(57)【要約】【課題】  処理負荷の大幅増を伴わずに受信エラー低減の実現した移動体用受信装置を提供すること。【解決手段】  移動体に搭載され、所定の電波を受信する移動体用受信装置が、Ａ）移動体の移動速度が所定の閾値より高く、且つ、受信電界強度が所定の閾値より大きい場合に、或いは、Ｂ）移動体の移動速度が所定の閾値より高く、且つ、受信信号の信号対雑音比が所定の閾値より小さい場合に、或いは、Ｃ）移動体の移動速度が所定の閾値より高く、且つ、受信信号のキャリア対雑音比が所定の閾値より小さい場合に、受信アンテナの指向性を移動体の移動方向に直交する方向のみに絞る。【選択図】  図２
2006086623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、所定の電波を受信する移動体用受信装置であって、
前記移動体の移動速度と前記所定の電波の受信状態とが所定の条件を満たすときに、受信アンテナの指向性を前記移動体の移動方向に直交する方向のみに絞る、ことを特徴とする移動体用受信装置。
【請求項２】
請求項１記載の移動体用受信装置であって、
前記受信状態とは、前記所定の電波の受信電界強度であり、
前記所定の条件とは、前記移動体の移動速度が所定の閾値より高く、且つ、前記受信電界強度が所定の閾値より大きい場合に満たされる、ことを特徴とする移動体用受信装置。
【請求項３】
請求項１記載の移動体用受信装置であって、
前記受信状態とは、受信された前記所定の電波の信号対雑音比であり、
前記所定の条件とは、前記移動体の移動速度が所定の閾値より高く、且つ、前記信号対雑音比が所定の閾値より小さい場合に満たされる、ことを特徴とする移動体用受信装置。
【請求項４】
請求項１記載の移動体用受信装置であって、
前記所定の電波がキャリア周波数変調された電波の場合、
前記受信状態とは、受信された前記所定の電波のキャリア対雑音比であり、
前記所定の条件とは、前記移動体の移動速度が所定の閾値より高く、且つ、前記キャリア対雑音比が所定の閾値より小さい場合に満たされる、ことを特徴とする移動体用受信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の移動体用受信装置であって、
前記受信アンテナの指向性を前記移動体の移動方向に直交する方向のみに絞った後、前記移動体の移動速度が所定の閾値を下回ったとき、又は、前記所定の電波の受信電界強度が所定の閾値を下回ることの発生頻度が所定の閾値を上回ったとき、前記受信アンテナの指向性を全方向に戻す、ことを特徴とする移動体用受信装置。
【請求項６】
請求項５記載の移動体用受信装置であって、
前記受信アンテナの指向性を全方向に戻した後、所定時間が経過するまでは、前記所定の条件が満たされても前記受信アンテナの指向性を前記移動体の移動方向に直交する方向のみに絞らない、ことを特徴とする移動体用受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、移動体用受信装置に係り、特に、処理負荷の大幅増を伴わずに受信エラー低減の実現した移動体用受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両などの移動体に搭載され、所定の電波を受信する受信装置が周知である。また、そのような移動体用受信装置において、ビル街などのマルチパス環境下では、移動体の移動速度が速くなるほど、ドップラー効果の影響により進行方向の前方向から受信される電波と後方向から受信される電波との間に周波数のずれが生じるいわゆるドップラーシフトが発生しやすくなることも周知である。ドップラーシフトは受信エラーの原因となる可能性がある。
【０００３】
従来、このようなドップラーシフトによる受信エラーを防ぐ手法として、「移動体の速度」と「進行方向と電波到来方向の関係」とからドップラーシフトの発生が検出された場合に、進行方向の前方向に指向性を有するアンテナによる受信電力と後方向に指向性を有するアンテナによる受信電力とを比較して、受信電力レベルの高い方のアンテナのみを選択し、ドップラーシフトの影響を受けた複数の電波が同時に受信装置に入るのを防ぐ手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２８３４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の手法では、切替頻度が高くなり、高速な制御が必要となり得る。高速な制御を実現するためには、ＣＰＵ等に係る処理負荷が大きくなる。このような処理負荷に対応するためには、高性能な演算装置を搭載する必要があり、重量増・コスト増の原因となる。
【０００５】
上記従来の手法において、例えば、ある受信電力レベルを閾値として設定し、その閾値を下回らない限りはアンテナの切り替えを行わないとすることも考えられるが、ビルが密集する市街地などにおいては、電波の落ち込み度合が毎回大きいため、切替頻度が低減するように上記閾値を設定すると結局はドップラーシフトされた電波がほとんど受信されてしまうことになりかねない。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、処理負荷の大幅増を伴わずに受信エラー低減の実現した移動体用受信装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、移動体に搭載され、所定の電波を受信する移動体用受信装置であって、上記移動体の移動速度と上記所定の電波の受信状態とが所定の条件を満たすときに、受信アンテナの指向性を上記移動体の移動方向に直交する方向のみに絞る移動体用受信装置である。
【０００８】
この一態様において、上記移動体とは例えば車両であり、上記所定の電波とは、任意の電波でよく、例えば、アナログ／ディジタル・テレビ放送、ラジオ放送、電話、無線ＬＡＮなどのあらゆる放送・通信の電波でよい。
【０００９】
また、この一態様において、上記受信状態とは、例えば、ａ）上記所定の電波の受信電界強度、ｂ）受信された上記所定の電波の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）、又は、ｃ）受信された上記所定の電波のキャリア対雑音比（Ｃ／Ｎ比；キャリア周波数変調の場合）であり、上記所定の条件とは、例えば、Ａ）上記移動体の移動速度が所定の閾値（Ｖｔｈ１）より高く、且つ、上記受信電界強度が所定の閾値（Ｅｔｈ１）より大きい場合、Ｂ）上記移動体の移動速度が所定の閾値（Ｖｔｈ１）より高く、且つ、上記信号対雑音比が所定の閾値より小さい場合、又は、Ｃ）上記移動体の移動速度が所定の閾値（Ｖｔｈ１）より高く、且つ、上記キャリア対雑音比が所定の閾値より小さい場合、に満たされる。
【００１０】
この一態様によれば、上記所定の条件を適切に設定することにより、移動体の移動速度と受信電波の受信状態とからドップラーシフトが生じていると推定されるときには、ドップラーシフトが生じない進行方向に対して横方向からの到来電波のみが受信されるように受信アンテナの指向性が制御されるため、ドップラーシフトによる受信エラーの発生を防止することができる。
【００１１】
なお、この一態様において、上述のように進行方向に対して直交する方向に絞られたアンテナ指向性は、例えば、上記移動体の移動速度が所定の閾値（Ｖｔｈ２；Ｖｔｈ２≦Ｖｔｈ１、好ましくはＶｔｈ２＜Ｖｔｈ１）を下回ったとき、又は、上記所定の電波の受信電界強度が所定の閾値（Ｅｔｈ２；Ｅｔｈ２＜Ｅｔｈ１、好ましくはＥｔｈ２≪Ｅｔｈ１）を下回ることの発生頻度が所定の閾値を上回ったときに、全方向受信に戻されることが好ましい。また、その際、ドップラーシフトは局所的に発生し得るため、指向性の切り替えが過度に発生するの回避することを主たる狙いとして、上記受信アンテナの指向性を全方向に戻した後、所定時間が経過するまでは、上記所定の条件が満たされても上記受信アンテナの指向性を上記移動体の移動方向に直交する方向のみに絞らないことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、処理負荷の大幅増を伴わずに受信エラー低減の実現した移動体用受信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、移動体用受信装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
【００１４】
なお、以下に説明する一実施例において、本発明に係る移動体用受信装置が搭載される移動体は、一例として、車両であるものとする。
【実施例】
【００１５】
以下、図１〜３を用いて、本発明の一実施例について説明する。まず、図１を用いて本実施例に係る移動体用受信装置の構成について説明する。図１は、本実施例に係る移動体用受信装置１００の概略構成図である。
【００１６】
移動体用受信装置１００は、指向性を制御可能な受信アンテナ１０１と、アンテナ１０１の指向性を制御し、到来電波を受信するアンテナ制御部１０２と、受信信号を復調して受信情報を得る復調部１０３とを有する。アンテナ１０１及びその指向性の変更は、例えば、八木アンテナなどの有指向性アンテナであって物理的に変更されてもよく、或いは、アレイアンテナであって電子的に変更されてもよい。
【００１７】
移動体用受信装置１００は、更に、電界測定部１０４と、Ｓ／Ｎ比測定部１０５とを有する。電界測定部１０４は、アンテナ制御部１０２により受信された受信電波の電界強度を測定する。Ｓ／Ｎ比測定部１０５は、アンテナ制御部１０２により受信された受信電波について信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を測定する。
【００１８】
また、移動体用受信装置１００において、アンテナ制御部１０２には、例えば車輪速センサやブレーキＥＣＵなどの外部装置から車速情報が入力されるものとする。
【００１９】
次いで、図２のフローチャートを用いて、本実施例に係る移動体用受信装置１００のアンテナ指向性制御の処理の流れを説明する。本実施例に係る移動体用受信装置１００は、車速（＝搭載された移動体の移動速度）、受信電波の電界強度、及び、受信信号のＳ／Ｎ比に基づいてドップラーシフトが発生していると推定されたときには、アンテナ１０１の指向性をドップラーシフトが発生しない車両進行方向に直交する方向（横方向）に絞る（限定する）ことによって受信品質を維持する。
【００２０】
まず、移動体用受信装置１００は、通常時（例えば、搭載された車両のＩＧオン後）、すべての方向に指向性を持つようにアンテナ指向性を制御し、あらゆる方向から到来する電波を受信する体勢を取る。この様子の一例を図３（ａ）に示す。このような通常時、例えば、アンテナごとの受信電力に応じて、選択ダイバーシチや合成などの制御が行われる。
【００２１】
次に、Ｓ２０２〜Ｓ２０４において、上述の車速、電界強度、及びＳ／Ｎ比からドップラーシフトの発生を推定する。まず、車速Ｖが車速に関する第一の閾値Ｖｔｈ１を越えているか否かが判定される（Ｓ２０２）。車速がある程度高くなければドップラーシフトの周波数シフト量は小さいことは理論的も実験的にも明らかであるため、車速が適切に定められた閾値Ｖｔｈ１以下であれば（Ｓ２０２の「ＮＯ」）、ドップラーシフトは発生していないと推定され、Ｓ２０１に戻り、通常制御が継続される。
【００２２】
他方、車速Ｖが第一の閾値Ｖｔｈ１を越えている場合（Ｓ２０２の「ＹＥＳ」）、車速に関してはドップラーシフトが発生する条件が満たされていると判断して、次に、電界測定部１０４により測定された電界強度Ｅ及びＳ／Ｎ比測定部１０５により測定された受信信号のＳ／Ｎ比からドップラーシフトの発生を推定する。ドップラーシフトは、郊外地よりはむしろ放送局近くなどの電界強度が強いエリアにおいて発生しやすいことが理論的にも実験的にも明らかである。また、受信信号のＳ／Ｎ比が落ち込んでいる場合、ドップラーシフトが発生していると推定できる。
【００２３】
そこで、まず、電界測定部１０４によって測定された受信電界Ｅが電界強度に関する第一の閾値Ｅｔｈ１を越えているか否かが判定される（Ｓ２０３）。電界強度が適切に定められた閾値Ｅｔｈ１以下であれば（Ｓ２０３の「ＮＯ」）、次いで受信信号のＳ／Ｎ比が所定の閾値を下回っているか否かが判定される（Ｓ２０４）。
【００２４】
電界強度Ｅは第一の閾値Ｅｔｈ１以下であるが受信信号のＳ／Ｎ比が所定の閾値以上の場合（Ｓ２０４の「ＮＯ」）、受信状態は良好であってドップラーシフトは発生していないと推定され、Ｓ２０１に戻り、通常制御が継続される。
【００２５】
他方、電界強度Ｅが第一の閾値Ｅｔｈ１を上回る場合（Ｓ２０３の「ＹＥＳ」）又は受信信号のＳ／Ｎ比が所定の閾値を下回る場合（Ｓ２０４の「ＹＥＳ」）、ドップラーシフトが発生している可能性が高い推定され、アンテナ制御部１０２はアンテナ１０１の指向性をドップラーシフトが発生しない車両進行方向に対して直交する方向のみに絞る。この様子の一例を図３（ｂ）に示す。
【００２６】
Ｓ２０２〜Ｓ２０４における条件判定について整理すると、本実施例では、
条件：（車速＞閾値）ＡＮＤ｛（電界強度＞閾値）ＯＲ（Ｓ／Ｎ比＜閾値）｝
が満たされたときに、ドップラーシフトが発生しているものと推定する。なお、移動体用通信装置１００にドップラーシフト量を直接的に検出できるドップラーシフト検出器が搭載されていればこのような推定処理は不要であって端的にドップラーシフト発生の有無を検出できるが、通常ドップラーシフト検出器は高価であるため、本実施例のような推定により代用した方が簡易且つ安価で効果的である。
【００２７】
このようにして本実施例に係る移動体用受信装置１００は、ドップラーシフトが発生していると推定されたときには、アンテナ指向性を進行方向に直交する方向に制限することによって、ドップラーシフトにより周波数がずれた到来電波が受信されないようにする。
【００２８】
図２において、Ｓ２０６以降の処理は、Ｓ２０５において例えば図３（ｂ）に示すように横方向に絞ったアンテナ指向性を例えば図３（ａ）に示すような通常時／平時の全方向のアンテナ指向性に戻す処理である。
【００２９】
Ｓ２０５においてアンテナ指向性を横方向に絞った結果として到来電波が全く又はほとんど受信できなくなってはアンテナ指向性を制御した意味がない。そこで、本実施例では、アンテナ指向性制御（Ｓ２０５）後、受信電力レベルが必要最小限のレベルを満たさなくなった場合には、通常の全方位指向性に戻すものとする。ただし、瞬間的な落ち込みのたびに通常の指向性に戻すと切り替えが過度に頻繁になり得るため、落ち込みの発生頻度（すなわち、所定時間内での発生回数）が所定の閾値を越えた場合に通常の指向性に戻すものとする。
【００３０】
そこで、アンテナ指向性制御（Ｓ２０５）後、まず変数ｎ及びｔを導入し、各々に初期値０を与える（Ｓ２０６）。ここで、変数ｎは電界強度が最低限の受信電力レベルを下回った回数を表し、変数ｔはアンテナ指向性制御（Ｓ２０５）後の経過時間を表す。
【００３１】
次に、受信電力レベルより前に車速Ｖについて判定する。上述のように、ドップラーシフトが移動速度が所定値以上でなければ周波数シフト量は小さいため、車速Ｖが第二の閾値Ｖｔｈ２を下回ればドップラーシフトの周波数シフト量が小さい状況になったと判断できる。そこで、車速Ｖが閾値Ｖｔｈ２を下回っていれば（Ｓ２０７の「ＹＥＳ」）、アンテナ制御部１０２はアンテナ１０１の指向性を元の全方位に戻す（Ｓ２１３）。ここで、第二の閾値Ｖｔｈ２は、端的にＶｔｈ２＝Ｖｔｈ１であってもよい。ただし、閾値付近の車速が維持されたときにアンテナ指向性が過度に頻繁に切り替わるのを回避するために、Ｖｔｈ２はＶｔｈ１とは異なるＶｔｈ１より小さい値とする（Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１）ことが好ましい。
【００３２】
車速Ｖが第二の閾値Ｖｔｈ２以上である場合（Ｓ２０７の「ＮＯ」）、車速に関しては通常のアンテナ指向性に戻す条件が満たされないと判断し、次に、上述の受信電力レベルの落ち込み頻度について判定する。まず、アンテナ指向性を横方向に絞ってから頻度測定の基準期間となる所定時間ｔｔｈが経過したか否かが判定される（Ｓ２０８）。
【００３３】
所定時間ｔｔｈが経過している場合（Ｓ２０８の「ＹＥＳ」）、変数ｎ及びｔを初期化して０に戻し（Ｓ２０９）、Ｓ２０７へ戻る。そして、アンテナ指向性は横方向に制限されたまま、車速及び受信レベル落ち込み頻度の監視が継続される。
【００３４】
所定時間ｔｔｈが経過していない場合（Ｓ２０８の「ＮＯ」）、電界Ｅが第二の閾値Ｅｔｈ２を下回ったか否かを判定する（Ｓ２１０）。ここで、電界強度に関する閾値Ｅｔｈ２は、電波受信に必要最低限の受信電力レベルに対応するものであり、Ｅｔｈ２≪Ｅｔｈ１である。
【００３５】
電界強度Ｅが最低レベルの第二の閾値Ｅｔｈ２以上である場合（Ｓ２１０の「ＮＯ」）、受信電力レベルの落ち込みは発生していないと判断し、Ｓ２０７へ戻る。他方、電界強度Ｅが第二の閾値Ｅｔｈ２を下回っている場合（Ｓ２１０の「ＹＥＳ」）、受信電力レベルが最低レベルを下回る落ち込みが発生していると判断し、変数ｎを１つインクリメントする（Ｓ２１１）。
【００３６】
次に、変数ｎの値、すなわち所定時間ｔｔｈ内に発生した受信電力レベルの落ち込み回数が所定回数ｎｔｈを越えたか否か判定する（Ｓ２１２）。ｎの値がｎｔｈ以下の場合、受信電力レベルの落ち込みは頻繁ではない判断され、Ｓ２０７へ戻る。そして、アンテナ指向性は横方向に制限されたまま、車速及び受信レベル落ち込み頻度の監視が継続される。
【００３７】
ｎの値がｎｔｈを越えた場合（Ｓ２１２の「ＹＥＳ」）、適正な受信状態が維持できないほど受信電力レベルの落ち込みが頻繁に発生していると判断され、アンテナ制御部１０２はアンテナ１０１の指向性を通常の全方位指向性に戻す（Ｓ２１３）。
【００３８】
本実施例では、このようにアンテナ指向性を横方向に絞った状態から通常の全方位に戻した後、指向性が過度に頻繁に切り替わるのを防止するために、所定時間が経過するまでは通常の全方向へのアンテナ指向性を維持する（Ｓ２１４の「ＮＯ」）。所定時間が経過すると（Ｓ２１４の「ＹＥＳ」）、本処理はＳ２０１へ戻り、アンテナ指向性制御のためのドップラーシフト発生の推定処理（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）を再開し、必要に応じてアンテナ指向性を制御する。
【００３９】
以上説明したように、本実施例によれば、ドップラーシフトが発生していると推定される状況下では移動方向の前方向及び後方向からの到来電波を受信しないようにするためドップラーシフトの影響による受信エラーを除去又は大幅に低減することができると共に、アンテナ指向性が過度に頻繁に切り替わることを防止することができる。
【００４０】
なお、上記一実施例では、受信信号の受信状態を表すパラメータの一例としてＳ／Ｎ比を用いたが、本発明はこれに限られず、例えば受信電波がＯＦＤＭ変調された地上波ディジタルテレビ放送などのキャリア周波数変調された電波であれば、Ｓ／Ｎ比の代わりにＣ／Ｎ比を用いることも可能である。Ｃ／Ｎ比は、例えばパイロット信号を用いて測定する。当業者には既知の通り、Ｃ／Ｎ比も、Ｓ／Ｎ比と同様に、ドップラーシフトが発生すると悪化する。
【００４１】
また、上記一実施例では、移動体の一例として車両を挙げたが、本発明はこれに限られず、本発明に係る移動体用受信装置はあらゆる移動体に適用・搭載が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、移動体用受信装置に利用できる。搭載される移動体の外観、重量、サイズ、性能等は問わない。また、受信する電波の種類、波長、変調方式等も問わない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例に係る移動体用受信装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施例に係る移動体用受信装置のアンテナ指向性制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】（ａ）通常時の全方位アンテナ指向性の一例を示す図である。（ｂ）アンテナ指向性を進行方向に対して直交する方向に限定した場合の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  移動体用受信装置
１０１  アンテナ
１０２  アンテナ制御部
１０３  復調部
１０４  電界強度測定部
１０５  Ｓ／Ｎ比測定部
【図１】
2006086623.tif 000003
【図２】
2006086623.tif 000004
【図３】
2006086623.tif 000005