JP7070243B2 - 到来方向推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、到来方向推定装置に関する。

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。）。

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。）。

特開２０００－２４１５２１号公報 特開２００１－２７４７８３号公報 特開２００８－９２１３６号公報 特開平６－１１１０３０号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 結合後の信号の振幅の時間変化の例を示す図である。 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。 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。 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。 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。 結合後の信号の振幅の時間変化の例を示す図である。 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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

以上、本発明の実施形態の概要について説明した。

＜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。

［１－１．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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

以上、本発明の第１の実施形態について説明した。

＜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。

［２－１．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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

以上、本発明の第２の実施形態について説明した。

＜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。

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。

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。

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

Claims (5)

1. 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。
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、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。
3. 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。
4. 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。
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。

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