(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載され、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を基準位相に基づいて復調する装置であって、
基準位相を取得する基準位相取得手段と、
前記移動体が移動した距離に基づいて前記基準位相取得手段によって取得された基準位相に対する補正量を算出する補正量算出手段とを備える、復調装置。
【請求項２】
送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を受信する受信手段と、
前記補正量算出手段によって算出された補正量に基づいて前記基準位相取得手段によって取得された基準位相を補正する補正手段と、
前記受信手段によって受信される電波を、前記補正手段によって補正された基準位相に基づいて復調する復調手段とを備える、請求項１に記載の復調装置。
【請求項３】
前記受信手段が受信する電波には基準位相が周期的に挿入されており、前記基準位相取得手段は、前記受信手段が受信する電波に挿入されている基準位相を取得する、請求項１又は２に記載の復調装置。
【請求項４】
前記移動体の現在位置を検出する位置情報検出手段をさらに備え、
前記移動体が移動した距離は、前記位置情報検出手段によって検出される移動体の現在位置に基づいて算出される、請求項１に記載の復調装置。
【請求項５】
前記移動体が移動した距離を算出する手段をさらに備える請求項１から４のいずれかに記載の復調装置。
【請求項６】
送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を基準位相に基づいて復調する方法であって、
基準位相を取得する第１ステップと、
前記移動体が移動した距離に基づいて前記取得された基準位相に対する補正量を算出する第２ステップとを備える、復調方法。
【請求項７】
送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を移動体において受信する第３ステップと、
前記第２ステップによって算出された補正量に基づいて前記第１ステップによって取得された基準位相を補正する第４ステップと、前記第３ステップによって受信される電波を、前記第４ステップによって補正された基準位相に基づいて復調する第５ステップとを備える、請求項６に記載の復調方法。
【請求項８】
前記第３ステップによって受信される電波には基準位相が周期的に挿入されており、前記第１ステップは、前記第３ステップによって受信される電波に挿入されている基準位相を取得する、請求項６又は７に記載の復調方法。
【請求項９】
前記移動体が移動した距離を算出する第５ステップをさらに備える請求項６から８のいずれかに記載の復調方法。
【請求項１０】
送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を送信する基地局と、
移動体に搭載され、前記基地局からの電波を基準位相に基づいて復調する復調装置とを包含するシステムであって、前記復調装置は、基準位相を取得する基準位相取得手段と、
前記移動体が移動した距離に基づいて前記基準位相取得手段によって取得された基準位相に対する補正量を算出する補正量算出手段とを備える、復調システム。
【請求項１１】
前記復調装置は、前記移動体が移動した距離を算出する手段をさらに備える請求項１０に記載の復調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体に搭載され、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を基準位相に基づいて復調する装置、方法、及び、システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変調方式としてＰＳＫ(Phase Shift Keying)方式が知られている。図５は、ＰＳＫ変調方式によってディジタル信号を伝送する方法を示している。ＰＳＫ方式は、搬送波（無線通信の場合は電波）の位相を、伝送するディジタル信号に応じて変化させ、受信点では受信する電波の位相を検出することによってディジタル信号を復調する方式である。
【０００３】
ところが、無線伝送システムにおいては搬送波の位相は送受信点間距離に応じて大きく変化するため、一般に相対値しか定義できない。したがって、ＰＳＫ伝送方式における位相の検出は、まず基準となるある位相を決め、それに対する差として求めるのが一般的な方法である。この基準の決め方として、同期検波方式、遅延検波方式の二つの方式が主に使用されている。
【０００４】
同期検波は、データ信号の復調の前にまず基準となる位相を受信側で何らかの方法で検出し、それに対する位相差を検出しデジタル信号へ変換する方式である。基準位相の検出には一般的にパイロット信号が用いられる。パイロット信号とはある既知の信号（例えばディジタル信号の「１」）を送信しその信号を受信した際の受信位相を基準として他の受信信号の位相を判定する方式である。パイロット信号の使い方として幾つかの方法があるが、ここでは従来技術として、（１）パイロット信号を時分割で多重する場合と、（２）符号分割で多重する場合の二つを説明する。
【０００５】
同期検波に対して（３）遅延検波は、一つ前の信号の位相と次の信号の位相の間の「位相差」にディジタル信号をのせる方式である。遅延検波では基準位相を前もって検出することが不要なので、受信信号の位相の変動が大きい移動通信システムにおけるＰＳＫ復調方式として適しているが、遅延検波では被検出信号と基準信号の両方にノイズの影響が生じ、その結果として遅延検波は同期検波に対して３ｄＢ分だけ雑音に対する特性が劣化する、という問題がある。
【０００６】
［従来技術（１）パイロット信号を用いる同期検波方式（その１）−時分割によるパイロット信号の多重］
【０００７】
本方式は、同期検波方式において、基準位相検出用の信号をデータ伝送の間に周的的に挿入して伝送する方式である。この信号の挿入時間位置は受信側でも認識できるものとする。送信側は、パイロット信号として前もって決めておいた既知のディジタル信号（図６では１）を伝送し、受信側では既知のパイロット信号を受けることによって基準位相を認識する。この基準位相を用いて後に続くデータ伝送部分の信号の位相を検出し、ディジタル信号を復調する。本方式では、全伝送時間のうちパイロット信号を送出している時間帯はデータ伝送が不可となるのでその分通信効率が低下する。また、受信信号の位相は、送信機又は受信機の移動に伴って送受信点間距離が変化することにより時間的に大きく変化する。もし、パイロット信号の挿入間隔がその位相変動周期に比べて大きい場合には、基準位相に対する信頼性が低下し、復調されるディジタル信号に検出誤りが生じることになる。パイロット信号の挿入時間間隔を小さくすることによってこの問題は回避可能であるが、それは通信効率の低下を齎す。
【０００８】
［従来技術（２）パイロット信号を用いる同期検波方式（その２）−符号分割によるパイロット信号の多重］
【０００９】
（１）の方式では時間的にパイロット信号とデータ信号を分別していた。本方式は、（１）の方式を、別の二つのチャネルを用いることによって同時かつ連続的に伝送する方式である。別チャネルを用いる場合、伝送される信号の位相は搬送波の周波数に依存するので、チャネル−１とチャネル−２は同じ周波数で伝送することが必要である。このため、チャネル−１とチャネル−２は周波数によって分別されたチャネルを使用することはできない。近年符号分割多元接続方式（ＣＤＭＡ）を用いた移動通信システムが実現されているが、これらのシステムでは符号分割された複数のチャネルを同時に同じ周波数で伝送することが可能である。このようなシステムでは、本技術による同期検波が可能である（たとえばｃｄｍａＯｎｅではこの方式が用いられている）。従来技術（２）では、従来技術（１）において述べたような、時間多重されたパイロットの間の基準位相の変化による伝送性能の劣化の影響は除去することが可能である。ただし、一つの信号伝送に二つのチャネルを必要とすることとなり、通信効率の劣化は避けられない。
【００１０】
［従来技術（３）遅延検波方式］
【００１１】
遅延検波は、基準位相をまず求め、それに対する各時間における信号の位相との差を求める同期検波に対して、前の信号の位相と次の信号の位相の間の位相差にディジタル信号をのせる方式である。図８がその原理を説明している。遅延検波は、基準信号の検出が不要であり、位相が極めてダイナミックに変動する移動通信のような環境では、送受信機が高速に移動しても伝送性能が劣化しないという利点がある。しかしながら、同期検波に対するノイズの影響が被検出信号に対するもののみが影響するのに対して、遅延検波では被検出信号と基準信号の両方に対するノイズが影響し、その結果として遅延検波は同期検波に対して３ｄＢ分だけ雑音に対する特性が劣化するという問題がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を基準位相に基づいて復調する場合において、電波によるデータ伝送効率をより向上させることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、移動体に搭載され、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を基準位相に基づいて復調する装置であって、基準位相を取得する基準位相取得手段と、前記基準位相取得手段によって取得された基準位相に対する補正量を算出する補正量算出手段とを備える構成とした。
【００１４】
本発明によれば、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を、補正される基準位相に基づいて復調することになる。このため、従来のように、電波に周期的にパイロット信号（基準位相）を挿入する必要がない。従って、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を基準位相に基づいて復調する場合において、その電波によるデータ伝送効率をより向上させることが可能となる。
【００１５】
上記復調装置においては、例えば、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を受信する受信手段と、前記補正量算出手段によって算出された補正量に基づいて前記基準位相取得手段によって取得された基準位相を補正する補正手段と、前記受信手段によって受信される電波を、前記補正手段によって補正された基準位相に基づいて復調する復調手段とを備える。
【００１６】
このようにすれば、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を、補正される基準位相に基づいて復調することが可能になる。
【００１７】
上記復調装置においては、例えば、前記受信手段が受信する電波には基準位相が周期的に挿入されており、前記基準位相取得手段は、前記受信手段が受信する電波に挿入されている基準位相を取得する。
【００１８】
ここで、基準位相の挿入周期は、従来の周期よりも大きい周期であってもよい。このようにしても、次のパイロット信号（基準位相）を受信するまでは、補正される基準位相に基づいて復調できる。また、基準位相に対する補正の誤差が蓄積された場合であっても新たに取得される基準位相に基づいて復調できるため復調の精度を向上させることが可能となる。さらに、パイロット信号の挿入時間を小さくすることなく、高速移動体に安定した通信状況を提供できる。
【００１９】
上記復調装置においては、例えば、前記補正量算出手段は、前記移動体が移動した距離（又は前記移動体の現在位置）に基づいて前記補正量を算出する。このようにすれば、移動体の移動に伴って補正される基準位相に基づいて復調することが可能となる。
上記復調装置においては、例えば、前記移動体の現在位置を検出する位置情報検出手段をさらに備え、前記移動体が移動した距離は、前記位置情報検出手段によって検出される移動体の現在位置に基づいて算出される。なお、移動体が速度センサ（例えば車速センサ）や方位センサ等を備えている場合には、これらによって検出されるセンサ値に基づいて移動体が移動した距離を算出するようにしてもよい。また、それらによって検出されるセンサ値と前記位置情報検出手段によって検出される移動体の現在位置とを併用して算出するようにしてもよい。
【００２０】
本発明は方法の発明として次のように特定することもできる。送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を基準位相に基づいて復調する方法であって、基準位相を取得する第１ステップと、前記取得された基準位相に対する補正量を算出する第２ステップとを備える、復調方法。
【００２１】
上記復調方法においては、例えば、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を移動体において受信する第３ステップと、前記第２ステップによって算出された補正量に基づいて前記第１ステップによって取得された基準位相を補正する第４ステップと、前記第３ステップによって受信される電波を、前記第４ステップによって補正された基準位相に基づいて復調する第５ステップとを備える。
【００２２】
上記復調方法においては、例えば、前記第３ステップによって受信される電波には基準位相が周期的に挿入されており、前記第１ステップは、前記第３ステップによって受信される電波に挿入されている基準位相を取得する。
【００２３】
上記復調方法においては、例えば、前記第４ステップは、前記移動体が移動した距離に基づいて前記補正量を算出する。
【００２４】
本発明はシステムの発明として次のように特定することもできる。送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を送信する基地局と、移動体に搭載され、前記基地局からの電波を基準位相に基づいて復調する復調装置とを包含するシステムであって、前記復調装置は、基準位相を取得する基準位相取得手段と、前記基準位相取得手段によって取得された基準位相に対する補正量を算出する補正量算出手段とを備える、復調システム。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態である復調装置を包含する無線通信システムについて図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態である復調装置を包含する無線通信システムの概略システム構成を説明するための図である。図２は、主に、本発明の実施の形態である復調装置のハード構成を説明するための図である。
【００２６】
図１に示すように、無線通信システムは、基地局１００と復調装置２００とを包含する。基地局１００は、送信すべきデータ（ディジタル信号）に応じて位相を変化させた電波を送信するためのものである。基地局１００は、ＰＳＫ(Phase Shift Keying)変調方式によって、送信すべきデータに応じて位相を変化させる。この電波には、パイロット信号（基準位相φ0）が挿入されていることがある。
【００２７】
復調装置２００は、移動体Ｖ（移動局ともいう）に搭載され、送信すべきデータに応じて位相を変化させた基地局１００からの電波を受信し、その受信した電波を基準位相φ0に基づいて復調する装置である。移動体Ｖとしては、例えば、車両、オートバイ、自転車、及び、ＰＤＡ等の携帯型情報端末等がある。
【００２８】
図２に示すように、復調装置２００は、アンテナ２０１、基準信号検出手段２０２、ＰＳＫ信号検波器２０３、位置情報検出手段２０４、検波位相補正量検出手段２０５、及び、検波位相補正手段２０６を備えている。
【００２９】
アンテナ２０１は、送信すべきデータに応じて位相を変化させた基地局１００からの電波を受信するためのものである。基準信号検出手段２０２は、基準位相φ0を取得（検出）するためのものである。例えば、基準信号検出手段２０２は、アンテナ２０１を介して受信される基地局１００からの電波（基準位相φ0が挿入されているものとする）からその挿入されている基準位相φ0を取得（検出）する。
【００３０】
ＰＳＫ信号検波器２０３は、アンテナ２０１を介して受信される基地局１００からの電波を、基準信号検出手段２０２によって取得された基準位相φ0に基づいて復調するためのものである。ＰＳＫ信号検波器２０３は、基準位相φ0が検波位相補正手段２０５によって補正された後は、アンテナ２０１を介して受信される基地局１００からの電波を、その補正後の基準位相である検波位相φに基づいて復調する。
【００３１】
位置情報検出手段２０４は、移動体Ｖの現在位置を検出するための装置である。位置情報検出手段２０４としては、例えば、ＧＰＳ受信機、車速センサ、及び、地磁気センサ等を用いることが可能である。位置情報検出手段２０４によって少なくとも２回、移動体Ｖの現在位置（例えば図３に示す位置Ｐ0、Ｐ1）を検出することで、これらの現在位置に基づいて移動体Ｖの移動ベクトルｐ（移動方向及び移動距離）を算出できる。
【００３２】
検波位相補正量検出手段２０５は、基準信号検出手段２０２によって取得された基準位相φ0に対する補正量Δφを算出（検出）するためのものである。検波位相補正量検出手段２０５は、少なくとも移動体Ｖの移動距離ｘに基づいて補正量Δφを算出する。
【００３３】
検波位相補正手段２０６は、検波位相補正量検出手段２０５によって算出された補正値Δφに基づいて基準信号検出手段２０２によって取得された基準位相φ0を補正するためのものである。図１の上方に示す３つの位相平面上のベクトル線図は移動体Ｖが地点Ａから地点Ｂへ（単位ベクトルｅの方向へ）移動する間にアンテナ２０１を介して受信される基地局１００からの電波の位相が変化する状態を示している。検波位相補正手段２０６は、このように位相が変化する電波を復調するために、基準位相φ0を補正するためのものである。
【００３４】
次に、上記構成の復調装置を包含する無線通信システムの動作について図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態である復調装置を包含する無線通信システムにおける動作を説明するためのフローチャートである。以下の説明においては、基地局１００は、送信すべきデータ（ディジタル信号）に応じて位相を変化させた電波を送信している。なお、その電波には、基地局１００からのデータ伝送効率を向上させるため、最初の部分にだけパイロット信号（基準位相φ0）が挿入されているものとする（周期的には挿入されていないものとする）。
【００３５】
本フローチャートは、復調装置２００の電源がオンにされた場合に開始する。まず、復調装置２００が搭載された移動体Ｖが初期位置Ｐ0に停止している場合の動作について説明する。電源がオンにされると復調装置２００は、基準信号検出手段２０２によって、アンテナ２０１を介して受信される基地局１００からの電波からその挿入されている基準位相φ0を取得（検出）する（Ｓ１００）。本実施形態においては、基準位相φ0はこのときにだけ取得される。以後移動体Ｖが移動しない限り、ＰＳＫ信号検波器２０３は、アンテナ２０１を介して受信される基地局１００からの電波をその取得された基準位相φ0に基づいて復調する。
【００３６】
次に復調装置２００が搭載された移動体Ｖが初期位置Ｐ0からＰ1へ移動する場合の動作について説明する。
【００３７】
電源がオンにされると復調装置２００は、位置情報検出手段２０４によって、移動体Ｖの現在位置の検出を開始する。このため、移動体Ｖが初期位置Ｐ0からＰ1へ移動した場合、初期位置Ｐ0及び移動後位置Ｐ1（即ち、移動体Ｖの移動ベクトルｐ）が検出（算出）される（Ｓ１０１）。移動体Ｖの移動ベクトルｐが算出されると復調装置２００は、検波位相補正量検出手段２０５によって、基準位相φ0に対する補正量Δφを算出（検出）する（Ｓ１０２）。例えば、検波位相補正量検出手段２０５は次の式で補正量Δφを算出する。
【数１】
補正量Δφ＝（移動体Ｖの移動ベクトルｐと単位ベクトルｅの内積）／波長λ＝（移動体Ｖの移動距離ｘ・ｃｏｓα）／波長λ  ・・・  （式１）
【００３８】
但し、単位ベクトルｅは基地局１００から移動体Ｖの初期位置Ｐ0方向の単位ベクトル、波長λはアンテナ２０１を介して受信される電波の波長、αは移動ベクトルｐと単位ベクトルｅのなす角度である。なお、単位ベクトルｅは、基地局１００の位置０（予め定められているものとする）と初期位置Ｐ0に基づいて求めることができる。
【００３９】
（式１）で補正量Δφが算出されると復調装置２００は、検波位相補正手段２０６によって、その算出された補正値Δφに基づいて基準位相φ0を補正する（Ｓ１０３）。例えば、検波位相補正手段２０６は次の式で基準位相φ0を補正する。
【数２】
検波位相φ＝基準位相φ0＋補正値Δφ・・・  （式２）
【００４０】
（式２）で基準位相φ0が補正されるとＰＳＫ信号検波器２０３は、アンテナ２０１を介して受信される基地局１００からの電波をその補正後の基準位相φ0である検波位相φに基づいて復調する（Ｓ１０４）。
【００４１】
以後、移動体Ｖの移動に伴い検波位相φが補正されることになり（Ｓ１０５：Ｎｏ、Ｓ１０１からＳ１０３）、復調装置２００は、アンテナ２０１を介して受信される基地局１００からの電波を、その補正後の基準位相φ0である検波位相φに基づいて復調することになる（Ｓ１０４）。
【００４２】
以上のように、本実施の形態においては、移動体Ｖの移動に伴って補正される基準位相φ0 に基づいて復調するため、基地局１００からの電波に周期的にパイロット信号（基準位相φ0）を挿入しなくても移動体Ｖにおいて復調できる（即ち、同期検波が可能となる）。従って、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を基準位相φ0に基づいて復調する場合において、その電波によるデータ伝送効率をより向上させることが可能となる。即ち、移動体Ｖが移動する環境においても、安定した通信状況が提供できることになる。
【００４３】
一方、本実施形態においては、基準位相φ0を絶対的に補正する必要があると判定された場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）には再度、復調装置２００は、基準信号検出手段２０２によって基準位相φ0を取得（検出）する（Ｓ１００）。これにより、Ｓ１０３で補正の誤差が蓄積された場合であっても復調の精度を向上させることが可能となる。例えば、基地局１００からの電波にパイロット信号（基準位相φ0）を従来の周期よりも大きい周期で挿入して、その挿入された基準位相φ0を基準信号検出手段２０２によって取得した場合に、基準位相φ0を絶対的に補正する必要があると判定するようにしてもよい（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）。この場合、復調装置２００は、基準信号検出手段２０２によって基準位相φ0を周期的に取得（検出）することになる（Ｓ１００）。以後、Ｓ１０１からＳ１０５の処理が行われるのは上記と同様である。
【００４４】
このようにすれば、次のパイロット信号を取得するまでは、移動体Ｖの移動に伴って補正される基準位相φ0 、即ち、検波位相φに基づいて復調するため、基地局１００からの電波に従来の周期よりも大きい周期でパイロット信号を挿入しても移動体Ｖにおいて復調できる。従って、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を復調する場合において、その電波によるデータ伝送効率をより向上させることが可能となる。また、検波位相φに誤差が蓄積したとしても、基準位相φ0 が周期的に更新されることになるので、復調の精度を高めることが可能となる。即ち、パイロット信号の挿入周期を小さくすることなく、高速に移動する移動体に安定した通信状況を提供できることになる。
【００４５】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。このため、上記の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、これらの記載によって本発明が限定的に解釈されるものではない。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送信すべきデータに応じて位相を変化させた電波を基準位相に基づいて復調する場合において、電波によるデータ伝送効率をより向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態である復調装置を包含する無線通信システムの概略システム構成を説明するための図である。
【図２】  主に、本発明の実施の形態である復調装置のハード構成を説明するための図である。
【図３】  本発明の実施の形態である復調装置を包含する無線通信システムにおいて基準位相φ0を補正する補正量Δφを算出するために用いられる要素を説明するための図である。
【図４】  本発明の実施の形態である復調装置を包含する無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】  ＰＳＫ変調方式によってディジタル信号を伝送する方法（従来例）を説明するための図である。
【図６】  従来例であるパイロット信号を用いる同期検波方式（その１）を説明するための図である。
【図７】  従来例であるパイロット信号を用いる同期検波方式（その２）を説明するための図である。
【図８】  従来例である遅延検波方式を説明するための図である。
【符号の説明】
１００      基地局
２００      復調装置
２０１      アンテナ
２０２      基準信号検出手段
２０３      ＰＳＫ信号検波器
２０４      位置情報検出手段
２０５      検波位相補正量検出手段
２０６      検波位相補正手段
【図１】
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【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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