JP2005236678A - Receiver for mobile object - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a mobile receiver for receiving modulated radio waves.
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。 Terrestrial digital broadcasting has also begun, and development of receivers that receive modulated radio waves in a moving body such as an automobile is underway. An orthogonal wave frequency division multiplexing (hereinafter referred to as OFDM [Orthogonal Frequency Division Multiplexing]) method is used as a transmission method for terrestrial digital broadcasting. The OFDM scheme is a digital modulation scheme used for radio and the like, and is suitable for wideband transmission that efficiently utilizes a narrow frequency range.
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。
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。 However, since the conventional mobile receiver has to calculate a cross-correlation vector and an average value of fading fluctuations in order to reduce the influence of Doppler dispersion, the processing becomes complicated. Therefore, the configuration of the mobile receiver is complicated and expensive.
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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a mobile receiver that reduces the influence of Doppler dispersion by simple processing.
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。 A mobile receiver according to the present invention is a mobile receiver for receiving a modulated radio wave mounted on a mobile, the first antenna having directivity on the moving direction side of the mobile, A second antenna having directivity in the direction opposite to the moving direction of the moving body, a correction means for correcting the received signal received by the first antenna and correcting the received signal received by the second antenna, and a correcting means And a synthesizing unit for synthesizing the two correction signals corrected in (1).
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。 In this mobile receiver, the first antenna receives radio waves from the moving direction side of the moving body, and the second antenna receives radio waves from the direction opposite to the moving direction. In the mobile receiver, the correcting means corrects the Doppler shift in the received signal received by the first antenna and corrects the Doppler shift in the received signal received by the second antenna. Further, in the mobile receiver, two correction signals subjected to the correction by the combining unit are combined. Since this combined signal is a signal obtained by combining signals obtained by correcting the plus side Doppler shift and the minus side Doppler shift, the Doppler dispersion is suppressed. As described above, the mobile receiver can reduce the influence of Doppler dispersion by a simple process of combining two received signals after correction. Therefore, the mobile receiver can be configured at a low cost with a simple configuration. Note that the modulated radio wave is not particularly limited, and may be analog modulation or digital modulation.
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。 In the mobile receiver according to the present invention, the correcting means may correct the frequency using a frequency that balances the power distribution of the received signal.
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。 In this mobile receiver, each received signal has a power distribution having a predetermined spread with respect to the frequency of the carrier wave by Doppler shift. Therefore, a frequency at which the power distribution of each received signal is balanced is obtained, Each received signal is corrected using each frequency. As described above, by using the frequency at which the power distribution is balanced, even if the power distribution is biased, appropriate correction reflecting the bias can be performed, so that the effect of reducing Doppler dispersion can be improved.
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。 In the moving body receiving apparatus of the present invention, the correcting means may be configured to obtain a frequency at which the power distribution is balanced based on the speed of the moving body.
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。 In this mobile receiver, since the power distribution of the received signal is determined by the speed of the mobile body, the frequency at which the power distribution is balanced can be easily obtained from the speed of the mobile body.
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。 According to the present invention, the influence of Doppler dispersion can be reduced by a simple process.
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。 Embodiments of a mobile receiver according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。 In the present embodiment, the mobile receiver according to the present invention is applied to an in-vehicle receiver that is mounted on an automobile and receives radio waves modulated by the OFDM method. The in-vehicle receiving apparatus according to the present embodiment includes two antennas having directivity in the front-rear direction of the automobile, and receives radio waves with these two antennas.
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。
With reference to FIGS. 1-3, the structure of the vehicle-mounted receiving
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。
The in-vehicle receiving
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。
In this embodiment, the
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。
The
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。
The RF /
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。
Since the automobile moves with respect to the radio tower, the radio wave received by the
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。
The
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。
The Doppler correction / synthesis unit 7 individually corrects the reception signals FR ′ and RR ′ from the RF /
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。
The
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。
The operation of the in-
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。
According to the in-
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。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
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。 For example, in the present embodiment, the present invention is applied to a receiving device mounted on an automobile, but the present invention can also be applied to a receiving device mounted on another moving body such as a train, a ship, and an airplane.
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。 In this embodiment, the present invention is applied when receiving radio waves modulated by the OFDM method. However, when receiving radio waves modulated by another digital modulation method or receiving radio waves modulated by the analog modulation method. It is also applicable to.
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。 In this embodiment, the Doppler correction / synthesis unit is configured, but the correction unit and the synthesis unit may be configured separately.
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。 In this embodiment, the correction is performed using the frequency that balances the power distribution of the received signal. However, the correction may be performed using another frequency such as the median value (fd / 2) of the maximum Doppler frequency.
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
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。 A mobile receiver for receiving a modulated radio wave mounted on a mobile,
A first antenna having directivity on the moving direction side of the moving body;
A second antenna having directivity on the side opposite to the moving direction of the moving body;
Correcting means for correcting the received signal received by the first antenna and correcting the received signal received by the second antenna;
And a combining unit that combines the two correction signals corrected by the correcting unit.
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