JP5344984B2 - 移動速度検出装置及び移動速度検出方法 - Google Patents

移動速度検出装置及び移動速度検出方法 Download PDF

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この発明は、OFDM信号を受信する受信装置が搭載され又はその内部で使用される移動体(例えば、自動車又は新幹線等の列車。)の速度検出に関する。
地上デジタル放送では、送信機から出力された電波が、建物等の障害物による反射、回折、又は散乱を受けるために、受信信号(OFDM信号)に歪が生じる。そこで、受信信号を受信する受信機は、受信信号から伝送路特性を推定し、この推定結果を用いて受信信号の歪を補正する。一般に、伝送路特性を推定する方法として、送信機の側で挿入される既知信号を利用する方法が知られている。
日本の地上デジタル放送方式は、図12に示す様に、放送データを伝送する多数のキャリア(搬送波)内に、パイロットキャリアとして、SP (Scattered Pilot)及びCP (Continual Pilot) が所定の間隔で挿入された信号構成を採る。受信機は、このパイロットキャリアを基に伝送路特性を推定し、この伝送路特性の推定値を用いて受信信号の歪を補正する。ここで、伝送路特性の推定値とは、各キャリアの振幅の減衰量及び位相の回転量を示す。
地上デジタル放送に於けるSPを用いた伝送路特性の推定法が、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の先行技術は、SPに作用する伝送路特性を推定した後、この伝送路特性の推定値をシンボル方向(時間方向)及びキャリア方向(周波数方向)の各々に補間することで、全てのキャリアについての伝送路特性の推定値を求めている。特許文献1の先行技術は、シンボル方向の補間を行う際に用いるフィルタの係数を、受信機が搭載される移動体の移動速度に応じて制御している。
以下に、特許文献1に記載されている移動速度に応じたシンボル方向の補間フィルタの制御方法を、簡単に記載する。受信機が移動体と共に移動している場合、伝送路特性は、時間と共に変化する。このとき、同一キャリア内の複数シンボル分のパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値の周波数特性(フーリエ変換結果)は、周波数方向に広がりを有する。ここで、周波数特性に於ける周波数の広がりの最大値は、最大ドップラー周波数Fdと呼ばれ、受信機の移動速度が速い程に、最大ドップラー周波数Fdはより大きな値と成る。特許文献1の先行技術は、受信信号から得られる同一キャリア内の複数シンボル分のパイロットキャリアに対して、−FdからFdまでの周波数帯域の帯域制限を行うことにより、シンボル方向の補間を行う補間フィルタの係数の制御を行うことで、その他の帯域に存在する雑音成分を抑圧している。
前述した様に、シンボル方向の補間を行うフィルタ係数を制御するためには、最大ドップラー周波数を推定する必要性がある。この推定値が真の最大ドップラー周波数Fdよりも大きい場合には、−FdからFdまでの周波数帯域以外に存在する雑音成分 (例えば、図13(a)中の点線で囲まれた部分) を抑圧することができない。逆に、最大ドップラー周波数の推定値が、真の最大ドップラー周波数Fdよりも小さい場合には、伝送路特性の推定値の周波数成分の内で周波数の高い成分 (図13(b)中の点線で囲まれた部分)が抑圧されてしまうため、補間後の伝送路特性の推定値に誤差が生じる。つまり、SPに作用する伝送路特性の推定値をシンボル方向に補間するためには、精度の良い最大ドップラー周波数の推定値が必要となる。
地上デジタル放送に於ける移動速度検出 (最大ドップラー周波数検出) の先行技術として、特許文献2がある。この特許文献2の先行技術は、OFDMの受信信号からパイロットキャリアを抽出し、隣り合うシンボル間のパイロットキャリアの位相の変化量を基に最大ドップラー周波数の検出を行っている。
特開2006−203613号公報(図6) 特開2008−271302号公報(図7)
送信機から出力された電波が直接届く直接波が存在する見通し内の電波環境で受信機が移動している場合には、時間に依存せず位相が一定である直接波の影響により、パイロットキャリアの位相変動量が小さくなり、その結果、特許文献2の先行技術で推定された最大ドップラー周波数が、真の最大ドップラー周波数Fdよりも非常に小さくなるという問題点がある。
他方、直接波の存在しない見通し外の電波環境に於いても、パイロットキャリアの時間方向の位相変動量を利用して最大ドップラー周波数Fdを検出する特許文献2の先行技術は、パイロットキャリアに含まれる雑音成分の影響を受け易いという問題点を有する。
この発明は、斯かる技術状況に鑑みて成されたものであり、その目的は、見通し内の電波環境及び見通し外の電波環境の何れに於いても、OFDM信号の受信信号から受信機が搭載された移動体の移動速度を精度良く検出することを可能にする点にある。
本発明の主題は、送信データの伝送に使用されるキャリアの内、複数の所定キャリアに既知のパイロットキャリアを割り当てて周波数多重したOFDM信号を受信する受信装置の移動速度を決定する移動速度検出装置であって、前記OFDM信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一キャリア内に存在する複数シンボル分の伝送路特性の推定値を離散フーリエ変換する時間方向離散フーリエ変換部と、前記OFDM信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一シンボル内に存在する複数キャリア分の伝送路特性の推定値を逆離散フーリエ変換して推定遅延プロファイルを出力する周波数方向逆離散フーリエ変換部と、前記時間方向離散フーリエ変換部から出力される信号を基に第1最大ドップラー周波数を検出し、前記第1最大ドップラー周波数を与える信号を出力する第1最大ドップラー周波数検出部と、前記周波数方向逆離散フーリエ変換部から出力される前記推定遅延プロファイルを基に第2最大ドップラー周波数を検出し、前記第2最大ドップラー周波数を与える信号を出力する第2最大ドップラー周波数検出部と、前記第1最大ドップラー周波数及び前記第2最大ドップラー周波数に基づいて最大ドップラー周波数を推定する最大ドップラー周波数決定部と、前記最大ドップラー周波数決定部により推定された前記最大ドップラー周波数から前記受信装置の移動速度を算出する移動速度算出部とを備えることを特徴とする。
本発明の主題によれば、見通し内の電波環境の場合及び見通し外の電波環境の場合の何れに於いても、精度良く最大ドップラー周波数を検出することが出来る。
即ち、見通し内の電波環境の場合には、周波数方向逆離散フーリエ変換部から出力される推定遅延プロファイルを基に最大ドップラー周波数を推定することにより、見通し内の電波環境に於ける直接波の影響を除去することが出来、精度良く最大ドップラー周波数を検出することができる。
又、見通し外の電波環境の場合には、時間方向離散フーリエ変換部から出力される第1最大ドップラー周波数と、周波数方向逆離散フーリエ変換部から出力される第2最大ドップラー周波数と平均することにより、パイロットキャリアに含まれる雑音成分を抑圧し、精度良く最大ドップラー周波数を検出することができる。
以下、この発明の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に詳述する。
実施の形態1に係る移動速度検出装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態1に於ける、時間方向の離散フーリエ変換と周波数方向の逆離散フーリエ変換との様子を示す図である。 実施の形態1に於けるエッジ検出の様子を示す図である。 実施の形態1に於ける第1最大ドップラー周波数検出部の構成を示すブロック図である。 実施の形態1に於ける見通し内の電波環境でのパイロットキャリアの周波数特性を示す図である。 実施の形態1に於ける推定遅延プロファイルの変動量を示す図である。 実施の形態1に於ける第2最大ドップラー周波数検出部の構成を示すブロック図である。 実施の形態1に於ける第2最大ドップラー周波数検出部の変形例の構成を示すブロック図である。 実施の形態2に於ける第2最大ドップラー周波数検出部の構成を示すブロック図である。 実施の形態2に於ける離散フーリエ変換に関する図である。 実施の形態2に於ける第2最大ドップラー周波数検出部の変形例の構成を示すブロック図である。 この発明に於けるOFDM信号の構成を示す図である。 パイロットキャリアに作用する伝送路推定値の周波数特性とシンボル方向補間フィルタの周波数特性との関係を示す図である。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係る、最大ドップラー周波数Fdを検出して受信装置の移動速度を算出するための移動速度検出装置の構成を示すブロック図である。図1の移動速度検出装置は、OFDM信号の受信装置内に設けられている装置であり、ハードウェア的に構成されても良いし、或いは、マイクロコンピュータ等の利用によってソフトウェア的に実現されていても良い。尚、図1は、後述する実施の形態2に於いても援用される。
図1に於いて、一方で、時間方向離散フーリエ変換部1は、受信信号から得られるパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値の内で、同一キャリア内に存在する複数シンボル分のパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値を、離散フーリエ変換する。又、第1最大ドップラー周波数検出部3は、時間方向離散フーリエ変換部1から出力される信号に基づいて第1最大ドップラー周波数を求める。他方で、周波数方向逆離散フーリエ変換部2は、受信信号から得られるパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値の内で、同一シンボル内に存在する複数キャリア分のパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値を逆離散フーリエ変換して、推定遅延プロファイルを求める。又、第2最大ドップラー周波数検出部4は、周波数方向逆離散フーリエ変換部2から出力される信号に基づいて第2最大ドップラー周波数を求めると共に、電波の伝搬環境が後述する見通し外又は見通し内の電波環境であるかを判定する。そして、最大ドップラー周波数決定部5は、見通し外又は見通し内の電波環境であるかの判定結果を踏まえて、第1最大ドップラー周波数と第2最大ドップラー周波数とに基づいて最大ドップラー周波数を推定する。更に、最大ドップラー周波数と移動体ないしは受信機の移動速度とは比例関係にあり、移動速度算出部6は、最大ドップラー周波数決定部5により推定された最大ドップラー周波数を用いて、所定の演算式(既知)より、移動速度を一意に算出・決定する。
本実施の形態に於いては、SP及びCP等のパイロット信号(既知信号)を含むOFDM信号が受信されて、この受信信号から、パイロットキャリアに作用する伝送路特性を推定した信号が、図1の移動速度検出装置に入力されるものとする。このパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定方法は、特許文献1に記載されている公知の方法である。
ここで、図2は、本実施の形態に於ける時間方向の離散フーリエ変換と周波数方向の逆離散フーリエ変換の様子を模式的に示す図である。以下、図2を用いて、パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対する、時間方向の離散フーリエ変換及び周波数方向の逆離散フーリエ変換について記載する。
図2(a)中の縦軸はシンボル方向 (時間方向)を、横軸はキャリア方向 (周波数方向) を、各々示しており、図2(a)中の各黒丸はパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に該当するキャリアの配置位置を示している。時間方向離散フーリエ変換部1は、図2(a)中のA1,A2,A3・・・で示される同一キャリア内に存在する複数シンボル分のパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値を離散フーリエ変換する(図2(b)に模式的に示す)。他方、周波数方向逆離散フーリエ変換部2は、図2(a)中のB1,B2,B3・・・で示される同一シンボル内に存在する複数キャリア分のパイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値を逆離散フーリエ変換する(図2(c)に模式的に示す)
上記の例に於いては、時間方向離散フーリエ変換部1は、同一キャリア内で連続して得られる伝送路特性の推定値に対して離散フーリエ変換を計算しているが、同一キャリア内で予め決められた周期で間引いた伝送路特性の推定値に対して離散フーリエ変換を計算しても良い。又、時間方向離散フーリエ変換部1は、1つのキャリアに対して時間方向の離散フーリエ変換を行っているが、複数のキャリアに対してそれぞれ時間方向の離散フーリエ変換を行うこととしても良い。
本発明は、上記の時間方向の離散フーリエ変換の結果及び周波数方向の逆離散フーリエ変換の結果を利用して、最大ドップラー周波数の推定を行い、以って、受信装置の移動速度を算出する。
先ず、時間方向の離散フーリエ変換結果から最大ドップラー周波数を推定する方法を記載する。図2に示される様に、時間方向の離散フーリエ変換により得られる周波数特性は、−FdからFdまでの範囲で周波数の広がりを有する。雑音又は干渉等が存在しない理想的な見通し外の電波環境の場合に於いては、図3(a)の点線で示される様に、−FdとFdの周波数に於いて、鋭いエッジが存在するが、実際には、図3(a)の実線で示される様に、雑音等の影響により、−FdとFdの周波数に於けるエッジが鈍る。
図1の第1最大ドップラー周波数検出部3は、時間方向の離散フーリエ変換により得られる周波数特性からエッジを検出し、検出されたエッジを第1最大ドップラー周波数として出力する。図4は、第1最大ドップラー周波数検出部3の構成を示すブロック図である。図4に於いて、微分部31は、図1の時間方向離散フーリエ変換部1から出力される信号を微分 (差分) 処理するエッジ検出部である。引き続く、ピーク検出部32は、微分部31が出力する微分結果からピークを検出する第1最大ドップラー周波数演算部である。
先ず、微分部31は、時間方向離散フーリエ変換部1から出力される信号に対して、隣接するサンプルの差分を計算して出力する。その結果は図3(b)に示される通りであり、エッジが存在する位置にピークが出力される。次に、ピーク検出部32は、予め決めておいた閾値と微分結果とを比較することで、微分結果からピークが存在する位置を検出する。ここでは、図3(b)に示される様に、周波数が負の領域と正の領域とに於いて、ピークが検出される。本実施の形態では、ピーク検出部32は、この2つのピーク位置の内で、ピーク位置の絶対値が大きい方を、第1最大ドップラー周波数として出力する。例えば、図3(b)に於いて、Fd_A>Fd_Bの場合には、ピーク検出部32は、Fd_Aを第1最大ドップラー周波数として出力する。
尚、ピーク検出部32は、ピーク位置(エッジの検出位置)の絶対値の平均値を演算して、その演算結果を第1最大ドップラー周波数として検出することとしても良い。
上記の第1最大ドップラー周波数の推定に関する記載は、見通し外の電波環境を想定している。しかしながら、見通し内の電波環境の場合には、パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値の周波数特性は、図5に示される様になり、直流成分近傍の要素が大きくなり、−FdとFdの周波数に存在するエッジが鈍る。これは、時間に依存せず振幅及び位相が一定の直接波の影響である。図5からわかる様に、周波数特性に於けるエッジの検出が困難になるため、第1最大ドップラー周波数の推定精度は劣化してしまう。
この様に、図1の第1最大ドップラー周波数検出部3により求められた第1最大ドップラー周波数は、見通し外の電波環境では利用可能であるが、見通し内の電波環境では、精度が悪いために利用できない。そこで、本発明に係る移動速度検出装置は、図1に示される様に、この見通し内の電波環境に対応するために、周波数方向逆離散フーリエ変換部2及び第2最大ドップラー周波数検出部4を備えている。
次に、周波数方向逆離散フーリエ変換結果から最大ドップラー周波数を推定する方法を記載する。
周波数方向逆離散フーリエ変換結果は、遅延プロファイルの推定結果となる。例えば、2波モデル伝送路 (主波に対して時間Tだけ遅れて届く遅延波が存在する伝送路)の場合には、推定遅延プロファイルは、図6に示される様になる。ここで、推定遅延プロファイルの各値は複素数値であるため、図6は、遅延プロファイルの各サンプルの瞬時電力を示している。図6に於いては、時刻0に主波に応じたピーク、及び、時刻Tに遅延波に応じたピークが、存在する。このピークが存在する位置 (時刻0と時刻T) の推定遅延プロファイルの振幅は、主波及び遅延波の受信レベルの減衰量であり、又、その位相は、主波及び遅延波の位相の回転量である。
図1の第2最大ドップラー周波数検出部4は、上記の推定遅延プロファイルから、第2最大ドップラー周波数を推定する。ここで、図7は、第2最大ドップラー周波数検出部4の構成を示すブロック図である。図7に於いて、瞬時電力計算部41は、推定遅延プロファイルの瞬時電力を、サンプル毎に計算する。第1閾値部42は、瞬時電力と予め決められた第1閾値とを比較することで、ピークを検出する。遅延部43は、推定遅延プロファイルを1シンボル間隔だけ遅延する。変動量演算部44は、ピークが検出された位置に於ける推定遅延プロファイルの値の変動量を計算する。最大値選択部45は、複数のピークが検出されたときに、複数の変動量の内で最大値の変動量を選択し、出力する。最大ドップラー周波数計算部46は、変動量の最大値から第2最大ドップラー周波数を算出する。第2閾値部47は、複数の変動量を予め決められた第2閾値と比較する。見通し内外判定部48は、見通し外の電波環境か、見通し内の電波環境かを判定する。
第2最大ドップラー周波数検出部4に於いては、先ず、瞬時電力計算部41が推定遅延プロファイルの瞬時電力をサンプル毎に計算し、第1閾値部42は計算された瞬時電力と予め決められた第1閾値とを比較することにより、到来波に対応したピークを検出する。そして、変動量演算部44は、隣接するシンボル間で、ピークが検出された位置の推定遅延プロファイルの変動量を計算する。例えば、図6(a)に示す(i−1)番目のシンボルに於ける時刻0の推定遅延プロファイルW1と、図6(b)に示すi番目のシンボルに於ける時刻0の推定遅延プロファイルW2とが、図6(c)に示す様なベクトルで表される場合には、変動量演算部44は、ベクトルW1とベクトルW2との位相差を、ピークが検出された位置の推定遅延プロファイルの変動量とする。この変動量は、受信機の移動速度が速くなると、大きな値になる。
尚、上記の例に於いては、変動量演算部44は、隣接するシンボル間で推定遅延プロファイルの変動量を計算しているが、予め決められた周期で間引いたシンボル間で推定遅延プロファイルの変動量を計算することにしても良い。
見通し外の電波環境で受信装置が移動している場合には、全ての到来波に応じた推定遅延プロファイルの値はシンボル毎に変動している。他方、直接波が存在する見通し内の電波環境の場合に於いては、直接波以外の到来波に応じた推定遅延プロファイルの値はシンボル毎に変化するが、直接波に応じた推定遅延プロファイルの値は一定である。そこで、最大値選択部45は、各到来波に応じた推定遅延プロファイルの変動量の内で最も大きい値を出力する。こうすることで、見通し内の電波環境に於いては、直接波に応じた推定遅延プロファイルの変動量は選択されず、その他の到来波に応じた推定遅延プロファイルの変動量が選択される。
前述した通り、推定遅延プロファイルの変動量は、受信装置の移動速度が速くなるにつれて大きくなる。つまり、最大ドップラー周波数と推定遅延プロファイルの変動量とは、比例関係にある。そこで、図7の第2最大ドップラー周波数計算部46は、この比例関係を利用して、所定の式より、推定遅延プロファイルの変動量から第2最大ドップラー周波数を計算する。
又、第2閾値部47は、各到来波に応じた推定遅延プロファイルの変動量を予め決められた第2閾値と比較し、見通し内外判定部48は、1)第2閾値を下回る変動量が1つも存在しない場合には、直接波が存在しない見通し外の電波環境であると判定する。他方、2)第2閾値を超えない変動量が1つでも存在する場合には、見通し内外判定部48は、直接波が存在する見通し内の電波環境であると判定する。見通し内外判定部48の判定結果は、図1に示す最大ドップラー周波数決定部5に於いて利用される。
図1の最大ドップラー周波数決定部5の動作は、第2最大ドップラー周波数検出部4が、見通し外の電波環境であると判定した場合と、見通し内の電波環境であると判定した場合とで、異なる。
即ち、見通し内の電波環境と判定された場合には、既述した通り、第1最大ドップラー周波数検出部3から出力される第1最大ドップラー周波数の推定精度は悪いので、最大ドップラー周波数決定部5は、第2最大ドップラー周波数を、最大ドップラー周波数の推定結果として出力する。他方、見通し外の電波環境と判定された場合には、最大ドップラー周波数決定部5は、第1最大ドップラー周波数と第2最大ドップラー周波数との平均値を、最大ドップラー周波数の推定値として出力する。
ここで、図8は、図7の第2最大ドップラー周波数検出部4の変形例に相当する回路構成を示すブロック図である。図8の構成が図7の構成と異なる点は、図7の最大値選択部45に代えて、平均値計算部45Aを配設した点にある。その他の構成要素に関しては、変更はない。平均値計算部45Aは、各到来波に対応した推定遅延プロファイルの変動量の内で、第2閾値部47に於いてその変動量の値が第2閾値よりも大きいと判定された各推定遅延プロファイルの変動量の平均値を算出し、その平均値を基に第2最大ドップラー周波数計算部46は所定の式より第2最大ドップラー周波数を計算する。この様に推定遅延プロファイルの変動量の平均値を利用することにより、信号の通過帯域が狭まって、雑音をより一層含まない信号により第2最大ドップラー周波数を算出することが出来、通過帯域が理想的な通過帯域により一層近づくこととなる。
上記の様に、周波数方向逆離散フーリエ変換を行うことで得られる推定遅延プロファイルに於いて、各到来波に応じた推定遅延プロファイルの値の変動量の内で最も大きな変動量又は第2閾値よりも大きいと判定された各推定遅延プロファイルの変動量の平均値を用いて最大ドップラー周波数を推定することにより、見通し内の電波環境に於ける直接波の影響を除去することが出来、従来技術に比べて、見通し内の電波環境に於ける最大ドップラー周波数の推定精度を格段に向上させることができる。
又、見通し外の電波環境に於いても、時間方向離散フーリエ変換結果から推定された第1最大ドップラー周波数と、周波数方向逆離散フーリエ変換結果を基に推定された第2最大ドップラー周波数との平均値を、最大ドップラー周波数の推定値として出力しているので、パイロットキャリアに含まれる雑音成分を抑圧することが出来、その結果、従来技術に比べて最大ドップラー周波数の推定精度を格段に向上させることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態に於いては、図1の第2最大ドップラー周波数検出部4は、推定遅延プロファイルのピーク値を離散フーリエ変換した結果を基に第2最大ドップラー周波数を検出する。但し、本実施の形態を適用することで得られる効果は、実施の形態1で得られる既述した効果と同じである。
図9は、本実施の形態に係る第2最大ドップラー周波数検出部4の内部構成を示すブロック図である。図9に於いて、瞬時電力計算部51は、推定遅延プロファイルの瞬時電力をサンプル毎に計算し、第1閾値部52は、瞬時電力と予め決められた第1閾値とを比較することでピークを検出する。又、離散フーリエ変換部53は、ピークが検出された位置に於ける複数シンボル分の推定遅延プロファイルの値を離散フーリエ変換する。又、エッジ検出部54は、離散フーリエ変換部53から出力される信号のエッジを検出する。又、最大値選択部55は、複数のエッジ検出位置の内で最大値を選択し、出力する。又、第2閾値部56は、複数のエッジ検出位置を予め決められた第2閾値と比較し、見通し内外判定部57は、送信機から受信装置までの伝送路の電波環境が、見通し外の電波環境であるか、見通し内の電波環境であるかを、判定する。
尚、図9に於ける瞬時電力計算部51及び第1閾値部52は、それぞれ、実施の形態1の図7に於ける対応する構成要素41及び42と同じ動作原理を有するので、それらの記載は以下に於いて省略される。
図9の離散フーリエ変換部53の動作を、図10を用いて記載する。実施の形態1で記載した様に、受信装置が移動している場合には、推定遅延プロファイルに含まれる到来波に応じた周波数方向逆離散フーリエ変換結果である推定遅延プロファイルは、時間と共に変化する。例えば、図10(a)に示される様に、複数シンボル間で時刻0の推定遅延プロファイルの振幅をシンボル方向に並べると、その結果は図10(b)に示す様になる。図9の離散フーリエ変換部53は、この複数シンボル間で時刻0に検出されたピーク値を離散フーリエ変換する。この離散フーリエ変換で得られる周波数特性は、周波数の広がりを有しており、その最大値が最大ドップラー周波数Fdである。同様にして、離散フーリエ変換部53は、他の時刻 (例えば、図10(a)の時刻T) に検出された推定遅延プロファイルの値を複数シンボル間で離散フーリエ変換する。
尚、図9の離散フーリエ変換部53は、連続したシンボルのピーク値を離散フーリエ変換しているが、予め決められた周期で間引いたシンボルのピーク値に対して離散フーリエ変換することとしても良い。
次に、図9のエッジ検出部54は、各到来波に応じた複数の離散フーリエ変換結果に対して、それぞれエッジ検出を行い、エッジ検出位置を出力する。出力されるエッジ検出位置は、到来波の数だけ存在する。このエッジ検出方法は、実施の形態1の場合と同じ方法であるため、その記載を省略する。
見通し外の電波環境の場合、全ての到来波に対する推定遅延プロファイルの値のシンボル方向の離散フーリエ変換の結果には、−Fd付近とFd付近とにエッジが存在する。しかしながら、直接波が存在する見通し内の電波環境の場合には、直接波以外の到来波に対する推定遅延プロファイルの値のシンボル方向の離散フーリエ変換には、−Fd付近とFd付近とにエッジが存在するが、直接波に対する推定遅延プロファイルの値は、時間に依存せずに一定であるため、シンボル方向の離散フーリエ変換結果は直流成分に大きな値を有し、−Fd付近とFd付近とのエッジが鈍る。
そこで、図9の最大値選択部55は、上記の複数のエッジ検出位置の内で最大値を選択し、第2最大ドップラー周波数として出力する。こうすることにより、見通し内の電波環境においても、直接波による影響を受けずに、第2最大ドップラー周波数の推定が可能となる。
又、図9の第2閾値部56は、複数のエッジ検出位置を予め決められた第2閾値と比較し、見通し内外判定部57は、第2閾値を下回るエッジ検出位置が1つも存在しない場合には、直接波が存在しない見通し外の電波環境であると判定する。他方、第2閾値を下回るエッジ検出位置が1つでも存在する場合には、見通し内外判定部57は、直接波が存在する見通し内の電波環境であると判定する。見通し内外判定部57の判定結果は、図1の最大ドップラー周波数決定部5に於いて利用される。
ここで、図11は、図9の変形例を示すブロック図である。図11では、図9の最大値選択部55に代えて、平均値計算部55Aが配設されている。その他の構成要素に変更はない。平均値計算部55Aは、エッジ検出部54のエッジ検出結果の内で、第2閾値部56に於いて第2閾値よりも大きいと判定されたエッジ検出結果の平均値を、第2最大ドップラー周波数として出力する。この構成により、通過帯域がより理想的な通過帯域に近づく結果、より雑音を含まない信号によって第2最大ドップラー周波数を算出することが可能となる。
(付記)
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。
1 時間方向離散フーリエ変換部、2 周波数方向逆離散フーリエ変換部、3 第1最大ドップラー周波数検出部、4 第2最大ドップラー周波数検出部、5 最大ドップラー周波数決定部、6 移動速度算出部、31 微分部、32 ピーク検出部、41 瞬時電力計算部、42 第1閾値部、43 遅延部、44 変動量演算部、45 最大値選択部、45A 平均値計算部、46 第2最大ドップラー周波数計算部、47 第2閾値部、48 見通し内外判定部、51 瞬時電力計算部、52 第1閾値部、53 離散フーリエ変換部、54 エッジ検出部、55 最大値選択部、55A 平均値計算部、56 第2閾値部、57 見通し内外判定部。

Claims (8)

  1. 送信データの伝送に使用されるキャリアの内、複数の所定キャリアに既知のパイロットキャリアを割り当てて周波数多重したOFDM信号を受信する受信装置の移動速度を決定する移動速度検出装置であって、
    前記OFDM信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一キャリア内に存在する複数シンボル分の伝送路特性の推定値を離散フーリエ変換する時間方向離散フーリエ変換部と、
    前記OFDM信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一シンボル内に存在する複数キャリア分の伝送路特性の推定値を逆離散フーリエ変換して推定遅延プロファイルを出力する周波数方向逆離散フーリエ変換部と、
    前記時間方向離散フーリエ変換部から出力される信号を基に第1最大ドップラー周波数を検出し、前記第1最大ドップラー周波数を与える信号を出力する第1最大ドップラー周波数検出部と、
    前記周波数方向逆離散フーリエ変換部から出力される前記推定遅延プロファイルを基に第2最大ドップラー周波数を検出し、前記第2最大ドップラー周波数を与える信号を出力する第2最大ドップラー周波数検出部と、
    前記第1最大ドップラー周波数及び前記第2最大ドップラー周波数に基づいて最大ドップラー周波数を推定する最大ドップラー周波数決定部と、
    前記最大ドップラー周波数決定部により推定された前記最大ドップラー周波数から前記受信装置の移動速度を算出する移動速度算出部とを、
    備えることを特徴とする、
    移動速度検出装置。
  2. 請求項1記載の移動速度検出装置であって、
    前記時間方向離散フーリエ変換部は、同一キャリア内に連続して存在する複数シンボル分の伝送路特性の推定値を離散フーリエ変換することを特徴とする、
    移動速度検出装置。
  3. 請求項1記載の移動速度検出装置であって、
    前記時間方向離散フーリエ変換部は、同一キャリア内で予め決められた周期で間引いた伝送路特性の推定値に対して離散フーリエ変換を行うことを特徴とする、
    移動速度検出装置。
  4. 請求項1乃至3の何れかに記載の移動速度検出装置であって、
    前記第1最大ドップラー周波数検出部は、
    前記時間方向離散フーリエ変換部から出力される信号のエッジを検出するエッジ検出部と、
    前記エッジの検出位置に基づいて前記第1最大ドップラー周波数を検出・出力する第1最大ドップラー周波数演算部とを備えることを特徴とする、
    移動速度検出装置。
  5. 請求項1乃至4の何れかに記載の移動速度検出装置であって、
    前記第2最大ドップラー周波数検出部は、
    前記推定遅延プロファイルの瞬時電力を計算する瞬時電力計算部と、
    前記瞬時電力と予め決められた第1閾値とを比較することにより、各到来波に対応した瞬時電力に於けるピークを検出する第1閾値部と、
    隣接するシンボル間又は予め決められた周期で間引いたシンボル間で、前記各到来波に対応した瞬時電力のピークが検出された位置に於ける前記推定遅延プロファイルの変動量を計算する変動量演算部と、
    前記推定遅延プロファイルの前記変動量と予め決められた第2閾値とを比較する第2閾値部と、
    前記各到来波に応じた前記推定遅延プロファイルの前記変動量の内の最大値、又は、前記第2閾値部により前記第2閾値よりも大きいと判定された各到来波に応じた推定遅延プロファイルの変動量の平均値に基づいて、前記第2最大ドップラー周波数を算出する第2最大ドップラー周波数計算部と、
    前記第2閾値を下回る推定遅延プロファイルの変動量が1つも存在しない場合には、直接波が存在しない見通し外の電波環境であると判定する一方、前記第2閾値を超えない推定遅延プロファイルの変動量が1つでも存在する場合には、前記直接波が存在する見通し内の電波環境であると判定し、当該判定結果を前記最大ドップラー周波数決定部に出力する見通し内外判定部とを備えたことを特徴とする、
    移動速度検出装置。
  6. 請求項1乃至4の何れかに記載の移動速度検出装置であって、
    前記第2最大ドップラー周波数検出部は、
    前記推定遅延プロファイルの瞬時電力を計算する瞬時電力計算部と、
    前記瞬時電力と予め決められた第1閾値とを比較することにより、各到来波に対応した瞬時電力に於けるピークを検出する第1閾値部と、
    前記各到来波に対応して前記第1閾値部で検出された複数のピーク検出位置に於ける推定遅延プロファイルの値を、複数のシンボル間で離散フーリエ変換する離散フーリエ変換部と、
    前記離散フーリエ変換部から出力される前記各到来波に応じた複数の信号の各々に対してエッジ検出を行い、到来波の数だけの複数のエッジ検出位置を出力するエッジ検出部と、
    前記複数のエッジ検出位置と予め定められた第2閾値との比較処理を行う第2閾値部と、
    前記複数のエッジ検出位置中の最大値、又は、前記第2閾値部により前記第2閾値よりも大きいと判定されたエッジ検出位置の平均値を、前記第2最大ドップラー周波数として出力する第2最大ドップラー周波数計算部と、
    前記第2閾値を下回るエッジ検出位置が1つも存在しない場合には、直接波が存在しない見通し外の電波環境であると判定する一方、前記第2閾値を下回るエッジ検出位置が1つでも存在する場合には、前記直接波が存在する見通し内の電波環境であると判定し、当該判定結果を前記最大ドップラー周波数決定部に出力する見通し内外判定部とを備えたことを特徴とする、
    移動速度検出装置。
  7. 請求項5又は6に記載の移動速度検出装置であって、
    前記最大ドップラー周波数決定部は、前記見通し内の電波環境である場合には、前記第2最大ドップラー周波数を前記最大ドップラー周波数の推定結果として出力する一方、前記見通し外の電波環境である場合には、前記第1最大ドップラー周波数と前記第2最大ドップラー周波数との平均値を前記最大ドップラー周波数の推定結果として出力することを特徴とする、
    移動速度検出装置。
  8. 送信データの伝送に使用されるキャリアの内、複数の所定キャリアに既知のパイロットキャリアを割り当てて周波数多重したOFDM信号を受信する受信装置の移動速度を決定する方法であって、
    前記OFDM信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一キャリア内に存在する複数シンボル分の伝送路特性の推定値を離散フーリエ変換する時間方向離散フーリエ変換ステップと、
    前記OFDM信号から得られる前記パイロットキャリアに作用する伝送路特性の推定値に対して、同一シンボル内に存在する複数キャリア分の伝送路特性の推定値を逆離散フーリエ変換して推定遅延プロファイルを得る周波数方向逆離散フーリエ変換ステップと、
    前記時間方向離散フーリエ変換ステップにより得られる信号を基に第1最大ドップラー周波数を検出する第1最大ドップラー周波数検出ステップと、
    前記周波数方向逆離散フーリエ変換ステップから得られる前記推定遅延プロファイルを基に第2最大ドップラー周波数を検出する第2最大ドップラー周波数検出ステップと、
    前記第1最大ドップラー周波数及び前記第2最大ドップラー周波数に基づいて最大ドップラー周波数を推定する最大ドップラー周波数決定ステップと、
    前記最大ドップラー周波数決定ステップにより推定された前記最大ドップラー周波数から前記受信装置の移動速度を算出する移動速度算出ステップとを、
    備えることを特徴とする、
    移動速度検出方法。
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