(57)【要約】【課題】  簡単な処理によりドップラ分散の影響を軽減する移動体用受信装置を提供することを課題とする。【解決手段】  移動体に搭載され、変調された電波を受信するための移動体用受信装置１であって、移動体の移動方向側に指向性を有する第１アンテナ２と、移動体の移動方向とは逆方向側に指向性を有する第２アンテナ３と、第１アンテナ２で受信した受信信号を補正するとともに第２アンテナ３で受信した受信信号を補正する補正手段７と、補正手段７で補正した２つの補正信号を合成する合成手段７とを備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、変調された電波を受信するための移動体用受信装置であって、
移動体の移動方向側に指向性を有する第１アンテナと、
移動体の移動方向とは逆方向側に指向性を有する第２アンテナと、
前記第１アンテナで受信した受信信号を補正するとともに前記第２アンテナで受信した受信信号を補正する補正手段と、
前記補正手段で補正した２つの補正信号を合成する合成手段と
を備えることを特徴とする移動体用受信装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記受信信号の電力分布がバランスする周波数を用いて補正することを特徴とする請求項１に記載する移動体用受信装置。
【請求項３】
前記補正手段は、移動体の速度に基づいて前記電力分布がバランスする周波数を求めることを特徴とする請求項２に記載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、変調された電波を受信するための移動体用受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上波デジタル放送も開始し、変調された電波を自動車等の移動体において受信する受信装置の開発が進められている。地上波デジタル放送の伝送方式として、直交波周波数分割多重（以下、ＯＦＤＭ[Orthogonal Frequency Division Multiplexing]と記載する）方式が用いられている。ＯＦＤＭ方式は、無線等に用いられるデジタル変調方式であり、狭い周波数の範囲を効率的に利用した広帯域伝送に適している。
【０００３】
移動体において電波を受信する場合、移動体が高速になるほど、ドップラ効果による受信周波数の偏移（ドップラシフト）が大きくなる。特に、ＯＦＤＭ方式の場合、搬送波の周波数に対してプラス側及びマイナス側の両方に拡がりを有するドップラ分散の影響を受け易く、ドップラ分散の影響により回線品質が劣化する。そこで、移動体用受信装置には、指向性を有する複数のアンテナによってドップラ分散の影響を抑えるものがある（特許文献１参照）。この移動体用受信装置には、例えば、指向性アンテナによる受信信号と既知信号との相互相関ベクトルを算出し、この相互相関ベクトルによってフェージング変動の平均値を算出し、その平均値に基づいてドップラシフトを補正するものがある。
【特許文献１】特開２００３−８７２１３号公報
【特許文献２】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、従来の移動体用受信装置は、ドップラ分散の影響を軽減するために相互相関ベクトルやフェージング変動の平均値の算出等を行わなければならないので、処理が複雑化する。そのため、この移動体用受信装置は、構成が複雑化し、高コストとなる。
【０００５】
そこで、本発明は、簡単な処理によりドップラ分散の影響を軽減する移動体用受信装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る移動体用受信装置は、移動体に搭載され、変調された電波を受信するための移動体用受信装置であって、移動体の移動方向側に指向性を有する第１アンテナと、移動体の移動方向とは逆方向側に指向性を有する第２アンテナと、第１アンテナで受信した受信信号を補正するとともに第２アンテナで受信した受信信号を補正する補正手段と、補正手段で補正した２つの補正信号を合成する合成手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この移動体用受信装置では、第１アンテナにより移動体の移動方向側からの電波を受信するとともに、第２アンテナにより移動方向とは逆方向側からの電波を受信する。そして、移動体用受信装置では、補正手段により第１アンテナで受信した受信信号におけるドップラシフトを補正するとともに第２アンテナで受信した受信信号におけるドップラシフトを補正する。さらに、移動体用受信装置では、合成手段によりその補正を施した２つの補正信号を合成する。この合成信号は、プラス側のドップラシフトとマイナス側のドップラシフトがそれぞれ補正された信号が合成された信号なので、ドップラ分散が抑えられた信号となっている。このように、移動体用受信装置では、２つの受信信号を補正後に合成するだけの簡単な処理により、ドップラ分散の影響を軽減することができる。そのため、移動体用受信装置は、簡単な構成となり、低コストで構成できる。なお、変調された電波としては、特に、変調方式を限定しないので、アナログ変調でも、デジタル変調でもよい。
【０００８】
本発明の上記移動体用受信装置では、補正手段は、受信信号の電力分布がバランスする周波数を用いて補正する構成としてもよい。
【０００９】
この移動体用受信装置では、各受信信号がドップラシフトによって搬送波の周波数に対して所定の拡がりを有する電力分布となっているので、その各受信信号の電力分布がバランスする周波数をそれぞれ求め、その各周波数を用いて各受信信号を補正する。このように、電力分布がバランスする周波数を用いることによって、電力分布に偏りがあってもその偏りを反映した適正な補正を行うことができるので、ドップラ分散の軽減効果を向上させることができる。
【００１０】
本発明の上記移動体用受信装置では、補正手段は、移動体の速度に基づいて電力分布がバランスする周波数を求める構成としてもよい。
【００１１】
この移動体用受信装置では、移動体の速度によって受信信号の電力分布が決まるので、移動体の速度から電力分布がバランスする周波数を簡単に求めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な処理により、ドップラ分散の影響を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係る移動体用受信装置の実施の形態を説明する。
【００１４】
本実施の形態では、本発明に係る移動体受信装置を、自動車に搭載され、ＯＦＤＭ方式で変調された電波を受信する車載用受信装置に適用する。本実施の形態に係る車載用受信装置は、自動車の前後方向に指向性を有する２本のアンテナを備えており、この２本のアンテナで電波を受信する。
【００１５】
図１〜図３を参照して、車載用受信装置１の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る車載用受信装置の構成図である。図２は、図１のドップラ補正／合成部における処理の説明図である。図３は、図１の２本の指向性アンテナによる受信信号の電力分布及び補正信号の電力分布を示す図である。
【００１６】
車載用受信装置１は、自動車に搭載され、地上波デジタルテレビ放送の受信装置である。車載用受信装置１では、ＯＦＤＭ方式によってデジタル信号で変調された電波を受信し、受信した電波を復調する。特に、車載用受信装置１では、自動車の移動に伴うドップラ分散の影響を低減し、高い回線品質を確保する。そのために、車載用受信装置１は、前方向アンテナ２、後方向アンテナ３、ＲＦ／ＩＦ部４，５、車速センサ６、ドップラ補正／合成部７、ＯＦＤＭ復調部８を備えている。
【００１７】
なお、本実施の形態では、前方向アンテナ２が特許請求の範囲に記載する第１アンテナに相当し、後方向アンテナ３が特許請求の範囲に記載する第２アンテナに相当し、ドップラ補正／合成部７が特許請求の範囲に記載する補正手段及び合成手段に相当する。
【００１８】
前方向アンテナ２は、自動車の前方向（移動方向）側で利得が高くなるような指向性（図２の符号ＦＡで図示する指向性）を有するアンテナである。前方向アンテナ２では、自動車の前方向側からの電波を受信し、受信した電波に対応する電気信号（受信信号）ＦＲをＲＦ／ＩＦ部４に出力する。後方向アンテナ３は、自動車の後方向（移動方向とは逆方向）側で利得が高くなるような指向性（図２の符号ＲＡで図示する指向性）を有するアンテナである。後方向アンテナ３では、自動車の後方向側からの電波を受信し、受信した電波に対応する電気信号（受信信号）ＲＲをＲＦ／ＩＦ部５に出力する。このように、前方向アンテナ２と後方向アンテナ３とは、逆方向の指向性により空間的に分離したアンテナである。
【００１９】
ＲＦ／ＩＦ部４，５は、指向性アンテナ２，３からのＲＦ[Radio Frequency]（高周波数）である受信信号ＦＲ，ＲＲをＩＦ[Intermidiate Frequency]（中間周波数）の受信信号ＦＲ’、ＲＲ’にそれぞれ変換する周波数ダウンコンバータである。なお、スペックによっては中間周波数に落とす必要がない場合があり、この場合にはＲＦ／ＩＦ部は不要である。
【００２０】
自動車は電波塔に対して移動するので、前方向から到来する電波と後方向から到来する電波が同時に存在する環境では前方向アンテナ２で受信する電波と後方向アンテナ３で受信する電波とは逆方向にそれぞれドップラシフトする。そのため、受信信号ＦＲ’は搬送波周波数（ｆ）の信号がプラス側に周波数オフセットを受け、受信信号ＲＲ’はその搬送波周波数（ｆ）の信号がマイナス側に周波数オフセットを受ける（図３の実線で示すグラフ参照）。図３には、指向性アンテナ２，３で受信した電波に対応した受信信号ＦＲ’，ＲＲ’の電力分布を示しており、横軸が周波数であり、縦軸が電力である。図３から判るように、この受信した電波の電力分布は、最大ドップラ周波数＋ｆｄ，−ｆｄまでそれぞれ拡がりを有し、＋ｆｄ，−ｆｄに近づくほど電力分布量が増加する。この電力分布Ｓ（ｔ）は、式（１）で表される。
【００２１】
【数１】
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式（１）において、Ｓ（ｆ）は周囲３６０°から均一に到来波が分布していると仮定したときの周波数ｆの電力の分布を示し（但し、ｆはドップラシフトがないときの周波数が０となるようにオフセットしている）、Ｐは送信電力及び送信側や受信側のアンテナ利得で決まる定数であり、ｆｄは最大ドップラ周波数（最大周波数オフセット、ドップラ分散幅）である。ｆｄは、車速Ｖに比例するので、車速Ｖが判れば求めることができる。したがって、高速になるほど、最大ドップラ周波数が増加し、ドップラ分散幅が拡大する。
【００２２】
車速センサ６は、自動車の速度を検出するセンサであり、例えば、車輪の回転速度を検出する車輪速センサである。車速センサ６では、その検出値を車速信号ＳＳとしてドップラ補正／合成部７に送信する。なお、車速センサ６は、車載用受信装置１専用のセンサではなく、パワーステアリング装置等の他の装置と共用される。
【００２３】
ドップラ補正／合成部７は、ＲＦ／ＩＦ部４，５からの受信信号ＦＲ’、ＲＲ’を個々に補正し、補正後の受信信号を合成する。上記したように、逆方向の指向性を有するアンテナ２，３で電波を受信した場合、プラス側とマイナス側との逆方向にそれぞれ周波数オフセットを受けるので、ドップラシフト（ドップラ分散）の影響を軽減するためには周波数オフセットした分をそれぞれ補正する必要がある。そこで、ドップラ補正／合成部７では、プラス側に周波数オフセットを受けている受信信号ＦＲ’をマイナス方向に補正し、マイナス側に周波数オフセットを受けている受信信号ＲＲ’をプラス方向に補正する。受信信号ＦＲ’、ＲＲ’の受信電力は、図３に示すように、最大ドップラ周波数＋ｆｄ，−ｆｄ側に偏って分布している。したがって、補正する周波数を単純に最大ドップラ周波数の２分の１（ｆｄ／２）としたのでは、電力分布的にアンバランスを生じ、ドップラ分散の影響の軽減効果が十分に得られない。そこで、ドップラ補正／合成部７では、０〜＋ｆｄ（−ｆｄ〜０）までの電力分布の２分の１を示す周波数を求め、電力分布的にバランスする周波数で補正を施す。具体的には、ドップラ補正／合成部７では、式（２）からｘの値を求める。
【００２４】
【数２】
2005236678.tif 000004
式（２）では、図３に示すＦＲ’（ＲＲ’）の電力分布において、０〜＋ｆｄ（−ｆｄ〜０）における面積の２分の１の面積となる周波数をｘとしている。このｘは、車速Ｖが判れば一意的に求めることができる。そこで、ドップラ補正／合成部７では、車速センサ６からの車速信号ＳＳに基づいて、式（２）にから周波数ｘを求める。さらに、ドップラ補正／合成部７では、この周波数ｘを用いて、式（３）により受信信号ＦＲ’をマイナス方向に補正した補正信号ＦＨを求め、式（４）により受信信号ＲＲ’をプラス方向に補正した補正信号ＲＨを求める（図２参照）。
【００２５】
【数３】
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この補正により、補正信号ＦＨの電力分布は受信信号ＦＲ’の電力分布から周波数ｘ分マイナス方向にシフトし、補正信号ＲＨの電力分布は受信信号ＲＲ’の電力分布から周波数ｘ分プラス方向に移動する（図３に一点鎖線で示すグラフ参照）。さらに、ドップラ補正／合成部７では、式（５）により、個々に補正を施した補正信号ＦＨと補正信号ＲＨとを加算し、合成信号Ｃを求める（図２参照）。そして、ドップラ補正／合成部７では、求めた合成信号ＣをＯＦＤＭ復調部８に出力する。
【００２６】
【数４】
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この合成信号Ｃは、プラス側とマイナス側のドップラシフトの影響がそれぞれ軽減した信号を足し合わせた信号なので、ドップラ分散の影響を極力取り除いた信号となっている。
【００２７】
ＯＦＤＭ復調部８は、ドップラ補正／合成部７からの合成信号Ｃを復調し、変調前の元信号（情報）を取り出す。そして、ＯＦＤＭ復調部８では、復調信号Ｄを再生装置に出力する。
【００２８】
図１を参照して、車載用受信装置１の動作について説明する。車載用受信装置１では、前方向アンテナ２で前方向側の電波を受信するとともに、後方向アンテナ３で後方向側の電波を受信する。そして、車載用受信装置１では、受信信号ＦＲ，ＲＲを中間周波数に落とした受信信号ＦＲ’，ＲＲ’にそれぞれ変換する。さらに、車載用受信装置１では、車速信号ＳＳに基づいて、式（２）により受信信号ＦＲ’，ＲＲ’の電力分布がバランスする周波数ｘを求める。続いて、車載用受信装置１では、この周波数ｘを用いて、式（３）、（４）により受信信号ＦＲ’、受信信号ＲＲ’をそれぞれ周波数シフトし、２本の指向性アンテナ２，３で受信した電波に対応した信号を個々に補正する。さらに、車載用受信装置１では、補正が施された補正信号ＦＨと補正信号ＲＨとを加算し、個々に補正した信号を合成する。最後に、車載用受信装置１では、合成信号Ｃを復調し、元信号を抽出する。
【００２９】
車載用受信装置１によれば、２本の指向性アンテナ２，３で受信した電波を個々に補正し、この補正を施した信号を合成するだけの簡単な処理により、ドップラ分散の影響を軽減でき、回線品質を確保することができる。そのため、車載用受信装置１は、構成を簡単化でき、低コストで構成できる。さらに、車載用受信装置１は、受信電波の電力分布がバランスする周波数によって補正を行うので、ドップラ分散の軽減効果が非常に高い。
【００３０】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００３１】
例えば、本実施の形態では自動車に搭載する受信装置に適用したが、電車、船、飛行機等の他の移動体に搭載する受信装置にも適用可能である。
【００３２】
また、本実施の形態ではＯＦＤＭ方式で変調された電波を受信する場合に適用したが、他のデジタル変調方式で変調された電波を受信する場合やアナログ変調方式で変調された電波を受信する場合にも適用可能である。
【００３３】
また、本実施の形態ではドップラ補正／合成部を構成したが、補正部と合成部とを別々に構成してもよい。
【００３４】
また、本実施の形態では受信信号の電力分布がバランスする周波数によって補正を行う構成としたが、最大ドップラ周波数の中央値（ｆｄ／２）等の他の周波数によって補正を行う構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態に係る車載用受信装置の構成図である。
【図２】図１のドップラ補正／合成部における処理の説明図である。
【図３】図１の２本の指向性アンテナによる受信信号の電力分布及び補正信号の電力分布を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…車載用受信装置、２…前方向アンテナ、３…後方向アンテナ、４，５…ＲＦ／ＩＦ部、６…車速センサ、７…ドップラ補正／合成部、８…ＯＦＤＭ復調部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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