(57)【要約】【課題】信号の受信時点をより高精度に特定することができる受信装置、該受信装置を利用する測距システム及び測位システム、コンピュータプログラム、並びに受信時点特定方法を提供する。【解決手段】受信装置１では、受信した信号及び受信した信号に含まれる基準信号の複製であるレプリカ信号が夫々、第１演算部１３及び第２演算部１４へ入力される。第１演算部１３及び第２演算部１４夫々により、所定の演算処理が行なわれて受信信号及びレプリカ信号夫々の演算信号が求められる。第２マッチトフィルタ１５により演算信号間の相関がとられ、受信時点特定部１６により受信時点が特定される。【選択図】図１
2009186240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信される信号に含まれる基準信号の複製を記憶しておき、前記信号を受信した場合に受信時点を特定する受信装置であって、
受信した信号の実部と虚部とを用いた所定の演算により第１演算信号を求める第１演算手段と、
前記複製の実部と虚部とを用いた所定の演算により第２演算信号を求める第２演算手段と、
前記第１演算信号及び前記第２演算信号の相関に基づいて受信時点を特定する特定手段と
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項２】
前記特定手段は、
第１演算信号及び第２演算信号の時間軸上の相関をとるようにしてあり、
前記相関の相関曲線に含まれる複数の特徴点を特定する手段と、
特定された特徴点間に相当する時間差を特定する手段と、
予め時間差毎に対応付けられている補正値の内、特定された時間差に対応する補正値を取得する取得手段と、
該取得手段が取得した補正値を用い、受信時点を補正する補正手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記特定手段は、
前記相関の相関曲線に含まれ、相関の絶対値が最大である極大点又は極小点に相当する時点を特定する手段と、
前記補正手段は、前記取得手段が取得した補正値を用い、特定された時点を補正するようにしてあること
を特徴とする請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記第１演算手段は、前記受信した信号を複数回乗算して第１演算信号を求めるようにしてあり、
前記第２演算手段は、前記複製を複数回乗算して第２演算信号を求めるようにしてあること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の受信装置。
【請求項５】
受信した信号に重畳されている遅延信号を解析する解析手段と、
該解析手段が解析した遅延信号の内の、受信する信号の帯域幅に関する基準時間よりも遅延時間が長い後方遅延信号を推定する手段と、
受信した信号から、前記後方遅延信号を除去する除去手段と
を備え、
前記第１演算手段は、前記除去手段が前記後方遅延信号を除去した後の信号の実部と虚部とを用いて第１演算信号を求めるようにしてあること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の受信装置。
【請求項６】
受信した信号から前記基準信号が含まれる範囲の信号を抽出する手段を備えること
を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の受信装置。
【請求項７】
基準信号と送信時点の情報とを含む信号を送信する送信装置、及び請求項１乃至６のいずれか１つに記載の受信装置を備え、
該受信装置が前記送信装置から受信した信号に含まれる送信時点と、受信装置が特定した受信時点との時間差から送信装置及び受信装置間の距離を測定するようにしてあること
を特徴とする測距システム。
【請求項８】
基準信号と送信時点の情報とを含む信号を送信する送信装置、及び請求項１乃至６のいずれか１つに記載の受信装置を備えて前記送信装置又は受信装置の位置を測定する測位システムであって、
前記送信装置又は受信装置の少なくとも一方は複数備えられ、
前記送信装置又は受信装置のいずれか複数備えられる装置の位置情報を記憶しておく手段と、
前記送信装置から送信された信号に含まれる送信時点、及び、前記受信装置が特定した受信時点の時間差から距離を測定する測距手段と、
前記位置情報及び測距手段が測定した距離に基づき、前記送信装置又は受信装置の内の位置情報が未知である装置の位置を測定する手段と
を備えることを特徴とする測位システム。
【請求項９】
送信される信号を受け付けるコンピュータに、前記信号に含まれる基準信号の複製を記憶させておき、前記信号を受信した場合に受信時点を特定させるコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
受信した信号の実部と虚部とを用いた所定の演算により第１演算信号を求める第１演算手段、
前記複製の実部と虚部とを用いて所定の演算により第２演算信号を求める第２演算手段、及び、
前記第１演算信号及び前記第２演算信号の相関に基づいて受信時点を特定する特定手段
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１０】
送信される信号に含まれる基準信号の複製を記憶しておき、前記信号を受信した場合に受信時点を特定する受信時点特定方法であって、
受信した信号の実部と虚部とを用いた所定の演算により第１演算信号を求め、
前記複製の実部と虚部とを用いた所定の演算により第２演算信号を求め、
前記第１演算信号及び前記第２演算信号の相関に基づいて受信時点を特定する
ことを特徴とする受信時点特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波の送受信に要する時間から移動体の位置を測定する測位技術に関し、特に、送信される信号の受信時点をより高精度に特定することができる受信装置、該受信装置を含む測距システム及び測位システム、並びにコンピュータプログラム及び受信時点特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置検出をより精度よく実現するために種々の方法が提案されている。特許文献１には、電波源からの電波の到達時間差から距離を算出して位置を検出するに際し、マルチパス、位相ずれの影響を除去して精度を上げる技術が開示されている。また、特許文献２には複数の電波を受信し、夫々の位相差から距離を算出し位置を検出する技術が開示されている。そして、特許文献３には、到達時間差又は位相差を正確に算出するために、電波源である送信装置のクロックと受信装置のクロックとを同期させる技術が開示されている。
【０００３】
これらの方法では、電波源から送信される電波に含まれる特定の信号を受信した時点、又は、受信した複数の電波に夫々含まれる特定の信号の位相差から距離を算出する。
【０００４】
特定の信号としては、例えば地上波デジタルテレビ、無線ＬＡＮ（８０２．１１ａ）などで利用されているＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式では、パイロット信号と呼ばれる基準信号が利用される。パイロット信号は、信号からの情報を読み出す時点の基準のために含まれている信号である。受信装置は、送信されるパイロット信号と同じ信号を記憶しておき、受信した信号との相関出力に基づき相関が極大となる時点からパイロット信号を受信した時点を特定し、特定した時点を基準に信号に含まれるシンボルの区切りを検出して信号を復調し、情報を取り出す。
【特許文献１】特許第３７３９０７８号公報
【特許文献２】特許第３３８３７９７号公報
【特許文献３】特許第３９６１９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放射される電波は種々の原因でノイズを含む。直接到達した電波と反射によって遅延して到達した電波とが重畳して受信される（マルチパスという）ので相関の極大に相当する時点が後方へずれるか、又は、相関曲線が鈍る。これにより、シンボルの区切りの検出がずれる場合がある。ただし、ＯＦＤＭ方式における本来の通信用途では、マルチパスの影響を受けて検出されたシンボルの区切りが少々ずれている程度であれば十分に信号の復調が可能なように対処がされている。
【０００６】
しかしながら、特定の信号を受信した受信時点を位置検出に利用する場合、受信時点をより精度よく求める必要がある。例えば、受信した信号と特定の信号との相関が極大となる時点がマルチパスの影響を受けてずれ、受信時点が５０ナノ秒誤って特定された場合、現状の多くの通信用途では問題なく情報を取り出すことができるものの、位置検出用途では５０ナノ秒の誤差は１５メートルの誤差に相当し、精度が不十分なときがある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、信号の受信時点をより高精度に特定することができる受信装置、該受信装置を利用する測距システム及び測位システム、コンピュータを前記受信装置として機能させるコンピュータプログラム、並びに、受信時点特定方法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】
【０００８】
第１発明に係る受信装置は、送信される信号に含まれる基準信号の複製を記憶しておき、前記信号を受信した場合に受信時点を特定する受信装置であって、受信した信号の実部と虚部とを用いた所定の演算により第１演算信号を求める第１演算手段と、前記複製の実部と虚部とを用いた所定の演算により第２演算信号を求める第２演算手段と、前記第１演算信号及び前記第２演算信号の相関に基づいて受信時点を特定する特定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る受信装置は、前記特定手段は、第１演算信号及び第２演算信号の時間軸上の相関をとるようにしてあり、前記相関の相関曲線に含まれる複数の特徴点を特定する手段と、特定された特徴点間に相当する時間差を特定する手段と、予め時間差毎に対応付けられている補正値の内、特定された時間差に対応する補正値を取得する取得手段と、該取得手段が取得した補正値を用い、受信時点を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係る受信装置は、前記特定手段は、前記相関の相関曲線に含まれ、相関の絶対値が最大である極大点又は極小点に相当する時点を特定する手段と、前記補正手段は、前記取得手段が取得した補正値を用い、特定された時点を補正するようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係る受信装置は、前記第１演算手段は、前記受信した信号を複数回乗算して第１演算信号を求めるようにしてあり、前記第２演算手段は、前記複製を複数回乗算して第２演算信号を求めるようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係る受信装置は、受信した信号に重畳されている遅延信号を解析する解析手段と、
該解析手段が解析した遅延信号の内の、受信する信号の帯域幅に関する基準時間よりも遅延時間が長い後方遅延信号を推定する手段と、受信した信号から、前記後方遅延信号を除去する除去手段とを備え、前記第１演算手段は、前記除去手段が前記後方遅延信号を除去した後の信号の実部と虚部とを用いて第１演算信号を求めるようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
第６発明に係る受信装置は、受信した信号から前記基準信号が含まれる範囲の信号を抽出する手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
第７発明に係る測距システムは、基準信号と送信時点の情報とを含む信号を送信する送信装置、及び第１発明乃至第６発明のいずれか１つの受信装置を備え、該受信装置が前記送信装置から受信した信号に含まれる送信時点と、受信装置が特定した受信時点との時間差から送信装置及び受信装置間の距離を測定するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
第８発明に係る測位システムは、基準信号と送信時点の情報とを含む信号を送信する送信装置、及び第１発明乃至第６発明のいずれか１つの受信装置を備えて前記送信装置又は受信装置の位置を測定する測位システムであって、前記送信装置又は受信装置の少なくとも一方は複数備えられ、前記送信装置又は受信装置のいずれか複数備えられる装置の位置情報を記憶しておく手段と、前記送信装置から送信された信号に含まれる送信時点、及び、前記受信装置が特定した受信時点の時間差から距離を測定する測距手段と、前記位置情報及び測距手段が測定した距離に基づき、前記送信装置又は受信装置の内の位置情報が未知である装置の位置を測定する手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
第９発明に係るコンピュータプログラムは、送信される信号を受け付けるコンピュータに、前記信号に含まれる基準信号の複製を記憶させておき、前記信号を受信した場合に受信時点を特定させるコンピュータプログラムであって、コンピュータを、受信した信号の実部と虚部とを用いた所定の演算により第１演算信号を求める第１演算手段、前記複製の実部と虚部とを用いて所定の演算により第２演算信号を求める第２演算手段、及び、前記第１演算信号及び前記第２演算信号の相関に基づいて受信時点を特定する特定手段として機能させることを特徴とする。
【００１７】
第１０発明に係る受信時点特定方法は、送信される信号に含まれる基準信号の複製を記憶しておき、前記信号を受信した場合に受信時点を特定する受信時点特定方法であって、受信した信号の実部と虚部とを用いた所定の演算により第１演算信号を求め、前記複製の実部と虚部とを用いた所定の演算により第２演算信号を求め、前記第１演算信号及び前記第２演算信号の相関に基づいて受信時点を特定することを特徴とする。
【００１８】
第１発明、第９発明及び第１０発明では、送信される信号の内の９０°位相遅れに相当する虚部の成分が反映され、且つ疑似的に高周波信号となる演算を利用することにより特に、最も早く受信される信号の近傍で受信される遅延信号による影響が顕在化される。これにより、遅延信号による影響の度合いに応じて受信時点を特定することが可能となる。
【００１９】
第２発明では、受信した信号と基準信号の複製とに対して演算信号を用いた場合に得られる時間軸上の相関曲線の特徴点間に相当する時間差が、受信した信号に含まれる遅延信号により引き伸ばされ、更に遅延時間に応じて引き伸ばされる時間差が変化することを利用し、特定される時間差に予め対応付けられている補正値を用いて受信時点を補正する。これにより、遅延信号の詳細な解析を必ずしも行なうことなく演算処理を加える簡易な構成で、分離が困難な遅延時間の短いものも含めた遅延信号による影響の度合いを評価することが可能となる。評価された度合いに応じて受信時点を補正することにより、受信時点の特定精度が高められる。
【００２０】
第３発明では、受信した信号及び基準信号の複製夫々に対して演算処理を行なった場合、演算処理を行なう前と比して相関曲線の絶対値が最大である極大点又は極小点に相当する時点は変化しないが、その極大点又は極小点近傍の曲線が鋭くなり、前後の極小点又は極大点等の特徴点間に相当する時間差が変化することを利用し、時間軸上の相関の絶対値が最大となる極大点又は極小点に相当する時点を第１段階の受信時点と特定し、第１段階の受信時点を補正値によって補正して受信時点を特定する。演算処理によって相関曲線の極大点又は極小点近傍の曲線が鋭くなるので、受信時点の特定の精度が高められる。
【００２１】
第４発明では、抽出された信号及び複製の信号を夫々複数回乗算して演算信号が求められる。信号を複数回かけ合わせる演算により、疑似的に高周波信号となって第１演算信号及び第２演算信号との相関をとった場合、相関曲線に含まれる絶対値が最大である極大点、及びその他の極大点、極小点等の特徴点が鋭くなり、これらの特徴点の特定の精度が上がる。これにより、相関曲線の特徴点に基づき特定される受信時点の精度が高くなる。
【００２２】
第５発明では、受信する信号に含まれる基準信号を含む範囲に解析対象を限定することにより、演算量を削減することが可能となる。
【００２３】
第６発明では、基準時間よりも長い時間遅れて受信された遅延信号を予め除去してから演算処理を行ない相関をとる。基準時間とは、信号の帯域幅に関する時間であって、遅延時間が基準時間よりも長い信号を元の受信した信号から除去した場合でも、元の信号を解析するに際して影響が少ないと判断できる時間である。遅延時間が長い信号の強度が大きい場合には特に、除去されてからの信号から演算信号を求めて相関をとることにより、受信時点の特定精度を上げることが可能となる。
【００２４】
第７発明及び第８発明では、遅延信号が受信した信号に含まれる場合に、演算処理を利用して遅延信号の影響の度合いを相関へ顕在化させることが可能となり、相関に基づいて受信時点を特定するに際し、遅延信号の度合いを考慮して時点を特定することが可能となるので、受信時点の特定精度が高まる。したがって、送信時点と受信時点との時間差を用いて距離を測定する場合、更に測定された距離を用いて位置を測定する場合にその測定精度が高まる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による場合、信号に所定の演算処理を行なって最短に受信される信号の近傍で受信される信号の影響を顕在化させることにより、簡易な構成で高精度に信号の受信時点を特定することができる。受信時点を高精度に特定できるので、距離、更に位置をより高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置１は、ＯＦＤＭ方式の電波を受信するように構成されており、受信部１０、記憶部１１、第１マッチトフィルタ１２、第１演算部１３、第２演算部１４、第２マッチトフィルタ１５、受信時点特定部１６及び計時部１７を含む。
【００２８】
受信部１０は、所定の周波数帯域の電波を受信して信号を出力する。受信部１０は、電波を受信したアンテナ部１０１から出力される信号に対し、増幅回路、フィルタ回路等を含む受信回路１０２によりアナログ／デジタル変換を行ない、後段の第１演算部１３へ出力する。
【００２９】
記憶部１１にはマスクＲＯＭ等のＲＯＭが用いられる。記憶部１１には、受信する信号に含まれるパイロット信号Ｐ（ｔ）が挿入されている時点を特定するパターンマッチ、即ち相関をとるために、パイロット信号の複製（以下、レプリカ信号Ｒ（ｔ）と呼ぶ）が記憶されている。
【００３０】
第１マッチトフィルタ１２及び第２マッチトフィルタ１５は、入力される信号間の相関をとり出力する。第１マッチトフィルタ１２は、受信部１０から出力される受信信号Ｓｒ（ｔ）と記憶部１１に記憶されているレプリカ信号Ｒ（ｔ）との時間軸上の相関をとり、第１演算部１３へ入力する。第２マッチトフィルタ１５は、第１演算部１３及び第２演算部夫々から出力される演算信号夫々の実部を抽出し、演算信号の実部間の相関をとり、受信時点特定部１６へ出力する。
【００３１】
第１演算部１３及び第２演算部１４は、入力される信号に所定の演算処理を行なって演算信号として出力する。なお、第１演算部１３が演算処理を行なう範囲は、第１マッチトフィルタ１２から出力される相関が極大となる時点Ｔc1の近傍であり、レプリカ信号Ｒ（ｔ）の時間幅ＴR と同じ幅又は時間幅ＴR 以上の幅を有する範囲とする。これにより、パイロット信号Ｐ（ｔ）が含まれているであろう範囲の信号を抽出し、演算処理を行なうことができる。実施の形態１における第１演算部１３及び第２演算部１４による演算処理は、入力される信号と、該信号の時間軸を１ナノ秒ずらした信号との乗算をとるようにしてある。具体的には第１演算部１３は受信部１０から出力される受信信号Ｓｒ（ｔ）から抽出した受信信号Ｓｒex（ｔ）とＳｒex（ｔ−１）との乗算の結果得られる演算信号を第２マッチトフィルタ１５へ出力する。そして第２演算部１４は、レプリカ信号Ｒ（ｔ）とＲ（ｔ−１）との乗算の結果得られる演算信号を第２マッチトフィルタ１５へ出力する。
【００３２】
なお、第１演算部１３及び第２演算部１４が出力する演算信号は、上述のようにＳｒex（ｔ−１）×Ｓｒex（ｔ）、及びＲ（ｔ−１）×Ｒ（ｔ）のみならず、他の演算処理によって得られる信号でもよい。例えば、第１演算部１３及び第２演算部１４に入力される信号を一般化してｆ（ｔ）とした場合に演算信号をｇ（ｔ）とすると、ｇ（ｔ）は、以下に示すような演算処理によって得られる信号でもよい。なお、ｆ（ｔ）はｆ（ｔ）＝ｆ1 （ｔ）＋ｊｆ2 （ｔ）（ｊ：虚数単位）で表わされるとする。
【００３３】
ｇ（ｔ）＝ｆ（ｔ）×ｆ（ｔ）＝｛ｆ1 （ｔ）｝2 −｛ｆ2 （ｔ）｝2 ＋ｊ２ｆ1 （ｔ）×ｆ2 （ｔ）、
ｇ（ｔ）＝ｆ（ｔ−２）×ｆ（ｔ−１）×ｆ（ｔ）、
ｇ（ｔ）＝ｆ（ｔ−３）×ｆ（ｔ−２）×ｆ（ｔ−１）×ｆ（ｔ）、
ｇ（ｔ）＝ｆ（ｔ−６４）×ｆ（ｔ）、
ｇ（ｔ）＝｛ｆ1 （ｔ）｝4 −｛ｆ2 （ｔ）｝4 
【００３４】
第２マッチトフィルタ１５には、上述のように第１演算部１３により演算処理が行なわれた受信信号Ｓｒ（ｔ）の演算信号と、第２演算部１４により演算処理が行なわれたレプリカ信号Ｒ（ｔ）の演算信号とが入力される。第２マッチトフィルタは、演算信号間の実部の相関をとり、受信時点特定部１６へ出力する。
【００３５】
受信時点特定部１６は、第２マッチトフィルタ１５から出力される相関が極大となる時点の内の、相関の絶対値が最大である時点Ｔc2を計時部１７から取得される時刻を参照して特定する。そして、受信時点特定部１６は第２マッチトフィルタ１５から出力される相関の相関曲線に含まれる特徴点を特定し、特徴点間に相当する時間差を特定する。特徴点間の時間差には予めシミュレーションによって求められる補正値Ｔが記憶部１１に対応付けられて記憶されており、受信時点特定部１６は、上述のように特定した受信時点Ｔc2から補正値Ｔを差し引いた時点Ｔc3を、より精度の高い受信時点として新たに特定する。
【００３６】
なお、図１及びその説明では、各構成部は夫々で処理を行なう構成として説明した。しかしながら、これらの構成部は説明を明瞭にするために機能的に区別されるものとして説明するのであって各機能を実現する一の構成部が備えられてもよい。
【００３７】
次に、上述のように構成される各構成部の動作によって受信時点が特定される処理をフローチャートを参照して説明する。図２は、実施の形態１における受信装置１によって受信時点が特定される処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００３８】
第１マッチトフィルタ１２は受信信号Ｓｒ（ｔ）と記憶部１１から読み出したレプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関を時間軸でとる（ステップＳ１１）。第１マッチトフィルタ１２から出力される相関が第１演算部１３へ入力されるので、第１演算部１３は、第１マッチトフィルタ１２から出力される相関が極大となる時点及びその近傍を含む矩形窓により、受信した信号Ｓｒ（ｔ）から処理対象の信号Ｓｒex（ｔ）を抽出する（ステップＳ１２）。
【００３９】
第１演算部１３及び第２演算部１４は夫々、抽出された受信信号Ｓｒex（ｔ）及びレプリカ信号Ｒ（ｔ）の演算信号を求める（ステップＳ１３）。第２マッチトフィルタ１５には、第１演算部１３及び第２演算部１４から出力される演算信号が入力されるので、第２マッチトフィルタ１５は時間軸で演算信号間の相関をとり出力する（ステップＳ１４）。
【００４０】
受信時点特定部１６は、第２マッチトフィルタ１５から出力される相関が極大となる時点の内の、相関の絶対値が最大となる時点Ｔc2を計時部１７から取得される時刻を参照して特定し、更に相関曲線の特徴点間に相当する時間差を特定する（ステップＳ１５）。受信時点特定部１６は、ステップＳ１５で特定した時点から、特定した時間差に対応する補正値を差し引くように補正し（ステップＳ１６）、受信装置１における受信時点の特定処理を終了する。
【００４１】
次に、図２のフローチャートで説明した各処理手順について具体例を挙げて詳細に説明する。図３は、実施の形態１における受信装置１の記憶部１１に記憶されているレプリカ信号Ｒ（ｔ）と、受信信号Ｓｒ（ｔ）の内容例を示す説明図である。図３の説明図では、左から右に向かって時間の経過を示し、上段からレプリカ信号Ｒ（ｔ）、受信信号Ｓｒ（ｔ）、相関信号Ｃｏｒ（ｔ）を示し、受信信号Ｓｒ（ｔ）に対する抽出範囲を破線で示している。
【００４２】
受信信号Ｓｒ（ｔ）には、所定の周期でパイロット信号Ｐ（ｔ）が含まれている。したがって、パイロット信号Ｐ（ｔ）の複製であるレプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関をとることにより、パイロット信号Ｐ（ｔ）が含まれている時点で相関が極大となるはずである。しかしながら、受信信号Ｓｒ（ｔ）は、マルチパスの影響を受けて遅れて受信される遅延信号も重畳されている。図３の説明図の例でも見かけ上、受信信号Ｓｒ（ｔ）とレプリカ信号Ｒ（ｔ）とで近似した波形を見つけることは困難である。受信された信号Ｓｒ（ｔ）とレプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関をとる場合、本来パイロット信号Ｐ（ｔ）が含まれる時点の近傍で極大となるものの、極大となる時点は後方へズレるか、又は相関曲線が鈍りを有し、相関が極大となる時点を受信時点としたときは誤りが大きくなる可能性がある。
【００４３】
実施の形態１における受信装置１では、相関が極大となる時点が遅延信号の影響を受けて後方にずれ、近傍の曲線が鈍り、且つその鈍りの度合いが遅延信号のプロファイルに応じて変化することを利用する。つまり、相関曲線の特徴点から逆に遅延信号の影響を推定する。なお、相関曲線の特徴点は上述の第１演算部１３及び第２演算部１４による演算処理によって顕在化するので、特徴点の特定が容易になる。
【００４４】
次に、相関曲線の特徴点について例を示す図面を参照して説明する。図４は、実施の形態１における受信装置１を構成する第１演算部１３及び第２演算部１４により出力される演算信号間の相関曲線に含まれる特徴点を模式的に示す説明図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すグラフ図は夫々相関曲線であり、横軸は時間を示し、縦軸は強度を示している。また、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すグラフ図では、特に注目されるべき特徴点（極大点及び極小点）を破線で囲み示し、絶対値が最大となる極大点を示している。
【００４５】
図４（ａ）は、演算処理を行なうことなしに抽出した受信信号Ｓｒex（ｔ）とレプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関をとった場合の相関曲線を表わしている。図４（ｂ）は、抽出した受信信号Ｓｒex（ｔ）及びレプリカ信号Ｒ（ｔ）を夫々２回乗算、ｇ（ｔ）＝ｆ（ｔ−１）×ｆ（ｔ）により演算処理を行なった場合の演算信号間の相関をとった相関曲線を表わしている。図４（ｃ）は、抽出した受信信号Ｓｒex（ｔ）及びレプリカ信号Ｒ（ｔ）を夫々４回乗算、ｇ（ｔ）＝ｆ（ｔ−３）×ｆ（ｔ−２）×ｆ（ｔ−１）×ｆ（ｔ）により演算処理を行なった場合の演算信号間の相関をとった相関曲線を表わしている。図４（ｄ）は、抽出した受信信号Ｓｒex（ｔ）及びレプリカ信号Ｒ（ｔ）を夫々８回乗算、ｇ（ｔ）＝ｆ（ｔ−７）×ｆ（ｔ−６）×ｆ（ｔ−５）×ｆ（ｔ−４）×ｆ（ｔ−３）×ｆ（ｔ−２）×ｆ（ｔ−１）×ｆ（ｔ）により演算処理を行なった場合の演算信号間の相関をとった相関曲線を表わしている。なお、図４（ａ）から（ｄ）までのグラフ図における強度のスケールは同一でない。
【００４６】
図４（ａ）から図４（ｄ）までのグラフ図に示すように、乗算の回数が多いほど相関曲線の極大点、極小点等の特徴点近傍が鋭い曲線を示す。ＯＦＤＭ信号はｓｉｎ関数成分を含むので、上述のような複数回の乗算演算によりかけ合わされて疑似的に高周波信号となるからである。なお、乗算演算により、受信信号に含まれる虚部、即ち９０°の位相遅れの成分が演算により実部へ含まれ、相関をとる場合に実部に虚部の成分を反映させることができる。
【００４７】
このように、演算処理によって極大点、極小点等の特徴点近傍の曲線が鋭くなり、解析による特定が容易になる。なお、演算処理を行なわない場合及び行なう場合では、相関の絶対値が最大である極大点に相当する時点は一点鎖線に示すように図４（ａ）から図４（ｄ）まで演算処理の内容によらず変化しない。実施の形態１における受信装置１では、演算処理によって容易に特定が可能となる特徴点を利用し、特徴点間の距離に相当する時間差を特定する。以下、絶対値が最大である極大点を特徴点Ｌ、特徴点Ｌの直前の極小点を特徴点Ｍ、特徴点Ｌの直後の極小点を特徴点Ｎとして説明する。なお、演算処理によっては、演算信号間の相関をとった相関曲線が、図４に示す相関曲線と極性を逆とする場合がある。その場合、絶対値が最大である極小点を特徴点Ｌとし、特徴点Ｌの直前の極大点を特徴点Ｍ、特徴点Ｌの直後の極大点を特徴点Ｎとする。
【００４８】
前述のように、受信信号Ｓｒex（ｔ）に遅延信号が重畳されている場合、レプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関曲線の絶対値が最大となる極大点近傍は、最も短い経路で到達した最短信号のみの場合と比して鈍る。このとき、遅延信号の遅延時間に応じて相関曲線の相関の絶対値が最大となる極大点近傍の曲線の鈍り具合が変化する。抽出した受信信号Ｓｒex（ｔ）及びレプリカ信号Ｒ（ｔ）夫々に上述に示した演算処理を行なうことにより、遅延信号の遅延時間に応じた相関の相関曲線の特徴の変化が顕在化し、変化の特定が容易になる。
【００４９】
図５は、抽出した受信信号Ｓｒex（ｔ）とレプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関の相関曲線が遅延信号の影響を受けて変化する例を模式的に示す説明図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すグラフ図は夫々相関曲線であり、横軸は時間を示し、縦軸は強度を示している。
【００５０】
図５（ａ）は最短信号のみが受信された場合の相関を示しており、左側のグラフ図は演算処理を行なうことなしに相関をとった場合の例であり、右側のグラフ図は４回の乗算演算を行ない相関をとった場合の例である。以下、左右のグラフ図は同様に演算処理を行なわない場合及び行なった場合の例である。図５（ｂ）は、最短信号に２０ナノ秒遅れの遅延信号が重畳されている場合の相関を示し、図５（ｃ）は、最短信号に３０ナノ秒遅れの遅延信号が重畳されている場合の相関を示している。また、図５（ｄ）は、最短信号に４０ナノ秒遅れの遅延信号が重畳されている場合の相関を示している。
【００５１】
図５（ａ）から図５（ｄ）までのグラフ図には、遅延信号の遅延時間に応じて相関曲線の相関の絶対値が最大の極大点近傍のカーブが緩やかになり、極大点が後方にずれること示されている。また、演算処理を行なう場合は遅延時間が長くなるほど特徴点ＬＭ間、ＬＮ間が夫々広がることが示されている。したがって、複数の異なる遅延時間毎に特徴点間の広がりを予め求めておくことにより、特徴点間の距離即ち時間差から逆に遅延信号による極大点のずれの大きさを推定することが可能である。
【００５２】
図６は、相関曲線に含まれる特徴点間に相当する時間差に対応する補正値の内容例を示す説明図である。ただし、図６（ａ）の説明図に示す例は、帯域幅１５．６２５ＭＨｚのＯＦＤＭ信号が送信される場合、シミュレーションによって得られる値である。
【００５３】
図６（ａ）の説明図に示すように、帯域幅１５．６２５ＭＨｚのＯＦＤＭ信号が送信される場合、最短信号のみ受信されるときには、相関曲線の特徴点ＬＭ間は１５ナノ秒、ＬＮ間は１５ナノ秒に相当する。最短信号のみ受信される場合、相関の絶対値が最大である極大点に相当する時点は、遅延信号の影響を受けていないので勿論補正値はゼロナノ秒である。２０ナノ秒遅れの遅延信号が重畳されている場合、相関曲線の特徴点ＬＭ間は１７ナノ秒、ＬＮ間は１７ナノ秒に相当する。最短信号のみの場合の相関曲線に対する特徴点間の広がりは遅延信号によって引き伸ばされた時間差であり、これによって相関の絶対値が最大である極大点に相当する時点も後方にずれると考えることができる。したがって、相関の絶対値が最大である極大点に相当する時点から、引き伸ばされた時間差の分だけ早い時点に最短信号が受信されていると推定し、補正値を４ナノ秒（＝（１７＋１７）−（１５＋１５））とする。同様に、３０ナノ秒遅れの遅延信号が重畳されている場合、特徴点ＬＭ間及びＬＮ間は夫々２０ナノ秒であり、補正値を１０ナノ秒（＝（２０＋２０）−（１５＋１５））とする。また、図６（ｂ）のグラフ図に示すような遅延プロファイルで遅延信号が重畳されている場合、相関曲線の特徴点ＬＭ間及びＬＮ間は夫々１７秒であり、補正値を４ナノ秒（＝（１７＋１７）−（１５＋１５））とする。
【００５４】
図６の説明図に示したように相関曲線の特徴点間に相当する時間差と補正値との対応を記憶しておくことにより、相関曲線の特徴点間に相当する時間差を特定する簡易な構成で、必ずしも遅延信号を詳細に解析することなしに受信時点を特定することができる。
【００５５】
図７は、実施の形態１における演算処理後の受信信号Ｓｒ（ｔ）の演算信号とレプリカ信号Ｒ（ｔ）の演算信号との相関曲線の例を示すグラフ図である。図７のグラフ図に示される例は、図６の説明図に示した例の条件と同様に、帯域幅１５．６２５ＭＨｚのＯＦＤＭ信号が送信される場合の例とする。図７のグラフ図に示される相関曲線の相関の絶対値が最大となる極大点近傍の曲線は遅延信号の影響により鈍っており、特徴点間に相当する時間差は、遅延信号によって引き伸ばされている。
【００５６】
なお、図７のグラフ図に示す相関曲線に含まれる特徴点ＬＭ間、及びＬＮ間の時間差が夫々１７ナノ秒である場合、図６の説明図に示すように記憶してある対応関係から当該時間差に対応する補正値として４ナノ秒を取得することができる。したがって、受信時点特定部１６は、取得した４ナノ秒を補正値として用いて相関曲線の相関の絶対値が最大である極大点（特徴点Ｌ）に相当する時点Ｔc2から補正値を差し引いた時点を受信時点Ｔc3として特定する。特徴点Ｌに相当する時点Ｔc2が、本来の受信時点から１２ナノ秒遅れて誤っている場合、４ナノ秒早く補正されるので結果として誤りは８ナノ秒となり精度が上がる。なお、８ナノ秒は距離にして２．４メートルに相当する。
【００５７】
このように、演算処理後の受信信号Ｓｒ（ｔ）の演算信号及びレプリカ信号Ｒ（ｔ）の演算信号間の相関をとり、相関曲線から特定される特徴点間の距離即ち時間差に対応して予め記憶してある補正値を用い、相関の絶対値が最大である極大点に相当する受信時点を補正する簡易な構成により、受信時点を精度よく特定することができる。
【００５８】
（実施の形態２）
実施の形態１では、抽出した受信信号Ｓｒex（ｔ）と、受信信号Ｓｒ（ｔ）に含まれるパイロット信号の複製であるレプリカ信号Ｒ（ｔ）との夫々の演算信号を求めて相関をとり、相関曲線に含まれる特徴点間に相当する時間差を特定し、時間差に対応する補正値を用いて受信時点を補正して特定する構成とした。これに対し、実施の形態２では、受信した信号に重畳されている遅延信号を解析により推定し、当該遅延信号の影響を受けて受信されるパイロット信号Ｐ（ｔ）を再現する再現信号を作成して相関をとる構成とし、更に高精度に受信時点を特定する。
【００５９】
図８は、実施の形態２における受信装置１の構成を示すブロック図である。実施の形態２における受信装置１の構成は、受信した信号を解析するＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理部１８１及び遅延信号推定部１８２、並びに、再現信号を作成する再現信号作成部１８３を更に備えること以外は基本的に、実施の形態１における構成と同様である。実施の形態１と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６０】
ＦＦＴ処理部１８１は、受信部１０の後段に備えられて受信部１０から出力される受信信号Ｓｒ（ｔ）を受け付ける。ＦＦＴ処理部１８１は第１マッチトフィルタ１２とも接続されており、第１マッチトフィルタ１２から出力される受信信号Ｓｒ（ｔ）とレプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関を受け付ける。ＦＦＴ処理部１８１は、入力される信号に対しＦＦＴ処理（高速フーリエ変換処理）を行ない、入力される信号の周波数分布を後段の遅延信号推定部１８２へ出力する。なお、ＦＦＴ処理部１８１がＦＦＴ処理を行なう範囲（以下、ＦＦＴウィンドウと呼ぶ）は、第１マッチトフィルタ１２から出力される相関が極大となる時点Ｔc1の近傍であり、レプリカ信号の時間幅ＴR と同じ幅又は時間幅ＴR 以上の幅を有する範囲とする。これにより、パイロット信号Ｐ（ｔ）が含まれているであろう範囲の信号を抽出し、ＦＦＴ処理を行なうことができる。更に具体的には、ＦＦＴウィンドウは第１マッチトフィルタ１２から出力される相関が極大となる時点Ｔc1から、前方及び後方に適宜時間ずらした時点を中心とする２つのＦＦＴウィンドウを用いるように構成され、ＦＦＴ処理は夫々の範囲で行なわれることが望ましい。これにより、ＦＦＴ処理を行なう範囲にパイロット信号Ｐ（ｔ）全体が含まれる可能性が高くなり、且つ相関が極大となる時点を精度よく特定することができて後の解析の精度を高めることができる。
【００６１】
遅延信号推定部１８２は、受信装置１で受信した受信信号Ｓｒ（ｔ）の内のパイロット信号Ｐ（ｔ）が含まれる範囲から伝送路の伝達関数を求め、受信信号Ｓｒ（ｔ）に重畳されている遅延信号の特徴即ち遅延プロファイルを推定する。遅延信号推定部１８２は遅延プロファイルとして、最も短い経路で到達した最短信号に対する強度比ｒと遅延時間ｔdelay とを推定し、再現信号作成部１８３へ出力する。具体的には、遅延信号推定部１８２はまず、ＦＦＴ処理部１８１から出力された周波数分布と、パイロット信号Ｐ（ｔ）の複製であるレプリカ信号Ｒ（ｔ）の周波数分布とから伝達関数を求める。伝達関数Ｇ（ｓ）は、Ｇ（ｓ）＝Ｓｒ（ｓ）／Ｒ（ｓ）によって求められる。このとき、ｓはラプラス変数であり、Ｓｒ（ｓ）は受信信号Ｓｒ（ｔ）の周波数成分、Ｒ（ｓ）はレプリカ信号Ｒ（ｔ）の周波数成分である。遅延信号推定部１８２は、伝達関数Ｇ（ｓ）を逆ＦＦＴ処理してインパルス応答を求める。
【００６２】
そして、遅延信号推定部１８２は、インパルス応答は最短信号のみの場合のインパルス応答と遅延信号のみの場合のインパルス応答との線形結合からなるとして扱い、遅延信号に対し、最短信号の強度を１とする線形係数（強度比）ｒ、及び、最短信号からの遅延時間ｔdelay を推定し、再現信号作成部１８３へ出力する。なお、最短信号又は遅延信号のみから矩形のＦＦＴウィンドウでＦＦＴ処理されて求められるインパルス応答はｓｉｎｃ関数（ｓｉｎ（ｘ）／ｘ）となることが判っている。したがって、遅延信号推定部１８２は、求められるインパルス応答をｓｉｎｃ関数の線形結合として扱い、遅延信号の強度比及び遅延時間を解析する。また、遅延信号推定部１８２は、複数の遅延信号が推定される場合は夫々の線形係数ｒi 及びｔdelay i を推定して出力する（ｉ＝１，２，３…）。
【００６３】
再現信号作成部１８３は、遅延信号推定部１８２から出力される強度比ｒi と遅延時間ｔdelay i とに基づき、重畳されている遅延信号に含まれるパイロット信号Ｐ（ｔ−ｔdelay）の影響を再現するようにレプリカ信号Ｒを合成した再現信号Ｒ´（ｔ）を作成して出力する。具体的には、再現信号Ｒ´（ｔ）は、Ｒ´（ｔ）＝Ｒ（ｔ）＋Σ｛ｒi ＊Ｒ（ｔ−ｔdelay i ）｝と作成される。
【００６４】
再現信号作成部１８３から出力される再現信号Ｒ´（ｔ）は第２演算部１４へ入力される。実施の形態２における第２演算部１４は記憶部１１からレプリカ信号Ｒ（ｔ）を読み出すことなく、再現信号作成部１８３から出力される再現信号Ｒ´（ｔ）に対して演算処理を行なう。
【００６５】
なお、図８及びその説明ではＦＦＴ処理部１８１、遅延信号推定部１８２及び再現信号作成部１８３は夫々で処理を行なう構成として説明した。しかしながら、これらの構成部は、説明を明瞭にするために機能的に区別されるものとして説明するのであり、夫々の機能を一連の処理によって実現する構成部が備えられてもよい。
【００６６】
次に、各構成部の動作によって受信時点が特定される処理をフローチャートを参照して説明する。図９は、実施の形態２における受信装置１によって受信時点が特定される処理手順の一例を示すフローチャートである。図９のフローチャートに示す処理手順の内、実施の形態１における図２のフローチャートに示した処理手順と共通する手順については同一のステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
【００６７】
第１マッチトフィルタ１２により、受信信号Ｓｒ（ｔ）とレプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関がとられ（Ｓ１１）、ＦＦＴ処理部１８１へ入力される。ＦＦＴ処理部１８１は、第１マッチトフィルタ１２から出力される相関が極大となる時点及びその近傍を含む矩形窓により、受信信号Ｓｒ（ｔ）から処理対象の信号Ｓｒex（ｔ）を抽出する（Ｓ１２）。
【００６８】
ＦＦＴ処理部１８１は、抽出された受信信号Ｓｒex（ｔ）をＦＦＴ処理して周波数成分に変換する（ステップＳ２１）。遅延信号推定部１８２は、周波数成分に変換された受信信号Ｓｒex（ｔ）をレプリカ信号Ｒ（ｔ）の周波数成分で除算することにより伝達関数Ｇ（ｓ）を求め、得られた伝達関数Ｇ（ｓ）を逆ＦＦＴ処理することによりインパルス応答を求める（ステップＳ２２）。遅延信号推定部１８２は、得られたインパルス応答に基づいて、インパルス応答をｓｉｎｃ関数の線形結合として扱い、解析により遅延信号を推定する（ステップＳ２３）。
【００６９】
再現信号作成部１８３は、遅延信号推定部１８２により推定された遅延信号の強度比及び遅延時間とレプリカ信号Ｒ（ｔ）に基づいて再現信号Ｒ´（ｔ）を作成する（ステップＳ２４）。第１演算部１３及び２演算部は夫々、抽出された受信信号Ｓｒex（ｔ）及び作成された再現信号Ｒ´（ｔ）の演算信号を求める（ステップＳ２５）。
【００７０】
第２マッチトフィルタ１５には抽出された受信信号Ｓｒex（ｔ）の演算信号と、再現信号作成部１８３により作成される再現信号Ｒ´（ｔ）の演算信号とが入力され、第２マッチトフィルタ１５は演算信号間の相関をとり出力する（Ｓ１４）。そして出力される相関から受信時点が特定され（Ｓ１５、Ｓ１６）、処理が終了する。
【００７１】
次に、図９のフローチャートで説明した各処理手順について具体例を挙げて詳細に説明する。
【００７２】
図１０は、実際の都市部の電波環境をモデル化した伝送路を介してＯＦＤＭ信号が受信される場合の受信信号をシュミレーションした例を示す説明図である。図１０（ａ）は、モデル化した伝送路を示す説明図である。図１０（ｂ）は横軸に時間を示し、縦軸に信号強度を示して、シミュレーションにより得られる受信信号の到達時間及び強度の時間分布を表わす遅延プロファイルを示している。
【００７３】
図１０（ａ）の説明図に示すように、車両が通行する道路の交差点で送信されるＯＦＤＭ信号の受信を想定してシミュレーションがされている。電波源ＲＳは交差点にあり、電波源ＲＳから車道に沿って直線上に受信装置１が位置する受信点ＲＰがあるとする。ただし、受信点ＲＰは金属製の大型トラックによって電波源ＲＳから遮蔽されており、更に複数台の金属製大型トラックに囲まれているとする。
【００７４】
この場合、図１０（ｂ）の遅延プロファイルに示すように、実際の伝送路では遅れて受信される遅延信号は多数であり、遅延時間も多様である。また、図１０（ｂ）に示す遅延プロファイルの例では、図中のＳ１で示される最短に受信装置１に到達する最短信号よりも、遅延信号の強度の方が強い傾向を示している。
【００７５】
図１０（ｂ）に示したような遅延プロファイルを持つ伝送路を介して帯域幅７．８１２５ＭＨｚのＯＦＤＭ信号が電波源ＲＳから送信された場合に、受信装置１で受信時点が特定される例を説明する。
【００７６】
図１１は、実施の形態２における例において受信装置１で得られる受信信号Ｓｒ（ｔ）と、レプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関を示すグラフ図である。図１１のグラフ図の実線は、遅延信号を含む受信信号Ｓｒ（ｔ）とレプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関を示し、破線は、最短信号のみ受信した場合の受信信号とレプリカ信号Ｒ（ｔ）とで得られる相関を示す。
【００７７】
図１０（ｂ）の説明図に示した遅延プロファイルのように、受信信号Ｓｒ（ｔ）には多数の遅延信号が重畳されている。この場合に得られる相関は図１１に示すように、複数の遅延信号が重畳されている範囲でも複数の極大点ではなく、ほぼ一の極大点を持つ曲線となる。なお、図１１のグラフ図に示す相関の極大点近傍の曲線は、最短信号のみ受信した場合に得られる相関の極大点近傍の曲線と比して鈍り、後方にずれている。この相関曲線の相関が極大となる時間Ｔc1を受信時点とする場合、全体として相関曲線は最短信号よりも強度が強い遅延信号の影響を強く受けているので、本来の受信時点即ち電波源ＲＳから受信地点ＲＰまでの距離から算出される最短信号の受信時点に対し誤りが約５０ナノ秒となる。５０ナノ秒は距離にして１５メートルに相当する。
【００７８】
図１２は、実施の形態２における例において受信装置１で得られるインパルス応答の例を示すグラフ図である。図１２（ａ）にインパルス応答の例を示し、図１２（ｂ）は比較のために理想的なインパルス応答、即ち最短信号のみのインパルス応答を示している。また、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）の横軸は時間を示し、縦軸は強度を示す。図１２に示すインパルス応答の例では、最短信号のみのインパルス応答と比して、後方が鈍っており遅延信号の影響を受けていることが判る。
【００７９】
そして、遅延信号推定部１８２は、図１２（ａ）に示すインパルス応答から、後方遅延信号のインパルス応答を除去する処理を行なう。ここで後方遅延信号とは、ＯＦＤＭ信号の帯域幅を基準とした基準時間よりも長い遅延時間の遅延信号をいう。また、基準時間は帯域幅ｆbandの逆数Ｔを２で除した時間とする。帯域幅ｆbandの逆数は、図１２（ｂ）に示す最短信号のみのインパルス応答の強度の絶対値が最大となる極大点近傍の曲線と、強度＝０の水平線との交点の時間差に相当する。強度＝０の水平線との交点の時間差の半分に相当する時間よりも後に遅れてくる後方遅延信号のインパルス応答の、強度が極大となる時点は、最短信号のインパルス応答の、強度が極大となる時点と十分に離れている。したがって、インパルス応答をｓｉｎｃ関数の線形和として解析するに際し、後方遅延信号に対し解析によって推定される強度及び遅延時間の精度は、最終的に受信時点特定部１６にて受信時点を特定する際に大きな影響を及ぼさないとの知見を得ている。なお、基準時間は帯域幅ｆbandの逆数Ｔを２で除した時間には限定されない。受信時点の特定の精度に影響しない程度に十分に遅れて受信される信号と判断できる時間を基準時間とする。実施の形態２における例では、帯域幅７．８１２５ＭＨｚのＯＦＤＭ信号が送信されるので、具体的に基準時間は６４ナノ秒（＝１／７．８１２５ＭＨｚ／２）とする。
【００８０】
図１３は、実施の形態２における例において、インパルス応答から後方遅延信号のインパルス応答が除去される例を示す説明図である。図１３（ａ）から図１３（ｃ）に示すグラフ図は夫々インパルス応答を元とするスペクトルであり、横軸は時間を示し、縦軸は強度を示している。
【００８１】
図１３（ａ）の曲線Ａは、抽出された受信信号Ｓｒex（ｔ）から得られるインパルス応答を示す。そして破線で表わされる曲線Ｂは、受信信号Ｓｒ（ｔ）から抽出された信号Ｓｒex（ｔ）から得られるインパルス応答の強度が極大となる時点ｔB を中心とする理想的なインパルス応答である。図１３（ｂ）の曲線Ｃは、図１３（ａ）中の受信信号Ｓｒex（ｔ）から得られるインパルス応答（曲線Ａ）から、強度が極大となる時点ｔB を中心とする理想的なインパルス応答（曲線Ｂ）を差し引いたものである。図１３（ｂ）に示される２つの極大点の内の後方の極大点に相当する時点は、図１３（ａ）に示した理想的なインパルス応答の強度が極大となる時点ｔB から基準時間分よりも後方であり、当該極大点は後方遅延信号のインパルス応答の極大点に対応することが推定可能である。したがって、図１３（ｂ）の曲線Ｄに示す後方の極大点に相当する時点を中心とするｓｉｎｃ関数曲線を後方遅延信号のインパルス応答と推定し、当該インパルス応答を除去する。
【００８２】
図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の曲線Ａで示される抽出された受信信号Ｓｒex（ｔ）のインパルス応答から、推定によって求めた図１３（ｂ）の曲線Ｄで示される後方遅延信号のインパルス応答を除去した後のスペクトルを示す。図１３（ｃ）の曲線Ｅは、図１３（ａ）の曲線Ｂに示す理想的なインパルス応答の曲線に近似している。ここで、受信した信号のインパルス応答（曲線Ａ）は、図１３（ａ）の曲線Ｂで示した理想的なインパルス応答と図１３（ｂ）の後方の極大点から推定した後方遅延信号のインパルス応答（曲線Ｄ）との線形結合であると解析した場合、理想的なインパルス応答を最短信号のインパルス応答とする。この場合、図１３（ａ）の曲線Ｂの極大値を１としたときの図１３（ｂ）の曲線Ｄの極大値は０．４であることから、後方遅延信号の強度比ｒは、ｒ＝０．４であることを読み取ることができる。また、図１３（ａ）の曲線Ｂの極大値に対応する時点ｔB に対し、図１３（ｂ）の曲線Ｄの極大値に対応する時点はｔB から７５ナノ秒遅れていることから、後方遅延信号の遅延時間ｔdelay ＝７５ナノ秒であると読み取ることができる。この強度比ｒ及び遅延時間ｔdelay が再現信号作成部１８３へ入力された場合、作成される再現信号Ｒ´（ｔ）は、Ｒ´（ｔ）＝Ｒ（ｔ）＋０．４＊Ｒ（ｔ−７５）となる。
【００８３】
このように作成される再現信号Ｒ´（ｔ）が第２演算部１４へ入力されて演算処理が行なわれた演算信号と、抽出された受信信号Ｓｒex（ｔ）の演算信号との実部の相関が第２マッチトフィルタ１５でとられ、受信時点特定部１６へ出力される。
【００８４】
図１４は、実施の形態２における抽出された受信信号Ｓｒex（ｔ）の演算信号と再現信号Ｒ´（ｔ）の演算信号との相関をとった場合の相関曲線の例を示すグラフ図である。なお、図１４のグラフ図に示す例は、図１０（ａ）に示した伝送路の条件下で、帯域幅７．８１２５ＭＨｚのＯＦＤＭ信号が送信された場合の例であり、推定された後方遅延信号の強度比及び遅延時間に基づいて作成された再現信号Ｒ´（ｔ）と、受信信号Ｓｒ（ｔ）とを夫々第１演算部１３及び第２演算部１４によって演算処理した後の演算信号間の相関曲線である。なお、図１４に示す相関曲線の相関の絶対値が最大となる極大点（特徴点Ｌ）に相当する受信時点Ｔc2は、本来の受信時点即ち電波源ＲＳから受信地点ＲＰまでの距離から算出される、最短信号の受信時点よりも３９ナノ秒遅れているとする。
【００８５】
後方遅延信号の影響は再現信号Ｒ´（ｔ）により既に再現されており、相関をとることによってキャンセルされるので、図１４のグラフ図に示される相関曲線は遅延時間が基準時間よりも短い遅延信号の影響が顕在化された曲線であり、特徴点間に相当する時間差は、遅延時間が短い遅延信号によって引き伸ばされていると考えることができる。このように、インパルス応答に含まれる遅延信号の内、最終的に受信時点を特定する際に大きな影響が及ばない後方遅延信号を除去しておき、遅延時間が基準時間よりも短い遅延信号の影響のみ考慮することができる。これにより、多数の遅延信号を含んでいる場合にも、高精度に受信時点を特定することができる。
【００８６】
図１４のグラフ図に示される相関の絶対値が最大となる極大点（特徴点Ｌ）に相当する時点Ｔc2は、本来の受信時点に対して誤りが３９ナノ秒である。後方遅延信号の影響を考慮することなしに相関をとった場合、即ち図１１のグラフ図に示したレプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関の絶対値が最大となる極大点に相当する時点Ｔc1の誤りが５０ナノ秒であったことに比して精度が上がっていることが示される。なお、３９ナノ秒は距離にして１１．７メートルに相当する。
【００８７】
帯域幅７．８１２５ＭＨｚのＯＦＤＭ信号が送信された場合の、図１４のグラフ図に示した特徴点間ＬＭ＋ＬＮ間の時間差に対応する補正値は、シミュレーションにより予め２４ナノ秒であることが予め求められて記憶されてある。したがって、受信時点特定部１６は更に２４ナノ秒を補正値として用い、相関曲線の相関の絶対値が最大となる極大点に相当する時点Ｔc2から補正値を差し引いた時点を受信時点Ｔc3として特定する。相関の絶対値が最大となる極大点に相当する時点Ｔc2は、本来の受信時点に対して誤りが３９ナノ秒であったから、更に２４ナノ秒早く補正されるので結果として誤りは１５ナノ秒となり精度が上がる。なお、１５ナノ秒は距離にして４．５メートルに相当する。
【００８８】
このように、演算処理後の受信信号Ｓｒ（ｔ）の演算信号及び遅延信号の重畳を再現した再現信号Ｒ´（ｔ）の演算信号間の相関をとり、相関曲線から特定される特徴点間の距離即ち時間差に対応して予め記憶してある補正値を用い、相関の絶対値が最大となる極大点に相当する時点から特定される受信時点を補正する簡易な構成により、分離が難しい遅延時間が短い遅延信号の影響を反映した受信時点を更に精度よく特定することができる。
【００８９】
（実施の形態３）
実施の形態３では、受信装置１の位置を特定する測位システムに実施の形態１に示した受信装置１を適用する例を示す。
【００９０】
図１５は、実施の形態３における測位システムの構成を示すブロック図である。測位システムは、予め位置情報が既知である少なくとも２つの送信装置２，２と、一の受信装置１とを含んで構成される。送信装置２，２は移動体でなく位置情報が表わす位置に固定されている。これに対して受信装置１は移動体であり、受信装置１は、送信装置２，２から夫々送信される信号を受信し、信号が送信されてから受信されるまでの到達時間から距離を測定し、自身の位置を測定するように構成されている。なお、以下の説明では受信装置１の内部構成の内、実施の形態１における構成と共通する構成部については実施の形態１と同一の符号を付して各構成部の詳細な説明を省略する。
【００９１】
送信装置２は、各構成部を制御する制御部２０と、自身の位置情報が記憶されている記憶部２１と、所定の周波数で計数することにより時間を計測する計時部２２と、信号を送信する送信部２３とを含んで構成される。なお、送信装置２の計時部２２と受信装置１の計時部１７とは高精度に同期されていることが必要であるが、同期の方法は限定されるものではない。
【００９２】
記憶部２１に記憶されている位置情報は例えば、経緯度又は位置を特定することができるＩＤ情報である。送信装置２の制御部２０は、所定のタイミングで記憶部２１に記憶されている位置情報を読み出し、読み出した位置情報を含む信号を、送信部２３によって直交周波数分割多重変調方式で変調して送信する。送信部２３によって信号を変調して送信するに際してパイロット信号を定期的に送信する。そして制御部２０は、パイロット信号を送信する時点で計時部２２から取得される時間を送信時点として信号に含めて送信するようにしてある。
【００９３】
図１６は、実施の形態３における受信装置１の内部構成を示すブロック図である。実施の形態３における受信装置１は、受信時点を特定するための各構成部のみならず、信号を復調して信号に含まれる送信時点の情報及び送信地点の情報を取得し、特定する受信時点を用いて自身の位置を測定するための構成部を備えている。
【００９４】
受信装置１は、受信部１０により受信した信号を復調するためのＦＦＴ処理を行なうＦＦＴ処理部１９１と、受信した信号から情報を復調する復調部１９２と、復調部１９２から出力される情報に基づいて制御を行なう制御部１９３と、情報を出力する出力部１９４とを備える。
【００９５】
ＦＦＴ処理部１９１には、受信部１０により受信した信号が入力されると共に、シンボル同期のために第１マッチトフィルタ１２からの相関が入力されている。ＦＦＴ処理部１９１は相関に基づいてシンボルの開始を識別し、各シンボルに対しＦＦＴ処理を行ない復調部１９２へ入力する。復調部１９２はＦＦＴ処理部１９１から入力される信号をサブキャリア毎に復調し、並直列変換処理を行なって送信装置２から受信した信号に含まれる送信装置２の位置情報及び送信時点の情報を取り出して出力する。
【００９６】
復調部１９２から出力される送信装置２の位置情報及び送信時点の情報は制御部１９３へ入力される。また、受信時点特定部１６により特定された受信時点の情報も制御部１９３へ入力される。制御部１９３は、復調部１９２から入力される送信装置２の位置情報及び送信時点の情報、並びに受信時点の情報に基づいて自身の位置を測定する。具体的には、制御部１９３は複数の送信装置２から送信される送信時点と、自身の受信時点特定部１６から入力される受信時点との時間差を算出し、算出した時間差に基づいて夫々の送信装置２からの距離を算出する。そして、制御部１９３は送信装置２，２夫々の位置情報によって特定される位置と、算出された距離とに基づいて自身の位置を測定する。
【００９７】
制御部１９３は、測定した自身の位置を用いて所定の処理を行なう。例えば、測定した自身の位置を示す情報を出力部１９４により出力する。出力部１９４は表示装置を利用し、図示しない記憶部に記憶されている地図情報に重ねて表示する構成でもよいし、音声出力装置でもよい。
【００９８】
このように、高精度に受信時点を特定することができる受信装置１を用い、送信時点と受信時点との時間差、即ち送信装置２から送信された信号が到達するまでに要した時間を高精度に測定し、測定された時間から距離を測定することができる。距離を高精度に測定することができるので、受信装置１は自身の位置を高精度に測定することができる。
【００９９】
なお、実施の形態３における測位システムでは、受信装置１を移動体とし、固定された２つの送信装置２，２からの距離を測定し、測定された距離に基づいて受信装置１自身の位置を測定する構成とした。しかしながら、測位システムはこれに限らず、一の送信装置２を移動体とし、固定された２つの受信装置１，１で送信装置２からの信号を夫々受信し、送信時点と受信時点との差分から距離を測定し、測定された距離から送信装置２の位置を測定する構成としてもよい。
【０１００】
実施の形態３における測位システムを例えば、道路を走行する車両の位置を高精度に測定する車両位置測定システムに適用することができる。車両位置測定システムは例えば、交差点及びその付近での車両同士、又は車両と歩行者との交通事故を防止するため、交差点に設置された信号機からの距離を正確に測定し、停止線よりも手前で確実に車両を停止させるシステムに利用される。この場合、有効に交通事故を防止するためには少なくとも数メートルの誤差で正しく車両の位置を測定し、停止させる制御が必要である。このような車両位置測定システムに、実施の形態１乃至３に示した受信装置１を備えた車両を用い、実施の形態３に示した送信装置２を信号機に設置することにより、図１０（ａ）に示したような条件下でも信号機からの距離を５メートル弱の誤差により測定することができる。これにより、緊急の場合には有効に車両を停止させることができる点、優れた効果を奏する。
【０１０１】
もちろん、実施の形態１乃至３に示した受信装置１及び例示した受信時点の特定方法は、上述の車両位置の高精度な測定のみならず、携帯電話機等の移動型通信装置の位置を高精度に測定、検出するシステムに適用することも可能である。
【０１０２】
開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施の形態１における受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における受信装置によって受信時点が特定される処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１における受信装置の記憶部に記憶されているレプリカ信号Ｒ（ｔ）と、受信信号Ｓｒ（ｔ）の内容例を示す説明図である。
【図４】実施の形態１における受信装置を構成する第１演算部及び第２演算部により出力される演算信号間の相関曲線に含まれる特徴点を模式的に示す説明図である。
【図５】抽出した受信信号Ｓｒex（ｔ）とレプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関の相関曲線が遅延信号の影響を受けて変化する例を模式的に示す説明図である。
【図６】相関曲線に含まれる特徴点間に相当する時間差に対応する補正値の内容例を示す説明図である。
【図７】実施の形態１における演算処理後の受信信号Ｓｒ（ｔ）の演算信号とレプリカ信号Ｒ（ｔ）の演算信号との相関曲線の例を示すグラフ図である。
【図８】実施の形態２における受信装置の構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態２における受信装置によって受信時点が特定される処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】実際の都市部の電波環境をモデル化した伝送路を介してＯＦＤＭ信号が受信される場合の受信信号をシュミレーションした例を示す説明図である。
【図１１】実施の形態２における例において受信装置で得られる受信信号Ｓｒ（ｔ）と、レプリカ信号Ｒ（ｔ）との相関を示すグラフ図である。
【図１２】実施の形態２における例において受信装置で得られるインパルス応答の例を示すグラフ図である。
【図１３】実施の形態２における例において、インパルス応答から後方遅延信号のインパルス応答が除去される例を示す説明図である。
【図１４】実施の形態２における抽出された受信信号Ｓｒex（ｔ）の演算信号と再現信号Ｒ´（ｔ）の演算信号との相関をとった場合の相関曲線の例を示すグラフ図である。
【図１５】実施の形態３における測位システムの構成を示すブロック図である。
【図１６】実施の形態３における受信装置の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  受信装置
１０  受信部
１１  記憶部
Ｒ  レプリカ信号（複製）
１３  第１演算部
１４  第２演算部
１５  第２マッチトフィルタ
１６  受信時点特定部
１８１  ＦＦＴ処理部
１８２  遅延信号推定部
１８３  再現信号作成部
１９３  制御部
１９４  出力部
２  送信装置
２２  計時部
２３  送信部
【図１】
2009186240.tif 000003
【図２】
2009186240.tif 000004
【図３】
2009186240.tif 000005
【図４】
2009186240.tif 000006
【図５】
2009186240.tif 000007
【図６】
2009186240.tif 000008
【図７】
2009186240.tif 000009
【図８】
2009186240.tif 000010
【図９】
2009186240.tif 000011
【図１０】
2009186240.tif 000012
【図１１】
2009186240.tif 000013
【図１２】
2009186240.tif 000014
【図１３】
2009186240.tif 000015
【図１４】
2009186240.tif 000016
【図１５】
2009186240.tif 000017
【図１６】
2009186240.tif 000018