JP5972316B2 - 干渉測定システム及び干渉測定方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の他の態様に係る干渉測定方法は、通信端末と基地局との間の無線通信における干渉を測定する干渉測定方法であって、通信端末と基地局との間で送受信される所望信号と該所望信号に干渉する干渉信号とを含む第1周波数帯の無線信号を受信するステップと、前記第1周波数帯の干渉信号に周波数変換される前の第2周波数帯の無線信号を受信するステップと、前記第2周波数帯の受信信号を周波数変換して前記第1周波数帯の参照信号を生成するステップと、前記第1周波数帯の無線信号の受信位置の絶対位置情報を取得するステップと、前記第1周波数帯の無線信号の受信結果に基づいて、該無線信号に含まれる干渉信号の受信方向の方位を推定するステップと、前記第1周波数帯の受信信号と前記第1周波数帯の参照信号とに基づいて、前記第2周波数帯の無線信号に対する前記第1周波数帯の干渉信号の遅延時間を測定するステップと、前記第1周波数帯の干渉信号の遅延時間の測定結果と、前記第1周波数帯の干渉信号の受信方向の方位の推定結果と、前記第2周波数帯の無線信号の発信位置の情報とに基づいて、前記第1周波数帯の干渉信号の発生源から前記第1周波数帯の無線信号の受信位置までの伝搬距離を推定するステップと、前記受信位置の絶対位置情報と、前記干渉信号の受信方向の方位の推定結果と、前記伝搬距離の推定結果とに基づいて、前記干渉信号の発生源の絶対位置を推定するステップと、を含む。
これらの干渉測定システム及び干渉測定方法それぞれによれば、第1周波数帯の無線信号の受信結果に基づいて、その無線信号に含まれる干渉信号の受信方向の方位を推定する。この第1周波数帯の無線信号に含まれる干渉信号の受信方向の方位の推定結果により、第1周波数帯の無線信号の受信位置を原点とした干渉信号の発生源の方位がわかる。また、第1周波数帯の干渉信号の発生源から第1周波数帯の無線信号の受信位置までの伝搬距離を推定する。この第1周波数帯の干渉信号の伝搬距離の推定結果と、上記干渉信号の発生源の方位の推定結果とにより、第1周波数帯の無線信号の受信位置を原点とした干渉信号の発生源の相対位置を推定することができる。この受信位置を原点とした干渉信号の発生源の相対位置の情報と、前記第1周波数帯の無線信号の受信位置の絶対位置情報とにより、干渉信号の発生源の絶対位置を推定することができる。
しかも、上記干渉信号の発生源の絶対位置の推定に用いる干渉信号の伝搬距離は、第2周波数帯の無線信号に対する第1周波数帯の干渉信号の遅延時間の測定結果だけでなく、干渉信号の受信方向の方位の推定結果と、第1周波数帯の干渉信号に周波数変換される前の第2周波数帯の無線信号の発信位置の情報とに基づいて推定される。これにより、干渉信号の伝搬距離は、第1周波数帯の無線信号の受信位置及び干渉信号の発生源それぞれへの第2周波数帯の無線信号の到達タイミングのズレを考慮して推定することができるので、干渉信号の遅延時間の測定結果だけで推定する場合に比して、干渉信号の伝搬距離をより正確に推定できる。従って、干渉信号の伝搬距離に基づいて推定する干渉信号の発生源の絶対位置の高精度化を図ることができる。
なお、前記第1周波数帯の無線信号に複数の干渉信号が含まれている場合は、その干渉信号ごとに受信方向の方位を推定し、各干渉信号の発生源から受信位置までの伝搬距離を推定し、各干渉信号の発生源の絶対位置を推定してもよい。
この干渉測定システム及び干渉測定方法それぞれによれば、前記第1周波数帯の無線信号の受信位置を基準にした第2周波数帯の無線信号の発信位置の方位角θbase及び仰角φを用いることにより、その方位角θbase及び仰角φを考慮して第1周波数帯の干渉信号の発生源から受信位置までの伝搬距離をより正確に推定できる。従って、第2周波数帯の無線信号の発信位置が干渉測定システムの鉛直方向の上方から傾いた位置にある場合でも、干渉信号の発生源の絶対位置を高い精度で推定できる。
この干渉測定システム及び干渉測定方法それぞれによれば、前記参照テーブルから得られた地域毎の前記第2周波数帯の無線信号の発信位置に対する方位角θbase及び仰角φを用いることにより、方位角θbase及び仰角φを考慮した第1周波数帯の干渉信号の発生源から受信位置までの伝搬距離の推定を簡易に行うことができるので、前記伝搬距離を推定する処理の高速化とシステム負荷の低減とを図ることができる。
この干渉測定システム及び干渉測定方法それぞれによれば、前記第1周波数帯の干渉信号の発生源から第1周波数帯の無線信号の受信位置までの伝搬距離l[m]をより正確に算出することができる。
また、前記干渉測定システムにおいて、前記第1受信手段は、水平面において配置された複数のアンテナ素子と、該複数のアンテナ素子それぞれの受信信号の位相を互いに独立に変化させることができる可変位相器と、各可変位相器の位相を制御する位相制御装置とを有するフェイズドアレイアンテナを用いて構成され、前記受信方位推定手段は、前記複数の可変位相器それぞれの位相と前記フェイズドアレイアンテナの基準方向の方位情報とに基づいて、前記第1周波数帯の無線信号に含まれる干渉信号の受信方向の方位を推定してもよい。この干渉測定システムによれば、機械的な可動部のないフェイズドアレイアンテナを用いることにより、第1受信手段の高寿命化を図ることができる。
この干渉測定システム及び干渉測定方法それぞれでは、無線放送波の受信信号を周波数変換した中間周波数の信号を増幅するブースタから漏洩した周波数変換後の信号による干渉信号の発生源の位置を推定することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る干渉測定システムに到達する移動通信システム(携帯電話システム)の無線信号xMS,xBS及びBS受信システムからの干渉信号xBS−IFの様子を示す説明図である。なお、図1は、BS受信システム95が放送衛星90からBS放送21チャネル(21ch)及び23チャネル(23ch)の無線放送波dRFを受信している例を示している。
図2は、本発明の一実施形態に係る干渉測定システム10の全体構成の一例を示す概略構成図である。図2において、本実施形態に係る干渉測定システム10は、第1受信手段としての1.5GHz帯受信部20と、第2受信手段及び参照信号生成部としてのBS受信システム30と、参照信号処理部40とを備える。更に、干渉測定システム10は、時間相関算出手段しての相関算出部50と、第1周波数帯の干渉信号の電力及び振幅の少なくとも一方を推定する推定手段としての干渉推定部55と、制御手段としての制御部60と、出力手段としての入出力部65と、GPS受信機66と放送衛星位置情報部67を備える。
図4において、まず、制御部60で複数組の周波数オフセットfoffset及び伝搬遅延時間τを設定しながら、相関算出部50により、受信信号x(i)と参照信号d(i)との間の所定の相関関数の値r及びその2乗の値│r│2を相関値として算出する(ステップ101)。例えば、周波数オフセットfoffsetをfmin<foffset<fmaxの範囲で変化させ、伝搬遅延時間τをτmin<τ<τmaxの範囲で変化させ、各組の周波数オフセットfoffset及び伝搬遅延時間τについて、相関値r及び│r│2を算出する。但し、実際には周波数オフセットfoffset及び伝搬遅延時間τをそれぞれ最小間隔Δf、ΔTで離散化して、fmin<foffset<fmax、τmin<τ<τmaxの範囲で上記相関値の算出を行う。
前述の図2の干渉測定システム10では、BS−IF干渉信号を含む受信信号を第1周波数帯(1.5GHz帯)から所定の周波数帯(中間周波数)に周波数変換(ダウンコンバート)し、また、参照信号d0(i)も所定の周波数帯(中間周波数)に周波数変換(ダウンコンバート)してサンプリングを行い、それぞれを相関算出部に入力し、BS−IF干渉信号xBS−IFの振幅及び電力として推定する。
遅延時間τ:nkΔT
周波数オフセットfoffset:mkΔf
振幅:r(nk、mk)
本実施例2では、相関計算処理によって検出された複数のBS−IF干渉信号から、前述の式(3)に示すように振幅の大きさ|r(nk、mk)|が閾値Lth以上である相関値をBS−IF干渉信号と判断する。なお、本実施例2の他の処理については、上記実施例1と同様であるので、説明を省略する。
本実施例3は、BS−IF干渉信号の探索の高速化を図るものである。なお、本実施例3における処理のうち前述の実施例1と同様な部分については説明を省略する。
周波数間隔:Δf=Δf1、Δf2、−−−。但し、(Δf1>Δf2>−−−−)
時間間隔:ΔT=ΔT1、ΔT2、−−−。但し、(ΔT1>Δf2>−−−−)
相関計算のデータ数:Ns=Ns1、Ns2、−−−。但し、(Ns1< Ns2<−−−−)
次に、GPS受信機66で干渉測定システム10の位置情報を取得し(ステップ302)、その放送衛星90の位置情報と、ステップ302で取得した干渉測定システム10の位置情報とから、干渉測定システム10を中心とした放送衛星90に対する方位角θbaseと仰角φとを算出する(ステップ303)。
次に、放送衛星90の方位角をθbase=0[°]に設定し(ステップ304)、放送衛星90の方位に対するBS−IF干渉信号xBS−IFの到来方向θすなわち放送衛星90の方位角θbaseを基準(=0°)にしたBS−IF干渉信号xBS−IFの発生源の相対方位角θを特定するとともに、放送衛星90からの放送信号に対するBS−IF干渉信号xBS−IFの伝搬遅延時間τを算出する(ステップ305)。
次に、BS−IF干渉信号xBS−IFの発生源から干渉測定システム10までの伝搬距離lを、上記式(12)に基づいて算出する(ステップ306)。
最後に、上記ステップ302で取得した干渉測定システム10の位置情報と、ステップ306で算出したBS−IF干渉信号xBS−IFの発生源から干渉測定システム10までの伝搬距離lとに基づいて、BS−IF干渉信号xBS−IFの発生源の絶対位置を算出する。
次に、上記ステップ403で特定された地域に基づいて参照テーブルを参照し、その地域の放送衛星90に対する方位角θbase及び仰角φの情報を取得する(ステップ404)。
次に、上記ステップ404で放送衛星90に対する方位角θbase及び仰角φを取得した後、前述の図13のステップ304〜307と同様にして、BS−IF干渉信号xBS−IFの発生源の絶対位置を算出する。
図15は、本発明の他の実施形態に係る干渉測定システムの全体構成の一例を示す概略構成図である。本実施形態は、前述の実施形態1と同様に、前記BS−IF干渉信号の発生源の絶対位置を推定できる干渉測定システムの例である。なお、本実施形態の干渉測定システムの構成のうち、前述の図2で示した構成と同様な部分については、同じ符号を付し、説明を省略する。
更に相関算出部40における処理アルゴリズムに関しても、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、最小2乗平均(LMS:Least Mean Square)アルゴリズム、再帰最小2乗(RLS:Recursive Least Square)アルゴリズム、MUSIC(Multiple Signal Classification)等の超高分解能アルゴリズム、更に2次元LMSアルゴリズムなども同様に適用することができて、同様以上の効果が得られる場合もある。
11 干渉電波測定装置
12 参照信号生成装置
13 干渉測定本体装置
20 1.5GHz帯受信部
21 アンテナ
22 受信信号処理部
30 BS受信システム
31 BSアンテナ(パラボラアンテナ)
32 BS−RF受信機
40 参照信号生成部
50 相関算出部
55 干渉推定部
60 制御部
65 入出力部
66 GPS受信機
67 放送衛星位置情報部
68 入力部
70 基地局
80 通信端末
90 放送衛星
110 制御部
111,121 GPS受信機
112,122 データ記憶部
113,123 出力部
210 指向方向可変装置
230 受信信号処理部
Claims (7)
- 移動可能な車両に搭載され、車両とともに移動しながら通信端末と基地局との間の無線通信における干渉を測定する干渉測定システムであって、
通信端末と基地局との間で送受信される所望信号と該所望信号に干渉するBS(Broadcasting Satellite)受信システムからの中間周波数のBS−IF干渉信号とを含む第1周波数帯の無線信号を受信する第1受信手段と、
前記BS受信システムで前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号に周波数変換される前の放送衛星からの第2周波数帯の無線放送信号を、前記放送衛星を追尾して受信する第2受信手段と、
前記第2周波数帯の受信信号を周波数変換して前記第1周波数帯の参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記第1周波数帯の無線信号の受信位置の絶対位置情報を取得する受信位置情報取得手段と、
前記第1周波数帯の無線信号の受信結果に基づいて、該無線信号に含まれるBS−IF干渉信号の受信方向の方位を推定する受信方位推定手段と、
前記第1受信手段で受信した前記第1周波数帯の受信信号と前記参照信号生成手段で生成した前記第1周波数帯の参照信号とに基づいて、前記第2周波数帯の無線放送信号に対する前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の遅延時間を測定する遅延時間測定手段と、
前記遅延時間測定手段で測定された前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の遅延時間の測定結果と、前記受信方位推定手段で推定した前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の受信方向の方位の推定結果と、前記第1周波数帯の無線信号の受信位置を中心とした前記第2周波数帯の無線放送信号の発信位置である前記放送衛星の方位角θ base 及び仰角φの情報とに基づいて、前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の発生源である前記BS受信システムから前記第1周波数帯の無線信号の受信位置までの伝搬距離を推定する伝搬距離推定手段と、
前記受信位置の絶対位置情報と、前記BS−IF干渉信号の受信方向の方位の推定結果と、前記伝搬距離の推定結果とに基づいて、前記BS−IF干渉信号の発生源である前記BS受信システムの絶対位置を推定する位置推定手段と、
前記第2周波数帯の無線放送信号の発信位置である前記放送衛星の方位角θ base 及び仰角φの情報を地域毎に有する参照データを記憶する手段と、を備え、
前記伝搬距離推定手段は、
前記受信位置情報取得手段で取得した前記第1周波数帯の無線信号の受信位置の絶対位置情報に基づいて該受信位置の地域を特定し、
前記特定された地域と前記参照データとに基づいて、前記第2周波数帯の無線放送信号の発信位置である前記放送衛星の方位角θbase及び仰角φの情報を取得し、
前記第2周波数帯の無線放送信号の発信位置である前記放送衛星の方位角θbaseを基準とした前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の発生源の相対方位角をθ[°]、該第2周波数帯の無線放送信号の発信位置の仰角をφ[°]、光速をc[m/sec]、前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の遅延時間の測定値をΔτ[sec]、としたときに、前記第1周波数帯の干渉信号の発生源から第1周波数帯の無線信号の受信位置までの伝搬距離l[m]を、前記参照データに基づいて取得した前記放送衛星の方位角θ base 及び仰角φの情報と、l=c・Δτ/(1−cosθcosφ)の式とを用いて算出することを特徴とする干渉測定システム。 - 請求項1に記載の干渉測定システムにおいて、
前記第1受信手段は、水平面内に単一指向性のある受信アンテナと、該アンテナの回転軸を回転させる回転台と、該回転台を回転駆動する回転駆動装置と、を有し、
前記受信方位推定手段は、前記アンテナの回転軸の回転角度の情報と基準方向の方位情報とに基づいて、前記第1周波数帯の無線信号に含まれるBS−IF干渉信号の受信方向の方位を推定することを特徴とする干渉測定システム。 - 請求項1又は2に記載の干渉測定システムにおいて、
前記第1受信手段は、水平面において配置された複数のアンテナ素子と、該複数のアンテナ素子それぞれの受信信号の位相を互いに独立に変化させることができる可変位相器と、各可変位相器の位相を制御する位相制御装置とを有するフェイズドアレイアンテナを用いて構成され、
前記受信方位推定手段は、前記複数の可変位相器それぞれの位相と前記フェイズドアレイアンテナの基準方向の方位情報とに基づいて、前記第1周波数帯の無線信号に含まれるBS−IF干渉信号の受信方向の方位を推定することを特徴とする干渉測定システム。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の干渉測定システムにおいて、
前記第1周波数帯の無線信号は、前記通信端末から送信された1.5GHz帯の無線信号であり、
前記第2周波数帯の無線信号は、前記放送衛星から送信された11GHz帯の無線放送信号であることを特徴とする干渉測定システム。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の干渉測定システムにおいて、
前記第1周波数帯の無線信号に含まれるBS−IF干渉信号は、前記BS受信システムにおける無線放送信号を中間周波数の信号に変換する周波数変換装置及びその中間周波数の信号を増幅する増幅装置の少なくとも一方の装置から漏洩した漏洩信号であることを特徴とする干渉測定システム。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の干渉測定システムにおいて、
前記推定の結果を出力する出力手段を更に備えたことを特徴とする干渉測定システム。 - 車両とともに移動しながら通信端末と基地局との間の無線通信における干渉を測定する干渉測定方法であって、
通信端末と基地局との間で送受信される所望信号と該所望信号に干渉するBS(Broadcasting Satellite)受信システムからの中間周波数のBS−IF干渉信号とを含む第1周波数帯の無線信号を受信するステップと、
前記BS受信システムで前記第1周波数帯の干渉信号に周波数変換される前の放送衛星からの第2周波数帯の無線放送信号を、前記放送衛星を追尾して受信するステップと、
前記第2周波数帯の受信信号を周波数変換して前記第1周波数帯の参照信号を生成するステップと、
前記第1周波数帯の無線信号の受信位置の絶対位置情報を取得するステップと、
前記第1周波数帯の無線信号の受信結果に基づいて、該無線信号に含まれるBS−IF干渉信号の受信方向の方位を推定するステップと、
前記第1周波数帯の受信信号と前記第1周波数帯の参照信号とに基づいて、前記第2周波数帯の無線放送信号に対する前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の遅延時間を測定するステップと、
前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の遅延時間の測定結果と、前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の受信方向の方位の推定結果と、前記第1周波数帯の無線信号の受信位置を中心とした前記第2周波数帯の無線放送信号の発信位置である前記放送衛星の方位角θ base 及び仰角φの情報とに基づいて、前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の発生源である前記BS受信システムから前記第1周波数帯の無線信号の受信位置までの伝搬距離を推定するステップと、
前記受信位置の絶対位置情報と、前記BS−IF干渉信号の受信方向の方位の推定結果と、前記伝搬距離の推定結果とに基づいて、前記BS−IF干渉信号の発生源である前記BS受信システムの絶対位置を推定するステップと、を含み、
前記第2周波数帯の無線信号の発信位置である前記放送衛星の方位角θ base 及び仰角φの情報を地域毎に有する参照データを予め記憶しておき、
前記伝搬距離を推定するステップでは、
前記取得した第1周波数帯の無線信号の受信位置の絶対位置情報に基づいて該受信位置の地域を特定し、
前記特定された地域と前記参照データとに基づいて、前記第2周波数帯の無線放送信号の発信位置である前記放送衛星の方位角θ base 及び仰角φの情報を取得し、
前記第2周波数帯の無線放送信号の発信位置である前記放送衛星の方位角θ base を基準とした前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の発生源の相対方位角をθ[°]、該第2周波数帯の無線放送信号の発信位置の仰角をφ[°]、光速をc[m/sec]、前記第1周波数帯のBS−IF干渉信号の遅延時間の測定値をΔτ[sec]、としたときに、前記第1周波数帯の干渉信号の発生源から第1周波数帯の無線信号の受信位置までの伝搬距離l[m]を、前記参照データに基づいて取得した前記放送衛星の方位角θ base 及び仰角φの情報と、l=c・Δτ/(1−cosθcosφ)の式とを用いて算出することを特徴とする干渉測定方法。
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