(57)【要約】【課題】受信信号の先頭タイミングをより精度よく推定することを実現する。【解決手段】他の無線端末からの無線信号を受信する複数のアンテナを有する通信部と、前記複数のアンテナが受信した各々の前記無線信号に対して伝搬路のインパルス応答を推定する信号処理を行い、前記信号処理の結果に基づき遅延波の電力に対する直接波の電力の比率を算出し、前記比率が最大となるアンテナを前記無線信号の先頭タイミングの推定に用いるアンテナとして選択する制御部と、を備える、無線通信装置。【選択図】図３
2019129501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の無線端末からの無線信号を受信する複数のアンテナを有する通信部と、
前記複数のアンテナが受信した各々の前記無線信号に対して伝搬路のインパルス応答を推定する信号処理を行い、前記信号処理の結果に基づき遅延波の電力に対する直接波の電力の比率を算出し、前記比率が最大となるアンテナを前記無線信号の先頭タイミングの推定に用いるアンテナとして選択する制御部と、
を備える、無線通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記インパルス応答の先頭部の電力を前記直接波の電力として算出し、前記インパルス応答の前記先頭部以外の電力和を前記遅延波の電力として算出する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記無線信号に対して既知信号を用いて相互相関処理を行い、前記相互相関処理の結果に基づき、前記インパルス応答を推定する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記無線信号のプリアンブル部に対して前記既知信号を用いて前記相互相関処理を行う、請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記プリアンブル部は、前記無線通信装置と前記他の無線端末との間で既知である、請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記比率が最大となる前記アンテナが受信した前記無線信号の前記プリアンブル部を用いて、前記無線信号の先頭タイミングを推定する、請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記制御部は、時間の経過に応じた重みを設定し、前記直接波の電力及び前記遅延波の電力に前記重みを適用する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項８】
コンピュータを、
他の無線端末からの無線信号を受信する複数のアンテナを有する通信部と、
前記複数のアンテナが受信した各々の前記無線信号に対して伝搬路のインパルス応答を推定する信号処理を行い、前記信号処理の結果に基づき遅延波の電力に対する直接波の電力の比率を算出し、前記比率が最大となるアンテナを前記無線信号の先頭タイミングの推定に用いるアンテナとして選択する制御部と、
として機能させるための、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数のアンテナの各々が受信した受信信号に基づき、信号の送信元の端末の位置を推定するための技術が開発されている。具体的な推定方法として、受信信号の先頭タイミングに基づき、位置推定端末がパケットの送信元の端末の位置を推定する方法がある。また、受信信号電力、又は受信信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）に基づき、位置推定端末が信号の送信元の端末の位置を推定する方法もある。また、パケットの同期がとられた通信端末間におけるパケットの受信時刻（またはパケットの往復時間）に基づき、位置推定端末がパケットの送信元の端末の位置を推定する方法もある。
【０００３】
上述した方法に関連し、例えば、下記特許文献１では、複数本の受信アンテナの各々が受信した受信信号の先頭タイミングに基づき、距離測定装置が遅延プロファイルを推定し、当該遅延プロファイルに基づき直接波の電力を算出する。そして、当該電力に基づき、距離測定装置が信号の送受信間の伝送距離を推定する方法が開示されている。
【０００４】
また、参考までに、下記特許文献２では、複数本の受信アンテナを備えた受信装置が各々のアンテナの遅延プロファイルの推定を行う。推定した遅延プロファイルにおける最大遅延時間が、ＭＢ−ＯＦＤＭ信号（Ｍｕｌｔｉ  Ｂａｎｄ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のガードインターバル時間長を超えないように、受信装置は、アンテナを切り替える。このように、受信装置がアンテナを切り替えることにより、受信パケットの復号特性を改善する方法が開示されている。
【０００５】
また、下記特許文献３では、半波長間隔で設置された複数本の受信アンテナを用意し、電波の到来方向を推定すると同時に、遅延波とのＤＵＲ（Ｄｅｓｉｒｅｄ  ｔｏ  Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）、遅延時間を同時に推定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０６６２３５号公報
【特許文献２】特開２００９−３０２６１０号公報
【特許文献３】特表２００７−２８１９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の技術は、複数のアンテナを用いていることで受信信号の先頭タイミングの推定電力と、自由空間伝搬の場合に想定される電力の誤差を低減できるが、受信信号の先頭タイミングの推定精度の向上は期待されない。よって、当該先頭タイミングに基づき推定される無線端末の位置が、期待する精度に満たない可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、受信信号の先頭タイミングをより精度よく推定することが可能な、新規かつ改良された無線通信装置、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、他の無線端末からの無線信号を受信する複数のアンテナを有する通信部と、前記複数のアンテナが受信した各々の前記無線信号に対して伝搬路のインパルス応答を推定する信号処理を行い、前記信号処理の結果に基づき遅延波の電力に対する直接波の電力の比率を算出し、前記比率が最大となるアンテナを前記無線信号の先頭タイミングの推定に用いるアンテナとして選択する制御部と、を備える無線通信装置が提供される。
【００１０】
前記制御部は、前記インパルス応答の先頭部の電力を前記直接波の電力として算出し、前記インパルス応答の前記先頭部以外の電力和を前記遅延波の電力として算出してもよい。
【００１１】
前記制御部は、前記無線信号に対して既知信号を用いて相互相関処理を行い、前記相互相関処理の結果に基づき、前記インパルス応答を推定してもよい。
【００１２】
前記制御部は、前記無線信号のプリアンブル部に対して前記既知信号を用いて前記相互相関処理を行ってもよい。
【００１３】
前記プリアンブル部は、前記無線通信装置と前記他の無線端末との間で既知であってもよい。
【００１４】
前記制御部は、前記比率が最大となる前記アンテナが受信した前記無線信号の前記プリアンブル部を用いて、前記無線信号の先頭タイミングを推定してもよい。
【００１５】
前記制御部は、時間の経過に応じた重みを設定し、前記直接波の電力及び前記遅延波の電力に前記重みを適用してもよい。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、他の無線端末からの無線信号を受信する複数のアンテナを有する通信部と、前記複数のアンテナが受信した各々の前記無線信号に対して伝搬路のインパルス応答を推定する信号処理を行い、前記信号処理の結果に基づき遅延波の電力に対する直接波の電力の比率を算出し、前記比率が最大となるアンテナを前記無線信号の先頭タイミングの推定に用いるアンテナとして選択する制御部と、として機能させるための、プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、受信信号の先頭タイミングをより精度よく推定することを実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る無線通信システムの概要を示す説明図である。
【図２】同実施形態に係るパケットの構成例を示す説明図である。
【図３】同実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】同実施形態に係るインパルス応答の例を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係る無線通信装置の動作例を示すフローチャートである。
【図６】同実施形態に係る無線通信装置のハードウェア構成例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成または論理的意義を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成または論理的意義を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、複数の構成要素の各々に同一符号のみを付する。
【００２１】
＜＜１．本実施形態の概要＞＞
＜１−１．無線通信システムの概要＞
本実施形態は、複数のアンテナを搭載する無線局において、受信信号の先頭タイミングをより高精度に推定することが可能なアンテナを選択する無線通信システムに関する。以下では、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信システムの概要について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの概要を示す説明図である。図１に示すように、本実施形態の無線通信システムは、無線ＬＡＮシステム（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠する無線ＬＡＮシステム）であり、複数の無線局１０、及び無線端末２０で構成される。
【００２３】
図１に示す無線通信システムでは、無線局１０が無線端末２０とパケットの送受信を行う。当該無線通信システムは、無線局１０が無線端末２０から受信した受信信号に基づき、無線端末２０の位置が推定されるシステムに関する。本発明の実施形態は、特に、無線局１０が備える複数のアンテナから、無線端末２０の位置推定に用いる情報をより高精度に推定可能な信号を受信したアンテナを、無線局１０が選択することに関する。
【００２４】
図１に示す無線局１０Ａ、無線局１０Ｂ、無線局１０Ｃ、無線局１０Ｄは、固定局である。また、無線端末２０は、移動端末である。無線局１０Ａ〜Ｄの各々は、無線端末２０が無線局１０Ａ〜Ｄの周辺を通過した際に、無線端末２０からブロードキャスト送信されるパケットを受信する。なお、無線局１０は、無線端末２０から送信されたパケットが到達する範囲を示すパケット送信範囲３０の範囲内に存在する場合、当該パケットを受信できる。
【００２５】
無線局１０は、無線端末２０からパケットを受信すると、受信信号の先頭タイミングを推定する。より具体的に、まず、無線局１０は、複数のアンテナが受信した各々の無線信号に対して信号処理を行い、インパルス応答を推定する。なお、本実施形態では、無線局１０は、伝搬路ごとのインパルス応答を推定し、その推定結果は、チャネルインパルス応答（ＣＩＲ：Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）とも称される。次に、無線局１０は、信号処理の結果に基づき、遅延波の電力に対する直接波の電力の比率ＤＵＲ（Ｄｅｓｉｒｅｄ  ｔｏ  Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）を算出する。最後に、無線局１０は、当該比率ＤＵＲが最大となるアンテナを、無線信号の先頭タイミングの推定に用いるアンテナとして選択する。
【００２６】
ここで、直接波は、無線信号の送信元のアンテナから、受信元のアンテナに直接伝播する電波のことである。なお、直接波は、以下では、ＣＩＲの先頭部とも称される。また、遅延波は、無線信号の送信元のアンテナから、地面、壁等に反射してから受信元のアンテナに伝播する電波のことである。なお、遅延波は、以下では、ＣＩＲの先頭部以外とも称される。
【００２７】
そして、無線局１０は、選択したアンテナで受信した無線信号の先頭タイミングを推定し、当該先頭タイミングの時間情報に基づき、無線端末２０の位置は推定される。なお、無線端末２０の位置の推定方法として、例えば、送信時刻が不要で受信時刻のみに基づき位置を推定可能なＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）方式、及び送信時刻と受信時刻に基づき位置を推定可能なＴＯＡ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）方式等が挙げられる。
【００２８】
以上、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信システムの概要について説明した。続いて、本発明の実施形態に係るパケットの構成例について説明する。
【００２９】
＜１−２．パケットの構成例＞
以下では、図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るパケットの構成例について説明する。図２は、本発明の実施形態に係るパケットの構成例を示す説明図である。
【００３０】
図２に示すように、無線局１０が無線端末２０と送受信するパケットは、プリアンブル部５０、シグナル部５２、ペイロード部５４で構成されている。
【００３１】
プリアンブル部５０は、パケットのシンボルタイミングを検出するのに利用されるシンボル系列である。また、プリアンブル部５０の時間長は、１６μｓである。なお、プリアンブル部５０は、無線局１０と無線端末２０との間で既知である。よって、無線局１０は、受信した無線信号のプリアンブル部５０に対して、既知信号を用いて相互相関処理を実施することができる。
【００３２】
シグナル部５２は、ペイロード部５４の変調方式、伝送速度、パケット長等を含む制御情報が含まれるシンボルである。また、シグナル部５２の時間長は、４μｓである。
【００３３】
ペイロード部５４は、アプリケーションデータが含まれるシンボル系列であり、複数のシンボルで構成されている。また、ペイロード部５４を構成する複数のシンボルの１個あたりの時間長は４μｓであり、ペイロード部５４の全体の時間長は、複数のシンボルの時間長の合計である。なお、ペイロード部の時間長は、プリアンブル部よりも長い信号波形となる。
【００３４】
以上、図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るパケットの構成例を説明した。続いて、本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成例について説明する。
【００３５】
＜１−３．無線通信システムの構成例＞
以下では、本実施形態に係る無線通信システムの構成例について説明する。上述したように、本実施形態の無線通信システムは、無線局１０、無線端末２０で構成されている。
【００３６】
（１）無線局１０
無線局１０は、無線端末２０と通信を行う無線通信装置である。例えば、無線局１０は、無線端末２０と任意の通信方式で接続され、通信を行う。より具体的に、無線局１０は、外部ネットワークと接続されることで、無線端末２０と通信を行う。
【００３７】
なお、無線局１０の通信方式は特に限定されない。例えば、無線局１０は、無線端末２０と無線通信によって接続される。
【００３８】
また、無線局１０は、無線端末２０とパケットを送受信した際の情報に基づき、パケットの先頭タイミングを算出する。例えば、無線局１０は、無線端末２０からパケットを受信し、パケットのプリアンブル部５０を用いてパケットの先頭タイミングを推定する。
【００３９】
（２）無線端末２０
無線端末２０は、無線局１０と通信を行う無線端末である。例えば、無線端末２０は、無線局１０との間でパケットの送受信を行う。また、本実施形態における無線端末２０は、位置推定の対象である。例えば、無線端末２０は、位置推定に用いる情報を取得するためにパケットを無線局１０との間で送受信する。
【００４０】
また、無線端末２０は、無線局１０から受信したパケットに基づき、当該パケットのペイロード部５４にデータを生成する機能も有する。例えば、無線端末２０は、パケットを送受信する無線局１０との間で予め既知であるアプリケーションデータ、及び情報ビット系列に基づき、無線端末２０と無線局１０との間で既知となるシンボル系列をペイロード部５４に生成する。以下では、ペイロード部５４における既知のシンボル系列は、ペイロード部プリアンブルとも称される。
【００４１】
以上、本実施形態に係る無線通信システムの構成例について説明した。続いて、本発明の実施形態に係る無線通信装置の構成例について説明する。
【００４２】
＜＜２．無線通信装置の構成例＞＞
以下では、図３、４を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信装置の構成例について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る無線通信装置である無線局１０の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態に係る無線局１０は、通信部１００、制御部１３０を備える。
【００４３】
（１）通信部１００
通信部１００は、複数の通信部を有し、各々の通信部にて無線信号を受信する機能を有する。例えば、通信部１００は、複数の通信部の各々が備えるアンテナにて、無線端末２０とパケットを送受信する。より具体的に、本実施形態に係る通信部１００は、図３に示すように、第１の通信部１１０、第２の通信部１２０を備える。第１の通信部１１０は、アンテナ１１２、復調器１１４、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１１６で構成されている。また、第２の通信部１２０は、アンテナ１２２、復調器１２４、ＡＤＣ１２６で構成されている。なお、本実施形態では、通信部１００は、上述のアンテナ、復調器、及びＡＤＣで構成される通信部を少なくとも２組有する。
【００４４】
（第１の通信部１１０）
・アンテナ１１２
アンテナ１１２は、単一の又は複数のアンテナ素子を有し、他の通信装置のアンテナとの間で無線信号を送受信する機能を有する。例えば、アンテナ１１２は、無線端末２０のアンテナから送信された無線信号を受信する。そして、アンテナ１１２は、受信した無線信号を受信信号として復調器１１４へ出力する。
【００４５】
・復調器１１４
復調器１１４は、受信信号を復調する機能を有する。例えば、復調器１１４は、アンテナ１１２から入力された受信信号をアナログのベースバンド受信信号に変換する。そして、復調器１１４は、当該アナログのベースバンド受信信号をＡＤＣ１１６へ出力する。
【００４６】
・ＡＤＣ１１６
ＡＤＣ１１６は、アナログ−デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）であり、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。例えば、ＡＤＣ１１６は、復調器１１４から受信したアナログのベースバンド受信信号をデジタルのベースバンド受信信号に変換する、そして、ＡＤＣ１１６は、当該デジタルのベースバンド受信信号を制御部１３０へ出力する。
【００４７】
（第２の通信部１２０）
・アンテナ１２２
アンテナ１２２は、上述したアンテナ１１２と同一の機能を有しており、重複した説明を避けるため、その説明を省略する。ただし、アンテナ１２２が受信した無線信号を受信信号として復調器１２４へ出力する点は異なる。
【００４８】
・復調器１２４
復調器１２４は、上述した復調器１１４と同一の機能を有しており、重複した説明を避けるため、その説明を省略する。ただし、復調器１２４がアナログのベースバンド受信信号をＡＤＣ１２６へ出力する点は異なる。
【００４９】
・ＡＤＣ１２６
ＡＤＣ１２６は、上述したＡＤＣ１１６と同一の機能を有しており、重複した説明を避けるため、その説明を省略する。
【００５０】
（２）制御部１３０
制御部１３０は、通信部１００は受信した無線信号に関する処理を制御する機能を有する。例えば、制御部１３０は、無線端末２０から受信した受信信号の先頭タイミングを推定する機能を有する。
【００５１】
上述の機能を実現するために、本実施形態に係る制御部１３０は、図３に示すように、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）１３２、及び記憶部１３４を備える。
【００５２】
（ＦＰＧＡ１３２）
ＦＰＧＡ１３２は、デジタル信号処理を行う機能を有し、上述した受信信号の先頭タイミングを推定する。ここで、ＦＰＧＡとは、製造後にユーザが構成を書き換えることができる集積回路である。例えば、ＦＰＧＡ１３２は、受信信号に対してデジタル信号処理を行い、インパルス応答を推定する。そして、ＦＰＧＡ１３２は、当該インパルス応答に基づき、受信信号の先頭タイミングを推定する。なお、本実施形態のＦＰＧＡ１３２は、デジタル信号処理として相互相関処理を行うが、先頭タイミングの推定に関するデジタル信号処理は、相互相関処理に限定されず、任意の処理であってもよい。
【００５３】
まず、パケットの先頭タイミングを算出するにあたり、ＦＰＧＡ１３２は、通信部１００の複数のアンテナが受信した各々の無線信号（受信信号）に対して伝搬路のインパルス応答を推定する信号処理を行う。より具体的に、ＦＰＧＡ１３２は、第１の通信部１１０が受信した受信信号と、第２の通信部１２０が受信した受信信号の各々に対して既知信号を用いて相互相関処理を行う。この時、ＦＰＧＡ１３２は、各々の受信信号のプリアンブル部５０に対して既知信号を用いて相互相関処理を行う。そして、ＦＰＧＡ１３２は、相互相関処理の結果に基づき、第１の通信部１１０の受信信号のチャネルインパルス応答をＣＩＲ１と推定し、第２の通信部１２０の受信信号のチャネルインパルス応答をＣＩＲ２と推定する。
【００５４】
ここで、図４を参照しながらチャネルインパルス応答の例について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るチャネルインパルス応答の例を示す説明図である。図４に示すグラフは、ＦＰＧＡ１３２が相互相関処理により算出した相互相関値に基づくチャネルインパルス応答ＣＩＲを示している。また、縦軸は相互相関値を、横軸は時間を示している。
【００５５】
図４には、第１の通信部１１０のアンテナ１１２で受信された受信信号のチャネルインパルス応答ＣＩＲ１と、第２の通信部１２０のアンテナ１２２で受信された受信信号のチャネルインパルス応答ＣＩＲ２が示されている。アンテナ１１２とアンテナ１２２の設置位置が異なるため、無線伝搬路が異なり、ＦＰＧＡ１３２が推定するＣＩＲ１とＣＩＲ２は、異なる形状を示す。例えば、図４に示すように、ＣＩＲ１の相互相関値は、先頭部の相互相関値７０の振幅レベルが高く、先頭部以外の相互相関値７２の振幅レベルと先頭部の相互相関値７０の振幅レベルとの差が大きい。また、ＣＩＲ２の相互相関値は、先頭部の相互相関値８０の振幅レベルが高く、先頭部以外の相互相関値８２の振幅レベルと先頭部の相互相関値８０の振幅レベルとの差は、ＣＩＲ１の場合と比較して小さく、時間経過に伴いなだらかに減少している。
【００５６】
上述のように、ＣＩＲ２の先頭部の相互相関値８０の振幅レベルと先頭部以外の相互相関値８２の振幅レベルの差は小さい。よって、後述する理由により、ＣＩＲ２に基づき推定される先頭タイミングは、ＣＩＲ１に基づき推定される先頭タイミングと比較し、推定誤差が生じやすい。
【００５７】
そこで、本実施形態では、ＦＰＧＡ１３２は、信号処理の結果に基づき遅延波の電力に対する直接波の電力の比率ＤＵＲを算出し、当該電力の比率ＤＵＲに基づき、より推定精度の高い先頭タイミングを選択する。例えば、ＦＰＧＡ１３２は、ＣＩＲの先頭部（直接波）の電力を直接波の電力として算出し、ＣＩＲの先頭部以外（遅延波）の電力和を遅延波の電力として算出する。より具体的に、図４に示すＣＩＲ１において、ＣＩＲ１の時間長をＴ＿Ｎ、ＣＩＲ１の先頭部の時間長をＴ＿Ｈ、直接波の電力をα１、遅延波の電力和をβ１とすると、遅延波の電力和β１に対する直接波の電力α１の比率ＤＵＲ１は、下記数式１により算出される。なお、図４に示すＣＩＲ１の場合、ＣＩＲ１の時間長はＴ＿Ｎ＝６、先頭部の時間長はＴ＿Ｈ＝１である。
【００５８】
【数１】
2019129501.tif 000003
【００５９】
同様に、図４に示すＣＩＲ２において、ＣＩＲ２の時間長をＴ＿Ｎ、ＣＩＲ２の先頭部の時間長をＴ＿Ｈ、直接波の電力をα２、遅延波の電力和をβ２とすると、遅延波の電力和β２に対する直接波の電力α２の比率ＤＵＲ２は、下記数式２により算出される。なお、図４に示すＣＩＲ２の場合、ＣＩＲ２の時間長はＴ＿Ｎ＝６、ＣＩＲ２の先頭部の時間長はＴ＿Ｈ＝１である。
【００６０】
【数２】
2019129501.tif 000004
【００６１】
なお、直接波の電力α１、及びα２は、ある時刻における瞬時の電力に限定されない。例えば、ＣＩＲの先頭部とみなせる時間が複数存在する場合、直接波の電力α１、及びα２は、遅延波の電力和β１、及びβ２と同様に、複数の時間における電力を足し合わせて算出されてもよい。
【００６２】
そして、ＦＰＧＡ１３２は、算出した比率ＤＵＲが最大となるアンテナを無線信号の先頭タイミングの推定に用いるアンテナとして選択する。例えば、ＤＵＲ１≧ＤＵＲ２の場合、第１の通信部１１０のアンテナ１１２の受信信号から推定される先頭タイミングの推定精度が高いと判定される。よって、ＦＰＧＡ１３２は、アンテナ１１２を選択する。また、ＤＵＲ１＜ＤＵＲ２の場合、第２の通信部１２０のアンテナ１２２の受信信号から推定される先頭タイミングの推定精度が高いと判定される。よって、ＦＰＧＡ１３２は、アンテナ１２２を選択する。
【００６３】
最後に、ＦＰＧＡ１３２は、比率ＤＵＲが最大となるアンテナが受信した無線信号のプリアンブル部５０を用いて、無線信号の先頭タイミングを推定する。例えば、ＦＰＧＡ１３２は、比率ＤＵＲが最大となるアンテナとして第１の通信部１１０のアンテナ１１２を選択した場合、アンテナ１１２の受信信号の先頭タイミングＴ＿ＥＳＴ１を推定する。また、ＦＰＧＡ１３２は、比率ＤＵＲが最大となるアンテナとして第２の通信部１２０のアンテナ１２２を選択した場合、アンテナ１２２の受信信号の先頭タイミングＴ＿ＥＳＴ２を推定する。
【００６４】
なお、ＦＰＧＡ１３２は、比率ＤＵＲが最大となるアンテナを選択してから受信信号の先頭タイミングを推定するのではなく、アンテナを選択する前に予め先頭タイミングを推定しておいてもよい。例えば、ＦＰＧＡ１３２は、ＣＩＲ１を推定した際に、アンテナ１１２の受信信号の先頭タイミングＴ＿ＥＳＴ１も推定し、記憶部１３４に格納する。また、ＦＰＧＡ１３２は、ＣＩＲ２を推定した際に、アンテナ１２２の受信信号の先頭タイミングＴ＿ＥＳＴ２も推定し、記憶部１３４に格納する。そして、ＦＰＧＡ１３２は、チャネルインパルス応答に基づくアンテナの選択後、選択されたアンテナの受信信号に対応する先頭タイミングを記憶部１３４から取得して用いてもよい。
【００６５】
一般的に、広域無線通信におけるマルチパス伝搬路を経由した受信信号に対しては、パケット信号処理の前に等化処理が行われる。等化処理により、マルチパスの各成分がコヒーレントに合成される。よって、通信路復号化時のパケット誤り率を低減するためにアンテナを選択する場合、ＤＵＲ基準ではなく、マルチパスの電力和基準でアンテナを選択することが一般的には有効である。
【００６６】
例えば、２つのアンテナを有する通信部において、１つのアンテナにおける電力和をＳＵＭ１とし、もう１つのアンテナにおける電力和をＳＵＭ２とすると、ＳＵＭ１とＳＵＭ２は、下記数式３により算出される。
【００６７】
【数３】
2019129501.tif 000005
【００６８】
そして、ＳＵＭ１とＳＵＭ２を比較し、大きい方のアンテナを選択することで、等化された受信信号の信号処理におけるパケット誤り率を低減することができる。なお、下記表１には、上述したパケットの復号において有利なアンテナの選択基準の例が示されている。上述した電力和基準の場合、表１が示すように、ＳＵＭ１の方がＳＵＭ２より大きければ、ＤＵＲの大小に関係なく、アンテナ１１２が選択される。また、ＳＵＭ２の方がＳＵＭ１より大きければ、アンテナ１２２が選択される。
【００６９】
【表１】
2019129501.tif 000006
【００７０】
一方、本実施形態では、ＣＩＲの先頭部以外の成分が受信信号の先頭タイミングを推定する際の誤差要因であるとする。その場合、ＳＵＭ１＜ＳＵＭ２であってもＤＵＲ１≧ＤＵＲ２であれば、パケット誤り率が悪い方のアンテナを選択し、当該アンテナの受信信号を積極的に使うことで、受信信号の先頭タイミングをより精度よく推定することができる。また、先頭タイミングの推定精度が向上することで、当該先頭タイミングの時間情報に基づく無線端末２０の位置推定の精度も向上する。
【００７１】
なお、下記表２には、上述した先頭タイミングの推定において有利となるアンテナの選択基準の例が示されている。上述したＤＵＲ基準の場合、表２が示すように、ＤＵＲ１の方がＤＵＲ２より大きければ、ＳＵＭの大小に関係なく、アンテナ１１２が選択される。また、ＤＵＲ２の方がＤＵＲ１より大きければ、アンテナ１２２が選択される。
【００７２】
【表２】
2019129501.tif 000007
【００７３】
（記憶部１３４）
記憶部１３４は、無線局１０に関する情報を記憶するための装置である。例えば、記憶部１３４は、ＦＰＧＡ１３２の処理において出力されるデータや、各種アプリケーション等のデータを記憶する。
【００７４】
以上、図３、４を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信装置の構成例について説明した。続いて、本発明の実施形態に係る無線通信装置の動作例について説明する。
【００７５】
＜＜３．動作例＞＞
以下では、図５を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信装置の動作例について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る無線通信装置である無線局１０の動作例を示すシーケンスである。
【００７６】
図５に示すように、まず、無線局１０の通信部１００、すなわち第１の通信部１１０と第２の通信部１２０は、無線端末２０から無線信号を受信する（ステップＳ１０００）。ステップＳ１０００以降、ステップＳ１００４〜１０１６の処理と、ステップＳ１０２０〜Ｓ１０３２までの処理は並列処理が可能である。
【００７７】
１つ目の並列処理として、まず、制御部１３０は、第１の通信部１１０が受信した無線信号のプリアンブル部５０に対して、相互相関処理を実施する（ステップＳ１００４）。制御部１３０は、相互相関処理によりチャネルインパルス応答ＣＩＲ１を推定する（ステップＳ１００８）。制御部１３０は、ＣＩＲ１の先頭部の電力α１と、先頭部以外の電力和β１を算出する（ステップＳ１０１２）。制御部１３０は、算出した電力α１と電力和β１に基づき、電力の比率ＤＵＲ１を算出する（ステップＳ１０１６）。
【００７８】
２つ目の並列処理として、まず、制御部１３０は、第２の通信部１２０が受信した無線信号のプリアンブル部５０に対して、相互相関処理を実施する（ステップＳ１０２０）。制御部１３０は、相互相関処理によりチャネルインパルス応答ＣＩＲ２を推定する（ステップＳ１０２４）。制御部１３０は、ＣＩＲ２の先頭部の電力α２と、先頭部以外の電力和β２を算出する（ステップＳ１０２８）。制御部１３０は、算出した電力α２と電力和β２に基づき、電力の比率ＤＵＲ２を算出する（ステップＳ１０３２）。以上で、制御部１３０は、並列処理を終了する。
【００７９】
並列処理終了後、制御部１３０は、ＤＵＲ１とＤＵＲ２の大きさを比較する（ステップＳ１０３６）。ＤＵＲ１がＤＵＲ２よりも大きい場合（ステップＳ１０３６／ＹＥＳ）、制御部１３０は、第１の通信部１１０で受信した無線信号を先頭タイミングの推定に用いると判定する（ステップＳ１０４０）。また、ＤＵＲ１がＤＵＲ２よりも小さい場合（ステップＳ１０３６／ＮＯ）、制御部１３０は、第２の通信部１２０で受信した無線信号を先頭タイミングの推定に用いると判定する（ステップＳ１０４４）。
【００８０】
以上、図５を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信装置の動作例について説明した。
【００８１】
以上、図１〜５を参照しながら、本発明の実施形態について説明した。続いて、本発明の実施形態に係る変形例について説明する。
【００８２】
＜＜４．変形例＞＞
以下では、本発明の実施形態の幾つかの変形例を説明する。なお、以下に説明する各変形例は、単独で本発明の実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで本発明の実施形態に適用されてもよい。また、各変形例は、本発明の実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本発明の実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。
【００８３】
（第１の変形例）
上述の実施形態では、ＦＰＧＡ１３２が直接波の電力と遅延波の電力をそのまま用いて、電力の比率ＤＵＲを算出する例を説明したが、ＦＰＧＡ１３２は、直接波と遅延波の電力の各々に重みを適用した上で、電力の比率ＤＵＲを算出してもよい。例えば、ＦＰＧＡ１３２は、時間の経過に応じた重みを設定し、直接波の電力及び遅延波の電力に当該重みを掛け合わせる。より具体的に、ＦＰＧＡ１３２は、直接波の電力に対する重みを１と設定し、遅延波の電力に対する重みを時間経過に伴い０．７５、０．５０、０．２５と小さくなるように設定する。また、当該重みをＷＥＩ（ｋ）とすると、遅延波の電力和β１に対する直接波の電力α１の比率ＤＵＲ１、及び遅延波の電力和β２に対する直接波の電力α２の比率ＤＵＲ２は、下記数式４により算出される。
【００８４】
【数４】
2019129501.tif 000008
【００８５】
仮に、遅延波の電力を算出する際の時間長を長く設定した場合、遅延波の電力和を算出する際に足し合わせる電力の数が多くなってしまう。その場合、重要度の低い電力も電力和に含まれてしまい、電力の比率ＤＵＲの算出精度に影響を与えてしまう。そこで、上述のように、ＦＰＧＡ１３２は、直接波と遅延波の電力に経過時間に応じた重みを掛け合わせる。時間長を長く設定した場合でも重要度の低い電力の重みを小さく設定することで、その影響度を小さくすることができる。よって、ＦＰＧＡ１３２は、重みを設定することで、より適切にアンテナを選択することができる。
【００８６】
（第２の変形例）
上述の実施形態では、制御部１３０が１つのアンテナを選択する例について説明したが、制御部１３０は、１つのアンテナを選択しなくてもよい。より具体的に、上述の実施形態では、制御部１３０は、複数のアンテナの各々で算出された電力の比率ＤＵＲに基づき１つのアンテナを選択し、当該アンテナが受信した無線信号に基づき先頭タイミングを算出した。第２の変形例では、制御部１３０は、複数のアンテナの各々で算出された電力の比率ＤＵＲを、信頼度を示す重みとする。そして、制御部１３０は、各々のアンテナが受信した無線信号に基づき推定された先頭タイミングに当該重みを適用し、先頭タイミングを算出してもよい。
【００８７】
例えば、制御部１３０は、第１の通信部１１０における電力の比率をＤＵＲ１、先頭タイミングをＴ＿ＥＳＴ１とする。また、制御部１３０は、第２の通信部１２０における電力の比率をＤＵＲ２、先頭タイミングをＴ＿ＥＳＴ２とする。信頼度を示す重みを適用した先頭タイミングＴ＿ＥＳＴ＿ＣＯＭは、下記数式５により算出される。
【００８８】
【数５】
2019129501.tif 000009
【００８９】
上述のように、制御部１３０は、アンテナを１つに選択せずに、複数のアンテナの各々で算出された先頭タイミングに対して比率ＤＵＲに基づく重みを適用することで、より信頼度の高い先頭タイミングを算出することができる。さらに、制御部１３０が算出したより信頼度の高い先頭タイミングの時間情報を用いることで、無線端末２０の位置は、より精度よく推定される。
【００９０】
（第３の変形例）
上述の実施形態では、制御部１３０が１つの無線パケットに対して信号処理を行う例について説明したが、制御部１３０は、複数の無線パケットに対して信号処理を行ってもよい。例えば、制御部１３０は、無線端末２０の移動に対して、伝搬路の時間変動が準静的とみなせる時間間隔内に含まれるＮ＿ＳＴＡ個のパケットに対して信号処理を行う。より具体的に、制御部１３０は、Ｎ＿ＳＴＡ個のパケットの各々のＣＩＲ１（ｋ）とＣＩＲ２（ｋ）を算出し、Ｎ＿ＳＴＡ個で平均化したＣＩＲ１＿ＡＶＥ（ｋ）とＣＩＲ２＿ＡＶＥ（ｋ）を算出する。算出したＣＩＲ１＿ＡＶＥ（ｋ）とＣＩＲ２＿ＡＶＥ（ｋ）に基づき、制御部１３０は、さらにＤＵＲ１＿ＡＶＥとＤＵＲ２＿ＡＶＥを算出する。そして、制御部１３０は、ＤＵＲ１＿ＡＶＥとＤＵＲ２＿ＡＶＥを比較し、大きい方のアンテナを選択する。
【００９１】
上述のように、制御部１３０は、複数の無線パケットに対して信号処理を行った結果に基づきアンテナを選択することで、受信した無線信号に含まれる熱雑音に起因したアンテナ選択誤りを低減することができる。アンテナ選択誤りを低減することで、制御部１３０は、先頭タイミングをより精度よく推定することができる。さらに、制御部１３０が精度よく推定した当該先頭タイミングの時間情報を用いることで、無線端末２０の位置は、ＴＤＯＡ方式やＴＯＡ方式等においてより精度よく推定される。
【００９２】
以上、本発明の実施形態に係る変形例について説明した。続いて、本発明の実施形態に係る無線局１０のハードウェア構成について説明する。
【００９３】
＜＜５．ハードウェア構成＞＞
最後に、図６を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信装置ハードウェア構成について説明する。図６は、本発明の実施形態に係る無線通信装置である無線局１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る無線局１０による情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明するハードウェアとの協働により実現される。
【００９４】
無線局１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０５を備える。また、無線局１０は、ストレージ装置１０７と、ネットワークインタフェース１０９とを備える。
【００９５】
ＣＰＵ１０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従って無線局１０内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ１０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ１０３は、ＣＰＵ１０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ１０５は、ＣＰＵ１０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバスにより相互に接続されている。ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０３およびＲＡＭ１０５は、例えば、図３を参照して説明した制御部１３０の機能を実現し得る。
【００９６】
ストレージ装置１０７は、データ格納用の装置である。ストレージ装置１０７は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置および記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。ストレージ装置１０７は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔｒａｇｅ  Ｄｒｉｖｅ）、あるいは同等の機能を有するメモリ等で構成される。このストレージ装置１０７は、ストレージを駆動し、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムや各種データを格納する。ストレージ装置１０７は、例えば、図３を参照して説明した記憶部１３４の機能を実現し得る。
【００９７】
ネットワークインタフェース１０９は、例えば、ネットワークに接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。かかる通信インタフェースは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の近距離無線通信インタフェースや、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、または携帯通信網（ＬＴＥ、３Ｇ）等の通信インタフェースである。また、ネットワークインタフェース１０９は、有線による通信を行う有線通信装置であってもよい。ネットワークインタフェース１０９は、例えば、図３を参照して説明した通信部１００の機能を実現し得る。
【００９８】
以上、図６を参照しながら、無線通信装置のハードウェア構成例について説明した。
【００９９】
＜＜６．むすび＞＞
以上説明したように、本発明の実施形態に係る無線通信装置では、まず、通信部１００の複数のアンテナの各々が他の無線端末２０から無線信号を受信する。当該無線信号に対して、制御部１３０は、伝搬路のインパルス応答を推定する信号処理を行う。当該信号処理の結果に基づき、制御部１３０は、遅延波に対する直接波の電力の比率を算出する。そして、制御部１３０は、当該比率が最大となるアンテナを選択することができる。
【０１００】
その結果、制御部１３０は、選択したアンテナが受信した無線信号に基づき、無線信号の先頭タイミングをより精度よく算出することができる。
【０１０１】
よって、受信信号の先頭タイミングをより精度よく推定することが可能な、新規かつ改良された無線通信装置、及びプログラムを提供することが可能である。
【０１０２】
＜＜７．補足＞＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０３】
なお、本明細書の無線通信システムの処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、無線通信システムの処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。
【０１０４】
また、スマートフォン、タブレット等のモバイル端末、本実施形態の無線端末２０等に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアに、上述した無線局１０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。
【符号の説明】
【０１０５】
１０    無線局
２０    無線端末
１００  通信部
１１０  第１の通信部
１１２  アンテナ
１１４  復調器
１１６  ＡＤＣ
１２０  第２の通信部
１２２  アンテナ
１２４  復調器
１２６  ＡＤＣ
１３０  制御部
１３２  ＦＰＧＡ
１３４  記憶部
【図１】
2019129501.tif 000010
【図２】
2019129501.tif 000011
【図３】
2019129501.tif 000012
【図４】
2019129501.tif 000013
【図５】
2019129501.tif 000014
【図６】
2019129501.tif 000015