JP2005295365A - 移動受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動受信装置の移動に伴って周囲の地形が変化し、電波伝搬環境が変動する受信環境であっても、アンテナ指向性を制御することにより希望波に対する受信性能を向上させることを目的とする。
【解決手段】指向性可変アンテナ１２と、この指向性可変アンテナ１２に接続され、所望方向への指向性を実現するための制御を実行するアンテナ制御手段１３と、このアンテナ制御手段１３に接続され現在位置および地形情報に基づく最適指向性算出手段１４とを備えた移動受信装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や列車等の移動体においてテレビ放送やＦＭ波、ＡＭ波等の受信に用いる移動受信装置に関するものである。

従来、アダプティブアレーアンテナによりアンテナの指向性を電子的に変化させる技術が知られている。アダプティブアレーアンテナはアンテナ素子をアレー状に並べ、各アンテナ素子に可変アンプや可変位相器を接続し、その後各アンテナ素子からの出力信号を加算して合成信号を得るもので、これらの可変デバイスを電子的に制御することにより指向性を変化させることができる。

また、衛星からの電波を受信し、現在の位置を測位するＧＰＳシステムが実用化されており、ＧＰＳシステムにより移動体の現在位置を測位し、また放送波を送出する放送塔の位置情報を利用して、移動体と放送塔の相対位置関係を求め、アダプティブアレーアンテナの指向性を放送塔の方向に向けることでマルチパス干渉等の妨害を少なくし、良好な受信を実現することができる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１１−１７４３３号公報

アダプティブアレーアンテナによる指向性制御およびＧＰＳシステムによる測位を用いて、常にアンテナの指向性が放送塔の方向を向くように制御する従来の方式は、放送塔と移動体の間に山や建造物等の障害物がない見通し電波伝搬環境においては良好な放送受信を実現できるが、障害物が存在する環境では移動体から放送塔への直線方向が希望波の電波強度が一番強いとは限らない。また反射波を受信して利用することによる受信性能の向上を行うこともできなくなるため、必ずしも良好な受信ができるとは限らない。

上記課題を解決するために本発明の移動受信装置は、指向性可変アンテナと、この指向性可変アンテナに接続され所望方向への指向性を実現するための制御を実行するアンテナ制御手段と、このアンテナ制御手段に接続され現在位置および地形情報に基づく最適指向性算出手段とから構成されている。この構成により、放送波を良好に受信できる方位を算出し、算出した方位にアンテナ指向性が向くように前記指向性可変アンテナを制御することができるので、放送波を良好に受信することができるものである。

以上のように本発明によれば、移動受信装置が移動体の現在位置および地形情報に基づいて最適なアンテナ指向性を算出し、指向性可変アンテナを受信性能が向上する方向に制御するため、移動に伴って電波伝搬環境が時々刻々と変動する受信環境であっても、地形に依存した最適な方向にアンテナ指向性を向けることにより、希望波に対する受信性能の向上を図ることができる。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図１に本発明の移動受信装置の実施の形態１の構成を示す。

図１において移動受信装置１１は、指向性可変アンテナ１２と、アンテナ制御手段１３と、最適指向性算出手段１４と、指向性可変アンテナ１２の出力である合成波１２ｓを入力し復号および再生処理を行う後段システム１５で構成されている。

以上のような構成において、最適指向性算出手段１４はアンテナ制御情報１４ｓを出力し、アンテナ制御手段１３はアンテナ制御情報１４ｓを入力してアンテナ制御信号１３ｓを出力し、指向性可変アンテナ１２はアンテナ制御信号１３ｓおよび放送電波１１ｓを入力し合成波１２ｓを出力する。ここで合成波１２ｓの信号波形はアンテナ制御信号１３ｓによって様々に変えることができ、１１ｄに示すように所望波が到来する方向からの受信信号を強めたり、あるいは干渉波が到来する方向からの受信信号を弱めることにより、実質的にアンテナの指向性を様々に変えることができる。

本実施の形態１は最適指向性算出手段１４において、移動体の現在位置および移動体周辺の山などの自然地形や建造物などで構成される地形に関する情報を用いて放送電波１１ｓを良好に受信できる方向を算出し、上述のアンテナ指向性を変更する手続きを用いて受信信号の合成波１２ｓを所望の指向性が実現できるように合成し、後段システム１５に入力することにより、放送の移動受信性能の向上を図っている。

具体的に移動体の現在位置および地形情報を用いてアンテナの指向性を制御する例を図２〜図４を用いて説明する。

図２は見通し電波伝搬環境での移動受信方法を示す説明図である。図２において、移動受信装置を搭載した移動体２１の周辺に放送塔２２からの放送電波２２ｓを遮る障害物や反射波を生じる建物などの地形が存在せず、直接放送電波２２ｓを受信できる見通し電波伝搬環境での受信の例を示している。

この場合は、移動受信装置１１内の最適指向性算出手段１４において、例えば、放送塔２２の位置情報と移動体２１自身の位置情報をもとに算出した放送塔２２と移動体２１との相対方位と、移動体２１の周辺が放送塔２２からの放送電波２２ｓに対して見通し電波伝搬環境であるという情報から、他方向からの同一周波数帯での到来波は希望波ではなく受信性能を劣化させる不要波であるとみなし、アンテナ指向性を放送塔２２の方向にのみ向けることが最適であると判断できる。

従って、この判断に基づき、アンテナ制御手段１３を用いて指向性可変アンテナ１２を制御し、アンテナ指向性２１ｄを放送塔２２の方向に向けることによって放送の受信性能を向上させることができる。

図３は移動体３１、３２がトンネル内を走行しながら放送塔３３からの放送電波３３ｓを受信する例を示す説明図である。

図３において、移動体３１はトンネル内の入口付近を走行しており、移動体３１に搭載された移動受信装置１１内の最適指向性算出手段１４において、アンテナ指向性を放送塔３３の方向に向けても受信性能は向上しない。この場合、トンネルの入口方向から回り込む放送波３１ｓを受信しやすくなるので、アンテナ指向性３１ｄをトンネルの入口方向へ向けた方が、受信性能が向上すると判断できる。

また、トンネル内の出口付近を走行している移動体３２では、トンネルの出口方向から回り込む放送波３２ｓを受信しやすくなるので、アンテナ指向性３２ｄを出口方向に向けた方が、受信性能が向上すると判断できる。

従って、この判断に基づき、アンテナ制御手段１３を用いて指向性可変アンテナ１２を制御し、トンネルの入口あるいは出口にアンテナ指向性を向けることによって、放送の受信性能を向上させることができる。

図４は移動体４１が高層ビルの建ち並ぶ都市部を走行しながら放送塔４２からの放送電波４２ｓを受信する例を示す説明図である。

図４において、移動体４１と放送塔４２の間には高層ビル４３等が連なり、放送電波４２ｓを直接受けることはできない。また別方向に建っているビルによって放送電波４２ｓが反射されて移動体４１の位置に到来する。

このような電波伝搬環境では、希望波が複数方向から到来するため、例えば、アンテナ指向性を全ての方向からの電波を平等に受信する無指向性にすることにより、様々な方向から到来する反射波４１ｓを受信することができるので、受信性能が向上する。従って、これに基づき、アンテナ制御手段１３を用いて指向性可変アンテナ１２を制御し、アンテナ指向性を無指向性とすることで、放送の受信性能を向上させることができる。

なお、放送塔４２付近のように放送電波４２ｓが強入力となりアンテナ指向性４１ｄを放送塔４２に直接向けた場合には却って受信性能が劣化するような地点では、放送塔４２から少しずらした方向に指向性を向けることが最適指向性と判断することができる。またある特定の地点で特定の方向にアンテナ指向性を向けることで受信性能を向上させることができるということが事前知識として予め分かっている場合には、その地点を走行する際にアンテナ指向性を事前知識に基づいて制御することにより受信性能の向上を図ることができる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図５は国内のデジタル放送で採用されているＯＦＤＭ伝送方式におけるシンボル伝送を時間軸および周波数軸上で示したものである。時間軸上で見ると、シンボル５１とシンボル５１の間にガードインターバルと呼ばれる時間（ＧＩ区間）５２が存在し、このＧＩ区間５２では直前のシンボルの先頭部分の波形がコピーされて伝送されている。ＧＩ区間５２は冗長であり伝送レートを低下させるが、マルチパス波の到来に起因するゴースト障害に対する耐性を向上させる効果を与えている。

本発明においては、最適指向性算出手段１４で得た指向性制御情報を基に、アンテナ制御手段１３が指向性可変アンテナ１２を制御することにより受信性能の向上を図るが、本実施の形態２では、本実施の形態１におけるアンテナ制御手段１３から指向性可変アンテナ１２への制御実行のタイミングを冗長な区間であるＧＩ区間５２で行うことにより、指向性制御の実行に起因する受信性能をより向上させることができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図６に本発明の実施の形態３の移動受信装置の構成を示す。

図６において、本実施の形態３の移動受信装置は、図１の移動受信装置１１の基本構成に加え、最適指向性算出手段１４の機能ブロックが、指向性算出手段６１と、ＧＰＳシステム等の手段を用いて移動体自身の現在位置を測位する現在位置測定手段６２と、ＤＶＤやＨＤＤなどの記録媒体から読み出すあるいは通信手段で取得する等の手段で放送塔の位置情報を取得する放送塔位置取得手段６３と、山などの自然地形や建造物等で構成される地形情報を地図データと合わせて記録媒体に保持する地形情報保持手段６４とから少なくとも構成されるものである。

以上のような構成において、指向性算出手段６１は、現在位置測定手段６２が発信する移動体自身の現在位置情報６２ｓと、放送塔位置取得手段６３が発信する放送塔の位置情報６３ｓを利用して、移動体と放送塔の相対方位関係を算出することができる。

また、指向性算出手段６１は、移動体の現在位置情報６４ｓを地形情報保持手段６４に入力することにより、移動体の現在位置周辺あるいは移動体と放送塔の中間地域の地形情報を得ることができる。指向性算出手段６１は少なくともこれらの情報を利用して、放送電波１１ｓを良好に受信することができるアンテナ指向性を算出することができる。

移動受信装置１１は、指向性算出手段６１がこのアンテナ指向性を基にアンテナ制御情報６１ｓを算出してアンテナ制御手段１３に入力し、指向性可変アンテナ１２をアンテナ制御信号１３ｓで制御することにより、放送電波の受信性能を向上させることができる。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図７に本発明の実施の形態４の移動受信装置の構成を示す。

図７において、実施の形態４の移動受信装置は、図１の移動受信装置１１の基本構成に加え、最適指向性算出手段１４の機能ブロックが、指向性制御情報取得手段７１と、ＧＰＳシステム等の手段を用いて移動体自身の現在位置を即位する現在位置測定手段７２と、ＤＶＤやＨＤＤなどの記録媒体に現在位置あるいは現在位置周辺の地形と関連付けて指向性制御情報を保持する指向性制御情報保持手段７３とから少なくとも構成されるものである。

以上のような構成において、指向性制御情報取得手段７１は、現在位置測定手段７２が発信する移動体自身の現在位置情報７２ｓを得て、指向性制御情報保持手段７３に前記現在位置情報７２ｓを入力することにより、移動体の現在位置あるいは現在位置周辺の地形情報に関連付けて保持されている指向性制御情報７３ｓを得ることができる。

指向性制御情報保持手段７３の内部では、例えば、「絶対位置Ａの場合はＸ方向からの受信信号を強めて合成し、かつＹ方向からの受信信号はτ時間ずらして合成し、かつＺ方向からの受信信号は合成波に加えない」といった指向性制御情報が全ての絶対位置に関して記録されている。あるいは、「絶対位置ＡはパターンＰの地形である。パターンＰ地形の場合はＸ方向からの受信信号を強めて合成する」といった指向性制御情報が記録されている。

移動受信装置１１は、指向性制御情報取得手段７１がこのように取得した指向性制御情報７３ｓを基にアンテナ制御情報７１ｓを算出してアンテナ制御手段１３に入力し、指向性可変アンテナ１２をアンテナ制御信号１３ｓで制御することにより、放送電波１１ｓの受信性能を向上させることができる。

（実施の形態５）
以下、実施の形態５を用いて、本発明の特に請求項５に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図８に本発明の実施の形態５の移動受信装置の構成を示す。

図８において、実施の形態５の移動受信装置は、図７の移動受信装置の構成に加え、指向性制御情報保持手段８３に放送受信手段または通信手段８４が接続されている。

以上のような構成において、指向性制御情報保持手段８３は、内部に移動体の現在位置あるいは現在位置周辺の地形情報に関連付けて指向性制御情報を保持しているが、放送受信手段または通信手段８４から新たに指向性制御情報８４ｓを取得し、保持している指向性制御情報８４ｓを更新あるいは追加することができる。これにより新たに建造物が建築されて地形が変化した場合の指向性制御情報の更新８４ｓや、保持していなかった地域の指向性制御情報８４ｓの追加などが行えるようになる。

（実施の形態６）
以下、実施の形態６を用いて、本発明の特に請求項６に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図９に本発明の実施の形態６の移動受信装置の構成を示す。

図９において移動受信装置は、図１の移動受信装置１１の基本構成に加え、指向性可変アンテナ１２の出力である合成波１２ｓを最適指向性算出手段１４への入力値として接続した構成となっている。

以上のような構成において、最適指向性算出手段１４は移動体の現在位置および地形情報に基づいて最適指向性を算出するとともに、現時点での受信信号の情報を利用して最適指向性を求めることができる。

電波伝搬環境は移動体と放送塔との相対方位関係や、移動体の現在位置周辺の地形のみで決まるわけではなく、移動体の速度や加速度、他の移動体の状況などによってその時々で変動するため、最適なアンテナの指向性も本来はその時々で変動する。従って、現時点での受信信号の情報を利用しアンテナ指向性制御に補正をかけることによって、さらに受信性能を向上させることができる。

実施例として、放送電波の受信開始時または周期的なタイミングで現在位置および地形情報に基づいて最適指向性算出を行い、アンテナ制御を行うとともに、前記タイミング以外では合成波１２ｓを利用して指向性の微調整を行うことにより、時々刻々変動する電波伝搬環境の中での移動受信性能を向上させることができる。

本発明に係る移動受信装置は、移動に起因する放送の受信性能劣化を解消することができる効果を有し、自動車や列車等の移動体においてテレビ放送やＦＭ波、ＡＭ波等の受信に用いる移動受信装置として有用である。

本発明の実施の形態１における移動受信装置の回路ブロック図 本発明の実施の形態１における移動受信装置を見通し電波伝搬環境で利用した場合を示す説明図 本発明の実施の形態１における移動受信装置をトンネルで利用した場合を示す説明図 本発明の実施の形態１における移動受信装置を見通し外電波伝搬環境で利用した場合を示す説明図 本発明の実施の形態２におけるＯＦＤＭ伝送方式におけるシンボル伝送方法を示す説明図 本発明の実施の形態３における移動受信装置のブロック図 本発明の実施の形態４における移動受信装置のブロック図 本発明の実施の形態５における移動受信装置のブロック図 本発明の実施の形態６における移動受信装置のブロック図

符号の説明

１１ 移動受信装置
１２ 指向性可変アンテナ
１３ アンテナ制御手段
１４ 最適指向性算出手段
１５ 後段システム
１１ｓ 放送電波
１２ｓ 指向性可変アンテナの出力である合成波
１３ｓ アンテナ制御信号
１４ｓ アンテナ制御情報
１１ｄ 合成波のアンテナ指向性

Claims (6)

1. 指向性可変アンテナと、この指向性可変アンテナに接続され所望方向への指向性を実現するための制御を実行するアンテナ制御手段と、このアンテナ制御手段に接続され良好な放送波を受信するための指向性を移動体の現在位置および地形情報に基づいて算出する最適指向性算出手段とを備えた移動受信装置。
2. アンテナ制御手段による指向性可変アンテナの制御をデジタル放送の伝送方式で規定されるガードインターバル区間で行う請求項１に記載の移動受信装置。
3. 最適指向性算出手段が、指向性算出手段と、移動体の現在位置を測定する現在位置測定手段と、放送塔位置取得手段と、現在位置に関連付けて地形情報を保持する地形情報保持手段からなり、現在位置取得手段および前記放送塔位置取得手段から算出される移動体と放送塔の相対方位関係および前記現在位置測定手段および前記地形情報保持手段から推定される電波伝搬環境を用いて移動体が放送を受信するための最適なアンテナ方向を前記指向性算出手段により算出し、アンテナ制御手段を用いて指向性可変アンテナを制御する請求項１に記載の移動受信装置。
4. 最適指向性算出手段が、指向性制御情報取得手段と、移動体の現在位置を測定する現在位置測定手段と、位置または地形に関連付けて指向性制御情報を保持する指向性制御情報保持手段からなり、前記現在位置測定手段から得られる移動体の現在位置をもとに前記指向性制御情報取得手段が前記指向性制御情報保持手段から指向性制御情報を取得し、アンテナ制御手段を用いて指向性可変アンテナを制御する請求項１に記載の移動受信装置。
5. 指向性制御情報保持手段は放送受信手段または通信手段と接続し、位置または地形に関連付けられた指向性制御情報を前記放送受信手段または通信手段から取得して更新または追加する請求項４に記載の移動受信装置。
6. 指向性可変アンテナ部の出力を最適指向性算出手段に接続し、指向性可変アンテナの出力信号を利用して最適指向性を算出する請求項１に記載の移動受信装置。

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