(57)【要約】【課題】効率よく通信を行う基地局を選択し、送受信できるデータ量を増加させることができる車載用無線通信装置を提供する。【解決手段】中間周波数のＤＣ成分をカットするためのＨＰＦ２０を通過したＩＦ信号を、第２のＡＤＣ２１で、ＩＦ信号の周波数の２倍よりも低い周波数でサンプリングする。そして第２のＡＤＣ２１の出力より基地局が送信している信号のチャネル情報を通信チャネル情報取得部２２により取得し、基地局からの送信信号を受信し、無線通信を行うチャネル周波数を選定する周波数選定時に基地局からのデータを受信する全チャネルが配置されるように局部発振器１９の周波数を設定する。さらに通信チャネル情報取得部２２で取得した情報を用いてチャネル選択部２３で接続するチャネルを決定するようにした。【選択図】  図１
2009005279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する複数のチャネルで構成された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナからの入力信号を全受信チャネルの使用帯域で制限する第１の帯域制限フィルタと、前記第１の帯域制限フィルタの出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力を中間周波数に変換するミキサと、前記ミキサのミキシング周波数を決定する局部発振器と、前記ミキサの出力である中間周波帯信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波増幅器の出力を帯域制限する第２の帯域制限フィルタと、前記第２の帯域制限フィルタの出力をサンプリングしてディジタルデータに変換する第１のＡＤ変換器と、前記第１のＡＤ変換器の出力をディジタル信号処理により復調する復調部と、前記局部発振器の発振周波数をコントロールするコントローラ部とを備える車載用無線通信装置において、
前記中間周波数のＤＣ成分をカットする高域通過フィルタと、
前記高域通過フィルタを通過した中間周波帯信号を、該中間周波帯信号の２倍の周波数よりも低い周波数でサンプリングする第２のＡＤ変換器と、
前記第２のＡＤ変換器の出力より基地局が送信している送信信号のチャネル情報を取得する通信チャネル情報取得部と、
前記通信チャネル情報取得部で取得した情報を用いて接続するチャネルを決定するチャネル選択部と、を備え、
前記基地局からの送信信号を受信し、無線通信を行うチャネル周波数を選定する周波数選定時、前記コントローラ部は、前記基地局からのデータを受信する全チャネルが配置されるように前記局部発振器の周波数を設定し、前記通信チャネル情報取得部は、前記中間周波増幅器の出力を前記第２のＡＤ変換器によりディジタルデータにサンプリングすることを特徴とする車載用無線通信装置。
【請求項２】
隣接する複数のチャネルで構成された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナからの入力信号を全受信チャネルの使用帯域で制限する第１の帯域制限フィルタと、前記第１の帯域制限フィルタの出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力を中間周波数に変換するミキサと、前記ミキサのミキシング周波数を決定する局部発振器と、前記ミキサの出力である中間周波帯信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波増幅器の出力を帯域制限する第２の帯域制限フィルタと、前記第２の帯域制限フィルタの出力をサンプリングしてディジタルデータに変換する第１のＡＤ変換器と、前記第１のＡＤ変換器の出力をディジタル信号処理により復調する復調部と、前記局部発振器の発振周波数をコントロールするコントローラ部とを備える車載用無線通信装置において、
前記中間周波数のＤＣ成分をカットする高域通過フィルタと、
前記第２の帯域制限フィルタの出力と前記高域通過フィルタの出力とを選択可能なフィルタ選択部と、
前記第１のＡＤ変換器の出力より前記基地局が送信している信号のチャネル情報を取得する通信チャネル情報取得部と、
前記通信チャネル情報取得部で取得した情報を用いて接続するチャネルを決定するチャネル選択部と、を備え、
基地局からの送信信号を受信し、無線通信を行うチャネル周波数を選定する周波数選定時、前記コントローラ部は、前記基地局からのデータを受信する全チャネルが配置されるように前記局部発振器の周波数を設定し、前記通信チャネル情報取得部は、前記第１のＡＤ変換器のサンプリング周波数を前記中間周波帯信号の周波数の２倍よりも低い周波数に設定したうえで、前記フィルタ選択部により前記高域通過フィルタの出力を選択し、前記第１のＡＤ変換器において前記高域通過フィルタを通過した中間周波帯信号をディジタル信号にサンプリングすることを特徴とする車載用無線通信装置。
【請求項３】
隣接する複数のチャネルで構成された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナからの入力信号を全受信チャネルの使用帯域で制限する第１の帯域制限フィルタと、前記帯域制限フィルタの出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力を中間周波数に変換するミキサと、前記ミキサのミキシング周波数を決定する局部発振器と、前記ミキサの出力である中間周波帯信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波増幅器の出力を帯域制限する第２の帯域制限フィルタと、前記第２の帯域制限フィルタの出力をサンプリングしてディジタルデータに変換する第１のＡＤ変換器と、前記第１のＡＤ変換器の出力をディジタル信号処理により復調する復調部と、前記局部発振器の発振周波数をコントロールするコントローラ部とを備える車載用無線通信装置において、
前記第１のＡＤ変換器の出力より前記基地局が送信している信号のチャネル情報を取得する通信チャネル情報取得部と、
前記通信チャネル情報取得部で取得した情報を用いて接続するチャネルを決定するチャネル選択部と、を備え、
基地局からの送信信号を受信し、無線通信を行うチャネル周波数を選定する周波数選定時に、前記コントローラ部は、基地局からのデータを受信する２つ以上のチャネルが配置されるように前記局部発振器の周波数を設定し、前記通信チャネル情報取得部は、前記第１のＡＤ変換器のサンプリング周波数を、前記中間周波帯信号の周波数の２倍よりも低い周波数に設定したうえで、前記第２の帯域制限フィルタを通過した中間周波帯信号を前記第１のＡＤ変換器によりディジタル信号にサンプリングすることを特徴とする車載用無線通信装置。
【請求項４】
前記通信チャネル情報取得部は、受信したフレームを復調処理して得られる基地局がどの周波数で通信を行っているかを示すコードにより、基地局が送信している信号のチャネル情報を得ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の車載用無線通信装置。
【請求項５】
前記通信チャネル情報取得部は、ＦＦＴ演算により周波数解析を行い、受信チャネル信号の各チャネル周波数のパワー値を算出し、基地局が送信している信号のチャネル情報を得ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の車載用無線通信装置。
【請求項６】
前記通信チャネル情報取得部は、各受信チャネルの周波数を中心周波数とし、１つ以上のチャネルを受信する帯域幅の信号を通過するフィルタ群を並列に配置し、前記フィルタ群からのそれぞれの出力のパワー値を算出し、基地局が送信している信号のチャネル情報を得ることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の車載用無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用無線通信装置に関わり、特に狭域通信システムに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴＳ（高度道路交通システム）では、近年ＥＴＣ（ノンストップ自動料金支払いシステム）をはじめとする狭域通信システム（DSRC;Dedicated Short-Range Communication System）通信方式を用いて基地局（路側に設置された無線装置）と移動局（車両に搭載された無線装置）の間で無線通信を行うシステムが実用化されている。
現在普及しているＤＳＲＣ通信方式を用いたサービスのほとんどはＥＴＣに利用されているが、近年ＤＳＲＣに関する通信規格や法律の整備が進み、今後は様々なサービスが実現することが期待されている。駐車場やガソリンスタンドにおける決済や、ＳＡ／ＰＡ（Service Area/Parking Area）等における情報接続サービスや道路上における情報提供など、ＤＳＲＣを応用したさまざまなサービスが可能となる。
ＤＳＲＣは、５．８ＧＨｚ帯の周波数帯を使用し通信可能な範囲は、およそ数ｍから３０ｍ程度である。また、伝送速度はＥＴＣでも使用されているＡＳＫ変調方式を用いた１Ｍｂｐｓに加え、π／４  ｓｈｉｆｔ  ＱＰＳＫ変調方式を用いた４Ｍｂｐｓの２種類の伝送速度が規定されている。ＤＳＲＣの移動局は、基地局から送信されるスロット割付情報やフレーム制御などからなるＦＣＭＣ（Frame Control Message Channel）を受信し、無線通信に使用する周波数を決定する。ＤＳＲＣではアプリケーションによってＥＴＣのようにＡＳＫ変調方式のみを用いる通信装置もあるため、互換性を確保するためＦＣＭＣはＡＳＫ変調方式を用い、選択が可能ならば、メッセージデータにはπ／４  ｓｈｉｆｔ  ＱＰＳＫ変調方式を用いることもできる。
【０００３】
図７は、狭域通信システムの標準規格であるＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７５における無線周波数と各チャネルの配置を示した図である。
ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７５規格では、アップリンク用、ダウンリンク用にそれぞれ７チャネルずつ割り当てられ、アップリンク周波数とダウンリンク周波数はペアになっている。図７のチャネル配置から明らかなように、アップリンクとダウンリンクでは４０ＭＨｚ離れたチャネルを使用することとなる。つまり、基地局からの送信信号は、５．７７５ＧＨｚから５．８０５ＧＨｚの最大７チャネルに設定され、移動局で受信される。
また、ＤＳＲＣでは、路側に設置された基地局と高速移動する車両に搭載された移動局との間で通信を行うため、データの送受信が行える時間は非常に短い。そのため、できるだけ短時間で基地局と接続処理を終えることが望ましい。移動局は基地局と接続するために、まず通信可能な接続チャネルを走行中に探す必要がある。
【０００４】
前記のように７チャネル存在するダウンリンク・チャネルの中から順番に基地局のサーチを行う。この時に基地局からのＦＣＭＣを受信、ＣＲＣ検定を行い、ＣＲＣ検定結果が正常の時、周波数を選定することができる。移動局は、このＦＣＭＣのＣＲＣ検定を各チャネルで複数回実行の上、周波数を選定することが望ましいとされている。
さらに、２つ以上のチャネルでＦＣＭＣのＣＲＣ検定結果が正常であったならば、各チャネルごとの受信電力を比較して、周波数を選定することが望ましいとされている。規格では周波数選定時間が定義されており、最大９スロットのフレームを９フレーム以内の時間おいて各チャネルで周波数選定を行うとなっている。つまり、１チャネルあたり最大６３ｍｓｅｃ時間が必要となり、もしも全チャンネルが使用中で受信可能な状態であったなら、全チャネルをサーチし、受信状況が良好で最大のパワーを示すチャネルを選択するのに最大で４４１ｍｓｅｃの時間が必要となる。これは時速１２０ｋｍで走行中の車両の場合、約１５ｍも進むこととなる。このように通信可能な接続チャネルの選定に多くの時間を費やすことは、データの送受信が行える時間を減少させ、送受信できるデータの量を低下させてしまう。
【０００５】
ところで、受信機のＲＦ構成はいろいろな種類が考えられ、一般的にはスーパーヘテロダイン方式やダイレクトコンバージョン方式またはＬＯＷ−ＩＦ方式などが採用されている。ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７５規格のシステムでもいろいろなＲＦ構成が考えられる。
図８は従来の受信系のＲＦ構成の一例を示した図である。
この図８における受信機は、高周波信号を受信するアンテナ５０と、アンテナ５０からの入力信号を使用する全受信チャンネル使用帯域で制限する帯域制限フィルタ（第１のＢＰＦ）５１と、第１のＢＰＦ５１の出力信号を増幅する低雑音増幅器（ＬＮＡ）５２と、ＬＮＡ５２の出力を中間周波数に変換するためのミキサ（Ｍｉｘ）５３と、ミキサ５３のミキシング周波数を決定する可変可能な局部発振器５９と、ミキサ５３の出力である中間周波（ＩＦ）帯信号を増幅するＩＦＡＭＰ５４と、ＩＦＡＭＰ５４の出力を帯域制限するための中間周波帯域制限フィルタ（第２のＢＰＦ）５５と、第２のＢＰＦ５５の出力をサンプリングしてディジタルデータに変換するＡＤ変換器（ＡＤＣ）５６と、ＡＤＣ５６により変換されたディジタルデータから信号を復調する復調部５７と、局部発振器の発振周波数をコントロールするコントローラ部５８とを備えて構成される。
【０００６】
このように構成される受信機では、アンダーサンプリングを行うとＡＤＣ５６のサンプリング周波数を低くできるので、でディジタル信号処理による復調処理の動作周波数を低くすることが可能となり、受信機の低消費電力化を実現することができるというメリットがある。
前記のようにＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７５規格のシステムでは、送受信機のチャネルが４０ＭＨｚ離れていることから、受信用のＲＦ周波数変換を送信チャネルと同じ周波数の局部発振器でミキシングすると、受信ＩＦ信号として４０ＭＨｚを中心とした信号が得られる。このようにすることで、受信ＲＦ信号は４０ＭＨｚのＩＦ信号までダウンコンバージョンされて、復調処理を行うことができるため、前記のように送受信で局部発振器をひとつで実現できるというメリットもある。
図９に受信信号とアンダーサンプリングの関係を示す。
この図９に示すように、サンプリング周波数を３２．７６８ＭＨｚで動作させた時の４０ＭＨｚの受信信号は７．２３２ＭＨｚを中心とした受信帯域に現れる。
【０００７】
図１０はサンプリング周波数が３２．７６８ＭＨｚの時に、チャネル７で接続した基地局（５．７７５ＧＨｚで受信）からの受信信号と他チャネルのＩＦ周波数と折り返し周波数の関係を示した図である。アンダーサンプリング手法ではサンプリング周波数の１／２の帯域で折り重なるため、受信する信号帯域以外の他チャネル信号の影響を受けやすい。
図１１は図１０と同様に、サンプリング周波数が３２．７６８ＭＨｚ、チャネル７で接続した時にＩＦ周波数と折り返し周波数の様子を示す図である。
従来の無線通信装置では図１１（ａ）に示すように、受信信号以外の帯域を帯域制限フィルタ（ＢＰＦ）で十分にカットしてしまう。このことは通信可能な周波数の選定が終了し、基地局と接続した後で、メッセージデータの送受信を行う時には、妨害波が発生したことによる通信エラーを防ぐために大変有効である。
しかし、受信信号以外の帯域をカットしてしまうため、１回の周波数設定で１つのチャネルでの通信情報しか得られなくなってしまう。つまり図１１（ｂ）のように受信帯域を広げ、１回の周波数設定で複数のチャネルでの通信情報を取得すれば、通信可能な周波数選定時間を短くすることができる。
さらにＤＳＲＣではＡＳＫ変調方式を用いて送信することができ、互換性を確保するためにはデータにπ／４  ｓｈｉｆｔ  ＱＰＳＫ変調方式を用いる場合でも、ＦＣＭＣはＡＳＫ変調方式を用いることができる。ＡＳＫ変調方式は、振幅で情報を伝えるために、送信機と受信機の中間周波数が合っていなくても復調することができる。
【０００８】
図１２は、サンプリング周波数を３２．７６８ＭＨｚで、チャネル１に中心周波数を設定（５．７９５ＧＨｚで受信）した時における受信信号と他チャネルのＩＦ周波数と折り返し周波数の関係を示した図である。
サンプリング周波数を３２．７６８ＭＨｚとした時には、チャネル６（５．７８０ＧＨｚ）の信号が７．７６８ＭＨｚを中心とした信号として折り返して現れる。本来の受信信号（５．７９５ＧＨｚ）が７．２３２ＭＨｚを中心とした受信帯域に現れるため、妨害波になるチャネル６の信号と希望波の中心周波数とは０．５３６ＭＨｚしか離れていない。そのため受信機では希望波が同時刻に出力されていなければ、一般的に復調部に備える、妨害波やダウンコンバージョンの結果生じる不要成分をカットするＬＰＦを通したとしても、妨害波になるチャネル６の信号を問題なく復調できる。ＦＣＭＣには基地局が通信を行っている周波数を示すコードが含まれるため、ＣＲＣ検定結果が正常であれば、受信したチャネルの無線周波数を特定することができる。
【０００９】
なお、ＩＦ帯信号をアンダーサンプリングにより復調処理する方式は従来技術として特許文献１、２などの先願特許が公開されている。
特許文献１では、複数のＢＰＦを用い、アンダーサンプリングによる折り返し雑音をカットしている。そのため一般的な無線通信装置と同様、周波数選定時には１回の周波数設定で１つのチャネルの通信状況しか取得できず、周波数選定時間に多くの時間を割いてしまう。
特許文献２では、妨害波と希望波と受信強度に応じてサンプリング周波数を変化させている。しかし、妨害波による通信エラーを防ぐことを目的としており、受信中のチャネルに影響のある妨害波の存在の検出は行うが、妨害波や受信帯域以外のチャネル周波数の通信状況の検出を行わず、周波数選定時間を短縮まで考慮されていない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３１８７６０公報
【特許文献２】特開２００４−９６１４１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のように車載用無線通信装置では、短い時間でのデータ送受信を行うことを求められるため、できるだけ短い時間で接続処理を行うことが望ましい。そのため通信可能な接続チャネルの選定は、短時間で終了させることが望ましい。一方、アンダーサンプリング手法で受信処理を行う受信機は、妨害波が希望波に折り重なる現象が発生する。これにより周波数選定時には、１回の周波数設定で複数のチャネル情報を取得することができるため、周波数選定時間の短縮につながる。
本発明はかかる課題に鑑み、高速で移動する車載用通信装置の移動局において、アンダーサンプリング方式で受信することにより受信中のチャネル以外のチャネルの信号が折り返すことを用いて効率よく通信を行う基地局を選択し、送受信できるデータ量を増加させることができる車載用無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、隣接する複数のチャネルで構成された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナからの入力信号を全受信チャネルの使用帯域で制限する第１の帯域制限フィルタと、前記第１の帯域制限フィルタの出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力を中間周波数に変換するミキサと、前記ミキサのミキシング周波数を決定する局部発振器と、前記ミキサの出力である中間周波帯信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波増幅器の出力を帯域制限する第２の帯域制限フィルタと、前記第２の帯域制限フィルタの出力をサンプリングしてディジタルデータに変換する第１のＡＤ変換器と、前記第１のＡＤ変換器の出力をディジタル信号処理により復調する復調部と、前記局部発振器の発振周波数をコントロールするコントローラ部とを備える車載用無線通信装置において、前記中間周波数のＤＣ成分をカットする高域通過フィルタと、前記高域通過フィルタを通過した中間周波帯信号を、該中間周波帯信号の２倍の周波数よりも低い周波数でサンプリングする第２のＡＤ変換器と、前記第２のＡＤ変換器の出力より基地局が送信している送信信号のチャネル情報を取得する通信チャネル情報取得部と、前記通信チャネル情報取得部で取得した情報を用いて接続するチャネルを決定するチャネル選択部と、を備え、前記基地局からの送信信号を受信し、無線通信を行うチャネル周波数を選定する周波数選定時、前記コントローラ部は、前記基地局からのデータを受信する全チャネルが配置されるように前記局部発振器の周波数を設定し、前記通信チャネル情報取得部は、前記中間周波増幅器の出力を前記第２のＡＤ変換器によりディジタルデータにサンプリングすることを特徴とする。
このような本発明によれば、１回の周波数設定で全てのチャネルの通信情報を取得することができる。そのため、効率よくチャネル選択を行うことが可能となり、チャネル選択にかかる時間を大幅に短縮することができる。
【００１３】
また請求項２に記載の本発明は、隣接する複数のチャネルで構成された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナからの入力信号を全受信チャネルの使用帯域で制限する第１の帯域制限フィルタと、前記第１の帯域制限フィルタの出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力を中間周波数に変換するミキサと、前記ミキサのミキシング周波数を決定する局部発振器と、前記ミキサの出力である中間周波帯信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波増幅器の出力を帯域制限する第２の帯域制限フィルタと、前記第２の帯域制限フィルタの出力をサンプリングしてディジタルデータに変換する第１のＡＤ変換器と、前記第１のＡＤ変換器の出力をディジタル信号処理により復調する復調部と、前記局部発振器の発振周波数をコントロールするコントローラ部とを備える車載用無線通信装置において、前記中間周波数のＤＣ成分をカットする高域通過フィルタと、前記第２の帯域制限フィルタの出力と前記高域通過フィルタの出力とを選択可能なフィルタ選択部と、前記第１のＡＤ変換器の出力より前記基地局が送信している信号のチャネル情報を取得する通信チャネル情報取得部と、前記通信チャネル情報取得部で取得した情報を用いて接続するチャネルを決定するチャネル選択部と、を備え、基地局からの送信信号を受信し、無線通信を行うチャネル周波数を選定する周波数選定時、前記コントローラ部は、前記基地局からのデータを受信する全チャネルが配置されるように前記局部発振器の周波数を設定し、前記通信チャネル情報取得部は、前記第１のＡＤ変換器のサンプリング周波数を前記中間周波帯信号の周波数の２倍よりも低い周波数に設定したうえで、前記フィルタ選択部により前記高域通過フィルタの出力を選択し、前記第１のＡＤ変換器において前記高域通過フィルタを通過した中間周波帯信号をディジタル信号にサンプリングすることを特徴とする。
本発明によれば、１回の周波数設定で全てのチャネルの通信情報を取得することができるため、効率よくチャネル選択を行うことが可能となり、チャネル選択にかかる時間を大幅に短縮することができる。
【００１４】
また請求項３に記載の本発明は、隣接する複数のチャネルで構成された高周波信号を受信するアンテナと、前記アンテナからの入力信号を全受信チャネルの使用帯域で制限する第１の帯域制限フィルタと、前記帯域制限フィルタの出力信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力を中間周波数に変換するミキサと、前記ミキサのミキシング周波数を決定する局部発振器と、前記ミキサの出力である中間周波帯信号を増幅する中間周波増幅器と、前記中間周波増幅器の出力を帯域制限する第２の帯域制限フィルタと、前記第２の帯域制限フィルタの出力をサンプリングしてディジタルデータに変換する第１のＡＤ変換器と、前記第１のＡＤ変換器の出力をディジタル信号処理により復調する復調部と、前記局部発振器の発振周波数をコントロールするコントローラ部とを備える車載用無線通信装置において、前記第１のＡＤ変換器の出力より前記基地局が送信している信号のチャネル情報を取得する通信チャネル情報取得部と、前記通信チャネル情報取得部で取得した情報を用いて接続するチャネルを決定するチャネル選択部と、を備え、基地局からの送信信号を受信し、無線通信を行うチャネル周波数を選定する周波数選定時に、前記コントローラ部は、基地局からのデータを受信する２つ以上のチャネルが配置されるように前記局部発振器の周波数を設定し、前記通信チャネル情報取得部は、前記第１のＡＤ変換器のサンプリング周波数を、前記中間周波帯信号の周波数の２倍よりも低い周波数に設定したうえで、前記第２の帯域制限フィルタを通過した中間周波帯信号を前記第１のＡＤ変換器によりディジタル信号にサンプリングすることを特徴とする。
本発明によれば、１回の周波数設定で２つ以上のチャネルの通信情報を取得することができる。そのため、効率よくチャネル選択を行うことが可能となり、チャネル選択にかかる時間を短縮することができる。
【００１５】
また請求項４に記載の本発明は、前記通信チャネル情報取得部は、受信したフレームを復調処理して得られる基地局がどの周波数で通信を行っているかを示すコードにより、基地局が送信している信号のチャネル情報を得る請求項１乃至３の何れか一項に記載の車載用無線通信装置を特徴とする。
本発明によれば、受信チャネル以外のチャネルでも、ＡＳＫ変調方式のＦＣＭＣを受信し、ＣＲＣ検定結果が正常である時に、ＦＣＭＣより基地局が送信を行っているチャネル情報を得ることができる。そのため、確実に基地局が送信を行っている周波数のチャネル情報を得ることができる。
また請求項５に記載の本発明は、前記通信チャネル情報取得部が、ＦＦＴ演算により周波数解析を行い、受信チャネル信号の各チャネル周波数のパワー値を算出し、基地局が送信している信号のチャネル情報を得る請求項１乃至３の何れか一項に記載の車載用無線通信装置を特徴とする。
本発明によれば、妨害波が発生し、アンダーサンプリングによって妨害波が希望波の受信帯域に折り返して通信エラーがおこっていても、各チャネルの通信情報を取得することができる。そのため、チャネル選択にかかる時間を短縮することができる。
また請求項６に記載の本発明は、前記通信チャネル情報取得部は、各受信チャネルの周波数を中心周波数とし、１つ以上のチャネルを受信する帯域幅の信号を通過するフィルタ群を並列に配置し、前記フィルタ群からのそれぞれの出力のパワー値を算出し、基地局が送信している信号のチャネル情報を得る請求項１乃至３の何れか一項に記載の車載用無線通信装置を特徴とする。
本発明によれば、妨害波が発生し、アンダーサンプリングによって妨害波が希望波の受信帯域に折り返して通信エラーがおこっていても、各チャネルの通信情報を取得することができる。そのため、チャネル選択にかかる時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、車載用無線通信装置の移動局受信機において、周波数選定時にアンダーサンプリング方式で受信処理を行い、１回の周波数設定で複数のチャネルの通信情報を取得して接続処理を短時間で行うことで、多量のデータを送受信できる車載用無線通信装置の移動局を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態につき説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置のブロック図である。この図１に示す無線受信装置１は、高周波信号を受信するアンテナ１０と、アンテナ１０からの入力信号を使用する全受信チャネル使用帯域で制限する帯域制限フィルタ（第１の帯域制限フィルタ、以下、第１のＢＰＦと称する）１１と、第１のＢＰＦ１１の出力信号を増幅する低雑音増幅器（ＬＮＡ）１２と、ＬＮＡ１２の出力を中間周波数に変換するミキサ（Ｍｉｘ）１３とを備えている。ミキサ１３には局部発振器１９が接続され、ミキシングする周波数を決定している。ミキサ１３の出力は、中間周波（ＩＦ）帯信号を増幅するＩＦ増幅器（ＩＦアンプ）１４と、ＩＦ増幅器１４の出力を帯域制限する中間周波帯域制限フィルタ（第２の帯域制限フィルタ、以下、第２のＢＰＦと称する）１５と、第２のＢＰＦ１５の出力をサンプリングしてディジタルデータに変換する第１のＡＤ変換器（第１のＡＤＣ）１６と、第１のＡＤＣ１６により変換されたディジタルデータから信号を復調する復調部１７とコントローラ部１８と、を備えている。
【００１８】
さらに、本実施の形態の無線受信装置では、ＩＦ増幅器１４の出力のＤＣ成分をカットして高域成分のみを通過させる高域通過フィルタ（ＨＰＦ）２０と、ＨＰＦ２０の出力をサンプリングしてディジタルデータに変換する第２のＡＤ変換器（第２のＡＤＣ）２１と、第２のＡＤＣ２１により変換されたディジタルデータから通信チャネルの情報を取得する通信チャネル情報取得部２２と、この通信チャネル情報取得部２２で取得した情報を用いて接続するチャネルを決定するチャネル選択部２３と、を備えている。
第１のＡＤＣ１６のサンプリング周波数は、受信ＩＦ周波数の２倍よりも低い周波数に設定し、アンダーサンプリング方式を用いて受信処理を行っても良いし、受信ＩＦ周波数の２倍以上のナイキスト条件を満足する周波数に設定し、オーバーサンプリング方式を用いて受信処理を行っても良い。受信状態の良い方式を選択して使用しても良い。第１のＡＤＣ１６のみを用いて帯域制限された信号で受信処理を行うのは、使用するチャネルが決まった後になる。
一般に基地局が使用しているチャネル番号は分からないので、最初は基地局の使用チャネルを検出して、その後接続処理を行い、接続後にデータ通信を開始できる。したがって、走行中は常にチャネル検出状態にしておく必要がある。
前述の従来技術のように、チャネル毎に局部発信器の周波数を変更してチャネル検出処理を行うと、７チャネル分の検出処理に４４１ｍｓｅｃもの時間を必要とする可能性がある。
【００１９】
そこで、本実施の形態では、チャネル選択中は第１のＡＤＣ１６の代わりに第２のＡＤＣ２１を使用する。第２のＡＤＣ２１のサンプリング周波数は受信ＩＦ周波数の２倍よりも低い周波数に設定し、アンダーサンプリング方式で受信処理を行う。そして、第２のＡＤＣ２１でサンプリングされたディジタル信号を復調処理やパワーの検出を行うことで、基地局からの信号が送信されている周波数を検出する。
つまり、本実施形態では、基地局からの送信信号を受信し、無線通信を行うチャネル周波数を選定する周波数選定時、コントローラ部１８は、基地局からのデータを受信する全チャネルが配置されるように局部発振器１９の周波数を設定し、通信チャネル情報取得部２２は、ＩＦ増幅器１４の出力を第２のＡＤＣ２１によりディジタルデータにサンプリングするようにした。
その後、検出処理によって得られた情報を基にコントローラ部１８は、周波数設定を行い、通常受信に戻して第１のＡＤＣ１６により受信したフレームを解析する。勿論、ＦＣＭＣから基地局の通信情報が得られなかったチャネルや、周波数選定時にパワーがないと判定されたチャネルは受信対象外とする。パワーの判定には閾値を用いて実施すればよい。このようにすることで一度に複数のチャネルの通信情報を得ることが出来るので、周波数選定に要する時間が短くて済む。
【００２０】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置のブロック図である。
図２に示す無線受信装置３０は、図１に示す無線受信装置１のように第２のＡＤＣ２１を使う変わりに、セレクタ（フィルタ選択部）３１を設け、第１のＡＤＣ１６のサンプリング周波数を動的に変更して、一つのＡＤＣで実現できるようにしたものである。これにより、ＡＤＣを２つ搭載する必要がなくなるので、コスト面でメリットがある。
基本的な動作手順は前述の説明と同じであるが、チャネル選択中は図２のようにＤＣカット用のＨＰＦ出力信号を使うようにセレクタ３１で信号パスを切り替え、同時に第１のＡＤＣ１６のサンプリング周波数をＩＦ信号の２倍よりも低い周波数へと変更する。使用するチャネルが決定している時には、第２のＢＰＦ１５による帯域制限された信号を使うようにセレクタ３１で信号パスを切り替える。
この時、第１のＡＤＣ１６のサンプリング周波数は、受信ＩＦ周波数の２倍よりも低い周波数に設定し、アンダーサンプリング方式を用いて受信処理を行っても良いし、受信ＩＦ周波数の２倍以上のナイキスト条件を満足する周波数に設定し、オーバーサンプリング方式を用いて受信処理を行っても良い。または受信状態の良い方式を選択して使用しても良い。これにより、全チャネルのパワー算出が可能となり、前記同様チャネル選択順序を決定できる。
【００２１】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る無線受信装置のブロック図である。
図３に示す無線受信装置４０は、図１及び図２に示した無線受信装置１、３０に設けられていたＨＰＦ２０を用いることなく、第１のＡＤＣ１６のサンプリング周波数を動的に変更して、第２のＢＰＦ１５の出力から取得できる２つ以上のチャネルの通信情報を取得するものである。これにより、ＨＰＦ２０を搭載する必要がなくなるので、コスト面でメリットがある。基本的な動作手順は前述の説明と同じであるが、周波数選定中は第１のＡＤＣ１６のサンプリング周波数をＩＦ信号の２倍よりも低い周波数へと変更する。
第２のＢＰＦ１５により帯域制限された信号を周波数選定に用いるため、一度の周波数設定で全チャネルの検出処理を行うのは難しくなる。そのため、周波数設定を複数回行って検出処理をする必要がある。また第２のＢＰＦ１５から２つ以上のチャネルの信号が出力されるため、周波数選定時以外では、ディジタルのＬＰＦやＢＰＦでさらに不要な帯域の信号をカットしたり、サンプリング周波数を高速にすることで、妨害波の影響を防ぐ必要がある。
【００２２】
なお、第１〜第３の本実施の形態において、通信チャネル情報取得部２２における基地局が送信している信号のチャネル情報の取得方法について説明する。
先ず、第１のチャネル情報の取得方法について説明する。
この場合は、図１に示した無線受信装置を有する車載用無線通信装置の移動局において、サンプリング周波数を３２．７６８ＭＨｚで、チャネル７に周波数を設定して、周波数選定を行うとする。勿論、周波数選定に使用するチャネルはどのチャネルでも構わないし、サンプリング周波数はアンダーサンプリングを行える周波数であればどの周波数でも構わない。チャネル７に周波数（移動局の受信中心周波数を５．７７５ＧＨｚ）を設定した時における、受信信号と他チャネルのＩＦ周波数と、折り返し周波数の関係は、上記図１０に示される。
【００２３】
また、図４に各チャネルにおけるフレームの送出状況を示す。なお、横軸は時間、縦軸はチャネル番号（無線周波数）である。
この図４に示すように、異なった時間で各フレームが送出され、且つ、フレームがＥＴＣなどのサービスで使用されているＡＳＫ変調で送出されている場合には、移動局の周波数がチャネル７に設定されていても、全てのチャネルのフレームを受信することができる。これは、ＡＳＫ変調は信号の振幅を変化させて情報を伝える変調方式であるため、位相や周波数を使った変調方式（例えば、ＰＳＫ変調やＦＳＫ変調）と違って、受信信号と受信機のチャネル番号が合っていなくても復調を行うことが出来るためである。
このように、受信したフレームを復調、ＣＲＣ検定を行う。周波数選定プロセスは、前述のように１つの周波数設定のみで行ってもよいし、１回の周波数設定で全チャネルをカバーできなければ複数回設定して選定を行ってもよい。
【００２４】
周波数選定プロセスでは、どのチャネルで基地局と通信するかを選定しなければならない。従来方式の受信機では周波数設定したチャネルのフレームのみが受信される。そのため、受信中のフレームがどのチャネルで送信されたフレームかをすぐに判別することができる。しかし、本実施形態の移動局が行う周波数選定プロセスにおいては、１回の周波数設定で全てのチャネルのフレームを受信できる可能性があるため、受信中のフレームがどの周波数で送信されたフレームであるかをすぐに判別することはできない。
ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７５規格のＦＣＭＣでは、フレームを送信した基地局がどの周波数で運用しているかを示す周波数種別識別子を含むように規定されている。
そこで、本実施形態ではＣＲＣ検定を行い、ＣＲＣ検定結果が正常であった時に、フレームに含まれる周波数種別識別子を解析し、基地局が運用しているチャネル情報を取得、複数の基地局が検出された場合にはパワーや受信状態の良い基地局が使用しているチャネルへと移行するようにしている。
【００２５】
次に、第２のチャネル情報の取得方法について説明する。
この場合は、図１に示した無線受信装置を有する車載用無線通信装置の移動局において、サンプリング周波数を３２．７６８ＭＨｚで、チャネル７に周波数を設定して周波数選定を行う。
図５は、ＦＦＴ演算によって得られた各チャネルのパワースペクトラムを示した図である。このようにＦＦＴ演算を行えば、どのチャネルで基地局が運用しているかを解析でき、全チャネルでＦＣＭＣのＣＲＣ検定を行う必要がない。
そのため、ＦＦＴ演算を行い、解析結果で一定のパワーが確認できたチャネルのみ、オーバーサンプリング方式を用いた通信エラーの少ない受信状態で、再度ＦＣＭＣのＣＲＣ検定を行い、接続する基地局の選定を行うことができる。
【００２６】
次に、第３のチャネル情報の取得方法について説明する。
図６は、通信チャネル情報取得部の一例を示した図である。
図６のようにチャネルごとに帯域制限フィルタ（ＢＰＦ）５１−１〜５１−７を用意し、フィルタ群を通過した信号のパワー値をパワースペクトラム算出部５２−１〜５２−７でそれぞれ算出することで、どのチャネルで基地局が運用しているかを解析できる。そのため、全チャネルでＦＣＭＣのＣＲＣ検定を行う必要がない。フィルタ群を通過した信号のパワー値が一定値を超えたチャネルのみ、オーバーサンプリング方式を用いた通信エラーの少ない受信状態で、再度ＦＣＭＣのＣＲＣ検定を行い、接続する基地局の選定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置のブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置のブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る無線受信装置のブロック図である。
【図４】各チャネルにおけるフレームの送出状況を示した図である。
【図５】ＦＦＴ演算によって得られた各チャネルのパワースペクトラムを示した図である。
【図６】通信チャネル情報取得部の一例を示した図である。
【図７】狭域通信システムの標準規格であるＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７５における無線周波数と各チャネルの配置を示した図である。
【図８】従来の受信系のＲＦ構成の一例を示した図である。
【図９】受信信号とアンダーサンプリングの関係を示した図である。
【図１０】サンプリング周波数が３２．７６８ＭＨｚの時にチャネル７で接続した基地局からの受信信号と他チャネルのＩＦ周波数と折り返し周波数の関係を示した図である。
【図１１】サンプリング周波数が３２．７６８ＭＨｚ、チャネル７で接続した時にＩＦ周波数と折り返し周波数の様子を示す図である。
【図１２】サンプリング周波数を３２．７６８ＭＨｚで、チャネル１に中心周波数を設定した時における受信信号と他チャネルのＩＦ周波数と折り返し周波数の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００２８】
１、３０、４０…無線受信装置、１０…アンテナ、１１…第１のＢＰＦ、１２…ＬＮＡ、１３…ミキサ、１４…ＩＦ増幅器、１５…第２のＢＰＦ、１６…第１のＡＤＣ、１７…復調部、１８…コントローラ部、１９…局部発振器、２０…ＨＰＦ、２１…第２のＡＤＣ、２２…通信チャネル情報取得部、２３…チャネル選択部、３１…セレクタ、５１−１〜５１−７…ＢＰＦ、５２−１〜５２−７…パワースペクトラム算出部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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