JP2009186241A - Receiving device range-finding system, positioning system, computer program, and reception time point determining method - Google Patents

Receiving device range-finding system, positioning system, computer program, and reception time point determining method Download PDF

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Hideaki Shironaga
英晃 白永
Shohei Ogawa
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a receiving set for determining the reception time point of a signal with higher accuracy, a range finding system and a positioning system that uses the receiving set, a computer program, and a reception time point determining method. <P>SOLUTION: In this receiving set 1, a delay signal estimating part 14 is used for analyzing/estimating a delay signal, having arrived later than a received signal and superimposed thereon. A reproduced signal preparing part 15 is used for preparing/outputting a reproduced signal for reproducing a reference signal with the effect of the delay signal reflected therein, based on a replica signal, which is contained in a transmitted signal and which is a replica of the reference signal, and on the delay signal estimated by the estimation part 14. A correlation between the received signal and the reproduced signal is found by means of a second matched filter 16, and the receiving time point is determined by means of a received signal determining part 17. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a positioning technique for measuring the position of a moving body from the time required for transmission / reception of radio waves, and in particular, a receiving device that can specify the reception time point of a transmitted signal with higher accuracy, and a measurement including the receiving device. The present invention relates to a distance system, a positioning system, a computer program, and a reception time specifying method.

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。   Various methods have been proposed to realize the position detection of the moving body with higher accuracy. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a technique for improving the accuracy by removing the influence of multipath and phase shift when detecting the position by calculating the distance from the arrival time difference of the radio wave from the radio wave source. Patent Document 2 discloses a technique for receiving a plurality of radio waves, calculating a distance from each phase difference, and detecting a position. Patent Document 3 discloses a technique for synchronizing the clock of the transmission device and the clock of the reception device, which are radio wave sources, in order to accurately calculate the arrival time difference or the phase difference.

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。   In these methods, the distance is calculated when a specific signal included in a radio wave transmitted from a radio wave source is received or from a phase difference between specific signals included in each of a plurality of received radio waves.

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。
特許第3739078号公報 特許第3383797号公報 特許第3961951号公報
As a specific signal, a reference signal called a pilot signal is used in an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system used in, for example, digital terrestrial television and wireless LAN (802.11a). . The pilot signal is a signal included for reference at the time of reading information from the signal. The receiving device stores the same signal as the transmitted pilot signal, identifies the time when the pilot signal is received from the time when the correlation becomes maximum based on the correlation output with the received signal, and uses the identified time as a reference. Information is extracted by detecting a symbol delimiter included in the signal and demodulating the signal.
Japanese Patent No. 3739078 Japanese Patent No. 33839797 Japanese Patent No. 3961951

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。   The emitted radio wave includes noise due to various causes. Since the radio wave that has arrived directly and the radio wave that arrives after being delayed by reflection are superimposed and received (referred to as multipath), the time corresponding to the maximum of the correlation shifts backward or the correlation curve becomes dull. As a result, detection of symbol delimiters may be shifted. However, in the original communication application in the OFDM system, measures are taken so that the signal can be sufficiently demodulated if the symbol delimiters detected under the influence of multipath are slightly shifted.

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。   However, when the reception time point at which a specific signal is received is used for position detection, it is necessary to obtain the reception time point with higher accuracy. For example, when the correlation between the received signal and a specific signal is maximized due to the influence of multipath and the reception time is specified incorrectly by 50 nanoseconds, there is no problem in many current communication applications. However, in a position detection application, an error of 50 nanoseconds corresponds to an error of 15 meters, and accuracy may be insufficient.

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。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a receiving device capable of specifying a signal reception time point with higher accuracy, a ranging system and a positioning system using the receiving device, and a computer including the receiving device. It is an object of the present invention to provide a computer program that functions as a receiver, and a reception time specifying method.

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に基づいて、前記複製を補正した補正基準信号を作成する作成手段と、受信した信号と前記作成手段が作成した補正基準信号との相関に基づき信号の受信時点を特定する手段とを備えることを特徴とする。   A receiving apparatus according to a first aspect of the present invention is a receiving apparatus that stores a copy of a reference signal included in a signal to be transmitted and identifies a reception time point when the signal is received, and is superimposed on the received signal. Analyzing means for analyzing the delayed signal, creating means for creating a correction reference signal for correcting the copy based on the delayed signal analyzed by the analyzing means, received signal and correction reference created by the creating means And a means for specifying the reception time of the signal based on the correlation with the signal.

第2発明に係る受信装置は、前記解析手段は、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、該除去手段が前記後方遅延信号を除去した後の信号から、遅延時間が前記基準時間よりも短い遅延信号を解析する手段とを備えることを特徴とする。   In the receiving apparatus according to the second aspect of the invention, the analyzing means includes: a means for estimating a backward delay signal having a delay time longer than a reference time related to a bandwidth of the received signal, among the delayed signals; A removing means for removing a backward delay signal, and means for analyzing a delayed signal having a delay time shorter than the reference time from the signal after the removing means removes the backward delay signal.

第3発明に係る受信装置は、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、前記補正基準信号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信号の受信時点を特定する手段とを備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a receiving apparatus comprising: a first calculating unit that obtains a first calculation signal by a predetermined calculation using a real part and an imaginary part of a received signal; and a real part and an imaginary part of the correction reference signal. And a second calculation means for obtaining a second calculation signal by a predetermined calculation used, and a means for specifying a reception time point of the signal based on a correlation between the first calculation signal and the second calculation signal. .

第4発明に係る受信装置は、前記解析手段は、受信した信号から伝達関数を求めてインパルス応答を得る手段と、得られたインパルス応答を、時間を変数とする2以上の所定関数の線形和として扱い、最小二乗法を用いて前記所定関数を特定する手段とを備え、特定される所定関数に基づき、最も早く受信される信号に対する遅延信号の遅延時間及び強度比を推定するようにしてあることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the receiving device, the analyzing means obtains an impulse response by obtaining a transfer function from the received signal, and the obtained impulse response is a linear sum of two or more predetermined functions having time as a variable. And a means for specifying the predetermined function using a least square method, and based on the specified predetermined function, the delay time and the intensity ratio of the delayed signal with respect to the earliest received signal are estimated. It is characterized by that.

第5発明に係る受信装置は、前記所定関数はsinc関数であることを特徴とする。   The receiver according to a fifth aspect is characterized in that the predetermined function is a sinc function.

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。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a receiving apparatus comprising means for extracting a signal in a range including the reference signal from the received signal.

第7発明に係る受信装置は、前記抽出手段は、受信した信号から、時間範囲が異なる少なくとも2つの範囲の信号を抽出するようにしてあることを特徴とする。   The receiving apparatus according to a seventh aspect is characterized in that the extraction means extracts at least two ranges of signals having different time ranges from the received signal.

第8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7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。   A ranging system according to an eighth aspect of the present invention includes a transmission device that transmits a signal including a reference signal and information on a transmission time point, and a reception device according to any one of the first to seventh aspects, wherein the reception device is The distance between the transmission device and the reception device is measured from the time difference between the transmission time point included in the signal received from the transmission device and the reception time point specified by the reception device.

第9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7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。   A positioning system according to a ninth aspect of the present invention comprises a transmission device that transmits a signal including a reference signal and information about a transmission time point, and the reception device according to any one of the first to seventh aspects of the invention, and the transmission device or the reception device. A positioning system for measuring the position of the device, wherein at least one of the transmission device or the reception device is provided in a plurality, and means for storing position information of any of the transmission device or the reception device, Based on the transmission time point included in the signal transmitted from the transmission device, the distance measurement means for measuring the distance from the time difference between the reception time points specified by the reception device, the position information and the distance measured by the distance measurement device, And means for measuring the position of a device whose position information is unknown in the transmitting device or the receiving device.

第10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、受信した信号に重畳されている遅延信号を解析する解析手段、該解析手段が解析した遅延信号に基づいて、前記複製を補正した補正基準信号を作成する作成手段、及び、受信した信号と前記作成手段が作成した補正基準信号との相関に基づき信号の受信時点を特定する手段として機能させることを特徴とする。   A computer program according to a tenth aspect of the invention is a computer program for storing a copy of a reference signal included in the signal in a computer that receives a signal to be transmitted, and for specifying a reception time point when the signal is received. Analyzing means for analyzing a delay signal superimposed on the received signal; generating means for generating a correction reference signal for correcting the copy based on the delay signal analyzed by the analyzing means; and It is characterized by functioning as means for specifying the reception time of the signal based on the correlation between the signal and the correction reference signal created by the creation means.

第11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、受信した信号に重畳されている遅延信号を解析し、解析された遅延信号に基づいて、前記複製を補正した補正基準信号を作成し、受信した信号と作成した補正基準信号との相関に基づき信号の受信時点を特定することを特徴とする。   A reception time specifying method according to an eleventh invention is a reception time specifying method for storing a copy of a reference signal included in a signal to be transmitted and specifying the reception time when the signal is received. Analyzing the delayed signal superimposed on the signal, creating a corrected reference signal with the duplicate corrected based on the analyzed delayed signal, and receiving the signal based on the correlation between the received signal and the created corrected reference signal It is characterized by specifying a time point.

第1発明、第10発明及び第11発明では、遅れて到達する遅延信号が解析され、解析された遅延信号に基づいて予め記憶してある基準信号の複製を補正することにより、遅延信号に含まれる基準信号が重畳されている場合の基準信号を再現する補正基準信号が作成される。受信した信号と、遅延信号の重畳を再現した補正基準信号との相関をとるので、遅延信号が重畳されている信号と理想的に受信される場合の基準信号に等しい複製との相関をとる場合よりも、相関を精度良くとることが可能となる。   In the first invention, the tenth invention and the eleventh invention, a delay signal that arrives late is analyzed, and the reference signal stored in advance is corrected based on the analyzed delay signal, thereby being included in the delay signal. A corrected reference signal for reproducing the reference signal when the reference signal to be superimposed is superimposed is created. Correlation between the received signal and the corrected reference signal that reproduces the superposition of the delayed signal, so that the signal on which the delayed signal is superimposed and the replica equal to the reference signal when ideally received are correlated Rather, the correlation can be obtained with higher accuracy.

第2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他の遅延信号の解析がされる。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解析が行なわれることで、他の遅延信号の解析処理の精度を上げることが可能となる。遅延信号が多く含まれている場合、一度に全ての遅延信号を精度よく推定することは困難であるときがあるが、含まれる遅延信号を少なくして解析を行なうことによって精度が高くなる。   In the second aspect of the invention, the delay signal received with a delay longer than the reference time is removed in advance, and then the other delay signal is analyzed. The reference time is the time related to the bandwidth of the signal, and even when a signal whose delay time is longer than the reference time is removed from the original received signal, it can be determined that there is little influence when analyzing the original signal. It is. When the intensity of a signal having a long delay time is high, the analysis is performed after the signal is removed, thereby improving the accuracy of analysis processing of other delay signals. When many delay signals are included, it may be difficult to accurately estimate all the delay signals at once, but the accuracy is improved by performing analysis with fewer delay signals included.

第3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、比較的遅延時間が短い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。即ち、分離することが困難な、遅延時間が短い遅延信号の解析の精度があがるので、評価された度合いに応じた補正を行なうことによって受信時点の特定精度が高められる。   In the third aspect of the invention, the component of the imaginary part corresponding to the 90 ° phase lag of the transmitted signal is reflected, and the calculation of the pseudo-high frequency signal is utilized, in particular, the signal received earliest. The influence of the delayed signal received in the vicinity becomes obvious. As a result, it is possible to evaluate the degree of influence of the delayed signal having a relatively short delay time. That is, since the accuracy of analysis of a delayed signal that is difficult to separate and has a short delay time is improved, the accuracy of specifying the reception time can be increased by performing correction according to the evaluated degree.

第4発明では、最小二乗法を利用した解析によって、更に高精度に遅延信号を解析することが可能となり、高精度に相関をとることが可能となるので、受信時点の特定精度が高められる。   In the fourth aspect of the invention, the delay signal can be analyzed with higher accuracy by the analysis using the least squares method, and the correlation can be obtained with higher accuracy, so that the identification accuracy at the reception time is improved.

第5発明では更に、受信した信号から求めたインパルス応答をsinc関数の線形和として扱うことにより、されに高精度に遅延信号を解析することが可能となる。   In the fifth aspect of the invention, the impulse response obtained from the received signal is handled as a linear sum of sinc functions, so that the delayed signal can be analyzed with high accuracy.

第6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。   In the sixth aspect of the invention, the amount of calculation can be reduced by limiting the analysis target to a range including the reference signal included in the received signal.

第7発明では更に、精度よく解析が可能に基準信号が含まれる範囲を抽出する可能性が高められ、演算量が削減されると共に解析の精度を高めることが可能となる。   In the seventh invention, the possibility of extracting a range including the reference signal that can be analyzed with high accuracy is increased, and the calculation amount can be reduced and the accuracy of the analysis can be increased.

第8発明及び第9発明では、遅延信号の影響を正しく反映させて受信する信号との相関を精度良くと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。   In the eighth invention and the ninth invention, it is possible to accurately obtain the correlation with the received signal by correctly reflecting the influence of the delayed signal, so that the identification accuracy at the time of reception is increased. Therefore, when the distance is measured using the time difference between the transmission time and the reception time, and the position is measured using the measured distance, the measurement accuracy is increased.

本発明による場合、遅延して受信された信号に含まれる基準信号による相関への影響についても考慮し、基準信号の複製を補正して実際に受信される基準信号を再現する補正基準信号を作成してから受信した信号との相関をとるので、より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。   In the case of the present invention, a correction reference signal that reproduces a reference signal actually received by correcting a copy of the reference signal by taking into account the influence on the correlation caused by the reference signal included in the signal received with a delay is created. Then, since the correlation with the received signal is taken, the reception time of the signal can be specified with higher accuracy. Since the reception time point can be specified with high accuracy, the distance and further the position can be measured with higher accuracy.

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。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.

(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、FFT処理部12、第1マッチトフィルタ13、遅延信号推定部14、再現信号作成部15、第2マッチトフィルタ16、受信時点特定部17及び計時部18を含む。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a receiving apparatus in the first embodiment. The receiving device 1 is configured to receive OFDM radio waves, and includes a receiving unit 10, a storage unit 11, an FFT processing unit 12, a first matched filter 13, a delay signal estimation unit 14, and a reproduction signal creation unit 15. , A second matched filter 16, a reception time specifying unit 17 and a time measuring unit 18.

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FFT処理部12、第1マッチトフィルタ13、及び第2マッチトフィルタ16へ出力する。   The receiving unit 10 receives radio waves in a predetermined frequency band and outputs a signal. The receiving unit 10 performs analog / digital conversion on the signal output from the antenna unit 101 that has received the radio wave by the receiving circuit 102 including an amplifier circuit, a filter circuit, and the like, and performs the subsequent FFT processing unit 12, the first matched unit, and the like. Output to the filter 13 and the second matched filter 16.

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。   The storage unit 11 is a ROM such as a mask ROM. In the storage unit 11, a replica of the pilot signal (hereinafter referred to as a replica signal R (t)) is used in order to obtain a pattern match, that is, a correlation for identifying the time point at which the pilot signal P (t) included in the received signal is inserted Is called).

第1マッチトフィルタ13及び第2マッチトフィルタ16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13は、受信部10から入力される受信信号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、FFT処理部12へ出力する。第2マッチトフィルタ16は、受信部10から入力される受信信号Sr(t)と再現信号作成部15から入力される調整後のレプリカ信号R´(t)との相関をとり、受信時点特定部17へ出力する。   The first matched filter 13 and the second matched filter 16 take the correlation between the input signals and output them. The first matched filter 13 obtains a correlation on the time axis between the received signal Sr (t) input from the receiving unit 10 and the replica signal R (t) stored in the storage unit 11, and performs an FFT processing unit 12. Output to. The second matched filter 16 correlates the received signal Sr (t) input from the receiving unit 10 and the adjusted replica signal R ′ (t) input from the reproduction signal generating unit 15 to specify the reception time point. To the unit 17.

FFT処理部12は入力される信号に対しFFT(Fast Fourier Transform)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14へ出力する。なお、FFT処理部12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13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13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。 The FFT processing unit 12 performs FFT (Fast Fourier Transform) processing on the input signal, and outputs the frequency distribution of the input signal to the delayed signal estimation unit 14 at the subsequent stage. The range in which the FFT processing unit 12 performs the FFT processing (hereinafter referred to as the FFT window) is in the vicinity of the time T c1 when the correlation output from the first matched filter 13 is maximized, and the time width of the replica signal a range having the same width or the time width T R or wider and T R. As a result, it is possible to extract a signal in a range in which the pilot signal P (t) will be included, and perform FFT processing. More specifically, the FFT windows are two FFT windows centered at time points that are appropriately shifted forward and backward from the time point T c1 at which the correlation output from the first matched filter 13 is maximized. The FFT processing is preferably performed in each range. As a result, there is a high possibility that the entire pilot signal P (t) is included in the range in which the FFT processing is performed, and the time point at which the correlation is maximized can be specified with high accuracy, thereby improving the accuracy of the subsequent analysis. it can.

遅延信号推定部14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14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15へ出力する。具体的には、遅延信号推定部14はまず、FFT処理部12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14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。 The delay signal estimation unit 14 obtains a transfer function of the transmission path from a range including the pilot signal P (t) in the reception signal Sr (t) received by the reception device 1, and is superimposed on the reception signal Sr (t). The characteristic of the delayed signal, that is, the delay profile is estimated. The delay signal estimation unit 14 estimates the intensity ratio r and the delay time t delay with respect to the shortest signal reached through the shortest path as a delay profile, and outputs the estimation result to the reproduction signal creation unit 15. Specifically, the delay signal estimation unit 14 first obtains a transfer function from the frequency distribution output from the FFT processing unit 12 and the frequency distribution of the replica signal R (t) that is a replica of the pilot signal P (t). . The transfer function G (s) is obtained by G (s) = Sr (s) / R (s). At this time, s is a Laplace variable, Sr (s) is a frequency component of the received signal Sr (t), and R (s) is a frequency component of the replica signal R (t). The delay signal estimation unit 14 performs an inverse FFT process on the transfer function G (s) to obtain an impulse response.

そして、遅延信号推定部14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15へ出力する。なお、最短信号又は遅延信号のみ夫々から矩形の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14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14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…)。 The delayed signal estimation unit 14 treats the impulse response as a linear combination of the impulse response when only the shortest signal is present and the impulse response when only the delayed signal is present. The linear coefficient (intensity ratio) r and the delay time t delay from the shortest signal are estimated and output to the reproduction signal creation unit 15. It has been found that the impulse response obtained by performing FFT processing with a rectangular FFT window from only the shortest signal or the delayed signal is a sinc function (sin (x) / x). Therefore, the delay signal estimation unit 14 treats the obtained impulse response as a linear combination of sinc functions, and analyzes the intensity ratio and delay time of the delay signal. Further, when a plurality of delayed signals are estimated, the delayed signal estimating unit 14 estimates and outputs the respective linear coefficients r i and t delay i (i = 1, 2, 3,...).

再現信号作成部15は、遅延信号推定部14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を補正した再現信号(補正パイロット信号)R´(t)を作成し、第2マッチトフィルタ16へ出力する。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。 Based on the intensity ratio r i output from the delay signal estimation unit 14 and the delay time t delay i , the reproduction signal creation unit 15 affects the pilot signal P (t−t delay ) included in the superimposed delay signal. A reproduction signal (corrected pilot signal) R ′ (t) obtained by correcting the replica signal R so as to reproduce the signal is generated and output to the second matched filter 16. Specifically, the reproduction signal R ′ (t) is created as R ′ (t) = R (t) + Σ {r i * R (t−t delay i )}.

受信時点特定部17は、第2マッチトフィルタ16から出力される相関が極大となる時点Tc2を所定の周期で時間を計測する計時部18から得られる時刻(クロック計数)を参照して特定する。 The reception time point specifying unit 17 specifies the time point T c2 at which the correlation output from the second matched filter 16 is maximized with reference to the time (clock count) obtained from the time measuring unit 18 that measures time in a predetermined cycle. To do.

なお、図1及びその説明ではFFT処理部12、遅延信号推定部14及び再現信号作成部15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。他の構成部についても同様である。   In FIG. 1 and the description thereof, the FFT processing unit 12, the delay signal estimation unit 14, and the reproduction signal creation unit 15 have been described as a configuration that performs processing. However, these components are described as being functionally distinguished for the sake of clarity, and components that realize each function by a series of processes may be provided. The same applies to the other components.

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。   Next, processing for specifying a reception time point by the operation of each component configured as described above will be described with reference to a flowchart. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure in which a reception time point is specified by the reception device 1 according to the first embodiment.

第1マッチトフィルタ13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13から出力される相関がFFT処理部12へ入力されるので、FFT処理部12は、第1マッチトフィルタ13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(FFTウィンドウ)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(ステップS12)。FFT処理部12は抽出した受信信号Srex(t)をFFT処理し、周波数成分に変換する(ステップS13)。 The first matched filter 13 takes a correlation between the received signal Sr (t) and the replica signal R (t) read from the storage unit 11 on the time axis (step S11). Since the correlation output from the first matched filter 13 is input to the FFT processing unit 12, the FFT processing unit 12 is a rectangle including a point in time when the correlation output from the first matched filter 13 is maximized and its vicinity. A signal Sr ex (t) to be processed is extracted from the received signal Sr (t) by a window (FFT window) (step S12). The FFT processing unit 12 performs FFT processing on the extracted received signal Sr ex (t) and converts it to a frequency component (step S13).

遅延信号推定部14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S14)。遅延信号推定部14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S15)。 The delay signal estimation unit 14 obtains the transfer function G (s) by dividing the received signal Sr ex (t) converted into the frequency component by the frequency component of the replica signal R (t), and the obtained transfer function G An impulse response is obtained by performing inverse FFT processing on (s) (step S14). Based on the obtained impulse response, the delayed signal estimation unit 14 treats the impulse response as a linear combination of sinc functions, and estimates a delayed signal by analysis (step S15).

再現信号作成部15は、遅延信号推定部14により推定された遅延信号の強度比及び遅延時間並びにレプリカ信号R(t)に基づいて再現信号R´(t)を作成する(ステップS16)。第2マッチトフィルタ16には受信信号Sr(t)と再現信号作成部15により作成される再現信号R´(t)とが入力される。第2マッチトフィルタ16はこれらの相関をとり出力する(ステップS17)。   The reproduction signal creation unit 15 creates the reproduction signal R ′ (t) based on the intensity ratio and delay time of the delay signal estimated by the delay signal estimation unit 14 and the replica signal R (t) (step S16). The second matched filter 16 receives the received signal Sr (t) and the reproduction signal R ′ (t) created by the reproduction signal creation unit 15. The second matched filter 16 takes these correlations and outputs them (step S17).

受信時点特定部17は、第2マッチトフィルタ16から出力される相関が極大となる時点Tc2を計時部18から取得される時刻を参照して特定する(ステップS18)。これにより、受信装置1における受信時点の特定処理が終了する。 The reception time specifying unit 17 specifies the time T c2 at which the correlation output from the second matched filter 16 is maximized with reference to the time acquired from the time measuring unit 18 (step S18). Thus, the reception time specifying process in the receiving device 1 is completed.

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FFTウィンドウを破線で示している。   Next, each processing procedure described in the flowchart of FIG. 2 will be described in detail with a specific example. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a content example of the replica signal R (t) and the received signal Sr (t) stored in the storage unit 11 of the receiving device 1 according to the first embodiment. In the explanatory diagram of FIG. 3, the passage of time is shown from the left to the right, and the replica signal R (t), the reception signal Sr (t), and the correlation signal Cor (t) are shown from the top, and the reception signal Sr (t). The FFT window for is shown by a broken line.

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た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が困難である。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。   The reception signal Sr (t) includes a pilot signal P (t) at a predetermined period. Therefore, by taking a correlation with the replica signal R (t) which is a replica of the pilot signal P (t), the correlation should be maximized when the pilot signal P (t) is included. However, the received signal Sr (t) is also superimposed with a delayed signal received with a delay due to the influence of multipath. Even in the example of the explanatory diagram of FIG. 3, it is difficult to find a waveform that approximates the received signal Sr (t) and the replica signal R (t). When the correlation between the received signal Sr (t) and the replica signal R (t) is taken, the maximum is originally in the vicinity of the time when the pilot signal P (t) is included, but the time at which the maximum is shifted is shifted backward. Or, if the correlation curve has a dullness and the reception time is the time when the correlation is maximized, there is a possibility that the error will increase.

受信信号Sr(t)中のパイロット信号P(t)が含まれる範囲には、最短で受信されたパイロット信号P(t)に、遅れて受信されるパイロット信号P(t−tdelay)が重畳していることが推測される。したがって、受信信号Sr(t)とレプリカ信号R(t)とを元にして伝達関数を求め、求めた伝達関数から更に求められるインパルス応答を解析することにより、最短で受信された信号に対する遅延信号の強度比及び遅延時間を求める。 The pilot signal P (t−t delay ) received with a delay is superimposed on the pilot signal P (t) received in the shortest time in the range including the pilot signal P (t) in the received signal Sr (t). I guess it is. Therefore, by obtaining a transfer function based on the received signal Sr (t) and the replica signal R (t) and analyzing the impulse response further obtained from the obtained transfer function, a delay signal for the signal received in the shortest time is obtained. Intensity ratio and delay time of the

インパルス応答を求めるためにはまず、受信信号Sr(t)に対しFFT処理を行ない伝達関数を求めるが、より精度よく伝達関数を求めるにはパイロット信号P(t)全体を含む範囲に対してFFT処理を行なうことが望ましい。しかしながら、遅延信号の重畳によってパイロット信号P(t)に該当する範囲を正しく特定することは難しいので、FFT処理を行なう対象範囲は、受信信号Sr(t)とレプリカ信号R(t)との相関によって概略的に特定することができる受信時点Tc1を略中心とする時間幅T(≧TR )に含まれる範囲を対象範囲、即ちFFTウィンドウとする。なお、実際に受信した受信信号Sr(t)とレプリカ信号R(t)との相関の極大点から特定した受信時点Tc1はすでに大きい誤差を含んでいる可能性がある。そして、最短で受信されたパイロット信号P(t)と遅れて受信されるパイロット信号P(t−tdelay)との受信時点の差分を求めるので、いずれの信号に対してもインパルス応答の強度が極大となる時点を十分に特定できることが必要になる。したがってFFTウィンドウは、図3の下段に示すように、Tc1に対し前後に任意の時間ずらした2つの矩形FFTウィンドウを使用する。そして、2つのFFTウィンドウ夫々を用いて抽出された受信信号Srex(t)から夫々求められる伝達関数から、更に求められる2つのインパルス応答のスペクトルの内、いずれか良好に強度が極大となる時点を特定できるものを採用し、より精度よく遅延信号の強度比及び遅延時間を求めることが可能となる。 In order to obtain the impulse response, first, an FFT process is performed on the received signal Sr (t) to obtain a transfer function. To obtain a transfer function with higher accuracy, the FFT is applied to a range including the entire pilot signal P (t). It is desirable to perform processing. However, since it is difficult to correctly specify the range corresponding to the pilot signal P (t) by the superposition of the delay signal, the target range to be subjected to the FFT processing is the correlation between the received signal Sr (t) and the replica signal R (t). The range included in the time width T (≧ T R ) with the reception time point T c1 approximately specified by can be roughly specified as the target range, that is, the FFT window. Note that the reception time T c1 specified from the local maximum of the correlation between the actually received reception signal Sr (t) and the replica signal R (t) may already contain a large error. Since the difference in reception time between the pilot signal P (t) received in the shortest time and the pilot signal P (t−t delay ) received late is obtained, the intensity of the impulse response for any signal is high. It is necessary to be able to fully identify the point of maximum. Therefore, as the FFT window, as shown in the lower part of FIG. 3, two rectangular FFT windows shifted by an arbitrary time before and after T c1 are used. Then, from the transfer function obtained from each of the received signals Sr ex (t) extracted using the two FFT windows, the time point at which the intensity is satisfactorily maximized among the two further obtained impulse response spectra. It is possible to determine the intensity ratio and delay time of the delayed signal with higher accuracy.

図4は、実施の形態1における受信装置1で受信信号Sr(t)から求められたインパルス応答の例を示すグラフ図である。図4(a)の実線は、受信信号Sr(t)から図3に示したFFTウィンドウで抽出された受信信号Srex(t)に対するFFT処理、伝達関数の算出を経て求められたインパルス応答である。図4(a)のグラフ図の横軸は時間を示し、縦軸は強度を示している。時間軸はFFTウィンドウの起点をゼロとした時間を示している。図4(b)は比較のため、遅延信号を含まない一波のみの信号から求められたインパルス応答に相当するsinc関数の曲線を示している。 FIG. 4 is a graph illustrating an example of an impulse response obtained from the received signal Sr (t) by the receiving device 1 according to the first embodiment. The solid line in FIG. 4A is an impulse response obtained through FFT processing and transfer function calculation on the received signal Sr ex (t) extracted from the received signal Sr (t) in the FFT window shown in FIG. is there. In the graph of FIG. 4A, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates intensity. The time axis indicates the time when the starting point of the FFT window is zero. For comparison, FIG. 4B shows a curve of a sinc function corresponding to an impulse response obtained from a single-wave signal not including a delay signal.

図4(b)に示すsinc関数の波形と比較した場合、図4(a)に示すインパルス応答は、絶対値が最大である極大点近傍の曲線の後半が緩やかであり、更にその緩やかなカーブの途中に極大点が出現する。遅延信号推定部14は、図4(a)に示すインパルス応答はsinc関数の線形結合であるとしてこれを解析し、遅延信号の強度比及び遅延時間を推定する。図4(a)に示すインパルス応答は例えば、破線で示す4つのsinc関数の線形結合であると解析される。このときの4つのsinc関数の内の強度が極大となる時点が最も早いsinc関数が、最短信号のインパルス応答であるはずである。したがって他の3つのsinc関数を遅延信号のインパルス応答と推定することが可能である。最短信号のインパルス応答と推定されるsinc関数の強度が極大となる時点から、他の3つのsinc関数の強度が極大となる時点までの時間差が夫々、38ナノ秒、76ナノ秒及び120ナノ秒であると解析でき、更に、信号強度が最短で受信された信号を1とした場合に夫々、1.33、0.84及び0.64と解析できたとき、遅延信号推定部14から再現信号作成部15へ、r1 =1.33,tdelay 1 =38、r2 =0.84,tdelay 2 =76、r3 =0.64,tdelay 3 =120が出力される。 When compared with the waveform of the sinc function shown in FIG. 4B, the impulse response shown in FIG. 4A is gentle in the second half of the curve near the maximum point where the absolute value is maximum, and further, the gentle curve. A local maximum appears in the middle of The delay signal estimation unit 14 analyzes the impulse response shown in FIG. 4A as a linear combination of the sinc functions, and estimates the intensity ratio and delay time of the delay signal. The impulse response shown in FIG. 4A is analyzed as, for example, a linear combination of four sinc functions indicated by broken lines. The sinc function with the earliest point in time at which the intensity of the four sinc functions becomes maximum should be the impulse response of the shortest signal. Therefore, it is possible to estimate the other three sinc functions as the impulse response of the delayed signal. The time differences from the time when the intensity of the sinc function estimated as the impulse response of the shortest signal is maximized to the time when the intensity of the other three sinc functions are maximized are 38 nanoseconds, 76 nanoseconds and 120 nanoseconds, respectively. Furthermore, when the signal received with the shortest signal strength is set to 1, when it can be analyzed as 1.33, 0.84, and 0.64, respectively, the reproduction signal from the delayed signal estimation unit 14 R 1 = 1.33, t delay 1 = 38, r 2 = 0.84, t delay 2 = 76, r 3 = 0.64, t delay 3 = 120 are output to the creation unit 15.

図5は、実施の形態1における受信装置1でレプリカ信号R(t)に基づいて作成された再現信号R´(t)と、受信信号Sr(t)との相関の例を示す説明図である。図5の説明図では、左から右に向かって時間の経過を示し、上段から再現信号R´(t)、受信信号Sr(t)、相関信号Cor´(t)を示している。また、相関信号Cor´(t)の曲線に対する比較のため、単純にレプリカ信号R(t)と受信信号Sr(t)との相関をとった場合の相関信号Cor(t)(図3参照)を破線により示している。   FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of the correlation between the reproduction signal R ′ (t) created based on the replica signal R (t) by the reception device 1 according to Embodiment 1 and the reception signal Sr (t). is there. In the explanatory diagram of FIG. 5, the passage of time is shown from the left to the right, and the reproduction signal R ′ (t), the reception signal Sr (t), and the correlation signal Cor ′ (t) are shown from the top. Further, for comparison with the curve of the correlation signal Cor ′ (t), the correlation signal Cor (t) when the correlation between the replica signal R (t) and the reception signal Sr (t) is simply obtained (see FIG. 3). Is indicated by a broken line.

図5に示す例では例えば、再現信号R´(t)は、遅延信号推定部14から入力される各遅延信号の強度比ri 及び遅延時間tdelay iに基づき、再現信号作成部15によって以下式1のように作成される。 In the example illustrated in FIG. 5, for example, the reproduction signal R ′ (t) is generated by the reproduction signal creation unit 15 based on the intensity ratio r i of each delay signal input from the delay signal estimation unit 14 and the delay time t delay i. It is created as shown in Equation 1.

再現信号R´(t)=R(t)+1.33*R(t−38)+0.84*R(t−76)+0.64*R(t−120)…(1)   Reproduction signal R ′ (t) = R (t) + 1.33 * R (t−38) + 0.84 * R (t−76) + 0.64 * R (t−120) (1)

作成された再現信号R´(t)は第2マッチトフィルタ16に入力され、第2マッチトフィルタ16により、受信信号Sr(t)との時間軸上の相関がとられる。これにより、得られる相関が極大となる時点Tc2が受信時点として特定される。この場合、再現信号R´(t)は、3つの遅延信号に含まれるパイロット信号P(t−tdelay)との重畳を再現するように作成されるので、実際に受信した受信信号Sr(t)に含まれる信号に近い波形となる。したがって、再現信号R´(t)との相関をとることによって特定される受信時点Tc2は、単純にレプリカ信号R(t)との相関の極大点から特定した受信時点Tc1よりも正確である。受信信号Sr(t)がマルチパスの影響を受けて遅延信号を含む場合、単純にレプリカ信号R(t)との相関が極大となる時点から特定される受信時点Tc1は、遅延の影響を受けて正確な受信時点よりも遅れる。この場合、再現信号R´(t)との相関が極大となる時点から特定される受信時点Tc2は受信時点Tc1に対して早い時点である。 The generated reproduction signal R ′ (t) is input to the second matched filter 16, and the second matched filter 16 correlates with the received signal Sr (t) on the time axis. Thereby, the time point T c2 at which the obtained correlation becomes maximum is specified as the reception time point. In this case, the reproduction signal R ′ (t) is created so as to reproduce the superimposition with the pilot signal P (t−t delay ) included in the three delay signals, so that the received signal Sr (t) actually received is reproduced. The waveform is close to the signal included in (). Therefore, the reception time point T c2 specified by taking a correlation with the reproduction signal R ′ (t) is more accurate than the reception time point T c1 specified simply from the maximum point of the correlation with the replica signal R (t). is there. When the reception signal Sr (t) includes a delay signal due to the influence of multipath, the reception time T c1 specified from the time when the correlation with the replica signal R (t) is maximized is not affected by the delay. Received and delayed from the exact reception time. In this case, the reception time point T c2 specified from the time point when the correlation with the reproduction signal R ′ (t) becomes maximum is an earlier time point than the reception time point T c1 .

なお、図3乃至図5に示す内容例に示したように、インパルス応答を構成するsinc関数を高精度に推定できる場合には、単純にレプリカ信号R(t)との相関をとることによって特定される受信時点Tc1の本来の受信時点に対する誤りが約30ナノ秒であるのに対し、誤りを1ナノ秒にまで抑えることができる。なお、1ナノ秒は距離にして0.3メートルに相当する。このように、遅延信号が重畳されている受信信号Sr(t)と、遅延信号の重畳を再現するようにレプリカ信号R(t)に基づいて作成した再現信号R´(t)との相関をとることにより、高精度に受信時点Tc2を特定することができる。 As shown in the content examples shown in FIGS. 3 to 5, when the sinc function constituting the impulse response can be estimated with high accuracy, it is specified by simply correlating with the replica signal R (t). The error of the received reception time T c1 with respect to the original reception time is about 30 nanoseconds, but the error can be suppressed to 1 nanosecond. One nanosecond corresponds to 0.3 meters in distance. Thus, the correlation between the received signal Sr (t) on which the delayed signal is superimposed and the reproduced signal R ′ (t) created based on the replica signal R (t) so as to reproduce the superimposed superimposed delay signal is obtained. Thus, the reception time point T c2 can be specified with high accuracy.

(実施の形態2)
実施の形態1で示した例では誤りを1ナノ秒にまで抑えて正確に受信時点を特定することができたが、これはインパルス応答の解析が正確にできた場合に可能となる。しかしながら通常、電波の反射が多い環境では遅延信号は更に多数で互いに近接して複雑であり、強度も遅延時間も多様である。長い時間にわたって遅延信号が多数受信される場合、受信信号から求められるインパルス応答は多数のsinc関数の和で構成されると考える必要が生じる。しかしながら、この場合、インパルス応答を構成する複数のsinc関数夫々を正確に推定することは難しいこともある。例えば、3つのsinc関数の線形和として扱って解析する場合よりも、4つのsinc関数の線形和として扱って解析する場合では難易度が上がり、線形和としての解が求まる可能性が低くなる。
(Embodiment 2)
In the example shown in the first embodiment, it is possible to accurately specify the reception time point by suppressing the error to 1 nanosecond, but this is possible when the impulse response can be analyzed accurately. However, usually, in an environment where there are many reflections of radio waves, there are more delay signals and they are close to each other and complex, and the intensity and delay time are various. When a large number of delayed signals are received over a long time, it is necessary to consider that the impulse response obtained from the received signal is composed of the sum of a large number of sinc functions. However, in this case, it may be difficult to accurately estimate each of a plurality of sinc functions constituting the impulse response. For example, compared with the case of analyzing as a linear sum of three sinc functions, the degree of difficulty increases in the case of analyzing as a linear sum of four sinc functions, and the possibility of finding a solution as a linear sum is reduced.

そこで実施の形態2では、マルチパスの影響が大きい環境下で受信された信号でも高精度に受信時点を特定するために、帯域幅に関する基準時間に比して遅延時間が長い後方遅延信号のインパルス応答を除去してから解析する構成とする。そして更に、除去後のインパルス応答を最小二乗法により解析する構成とする。これにより、更に精度よく遅延信号を推定し、受信時点を特定することが可能となる。   Therefore, in the second embodiment, an impulse of a backward delay signal having a delay time longer than a reference time related to a bandwidth in order to specify a reception time point with high accuracy even for a signal received in an environment where the influence of multipath is large. The analysis is performed after removing the response. Further, the impulse response after removal is analyzed by the least square method. This makes it possible to estimate the delay signal with higher accuracy and specify the reception time point.

実施の形態2における受信装置1の構成は、遅延信号推定部14における詳細な処理内容以外は、実施の形態1における構成と同様である。したがって、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。以下に、遅延信号推定部14が、得られたインパルス応答から、遅延時間が基準時間よりも長い後方遅延信号のインパルス応答を除去して他の遅延信号を推定する処理について説明する。   The configuration of receiving apparatus 1 in the second embodiment is the same as the configuration in the first embodiment except for the detailed processing contents in delay signal estimating section 14. Therefore, the same reference numerals as those in the first embodiment are given, and detailed description of each component is omitted. Hereinafter, processing in which the delay signal estimation unit 14 estimates other delay signals by removing the impulse response of the backward delay signal whose delay time is longer than the reference time from the obtained impulse response will be described.

図6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6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。   FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure in which the reception time point is specified by the reception device 1 according to the second embodiment. Among the processing procedures shown in the flowchart of FIG. 6, the steps common to the processing procedure shown in the flowchart of FIG. 2 in the first embodiment are denoted by the same step numbers and detailed description thereof is omitted.

受信装置1の遅延信号推定部14は、ステップS14により得られるインパルス応答に基づいて、遅延時間が基準時間よりも長い後方遅延信号を推定する(ステップS21)。そして遅延信号推定部14は、推定された後方遅延信号のインパルス応答をステップS14により得られるインパルス応答から差し引くことにより除去し(ステップS22)、除去後のインパルス応答を最小二乗法で解析して他の遅延信号を推定する(ステップS23)。   The delay signal estimation unit 14 of the reception device 1 estimates a backward delay signal having a delay time longer than the reference time based on the impulse response obtained in step S14 (step S21). Then, the delay signal estimation unit 14 removes the estimated impulse response of the backward delay signal by subtracting it from the impulse response obtained in step S14 (step S22), analyzes the impulse response after the removal by the least square method, and so on. Is delayed (step S23).

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、解析対象の遅延信号の数を減らすことができる。これにより、多数の遅延信号を含んでいる場合にも、高精度に解析を行なうことができる。その効果を次に示す具体例に当てはめて説明する。   In this way, among the delay signals included in the impulse response, backward delay signals that do not have a large effect when the reception time point is finally identified can be removed, and the number of delay signals to be analyzed can be reduced. . As a result, even when a large number of delay signals are included, analysis can be performed with high accuracy. The effect will be described by applying the following specific example.

図7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7(a)は、モデル化した伝送路を示す説明図である。図7(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。   FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example in which a received signal is simulated when an OFDM signal is received via a transmission path that models an actual radio wave environment in an urban area. FIG. 7A is an explanatory diagram showing a modeled transmission path. In FIG. 7B, the horizontal axis indicates time, the vertical axis indicates signal strength, and a delay profile representing the arrival time and strength time distribution of the received signal obtained by simulation is shown.

図7(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。   As shown in the explanatory diagram of FIG. 7A, the simulation is performed assuming the reception of an OFDM signal transmitted at an intersection of a road on which a vehicle passes. It is assumed that the radio wave source RS is at an intersection and there is a reception point RP where the receiving device 1 is located on a straight line from the radio wave source RS along the roadway. However, it is assumed that the reception point RP is shielded from the radio wave source RS by a large metal truck and is surrounded by a plurality of large metal trucks.

この場合、図7(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7(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。   In this case, as shown in the delay profile of FIG. 7B, there are a large number of delayed signals received late in the actual transmission path, and the delay times are also various. In the example of the delay profile shown in FIG. 7B, the intensity of the delayed signal tends to be stronger than the shortest signal reaching the receiving apparatus 1 at the shortest indicated by S1 in the figure.

図7(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。   An example in which the reception time point is specified by the receiving device 1 when an OFDM signal having a bandwidth of 7.8125 MHz is transmitted from the radio wave source RS via a transmission line having a delay profile as shown in FIG. explain.

図8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8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。   FIG. 8 is a graph showing the correlation between the received signal Sr (t) obtained by the receiving apparatus 1 and the replica signal R (t) in the example in the second embodiment. The solid line in the graph of FIG. 8 shows the correlation between the received signal Sr (t) including the delayed signal and the replica signal R (t), and the broken line shows the received signal and the replica signal R (t (t) when only the shortest signal is received. ) And the correlation obtained.

図7(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8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8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。なお、50ナノ秒は距離にして15メートルに相当する。 As in the delay profile shown in the explanatory diagram of FIG. 7B, a large number of delay signals are superimposed on the reception signal Sr (t). As shown in FIG. 8, the correlation obtained in this case is not a plurality of local maximum points but a curve having substantially one local maximum point even in a range where a plurality of delayed signals are superimposed. Note that the curve in the vicinity of the correlation maximum point shown in the graph of FIG. 8 is duller than the curve in the vicinity of the correlation maximum point obtained when only the shortest signal is received, and is shifted backward. When the time T c1 at which the correlation of the correlation curve becomes maximum is the reception time point, the correlation curve as a whole is strongly influenced by the delayed signal having a stronger intensity than the shortest signal. The error is about 50 nanoseconds with respect to the reception time of the shortest signal, which is calculated from the distance from to the reception point RP. Note that 50 nanoseconds corresponds to a distance of 15 meters.

図9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9(a)にインパルス応答の例を示し、図9(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9(a)及び図9(b)の横軸は時間を示し、縦軸は強度を示す。図9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。   FIG. 9 is a graph illustrating an example of an impulse response obtained by the receiving device 1 in the example of the second embodiment. FIG. 9A shows an example of an impulse response, and FIG. 9B shows an ideal impulse response for comparison, that is, an impulse response of only the shortest signal. Moreover, the horizontal axis of Fig.9 (a) and FIG.9 (b) shows time, and a vertical axis | shaft shows intensity | strength. In the example of the impulse response shown in FIG. 9, it can be seen that the rear is duller than the impulse response of only the shortest signal and is affected by the delay signal.

そして、遅延信号推定部14は、図9(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9(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17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。なお、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。 Then, the delay signal estimation unit 14 performs a process of removing the impulse response of the backward delay signal from the impulse response illustrated in FIG. Here, the backward delay signal refers to a delay signal having a delay time longer than a reference time based on the bandwidth of the OFDM signal. The reference time is a time obtained by dividing the reciprocal T of the bandwidth f band by 2. The reciprocal of the bandwidth f band corresponds to the time difference between the intersections between the curve near the maximum point where the absolute value of the intensity of the impulse response of only the shortest signal shown in FIG. . When the intensity of the impulse response of the backward delay signal delayed later than the time corresponding to half the time difference of the intersection with the intensity = 0 horizontal line becomes the maximum, the intensity of the impulse response of the shortest signal becomes the maximum. Well separated from the time. Therefore, when analyzing the impulse response as a linear sum of the sinc functions, the accuracy of the strength and delay time estimated by the analysis of the backward delay signal is finally determined when the reception time point specifying unit 17 specifies the reception time point. The knowledge that it does not have a big influence is obtained. The reference time is not limited to the time obtained by dividing the reciprocal T of the bandwidth f band by 2. The reference time is defined as a time that can be determined as a signal received with a delay sufficiently long that the specific accuracy at the time of reception is not affected. In the example in the second embodiment, since an OFDM signal having a bandwidth of 7.8125 MHz is transmitted, the reference time is specifically set to 64 nanoseconds (= 1 / 7.8125 MHz / 2).

図10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10(a)から図10(d)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。   FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example in which the impulse response of the backward delay signal is removed from the impulse response in the example in the second embodiment. The graphs shown in FIG. 10A to FIG. 10D are spectra based on impulse responses, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates intensity.

図10(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10(b)の曲線Cは、図10(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10(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10(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10(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。 A curve A in FIG. 10A shows an impulse response obtained from the extracted received signal Sr ex (t). A curve B represented by a broken line is an ideal impulse response centered at a time point t B at which the intensity of the impulse response obtained from the signal Sr ex (t) extracted from the received signal Sr (t) is maximized. . Curve C in FIG. 10 (b), from the impulse response obtained from FIG. 10 reception signal Sr ex in (a) (t) (curve A), the ideal centered on time t B the strength is maximum The impulse response (curve B) is subtracted. The time point corresponding to the rear maximum point of the two maximum points shown in FIG. 10B is the reference time from the time t B when the intensity of the ideal impulse response shown in FIG. It can be estimated that the maximum point corresponds to the maximum point of the impulse response of the backward delay signal. Therefore, a sinc function curve centered on a time point corresponding to the rear maximum point shown in the curve D of FIG. 10B is estimated as the impulse response of the backward delay signal, and the impulse response is removed.

図10(c)は、図10(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10(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10(c)の曲線Eは、図10(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10(a)の曲線Bで示した理想的なインパルス応答と図10(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10(a)の曲線Bの極大値を1としたときの図10(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10(a)の曲線Bの極大値に対応する時点tB に対し、図10(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15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。このように作成される再現信号R´(t)が第2マッチトフィルタ16へ入力され、受信信号Sr(t)との相関がとられた場合、受信時点特定部17によって時点Tc2が受信時点として特定される。この場合の時点Tc2は、本来の受信時点に対して誤りが39ナノ秒となり、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の誤りの50ナノ秒よりも精度が上がることが示される。なお、39ナノ秒は距離にして11.7メートルに相当する。 FIG. 10C shows the backward delay indicated by the curve D in FIG. 10B obtained by estimation from the impulse response of the extracted received signal Sr ex (t) indicated by the curve A in FIG. The spectrum after removing the impulse response of the signal is shown. A curve E in FIG. 10C approximates an ideal impulse response curve shown in a curve B in FIG. Here, the impulse response (curve A) of the received signal is the impulse of the backward delay signal estimated from the ideal impulse response shown by the curve B in FIG. 10A and the rear maximum point in FIG. 10B. When analyzing that it is a linear combination with the response (curve D), the ideal impulse response is the impulse response of the shortest signal. In this case, since the maximum value of the curve D in FIG. 10B when the maximum value of the curve B in FIG. 10A is 1 is 0.4, the intensity ratio r of the backward delay signal is r = 0.4 can be read. Further, since the time point corresponding to the local maximum value of the curve D in FIG. 10B is delayed by 75 nanoseconds from the time point t B corresponding to the local maximum value of the curve B in FIG. It can be read that the delay time t delay = 75 nanoseconds of the backward delay signal. When the intensity ratio r and the delay time t delay are input to the reproduction signal generator 15, the generated reproduction signal R ′ (t) is R ′ (t) = R (t) + 0.4 * R (t −75). When the reproduction signal R ′ (t) thus created is input to the second matched filter 16 and correlated with the reception signal Sr (t), the reception time specifying unit 17 receives the time T c2. Identified as a point in time. In this case, the time T c2 has an error of 39 nanoseconds compared to the original reception time, and the accuracy is higher than the error of 50 nanoseconds when the correlation is taken without considering the influence of the backward delay signal. Is shown. Note that 39 nanoseconds corresponds to 11.7 meters in distance.

なお、図10(c)の曲線Eに示されるスペクトルは、最短信号のインパルス応答のみではなく、最短信号の直後に受信される遅延時間が比較的短い遅延信号のインパルス応答との線形結合である可能性がある。したがって更に、図10(c)の曲線Eに示されるスペクトルを最短信号及び遅延信号夫々のインパルス応答の線形結合であるとして最小二乗法を用いて解析する。   Note that the spectrum shown by the curve E in FIG. 10C is not only the impulse response of the shortest signal but also the linear combination with the impulse response of the delayed signal received with a relatively short delay time immediately after the shortest signal. there is a possibility. Therefore, the spectrum shown by the curve E in FIG. 10C is further analyzed using the least square method as a linear combination of the impulse responses of the shortest signal and the delayed signal.

図10(c)の曲線Eに示されるスペクトルが、最短信号のインパルス応答と、遅延信号のインパルス応答との線形結合であるとした場合、以下に示す式2により表わされる。   When the spectrum shown by the curve E in FIG. 10C is a linear combination of the impulse response of the shortest signal and the impulse response of the delayed signal, it is expressed by the following equation 2.

Figure 2009186241
Figure 2009186241

遅延信号推定部14の処理により、式3中の線形係数a及びb、並びに遅延時間ta 及びtb を最小二乗法を用いて推定する。後方遅延信号のインパルス応答を除去した後に行なうことで、3つのsinc関数の線形和として扱って夫々のsinc関数を一度に最小二乗法を用いて解析する場合よりも、より精度の高い推定値を求めることが可能となる。 By the processing of the delay signal estimation unit 14, the linear coefficients a and b and the delay times t a and t b in Equation 3 are estimated using the least square method. By performing after removing the impulse response of the backward delay signal, a more accurate estimated value can be obtained compared to the case where each sinc function is analyzed at once using the least squares method as a linear sum of three sinc functions. It can be obtained.

実施の形態2における例において図10(c)の曲線Eに示されるスペクトルを最小二乗法に解析した場合について以下に説明する。なお、図10(c)の曲線Eに示されるスペクトルは、上述の後方遅延信号の解析から作成された再現信号R´(t)=R(t)+0.4*R(t−75)の内の第1項であるR(t)の部分に相当する。ここで、図10(c)の曲線Eに示されるスペクトルをRe(t)とし、曲線Eが更に2つのsinc関数の線形和からなるとして最小二乗法によって解析する場合、以下の式3のように求まる。   The case where the spectrum shown by the curve E in FIG. 10C in the example in the second embodiment is analyzed by the least square method will be described below. Note that the spectrum shown by the curve E in FIG. 10C is the reproduction signal R ′ (t) = R (t) + 0.4 * R (t−75) created from the analysis of the backward delay signal described above. It corresponds to the portion of R (t) which is the first term. Here, when the spectrum shown by the curve E in FIG. 10C is Re (t) and the curve E is further composed of a linear sum of two sinc functions, the analysis is performed by the least square method, as shown in the following Expression 3. I want to.

Figure 2009186241
Figure 2009186241

つまり、図10(c)の曲線Eに示すスペクトルは、図10(d)の曲線F及び曲線Gの線形結合であると求められる。図10(a)の曲線Bの極大値を1とした場合、曲線Fの極大値は0.60であり、曲線Gの極大値は0.73である。したがって、他の遅延信号の強度比は夫々r=0.60、r=0.73と読み取ることができる。また、図10(a)の曲線Bの極大値に対応する時点tB に対し、図10(d)の曲線Fの極大値に対応する時点はtB よりも29ナノ秒早く、曲線Gの極大値に対応する時点はtB よりも20ナノ秒遅れている。したがって、他の遅延信号の遅延時間は夫々、tdelay=−29ナノ秒、tdelay=20ナノ秒と読み取ることができる。 That is, the spectrum indicated by the curve E in FIG. 10C is obtained as a linear combination of the curves F and G in FIG. When the maximum value of the curve B in FIG. 10A is 1, the maximum value of the curve F is 0.60, and the maximum value of the curve G is 0.73. Therefore, the intensity ratios of the other delayed signals can be read as r = 0.60 and r = 0.73, respectively. In addition, the time point corresponding to the maximum value of the curve F in FIG. 10D is 29 nanoseconds earlier than the time point B corresponding to the maximum value of the curve B in FIG. The time corresponding to the local maximum is 20 nanoseconds behind t B. Therefore, the delay times of the other delay signals can be read as t delay = −29 nanoseconds and t delay = 20 nanoseconds, respectively.

後方遅延信号のみから求められるインパルス応答(sinc関数)と合わせると、受信信号Sr(t)のインパルス応答(図10(a)の曲線A)のスペクトルRa(t)は、以下の式4のように求まる。   When combined with the impulse response (sinc function) obtained only from the backward delay signal, the spectrum Ra (t) of the impulse response (curve A in FIG. 10A) of the received signal Sr (t) is expressed by the following Equation 4. I want to.

Figure 2009186241
Figure 2009186241

これにより、再現信号R´(t)は、再現信号R´(t)=0.60*R(t−29)+0.73*R(t−20)+0.40*R(t−75)と作成される。このようにして、より実際に近い受信信号Sr(t)の遅延プロファイルを再現した再現信号R´(t)との相関をとり受信時点を特定する。この場合、特定される受信時点は本来の受信時点に対して誤りは9ナノ秒となり、精度を高めることができる。   As a result, the reproduction signal R ′ (t) becomes the reproduction signal R ′ (t) = 0.60 * R (t−29) + 0.73 * R (t−20) + 0.40 * R (t−75). And created. In this way, the reception time point is specified by correlating with the reproduction signal R ′ (t) that reproduces the delay profile of the reception signal Sr (t) that is closer to reality. In this case, the specified reception time point has an error of 9 nanoseconds with respect to the original reception time point, and the accuracy can be improved.

なお、後方遅延信号のみの影響を反映した再現信号R´(t)=R(t)+0.4*R(t−75)との相関をとって特定した時点Tc2を基準とし、時点Tc2よりも29ナノ秒早い時点で受信される信号が存在するであろうことが解析により推測できたことから、時点Tc2を29ナノ秒早める補正によって受信時点を特定してもよい。時点Tc2は、遅延信号の影響を受けて本来の受信時点に対して誤りが39ナノ秒遅れる時点であったが、29ナノ秒早める補正により、特定される受信時点の誤りは10ナノ秒となる。 The time Tc2 is determined based on the time Tc2 specified by correlation with the reproduction signal R ′ (t) = R (t) + 0.4 * R (t−75) reflecting the influence of only the backward delay signal. Since it can be estimated by analysis that there will be a signal received at a time point 29 nanoseconds earlier than c2 , the reception time point may be specified by a correction that advances time Tc2 by 29 nanoseconds. The time T c2 is a time when the error is delayed by 39 nanoseconds from the original reception time due to the influence of the delay signal. However, the error at the specified reception time is 10 nanoseconds due to the correction advanced by 29 nanoseconds. Become.

このように、図7(a)に示したOFDM信号の受信環境として厳しい伝送路の条件下でも、9ナノ秒即ち距離にして2.7メートル程度の高精度な受信時点の特定が可能である点、優れた効果を奏する。   As described above, even under the severe transmission path conditions as the OFDM signal reception environment shown in FIG. 7A, it is possible to specify a highly accurate reception time point of about 2.7 meters in 9 nanoseconds, that is, a distance. There is an excellent effect.

(実施の形態3)
実施の形態2では、遅延時間が基準時間よりも長い後方遅延信号を除去したインパルス応答を再解析して遅延時間が比較的短い遅延信号の強度比、遅延時間を推定することにより、受信時点の特定精度を更に上げることができた。これに対し、実施の形態3では、遅延時間が比較的長い遅延信号の最短信号に対する強度比及び遅延時間を考慮して再現した再現信号R´(t)と、受信信号Sr(t)と夫々に対し、遅延時間が短い遅延信号によるインパルス応答への影響を顕在化させる所定の演算を行なう構成によって、精度よく受信時点を特定する例を示す。
(Embodiment 3)
In the second embodiment, the impulse response obtained by removing the backward delay signal whose delay time is longer than the reference time is reanalyzed, and the intensity ratio and delay time of the delay signal having a relatively short delay time are estimated. The specific accuracy could be further increased. On the other hand, in the third embodiment, the reproduction signal R ′ (t) reproduced in consideration of the intensity ratio of the delay signal with a relatively long delay time to the shortest signal and the delay time, and the reception signal Sr (t), respectively. On the other hand, an example in which the reception time point is specified with high accuracy by a configuration that performs a predetermined calculation that makes the influence on the impulse response due to the delay signal having a short delay time apparent will be described.

図11は、実施の形態3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3における受信装置1の構成は、第2マッチトフィルタ16の前段に第1演算部191及び第2演算部192を備える構成、及び受信時点特定部17による受信時点の特定処理の詳細以外は実施の形態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。以下に、作成された再現信号R´(t)及び受信信号Sr(t)に対し、第1演算部191及び第2演算部192によって行なわれる演算処理について説明する。   FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of receiving apparatus 1 in the third embodiment. The configuration of the receiving device 1 in the third embodiment includes a configuration in which the first calculation unit 191 and the second calculation unit 192 are provided in the preceding stage of the second matched filter 16, and details of the reception time point specifying process by the reception time point specifying unit 17 Except for this, the configuration is the same as in the first embodiment. The components common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Hereinafter, calculation processing performed by the first calculation unit 191 and the second calculation unit 192 on the generated reproduction signal R ′ (t) and the reception signal Sr (t) will be described.

第1演算部191及び第2演算部192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。第1演算部191は、受信部10の後段に備えられており、第2演算部192は再現信号作成部15の後段に備えられている。実施の形態3における第1演算部191は、受信部10から出力される受信信号Sr(t)と、時間を1ナノ秒ずらした受信信号Sr(t−1)との乗算をとり、第2マッチトフィルタ16へ出力する。また、第2演算部192は再現信号作成部15によって作成された再現信号R´(t)と、時間を1ナノ秒ずらした再現信号R´(t−1)との乗算をとり、第2マッチトフィルタ16へ出力する。   The first calculation unit 191 and the second calculation unit 192 perform predetermined calculation processing on the input signal and output as a calculation signal. The first calculation unit 191 is provided in the subsequent stage of the reception unit 10, and the second calculation unit 192 is provided in the subsequent stage of the reproduction signal creation unit 15. The first calculation unit 191 in the third embodiment multiplies the reception signal Sr (t) output from the reception unit 10 by the reception signal Sr (t−1) with the time shifted by 1 nanosecond to obtain the second Output to the matched filter 16. The second calculation unit 192 multiplies the reproduction signal R ′ (t) created by the reproduction signal creation unit 15 and the reproduction signal R ′ (t−1) with the time shifted by 1 nanosecond to obtain the second Output to the matched filter 16.

なお、第1演算部191及び第2演算部192が出力する演算信号は、上述のようにSr(t−1)×Sr(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191及び第2演算部192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。 The calculation signals output from the first calculation unit 191 and the second calculation unit 192 are Sr (t−1) × Sr (t) and R ′ (t−1) × R ′ (t) as described above. In addition, a signal obtained by other arithmetic processing may be used. For example, when the signal input to the first calculation unit 191 and the second calculation unit 192 is generalized to be f (t) and the calculation signal is g (t), g (t) is as follows: It may be a signal obtained by simple arithmetic processing. Note that f (t) is represented by f (t) = f 1 (t) + jf 2 (t) (j: imaginary unit).

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
g (t) = f (t) × f (t) = {f 1 (t)} 2 − {f 2 (t)} 2 + j2f 1 (t) × f 2 (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) = {f 1 (t)} 4 − {f 2 (t)} 4

第2マッチトフィルタ16には、第1演算部191により演算処理が行なわれた受信信号Sr(t)の演算信号、及び第2演算部192により演算処理が行なわれた再現信号R´(t)の演算信号が入力される。第2マッチトフィルタは、入力された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17へ出力する。   The second matched filter 16 includes a calculation signal of the reception signal Sr (t) that has been subjected to the calculation process by the first calculation unit 191 and a reproduction signal R ′ (t) that has been subjected to the calculation process by the second calculation unit 192. ) Is input. The second matched filter extracts the real part of each of the input arithmetic signals, obtains a correlation between the real parts of the arithmetic signals, and outputs the correlation to the reception time specifying part 17.

受信時点特定部17は基本的に、第2マッチトフィルタ16から出力される相関が極大となる時点Tc2を計時部18から取得される時刻を参照して特定するが、実施の形態3における受信時点特定部17は特に、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を受信時点Tc2として特定する。なお、演算処理の方法、即ち、いずれのg(t)を採用するかによっては、相関が極小となる時点の内の、相関の絶対値が最大である時点Tc2を受信時点として特定する場合もある。そして、実施の形態3における受信時点特定部17は、第2マッチトフィルタ16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17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。 The reception time point specifying unit 17 basically specifies the time point T c2 at which the correlation output from the second matched filter 16 is maximized with reference to the time acquired from the time measuring unit 18, but in the third embodiment, In particular, the reception time point specifying unit 17 specifies a time point at which the absolute value of the correlation is maximized among the time points when the correlation is maximum as the reception time point T c2 . Note that, depending on the calculation processing method, that is, which g (t) is adopted, the time point T c2 at which the absolute value of the correlation is the maximum among the time points when the correlation becomes minimum is specified as the reception time point. There is also. Then, the reception time point specifying unit 17 in Embodiment 3 specifies feature points included in the correlation curve of the correlation output from the second matched filter 16, and specifies a time difference corresponding to the feature points. A correction value T obtained by simulation is stored in advance in the time difference between the feature points in association with the storage unit 11, and the reception time point specifying unit 17 calculates the correction value T from the reception time point T c2 specified as described above. The time T c3 obtained by subtracting is newly specified as a more accurate reception time.

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12は、実施の形態3における受信装置1を構成する第1演算部191及び第2演算部192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12(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12(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。   The characteristic points of the correlation curve will be described with reference to the drawings showing examples. FIG. 12 is an explanatory diagram schematically illustrating feature points included in a correlation curve between calculation signals output by the first calculation unit 191 and the second calculation unit 192 that configure the reception device 1 according to the third embodiment. . The graphs shown in FIGS. 12A, 12B, 12C, and 12D are correlation curves, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates intensity. Further, in the graphs shown in FIGS. 12A, 12B, 12C, and 12D, feature points (maximum points and minimum points) to be particularly noted are surrounded by broken lines, and the absolute value is maximum. It shows the maximal point.

図12(a)は、演算処理を行なうことなしに受信信号Sr(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12(b)は、受信信号Sr(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12(c)は、受信信号Sr(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12(d)は、受信信号Sr(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12(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。   FIG. 12A shows a correlation curve when the correlation between the received signal Sr (t) and the replica signal R (t) is obtained without performing arithmetic processing. FIG. 12B shows a case where the received signal Sr (t) and the replica signal R (t) are multiplied twice, respectively, and the arithmetic processing is performed by g (t) = f (t−1) × f (t). The correlation curve which took the correlation between calculation signals is represented. In FIG. 12C, the received signal Sr (t) and the replica signal R (t) are multiplied four times respectively, and g (t) = f (t−3) × f (t−2) × f (t−1). ) × f (t) represents a correlation curve in which the correlation between the calculation signals is calculated. In FIG. 12D, the received signal Sr (t) and the replica signal R (t) are multiplied by 8 times, respectively, and 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) It represents a correlation curve. Note that the intensity scales in the graphs of FIGS. 12A to 12D are not the same.

図12(a)から図12(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。   As shown in the graphs from FIG. 12A to FIG. 12D, the greater the number of multiplications, the sharper the vicinity of the feature points such as the maximum point and the minimum point of the correlation curve. This is because the OFDM signal includes a sin function component and is multiplied by a plurality of multiplication operations as described above to become a pseudo high frequency signal. Note that the imaginary part included in the received signal, that is, a component having a phase delay of 90 ° is included in the real part by the calculation by multiplication, and the component of the imaginary part can be reflected in the real part when correlation is taken.

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12(a)から図12(d)まで演算処理の内容によらず変化しない。実施の形態3における受信装置では、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12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。   In this way, the calculation process makes the curve near the feature point such as the maximum point and the minimum point sharp, and the identification by the analysis becomes easy. In the case where the arithmetic processing is not performed and the case where the arithmetic processing is performed, the time corresponding to the maximum point where the absolute value of the correlation is the maximum is the contents of the arithmetic processing from FIG. 12A to FIG. It does not change regardless. The receiving apparatus according to the third embodiment uses feature points that can be easily specified by arithmetic processing, and specifies a time difference corresponding to the distance between feature points. Hereinafter, a maximum point having the maximum absolute value will be described as a feature point L, a minimum point immediately before the feature point L will be described as a feature point M, and a minimum point immediately after the feature point L will be described as a feature point N. Depending on the arithmetic processing, the correlation curve obtained by correlation between the arithmetic signals may have the polarity opposite to that of the correlation curve shown in FIG. In this case, the minimum point having the maximum absolute value is set as the feature point L, the maximum point immediately before the feature point L is set as the feature point M, and the maximum point immediately after the feature point L is set as the feature point N.

前述のように、受信信号Sr(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。そして、受信信号Sr(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曲線の特徴の変化が顕在化し、変化の特定が容易になる。   As described above, when the delay signal is superimposed on the received signal Sr (t), the vicinity of the maximum point where the absolute value of the correlation curve with the replica signal R (t) is maximum is compared with the case of only the shortest signal. And dull. At this time, the dullness of the curve in the vicinity of the maximum point where the absolute value of the correlation of the correlation curve becomes maximum changes according to the delay time of the delay signal. Then, by performing the above-described arithmetic processing on each of the received signal Sr (t) and the replica signal R (t), the change in the characteristic of the correlation curve according to the delay time of the delay signal becomes obvious, and the change can be specified. It becomes easy.

図13は、受信信号Sr(t)とレプリカ信号R(t)と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13(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。   FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing an example in which the correlation curve between the received signal Sr (t) and the replica signal R (t) changes under the influence of the delay signal. The graphs shown in FIGS. 13A, 13 </ b> B, 13 </ b> C, and 13 </ b> D are correlation curves, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates intensity.

図13(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13(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13(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13(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。   FIG. 13A shows the correlation when only the shortest signal is received. The graph on the left is an example in which the correlation is obtained without performing the arithmetic processing, and the graph on the right is four times. This is an example in the case where a correlation is obtained by performing multiplication operation. In the following, the left and right graphs are examples of the case where the arithmetic processing is not performed and the case where it is performed. FIG. 13 (b) shows the correlation when a delay signal with a delay of 20 nanoseconds is superimposed on the shortest signal, and FIG. 13 (c) shows a delay signal with a delay of 30 nanoseconds superimposed on the shortest signal. Shows the correlation of the case. FIG. 13D shows the correlation when a delay signal with a delay of 40 nanoseconds is superimposed on the shortest signal.

図13(a)から図13(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。   In the graphs from FIG. 13 (a) to FIG. 13 (d), the curve near the maximum point where the absolute value of the correlation curve is maximum becomes gentle according to the delay time of the delay signal, and the maximum point shifts backward. It has been shown. In addition, it is shown that when the calculation process is performed, the longer the delay time, the wider between the feature points LM and LN. Therefore, by obtaining the spread between the feature points in advance for each of a plurality of different delay times, it is possible to estimate the magnitude of the deviation of the maximum point due to the delay signal from the distance between the feature points, that is, the time difference. .

図14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14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。   FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating an example of the content of the correction value corresponding to the time difference corresponding to the feature points included in the correlation curve. However, the example shown in the explanatory diagram of FIG. 14 is a value obtained by simulation when an OFDM signal having a bandwidth of 15.625 MHz is transmitted.

図14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ナノ秒に相当することがシミュレーションによって得られている。最短信号のみ受信される場合の相関が極大となる時点は、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と比較した場合の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、これによって相関が極大とな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、相関が極大となる時点から、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。   As shown in the explanatory diagram of FIG. 14, when an OFDM signal having a bandwidth of 15.625 MHz is transmitted, when only the shortest signal is received, the characteristic points LM of the correlation curve are 15 ns, and the LN is 15 ns. Corresponding to is obtained by simulation. Of course, the correction value is zero nanoseconds when the correlation is maximized when only the shortest signal is received because it is not affected by the delayed signal. When a delay signal with a delay of 20 nanoseconds is superimposed, the correlation curve between the characteristic points LM corresponds to 17 nanoseconds and the interval between LNs corresponds to 17 nanoseconds. The spread between the feature points when compared with the case of only the shortest signal is a time difference stretched by the delay signal, and it can be considered that the time when the correlation becomes maximum is shifted backward. Therefore, it is estimated that the shortest signal is received at a time earlier by the extended time difference from the time when the correlation becomes maximum, and the correction value is set to 4 nanoseconds (= (17 + 17) − (15 + 15)). Similarly, when a delay signal with a delay of 30 nanoseconds is superimposed, the feature points LM and LN are each 20 nanoseconds, and the correction value is 10 nanoseconds (= (20 + 20) − (15 + 15)). .

なお、実施の形態3における第1演算部191及び第2演算部192夫々に入力される信号は、受信信号Sr(t)及び後方遅延信号の影響を反映した再現信号R´(t)である。したがって、夫々を演算処理した後に相関をとった場合に現れる特徴点間の時間差は、後方遅延信号の除去後に残る遅延時間が比較的短い遅延信号の影響により現れるものである。遅延時間が比較的短い遅延信号の推定は、その遅延信号のインパルス応答を分離することが難しいので困難であるが、特徴点間の時間差の変化をこのような推定が困難な遅延信号の影響として捉えることができ、その影響を除去した受信時点を精度よく特定することができる点、優れた効果を奏する。   In addition, the signal input to each of the first calculation unit 191 and the second calculation unit 192 in the third embodiment is a reproduction signal R ′ (t) that reflects the influence of the reception signal Sr (t) and the backward delay signal. . Therefore, the time difference between the feature points that appears when the correlation is obtained after arithmetic processing of each of them appears due to the influence of the delay signal that has a relatively short delay time after the backward delay signal is removed. Estimating a delayed signal with a relatively short delay time is difficult because it is difficult to separate the impulse response of the delayed signal, but the change in the time difference between feature points is considered as an effect of such a delayed signal that is difficult to estimate. This provides an excellent effect in that it can be captured and the reception time point from which the influence is removed can be specified with high accuracy.

図14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、その時間差を特定する簡易な構成で、遅延時間が比較的短い遅延信号を詳細に解析することなしにより精度よく受信時点を特定することが可能である。   As shown in the explanatory diagram of FIG. 14, by storing the correspondence between the time difference corresponding to the characteristic points of the correlation curve and the correction value, the delay time is relatively simple with a simple configuration for specifying the time difference. It is possible to specify the reception time point with high accuracy without analyzing the short delay signal in detail.

図15は、実施の形態3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15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、及び実施の形態2における図6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。   FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure in which a reception time point is specified by the reception device 1 according to the third embodiment. Of the processing procedures shown in the flowchart of FIG. 15, procedures common to those shown in the flowchart of FIG. 2 in the first embodiment and the flowchart of FIG. 6 in the second embodiment are denoted by the same step numbers and detailed. Description is omitted.

再現信号作成部15が、遅延信号推定部14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)を作成した後は(S16)、第1演算部191及び第2演算部192が、再現信号作成部15が作成した再現信号R´(t)及び受信信号Sr(t)の演算信号を求める(ステップS31)。第2マッチトフィルタ16には、第1演算部191及び第2演算部192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16は、夫々の実部を抽出して時間軸で演算信号間の相関をとり出力する(ステップS32)。   After the reproduction signal creation unit 15 creates the reproduction signal R ′ (t) based on the intensity ratio and delay time of the delay signal estimated by the delay signal estimation unit 14 and the replica signal R (t) (S16), The first calculation unit 191 and the second calculation unit 192 obtain calculation signals of the reproduction signal R ′ (t) and the reception signal Sr (t) generated by the reproduction signal generation unit 15 (step S31). Since the operation signals output from the first operation unit 191 and the second operation unit 192 are input to the second matched filter 16, the second matched filter 16 extracts each real part and extracts the time axis. The correlation between the calculation signals is taken and output (step S32).

受信時点特定部17は、第2マッチトフィルタ16から出力される相関が極大となる時点Tc2を計時部18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S33)。受信時点特定部17は、ステップS33で特定した時点から、特定した時間差に対応する補正値Tを差し引くように補正し(ステップS34)、受信時点を特定する処理を終了する。 The reception time point specifying unit 17 specifies a time point T c2 at which the correlation output from the second matched filter 16 is maximized with reference to the time acquired from the time measuring unit 18, and further corresponds to the feature points of the correlation curve. The time difference to be specified is specified (step S33). The reception time point specifying unit 17 corrects the correction value T corresponding to the specified time difference from the time point specified in step S33 (step S34), and ends the process of specifying the reception time point.

図16は、実施の形態3における演算処理後の受信信号Sr(t)と再現信号R´(t)との相関曲線の例を示すグラフ図である。なお、図16のグラフ図に示す例は、図7(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、実施の形態2に示した方法によって推定された後方遅延信号の強度比r及び遅延時間tdelay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191及び第2演算部192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16に示す相関曲線の相関が極大となる時点から特定される受信時点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。 FIG. 16 is a graph illustrating an example of a correlation curve between the reception signal Sr (t) and the reproduction signal R ′ (t) after the arithmetic processing in the third embodiment. Note that the example shown in the graph of FIG. 16 is an example when an OFDM signal having a bandwidth of 7.8125 MHz is transmitted under the conditions of the transmission path shown in FIG. The reproduction signal R ′ (t) created based on the intensity ratio r of the backward delay signal and the delay time t delay estimated by the method shown in FIG. 2 is a correlation curve between calculation signals after calculation processing by the calculation unit 192. Note that the reception time point T c2 specified from the time point when the correlation of the correlation curve shown in FIG. 16 becomes maximum is the original reception time point, that is, the shortest signal reception time point calculated from the distance from the radio wave source RS to the reception point RP. It is assumed that it is 39 nanoseconds behind.

つまり、後方遅延信号の影響は再現信号R´(t)によって既に再現されて相関をとることによってキャンセルされるので、図16のグラフ図に示される相関曲線は遅延時間が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。   That is, since the influence of the backward delay signal is already reproduced by the reproduction signal R ′ (t) and canceled by taking the correlation, the correlation curve shown in the graph of FIG. 16 is influenced by the delay signal having a short delay time. It is a manifested curve, and it can be considered that the time difference corresponding to the feature points is stretched by a delay signal with a short delay time.

なお、帯域幅7.8125MHzのOFDM信号が送信された場合の、図16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17は、24ナノ秒を補正値として用い、相関曲線の相関が極大となる時点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。相関が極大となる時点Tc2が本来の受信時点から39ナノ秒遅れて誤っているので、24ナノ秒早く補正されて結果として誤りは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。 Note that the correction value corresponding to the time difference between the feature points LM + LN shown in the graph of FIG. 16 when an OFDM signal with a bandwidth of 7.8125 MHz is transmitted is 24 ns in advance by simulation. It is sought and stored. Therefore, the reception time point specifying unit 17 uses 24 nanoseconds as the correction value, and specifies the time point obtained by subtracting the correction value from the time point T c2 at which the correlation of the correlation curve becomes maximum as the reception time point T c3 . Since the point of time T c2 at which the correlation is maximized is incorrect with a delay of 39 nanoseconds from the original reception point, it is corrected 24 nanoseconds earlier, resulting in an error of 15 nanoseconds and higher accuracy. Note that 15 nanoseconds corresponds to a distance of 4.5 meters.

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、相関曲線の相関が極大とな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の短い遅延信号の影響を反映した受信時点を精度よく特定することができる。   As described above, the correlation between the calculation signal of the reception signal Sr (t) after the calculation process and the calculation signal of the reproduction signal R ′ (t) that reproduces the superposition of the delay signal is obtained, and between the feature points specified from the correlation curve A delay signal with a short delay time that is difficult to separate with a simple configuration that corrects the reception time point specified from the time point when the correlation of the correlation curve becomes maximum using a correction value stored in advance corresponding to the distance of It is possible to accurately identify the reception time point that reflects the influence of.

(実施の形態4)
実施の形態4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乃至3に示した受信装置1を適用する例を示す。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, an example in which the receiving device 1 described in the first to third embodiments is applied to a positioning system that specifies the position of the receiving device 1 will be described.

図17は、実施の形態4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。   FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a positioning system in the fourth embodiment. The positioning system includes at least two transmission devices 2 and 2 whose position information is known in advance and one reception device 1. The transmitters 2 and 2 are fixed not at a moving body but at a position represented by position information. On the other hand, the receiving device 1 is a mobile body, and the receiving device 1 receives signals transmitted from the transmitting devices 2 and 2, respectively, and measures the distance from the arrival time from when the signal is transmitted until it is received. And configured to measure its own position. In the following description, among the internal configuration of receiving apparatus 1, components that are the same as those in Embodiment 1 are assigned the same reference numerals as in Embodiment 1 and detailed descriptions of the components are omitted. .

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18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。   The transmission device 2 transmits a control unit 20 that controls each component unit, a storage unit 21 that stores its position information, a time measuring unit 22 that measures time by counting at a predetermined frequency, and a signal. And a transmission unit 23. Note that the timer unit 22 of the transmission device 2 and the timer unit 18 of the receiver device 1 are required to be synchronized with high accuracy, but the synchronization method is not limited.

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。   The position information stored in the storage unit 21 is, for example, ID information that can specify the longitude and latitude or the position. The control unit 20 of the transmission device 2 reads the position information stored in the storage unit 21 at a predetermined timing, modulates the signal including the read position information by the transmission unit 23 using the orthogonal frequency division multiplexing modulation scheme, and transmits the signal. To do. The pilot signal is periodically transmitted when the transmitter 23 modulates the signal and transmits the modulated signal. And the control part 20 is made to transmit by including the time acquired from the time measuring part 22 at the time of transmitting a pilot signal as a transmission time.

図18は、実施の形態4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4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。   FIG. 18 is a block diagram showing an internal configuration of receiving apparatus 1 in the fourth embodiment. Receiving apparatus 1 according to Embodiment 4 receives not only each component for specifying a reception time point, but also a reception time point that demodulates the signal to acquire and specify transmission point information and transmission point information included in the signal. A component for measuring the position of itself is used.

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193と、受信した信号から情報を復調する復調部194と、復調部194から出力される情報に基づいて制御を行なう制御部195と、情報を出力する出力部196とを備える。   The receiving device 1 is based on an FFT processing unit 193 that performs an FFT process for demodulating a signal received by the receiving unit 10, a demodulation unit 194 that demodulates information from the received signal, and information output from the demodulation unit 194. A control unit 195 that performs control and an output unit 196 that outputs information.

FFT処理部193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13からの相関が入力されている。FFT処理部193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194へ入力する。復調部194はFFT処理部193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。   The FFT processing unit 193 receives the signal received by the receiving unit 10 and the correlation from the first matched filter 13 for symbol synchronization. The FFT processing unit 193 identifies the start of the symbol based on the correlation, performs FFT processing on each symbol, and inputs the result to the demodulation unit 194. The demodulation unit 194 demodulates the signal input from the FFT processing unit 193 for each subcarrier, performs parallel-serial conversion processing, and obtains position information and transmission time information of the transmission device 2 included in the signal received from the transmission device 2. Take out and output.

復調部194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195へ入力される。また、受信時点特定部17により特定された受信時点の情報も制御部195へ入力される。制御部195は、復調部194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195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17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195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。   The position information of the transmission device 2 and the transmission time information output from the demodulation unit 194 are input to the control unit 195. Further, information on the reception time point specified by the reception time point specifying unit 17 is also input to the control unit 195. The control unit 195 measures its own position based on the position information of the transmission device 2 and the transmission time information and the reception time information input from the demodulation unit 194. Specifically, the control unit 195 calculates the time difference between the transmission time points transmitted from the plurality of transmission devices 2 and the reception time point input from its own reception time point specifying unit 17, and based on the calculated time difference, The distance from the transmission device 2 is calculated. Then, the control unit 195 measures its own position based on the position specified by the position information of each of the transmission devices 2 and 2 and the calculated distance.

制御部195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196により出力する。出力部196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。   The control unit 195 performs a predetermined process using the measured position. For example, the output unit 196 outputs information indicating the measured position. The output unit 196 may be configured to use a display device so as to overlap and display the map information stored in a storage unit (not shown), or may be an audio output device.

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。   In this way, using the receiving device 1 that can specify the reception time point with high accuracy, the time difference between the transmission time point and the reception time point, that is, the time required for the signal transmitted from the transmission device 2 to arrive is highly accurate. The distance can be measured from the measured time. Since the distance can be measured with high accuracy, the receiving device 1 can measure its own position with high accuracy.

なお、実施の形態4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。   In the positioning system in the fourth embodiment, the receiving device 1 is a moving body, the distance from the two fixed transmitting devices 2 and 2 is measured, and the position of the receiving device 1 itself is determined based on the measured distance. It was set as the structure to measure. However, the positioning system is not limited to this, and one transmission device 2 is a moving body, and signals received from the transmission device 2 are received by two fixed reception devices 1 and 1, respectively, and the difference between the transmission time point and the reception time point It is good also as a structure which measures a distance from, and measures the position of the transmitter 2 from the measured distance.

実施の形態4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4に示した受信装置1を備えた車両を用い、実施の形態4に示した送信装置2を信号機に設置することにより、図7(a)に示したような条件下でも信号機からの距離を3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。   The positioning system in the fourth embodiment can be applied to, for example, a vehicle position measurement system that measures the position of a vehicle traveling on a road with high accuracy. The vehicle position measurement system, for example, accurately measures the distance from traffic lights installed at intersections to prevent traffic accidents between vehicles at or near the intersection, or between vehicles and pedestrians, and before the stop line. It is used in a system that reliably stops the vehicle. In this case, in order to effectively prevent a traffic accident, it is necessary to control the vehicle position to be correctly measured and stopped with an error of at least several meters. In such a vehicle position measurement system, a vehicle provided with the receiving device 1 shown in the first to fourth embodiments is used, and the transmitting device 2 shown in the fourth embodiment is installed in a traffic light, so that FIG. ), The distance from the traffic light can be measured with an error of less than 3 meters. Thereby, in an emergency, the vehicle can be effectively stopped, and an excellent effect is achieved.

もちろん、実施の形態1乃至4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。   Needless to say, the receiving device 1 and the exemplified reception time specifying method shown in the first to fourth embodiments not only provide the above-described highly accurate measurement of the vehicle position but also the highly accurate position of the mobile communication device such as a mobile phone. It is also possible to apply to a system for measuring and detecting.

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。   The disclosed embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

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。3 is a block diagram showing a configuration of a receiving apparatus in Embodiment 1. FIG. 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。6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure in which a reception time point is specified by the reception device according to Embodiment 1. 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、受信された信号Sr(t)の内容例を示す説明図である。6 is an explanatory diagram illustrating an example of contents of a replica signal R (t) and a received signal Sr (t) stored in a storage unit of the receiving device in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における受信装置で受信された信号Sr(t)から求められたインパルス応答の例を示すグラフ図である。6 is a graph illustrating an example of an impulse response obtained from a signal Sr (t) received by the receiving device in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における受信装置でレプリカ信号R(t)に基づいて作成された再現信号R´(t)と、受信された信号Sr(t)との相関の例を示す説明図である。6 is an explanatory diagram illustrating an example of a correlation between a reproduced signal R ′ (t) created based on a replica signal R (t) by the receiving device in Embodiment 1 and a received signal Sr (t). FIG. 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。10 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure in which a reception time point is specified by a reception device according to Embodiment 2. 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。It is explanatory drawing which shows the example which simulated the received signal in the case of receiving an OFDM signal via the transmission path which modeled the actual radio wave environment of the urban area. 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。10 is a graph showing a correlation between a received signal Sr (t) obtained by a receiving apparatus and a replica signal R (t) in the example in the second embodiment. FIG. 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。10 is a graph illustrating an example of an impulse response obtained by the receiving device in the example in the second embodiment. FIG. 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。In the example in Embodiment 2, it is explanatory drawing which shows the example from which the impulse response of a back delay signal is removed from an impulse response. 実施の形態3における受信装置の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a receiving device according to Embodiment 3. 実施の形態3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。FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing feature points included in a correlation curve between calculation signals output from a first calculation unit and a second calculation unit that constitute a receiving apparatus according to Embodiment 3. 受信信号Sr(t)とレプリカ信号R(t)と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。It is explanatory drawing which shows typically the example from which the correlation curve of the received signal Sr (t) and the replica signal R (t) changes under the influence of a delay signal. 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。It is explanatory drawing which shows the example of the content of the correction value corresponding to the time difference corresponded between the feature points contained in a correlation curve. 実施の形態3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。10 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure in which a reception time point is specified by a reception device according to Embodiment 3. 実施の形態3における演算処理後の受信信号Sr(t)と再現信号R´(t)との相関曲線の例を示すグラフ図である。FIG. 11 is a graph illustrating an example of a correlation curve between a reception signal Sr (t) after calculation processing and a reproduction signal R ′ (t) in the third embodiment. 実施の形態4における測位システムの構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a positioning system in a fourth embodiment. 実施の形態4における受信装置の内部構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an internal configuration of a receiving device according to Embodiment 4.

符号の説明Explanation of symbols

1 受信装置
10 受信部
11 記憶部
R レプリカ信号(複製)
12 FFT処理部
14 遅延信号推定部
15 再現信号作成部
16 第2マッチトフィルタ
17 受信時点特定部
191 第1演算部
192 第2演算部
195 制御部
196 出力部
2 送信装置
22 計時部
23 送信部
1 Receiving Device 10 Receiving Unit 11 Storage Unit R Replica Signal (Replication)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 FFT processing part 14 Delay signal estimation part 15 Reproduction signal creation part 16 2nd matched filter 17 Reception time specific | specification part 191 1st calculating part 192 2nd calculating part 195 Control part 196 Output part 2 Transmitting device 22 Time measuring part 23 Transmitting part

Claims (11)

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に基づいて、前記複製を補正した補正基準信号を作成する作成手段と、
受信した信号と前記作成手段が作成した補正基準信号との相関に基づき信号の受信時点を特定する手段と
を備えることを特徴とする受信装置。
A receiver that stores a copy of a reference signal included in a signal to be transmitted and identifies a reception time point when the signal is received,
An analysis means for analyzing the delayed signal superimposed on the received signal;
Creating means for creating a correction reference signal for correcting the copy based on the delay signal analyzed by the analyzing means;
A receiving device comprising: means for specifying a reception time point of a signal based on a correlation between a received signal and a correction reference signal created by the creating means.
前記解析手段は、
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、
該除去手段が前記後方遅延信号を除去した後の信号から、遅延時間が前記基準時間よりも短い遅延信号を解析する手段と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の受信装置。
The analysis means includes
Means for estimating a backward delay signal having a delay time longer than a reference time related to a bandwidth of the received signal among the delay signals;
Removing means for removing the backward delay signal from the received signal;
The receiving apparatus according to claim 1, further comprising: means for analyzing a delayed signal whose delay time is shorter than the reference time from the signal after the removing means removes the backward delay signal.
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、
前記補正基準信号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信号の受信時点を特定する手段と
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の受信装置。
First calculation means for obtaining a first calculation signal by a predetermined calculation using a real part and an imaginary part of the received signal;
Second calculation means for obtaining a second calculation signal by a predetermined calculation using a real part and an imaginary part of the correction reference signal;
The receiving apparatus according to claim 1, further comprising: means for specifying a reception time point of a signal based on a correlation between the first calculation signal and the second calculation signal.
前記解析手段は、
受信した信号から伝達関数を求めてインパルス応答を得る手段と、
得られたインパルス応答を、時間を変数とする2以上の所定関数の線形和として扱い、最小二乗法を用いて前記所定関数を特定する手段と
を備え、
特定される所定関数に基づき、最も早く受信される信号に対する遅延信号の遅延時間及び強度比を推定す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。
The analysis means includes
Means for obtaining an impulse response by obtaining a transfer function from the received signal;
Means for treating the obtained impulse response as a linear sum of two or more predetermined functions having time as a variable, and specifying the predetermined function using a least square method;
The receiving apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a delay time and an intensity ratio of a delay signal with respect to a signal received earliest are estimated based on a specified function specified. .
前記所定関数はsinc関数であること
を特徴とする請求項4に記載の受信装置。
The receiving apparatus according to claim 4, wherein the predetermined function is a sinc function.
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。
The receiving apparatus according to claim 1, further comprising: means for extracting a signal in a range including the reference signal from the received signal.
前記抽出手段は、受信した信号から、時間範囲が異なる少なくとも2つの範囲の信号を抽出するようにしてあること
を特徴とする請求項6に記載の受信装置。
The receiving device according to claim 6, wherein the extraction unit extracts at least two ranges of signals having different time ranges from the received signal.
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7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。
A transmission device that transmits a signal including a reference signal and information at a transmission time point, and a reception device according to any one of claims 1 to 7,
The distance between the transmission device and the reception device is measured from the time difference between the transmission time point included in the signal received from the transmission device by the reception device and the reception time point specified by the reception device. Distance system.
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7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。
A positioning apparatus that includes a transmitting device that transmits a signal including a reference signal and information at a transmission time point, and a receiving device according to any one of claims 1 to 7, and that measures the position of the transmitting device or the receiving device. There,
A plurality of at least one of the transmission device or the reception device is provided,
Means for storing position information of a device provided with any one of the transmitting device and the receiving device;
Ranging means for measuring a distance from a transmission time point included in a signal transmitted from the transmission device, and a time difference between reception time points specified by the reception device;
A positioning system comprising: means for measuring a position of an apparatus in which position information of the transmitting apparatus or the receiving apparatus is unknown based on the position information and the distance measured by the ranging means.
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、
受信した信号に重畳されている遅延信号を解析する解析手段、
該解析手段が解析した遅延信号に基づいて、前記複製を補正した補正基準信号を作成する作成手段、及び、
受信した信号と前記作成手段が作成した補正基準信号との相関に基づき信号の受信時点を特定する手段
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。
A computer program that receives a signal to be transmitted, stores a copy of a reference signal included in the signal, and identifies a reception time when the signal is received,
Computer
Analysis means for analyzing the delayed signal superimposed on the received signal;
Based on the delay signal analyzed by the analysis means, a creation means for creating a correction reference signal that corrects the duplicate; and
A computer program that functions as means for specifying a reception time of a signal based on a correlation between a received signal and a correction reference signal created by the creating means.
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、
受信した信号に重畳されている遅延信号を解析し、
解析された遅延信号に基づいて、前記複製を補正した補正基準信号を作成し、
受信した信号と作成した補正基準信号との相関に基づき信号の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。
A reception time specifying method for storing a copy of a reference signal included in a signal to be transmitted and specifying a reception time when the signal is received,
Analyzing the delayed signal superimposed on the received signal,
Based on the analyzed delay signal, create a correction reference signal that corrects the replication,
A reception time specifying method, characterized in that a signal reception time is specified based on a correlation between a received signal and a created correction reference signal.
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