JP2020034276A - Arrival direction estimation device - Google Patents

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Abstract

To provide a technique capable of improving the estimation accuracy of the direction of arrival while suppressing the memory consumption.SOLUTION: An arrival direction estimation device includes: a plurality of antenna elements; an RF unit that converts a received signal received by each of the plurality of antenna elements into a baseband signal and measures the signal strength of each of the received signals; a threshold output unit that outputs a threshold corresponding to the signal strength; a packet detector for detecting a packet from the baseband signal; a selection unit that selects, after the packet is detected, a timing at which the maximum value of a baseband signal amplitude among antennas exceeds the threshold; a buffer unit that combines the baseband signal at the timing for each antenna element and outputs a combined signal; a phase change unit that changes the phase of the signal after the combination to obtain a signal after the phase change; and an arrival direction estimation unit that estimates an arrival direction of the received signal on the basis of the signal after the phase change.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、到来方向推定装置に関する。   The present invention relates to an arrival direction estimation device.

近年、各種信号の到来方向を推定する技術が知られている。例えば、受信信号に基づくベースバンド信号をダウンサンプルする(信号の一部を間引く)ことによって、到来方向の推定に使用するベースバンド信号のデータ量を削減する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。   In recent years, a technique for estimating the arrival direction of various signals has been known. For example, a technique has been disclosed in which a baseband signal based on a received signal is down-sampled (a part of the signal is thinned out) to reduce the data amount of the baseband signal used for estimating the direction of arrival (for example, see Patent Reference 1).

その他、DSRCにおける受信回路について開示されている(例えば、特許文献2参照。)。ASK変調された電波を受信する受信回路において、RSSIを監視し、閾値以上の場合にデータを取り込む技術が記載されている(例えば、特許文献3参照。)。サンプリングデータを格納する場合に、データの変化が少ないか所定値以下の場合はデータのメモリへの書き込みを停止し、使用メモリを削減する技術が記載されている(例えば、特許文献4参照。)。   In addition, a receiving circuit in DSRC is disclosed (for example, see Patent Document 2). In a receiving circuit that receives an ASK-modulated radio wave, a technique is described in which RSSI is monitored and data is taken in when the RSSI is equal to or larger than a threshold (for example, see Patent Document 3). When storing sampling data, if the data change is small or equal to or less than a predetermined value, a technique is described in which writing of data to the memory is stopped to reduce the memory used (for example, see Patent Document 4). .

特開2000−241521号公報JP 2000-241521 A 特開2001−274783号公報JP 2001-274784 A 特開2008−92136号公報JP 2008-92136 A 特開平6−111030号公報JP-A-6-111030

しかしながら、ベースバンド信号をダウンサンプルする技術を用いて到来方向を推定する場合、メモリの消費量は抑えられる一方、無送信区間の信号も到来方向推定部に出力されてしまうため、到来方向の推定精度が劣化してしまう可能性がある。ベースバンド信号をそのまま到来方向推定部に出力する場合にも、同様にして到来方向の推定精度が劣化してしまう可能性がある。さらに、ベースバンド信号をそのまま到来方向推定部に出力する場合、メモリの消費量を抑えることも困難である。   However, when estimating the direction of arrival using the technique of down-sampling the baseband signal, the amount of memory consumption is reduced, and signals in non-transmission sections are also output to the direction of arrival estimator. Accuracy may be degraded. Even when the baseband signal is output to the arrival direction estimating unit as it is, the estimation accuracy of the arrival direction may be similarly deteriorated. Furthermore, when outputting the baseband signal to the arrival direction estimating unit as it is, it is also difficult to suppress the memory consumption.

そこで、メモリの消費量を抑えつつ到来方向の推定精度を向上させることが可能な技術が提供されることが望まれる。   Therefore, it is desired to provide a technique capable of improving the estimation accuracy of the arrival direction while suppressing the memory consumption.

上記問題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子それぞれによって受信された受信信号をベースバンド信号に変換するとともに、前記受信信号それぞれの信号強度を測定するRF部と、前記信号強度に応じた閾値を出力する閾値出力部と、前記ベースバンド信号からパケットを検出するパケット検出部と、前記パケットが検出された後、前記ベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が前記閾値を上回るタイミングを選択する選択部と、前記タイミングの前記ベースバンド信号を前記アンテナ素子ごとに結合させて結合後の信号を出力するバッファ部と、前記結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る位相変化部と、前記位相変化後の信号に基づいて、前記受信信号の到来方向を推定する到来方向推定部と、を備える、到来方向推定装置が提供される。   In order to solve the above problem, according to an aspect of the present invention, a plurality of antenna elements and, while converting a received signal received by each of the plurality of antenna elements into a baseband signal, the signal of each of the received signals An RF unit for measuring the intensity, a threshold output unit for outputting a threshold value according to the signal intensity, a packet detection unit for detecting a packet from the baseband signal, and, after the packet is detected, the baseband signal A selection unit that selects a timing at which the maximum value between the antennas of the amplitudes exceeds the threshold value; a buffer unit that combines the baseband signal at the timing for each antenna element and outputs a combined signal; A phase change unit that obtains a signal after the phase change by changing the phase of the received signal, based on the signal after the phase change, Comprising an arrival direction estimation unit that estimates the arrival direction of the direction of arrival estimation apparatus is provided.

また、本発明の別の観点によれば、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子それぞれによって受信された受信信号をベースバンド信号に変換するRF部と、前記ベースバンド信号からパケットを検出するパケット検出部と、前記パケットが検出された後、所定の周期ごとに前記ベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が最大値をとるタイミングを選択する選択部と、前記タイミングの前記ベースバンド信号を前記アンテナ素子ごとに結合させて結合後の信号を出力するバッファ部と、前記結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る位相変化部と、前記位相変化後の信号に基づいて、前記受信信号の到来方向を推定する到来方向推定部と、を備える、到来方向推定装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a plurality of antenna elements, an RF unit that converts a received signal received by each of the plurality of antenna elements into a baseband signal, and detects a packet from the baseband signal A packet detection unit, a selection unit that selects a timing at which the maximum value between the antennas of the amplitude of the baseband signal takes a maximum value at predetermined intervals after the packet is detected, and the baseband signal at the timing Are coupled to each antenna element to output a signal after coupling, a phase change unit that changes the phase of the signal after coupling to obtain a signal after phase change, and a signal after the phase change. An arrival direction estimating unit that estimates an arrival direction of the received signal based on the arrival direction.

前記所定の周期の長さは、ASKによる1ビット分の送信区間の長さ以上であってよい。   The length of the predetermined cycle may be equal to or longer than the length of a transmission section for one bit by ASK.

前記選択部は、前記パケットが検出された後、前記ベースバンド信号の振幅が上位n番目まで(nは2以上の整数)をとるタイミングを選択してよい。   The selection unit may select a timing at which, after the packet is detected, the baseband signal takes the upper n-th amplitude (n is an integer of 2 or more).

また、本発明の別の観点によれば、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子それぞれによって受信された受信信号をベースバンド信号に変換するRF部と、前記ベースバンド信号からパケットを検出するパケット検出部と、前記パケットが検出された後、前記ベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が閾値を上回るタイミングを選択する選択部と、前記タイミングの前記ベースバンド信号を前記アンテナ素子ごとに結合させて結合後の信号を出力するバッファ部と、前記結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る位相変化部と、前記位相変化後の信号に基づいて、前記受信信号の到来方向を推定する到来方向推定部と、を備える、到来方向推定装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a plurality of antenna elements, an RF unit that converts a received signal received by each of the plurality of antenna elements into a baseband signal, and detects a packet from the baseband signal A packet detection unit, after the packet is detected, a selection unit that selects a timing at which the maximum value between the antennas of the amplitude of the baseband signal exceeds a threshold, and the baseband signal at the timing is set for each of the antenna elements. A buffer unit that combines and outputs a signal after the combination, a phase change unit that changes the phase of the signal after the combination to obtain a signal after the phase change, and the reception signal based on the signal after the phase change. And an arrival direction estimating unit for estimating the arrival direction of the vehicle.

以上説明したように本発明によれば、メモリの消費量を抑えつつ到来方向の推定精度を向上させることが可能な技術が提供される。   As described above, according to the present invention, there is provided a technique capable of improving the estimation accuracy of the direction of arrival while suppressing the memory consumption.

本発明の第1の実施形態に係る到来方向推定装置の構成例を示す図である。It is a figure showing the example of composition of the arrival direction estimating device concerning a 1st embodiment of the present invention. ベースバンド信号の振幅の時間変化の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the amplitude of a baseband signal. 結合後の信号の振幅の時間変化の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a temporal change in amplitude of a signal after coupling. 位相を変化させる具体的な方法について説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for describing a specific method of changing a phase. 位相を変化させる具体的な方法について説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for describing a specific method of changing a phase. 本発明の第2の実施形態に係る到来方向推定装置の構成例を示す図である。It is a figure showing the example of composition of the arrival direction estimating device concerning a 2nd embodiment of the present invention. ベースバンド信号の振幅の時間変化の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the amplitude of a baseband signal. 結合後の信号の振幅の時間変化の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a temporal change in amplitude of a signal after coupling. 位相を変化させる具体的な方法について説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for describing a specific method of changing a phase.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なる数字を付して区別する場合がある。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素等の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。また、異なる実施形態の類似する構成要素については、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合がある。ただし、異なる実施形態の類似する構成要素等の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。   Further, in this specification and the drawings, a plurality of components having substantially the same function and configuration may be distinguished from each other by the same reference numerals followed by different numbers. However, when it is not necessary to particularly distinguish each of a plurality of components having substantially the same functional configuration, only the same reference numerals are given. Further, similar components in different embodiments may be distinguished by adding different alphabets after the same reference numerals. However, when it is not necessary to particularly distinguish each of similar constituent elements and the like in different embodiments, only the same reference numerals are given.

<0.概要>
近年、各種信号の到来方向を推定する技術が知られている。例えば、受信信号に基づくベースバンド信号をダウンサンプルする(信号の一部を間引く)ことによって、到来方向の推定に使用するベースバンド信号のデータ量を削減する技術が開示されている。
<0. Overview>
In recent years, a technique for estimating the arrival direction of various signals has been known. For example, there is disclosed a technique of downsampling a baseband signal based on a received signal (decimating a part of the signal) to reduce the amount of data of the baseband signal used for estimating the direction of arrival.

しかしながら、ベースバンド信号をダウンサンプルする技術を用いて到来方向を推定する場合、メモリの消費量は抑えられる一方、無送信区間の信号も到来方向推定部に出力されてしまうため、到来方向の推定精度が劣化してしまう可能性がある。ベースバンド信号をそのまま到来方向推定部に出力する場合にも、同様にして到来方向の推定精度が劣化してしまう可能性がある。さらに、ベースバンド信号をそのまま到来方向推定部に出力する場合、メモリの消費量を抑えることも困難である。   However, when estimating the direction of arrival using the technique of down-sampling the baseband signal, the amount of memory consumption is reduced, and signals in non-transmission sections are also output to the direction of arrival estimator. Accuracy may be degraded. Even when the baseband signal is output to the arrival direction estimating unit as it is, the estimation accuracy of the arrival direction may be similarly deteriorated. Furthermore, when outputting the baseband signal to the arrival direction estimating unit as it is, it is also difficult to suppress the memory consumption.

例えば、ETC(Electronic Toll Collection System)車載器からは、ASK(Amplitude−Shift Keying)により信号(電波)が送信される。ASKによって信号が送信される場合、パケットの大部分が無送信区間となり得る。そのため、ETC車載器からの信号に基づいて到来方向が推定される場合、多くの無送信区間の信号が到来方向推定部に出力されてしまうため、到来方向の推定精度が劣化しやすいことが想定される。   For example, a signal (radio wave) is transmitted from an ETC (Electronic Toll Collection System) vehicle-mounted device by ASK (Amplitude-Shift Keying). When a signal is transmitted by ASK, most of the packet may be a non-transmission section. Therefore, when the direction of arrival is estimated based on the signal from the on-board ETC device, it is assumed that the estimation accuracy of the direction of arrival is likely to deteriorate because many signals in the non-transmission section are output to the direction-of-arrival estimation unit. Is done.

そこで、本発明の実施形態においては、メモリの消費量を抑えつつ到来方向の推定精度を向上させることが可能な技術について主に提案する。   In view of this, the embodiment of the present invention mainly proposes a technique capable of improving the estimation accuracy of the arrival direction while suppressing the memory consumption.

以上、本発明の実施形態の概要について説明した。   The outline of the embodiment of the present invention has been described above.

<1.第1の実施形態>
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
<1. First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described.

[1−1.到来方向推定装置の構成]
本発明の第1の実施形態に係る到来方向推定装置の構成例について説明する。
[1-1. Configuration of Arrival Direction Estimation Device]
A configuration example of the direction-of-arrival estimation device according to the first embodiment of the present invention will be described.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る到来方向推定装置の構成例を示す図である。図1に示されるように、本発明の第1の実施形態に係る到来方向推定装置1Aは、アレイアンテナ(アンテナ素子10−1〜10−3)と、RF(Radio Frequency)部20−1〜20−3と、パケット検出部30と、閾値出力部40と、選択部50Aと、バッファ部60−1〜60−3と、位相変化部70−1〜70−3と、到来方向推定部80とを備える。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an arrival direction estimation device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the direction-of-arrival estimation apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention includes an array antenna (antenna elements 10-1 to 10-3) and an RF (Radio Frequency) section 20-1. 20-3, the packet detection unit 30, the threshold value output unit 40, the selection unit 50A, the buffer units 60-1 to 60-3, the phase change units 70-1 to 70-3, and the arrival direction estimation unit 80 And

RF部20−1〜20−3、パケット検出部30、閾値出力部40、選択部50A、バッファ部60−1〜60−3、位相変化部70−1〜70−3および到来方向推定部80は、メモリおよび専用回路によって実現され得る。あるいは、専用回路は、プログラムを実行する演算処理装置に置き換えられてもよい。   RF units 20-1 to 20-3, packet detection unit 30, threshold output unit 40, selection unit 50A, buffer units 60-1 to 60-3, phase change units 70-1 to 70-3, and arrival direction estimation unit 80 Can be realized by a memory and a dedicated circuit. Alternatively, the dedicated circuit may be replaced with an arithmetic processing device that executes a program.

アンテナ素子10は、電波を受信する。電波の送信元は限定されないが、ここでは、ETC車載器を搭載した車両からASKにより電波が送信される場合を想定する。以下では、アンテナ素子10が3つの場合(アンテナ素子10−1〜10−3)を主に説明するが、アンテナ素子10の数は複数であれば限定されない。アンテナ素子10は、電波を受信して得た信号(受信信号)を対応するRF部20に出力する。すなわち、アンテナ素子10−1は、対応するRF部20−1に受信信号を出力し、アンテナ素子10−2は、対応するRF部20−2に受信信号を出力し、アンテナ素子10−3は、対応するRF部20−3に受信信号を出力する。アンテナ素子10−1〜10−3は、アレイアンテナを構成しており、例えば、電波の半波長以下の間隔で直線状に配置されている。   The antenna element 10 receives a radio wave. Although the transmission source of the radio wave is not limited, it is assumed here that the radio wave is transmitted by the ASK from the vehicle equipped with the on-board ETC device. Hereinafter, a case where there are three antenna elements 10 (antenna elements 10-1 to 10-3) will be mainly described, but the number of antenna elements 10 is not limited as long as it is plural. The antenna element 10 outputs a signal (received signal) obtained by receiving a radio wave to the corresponding RF unit 20. That is, the antenna element 10-1 outputs a reception signal to the corresponding RF unit 20-1, the antenna element 10-2 outputs a reception signal to the corresponding RF unit 20-2, and the antenna element 10-3 outputs , And outputs the received signal to the corresponding RF unit 20-3. The antenna elements 10-1 to 10-3 constitute an array antenna, and are arranged linearly at intervals of, for example, half a wavelength of a radio wave or less.

RF部20は、対応するアンテナ素子10から入力された受信信号をベースバンド信号に変換するとともに、受信信号の信号強度(RSSI:Received Signal Strength Indicator/Indication)を測定する。RF部20は、アンテナ素子10の数と同数存在すればよい(ここでは、RF部20−1〜20−3が存在すればよい)。RF部20−1〜20−3は、ベースバンド信号をパケット検出部30および選択部50Aに出力するとともに、閾値出力部40にRSSIを出力する。   The RF unit 20 converts a received signal input from the corresponding antenna element 10 into a baseband signal, and measures a received signal strength (RSSI: Received Signal Strength Indicator / Indication) of the received signal. The number of the RF units 20 may be the same as the number of the antenna elements 10 (here, the RF units 20-1 to 20-3 may be present). The RF units 20-1 to 20-3 output the baseband signal to the packet detection unit 30 and the selection unit 50A, and output the RSSI to the threshold output unit 40.

パケット検出部30は、RF部20−1〜20−3それぞれから入力されたベースバンド信号に対してパケットの検出を試みる。パケットはどのように検出されてもよい。一例として、パケットの先頭にパケットヘッダが付されている場合、パケットヘッダの検出によってパケットが検出されてもよい。パケット検出部30は、RF部20−1〜20−3それぞれから入力されたベースバンド信号の少なくともいずれか一つからパケットを検出した場合、パケットを検出したことを選択部50Aに通知する。なお、パケット検出部30は、RF部20−1〜20−3のいずれか一つから入力されたベースバンド信号に対してのみパケットの検出を試みてもよい。   The packet detection unit 30 attempts to detect a packet with respect to the baseband signal input from each of the RF units 20-1 to 20-3. Packets may be detected in any manner. As an example, when a packet header is added to the head of the packet, the packet may be detected by detecting the packet header. When detecting a packet from at least one of the baseband signals input from each of the RF units 20-1 to 20-3, the packet detection unit 30 notifies the selection unit 50A that the packet has been detected. Note that the packet detection unit 30 may attempt to detect a packet only from the baseband signal input from any one of the RF units 20-1 to 20-3.

閾値出力部40は、RF部20−1〜20−3それぞれから入力されたRSSIに応じた閾値を出力する。具体的には、閾値出力部40は、RSSIと閾値とが関連付けられたRSSI−閾値テーブル45をあらかじめ有している。閾値出力部40は、RF部20−1〜20−3それぞれから入力されたRSSIに基づいてRSSIが最大となるRF部を選択し(アンテナ素子を選択し)、選択したRF部に関連付けられている閾値をRSSI−閾値テーブル45から取得する。閾値出力部40は、取得した閾値を選択部50Aに出力する。なお、ここでは、閾値出力部40によって、RF部20−1〜20−3それぞれに対応する閾値が設けられている場合(アンテナ素子10ごとに閾値が設けられている場合)を想定するが、RF部20−1〜20−3に共通の閾値が設けられていてもよい。   The threshold output unit 40 outputs a threshold corresponding to the RSSI input from each of the RF units 20-1 to 20-3. Specifically, the threshold output unit 40 has an RSSI-threshold table 45 in which the RSSI is associated with the threshold in advance. The threshold output unit 40 selects an RF unit having the maximum RSSI based on the RSSIs input from the RF units 20-1 to 20-3 (selects an antenna element), and associates the RF unit with the selected RF unit. The threshold value is obtained from the RSSI-threshold table 45. The threshold output unit 40 outputs the obtained threshold to the selection unit 50A. Here, it is assumed that a threshold value corresponding to each of RF units 20-1 to 20-3 is provided by threshold value output unit 40 (a threshold value is provided for each antenna element 10). A common threshold value may be provided for the RF units 20-1 to 20-3.

選択部50Aは、パケット検出部30からパケットが検出されたことが入力された後、RF部20−1〜20−3それぞれから入力されたベースバンド信号の振幅の(アンテナ間の)最大値を選択し、ベースバンド信号の振幅の最大値と閾値出力部40から入力された閾値とを比較する。そして、選択部50Aは、ベースバンド信号の振幅の最大値が閾値を上回るタイミングを選択する。   The selection unit 50A sets the maximum value (between antennas) of the amplitudes of the baseband signals input from the RF units 20-1 to 20-3 after the input of the detection of the packet from the packet detection unit 30. The selected value is compared with the maximum value of the amplitude of the baseband signal and the threshold value input from the threshold value output unit 40. Then, the selector 50A selects a timing at which the maximum value of the amplitude of the baseband signal exceeds the threshold.

図2は、ベースバンド信号の振幅Saの時間変化の例を示す図である。図2を参照すると、横軸を時間tとし、縦軸を時間tに対応するベースバンド信号の振幅Sa(t)としたグラフが示されている。T1は、パケットが検出されたことが入力された後における、ビット「1」の送信区間である。T2は、ビット「0」の送信区間である。T3は、ビット「1」の送信区間である。T3以降の送信区間は紙面の都合上省略する。Samは、ベースバンド信号の振幅Sa(t)の平均値を示している。閾値は、ビット「0」の送信区間の振幅とビット「1」の送信区間の振幅との中間に設定されている。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the amplitude Sa of the baseband signal. Referring to FIG. 2, a graph is shown in which the horizontal axis is time t and the vertical axis is the amplitude Sa (t) of the baseband signal corresponding to time t. T1 is a transmission section of the bit “1” after the detection of the packet is input. T2 is a transmission section of bit “0”. T3 is a transmission section of bit “1”. The transmission section after T3 is omitted due to space limitations. Sam indicates the average value of the amplitude Sa (t) of the baseband signal. The threshold value is set at an intermediate value between the amplitude of the transmission section of bit “0” and the amplitude of the transmission section of bit “1”.

選択部50Aは、ベースバンド信号の振幅の最大値が閾値を上回るタイミングをバッファ部60に通知する。すなわち、選択部50Aは、RF部20−1〜20−3から入力されたベースバンド信号の振幅の(アンテナ間の)最大値が、閾値出力部40から出力された閾値を上回ったタイミングを、バッファ部60−1〜60−3に通知する。

The selection unit 50A notifies the buffer unit 60 of the timing at which the maximum value of the amplitude of the baseband signal exceeds the threshold. That is, the selection unit 50 </ b> A sets the timing at which the maximum value (between antennas) of the baseband signals input from the RF units 20-1 to 20-3 exceeds the threshold output from the threshold output unit 40. The buffer units 60-1 to 60-3 are notified.

バッファ部60は、選択部50Aから通知されたタイミングのベースバンド信号をアンテナ素子10ごとに結合させて結合後の信号を出力する。例えば、バッファ部60は、アンテナ素子10の数と同数存在すればよい。より具体的に、バッファ部60−1は、選択部50Aから通知されたタイミングのアンテナ素子10−1に対応するベースバンド信号を結合させて結合後の信号を位相変化部70−1に出力する。また、バッファ部60−2は、選択部50Aから通知されたタイミングのアンテナ素子10−2に対応するベースバンド信号を結合させて結合後の信号を位相変化部70−2に出力する。さらに、バッファ部60−3は、選択部50Aから通知されたタイミングのアンテナ素子10−3に対応するベースバンド信号を結合させて結合後の信号を位相変化部70−3に出力する。   The buffer unit 60 combines the baseband signals at the timing notified from the selection unit 50A for each antenna element 10, and outputs the combined signals. For example, the number of the buffer units 60 may be the same as the number of the antenna elements 10. More specifically, buffer section 60-1 combines the baseband signal corresponding to antenna element 10-1 at the timing notified from selection section 50A, and outputs the combined signal to phase changing section 70-1. . The buffer unit 60-2 combines the baseband signal corresponding to the antenna element 10-2 at the timing notified from the selection unit 50A, and outputs the combined signal to the phase change unit 70-2. Further, buffer section 60-3 combines the baseband signal corresponding to antenna element 10-3 at the timing notified from selection section 50A, and outputs the combined signal to phase changing section 70-3.

図3は、結合後の信号の振幅Sbの時間変化の例を示す図である。図3を参照すると、横軸を時間tとし、縦軸を時間tに対応する結合後の信号の振幅Sb(t)としたグラフが示されている。図3を参照すると、無送信区間に相当する区間T2のベースバンド信号は、振幅が閾値以下のベースバンド信号であるとして除去され、振幅が閾値を上回る区間T1およびT3のベースバンド信号が結合されている。無送信区間の信号が除去されることによって、メモリの消費量が抑えられ、かつ、無送信区間の信号が到来方向推定部80に出力されずに済む。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the amplitude Sb of the signal after the combination. Referring to FIG. 3, there is shown a graph in which the horizontal axis is time t and the vertical axis is the amplitude Sb (t) of the combined signal corresponding to time t. Referring to FIG. 3, the baseband signal in section T2 corresponding to the non-transmission section is removed as a baseband signal whose amplitude is equal to or smaller than the threshold, and the baseband signals in sections T1 and T3 whose amplitude is larger than the threshold are combined. ing. By removing the signal in the non-transmission section, the amount of memory consumption is reduced, and the signal in the non-transmission section does not need to be output to the arrival direction estimation unit 80.

Sbmは、結合後の信号の振幅Sb(t)の平均値を示している。ここで、結合後の信号を直接用いて到来方向が推定されてもよい。しかし、無送信区間が除去された後には、平均値Sbmと振幅Sb(t)との差が小さくなってしまうため、結合後の信号に基づいて算出される共分散行列が小さくなってしまう。ここで、共分散行列は、到来方向の推定に利用され得る。例えば、MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)法においては、共分散行列に基づいて定義される評価関数に基づいて到来方向が推定される。例えば、MUSIC法による処理の詳細については、特開2014−137241号公報などに記載されている。   Sbm indicates the average value of the amplitude Sb (t) of the combined signal. Here, the arrival direction may be estimated by directly using the combined signal. However, after the non-transmission section is removed, the difference between the average value Sbm and the amplitude Sb (t) becomes small, so that the covariance matrix calculated based on the combined signal becomes small. Here, the covariance matrix can be used for estimating the direction of arrival. For example, in a MUSIC (Multiple Signal Classification) method, an arrival direction is estimated based on an evaluation function defined based on a covariance matrix. For example, details of processing by the MUSIC method are described in JP-A-2014-137241.

なお、共分散行列は以下のようにして算出され得る。すなわち、k(=1〜N)をサンプリング回数とし、ΔTをサンプリング間隔とすると、サンプリング時刻はkΔTと表され、サンプリング時刻kΔTにおけるアンテナ素子10−1〜10−mそれぞれに対応する結合後の信号をX1(k)〜Xm(k)とすると、結合後の信号の共分散行列Rは、下記の式(1)および式(2)のように算出され得る。ただし、Tは転置、Hは複素共役転置を示す。   Note that the covariance matrix can be calculated as follows. That is, assuming that k (= 1 to N) is the number of times of sampling and ΔT is a sampling interval, the sampling time is represented as kΔT, and the signal after coupling corresponding to each of the antenna elements 10-1 to 10-m at the sampling time kΔT. Is defined as X1 (k) to Xm (k), the covariance matrix R of the combined signal can be calculated as in the following equations (1) and (2). Here, T indicates transpose, and H indicates complex conjugate transpose.

Figure 2020034276
Figure 2020034276

Figure 2020034276
Figure 2020034276

上記したように、無送信区間の信号が除去されることによって、メモリの消費量が抑えられ、かつ、無送信区間の信号が到来方向推定部80に出力されずに済む。しかし、このように共分散行列が小さくなってしまうと、到来方向推定部80によってアンテナ素子10によって受信される信号の到来方向が高精度に推定されなくなってしまう。そこで、位相変化部70は、アンテナ素子10ごとの結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る。そして、位相変化部70は、アンテナ素子10ごとの位相変化後の信号を到来方向推定部80に出力する。   As described above, by eliminating the signal in the non-transmission section, the amount of memory consumption is reduced, and the signal in the non-transmission section does not need to be output to the arrival direction estimation unit 80. However, when the covariance matrix is reduced as described above, the direction of arrival of the signal received by the antenna element 10 cannot be estimated with high accuracy by the direction-of-arrival estimating unit 80. Therefore, the phase changing section 70 changes the phase of the signal after coupling for each antenna element 10 to obtain a signal after the phase change. Then, phase change section 70 outputs the signal after the phase change for each antenna element 10 to arrival direction estimation section 80.

より具体的に、位相変化部70−1は、バッファ部60−1から入力されたアンテナ素子10−1に対応する結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る。位相変化は、上記したサンプリング間隔ΔTごと(すなわち、サンプリング時刻kΔTに)行われればよい。また、位相を変化させる具体的な方法の例については、図4および図5を参照しながら後に説明する。位相変化部70−1は、位相変化後の信号をアンテナ素子10−1に対応する位相変化後の信号として到来方向推定部80に出力する。   More specifically, phase changing section 70-1 obtains a signal after the phase change by changing the phase of the signal after coupling corresponding to antenna element 10-1 input from buffer section 60-1. The phase change may be performed at each sampling interval ΔT (that is, at the sampling time kΔT). An example of a specific method of changing the phase will be described later with reference to FIGS. Phase changing section 70-1 outputs the signal after the phase change to arrival direction estimating section 80 as the signal after the phase change corresponding to antenna element 10-1.

同様に、位相変化部70−2は、バッファ部60−2から入力されたアンテナ素子10−2に対応する結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る。位相変化部70−2は、位相変化後の信号をアンテナ素子10−2に対応する位相変化後の信号として到来方向推定部80に出力する。さらに、位相変化部70−3は、バッファ部60−3から入力されたアンテナ素子10−3に対応する結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る。位相変化部70−3は、位相変化後の信号をアンテナ素子10−3に対応する位相変化後の信号として到来方向推定部80に出力する。   Similarly, the phase changing unit 70-2 changes the phase of the signal after coupling corresponding to the antenna element 10-2 input from the buffer unit 60-2 to obtain a signal after the phase change. Phase changing section 70-2 outputs the signal after the phase change to arrival direction estimating section 80 as a signal after the phase change corresponding to antenna element 10-2. Further, the phase changing unit 70-3 changes the phase of the signal after coupling corresponding to the antenna element 10-3 input from the buffer unit 60-3 to obtain a signal after the phase change. Phase changing section 70-3 outputs the signal after the phase change to arrival direction estimating section 80 as a signal after the phase change corresponding to antenna element 10-3.

図4および図5を参照しながら、位相を変化させる具体的な方法の例について説明する。図4および図5は、位相を変化させる具体的な方法について説明するための図である。図4に示されるように、実数部を横軸とし、虚数部を縦軸とする複素平面上において、結合後の信号の振幅Sb(t)に対応する位置は、点(A,0)である。ここで、結合後の信号の振幅Sb(t)に対応する位置から位相をωtだけ変化させた場合を想定する。かかる場合、振幅Sb(t)は、位相変化後には、以下の式(3)によって示される位置に移動される。   An example of a specific method of changing the phase will be described with reference to FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining a specific method of changing the phase. As shown in FIG. 4, a position corresponding to the amplitude Sb (t) of the combined signal is a point (A, 0) on a complex plane having a real part as a horizontal axis and an imaginary part as a vertical axis. is there. Here, it is assumed that the phase is changed by ωt from the position corresponding to the amplitude Sb (t) of the combined signal. In such a case, the amplitude Sb (t) is moved to a position represented by the following equation (3) after the phase change.

Figure 2020034276
Figure 2020034276

ここでは、位相変化後の信号の振幅Sc(t)が、式(3)の虚数部によって表現される場合を想定する。そこで、位相変化後の信号の振幅Sc(t)は、以下の式(4)によって表現される。式(4)によって示される位相変化後の信号の振幅Sc(t)は、図4にも示されている。式(4)または図4を参照すると、複素平面上において結合後の信号の振幅Sb(t)に対応する位置から位相ωtを、0,π/2,π,3π/2,2π,・・・と変化させた場合に(すなわち、π/2ずつ変化させた場合に)、位相変化後の信号の振幅Sc(t)が0,A,0,−A,0,・・・と変化することが把握される。   Here, it is assumed that the amplitude Sc (t) of the signal after the phase change is represented by the imaginary part of Expression (3). Therefore, the amplitude Sc (t) of the signal after the phase change is expressed by the following equation (4). The amplitude Sc (t) of the signal after the phase change represented by the equation (4) is also shown in FIG. Referring to Equation (4) or FIG. 4, the phase ωt is calculated from a position corresponding to the amplitude Sb (t) of the combined signal on the complex plane by 0, π / 2, π, 3π / 2, 2π,. (Ie, when changed by π / 2), the amplitude Sc (t) of the signal after the phase change changes to 0, A, 0, −A, 0,. It is understood.

Figure 2020034276
Figure 2020034276

しかし、位相変化後の信号の振幅Sc(t)は、式(3)の実数部によって表現されてもよい。そのとき、位相変化後の信号の振幅Sc(t)は、以下の式(5)によって表現される。式(5)を参照すると、複素平面上において結合後の信号の振幅Sb(t)に対応する位置から位相ωtを、0,π/2,π,3π/2,2π,・・・と変化させた場合に(すなわち、π/2ずつ変化させた場合に)、位相変化後の信号の振幅Sc(t)は、A,0,−A,0,A,・・・と変化することが把握される。   However, the amplitude Sc (t) of the signal after the phase change may be represented by the real part of Expression (3). At this time, the amplitude Sc (t) of the signal after the phase change is expressed by the following equation (5). Referring to equation (5), the phase ωt changes from 0, π / 2, π, 3π / 2, 2π,... From a position corresponding to the amplitude Sb (t) of the combined signal on the complex plane. , The amplitude Sc (t) of the signal after the phase change may change to A, 0, −A, 0, A,... Be grasped.

Figure 2020034276
Figure 2020034276

図5を参照すると、横軸を時間tとし、縦軸を時間tに対応する位相変化後の信号の振幅Sc(t)としたグラフが示されている。図5に示された例では、式(4)に従って位相がπ/2ずつ変化する場合が想定されているため、位相変化後の信号の振幅Sc(t)が0,A,0,−A,0,・・・と変化している。位相変化後の信号の振幅Sc(t)の平均値は、0に近づくと考えられる。すなわち、位相変化後には、振幅Sc(t)の平均値と振幅Sc(t)との差が大きくなるため、位相変化後の信号に基づいて算出される共分散行列が大きくなると考えられる。   FIG. 5 shows a graph in which the horizontal axis represents time t and the vertical axis represents the amplitude Sc (t) of the signal after the phase change corresponding to time t. In the example shown in FIG. 5, it is assumed that the phase changes by π / 2 in accordance with the equation (4), so that the amplitude Sc (t) of the signal after the phase change is 0, A, 0, −A. , 0,... The average value of the amplitude Sc (t) of the signal after the phase change is considered to approach zero. That is, after the phase change, the difference between the average value of the amplitude Sc (t) and the amplitude Sc (t) becomes large, and it is considered that the covariance matrix calculated based on the signal after the phase change becomes large.

到来方向推定部80は、位相変化後の信号に基づいて、アンテナ素子10によって受信された信号の到来方向を推定する。具体的に、到来方向推定部80は、位相変化部70−1から入力された位相変化後の信号と、位相変化部70−2から入力された位相変化後の信号と、位相変化部70−3から入力された位相変化後の信号とに基づいて、アンテナ素子10−1〜10−3によって受信された信号の到来方向を推定する。   The arrival direction estimating unit 80 estimates the arrival direction of the signal received by the antenna element 10 based on the signal after the phase change. Specifically, the direction-of-arrival estimating unit 80 includes a phase-changed signal input from the phase change unit 70-1, a phase-changed signal input from the phase change unit 70-2, and a phase change unit 70- 3, the arrival direction of the signal received by the antenna elements 10-1 to 10-3 is estimated based on the phase-changed signal input from the third element.

このとき、上記のようにして、位相変化後の信号に基づいて算出される共分散行列が大きくなれば、信号の到来方向が高精度に推定されるようになると考えられる。なお、到来方向推定部80による到来方向の推定はどのように行われてもよい。例えば、到来方向推定部80による到来方向の推定は、上記したMUSIC法によって行われてもよいし、他の手法によって行われてもよい。   At this time, if the covariance matrix calculated based on the signal after the phase change becomes large as described above, it is considered that the arrival direction of the signal will be estimated with high accuracy. Note that the arrival direction may be estimated by the arrival direction estimation unit 80 in any manner. For example, the direction-of-arrival estimation by the direction-of-arrival estimation unit 80 may be performed by the above-described MUSIC method or may be performed by another method.

以上、本発明の第1の実施形態に係る到来方向推定装置1Aの構成例について説明した。   The configuration example of the direction-of-arrival estimation apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention has been described above.

[1−2.効果]
本発明の第1の実施形態によれば、複数のアンテナ素子それぞれによって受信された受信信号それぞれの信号強度に応じた閾値を出力する閾値出力部40と、ベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が閾値を上回るタイミングを選択する選択部50Aと、選択部50Aによって選択されたタイミングのベースバンド信号をアンテナ素子ごとに結合させて結合後の信号を出力するバッファ部60と、結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る位相変化部70と、位相変化後の信号に基づいて、受信信号の到来方向を推定する到来方向推定部80と、を備える、到来方向推定装置1Aが提供される。
[1-2. effect]
According to the first embodiment of the present invention, the threshold output unit 40 that outputs a threshold corresponding to the signal strength of each of the received signals received by each of the plurality of antenna elements, and the maximum of the amplitude of the baseband signal between the antennas A selection unit 50A for selecting a timing at which the value exceeds the threshold value, a buffer unit 60 for combining baseband signals at the timing selected by the selection unit 50A for each antenna element and outputting a combined signal, and a combined signal Direction-of-arrival estimating apparatus, comprising: a phase changing unit 70 that obtains a signal after the phase change by changing the phase of the received signal; and an arrival direction estimating unit 80 that estimates the direction of arrival of the received signal based on the signal after the phase change. 1A is provided.

かかる構成によれば、振幅が閾値以下のベースバンド信号が除去されるため、メモリの消費量が抑えられる。また、無送信区間の信号が到来方向推定部80に出力されずに済むため、到来方向推定部80による到来方向の推定精度の劣化が抑制される。また、かかる構成によれば、振幅が閾値を上回るベースバンド信号の結合後の信号の位相が変化されるため、共分散行列を大きくすることが可能となり、受信信号の到来方向をより高精度に推定することが可能となる。   According to such a configuration, the baseband signal whose amplitude is equal to or smaller than the threshold is removed, so that the memory consumption is reduced. In addition, since the signal in the non-transmission section does not need to be output to the arrival direction estimation unit 80, deterioration in the estimation accuracy of the arrival direction by the arrival direction estimation unit 80 is suppressed. According to this configuration, the phase of the signal after the combination of the baseband signals whose amplitude exceeds the threshold is changed, so that the covariance matrix can be increased, and the arrival direction of the received signal can be more accurately determined. It can be estimated.

以上、本発明の第1の実施形態について説明した。   As above, the first embodiment of the present invention has been described.

<2.第2の実施形態>
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。
<2. Second Embodiment>
Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described.

[2−1.到来方向推定装置の構成]
本発明の第2の実施形態に係る到来方向推定装置の構成例について説明する。
[2-1. Configuration of Arrival Direction Estimation Device]
A configuration example of the DOA estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described.

図6は、本発明の第2の実施形態に係る到来方向推定装置の構成例を示す図である。図6に示されるように、本発明の第2の実施形態に係る到来方向推定装置1Bは、本発明の第1の実施形態に係る到来方向推定装置1Aと比較して、閾値出力部40を有していない点、および、選択部50Aが選択部50Bに置き換わっている点が異なっている。以下では、選択部50Bについて主に説明し、他の構成についての詳細な説明は省略する。   FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the DOA estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the direction-of-arrival estimation device 1B according to the second embodiment of the present invention compares the direction-of-arrival estimation device 1A according to the first embodiment of the present invention with a threshold output unit 40. The difference is that the selection unit 50A is not provided and that the selection unit 50A is replaced with the selection unit 50B. Hereinafter, the selection unit 50B will be mainly described, and detailed description of other configurations will be omitted.

図7は、ベースバンド信号の振幅Saの時間変化の例を示す図である。図7を参照すると、図2に示された例と同様に、横軸を時間tとし、縦軸を時間tに対応するベースバンド信号の振幅Sa(t)としたグラフが示されている。T1は、パケットが検出されたことが入力された後における、ビット「1」の送信区間である。T2は、ビット「0」の送信区間である。T3は、ビット「1」の送信区間である。T3以降の送信区間は紙面の都合上省略する。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the amplitude Sa of the baseband signal. Referring to FIG. 7, similarly to the example shown in FIG. 2, a graph is shown in which the horizontal axis is time t and the vertical axis is the amplitude Sa (t) of the baseband signal corresponding to time t. T1 is a transmission section of the bit “1” after the detection of the packet is input. T2 is a transmission section of bit “0”. T3 is a transmission section of bit “1”. The transmission section after T3 is omitted due to space limitations.

選択部50Bは、パケット検出部30からパケットが検出されたことが入力された後、RF部20〜1〜20−3から入力されたベースバンド信号の振幅が最大値をとるタイミングを所定の周期ごとに選択する。より具体的には、選択部50Bは、RF部20〜1〜20−3から入力されたベースバンド信号の振幅の(アンテナ間の)最大値を監視し、この最大値が時間方向に最大値をとるタイミングを所定の周期ごとに選択する。ここで、所定の周期の長さは、ASKによる1ビット分の送信区間の長さ以上であるとよい。そうすれば、1つの周期に対応するベースバンド信号から少なくとも2ビット分の振幅に基づいて最大値が取得され得る。   The selection unit 50B sets the timing at which the amplitude of the baseband signal input from the RF units 20 to 1 to 20-3 takes the maximum value in a predetermined cycle after the input of the detection of the packet from the packet detection unit 30. Select for each. More specifically, the selection unit 50B monitors the maximum value (between antennas) of the amplitude of the baseband signal input from the RF units 20-1 to 20-3, and this maximum value is the maximum value in the time direction. Is selected at predetermined intervals. Here, the length of the predetermined cycle is preferably equal to or longer than the length of a transmission section for one bit by ASK. Then, the maximum value can be obtained from the baseband signal corresponding to one cycle based on the amplitude of at least two bits.

図7に示された例では、周期V1の後に周期V2が続いており、周期V1および周期V2は、それぞれ同じ長さであり、1ビットの送信区間よりも長く設定されている。また、図7に示された例では、周期V1からはベースバンド信号の振幅が最大値をとるタイミングV10が選択されており、周期V2からはベースバンド信号の振幅が最大値をとるタイミングV20が選択されている。   In the example shown in FIG. 7, the cycle V2 follows the cycle V1, and the cycle V1 and the cycle V2 have the same length, and are set longer than the 1-bit transmission section. Further, in the example shown in FIG. 7, a timing V10 at which the amplitude of the baseband signal takes the maximum value is selected from the cycle V1, and a timing V20 at which the amplitude of the baseband signal takes the maximum value is selected from the cycle V2. Selected.

選択部50Bは、ベースバンド信号の振幅が最大値をとるタイミングをバッファ部60に通知する。すなわち、選択部50Bは、RF部20−1〜20−3から入力されたベースバンド信号の振幅の(アンテナ間の)最大値が時間方向に最大値をとるタイミングをバッファ部60−1〜60−3に通知する。   The selecting unit 50B notifies the buffer unit 60 of the timing at which the amplitude of the baseband signal takes the maximum value. That is, the selection unit 50B determines the timing at which the maximum value (between antennas) of the amplitude of the baseband signal input from the RF units 20-1 to 20-3 takes the maximum value in the time direction, from the buffer units 60-1 to 60-60. -3.

本発明の第1の実施形態と同様に、バッファ部60は、選択部50Aから通知されたタイミングのベースバンド信号をアンテナ素子10ごとに結合させて結合後の信号を出力する。   As in the first embodiment of the present invention, the buffer unit 60 combines the baseband signal of the timing notified from the selection unit 50A for each antenna element 10, and outputs the combined signal.

図8は、結合後の信号の振幅Sbの時間変化の例を示す図である。図8を参照すると、図3に示された例と同様に、横軸を時間tとし、縦軸を時間tに対応する結合後の信号の振幅Sb(t)としたグラフが示されている。図8を参照すると、周期V1から選択されたタイミングV10および周期V2から選択されたタイミングV20それぞれのベースバンド信号が結合されている。無送信区間に相当する区間T2のベースバンド信号は、最大値以外の値をとるベースバンド信号であるとして除去されている。無送信区間の信号が除去されることによって、メモリの消費量が抑えられ、かつ、無送信区間の信号が到来方向推定部80に出力されずに済む。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a temporal change of the amplitude Sb of the signal after the combination. Referring to FIG. 8, similarly to the example shown in FIG. 3, a graph is shown in which the horizontal axis is time t and the vertical axis is the amplitude Sb (t) of the combined signal corresponding to time t. . Referring to FIG. 8, the baseband signals of timing V10 selected from cycle V1 and timing V20 selected from cycle V2 are combined. The baseband signal in the section T2 corresponding to the non-transmission section has been removed as a baseband signal having a value other than the maximum value. By removing the signal in the non-transmission section, the amount of memory consumption is reduced, and the signal in the non-transmission section does not need to be output to the arrival direction estimation unit 80.

本発明の第1の実施形態と同様に、結合後の信号を直接用いて到来方向が推定されてもよい。しかし、無送信区間が除去された後には、共分散行列が小さくなってしまう。このように共分散行列が小さくなってしまうと、到来方向推定部80によってアンテナ素子10によって受信される信号の到来方向が高精度に推定されなくなってしまう。そこで、位相変化部70は、アンテナ素子10ごとの結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る。そして、位相変化部70は、アンテナ素子10ごとの位相変化後の信号を到来方向推定部80に出力する。   As in the first embodiment of the present invention, the arrival direction may be estimated by directly using the combined signal. However, after the non-transmission section is removed, the covariance matrix becomes small. When the covariance matrix is reduced in this way, the direction of arrival of the signal received by the antenna element 10 cannot be estimated with high accuracy by the direction-of-arrival estimating unit 80. Therefore, the phase changing section 70 changes the phase of the signal after coupling for each antenna element 10 to obtain a signal after the phase change. Then, phase change section 70 outputs the signal after the phase change for each antenna element 10 to arrival direction estimation section 80.

図9は、位相を変化させる具体的な方法について説明するための図である。図9を参照すると、横軸を時間tとし、縦軸を時間tに対応する位相変化後の信号の振幅Sc(t)としたグラフが示されている。図9に示された例においても、式(4)に従って位相がπ/2ずつ変化する場合が想定されているため、位相変化後の信号の振幅Sc(t)が0,A,0,−A,0,・・・と変化している。本発明の第1の実施形態と同様に、位相変化後には、振幅Sc(t)の平均値と振幅Sc(t)との差が大きくなるため、位相変化後の信号に基づいて算出される共分散行列が大きくなり、信号の到来方向が高精度に推定されるようになると考えられる。   FIG. 9 is a diagram for explaining a specific method of changing the phase. Referring to FIG. 9, a graph is shown in which the horizontal axis is time t and the vertical axis is the amplitude Sc (t) of the signal after the phase change corresponding to time t. Also in the example shown in FIG. 9, it is assumed that the phase changes by π / 2 in accordance with the equation (4), so that the amplitude Sc (t) of the signal after the phase change is 0, A, 0, −. A, 0,... As in the first embodiment of the present invention, after the phase change, the difference between the average value of the amplitude Sc (t) and the amplitude Sc (t) becomes large, so that the difference is calculated based on the signal after the phase change. It is considered that the covariance matrix increases and the arrival direction of the signal is estimated with high accuracy.

以上、本発明の第2の実施形態に係る到来方向推定装置1Bの構成例について説明した。   The example of the configuration of the DOA estimating device 1B according to the second embodiment of the present invention has been described above.

[2−2.効果]
本発明の第2の実施形態によれば、複数のアンテナ素子それぞれによって受信された受信信号から変換されたベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が時間方向に最大値をとるタイミングを所定の周期ごとに選択する選択部50Bと、選択部50Bによって選択されたタイミングのベースバンド信号をアンテナ素子ごとに結合させて結合後の信号を出力するバッファ部60と、結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る位相変化部70と、位相変化後の信号に基づいて、受信信号の到来方向を推定する到来方向推定部80と、を備える、到来方向推定装置1Bが提供される。
[2-2. effect]
According to the second embodiment of the present invention, the timing at which the maximum value between the antennas of the amplitude of the baseband signal converted from the received signal received by each of the plurality of antenna elements takes the maximum value in the time direction is determined by a predetermined time. A selection unit 50B that selects for each cycle, a buffer unit 60 that combines the baseband signals at the timing selected by the selection unit 50B for each antenna element and outputs a combined signal, and changes the phase of the combined signal A direction-of-arrival estimating device 1B is provided, comprising: a phase changing unit 70 that obtains a signal after the phase change; and an arrival direction estimating unit 80 that estimates the direction of arrival of the received signal based on the signal after the phase change. You.

かかる構成によれば、振幅が最大値以外の値をとるベースバンド信号が除去されるため、メモリの消費量が抑えられる。また、無送信区間の信号が到来方向推定部80に出力されずに済むため、到来方向推定部80による到来方向の推定精度の劣化が抑制される。また、かかる構成によれば、振幅が閾値を上回るベースバンド信号の結合後の信号の位相が変化されるため、共分散行列を大きくすることが可能となり、受信信号の到来方向をより高精度に推定することが可能となる。   According to this configuration, the baseband signal whose amplitude takes a value other than the maximum value is removed, so that the memory consumption can be reduced. In addition, since the signal in the non-transmission section does not need to be output to the arrival direction estimation unit 80, deterioration in the estimation accuracy of the arrival direction by the arrival direction estimation unit 80 is suppressed. According to this configuration, the phase of the signal after the combination of the baseband signals whose amplitude exceeds the threshold is changed, so that the covariance matrix can be increased, and the arrival direction of the received signal can be more accurately determined. It can be estimated.

以上、本発明の第2の実施形態について説明した。   As above, the second embodiment of the present invention has been described.

<3.まとめ>
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
<3. Summary>
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that those skilled in the art to which the present invention pertains can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、本発明の第2の実施形態においては、選択部50Bが、ベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が時間方向に最大値をとるタイミングを選択する例を説明した。最大値をとるタイミングのベースバンド信号だけが到来方向の推定に利用されれば、処理速度が向上すると考えられる。しかし、到来方向の推定に利用されるサンプル数を増やしたい場合も想定される。かかる場合には、選択部50Bは、ベースバンド信号の振幅が最大値をとるタイミングだけではなく、上位n番目まで(nは2以上の整数)をとるタイミングを選択してもよい。   For example, in the second embodiment of the present invention, an example has been described in which the selection unit 50B selects the timing at which the maximum value of the amplitude of the baseband signal between antennas takes the maximum value in the time direction. If only the baseband signal having the maximum value is used for estimating the direction of arrival, the processing speed is considered to be improved. However, there may be cases where it is desired to increase the number of samples used for estimating the direction of arrival. In such a case, the selection unit 50B may select not only the timing at which the amplitude of the baseband signal takes the maximum value, but also the timing at which the amplitude of the baseband signal takes the highest n-th (n is an integer of 2 or more).

また、選択部50Bは、ベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が時間方向に最大値をとるタイミングを選択する代わりに、ベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が閾値を上回るタイミングを選択してもよい。このとき、本発明の第1の実施形態では、アンテナ素子ごとにRSSIを測定し、RSSIに応じた閾値を利用する例を説明したが、選択部50Bは、RSSIに依存せずにあらかじめ決められた閾値を利用してもよい。   In addition, instead of selecting the timing at which the maximum value of the amplitude of the baseband signal between antennas takes the maximum value in the time direction, the selection unit 50B determines the timing at which the maximum value of the amplitude of the baseband signal exceeds the threshold value. You may choose. At this time, in the first embodiment of the present invention, an example has been described in which the RSSI is measured for each antenna element and a threshold value corresponding to the RSSI is used. However, the selection unit 50B determines in advance without depending on the RSSI. Alternatively, a threshold value may be used.

1A、1B 到来方向推定装置
10 アンテナ素子
20 RF部
30 パケット検出部
40 閾値出力部
45 RSSI−閾値テーブル
50A、50B 選択部
60 バッファ部
70 位相変化部
80 到来方向推定部
1A, 1B Arrival direction estimating apparatus 10 Antenna element 20 RF unit 30 Packet detection unit 40 Threshold output unit 45 RSSI-threshold table 50A, 50B selection unit 60 Buffer unit 70 Phase change unit 80 Arrival direction estimation unit

Claims (5)

複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子それぞれによって受信された受信信号をベースバンド信号に変換するとともに、前記受信信号それぞれの信号強度を測定するRF部と、
前記信号強度に応じた閾値を出力する閾値出力部と、
前記ベースバンド信号からパケットを検出するパケット検出部と、
前記パケットが検出された後、前記ベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が前記閾値を上回るタイミングを選択する選択部と、
前記タイミングの前記ベースバンド信号を前記アンテナ素子ごとに結合させて結合後の信号を出力するバッファ部と、
前記結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る位相変化部と、
前記位相変化後の信号に基づいて、前記受信信号の到来方向を推定する到来方向推定部と、
を備える、到来方向推定装置。
A plurality of antenna elements,
An RF unit that converts a received signal received by each of the plurality of antenna elements into a baseband signal, and measures a signal strength of each of the received signals.
A threshold output unit that outputs a threshold according to the signal strength;
A packet detection unit that detects a packet from the baseband signal,
After the packet is detected, a selection unit that selects a timing at which the maximum value between the antennas of the amplitude of the baseband signal exceeds the threshold,
A buffer unit that combines the baseband signal at the timing for each antenna element and outputs a combined signal,
A phase change unit that changes the phase of the signal after the combination to obtain a signal after the phase change,
Based on the signal after the phase change, an arrival direction estimation unit that estimates an arrival direction of the received signal,
An arrival direction estimation device comprising:
複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子それぞれによって受信された受信信号をベースバンド信号に変換するRF部と、
前記ベースバンド信号からパケットを検出するパケット検出部と、
前記パケットが検出された後、所定の周期ごとに前記ベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が時間方向に最大値をとるタイミングを選択する選択部と、
前記タイミングの前記ベースバンド信号を前記アンテナ素子ごとに結合させて結合後の信号を出力するバッファ部と、
前記結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る位相変化部と、
前記位相変化後の信号に基づいて、前記受信信号の到来方向を推定する到来方向推定部と、
を備える、到来方向推定装置。
A plurality of antenna elements,
An RF unit that converts a reception signal received by each of the plurality of antenna elements into a baseband signal;
A packet detection unit that detects a packet from the baseband signal,
After the packet is detected, a selection unit that selects a timing at which the maximum value between the antennas of the amplitude of the baseband signal takes the maximum value in the time direction for each predetermined period,
A buffer unit that combines the baseband signal at the timing for each antenna element and outputs a combined signal,
A phase change unit that changes the phase of the signal after the combination to obtain a signal after the phase change,
Based on the signal after the phase change, an arrival direction estimation unit that estimates an arrival direction of the received signal,
An arrival direction estimation device comprising:
前記所定の周期の長さは、ASKによる1ビット分の送信区間の長さ以上である、
請求項2に記載の到来方向推定装置。
The length of the predetermined cycle is equal to or longer than a length of a transmission section for one bit by ASK.
An arrival direction estimation device according to claim 2.
前記選択部は、前記パケットが検出された後、前記ベースバンド信号の振幅が上位n番目まで(nは2以上の整数)をとるタイミングを選択する、
請求項2に記載の到来方向推定装置。
The selector selects a timing at which the amplitude of the baseband signal reaches the upper nth (n is an integer of 2 or more) after the packet is detected,
An arrival direction estimation device according to claim 2.
複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子それぞれによって受信された受信信号をベースバンド信号に変換するRF部と、
前記ベースバンド信号からパケットを検出するパケット検出部と、
前記パケットが検出された後、前記ベースバンド信号の振幅のアンテナ間の最大値が閾値を上回るタイミングを選択する選択部と、
前記タイミングの前記ベースバンド信号を前記アンテナ素子ごとに結合させて結合後の信号を出力するバッファ部と、
前記結合後の信号の位相を変化させて位相変化後の信号を得る位相変化部と、
前記位相変化後の信号に基づいて、前記受信信号の到来方向を推定する到来方向推定部と、
を備える、到来方向推定装置。
A plurality of antenna elements,
An RF unit that converts a reception signal received by each of the plurality of antenna elements into a baseband signal;
A packet detection unit that detects a packet from the baseband signal,
After the packet is detected, a selection unit that selects a timing at which the maximum value between the antennas of the amplitude of the baseband signal exceeds a threshold,
A buffer unit that combines the baseband signal at the timing for each antenna element and outputs a combined signal,
A phase change unit that changes the phase of the signal after the combination to obtain a signal after the phase change,
Based on the signal after the phase change, an arrival direction estimation unit that estimates an arrival direction of the received signal,
An arrival direction estimation device comprising:
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