JP3424648B2 - 電波環境分析装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents
電波環境分析装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体Info
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- JP3424648B2 JP3424648B2 JP2000103570A JP2000103570A JP3424648B2 JP 3424648 B2 JP3424648 B2 JP 3424648B2 JP 2000103570 A JP2000103570 A JP 2000103570A JP 2000103570 A JP2000103570 A JP 2000103570A JP 3424648 B2 JP3424648 B2 JP 3424648B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のアンテナ素
子に入射する信号を分析する電波環境分析装置及びコン
ピュータ読み取り可能な記憶媒体に関し、特に入射する
信号の到来方位、伝搬遅延時間及び相対電力を同時に測
定できる電波環境分析装置に関する。
子に入射する信号を分析する電波環境分析装置及びコン
ピュータ読み取り可能な記憶媒体に関し、特に入射する
信号の到来方位、伝搬遅延時間及び相対電力を同時に測
定できる電波環境分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電波環境分析装置を有する通信シ
ステムの構成を図５を用いて説明する。通信システム
は、送信装置１１と受信装置１２と信号処理装置１３か
ら構成される。送信装置１１は、ＰＮ符号発生器２１で
生成したＰＮ符号と搬送波発生器２２で生成した搬送波
との積を乗算器２３でとることにより、ＢＰＳＫ変調信
号を生成し、この信号をバンドパスフィルタ２４、電力
増幅器２５を通じて送信信号２６として送信アンテナ２
７により空間に電波を放射する。
ステムの構成を図５を用いて説明する。通信システム
は、送信装置１１と受信装置１２と信号処理装置１３か
ら構成される。送信装置１１は、ＰＮ符号発生器２１で
生成したＰＮ符号と搬送波発生器２２で生成した搬送波
との積を乗算器２３でとることにより、ＢＰＳＫ変調信
号を生成し、この信号をバンドパスフィルタ２４、電力
増幅器２５を通じて送信信号２６として送信アンテナ２
７により空間に電波を放射する。
【０００３】放射された電波は、建物や山、電離層等に
反射し、様々な伝搬路を通って受信装置１２に到達す
る。受信装置１２は、送信装置１１より放射された電波
を、複数のアンテナ素子３１1 ，３１2 〜３１N からな
るアレイアンテナ３１により受信し、信号処理装置１３
からのアンテナ選択信号６８により信号切替器３２を介
して指定されたアンテナ素子の受信信号３３を出力す
る。
反射し、様々な伝搬路を通って受信装置１２に到達す
る。受信装置１２は、送信装置１１より放射された電波
を、複数のアンテナ素子３１1 ，３１2 〜３１N からな
るアレイアンテナ３１により受信し、信号処理装置１３
からのアンテナ選択信号６８により信号切替器３２を介
して指定されたアンテナ素子の受信信号３３を出力す
る。
【０００４】上記受信信号３３は、バンドパスフィルタ
３５により帯域外のノイズを低減され、増幅器３７によ
り所定のレベルまで増幅された後、信号３８として乗算
器３９に入力される。ＰＮ符号発生器４１は、送信装置
１１のＰＮ符号発生器２１から出力されるＰＮパターン
と同一符号系列で伝送速度が僅かに異なる信号４２を発
生する。乗算器３９は、上記信号３８と信号４２との積
をとることにより逆拡散信号４３を出力する。この逆拡
散信号４３は、バンドパスフィルタ４４により帯域外の
信号を低減され、信号３８となる。
３５により帯域外のノイズを低減され、増幅器３７によ
り所定のレベルまで増幅された後、信号３８として乗算
器３９に入力される。ＰＮ符号発生器４１は、送信装置
１１のＰＮ符号発生器２１から出力されるＰＮパターン
と同一符号系列で伝送速度が僅かに異なる信号４２を発
生する。乗算器３９は、上記信号３８と信号４２との積
をとることにより逆拡散信号４３を出力する。この逆拡
散信号４３は、バンドパスフィルタ４４により帯域外の
信号を低減され、信号３８となる。
【０００５】局部発振器４７はＬＯＣＡＬ信号４８を発
生し、ミキサ４６は上記信号３８とＬＯＣＡＬ信号４８
とを混合することにより、ＩＦ信号（中間周波数信号）
又はベースバンドの信号４９に周波数変換する。この信
号４９はバンドパスフィルタ５１、対数増幅器５３を通
じて信号５４となり、さらに位相検波器５５で検波され
て位相値７１，７２を得る。これと共に上記対数増幅器
５３より電力値７５を得る。
生し、ミキサ４６は上記信号３８とＬＯＣＡＬ信号４８
とを混合することにより、ＩＦ信号（中間周波数信号）
又はベースバンドの信号４９に周波数変換する。この信
号４９はバンドパスフィルタ５１、対数増幅器５３を通
じて信号５４となり、さらに位相検波器５５で検波され
て位相値７１，７２を得る。これと共に上記対数増幅器
５３より電力値７５を得る。
【０００６】上述のように、送信側と受信側の符号速度
を若干ずらして受信する方式をスライディング相関とい
う。またＰＮ符号発生器４１は、送信側と受信側とのＰ
Ｎ符号の速度の差に応じたタイミングで同期信号を出力
する。信号処理装置１３では、上記同期信号が入力され
る毎にアンテナ選択信号６８を出力し、アレイアンテナ
３１を切替制御する。
を若干ずらして受信する方式をスライディング相関とい
う。またＰＮ符号発生器４１は、送信側と受信側とのＰ
Ｎ符号の速度の差に応じたタイミングで同期信号を出力
する。信号処理装置１３では、上記同期信号が入力され
る毎にアンテナ選択信号６８を出力し、アレイアンテナ
３１を切替制御する。
【０００７】また、上記電力値７５と位相値７１，７２
とをＡ／Ｄ変換器７３，７４，７６によりデジタル値に
変換し、ＦＩＦＯ６３，６４，６５に蓄えることによ
り、アレイアンテナ３１のアンテナ素子毎の受信信号の
電力値と位相値を保持する。ＣＰＵ６１は、上記保持さ
れたアンテナ素子毎の電力値と位相値からアンテナ素子
間の電力差と位相差を算出し、Interferometer，MUSIC,
ESPRITなどの方向探知アルゴリズムを用いて到来信号の
方位・電力・遅延時間差を算出し、Ｉ／Ｏ６７を介して
入出力装置６９の表示部に表示する。
とをＡ／Ｄ変換器７３，７４，７６によりデジタル値に
変換し、ＦＩＦＯ６３，６４，６５に蓄えることによ
り、アレイアンテナ３１のアンテナ素子毎の受信信号の
電力値と位相値を保持する。ＣＰＵ６１は、上記保持さ
れたアンテナ素子毎の電力値と位相値からアンテナ素子
間の電力差と位相差を算出し、Interferometer，MUSIC,
ESPRITなどの方向探知アルゴリズムを用いて到来信号の
方位・電力・遅延時間差を算出し、Ｉ／Ｏ６７を介して
入出力装置６９の表示部に表示する。
【０００８】図６に上述のスライディング相関の動作波
形例を示す。同図（ａ）は送信装置１１のＰＮ符号系列
の出力、（ｂ）は受信装置１２のＰＮ符号系列の出力タ
イミングを示す。同図に示すように、送信装置４１が３
００１回ＰＮ符号を出力する時間ＴＴの間に、受信装置
１２は３０００回ＰＮ符号を出力するように送受信間の
ＰＮ符号の速度を僅かにずらす。このように符号速度を
ずらすことによって時間ＴＴの周期毎に、送受信間のＰ
Ｎ符号が一致してＲＦ信号が両ＰＮ符号の相関係数とし
て取り出されるようになる。
形例を示す。同図（ａ）は送信装置１１のＰＮ符号系列
の出力、（ｂ）は受信装置１２のＰＮ符号系列の出力タ
イミングを示す。同図に示すように、送信装置４１が３
００１回ＰＮ符号を出力する時間ＴＴの間に、受信装置
１２は３０００回ＰＮ符号を出力するように送受信間の
ＰＮ符号の速度を僅かにずらす。このように符号速度を
ずらすことによって時間ＴＴの周期毎に、送受信間のＰ
Ｎ符号が一致してＲＦ信号が両ＰＮ符号の相関係数とし
て取り出されるようになる。
【０００９】実際の電波伝搬環境では、前述のように送
信装置から放射された電波は様々な伝搬路を経由して受
信装置に入力されるので、同図（ａ）の信号が伝搬路の
遅延時間の差の分だけずれて重畳されて受信装置に入力
される。スライディング相関を行うことにより、ＰＮ符
号が一致した遅延波に対して相関出力がピークとなり、
それ以外のタイミングでは減衰する。
信装置から放射された電波は様々な伝搬路を経由して受
信装置に入力されるので、同図（ａ）の信号が伝搬路の
遅延時間の差の分だけずれて重畳されて受信装置に入力
される。スライディング相関を行うことにより、ＰＮ符
号が一致した遅延波に対して相関出力がピークとなり、
それ以外のタイミングでは減衰する。
【００１０】同図（ｃ）はスライディング相関出力を示
したもので、送受信間のＰＮ符号が完全に同期した時点
で相関出力はピークとなり、同期がはずれるに従って相
関出力は減衰する。この相関出力のピークの時間差を測
定することにより、遅延時間差を測定することができ
る。
したもので、送受信間のＰＮ符号が完全に同期した時点
で相関出力はピークとなり、同期がはずれるに従って相
関出力は減衰する。この相関出力のピークの時間差を測
定することにより、遅延時間差を測定することができ
る。
【００１１】次に、方位の推定方法について説明する。
受信装置１２のＰＮ符号発生器４１より上記スライディ
ング相関出力が同期する周期ＴＴ毎に信号処理装置１３
に同期信号を出力する。信号処理装置１３において、周
期ＴＴ毎にアレイアンテナ３１の素子を切り替えること
により、素子毎のスライディング相関出力を得ることが
できる。
受信装置１２のＰＮ符号発生器４１より上記スライディ
ング相関出力が同期する周期ＴＴ毎に信号処理装置１３
に同期信号を出力する。信号処理装置１３において、周
期ＴＴ毎にアレイアンテナ３１の素子を切り替えること
により、素子毎のスライディング相関出力を得ることが
できる。
【００１２】図７に動作波形例を示す。同図（ａ）〜
（ｃ）のように得られた素子毎のスライディング相関波
形のピーク８１に対して、位相検波器５５を用いて絶対
位相を得る。さらに得られた絶対位相の素子間の位相差
を計算し、Ｓマトリクス（相関行列）８２を求めること
により到来波の方位８３を推定することができる。な
お、Ｓマトリクスから到来方位を求める方法について
は"Multiple Emitter Location and Signal ParameterE
stimation: IEEE Trans. on Antennas and Propagation
Vol. AP-34, No.3, pp276-280, Mar.1986" , "ESPRIT-
Estimation of Signal Parameters via Rotational inv
ariance Techniques: IEEE Trans.. on Acoustics, Spe
ech and SignalProcessing Vol.37, No7, pp984-995, J
uly.1989" にそれぞれ記載されている。
（ｃ）のように得られた素子毎のスライディング相関波
形のピーク８１に対して、位相検波器５５を用いて絶対
位相を得る。さらに得られた絶対位相の素子間の位相差
を計算し、Ｓマトリクス（相関行列）８２を求めること
により到来波の方位８３を推定することができる。な
お、Ｓマトリクスから到来方位を求める方法について
は"Multiple Emitter Location and Signal ParameterE
stimation: IEEE Trans. on Antennas and Propagation
Vol. AP-34, No.3, pp276-280, Mar.1986" , "ESPRIT-
Estimation of Signal Parameters via Rotational inv
ariance Techniques: IEEE Trans.. on Acoustics, Spe
ech and SignalProcessing Vol.37, No7, pp984-995, J
uly.1989" にそれぞれ記載されている。
【００１３】ここまで説明した従来の装置は、アレイア
ンテナで受信した信号を切り替えることにより、１台の
スライディング相関器を用いて方位を推定できるように
装置を簡素化しているが、スライディング相関器をアレ
イアンテナの個数分用いて方位を推定する方法も考案さ
れている。この方法は" 時間領域データを用いた高分解
能多重波伝搬推定: 信学技報,A.P98-73,RCS98-118(1998
-10)" に記載されている。
ンテナで受信した信号を切り替えることにより、１台の
スライディング相関器を用いて方位を推定できるように
装置を簡素化しているが、スライディング相関器をアレ
イアンテナの個数分用いて方位を推定する方法も考案さ
れている。この方法は" 時間領域データを用いた高分解
能多重波伝搬推定: 信学技報,A.P98-73,RCS98-118(1998
-10)" に記載されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、受信
アンテナを切り替える方式では、方位推定精度が劣化す
るということである。その理由は、受信アンテナを切り
替える方式では、全てのアンテナ素子で受信した信号の
位相を測定するためには「スライディング相関の周期Ｔ
Ｔ」×「アンテナ素子数」の時間を要する。
アンテナを切り替える方式では、方位推定精度が劣化す
るということである。その理由は、受信アンテナを切り
替える方式では、全てのアンテナ素子で受信した信号の
位相を測定するためには「スライディング相関の周期Ｔ
Ｔ」×「アンテナ素子数」の時間を要する。
【００１５】また、搬送波や局部発振信号（ＬＯＣＡＬ
信号）は位相雑音を有するため、送信−受信間の信号の
位相を長時間安定させることは困難である。このため、
測定した位相にバラツキが生じ、その結果、方位推定精
度が劣化する。この現象は、特に測定する周波数が高い
程、また、方位精度を向上させるためにアンテナ素子数
を増やす程、顕著になる。
信号）は位相雑音を有するため、送信−受信間の信号の
位相を長時間安定させることは困難である。このため、
測定した位相にバラツキが生じ、その結果、方位推定精
度が劣化する。この現象は、特に測定する周波数が高い
程、また、方位精度を向上させるためにアンテナ素子数
を増やす程、顕著になる。
【００１６】第２の問題点は、第１の問題点を克服する
ために、アンテナ素子の数だけスライディング相関器を
用いた場合には、装置が複雑になり、コストがかかるこ
とである。
ために、アンテナ素子の数だけスライディング相関器を
用いた場合には、装置が複雑になり、コストがかかるこ
とである。
【００１７】従って、本発明の目的は、スライディング
相関器を素子間で共通に用いて装置構成を簡素化した上
で、高精度に方位を推定できる電波環境分析装置を提供
することである。
相関器を素子間で共通に用いて装置構成を簡素化した上
で、高精度に方位を推定できる電波環境分析装置を提供
することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による電波環境分析装置は、ＰＮ符号系列
で２相位相偏移変調した送信信号を複数のアンテナ素子
で受信するアレイアンテナと、上記複数のアンテナ素子
で受信した信号から１つの信号を選択する選択手段と、
上記送信信号のＰＮ符号系列と伝送速度の異なるＰＮ符
号系列の信号を所定周期で同期信号と共に発生する発生
手段と、上記選択手段により選択された信号と上記発生
手段で発生したＰＮ符号系列の信号との積を取って逆拡
散する逆拡散手段と、上記逆拡散手段で逆拡散した信号
の電力を検出する電力検出手段と、上記逆拡散手段で逆
拡散した信号を位相検波する位相検波手段と、上記位相
検波手段から得られた位相信号と上記電力検出手段から
得られた電力信号を記憶する記憶手段と、上記記憶手段
に記憶した位相信号と電力信号の関係を表示する表示手
段と、上記表示手段により表示された位相信号と電力信
号の関係の表示に基づいて上記送信信号の到来方位を分
析するための時間を指定する時間指定手段と、上記同期
信号と上記時間指定手段により指定された時間との差を
計算する時間差計算手段と、上記同期信号の入力毎に上
記時間差計算手段により計算された時間が経過したとき
上記複数のアンテナ素子を順次に切り替える切替え手段
とを設けたものである。
めに、本発明による電波環境分析装置は、ＰＮ符号系列
で２相位相偏移変調した送信信号を複数のアンテナ素子
で受信するアレイアンテナと、上記複数のアンテナ素子
で受信した信号から１つの信号を選択する選択手段と、
上記送信信号のＰＮ符号系列と伝送速度の異なるＰＮ符
号系列の信号を所定周期で同期信号と共に発生する発生
手段と、上記選択手段により選択された信号と上記発生
手段で発生したＰＮ符号系列の信号との積を取って逆拡
散する逆拡散手段と、上記逆拡散手段で逆拡散した信号
の電力を検出する電力検出手段と、上記逆拡散手段で逆
拡散した信号を位相検波する位相検波手段と、上記位相
検波手段から得られた位相信号と上記電力検出手段から
得られた電力信号を記憶する記憶手段と、上記記憶手段
に記憶した位相信号と電力信号の関係を表示する表示手
段と、上記表示手段により表示された位相信号と電力信
号の関係の表示に基づいて上記送信信号の到来方位を分
析するための時間を指定する時間指定手段と、上記同期
信号と上記時間指定手段により指定された時間との差を
計算する時間差計算手段と、上記同期信号の入力毎に上
記時間差計算手段により計算された時間が経過したとき
上記複数のアンテナ素子を順次に切り替える切替え手段
とを設けたものである。
【００１９】また、本発明による記憶媒体は、ＰＮ符号
系列で２相位相偏移変調した送信信号を複数のアンテナ
素子で受信する受信手順と、上記複数のアンテナ素子で
受信した信号から１つの信号を選択する選択手順と、上
記送信信号のＰＮ符号系列と伝送速度の異なるＰＮ符号
系列の信号を所定周期で同期信号と共に発生する発生手
順と、上記選択手順により選択された信号と上記発生手
順により発生したＰＮ符号系列の信号との積を取って逆
拡散する逆拡散手順と、上記逆拡散手順により逆拡散し
た信号の電力を検出する電力検出手順と、上記逆拡散手
順により逆拡散した信号を位相検波する位相検波手順
と、上記位相検波手順により得られた位相信号と上記電
力検出手順により得られた電力信号を記憶する記憶手順
と、上記記憶手順により記憶した位相信号と電力信号の
関係を表示する表示手順と、上記表示手順により表示さ
れた位相信号と電力信号の関係の表示に基づいて上記送
信信号の到来方位を分析するための時間を指定する時間
指定手順と、上記同期信号と上記時間指定手順により指
定された時間との差を計算する時間差計算手順と、上記
同期信号の入力毎に上記時間差計算手順により計算され
た時間が経過したとき上記複数のアンテナ素子を順次に
切り替える切替え手順とを実行するためのプログラムを
記憶したものである。
系列で２相位相偏移変調した送信信号を複数のアンテナ
素子で受信する受信手順と、上記複数のアンテナ素子で
受信した信号から１つの信号を選択する選択手順と、上
記送信信号のＰＮ符号系列と伝送速度の異なるＰＮ符号
系列の信号を所定周期で同期信号と共に発生する発生手
順と、上記選択手順により選択された信号と上記発生手
順により発生したＰＮ符号系列の信号との積を取って逆
拡散する逆拡散手順と、上記逆拡散手順により逆拡散し
た信号の電力を検出する電力検出手順と、上記逆拡散手
順により逆拡散した信号を位相検波する位相検波手順
と、上記位相検波手順により得られた位相信号と上記電
力検出手順により得られた電力信号を記憶する記憶手順
と、上記記憶手順により記憶した位相信号と電力信号の
関係を表示する表示手順と、上記表示手順により表示さ
れた位相信号と電力信号の関係の表示に基づいて上記送
信信号の到来方位を分析するための時間を指定する時間
指定手順と、上記同期信号と上記時間指定手順により指
定された時間との差を計算する時間差計算手順と、上記
同期信号の入力毎に上記時間差計算手順により計算され
た時間が経過したとき上記複数のアンテナ素子を順次に
切り替える切替え手順とを実行するためのプログラムを
記憶したものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明は、スライディング相関の
ピーク時にアレイアンテナの受信信号を切替えることに
より、スライディング相関のピーク時のアンテナ素子間
の受信信号の位相差を測定するようにしたことを特徴と
する。
ピーク時にアレイアンテナの受信信号を切替えることに
より、スライディング相関のピーク時のアンテナ素子間
の受信信号の位相差を測定するようにしたことを特徴と
する。
【００２１】従来の方式では、スライディング相関のピ
ーク時のアレイアンテナの各素子での受信信号の絶対位
相を測定した後に素子間の位相差を計算している。この
ため、前述したように、スライディング相関のピークの
周期の間に、装置の雑音に起因する位相のバラツキによ
り、方位推定精度が劣化する問題があった。しかし方位
の推定には、アレイアンテナの各素子での受信信号の絶
対位相ではなく、位相差の測定のみで必要十分である。
このため、本発明においては、スライディング相関のピ
ーク時にアレイアンテナを切替えることにより、短時間
に受信信号の位相差を測定し、装置の雑音による位相の
バラツキの影響を低減することができる。
ーク時のアレイアンテナの各素子での受信信号の絶対位
相を測定した後に素子間の位相差を計算している。この
ため、前述したように、スライディング相関のピークの
周期の間に、装置の雑音に起因する位相のバラツキによ
り、方位推定精度が劣化する問題があった。しかし方位
の推定には、アレイアンテナの各素子での受信信号の絶
対位相ではなく、位相差の測定のみで必要十分である。
このため、本発明においては、スライディング相関のピ
ーク時にアレイアンテナを切替えることにより、短時間
に受信信号の位相差を測定し、装置の雑音による位相の
バラツキの影響を低減することができる。
【００２２】以下、本発明の実施の形態を図面と共に説
明する。図１は本発明の第１の実施の形態による電波環
境分析装置を有する通信システムを示すブロック図であ
る。図１において、通信システムは、送信装置１０と受
信装置２０と信号処理装置３０から構成される。ここ
で、送信装置１０と受信装置２０は、各部に付した番号
は異なるが、図５の従来の送信装置１１と受信装置１２
と構成及び動作は実質的に同一である。
明する。図１は本発明の第１の実施の形態による電波環
境分析装置を有する通信システムを示すブロック図であ
る。図１において、通信システムは、送信装置１０と受
信装置２０と信号処理装置３０から構成される。ここ
で、送信装置１０と受信装置２０は、各部に付した番号
は異なるが、図５の従来の送信装置１１と受信装置１２
と構成及び動作は実質的に同一である。
【００２３】信号処理装置３０は、受信装置２０から出
力された逆拡散された信号の位相値を示す位相信号３２
０、３２１と電力値を示す電力信号（スライディング相
関信号）３２２をデジタル値に変換するＡＤ変換器３０
０，３０１，３０２と、このＡＤ変換器３００〜３０２
の出力デジタル値を蓄えるメモリ３０３，３０４，３０
５と、メモリ３０３〜３０５に蓄えられた遅延時間と電
力信号との関係を表示すると共に、測定者が方位推定の
対象となるピークを指定できる入出力装置３０７と、Ｃ
ＰＵ３０６と、タイマ３０８から構成される。
力された逆拡散された信号の位相値を示す位相信号３２
０、３２１と電力値を示す電力信号（スライディング相
関信号）３２２をデジタル値に変換するＡＤ変換器３０
０，３０１，３０２と、このＡＤ変換器３００〜３０２
の出力デジタル値を蓄えるメモリ３０３，３０４，３０
５と、メモリ３０３〜３０５に蓄えられた遅延時間と電
力信号との関係を表示すると共に、測定者が方位推定の
対象となるピークを指定できる入出力装置３０７と、Ｃ
ＰＵ３０６と、タイマ３０８から構成される。
【００２４】ＣＰＵ３０６は、方位推定の対象となるピ
ークとＰＮ符号発生器２０４からのＰＮ符号の同期信号
２２０との時間差を求めてピーク指定信号３２３として
出力する。またタイマ３０８は、同期信号２２０が入力
された後、上記ピーク指定信号３２３で指定された時間
が経過するとアンテナ切替信号３２４を出力し、アレイ
アンテナのアンテナ素子２００1,２００2 〜２００N を
切り替える。ＣＰＵ３０６はさらに、アンテナ切り替え
の前後の位相データをメモリ３０３〜３０５から取得し
位相差を計算した後、方位を推定する。
ークとＰＮ符号発生器２０４からのＰＮ符号の同期信号
２２０との時間差を求めてピーク指定信号３２３として
出力する。またタイマ３０８は、同期信号２２０が入力
された後、上記ピーク指定信号３２３で指定された時間
が経過するとアンテナ切替信号３２４を出力し、アレイ
アンテナのアンテナ素子２００1,２００2 〜２００N を
切り替える。ＣＰＵ３０６はさらに、アンテナ切り替え
の前後の位相データをメモリ３０３〜３０５から取得し
位相差を計算した後、方位を推定する。
【００２５】次に、本実施の形態の動作について図面を
用いて説明する。図２に本実施の形態の動作波形例を示
す。従来の装置と同様に、ＰＮ符号発生器２０４はスラ
イディング相関の周期ＴＴ毎に同期信号２２０を出力す
る。また受信装置２０の対数増幅器２１０は、電力信号
２２１を出力し、これはスライディング相関信号３２２
としてＡ／Ｄ変換器３０２に入力される。
用いて説明する。図２に本実施の形態の動作波形例を示
す。従来の装置と同様に、ＰＮ符号発生器２０４はスラ
イディング相関の周期ＴＴ毎に同期信号２２０を出力す
る。また受信装置２０の対数増幅器２１０は、電力信号
２２１を出力し、これはスライディング相関信号３２２
としてＡ／Ｄ変換器３０２に入力される。
【００２６】メモリ３０３〜３０５は、ＡＤ変換器３０
０〜３０２によりデジタル値に変換された位相信号３２
０，３２１、スライディング相関信号３２２を保持す
る。また、同期信号２２０によりスライディング相関の
周期ＴＴ毎にメモリに書き込む番地をリセットし、スラ
イディング相関の周期とメモリの番地との同期を保持す
る。
０〜３０２によりデジタル値に変換された位相信号３２
０，３２１、スライディング相関信号３２２を保持す
る。また、同期信号２２０によりスライディング相関の
周期ＴＴ毎にメモリに書き込む番地をリセットし、スラ
イディング相関の周期とメモリの番地との同期を保持す
る。
【００２７】入出力装置３０７は、ＣＰＵ３０６を介し
て上記スライディング相関信号３２２を出力装置の画面
等に出力する。測定者はスライディング相関信号３２２
の波形を測定し、方位を推定するためのピークをキーボ
ード又はマウス等の入力装置で選択して入力する。ＣＰ
Ｕ３０６は、同期信号２２０と測定者より指定されたピ
ークとの時間差ｔを求め、ピーク指定信号３２３として
タイマ３０８に出力する。
て上記スライディング相関信号３２２を出力装置の画面
等に出力する。測定者はスライディング相関信号３２２
の波形を測定し、方位を推定するためのピークをキーボ
ード又はマウス等の入力装置で選択して入力する。ＣＰ
Ｕ３０６は、同期信号２２０と測定者より指定されたピ
ークとの時間差ｔを求め、ピーク指定信号３２３として
タイマ３０８に出力する。
【００２８】タイマ３０８は、同期信号２２０が入力さ
れてからピーク指定信号３２３で指定した時間ｔの経過
後、アンテナ切替信号３２４を出力することにより、指
定したピークを受信中にアレイアンテナを測定対象のア
ンテナ素子に切り替える。また、タイマ３０８は同期信
号２２０が入力された時に、アンテナを基準アンテナ
（図２の例では＃１）に切り替える。この結果、メモリ
３０３〜３０５には、スライディング相関のピークの直
前には基準アンテナ（この場合＃１）の位相が、ピーク
の直後には測定対象アンテナの位相が、それぞれ保持さ
れる。
れてからピーク指定信号３２３で指定した時間ｔの経過
後、アンテナ切替信号３２４を出力することにより、指
定したピークを受信中にアレイアンテナを測定対象のア
ンテナ素子に切り替える。また、タイマ３０８は同期信
号２２０が入力された時に、アンテナを基準アンテナ
（図２の例では＃１）に切り替える。この結果、メモリ
３０３〜３０５には、スライディング相関のピークの直
前には基準アンテナ（この場合＃１）の位相が、ピーク
の直後には測定対象アンテナの位相が、それぞれ保持さ
れる。
【００２９】ＣＰＵ３０６はメモリ３０３〜３０５から
基準アンテナと測定対象アンテナの位相・電力値を読み
出し、両アンテナ間の差分を計算する。上記アンテナ切
り替え操作を全てのアンテナ素子について行うことによ
り、前記Ｓ−マトリックスを得て方位を推定できる。
基準アンテナと測定対象アンテナの位相・電力値を読み
出し、両アンテナ間の差分を計算する。上記アンテナ切
り替え操作を全てのアンテナ素子について行うことによ
り、前記Ｓ−マトリックスを得て方位を推定できる。
【００３０】以上説明したように、本実施の形態では、
スライディング相関波形のピーク時にアンテナを切り替
えることにより、短時間で素子間の受信信号の位相差を
得ることができるため、装置の内部雑音の影響を受ける
ことなく、方位の推定を行うことができる。
スライディング相関波形のピーク時にアンテナを切り替
えることにより、短時間で素子間の受信信号の位相差を
得ることができるため、装置の内部雑音の影響を受ける
ことなく、方位の推定を行うことができる。
【００３１】次に本発明の第２の実施例の構成について
図３を用いて説明する。図３においては、送信装置１
０、受信装置２０及び信号処理装置３０のＡＤ変換器３
００〜３０２とメモリ３０３〜３０５迄は第１の実施の
形態と同じである。
図３を用いて説明する。図３においては、送信装置１
０、受信装置２０及び信号処理装置３０のＡＤ変換器３
００〜３０２とメモリ３０３〜３０５迄は第１の実施の
形態と同じである。
【００３２】信号処理装置３０においては、デジタル値
に変換されたスライディング相関信号３２２をメモリ３
０５から読み込み、複数のピークを検出して同期信号２
２０との時間差信号であるピーク指定信号３２３Ａを出
力できるピーク検出機能付きＣＰＵ３０６Ａと、同期信
号２２０の入力後、ピーク指定信号３２３Ａで指定され
た時間後にアンテナを切り替えて、一定時間後に元の基
準アンテナに切り替えるタイマ３０８Ａと、入出力装置
３０７Ａとを備えている
に変換されたスライディング相関信号３２２をメモリ３
０５から読み込み、複数のピークを検出して同期信号２
２０との時間差信号であるピーク指定信号３２３Ａを出
力できるピーク検出機能付きＣＰＵ３０６Ａと、同期信
号２２０の入力後、ピーク指定信号３２３Ａで指定され
た時間後にアンテナを切り替えて、一定時間後に元の基
準アンテナに切り替えるタイマ３０８Ａと、入出力装置
３０７Ａとを備えている
【００３３】次に、本実施の形態の動作について図面を
用いて説明する。図４は本実施の形態動作波形例を示
す。ここで、同期信号２２０及びスライディング相関信
号３２２は第１の実施の形態と同じである。ＣＰＵ３０
６Ａは、メモリ３０５に蓄えられているスライディング
相関信号３２２のピーク（図４の例ではａとｂ）を検出
し、各ピークの同期信号２２０からの時間差ｔａ，ｔｂ
をピーク指定信号３２３Ａとして出力する。
用いて説明する。図４は本実施の形態動作波形例を示
す。ここで、同期信号２２０及びスライディング相関信
号３２２は第１の実施の形態と同じである。ＣＰＵ３０
６Ａは、メモリ３０５に蓄えられているスライディング
相関信号３２２のピーク（図４の例ではａとｂ）を検出
し、各ピークの同期信号２２０からの時間差ｔａ，ｔｂ
をピーク指定信号３２３Ａとして出力する。
【００３４】タイマ３０８Ａは、同期信号２２０が入力
されてから複数のピーク指定信号３２３Ａのうちいずれ
かの時間が経過した後、アレイアンテナを基準アンテナ
から測定対象アンテナに切り替え、一定時間経過後、基
準アンテナ（図４の例では＃１）に戻す。ここで一定時
間とは、アンテナの切り換えの応答時間で装置固有に時
間である。タイマ３０８Ａは複数のピーク指定信号３２
３Ａで指定された回数分、上記動作を繰り返す。上記ア
ンテナ切り換え操作をアレイアンテナの素子数分繰り返
すことにより、検出したピークの数分のＳ−マトリック
スを得て方位を推定することができる。
されてから複数のピーク指定信号３２３Ａのうちいずれ
かの時間が経過した後、アレイアンテナを基準アンテナ
から測定対象アンテナに切り替え、一定時間経過後、基
準アンテナ（図４の例では＃１）に戻す。ここで一定時
間とは、アンテナの切り換えの応答時間で装置固有に時
間である。タイマ３０８Ａは複数のピーク指定信号３２
３Ａで指定された回数分、上記動作を繰り返す。上記ア
ンテナ切り換え操作をアレイアンテナの素子数分繰り返
すことにより、検出したピークの数分のＳ−マトリック
スを得て方位を推定することができる。
【００３５】以上説明した通り、本実施の形態では到来
する複数の遅延波の方位を同時に推定することができ
る。
する複数の遅延波の方位を同時に推定することができ
る。
【００３６】図１、図２のＣＰＵ３０６，３０６Ａが前
述した動作手順を実行するプログラムを格納するメモリ
は、本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体とな
る。記憶媒体には、半導体メモリやディスク媒体等の種
々の記憶媒体が用いられる。
述した動作手順を実行するプログラムを格納するメモリ
は、本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体とな
る。記憶媒体には、半導体メモリやディスク媒体等の種
々の記憶媒体が用いられる。
【００３７】
【発明の効果】第１の効果は、方位の推定精度を向上さ
せることである。その理由は、短時間にアレイアンテナ
素子間の受信信号の位相差を測定することにより、装置
の内部雑音の影響を低減できるからである。
せることである。その理由は、短時間にアレイアンテナ
素子間の受信信号の位相差を測定することにより、装置
の内部雑音の影響を低減できるからである。
【００３８】第２の効果は、装置の構成を簡素化しコス
トを低減できるということである。その理由は、従来の
方式では方位推定精度を向上させるためには、アレイア
ンテナ素子の数だけスライディング相関器を用意する必
要があったが、本発明では１台のスライディング相関器
を共通に使用することができるからである。
トを低減できるということである。その理由は、従来の
方式では方位推定精度を向上させるためには、アレイア
ンテナ素子の数だけスライディング相関器を用意する必
要があったが、本発明では１台のスライディング相関器
を共通に使用することができるからである。
【図１】 本発明による電波環境分析装置を有する通信
システムの第１の実施の形態を示すブロック図である。
システムの第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】 第１の実施の形態による動作波形を示すタイ
ミングチャートである。
ミングチャートである。
【図３】 本発明による電波環境分析装置を有する通信
システムの第２の実施の形態を示すブロック図である。
システムの第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】 第２の実施の形態による動作波形を示すタイ
ミングチャートである。
ミングチャートである。
【図５】 従来の電波環境分析装置を有する通信システ
ムを示すブロック図である。
ムを示すブロック図である。
【図６】 送信装置及び受信装置のＰＮ符号化系列及び
スライディング相関出力を示すタイミングチャートであ
る。
スライディング相関出力を示すタイミングチャートであ
る。
【図７】 各受信データによる遅延プロファイルと到来
角の推定とＰＤＡグラムの関係を示す構成図である。
角の推定とＰＤＡグラムの関係を示す構成図である。
１０ 送信装置
１００ ＰＮ符号発生器
２０ 受信装置
２００1,２００2,〜２００N アンテナ素子
２０４ ＰＮ符号発生器
２０５ 乗算器（ミキサ）
２０７ 局部発振器
２０８ 乗算器（ミキサ）
２１０ 対数増幅器
２１１ 位相検波器
２２０ 同期信号
３０ 信号処理装置
３００，３０１，３０２ ＡＤ変換器
３０３，３０４，３０５ メモリ
３０６，３０６Ａ ＣＰＵ
３０７，３０７Ａ 入出力装置
３０８，３０８Ａ タイマ
３２０，３２１ 位相信号
３２２ スライディング相関信号
３２３，３２３Ａ ピーク指定信号
３２４，３２４Ａ アンテナ切替信号
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｌ 7/00 Ｈ０４Ｊ 13/00 Ｄ
27/38 Ｈ０４Ｌ 27/00 Ｈ
(56)参考文献 特開 平11−344517（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−251964（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−177064（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−281725（ＪＰ，Ａ)
特開2000−31864（ＪＰ，Ａ)
特開2000−111630（ＪＰ，Ａ)
特開2001−196835（ＪＰ，Ａ)
特表2001−503576（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01S 3/00 - 3/74
H04B 1/707
H04B 7/08
H04B 7/10
H04B 17/00
H04L 7/00
H04L 27/38
Claims (10)
- 【請求項１】 ＰＮ符号系列で２相位相偏移変調した送
信信号を複数のアンテナ素子で受信するアレイアンテナ
と、 上記複数のアンテナ素子で受信した信号から１つの信号
を選択する選択手段と、 上記送信信号のＰＮ符号系列と伝送速度の異なるＰＮ符
号系列の信号を所定周期で同期信号と共に発生する発生
手段と、 上記選択手段により選択された信号と上記発生手段で発
生したＰＮ符号系列の信号との積を取って逆拡散する逆
拡散手段と、 上記逆拡散手段で逆拡散した信号の電力を検出する電力
検出手段と、 上記逆拡散手段で逆拡散した信号を位相検波する位相検
波手段と、 上記位相検波手段から得られた位相信号と上記電力検出
手段から得られた電力信号を記憶する記憶手段と、 上記記憶手段に記憶した位相信号と電力信号の関係を表
示する表示手段と、 上記表示手段により表示された位相信号と電力信号の関
係の表示に基づいて上記送信信号の到来方位を分析する
ための時間を指定する時間指定手段と、 上記同期信号と上記時間指定手段により指定された時間
との差を計算する時間差計算手段と、 上記同期信号の入力毎に上記時間差計算手段により計算
された時間が経過したとき上記複数のアンテナ素子を順
次に切り替える切替え手段とを設けたことを特徴とする
電波環境分析装置。 - 【請求項２】 上記時間指定手段は、上記表示された電
力信号のピークを指定し、上記切替え手段は、上記指定
されたピークの前に基準となるアンテナ素子に切り替
え、上記ピークの後に測定対象のアンテナ素子に切り替
えるようになし、上記記憶手段は、上記切替え前後の位
相信号を記憶することを特徴とする請求項１記載の電波
環境分析装置。 - 【請求項３】 上記時間指定手段は、上記同期信号の周
期内で上記電力信号の複数のピークを指定することを特
徴とする請求項２記載の電波環境分析装置。 - 【請求項４】 上記複数のアンテナ素子についてそれぞ
れ上記記憶手段に記憶された上記切替え前後の位相信号
に基づいて上記送信信号の到来方位を計算する計算手段
を設けたことを特徴とする請求項３記載の電波環境分析
装置。 - 【請求項５】 上記位相検波手段は、上記逆拡散した信
号を中間周波数信号に変換した後、位相検波することを
特徴とする請求項１記載の電波環境分析装置。 - 【請求項６】 ＰＮ符号系列で２相位相偏移変調した送
信信号を複数のアンテナ素子で受信する受信手順と、 上記複数のアンテナ素子で受信した信号から１つの信号
を選択する選択手順と、 上記送信信号のＰＮ符号系列と伝送速度の異なるＰＮ符
号系列の信号を所定周期で同期信号と共に発生する発生
手順と、 上記選択手順により選択された信号と上記発生手順によ
り発生したＰＮ符号系列の信号との積を取って逆拡散す
る逆拡散手順と、 上記逆拡散手順により逆拡散した信号の電力を検出する
電力検出手順と、 上記逆拡散手順により逆拡散した信号を位相検波する位
相検波手順と、 上記位相検波手順により得られた位相信号と上記電力検
出手順により得られた電力信号を記憶する記憶手順と、 上記記憶手順により記憶した位相信号と電力信号の関係
を表示する表示手順と、 上記表示手順により表示された位相信号と電力信号の関
係の表示に基づいて上記送信信号の到来方位を分析する
ための時間を指定する時間指定手順と、 上記同期信号と上記時間指定手順により指定された時間
との差を計算する時間差計算手順と、 上記同期信号の入力毎に上記時間差計算手順により計算
された時間が経過したとき上記複数のアンテナ素子を順
次に切り替える切替え手順とを実行するためのプログラ
ムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 【請求項７】 上記時間指定手順は、上記表示された電
力信号のピークを指定し、上記切替え手順は、上記指定
されたピークの前に基準となるアンテナ素子に切り替
え、上記ピークの後に測定対象のアンテナ素子に切り替
えるようになし、上記記憶手順は、上記切替え前後の位
相信号を記憶することを特徴とする請求項６記載のコン
ピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 【請求項８】 上記時間指定手順は、上記同期信号の周
期に上記電力信号の複数のピークを指定することを特徴
とする請求項７記載のコンピュータ読み取り可能な記憶
媒体。 - 【請求項９】 上記複数のアンテナ素子についてそれぞ
れ上記記憶された上記切替え前後の位相信号に基づいて
上記送信信号の到来方位を計算する計算手順を実行する
ためのプログラムを記憶したことを特徴とする請求項６
記載のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - 【請求項１０】 上記位相検波手順は、上記逆拡散した
信号を中間周波数信号に変換した後、位相検波すること
を特徴とする請求項６記載のコンピュータ読み取り可能
な記憶媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000103570A JP3424648B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 電波環境分析装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000103570A JP3424648B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 電波環境分析装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001289932A JP2001289932A (ja) | 2001-10-19 |
| JP3424648B2 true JP3424648B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=18617253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000103570A Expired - Fee Related JP3424648B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 電波環境分析装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3424648B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100842683B1 (ko) | 2006-12-05 | 2008-07-01 | 한국전자통신연구원 | 다중 안테나를 이용한 무선 채널 측정 시스템에서의 타이밍 동기 신호 획득 방법 |
| US9476962B2 (en) * | 2013-05-02 | 2016-10-25 | The Boeing Company | Device, system and methods using angle of arrival measurements for ADS-B authentication and navigation |
| JP6140055B2 (ja) * | 2013-11-13 | 2017-05-31 | 日本電信電話株式会社 | 伝搬測定システム及び伝搬測定方法 |
-
2000
- 2000-04-05 JP JP2000103570A patent/JP3424648B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2001289932A (ja) | 2001-10-19 |
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