(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遅延プロファイルのサンプル値が最初にピークとなる位置に基づいて、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置の候補を算出する先頭波候補位置算出手段と、
前記先頭波位置の候補のうち時間的に最も早い先頭波位置を、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置として選択する先頭波位置選択手段とを備えることを特徴とする先頭波位置検出装置。
【請求項２】
前記遅延プロファイルの各サンプル値について、予め定められた期間について時間平均を行う平均化手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の先頭波位置検出装置。
【請求項３】
前記遅延プロファイル測定の対象となる信号の受信レベルを測定する受信レベル測定手段をさらに備え、
前記平均化手段は、前記受信レベルに基づいて、前記遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間を設定することを特徴とする請求項２記載の先頭波位置検出装置。
【請求項４】
前記遅延プロファイル測定の対象となる信号の受信レベルの変動周期を測定する変動周期測定手段をさらに備え、
前記平均化手段は、前記受信レベルの変動周期に基づいて、前記遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間を設定し、
前記先頭波候補位置算出手段は、前記受信レベルの変動周期に基づいて、前記先頭波位置の候補の決定処理を実行する回数を設定することを特徴とする請求項２記載の先頭波位置検出装置。
【請求項５】
送信信号に拡散符号が重畳された電波を受信するアンテナと、
前記拡散符号が重畳された送信信号を逆拡散することにより、パスを分離するパス分離手段と、
前記分離された各パスの受信電力値を所定のサンプリング間隔で行なうことにより、遅延プロファイルを測定する遅延プロファイル測定手段と、
前記遅延プロファイルの各サンプル値について、予め定められた期間について時間平均を行う平均化手段と、
前記時間平均されたサンプル値が最初にピークとなる位置に基づいて、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置の候補を算出する先頭波候補位置算出手段と、
前記先頭波位置の候補のうち時間的に最も早い先頭波位置を、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置として選択する先頭波位置選択手段とを備えることを特徴とする先頭波受信装置。
【請求項６】
信号受信側で測定した遅延プロファイルにおける先頭波位置を検出する先頭波位置検出方法において、
遅延時間上でサンプリングされた遅延プロファイルの各サンプル値について、予め定められた期間について時間平均を行うステップと、
前記時間平均後のサンプル値が最初にピークとなる位置を、前記遅延プロファイルにおける暫定的な先頭波位置とするステップと、
前記暫定的な先頭波位置の決定処理を、予め定められた回数だけ実行するステップと、
前記暫定的な先頭波位置の中から、時間的に最も早い先頭波位置を選択するステップと、
前記選択された先頭波位置を、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置に決定するステップとを備えることを特徴とする先頭波位置検出方法。
【請求項７】
前記遅延プロファイル測定の対象となる信号の受信レベルを測定するステップと、
前記受信レベルに基づいて、前記遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間を設定するステップをさらに備えることを特徴とする請求項６記載の先頭波位置検出方法。
【請求項８】
前記遅延プロファイル測定の対象となる信号の受信レベルの変動周期を測定するステップと、
前記受信レベルの変動周期に基づいて、前記遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間を設定するステップと、
前記受信レベルの変動周期に基づいて、前記先頭波位置の候補の決定処理を実行する回数を設定するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項６記載の先頭波位置検出方法。
【請求項９】
遅延プロファイルのサンプル値が最初にピークとなる位置に基づいて、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置の候補を算出するステップと、
前記先頭波位置の候補のうち時間的に最も早い先頭波位置を、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置として選択するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする先頭波位置検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は先頭波位置検出装置、先頭波受信装置、先頭波位置検出方法および先頭波位置検出プログラムに関し、特に、遅延プロファイルにおける先頭波の位置を検出する場合に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、受信された電波の遅延プロファイルから、時間的に先頭に位置する素波（以下、先頭波と称す。）の時間的な位置（以下、先頭波位置と称す。）を検出することにより、送受信点間の距離を求め、移動電話などの受信点の現在位置を推定することが行われている。
【０００３】
ここで、送信側から送信された電波は、様々の障害物に当って反射や回折を繰返しながら、受信側に届くため、遅延プロファイルは、複数の素波（パス）の集まりとなる。
この遅延プロファイルを測定する方法として、例えば、信号送信側において、自己相関特性の強い拡散符号（例えば、ＰＮ（ｐｓｅｕｄｏ  ｎｏｉｓｅ）符号）を送信信号に重畳して送信し、信号受信側では、重畳された拡散符号を用いて、受信信号を逆拡散する方法がある。
【０００４】
図１３は、拡散符号が重畳された受信信号の一例を、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ）方式を例にとって示す図である。
図１３において、送信側で拡散符号がシンボルに重畳され、受信側は、受信点までの到達時間だけ遅れて、拡散符号が重畳された受信信号を受信する。
【０００５】
ここで、拡散符号は、通常、送信信号の１シンボル毎に同一とされるため、遅延プロファイルは、１シンボル毎に観測される。なお、１シンボル毎の観測長を、一般にウィンドウ幅と呼び、拡散符号の伝送速度をチップレート、隣り合うチップの時間間隔をチップ周期（＝チップレートの逆数）と呼ぶ。
このため、時間的に多重された素波を信号受信点で分解できる能力（時間分解能）は、基本的に、拡散符号のチップ周期が限界となる。例えば、チップレートが３．８４［Ｍｂｉｔ／ｓ］の場合、時間的に２６０［ｎｓ］（＝チップ周期）以上離れた素波しか分離できない。
【０００６】
すなわち、遅延プロファイルにおいて、最初にピークを形成するサンプル値の時間位置の前後２６０［ｎｓ］以内に、何らかの素波が存在していたとしても、それらの素波を分離することができない。
これは、先頭波位置の検出精度で考えると、送受信点間距離の測定精度が、最悪で８０［ｍ］となることを意味する。
【０００７】
従って、より近接した素波を分離し、送受信点間距離の測定精度を高度化するためには、チップレートを上げる必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、素波の時間分解能を上げるために、チップレートを上げると、ハード規模の増大や、使用帯域幅の増大を招くという問題があった。
そこで、本発明の目的は、チップレートを上げることなく、先頭波位置の検出精度を向上させることが可能な先頭波位置検出装置、先頭波受信装置、先頭波位置検出方法および先頭波位置検出プログラムを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の先頭波位置検出装置によれば、遅延プロファイルのサンプル値が最初にピークとなる位置に基づいて、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置の候補を算出する先頭波候補位置算出手段と、前記先頭波位置の候補のうち時間的に最も早い先頭波位置を、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置として選択する先頭波位置選択手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、遅延プロファイルに含まれる素波は、フェージングなどの外乱の影響をそれぞれ独立に受けるため、遅延プロファイルのサンプル値が最初にピークとなる位置は変動し、遅延プロファイルのサンプル値が最初にピークとなる位置を何回か算出する中で、先頭波が最初にピークとなる位置を捉えることができる。これにより、素波同士が近接しているために、チップ周期内に複数の素波が存在する場合においても、これらの素波を分離することなく、遅延プロファイルにおける先頭波位置を検出することができる。
【００１２】
このため、チップレートを上げることなく、先頭波位置の検出精度を向上させることが可能となり、ハード規模の増大や、使用帯域幅の増大を招くことなく、送受信点間距離の測定精度を向上させることができる。
また、請求項２記載の先頭波位置検出装置によれば、前記遅延プロファイルの各サンプル値について、予め定められた期間について時間平均を行う平均化手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、受信機雑音の影響を低減することができ、先頭波位置の検出精度を向上させることが可能となる。
また、請求項３記載の先頭波位置検出装置によれば、前記遅延プロファイル測定の対象となる信号の受信レベルを測定する受信レベル測定手段をさらに備え、前記平均化手段は、前記受信レベルに基づいて、前記遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間を設定することを特徴とする。
【００１４】
これにより、受信信号から雑音を除去するために、各サンプル値の時間平均を行なった場合においても、真の素波の変動に起因する観測可能な合成波の形状変化自身が消失することを防止しつつ、受信機雑音を低減することが可能となり、様々の受信状態に対応しつつ、先頭波位置の検出精度を向上させることが可能となる。
【００１５】
また、請求項４記載の先頭波位置検出装置によれば、前記遅延プロファイル測定の対象となる信号の受信レベルの変動周期を測定する変動周期測定手段をさらに備え、前記平均化手段は、前記受信レベルの変動周期に基づいて、前記遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間を設定し、前記先頭波候補位置算出手段は、前記受信レベルの変動周期に基づいて、前記先頭波位置の候補の決定処理を実行する回数を設定することを特徴とする。
【００１６】
これにより、真の素波が合成された観測可能な合成波の変動周期について、おおよその期間を把握することが可能になり、時間平均期間および先頭波位置の候補の検出処理を実行する回数を的確に設定することが可能になる。
また、請求項５記載の先頭波受信装置によれば、送信信号に拡散符号が重畳された電波を受信するアンテナと、前記拡散符号が重畳された送信信号を逆拡散することにより、パスを分離するパス分離手段と、前記分離された各パスの受信電力値を所定のサンプリング間隔で行なうことにより、遅延プロファイルを測定する遅延プロファイル測定手段と、前記遅延プロファイルの各サンプル値について、予め定められた期間について時間平均を行う平均化手段と、前記時間平均されたサンプル値が最初にピークとなる位置に基づいて、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置の候補を算出する先頭波候補位置算出手段と、前記先頭波位置の候補のうち時間的に最も早い先頭波位置を、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置として選択する先頭波位置選択手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
これにより、予め定められた時間間隔ごとに相関値を連続的に検出するだけで、時間的に多重化された素波を分離することが可能となるとともに、チップ周期内に複数の素波が存在する場合においても、遅延プロファイルにおける先頭波位置を検出することが可能となり、チップレートを上げることなく、先頭波位置の検出精度を向上させることができる。
【００１８】
また、請求項６記載の先頭波位置検出方法によれば、信号受信側で測定した遅延プロファイルにおける先頭波位置を検出する先頭波位置検出方法において、遅延時間上でサンプリングされた遅延プロファイルの各サンプル値について、予め定められた期間について時間平均を行うステップと、前記時間平均後のサンプル値が最初にピークとなる位置を、前記遅延プロファイルにおける暫定的な先頭波位置とするステップと、前記暫定的な先頭波位置の決定処理を、予め定められた回数だけ実行するステップと、前記暫定的な先頭波位置の中から、時間的最も早い先頭波位置を選択するステップと、前記選択された先頭波位置を、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置に決定するステップとを備えることを特徴とする
【００１９】
これにより、素波同士が近接しているために、チップ周期内に複数の素波が存在する場合においても、遅延プロファイルにおける先頭波位置を検出することが可能となり、チップレートを上げることなく、先頭波位置の検出精度を向上させることが可能となる。
また、請求項７記載の先頭波位置検出方法によれば、前記遅延プロファイル測定の対象となる信号の受信レベルを測定するステップと、前記受信レベルに基づいて、前記遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間を設定するステップをさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
これにより、受信信号の各サンプル値を時間的に平均する期間を、受信信号に対する受信機雑音の影響を抑圧することができる範囲で、できる限り短くすることが可能となり、受信信号のレベルに応じて、サンプル値を時間的に平均する期間を延ばしたり、短くしたりすることができる。
また、請求項８記載の先頭波位置検出方法によれば、前記遅延プロファイル測定の対象となる信号の受信レベルの変動周期を測定するステップと、前記受信レベルの変動周期に基づいて、前記遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間を設定するステップと、前記受信レベルの変動周期に基づいて、前記先頭波位置の候補の決定処理を実行する回数を設定するステップとをさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
これにより、真の素波が合成された観測可能な合成波の変動周期について、おおよその期間を把握することが可能になり、時間平均期間および先頭波位置の候補の検出処理を実行する回数を的確に設定することが可能になる。
また、請求項９記載の先頭波位置検出プログラムによれば、遅延プロファイルのサンプル値が最初にピークとなる位置に基づいて、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置の候補を算出するステップと、前記先頭波位置の候補のうち時間的に最も早い先頭波位置を、前記遅延プロファイルにおける先頭波位置として選択するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２２】
これにより、先頭波位置検出プログラムを受信機にインストールして、そのプログラムを実行するだけで、遅延プロファイルにおける先頭波位置を検出することが可能となり、ハードウェアの増大を抑制しつつ、自分の現在位置を把握することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る先頭波位置検出装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る先頭波受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２４】
図１において、先頭波受信装置には、アンテナ１、逆拡散符号発生部２、８、乗算部３、９、遅延プロファイル測定部４、先頭波位置検出装置５、パス選択部６、検出タイミング設定部７およびＲＡＫＥ合成部１０が設けられ、先頭波位置検出装置５には、平均化部１１、雑音レベル検出部１２、除去部１３、先頭波候補位置算出部１４および先頭波位置選択部１５が設けられている。
【００２５】
なお、先頭波位置検出装置は、ＡＳＩＣなどのハードウェアとして実現してもよいし、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などによりソフトウェアとして実現してもよいし、Ｊａｖａ（登録商標）アプレットなどのプログラムを受信機のコンピュータにインストールして実現するようにしてもよい。
【００２６】
アンテナ１を介して受信された信号は、乗算部３において、逆拡散符号発生部２により発生された逆拡散符号と乗算され、逆拡散され、パスが分離される。遅延プロファイル測定部４は、分離された各パスの受信電力値を測定し、遅延プロファイルを測定する。ここで、遅延プロファイルの測定は、サンプリングにより行うことができる。
【００２７】
図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置における遅延プロファイルの発生過程を示す図である。
図２（ａ）において、信号送信点２１から送信された電波は、反射／遮蔽物２２、２３で反射や回折を繰り返し、反射／遮蔽物２２、２３の影響により形成される複数の経路に沿って、信号受信点２４に送達する。
【００２８】
ここで、これらの経路毎に到達する電波は、信号受信点２４までの到達時間が異なるため、遅延プロファイルと呼ばれる一群の受信信号を形成し、遅延プロファイルの▲１▼、▲２▼、及び▲３▼は、素波（パス）と呼ばれる。
図２（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る各パスの受信電力を示す図である。ここで、横軸は信号受信点２４に到来する電波の伝搬遅延時間（以下、遅延時間）であり、縦軸は各パス▲１▼、▲２▼、▲３▼の受信電力である。
【００２９】
図２（ｂ）において、パス▲１▼が先頭波となるが、最初に到来したパス▲１▼の受信電力が最も大きいとは限らない。
ここで、測定した遅延プロファイルにおいて、先頭波位置を検出することができれば、信号送信点２１と信号受信点２４との間の距離を求めることができる。さらに、信号送信点２１の地理的な位置が既知であるとすると、先頭波位置を測定結果から、信号受信点２４に位置を推定することが可能となる。
【００３０】
図３は、本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置における遅延プロファイルの測定方法を示す図である。
図３において、例えば、信号送信点２１において、自己相関特性の強い拡散符号（例えば、ＰＮ符号）を送信信号に重畳して送信すると、信号受信点２４には、各素波▲１▼、▲２▼、▲３▼が合成された電波が届く。
【００３１】
そして、信号受信点２４において、重畳された拡散符号を用いて、受信信号を逆拡散することで遅延プロファイルを測定することができる。
ここで、自己相関特性の強い拡散符号で逆拡散することは、相関値を検出することに対応し、予め定められた時間間隔毎に連続的に相関値を検出する（スライディング相関）ことにより、時間的に多重された素波▲１▼、▲２▼、▲３▼を分離することが可能となる。
【００３２】
具体的には、時系列的に観測されるサンプル値（例えば、受信電力値）がピークを形成する時点が、各素波▲１▼、▲２▼、▲３▼の受信時点となる。
なお、信号受信点２４において、相関値を検出する時間間隔をサンプリングレート、各サンプリング時点での相関値をサンプル値と呼ぶ。
実際のサンプル値は、受信機の雑音の影響を含むため、正確な相関値を得るためには、各サンプル値を時間的に平均化したり、しきい値処理を行なったりする必要がある。
【００３３】
このため、平均化部１１、雑音レベル検出部１２および除去部１３により、雑音を抑圧する。
ここで、平均化部１１は、遅延プロファイル（または、雑音をさらに抑圧するために、同相加算を行なった上で得られる遅延プロファイル）の各サンプル値について時間平均化を行なう。
【００３４】
図４は、本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置におけるサンプル値の時間平均前後の相関出力結果を示す図である。
図４（ａ）において、実際の信号では、受信機雑音の影響で、各サンプル値が本来の相関値からずれる。
例えば、平均化処理を行わない場合は、受信機雑音の影響により、本来の相関位置Ｓ２からずれた相関位置Ｓ１でピークを形成することになり、このピークにの位置を素波の受信時点とすると、先頭波位置の測定精度が劣化する。
【００３５】
ここで、受信機雑音電力の確率密度分布は、平均がある一定値のガウス分布になることが知られている。
従って、各サンプル値を時間的に平均することにより、受信機雑音のみを抑圧して、受信機雑音が各サンプル値に与える影響を削減することができ、より正確な先頭波位置を検出することができる。
【００３６】
図４（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置におけるサンプル値の平均後の相関出力結果を示す図である。
図４（ｂ）において、各サンプル値を時間的に平均することにより、受信機雑音を抑圧させ、本来の相関位置Ｓ２からずれた相関位置Ｓ１でのピークを抑圧し、本来の相関位置Ｓ２を検出することができる。
【００３７】
雑音レベル検出部１２では、遅延プロファイルの雑音レベルを検出する。具体的には、サンプル値について累積確率を求め、予め定められた累積確率Ｘ［％］に対応するサンプル値（受信電力値）を雑音レベルＮ0とする。なお、累積確率Ｘの具体的な値としては、例えば、５０［％］とすることができる。
除去部１３では、パスレベルしきい値Ｌｔｈ＝Ｎ0＋ΔＬ（ただし、Ｎ0は、雑音レベル検出部１２で求めた雑音レベル）未満であるサンプル値を雑音とみなし、それらのサンプル値を遅延プロファイルから除去する。なお、ΔＬは予め定められた値であり、０としてもよい。
【００３８】
このように、雑音を抑圧するため、平均化部１１による平均化処理ならびに雑音レベル検出部１２および除去部１３によるしきい値処理を行なうことが好ましいが、平均化処理およびしきい値処理を省略するようにしてもよい。
除去部１３により雑音が抑圧された遅延プロファイルは、先頭波候補位置算出部１４に入力される。
【００３９】
この先頭波候補位置算出部１４では、遅延プロファイルのサンプル値が最初にピークとなる位置の検出を所定回数行ない、これらの遅延プロファイルのサンプル値が最初にピークとなる位置を暫定的な先頭波位置とする。
ここで、あるチップ周期の拡散符号を用いることで観測される素波は、そのチップ周期以内に存在する素波が合成された結果である。
【００４０】
図５（ａ）は、本発明の一実施形態に係るチップ周期と素波の関係を示す図、図５（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置における測定可能な相関出力結果を示す図である。なお、図５では、簡単のため、あるシンボルで観測された遅延プロファイルの中の先頭波のみを抜き出して示している。
図５において、真の素波Ａ、Ｂ、Ｃの時間間隔がチップ周期より短いと、先頭波候補位置算出部１４では、これらの素波Ａ、Ｂ、Ｃが合成された素波Ｄが観測される。ここで、先頭波位置を求めるため、合成された素波Ｄをサンプリングして、ピークとなるサンプル値を算出すると、相関位置Ｓ３が得られる。このため、相関位置Ｓ３が先頭波位置とみなされる。
【００４１】
一方、真の素波Ａ、Ｂ、Ｃの時間間隔がチップ周期より長く、真の素波Ａ、Ｂ、Ｃが観測できる場合は、先頭波位置が相関位置Ｓ４とみなされるため、｜Ｓ３−Ｓ４｜で表される時間分だけ、先頭波位置に誤差が生じる。
ここで、観測可能な合成された素波Ｄを構成する真の素波Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ独立に外乱の影響をうける。外乱としては、例えば、外界と受信点との相対的な位置関係が変化することに起因するフェージングなどがある。独立なフェージングの影響を受けた真の素波Ａ、Ｂ、Ｃは、その受信レベルや位相が、時間的に独立に変化する。その結果、合成された素波Ｄの形状も時間的に変動する。
【００４２】
図６は、本発明の一実施形態に係る真の素波および合成後の素波の変動の様子を示す図である。なお、図６の例では、真の素波Ａ、Ｂ、Ｃの受信レベルの変動に着目した場合を示す。
図６において、フェージングなどの外乱の影響により、真の素波Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ独立に変動し、これに伴って、合成された素波Ｄも不規則に変動する。
【００４３】
例えば、図６（ａ）に示すように、ある受信時には、真の素波Ｃのピークが最も強くなり、これに伴って、真の素波Ｃのピークの影響を最も強く受けた合成された素波Ｄが観測される。
また、図６（ｂ）に示すように、別の受信時には、真の素波Ａのピークが最も強くなり、これに伴って、真の素波Ａのピークの影響を最も強く受けた合成された素波Ｄが観測される。
【００４４】
また、図６（ｃ）に示すように、さらに別の受信時には、真の素波Ｂのピークが最も強くなり、これに伴って、真の素波Ｂのピークの影響を最も強く受けた合成された素波Ｄが観測される。
このため、合成された素波Ｄの観測を複数回行なうことにより、その内の何回かは、真の素波Ａのピークの影響を最も強く受けた合成された素波Ｄを観測することができる。
【００４５】
これにより、測定された遅延プロファイルにおいて、時間的に先頭に位置する真の素波Ａの影響を最も強く受けている観測可能な先頭素波を検出することが可能なり、合成された素波Ｄを観測した場合においても、正確な先頭波位置を検出することが可能になる。
図７は、本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置における先頭波位置の検出方法を示す図である。
【００４６】
図７において、素波Ａ、Ｂ、Ｃが合成された素波Ｄを複数回観測すると、合成された素波Ｄをそれぞれサンプリングして、最初にピークとなるサンプル値をそれぞれ算出することにより、暫定的な先頭波位置を求める。
この結果、図６（ａ）の素波Ａ、Ｂ、Ｃが合成された素波Ｄからは、素波Ｃの影響を最も強く受けている相関位置Ｓ３を得ることができ、この相関位置Ｓ３を暫定的な先頭波位置とすることができる。
【００４７】
次に、図６（ｂ）の素波Ａ、Ｂ、Ｃが合成された素波Ｄからは、素波Ａの影響を最も強く受けている相関位置Ｓ４を得ることができ、この相関位置Ｓ４を暫定的な先頭波位置とすることができる。
さらに、図６（ｃ）の素波Ａ、Ｂ、Ｃが合成された素波Ｄからは、素波Ｂの影響を最も強く受けている相関位置Ｓ５を得ることができ、この相関位置Ｓ５を暫定的な先頭波位置とすることができる。
【００４８】
先頭波候補位置算出部１４にて、遅延プロファイルにおける暫定的な先頭波位置が算出されると、これらの暫定的な先頭波位置が先頭波位置選択部１５に入力される。
この先頭波位置選択部１５では、暫定的な先頭波位置のうち時間的に最も早い先頭波位置を、遅延プロファイルにおける先頭波位置として選択する。
【００４９】
例えば、図７の相関位置Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５が暫定的な先頭波位置として求まると、これらの相関位置Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５の遅延プロファイルにおける時間的な早さを算出し、時間的に最も早い相関位置を求める。
そして、これらの相関位置Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５のうち時間的に最も早い相関位置としてＳ４が求まると、相関位置Ｓ４を遅延プロファイルにおける先頭波位置として選択する。
【００５０】
これにより、素波Ａ、Ｂ、Ｃが合成された素波Ｄを観測するだけで、図６（ｂ）の素波Ａのピークの位置を先頭波位置として決定することができ、素波Ａ、Ｂ、Ｃの時間間隔がチップ周期より短く、先頭波候補位置算出部１４では、これらの素波Ａ、Ｂ、Ｃが合成された素波Ｄしか観測できない場合においても、サンプル値Ｓ３の位置が先頭波位置とみなされることを防止して、先頭波位置を精度よく求めることができる。
【００５１】
図８は、本発明の第１実施形態に係る先頭波受信装置における先頭波位置の検出方法を示すフローチャートである。
図８において、信号受信点２４で先頭波位置検出処理を開始すると（ステップＥ１）、あるシンボルに対し、サンプリング周期Ｔ１でスライディング相関検出を行う（ステップＥ２）。ここで、このスライディング相関検出を、予め定められたシンボル数分（Ｎシンボル）だけ実行する（ステップＥ３）。
【００５２】
次に、Ｎシンボル数分のスライディング相関検出が終了すると、各サンプル値を各シンボル毎に平均化する（ステップＥ４）。なお、シンボル周期をＴ２とすると、１シンボル内にサンプル値がＴ２／Ｔ１個だけ存在する。
ここで、ｉシンボル内のｊ番目のサンプルをＳｉｊと表すと、平均化後の各サンプル値Ｓｊは、式（１）で表すことができる。
【００５３】
【数１】
0003925691.tif 000002
【００５４】
次に、平均化後の各サンプル値Ｓｊが求まると、これらの各サンプル値Ｓｊの中から暫定的な先頭波位置を抽出する（ステップＥ５）。具体的には、シンボルタイミングを起点とし、時間的に最も早いピークとなったサンプルタイミングを、暫定的な先頭波位置と決定する。
次に、ステップＥ２〜Ｅ５までの一連の処理を、予め定められた回数Ｍだけ実行する（ステップＥ６）。
【００５５】
次に、Ｍ個の暫定的な先頭波位置の中から、時間的に最も早い先頭波位置を、最終的な先頭波位置と決定する（ステップＥ７）。
次に、図１において、パス選択部６は、雑音が抑圧された遅延プロファイルからＲＡＫＥ合成に適切なパス（例えば、受信電力値の大きいパス）を選択する。
検出タイミング設定部７は、パス選択部６で選択されたパスを考慮して、検出タイミングを設定する。
【００５６】
逆拡散符号発生部８は、検出タイミング設定部７で設定された検出タイミングに従い、逆拡散符号を発生する。そして、アンテナ１を介して受信された信号を乗算部９で逆拡散し、受信された信号のうち、パス選択部６で選択された信号のみがＲＡＫＥ合成部１０に入力されるようにする。
ＲＡＫＥ合成部１０では、入力されたパスのＲＡＫＥ合成を行なう。ＲＡＫＥ合成された信号は、その後、デインタリーブなどの処理がなされ、復調データを得ることができる。
【００５７】
このように、上述した第１実施形態によれば、遅延プロファイルにおける先頭波の位置を検出する先頭波位置検出方法において、ハード規模の増大並びに使用帯域幅の増大を伴うことなく、真の先頭波位置により近い測定結果を得ることができる。このため、例えば、より正確な送受信点間の距離を求めることが可能となり、送信点の地理的な位置が既知であるとすると、受信点の位置を高精度に推定することが可能となる。
【００５８】
なお、上述した第１実施形態では、受信信号から雑音の影響を除去するため、各サンプル値を時間的に平均する方法を用いた。
ここで、時間的な平均期間を長く取りすぎると、観測可能な素波Ｄの真の素波Ａ、Ｂ、Ｃの変動に起因する形状変化自身も平均化される恐れがある。
すなわち、個々の真の素波Ａ、Ｂ、Ｃの勢力に強く影響を受けた形状の異なる合成された素波Ｄが観測されにくくなる恐れがある。
【００５９】
従って、受信信号の各サンプル値を時間的に平均する期間は、受信信号に対する受信機雑音の影響を抑圧できる範囲内で、できる限り短くすることが望ましい。
一方、受信信号のレベルが低い場合は、受信機雑音の影響が顕著になるため、サンプル値を時間的に平均する期間を延ばす必要がある。
【００６０】
逆に、受信信号のレベルが高い場合は、受信機雑音の影響が低くなるため、サンプル値を時間的に平均する期間を短く設定し、個々の真の素波Ａ、Ｂ、Ｃの影響を受けた合成された素波Ｄの形状を観測しやすくすることができる。
そこで、信号受信側で、遅延プロファイル測定の対象となる信号の受信レベルを測定し、その受信レベルに従って、遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間を設定することにより、様々の受信状態に対応しつつ、先頭波位置の検出精度を向上させることが可能となる。
【００６１】
図９は、本発明の第２実施形態に係る先頭波受信装置の概略構成を示すブロック図である。
図９において、先頭波位置検出装置５’には、図１の先頭波位置検出装置５の構成に加え、受信レベル測定部３１が設けられ、受信レベル測定部３１は、遅延プロファイル測定の対象となる信号の受信レベルを測定する。
【００６２】
そして、平均化部１１’は、受信レベル測定部３１で測定された受信レベルに従って、遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間を設定する。
図１０、本発明の第２実施形態に係る先頭波受信装置における先頭波位置の検出方法を示すフローチャートである。
図１０において、信号受信点２４で先頭波位置検出処理を開始すると（ステップＥ１１）、受信レベル測定部３１は、対象となる信号の受信レベルＲを測定する（ステップＥ１２）。
【００６３】
次に、平均化部１１’は、受信レベル測定部３１により測定された受信レベルＲに従い、サンプル値を時間平均するシンボル数Ｎを決定する（ステップＥ１３）。
以下、シンボル数Ｎを決定するための演算方法の具体的な例について説明する。
【００６４】
受信機雑音レベルの確率密度関数は、平均値ｋ０、分散値ｖ０の正規分布に従うことが知られている。なお、平均値ｋ０および分散値ｖ０は、予め求められる数値である。
ここで、正規分布における分散ｖは、サンプル値の平均化個数Ｎが増加すると、下記の（２）式に従い減少する。
【００６５】
ｖ＝ｖ０／√Ｎ                                          ・・・（２）
ただし、Ｎは正の整数である。
次に、受信レベルＲに対して許容できる測定誤差を算出するための係数ηと、雑音電力の分散値と受信レベルＲに関する関係式を、下記の（３）式のように定義する。
【００６６】
ｖ＝ｖ０／√Ｎ＜Ｒ・η                                  ・・・（３）
次に、（３）式を正の整数Ｎについて解くと、下記の（４）式のようになる。
Ｎ＞（０／（Ｒ・η））2                                ・・・（４）
（４）式の右辺において、適当な係数ηを設定して算出された値以上の最小の整数値を正の整数Ｎとすることにより、受信レベルＲに基づいた平均化するシンボル数Ｎを求めることができる。ここで、係数ηの具体的な値として、例えば、０．０１を用いることができる。
【００６７】
次に、あるシンボルに対し、サンプリング周期Ｔ１のスライディング相関検出を、ステップＥ１３で算出されたシンボル数分（Ｎシンボル）だけ実行する（ステップＥ１４）。
そして、Ｎシンボル数分のスライディング相関検出が終了すると（ステップＥ１５）、シンボル毎の各サンプル値を平均化する（ステップＥ１６）。
【００６８】
次に、平均化後の各サンプル値が求まると、これらの各サンプル値の中から暫定的な先頭波位置を抽出する（ステップＥ１７）。具体的には、シンボルタイミングを起点とし、時間的に最も早いピークとなったサンプルタイミングを、暫定的な先頭波位置と決定する。
次に、ステップＥ１４〜Ｅ１７までの一連の処理を、予め定められた回数Ｍだけ実行する（ステップＥ１８）。
【００６９】
次に、Ｍ個の暫定的な先頭波位置の中から、時間的に最も早い先頭波位置を、最終的な先頭波位置と決定する（ステップＥ１９）。
このように、上述した第２実施形態によれば、受信信号を時間的に平均化する期間を適応的に設定することが可能になるため、信号受信点の状況に応じた先頭波位置の検出が可能になる。
【００７０】
図１１は、本発明の第３実施形態に係る先頭波受信装置の概略構成を示すブロック図である。なお、この第３実施形態では、信号受信側は、遅延プロファイル測定の対象となる信号のレベル変動周期に従って、遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間、並びに暫定的な先頭波位置の検出処理を実行する回数を設定するようにしたものである。
【００７１】
図１１において、先頭波位置検出装置５’’には、図１の先頭波位置検出装置５の構成に加え、変動周期測定部４１が設けられ、この変動周期測定部４１は、遅延プロファイル測定の対象となる信号のレベル変動周期を測定する。
そして、平均化部１１’’は、変動周期測定部４１により測定されたレベル変動周期に従って、遅延プロファイルの各サンプル値を時間平均する期間する。
【００７２】
また、先頭波候補位置算出部１４’は、変動周期測定部４１により測定されたレベル変動周期に従って、暫定的な先頭波位置の検出処理を実行する回数を設定する。
図１２は、本発明の第３実施形態に係る先頭波受信装置における先頭波位置の検出方法を示すフローチャートである。
【００７３】
図１２において、信号受信点２４で先頭波位置検出処理を開始すると（ステップＥ２１）、変動周期測定部４１は、対象となる信号の受信レベル変動周期Ｌを測定する（ステップＥ２２）。
次に、変動周期測定部４１により測定された受信レベル変動周期Ｌに従い、平均化部１１’’は、サンプル値を時間平均するシンボル数Ｎを決定し、先頭波候補位置算出部１４’は、暫定的な先頭波位置を抽出する回数Ｍを決定する（ステップＥ２３）。
【００７４】
以下、受信レベル変動周期Ｌを求めるための具体的な方法について示す。
信号受信側では、遅延プロファイルの測定に先立ち、予め定められた期間Ｔ３の間で、対象となる信号の受信レベルを測定し、その期間Ｔ３の受信レベルの平均値Ｅｒを算出する。
次に、信号の受信レベルを期間Ｔ３について再度測定し、その受信レベルが平均値Ｅｒを交差して変化する回数Ｅｎを計測する。
【００７５】
回数Ｅｎが計測されると、レベル変動周期Ｌを、下記の（５）式に従い算出する。
Ｌ＝２・Ｔ３／Ｅｎ                                  ・・・（５）
次に、シンボル数Ｎおよび抽出回数Ｍを決定するための方法について示す。
ステップＥ２２で算出されたレベル変動周期Ｌから、例えば、下記の（６）式を満たす最大の整数値をシンボル数Ｎとする。
【００７６】
Ｎ≦Ｌ／α・１／Ｔ２                                ・・・（６）
ただし、Ｎおよびαは正の整数である。
ここで、正の整数αの具体的な値としては、例えば、４を用いることができる。
また、抽出回数Ｍは、下記の（７）に従い算出することができる。
【００７７】
Ｍ≧α                                              ・・・（７）
（６）式および（７）式に従い、シンボル数Ｎおよび抽出回数Ｍを設定することにより、受信機雑音の影響を抑圧するための時間的な平均化処理が、真の素波Ａ、Ｂ、Ｃの変動に起因する観測可能な素波Ｄの形状変化自身までも平均化してしまう可能性を軽減することができ、より正確な先頭波位置を検出することが可能になる。
【００７８】
次に、あるシンボルに対し、サンプリング周期Ｔ１のスライディング相関検出を、ステップＥ２２で算出されたシンボル数分（Ｎシンボル）だけ実行する（ステップＥ２４）。
そして、Ｎシンボル数分のスライディング相関検出が終了すると（ステップＥ２５）、シンボル毎の各サンプル値を平均化する（ステップＥ２６）。
【００７９】
次に、平均化後の各サンプル値が求まると、これらの各サンプル値の中から暫定的な先頭波位置を抽出する（ステップＥ２７）。具体的には、シンボルタイミングを起点とし、時間的に最も早いピークとなったサンプルタイミングを、暫定的な先頭波位置と決定する。
次に、ステップＥ２４〜Ｅ２７までの一連の処理を、ステップＥ２２で算出された回数Ｍだけ実行する（ステップＥ２８）。
【００８０】
次に、Ｍ個の暫定的な先頭波位置の中から、時間的に最も早い先頭波位置を、最終的な先頭波位置と決定する（ステップＥ２９）。
このように、上述した第３実施形態によれば、観測可能な真の素波が合成された素波の変動周期について、そのおおよその期間を把握することが可能になり、先頭波の影響の最も強い合成された素波の観測漏れを防止しつつ、時間平均期間、並びに暫定的な先頭波位置検出処理を実行する回数とをより的確に設定することが可能になる。
【００８１】
なお、上述した第３実施形態では、暫定的な先頭波位置検出処理を実行する回数を決定する方法として、レベル変動周期Ｌを用いる方法について説明したが、時間的に最も早い先頭波位置を捕らえるために最低限必要な測定回数をカウントし、その測定回数に基づいて、暫定的な先頭波位置検出処理を実行する回数を決定するようにしてもよい。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、遅延プロファイルのサンプル値が最初にピークとなる位置を先頭波位置の候補として求め、それらの先頭波位置の候補のうち時間的に最も早い先頭波位置を選択することにより、チップレートを上げることなく、先頭波位置の検出精度を向上させることが可能となり、ハード規模の増大や、使用帯域幅の増大を招くことなく、送受信点間距離の測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る先頭波受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置における遅延プロファイルの発生過程を示す図、図２（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る各パスの受信電力を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置における遅延プロファイルの測定方法を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置におけるサンプル値の平均前の相関出力結果を示す図、図４（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置におけるサンプル値の平均後の相関出力結果を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の一実施形態に係るチップ周期と素波の関係を示す図、図５（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置における測定可能な相関出力結果を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る真の素波および合成後の素波の変動の様子を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る先頭波受信装置における先頭波位置の検出方法を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る先頭波受信装置における先頭波位置の検出方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態に係る先頭波受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る先頭波受信装置における先頭波位置の検出方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る先頭波受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る先頭波受信装置における先頭波位置の検出方法を示すフローチャートである。
【図１３】拡散符号が重畳された受信信号の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  アンテナ
２、８  逆拡散符号発生部
３、９  乗算部
４  遅延プロファイル測定部
５、５’、５’’  先頭波位置検出装置
６  パス選択部
７  検出タイミング設定部
１０  ＲＡＫＥ合成部
１１、１１’、１１’’    平均化部
１２  雑音レベル検出部
１３  除去部
１４、１４’  先頭波候補位置算出部
１５  先頭波位置選択部
２１  信号送信点
２２、２３  反射／遮蔽物
２４  信号受信点
Ａ、Ｂ、Ｃ  真の素波
Ｄ  合成された素波
３１  受信レベル測定部
４１  変動周期測定部
【図１】
0003925691.tif 000003
【図２】
0003925691.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003925691.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003925691.tif 000008
【図７】
0003925691.tif 000009
【図８】
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【図９】
0003925691.tif 000011
【図１０】
0003925691.tif 000012
【図１１】
0003925691.tif 000013
【図１２】
0003925691.tif 000014
【図１３】
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