(57)【要約】【課題】  通信受信装置に関し、特に、強電界領域においても電波を最適に受信する車載デジタル通信受信装置を提供する。【解決手段】  車載デジタル通信受信装置は、無指向性アンテナと複数の指向性アンテナとから成るアンテナ群と、前記アンテナ群の少なくとも一つのアンテナを設定するアンテナ設定手段と、設定されたアンテナからの信号を受信する受信手段と、前記受信手段からの受信状態信号を判定し、その判定結果によってアンテナ設定を制御するアンテナ設定制御手段と、を具備し、前記アンテナ設定制御手段は、前記無指向性アンテナ設定時に、前記受信状態信号から受信悪化と判定すると、前記受信手段からその時点の受信電力を取得し、前記受信電力が所定の基準値よりも大きい場合には前記アンテナ設定手段を制御して、前記複数の指向性アンテナを順次設定しながらその受信電力を判定することで、前記所定の基準値以下の指向性アンテナを設定する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無指向性アンテナと複数の指向性アンテナとから成るアンテナ群と、
前記アンテナ群の少なくとも一つのアンテナを設定するアンテナ設定手段と、
前記アンテナ設定手段により設定されたアンテナからの信号を受信する受信手段と、
前記受信手段からの受信状態信号を判定し、その判定結果によって前記アンテナ設定手段によるアンテナ設定を制御するアンテナ設定制御手段と、を具備する車載デジタル通信受信装置であって、
前記アンテナ設定制御手段は、前記無指向性アンテナ設定時に、前記受信状態信号から受信悪化と判定すると、前記受信手段から受信電力を取得し、前記受信電力が所定の基準値よりも大きい場合には、前記複数の指向性アンテナを順次設定しながらその受信電力を判定することで、前記所定の基準値以下の指向性アンテナを設定する、ことを特徴とする車載デジタル通信受信装置。
【請求項２】
前記アンテナ設定手段は、前記無指向性アンテナを前記複数の指向性アンテナの合成により構成する、ことを特徴とする請求項１記載の車載デジタル通信受信装置。
【請求項３】
前記アンテナ設定制御手段は、一つの前記指向性アンテナ設定時に、前記受信状態信号から受信悪化と判定すると、前記受信手段から受信電力を取得し、前記受信電力が所定の基準値よりも大きい場合には前記設定された指向性アンテナとは逆方向を向く別の指向性アンテナを設定する、ことを特徴とする請求項１又は２記載の車載デジタル通信受信装置。
【請求項４】
無指向性アンテナと複数の指向性アンテナとを備えた車載用受信装置の受信方法であって、
前記無指向性アンテナに切替えること、
受信悪化を検出すること、
受信悪化検出時に受信電力を取得すること、
前記受信電力が所定の基準値より大きい場合は、前記複数の指向性アンテナに順次切替えて各々の受信電力を取得すること、
前記所定の基準値よりも小さい前記受信電力の指向性アンテナに切替えること、
を特徴とする受信方法。
【請求項５】
さらに、前記無指向性アンテナを、前記複数の指向性アンテナを合成して構成すること、を含む請求項４記載の受信方法。
【請求項６】
複数の指向性アンテナを備えた車載用受信装置の受信方法であって、
一つの前記指向性アンテナに切替えること、
受信悪化を検出すること、
受信悪化検出時に受信電力を取得すること、
前記受信電力が所定の基準値より大きい場合は、前記一つの指向性アンテナとは逆方向を向く別の指向性アンテナに切替えること、
を特徴とする受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル通信受信装置に関し、特に、車両に搭載され、直交周波数分割多重 (ＯＦＤＭ；Orthogonal Frequency Division Multiplex)方式で変調された電波等のデジタル信号を受信する車載デジタル通信受信装置及びその受信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地上波デジタルテレビジョン放送にはＯＦＤＭ方式が用いられる。ＯＦＤＭ方式は、マルチキャリア伝送方式の一形態であり、例えば１ＫＨｚ間隔で配置される５３００本のサブキャリアに、それぞれ振幅位相変調（ＱＡＭ；Quadrature Amplitude Modulation）した信号の伝送を行う。
【０００３】
ＯＦＤＭ方式では、隣接するサブキャリア同士で変調波の周波数帯域は重なり合うが、変調波帯域信号の相関がゼロとなる直交性を利用して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Fast Fourier Transform）を用いた一括変復調を行う。さらに、送信側でガードインターバル信号を付加することで、マルチパス遅延波によるシンボル間干渉（ＩＳＩ；Inter-Symbol Interference）を除去する。
【０００４】
従来においては、始めに無指向性アンテナを用いて現在の受信状態を取得し、その受信状態に応じて複数の異なる指向性を有するアンテナを所定期間毎に順次切替えて各々の平均受信レベルを検出し、その比較結果から最も受信レベルの大きな指向性アンテナを選択していた。
【０００５】
これにより、走行中の車両がデジタルテレビジョン放送信号を受信する際のマルチパスフェ−ジンやドプラシフトによる影響を低減していた（特許文献１の図１及び２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特願２００２−２３１６１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来例のように、複数の指向性アンテナを所定期間毎に順次切替えて各々の平均受信レベルを検出し、それらを比較して最良の指向性を有するアンテナを選択する受信アンテナの切替え方では、過大な受信レベルを有する指向性アンテナの側を選択する場合が生じ得る。その結果、かえって受信劣化や受信不能を引き起こすという問題があった。
【０００８】
図１は、従来における指向性アンテナ切替え設定の一例を示したものである。
図１において、電波塔１からはデジタルテレビジョン放送信号（ＯＦＤＭ信号）の電波が送出されている。また、車両２は、その進行方向を向く前方指向性アンテナ３とその反対方向を向く後方指向性アンテナ４とを備えている。
【０００９】
車両２は、電波塔１から送出される電波の強電界領域内に入っており、上述した従来の指向性アンテナの切替え方法により、電波の到来方向を向く前方指向性アンテナ３を選択する。
【００１０】
この場合、電波の強電界領域とその電波の到来方向を向く指向性アンテナ３との組合せにより、電波の受信レベルは過大となる。その結果、車両２に搭載された受信チューナの増幅器や減衰器等の許容動作範囲を超えて波形歪や高調波ノイズ等が発生し、受信したデジタルテレビジョン放送信号の受信特性劣化を引き起こしていた。このような事態は電波塔の近辺等で発生し、一般ユーザにとっては耐えがたい問題であった。
【００１１】
そこで本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、受信状態の劣化を検出した際にはその時点での受信電力を取得し、過度に大きな受信電力に対してはより受信レベルの小さい指向性アンテナの側へ切替える車載デジタル通信受信装置及びその受信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、無指向性アンテナと複数の指向性アンテナとから成るアンテナ群と、前記アンテナ群の少なくとも一つのアンテナを設定するアンテナ設定手段と、前記アンテナ設定手段により設定されたアンテナからの信号を受信する受信手段と、前記受信手段からの受信状態信号を判定し、その判定結果によって前記アンテナ設定手段によるアンテナ設定を制御するアンテナ設定制御手段と、を具備する車載デジタル通信受信装置であって、前記アンテナ設定制御手段は、前記無指向性アンテナ設定時に、前記受信状態信号から受信悪化と判定すると、前記受信手段から受信電力を取得し、前記受信電力が所定の基準値よりも大きい場合には、前記複数の指向性アンテナを順次設定しながらその受信電力を判定することで、前記所定の基準値以下の指向性アンテナを設定する、車載デジタル通信受信装置が提供される。
【００１３】
前記アンテナ設定手段は、前記無指向性アンテナを前記複数の指向性アンテナの合成により構成する。また、前記アンテナ設定制御手段は、一つの前記指向性アンテナ選定時に、前記受信状態信号から受信悪化と判定すると、前記受信手段から受信電力を取得し、前記受信電力が所定の基準値よりも大きい場合には前記設定された指向性アンテナとは逆方向を向く別の指向性アンテナを設定する。
【００１４】
また、本発明によれば、無指向性アンテナと複数の指向性アンテナとを備えた車載用受信装置の受信方法であって、前記無指向性アンテナに切替えること、受信悪化を検出すること、受信悪化検出時に受信電力を取得すること、前記受信電力が所定の基準値より大きい場合は、前記複数の指向性アンテナに順次切替えて各々の受信電力を取得すること、前記所定の基準値よりも小さい前記受信電力の指向性アンテナに切替えること、から成る受信方法が提供される。また、前記無指向性アンテナを、前記複数の指向性アンテナを合成して構成すること、を含む。
【００１５】
さらに、本発明によれば、複数の指向性アンテナを備えた車載用受信装置の受信方法であって、一つの前記指向性アンテナに切替えること、受信悪化を検出すること、受信悪化検出時に受信電力を取得すること、前記受信電力が所定の基準値より大きい場合は、前記一つの指向性アンテナとは逆方向を向く別の指向性アンテナに切替えること、から成る受信方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、過大受信電力による受信劣化時において、受信性能を改善する方向へ指向性アンテナを切替えることが可能となる。このように、アンテナ入力段階で電波の受信電力を適切に制御することで、強電界領域内で受信チューナ等の電気回路の良好な特性範囲のみを使用して、改善された受信性能を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図２は、本発明が適用されるＯＦＤＭ受信装置の一構成例を示したものである。
図２のＯＦＤＭ受信装置２０は、互いに独立して動作する２系統のアンテナ手段及びＯＦＤＭ復調手段と、それらが共用するダイバーシティ合成部と、前記アンテナの切替・合成を制御するアンテナ切替・合成制御部と、で構成される。以下では主に系統１について説明するが、系統２も同様である。
【００１８】
系統１のアンテナ手段は、車両の右側に搭載された前方指向性アンテナ（ＦＲ）２１Ａ及び後方指向性アンテナ（ＲＲ）２１Ｂと、アンテナ２１Ａ又は２１Ｂの受信信号の何れかを切替えて出力するか又はその合成信号を出力するための切替・合成部２３−１と、により構成される。このようなアンテナの組合せにより、「無指向性（前方及び後方）」や「指向性（前方又は後方）」等の車両状況に適合するアンテナ特性が実現される。
【００１９】
チュ−ナ１（２４−１）は、切替・合成部２３−１からの無線信号（ＲＦ信号）を増幅して中間周波数信号（ＩＦ信号）に変換する。ここには、受信電力情報を出力するレベル検出部やＲＦ／ＩＦの利得を調整するＡＧＣ部を含めることができる。
【００２０】
ＯＦＤＭ復調部２５−１は、中間周波数信号からサブキャリア毎の有効シンボル（ＴＳ）を復調して出力する。ここには、チューナ１へ備える代りに、受信電力情報を出力するレベル検出部やＲＦ／ＩＦの利得を調整するＡＧＣ部を含めることができる。
【００２１】
ダイバーシティ合成部２６は、系統１及び２の各ＯＦＤＭ復調部２５−１及び２５−２からのサブキャリア毎に周波数分割ダイバーシティを実行してキャリア間干渉（ＩＣＩ）を低減する。ここには、復調された信号に含まれる誤りの検出及び可能な範囲で訂正を行って誤り率情報を出力する誤り訂正部を含めることができる。
【００２２】
アンテナ切替・合成制御部２７は、チューナ２４−１及び２４−２、ＯＦＤＭ復調部２５−１、２５−２、及び／又はダイバーシティ合成部２６から得られる受信電力情報、誤り率情報及び／又はドプラシフトによる周波数シフト情報、等を基に受信劣化の状態を判定し、切替・合成部２３−１及び２３−２に対応してアンテナの切替・合成を指示する。
【００２３】
系統２も上記と同様の構成をとる。これから、例えば、以下のような指向性アンテナとチューナとの組合せが可能となる。
（１）ＦＬ及び／又はＲＬを接続するチューナ１
（２）ＦＲ及び／又はＲＲを接続するチューナ２
（３）ＦＲ、ＦＬの前方指向性アンテナを用いたダイバーシティ・チューナ
（４）ＲＲ、ＲＬの後方指向性アンテナを用いたダイバーシティ・チューナ
（５）ＦＲとＲＲの合成及びＦＬとＲＬの合成による無指向性アンテナを用いたダイバーシティ・チューナ
【００２４】
図３は、図２の理解を容易にするため、その具体的な構成の一例を示している。
図３において、車載ＯＦＤＭ受信装置３０は、２系統の切替・合成部、チューナ、及びＯＦＤＭ復調部を備え、周波数分割ダイバーシティ方式による受信を行うことができる。一方の系統１には、前方指向性アンテナ３２Ａ、後方指向性アンテナ３２Ｂ、及びそれらの切替・合成接続を行うスイッチ３３から成る切替・合成部と、ＲＦ／ＩＦ部３４及びＡＧＣ部３８から成るチューナ１と、レベル検出器３６を含むＯＦＤＭ復調部３５と、が含まれる。なお、レベル検出器３６をチューナ１側に含めてもよい。
【００２５】
他方の系統２も同様に、前方指向性アンテナ４２Ａ、後方指向性アンテナ４２Ｂ、及びそれらの切替・合成接続を行うスイッチ４３から成る切替・合成部と、ＲＦ／ＩＦ部４４及びＡＧＣ部４８から成るチューナ２と、レベル検出器４６を含むＯＦＤＭ復調部４５と、が含まれる。ここでも、レベル検出器４６をチューナ２側に含めてもよい。
【００２６】
２つのＯＦＤＭ復調部３５及び４５からの出力は、ダイバーシティ合成部５１で復調されたサブキャリア毎に合成され、その合成出力が誤り訂正部５２に入力される。誤り訂正部５２では、可能な範囲で誤り訂正を行い、そして誤り率情報を出力する。
【００２７】
アンテナ切替・合成回路５９は、レベル検出部３６及び４６からの受信電力情報、誤り訂正部５２からの誤り率情報、及び／又はＯＦＤＭ復調部３５及び４５で検出したドプラシフトによる周波数シフト情報、等を基に受信劣化の状態を判定し、スイッチ３３及び４３に対応してアンテナの切替・合成を指示する。
【００２８】
図４は、本発明の第１のアンテナ切替制御フローの一例を示したものである。図５及び６には、図４の動作の一例を図式的に示している。なお、図５及び６の車両２は、無向性アンテナ５と前方及び後方の指向性アンテナ３及び４の両方を備える車載用アンテナ構成を有している。
【００２９】
図４において、走行中の車両２が無指向性アンテナ５を設定した状態で（Ｓ０１）、電波塔１の近辺等におけるデジタルテレビジョン放送信号の強電界境域内に進入する（図５）。
【００３０】
車両２は、例えば数秒間隔の一定周期で電波の受信状態をモニタしており（Ｓ０２）、その周期毎に取得した電波の受信状態の劣化を判定する（Ｓ０３）。この受信状態の劣化の判定には、例えば前述した誤り率情報等が用いられる。
【００３１】
受信状態は劣化していないと判定すると（Ｓ０３の「Ｎ」）、そのまま上記のモニタを継続する（Ｓ０２）。一方、受信状態が劣化していると判定すると（Ｓ０３の「Ｙ」）、その劣化の原因が強電界領域内での電波受信によるものか否かを判定するために（Ｓ０５）、次に受信電力を計測する（Ｓ０４）。
【００３２】
電波の受信レベルが所定の基準値以下の場合は、受信電力が過大ではない（許容範囲内）と判断して（Ｓ０５の「Ｎ」）、無指向性アンテナ５の切替えを行うことなく上記のモニタを継続する（Ｓ０１及び０２）。
【００３３】
一方、電波塔１の近辺等のようにデジタルテレビジョン放送信号の受信電力が大きく、その受信レベルが所定の基準値を超える場合には、受信状態の劣化が過大な受信レベルによるものと判定し（Ｓ０５の「Ｙ」）、次に設定すべき指向性アンテナ３又は４を決定するため、電波入力方向のサーチを開始する（Ｓ０６）。
【００３４】
そのサーチ結果に基づいて、受信レベルが所定の基準値以下（許容範囲内）となる指向性アンテナを選定する（Ｓ０７）。図６の例では、受信レベルが所定の基準値以下となる後方指向性アンテナ４へ切替えられる。
【００３５】
図７及び８には、第１のアンテナ切替制御フローの別の態様例を図式的に示している。
本例では、図５及び６の無指向性アンテナ５に代えて、複数の指向性アンテナ３及び４を合成して構成した無指向性アンテナを用いる。
【００３６】
本例については、図３の具体的な構成例を用いて説明する。先ず、図７の走行車両２のアンテナ切替・合成回路５９は、スイッチ３３及び４３を合成に設定し（Ｓ０１）、前方及び後方の指向性アンテナ３２Ａ−３２Ｂ及び４２Ａ−４２Ｂ（本例の指向性アンテナ３及び４に相当）を合成して構成した無指向性アンテナによって電波の入力方向をサーチする。
【００３７】
アンテナ切替・合成回路５９は、一定周期で例えば誤り訂正部５２からの誤り率情報を取得することで（Ｓ０２）、受信劣化の状態を判断する（Ｓ０３）。取得した誤り率が所定の基準値以下の場合は、そのまま一定周期で誤り率情報の取得を繰り返す（Ｓ０３の「Ｎ」）。
【００３８】
やがて走行車両２が強電界領域内へ進入し、誤り率が所定の基準値を超えると（Ｓ０３の「Ｙ」）、次にレベル検出部３６及び／又は４６からの受信電力情報によってその時点の受信電力を判定する（Ｓ０４）。受信電力が所定の基準値以下の場合には、受信劣化の原因が本例の制御対象外の事由によると判定して、ここでは初期の状態に戻る（Ｓ０５の「Ｎ」及びＳ０１）。
【００３９】
一方、受信電力が所定の基準値を超えると、受信劣化の原因が過大な電波入力によるものと判定し（Ｓ０５の「Ｙ」）、その電波入力方向をサーチするため、アンテナ切替・合成回路５９は個々の指向性アンテナ３２Ａ−３２Ｂ及び４２Ａ−４２Ｂを順次切替えるようにスイッチ３３及び４３へ指示する（Ｓ０６）。
【００４０】
電波入力方向のサーチ結果から、アンテナ切替・合成回路５９は受信レベルが所定の基準値以下（許容範囲内）となる指向性アンテナを選定してスイッチ３３及び／又は３４にその設定を指示する（Ｓ０７）。図８の例では、受信レベルが所定の基準値以下となる後方指向性アンテナ４が設定される。このように、本例では図５及び６の無指向性アンテナ５が不要となる利点がある。
【００４１】
図９は、本発明の第２のアンテナ切替制御フローの一例を示したものである。図１０及び１１には、図９の動作の一例を図式的に示している。本例では指向性アンテナ３及び４の切替制御のみを行う。ここでも、図３の具体的な構成を用いてその動作について説明する。
【００４２】
図１０の走行車両２のアンテナ切替・合成回路５９は、スイッチ３３及び４３を制御して、個々の指向性アンテナ３２Ａ−３２Ｂ及び４２Ａ−４２Ｂを順次切替えて電波の入力方向をサーチする（Ｓ１１）。そして、従来技術と同様に最も大きな受信レベルを有する指向性アンテナ（図１０の例では前方指向性アンテナ３）を選定する（Ｓ１２）。
【００４３】
この状態で、アンテナ切替・合成回路５９は、例えば誤り訂正部５２からの誤り率情報を取得して一定周期毎に受信劣化の状態を判定する（Ｓ１３及び１４）。取得した誤り率が所定の基準値以下の場合は、そのまま一定周期で誤り率情報の取得を繰り返す（Ｓ１４の「Ｎ」）。
【００４４】
やがて走行車両２が強電界領域内に進入して、受信誤り率が所定の基準値を超えると（Ｓ１４の「Ｙ」）、次にレベル検出部３６及び／又は４６からの受信電力情報によってその時点の受信電力を判定する（Ｓ１５及び１６）。受信電力が所定の基準値以下の場合には、受信劣化の原因が本例の制御対象外の事由によるものと判定し、ここでは初期の状態に戻る（Ｓ１６の「Ｎ」及びＳ１１）。
【００４５】
一方、受信電力が所定の基準値を超えると、受信劣化の原因が過大な電波入力によるものと判定し（Ｓ１６の「Ｙ」）、本例では直ちに現在の設定（図１０の前方指向性アンテナ３）とは逆方向の指向性アンテナ（図１１の後方指向性アンテナ４）を選択し、その設定をスイッチ３３及び３４に指示する（Ｓ１７）。
【００４６】
このように、本例によれば過大入力による受信劣化検出時点から、直ちに逆方向の指向性アンテナを選択して受信状態を回復させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来における指向性アンテナ切替えの一例を示した図である。
【図２】ＯＦＤＭ受信装置の一構成例を示した図である。
【図３】図２の具体的な構成例を示した図である。
【図４】本発明の第１のアンテナ切替制御フロー例を示した図である。
【図５】図４の一動作例（１）を図式的に示した図である。
【図６】図４の一動作例（２）を図式的に示した図である。
【図７】図４の別の動作例（１）を図式的に示した図である。
【図８】図４の別の動作例（２）を図式的に示した図である。
【図９】本発明の第２のアンテナ切替制御フロー例を示した図である。
【図１０】図９の一動作例（１）を図式的に示した図である。
【図１１】図９の一動作例（２）を図式的に示した図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…電波塔
２…車両
３、２１Ａ、２２Ａ、３２Ａ，４２Ａ…前方指向性アンテナ
４、２１Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂ…後方指向性アンテナ
５…無指向性アンテナ
２０、３０…ＯＦＤＭ受信装置
２３−１、２３−２…切替・合成部
２７…アンテナ切替・合成制御部
３３、４３…スイッチ
３６、４６…レベル検出部
５２…誤り訂正部
５９…アンテナ切替・合成回路
【図１】
2005268924.tif 000003
【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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