし、    B5： cosθ=  1、  B6： cosθ=  2/3、B7： cosθ= 1/3
・・・ ＜式１−４＞
式１−２を以下のように変形することにより、d = λ/2の場合にもピークの分布が式１−４と同様になる。
【００６３】
Bm'(d = λ/2) = Σ(i = 0〜7) exp[ -j[(4cosθ+ m)πi / 4] ]・exp( -jmπi / 12 ), 
(m = 0,1, ・・・, 7)                                        ・・・ ＜式１−５＞
この場合、次式が成り立つときd = λ/2のビーム出力B0〜B7が最大値(ピーク)となる。
B0： cosθ= 0、   B1： cosθ= -1/3、B2： cosθ= -2/3、B3： cosθ= ±1、
B4： cosθ= 2/3、 B5： cosθ=  1/3、B6： cosθ=    0、B7： cosθ= -1/3
・・・ ＜式１−６＞
ここで、
exp( -jmπi / 12 ) = W24mi ・・・ ＜式１−７＞
より、式１−５の変形を式０−２に適用すると、以下の式となる。
【００６４】
Bm'(d = λ/2) = Σ(i = 0〜7) Ri W8mi W24mi
= Σ(i = 0〜7) Ri W6mi, (m = 0,1, ・・・, 7) ・・・ ＜式１−８＞
式１−８より、核W8をW6に変更することになる。
【００６５】
ROMテーブル１１１はチャンネル毎に各回転演算子１０１２の核Wを記憶すれば良い。その他の動作は図１７(a)の受信装置１０００と同じである。よってd = 3λ/8の場合には非対称ビームが存在せず、結果的に受信装置１００は図１７(a)の受信装置１０００と全く同じ動作を行うことになる。一方d = λ/2の場合には非対称ビームが存在し、上記のような制御を行う。
【００６６】
以上の構成により、複数チャンネルの受信においても回路規模の増大を防止することができる。
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における受信装置２００の構成を示す図である。図３の受信装置２００は図１７(a)の受信装置１０００と比較して、ビーム合成部２０１を置き換えた構成である。図４はビーム合成部２０１の構成を示す図である。ビーム合成部２０１は、合成部２１１、電力測定部２１２、ROMテーブル２１３を備える。
【００６７】
以下、受信装置２００の動作について説明する。ビーム合成部２０１は選局情報に基づいて、ユーザがどのチャンネルを選局したかを知る。ROMテーブル２１３は選局情報に基づいて、非対称ビーム情報を出力する。非対称ビーム情報は、周波数軸信号F0 〜F7それぞれのビームが車の進行方向を軸として、非対称か否かを示す情報である。ROMテーブル２１３はチャンネル毎に、F0 〜F7それぞれのビームが非対称か否かを記憶すれば良い。
【００６８】
電力測定部２１２はF0 〜F7の電力をそれぞれ算出し、非対称ビーム情報に基づいて非対称ビーム制御信号を出力する。非対称ビーム制御信号は、非対称ビームを合成に用いるか否かを示す情報である。電力測定部２１２は、非対称ビームに関しては常に合成に用いないように非対称ビーム制御信号を生成する。
合成部２１１は非対称ビーム制御信号に基づいて、周波数軸信号F0 〜F7の内非対称ビーム以外の信号のみを用いて合成を行って、誤り訂正部に出力する。
【００６９】
その他の動作は図１７(a)の受信装置１０００と同じである。よってd = 3λ/8の場合には非対称ビームが存在せず、結果的に受信装置２００は図１７(a)の受信装置１０００と全く同じ動作を行うことになる。一方d = λ/2の場合には非対称ビームが存在し、上記のように非対称ビームに関する制御を行う。
以上の構成により、複数チャンネルの受信においても非対称ビームを合成に用いないように制御して、ドップラー広がりの影響を受けずに受信性能の劣化を防止することができる。
【００７０】
なお電力測定部２１２は以下のように、非対称ビーム制御信号を生成しても良い。非対称ビームを含めないと電力が小さい場合には、以下の構成により非対称ビームも合成に用いることができる。
（１）非対称ビームの電力が閾値以下の場合に、合成に用いない。
（２）非対称ビームの電力と対称ビームの電力合計の比または差が閾値以下の場合に、合成に用いない。
【００７１】
（３）対称ビームの電力合計が閾値以上の場合に、合成に用いない。
また合成部２１１は非対称ビーム制御信号に基づいて、上記で“合成に用いない“としていた代わりに、F0 〜F7の内非対称ビームの重み係数を小さくして、合成しても良い。
またアレーアンテナ１００１の代わりに、１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群を用いた構成としても良い。図５はその場合の受信装置２２０の構成を示す図である。図５の受信装置２２０は図３の受信装置２００と比較して、アレーアンテナ１００１がアンテナ群２２１に置き換わり、ビーム形成部１００３を削除した構成である。図６はアンテナ群２２１の配置とビームパターンを示す図である。
【００７２】
図６に示すように、アンテナ群２２１は１２本の指向性アンテナを車の屋根に配置し、図１９(b)と同様のビームパターンを生成する。よってビーム形成部１００３は不要である。その他の動作は図３の受信装置２００と同じである。
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における受信装置３００の構成を示す図である。図７の受信装置３００は図１７(a)の受信装置１０００と比較して、ビーム合成部１００５をビーム選択部３０１に置き換えた構成である。図８はビーム選択部３０１の構成を示す図である。ビーム選択部３０１は図４のビーム合成部２０１と比較して、合成部２１１を選択部３１１に置き換え、電力測定部３１２の機能が変わった構成である。
【００７３】
以下、受信装置３００の動作について説明する。ビーム選択部３０１において、ROMテーブル２１３は図４のビーム合成部２０１と同じ動作を行う。電力測定部３１２の動作で図４のビーム合成部２０１における電力測定部２１２と異なる点は、非対称ビーム制御信号の代わりにビーム選択信号を生成することである。ビーム選択信号は周波数軸信号F0 〜F7のいずれを選択するかを示す情報である。電力測定部３１２は対称ビームに関する周波数軸信号の内、最大の電力を有する信号を選択するようにビーム選択信号を生成する。
【００７４】
選択部３１１はビーム選択信号に基づいて、F0 〜F7の内１つの信号を選択して、誤り訂正部に出力する。
その他の動作は図１７(a)の受信装置１０００と同じである。よってd = 3λ/8の場合には非対称ビームが存在せず、結果的に受信装置３００は図１７(a)の受信装置１０００と全く同じ動作を行うことになる。一方d = λ/2の場合には非対称ビームが存在し、上記のように非対称ビームに関する制御を行う。
【００７５】
以上の構成により、複数チャンネルの受信においても非対称ビームを選択しないように制御して、ドップラー広がりの影響を受けずに受信性能の劣化を防止することができる。
なお電力測定部３１２は以下のように、ビーム選択信号を生成しても良い。この構成により、対称ビームの各ビームの電力が小さく、非対称ビームの電力が大きい場合には、非対称ビームを選択して出力することができる。
【００７６】
（１）非対称ビームの電力が全ビームの内最大であっても、対称ビームの内の最大電力との比または差が閾値以下の場合に、非対称ビームに関する周波数軸信号を選択しない。
またアレーアンテナ１００１の代わりに、１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群を用いた構成としても良い。図９はその場合の受信装置３２０の構成を示す図である。図９の受信装置３２０は図７の受信装置３００と比較して、アレーアンテナ１００１がアンテナ群２２１に置き換わり、ビーム形成部１００３を削除した構成である。
【００７７】
アンテナ群２２１は図６に示す通りであり、ビーム形成部１００３は不要である。その他の動作は図７の受信装置３００と同じである。
（実施の形態４）
図１０は、本発明の実施の形態４における受信装置４００の構成を示す図である。図１０の受信装置４００は図１７(a)の受信装置１０００と比較して、ビーム修正部４０１を追加し、ビーム合成部４０２の構成を置き換えた構成である。
【００７８】
図１１(a)はビーム修正部４０１の構成を示す図である。ビーム修正部４０１は、修正部４１１とROMテーブル４１２を備える。図１１(b)はビーム合成部４０２の構成を示す図である。ビーム合成部４０２は、合成部４２１、BER(Bit Error Rate)測定部４２２、ROMテーブル４２３を備える。
以下、受信装置４００の動作について説明する。ビーム修正部４０１は選局情報に基づいて、ユーザがどのチャンネルを選局したかを知る。ROMテーブル４１２は選局情報に基づいて、非対称ビーム変換信号を出力する。非対称ビーム変換信号は、周波数軸信号F0 〜F7の内非対称ビームと、演算に用いる他のビームを示す信号である。ROMテーブル４１２はチャンネル毎に、前述の信号を記憶すれば良い。
【００７９】
図１９(b)のビームパターンを有するd = λ/2の場合、修正部４１１は非対称ビームB4に関して以下の複素減算を行って出力し、その他の対称ビームB0〜B3、B5〜B7に関してはそのまま出力する。
B4_1 = B4 - B5 ・・・ ＜式３−１＞
B4_2 = B4 - B3 ・・・ ＜式３−２＞
B5はB4とビームパターンが重なる部分があり、B4_1はB4からθ = 0°の受信信号を除去し、θ = 180°のみピークを有するビーム出力と見なせる。同様に、B3はB4とビームパターンが重なる部分があり、B4_2はB4からθ = 180°の受信信号を除去し、θ = 0°のみピークを有するビーム出力と見なせる。
【００８０】
複数のFFT部１００４は、ビーム修正部４０１の出力に対してそれぞれFFTを行って、周波数軸信号F0 〜F3、F4_1、F4_2、F5 〜F7を出力する。
ビーム合成部４０２は選局情報に基づいて、ユーザがどのチャンネルを選局したかを知る。ROMテーブル４２３は選局情報に基づいて、非対称ビーム情報を出力する。非対称ビーム情報はこの例の場合、F4_1とF4_2が車の進行方向を軸として非対称のビームを基にした信号であることを示す情報である。ROMテーブル４２３はチャンネル毎に、前日の情報を記憶すれば良い。
【００８１】
BER測定部４２２がF4_1、F4_2のBER測定を行い、非対称ビーム選択信号を出力する。非対称ビーム選択信号は非対称ビームに関して、周波数軸信号F4_1、F4_2のどちらを合成に使用するかを示す情報である。合成部４２１は非対称ビーム選択信号に基づいて、周波数軸信号F0 〜F3、F5 〜F7、及びF4_1とF4_2の一方を用いて合成を行い、誤り訂正部に出力する。
【００８２】
その他の動作は図１７(a)の受信装置１０００と同じである。よってd = 3λ/8の場合には非対称ビームが存在せず、結果的に受信装置４００は図１７(a)の受信装置１０００と全く同じ動作を行うことになる。一方d = λ/2の場合には非対称ビームが存在し、上記のように非対称ビームに関する制御を行う。
以上の構成により、複数チャンネルの受信においても非対称ビームにおけるドップラー広がりの影響を小さくして、受信性能の劣化を防止することができる。
【００８３】
またビーム合成部４０２の代わりに、ビーム選択部を用いた構成としても良い。図１２はその場合の受信装置４３０の構成を示す図である。図１２の受信装置４３０は図１０の受信装置４００と比較して、ビーム合成部４０２がビーム選択部４３１に置き換わった構成である。図１３はビーム選択部４３１の構成を示す図である。ビーム選択部４３１は図１１のビーム合成部４０２と比較して、合成部４２１が選択部４４１に置き換わり、電力測定部４４２を追加した構成である。
【００８４】
以下、受信装置４３０の動作について説明する。ビーム選択部４３１は選局情報に基づいて、ユーザがどのチャンネルを選局したかを知る。BER測定部４２２とROMテーブル４２３は図１１(b)のビーム合成部４０２と同じ動作をする。但し非対称ビーム選択信号は非対称ビームに関して、周波数軸信号F4_1、F4_2のどちらを選択部４４１における選択信号の候補とするかを示す情報である。電力測定部４４２は周波数軸信号F0 〜F3、F5 〜F7の電力測定と、非対称ビーム選択信号に基づいて周波数軸信号F4_1とF4_2の一方の電力測定を行い、最大の電力を有する信号を選択するようにビーム選択信号を出力する。
【００８５】
選択部４４１はビーム選択信号に基づいて、F0 〜F3、F4_1、F4_2、F5 〜F7の内１つの信号を選択して、誤り訂正部に出力する。
その他の動作は図１０の受信装置４００と同じである。よってd = 3λ/8の場合には非対称ビームが存在せず、結果的に受信装置４３０は図１７(a)の受信装置１０００と全く同じ動作を行うことになる。一方d = λ/2の場合には非対称ビームが存在し、上記のように非対称ビームに関する制御を行う。
【００８６】
以上の構成により、複数チャンネルの受信においても非対称ビームにおけるドップラー広がりの影響を小さくして、受信性能の劣化を防止することができる。
またアレーアンテナ１００１の代わりに、１本以上のアンテナで構成されるアンテナ群を用いた構成としても良い。図１４(a)、(b)はそれぞれその場合の受信装置４５０、４６０の構成を示す図である。図１４(a)の受信装置４５０は図１０の受信装置４００と比較して、アレーアンテナ１００１がアンテナ群２２１に置き換わり、ビーム形成部１００３を削除した構成である。図１４(b)の受信装置４６０は図１２の受信装置４３０と比較して、アレーアンテナ１００１がアンテナ群２２１に置き換わり、ビーム形成部１００３を削除した構成である。
【００８７】
アンテナ群２２１は図６に示す通りであり、ビーム形成部１００３は不要である。その他の動作はそれぞれ図１０の受信装置４００、図１２の受信装置４３０と同じである。
（実施の形態５）
図１５(a)は、本発明の実施の形態５における受信装置５００の構成を示す図である。図１５(a)の受信装置５００は図１７(a)の受信装置１０００と比較して、アレーアンテナ５０１の構成を置き換え、アンテナ制御部５０２を追加した構成である。図１５(b)はアンテナ制御部５０２の構成を示す図である。アンテナ制御部５０２はROMテーブル５１１を備える。図１５(c)はアレーアンテナ５０１の構成を示す図である。アレーアンテナ５０１は図１７(b)のアレーアンテナ１００１と比較して、アンテナ素子の数が１６に増えた構成とである。
【００８８】
以下、受信装置５００の動作について説明する。アンテナ制御部５０２は選局情報に基づいて、ユーザがどのチャンネルを選局したかを知る。ROMテーブル５１１は選局情報に基づいて、オンオフ制御信号を各アンテナ素子にそれぞれ出力する。オンオフ制御信号は各アンテナ素子それぞれをオンするか否かを制御する信号である。ROMテーブル５１１はチャンネル毎に、各アンテナ素子それぞれに関してオンするか否かを記憶すれば良い。
【００８９】
アレーアンテナ５０１はオンオフ制御信号に従って、各素子をオンまたはオフする。
d = 3λ/16の場合、素子＃2N(N = 0, 1, ・・・ , 7)をオンし、素子＃2N+1(N = 0, 1, ・・・, 7)をオフすれば、図１９(a)と同一の理想的なビームパターンを生成できる。また例えばそのチャンネルの波長の2倍のチャンネルを受信する場合には、8つ連続する素子をオンし、他の8つの素子をオフすれば、図１９(a)と同一の理想的なビームパターンを生成できる。その他の動作は図１７(a)の受信装置１０００と同じである。
【００９０】
以上の構成により、複数チャンネルの受信においてもアレーアンテナの各素子をオンまたはオフして、オンするアンテナ素子間隔を波長に対して理想的にすることができ、ドップラー広がりの影響を受けずに受信性能の劣化を防止することができる。
（実施の形態６）
図１６(a)は、本発明の実施の形態６における受信装置６００の構成を示す図である。図１６(a)の受信装置６００は図１７(a)の受信装置１０００と比較して、アレーアンテナ６０１の構成を置き換え、アンテナ制御部６０２を追加した構成である。図１６(b)はアンテナ制御部６０２の構成を示す図である。アンテナ制御部６０２はROMテーブル６１１とアンテナ移動信号生成部６１２を備える。図１６(c)はアレーアンテナ６０１の構成を示す図である。アレーアンテナ６０１は図１７(b)のアレーアンテナ１００１と比較して、レール６２１を追加した構成となっている。
【００９１】
以下、受信装置６００の動作について説明する。アンテナ制御部６０２は選局情報に基づいて、ユーザがどのチャンネルを選局したかを知る。ROMテーブル６１１は選局情報に基づいて、素子間隔情報を出力する。素子間隔情報は、図１９(a)と同一の理想的なビームパターンとなる素子間隔d(= 3λ/8)を示す信号である。ROMテーブル６１１はチャンネル毎に、前述の素子間隔を記憶すれば良い。アンテナ移動信号生成部６１２は素子間隔情報が示す間隔となるように、アレーアンテナの各素子を移動させるためのアンテナ移動信号を出力する。
【００９２】
アレーアンテナ６０１の各素子はアンテナ移動信号に従って、前述の素子間隔となるようにレール６２１の上を移動する。その他の動作は図１７(a)の受信装置１０００と同じである。
以上の構成により、複数チャンネルの受信においてもアレーアンテナの各素子間隔を波長に対して理想的にすることができ、ドップラー広がりの影響を受けずに受信性能の劣化を防止することができる。
【００９３】
なお実施の形態１〜６において、素子数を８、理想的なビームパターンの素子間隔
d = 3λ/8とした。図１９(a)と同様に進行方向を軸として各ビームは対称な形状を有し、進行方向から離れて直角方向へ近付くにつれてビーム幅が狭くなるビームパターンであれば、これに限らない。
また実施の形態１〜６において、FFT部1004の出力を用いてビーム合成またはビーム選択を行ったが、FFT部1004の入力や他ブロックの信号を用いても良く、これらに限らない。
【００９４】
また実施の形態１〜６において、ビーム形成部、ビーム合成部、ビーム選択部、アンテナ制御部でROMテーブルを用いて処理を行っていた。同じ機能を実現できればロジック回路などを用いて処理を行っても良く、これらに限らない。
また実施の形態１〜６において、ビーム形成部を空間DFTで構成したが、空間DFTの一種である空間FFTで構成しても良い。
【００９５】
また実施の形態１〜６において、アレーアンテナを屋根の上に設置するものとしたが、例えばフィルムアンテナをアレーアンテナとしてガラスに貼り付けて構成してもよく、これらに限らない。
ビーム形成部を空間DFTで構成したが、空間DFTの一種である空間FFTで構成しても良い。
【００９６】
また実施の形態１〜４において、一例として受信チャンネルが素子間隔d =λ/2となる場合の動作を説明した。素子間隔が他の値の場合でも、同様な機能を有するように動作すれば良い。
また実施の形態５において、一例としてd = 3λ/16を満たす受信チャンネルから、その波長の2倍のチャンネルを受信する場合に切り替えた場合の動作を説明した。他のチャンネルを受信する場合でも、同様な機能を有するように動作すれば良い。
【００９７】
また実施の形態２、３、５、６において、実施の形態１で説明したビーム変換部１０１を追加した構成としても良い。これにより複数チャンネルの受信においても、回路規模増大のと受信性能の劣化の両方を防止することができる。
また実施の形態２〜４において、ビーム合成部またはビーム選択部で電力測定の結果に基づいて合成または選択を行っていたが、BER、C/N(Carrier to Noise power ratio)、キャリア毎の信頼性情報(CSI：Carrier State Information)などの測定結果に基づいて処理を行っても良く、これらに限らない。
【００９８】
また実施の形態４において、ビーム合成部４０２及びビーム選択部４３１でBER測定結果に基づいて周波数軸信号F4_1とF4_2の一方を選択していたが、電力、C/N、CSIなどの測定結果に基づいて選択しても良く、これらに限らない。
また実施の形態２〜４において、図６のアンテナ群は１２本の指向性アンテナで構成したが、例えば１本の指向性アンテナで図６と同様のビームパターンを生成しても良く、１本以上のアンテナで構成すれば良い。
【００９９】
また実施の形態２〜４において、図６のアンテナ群を屋根の上に設置するものとしたが、例えばフィルムアンテナをガラスに貼り付けて構成して図６と同様のビームパターンを生成しても良く、これらに限らない。
また実施の形態１において、式１−８により空間DFTの核Wを変更したが、このd=λ/2の例では７ビーム以下で全方向をカバーできればこの値に限らず、また空間DFTの一種である空間FFTを用いた方法など、他の方法でも良い。
【０１００】
また実施の形態１において、空間DFTの核Wの変更を適切に設定することにより、各ビームの方向を任意に変更でき、また空間DFTの一種である空間FFTを用いた方法など、他の方法で実現しても良い。
また実施の形態４において、ビーム修正部４０２で式３−１、式３−２に示すように非対称ビームから隣接するビームの減算を行ったが、演算としてはこれに限らない。
【０１０１】
また実施の形態６において、アレーアンテナ６０１で各素子がレール６２１の上を移動するものとしたが、素子間隔を可変する機能を実現できればこれに限らない。
また実施の形態１〜６における処理は全てをハードウエアで構成しても良く、少なくとも一部をソフトウェアで構成しても良い。特に本発明に特有の処理をソフトウェアで構成すると、設計の自由度が上がるという利点がある。
【０１０２】
また実施の形態１〜６における処理をプログラムとしてプログラムメモリに記載し、ＣＰＵを用いて復調処理をリアルタイム処理することにより、本発明の目的を実現することもできる。
また、以上に述べた全ての実施形態の構成は、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、上述した実施形態の全ての構成または一部の構成を含むように１チップ化されてもよい。
【０１０３】
ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。
【０１０４】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明に係る受信装置、受信方法及びプログラムは、地上波デジタル放送受信装置や、無線受信機等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】実施の形態１における受信装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるビーム形成部の構成とビームパターンを示す図である。
【図３】実施の形態２おける受信装置の構成を示す図である。
【図４】実施の形態２におけるビーム合成部の構成を示す図である。
【図５】実施の形態２における受信装置の構成の他の一例を示す図である。
【図６】実施の形態２における受信装置の他の一例で、アンテナ群の配置とビームパターンを示す図である。
【図７】実施の形態３における受信装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態３におけるビーム選択部の構成を示す図である。
【図９】実施の形態３における受信装置の構成の他の一例を示す図である。
【図１０】実施の形態４における受信装置の構成を示す図である。
【図１１】実施の形態４におけるビーム修正部とビーム合成部の構成を示す図である。
【図１２】実施の形態４における受信装置の構成の他の一例を示す図である。
【図１３】実施の形態４における受信装置の他の一例で、ビーム選択部の構成を示す図である。
【図１４】実施の形態４における受信装置の他の一例の構成を示す図である。
【図１５】実施の形態５における受信装置、アンテナ制御部、アレーアンテナの構成を示す図である。
【図１６】実施の形態６における受信装置、アンテナ制御部、アレーアンテナの構成を示す図である。
【図１７】受信装置とアレーアンテナの構成を示す図である。
【図１８】ビーム形成部の構成を示す図である。
【図１９】ビームパターンを示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１００、２００、２２０、３００、３２０，４００，４３０、４５０，４６０，５００、６００、１０００  受信装置
１０１、１００３  ビーム形成部
１１１、２１３、４１２，４２３、５１１、６１１  ROMテーブル
２０１、４０２、１００５  ビーム合成部
２１１、４２１  合成部
２１２、３１２、４４２  電力測定部
２２１  アンテナ群
３０１、４３１  ビーム選択部
３１１，４４１  選択部
４０１  ビーム修正部
４１１  修正部
４２２  BER測定部
５０１、６０１、１００１  アレーアンテナ
５０２、６０２  アンテナ制御部
６１２  アンテナ移動信号生成部
６２１  レール
１００２  チューナ
１００４  FFT部
１０１１  複素加算器
１０１２  回転演算子
【図１】
2006345426.tif 000003
【図２】
2006345426.tif 000004
【図３】
2006345426.tif 000005
【図４】
2006345426.tif 000006
【図５】
2006345426.tif 000007
【図６】
2006345426.tif 000008
【図７】
2006345426.tif 000009
【図８】
2006345426.tif 000010
【図９】
2006345426.tif 000011
【図１０】
2006345426.tif 000012
【図１１】
2006345426.tif 000013
【図１２】
2006345426.tif 000014
【図１３】
2006345426.tif 000015
【図１４】
2006345426.tif 000016
【図１５】
2006345426.tif 000017
【図１６】
2006345426.tif 000018
【図１７】
2006345426.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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