KR20170117585A - 전파 도래 각도 검출 장치, 차량 검출 시스템, 전파 도래 각도 검출 방법 및 차량 오검출 방지 방법 - Google Patents

전파 도래 각도 검출 장치, 차량 검출 시스템, 전파 도래 각도 검출 방법 및 차량 오검출 방지 방법 Download PDF

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Abstract

전파 도래 각도 검출 장치는, 제1 안테나와 제2 안테나가 수신한 OFDM 방식의 반송파 각각에 대하여, 심벌을 추출하여, 각 주파수 성분을 갖는 서브 캐리어로 분해한다. 제1 안테나와 제2 안테나가 수신한 OFDM 방식의 반송파 각각의 서브 캐리어의 위상차와, 제1 안테나 및 제2 안테나의 배치의 기하학적 관계에 근거하여 반송파의 도래 각도를 산출한다.

Description

전파 도래 각도 검출 장치, 차량 검출 시스템, 전파 도래 각도 검출 방법 및 차량 오검출 방지 방법
본 발명은, 전파 도래 각도 검출 장치, 차량 검출 시스템, 전파 도래 각도 검출 방법 및 차량 오검출 방지 방법에 관한 것이다.
본원은, 2015년 3월 31일에, 일본에 출원된 특원 2015-074401호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
현재, 도로를 통과하는 차량의 검출을 행하는 노측대(路側帶)에 마련된 차량 검지기와, 차량 검지기를 통과한 차량에 탑재된 차재기와 무선 통신을 행하는 노측 안테나를 구비하는 무선식 도로 요금 수수 시스템이 제공되고 있다. 이와 같은 무선식 도로 요금 수수 시스템에서는, 차량 검지기에 의하여 검출된 차량과 무선 통신을 행한 차량을 동일한 것으로 간주하여 차량을 특정하고, 특정한 차량에 대하여 과금을 행하는 구조로 되어 있다.
현재의 무선식 도로 요금 수수 시스템에서는, DSRC(Dedicated Short Range Communications) 방식으로 안테나와 차재기 간의 통신이 행해지고 있는데, 차세대 무선식 도로 요금 수수 시스템에서는, wave(IEEE802. 11p)라고 불리는 무선 통신 방식이 채용될 것이 예정되어 있다. DSRC 방식은, 단일의 반송파에 의한 통신이지만, wave 방식은, 복수의 반송파를 다중화한 OFDM(orthogonal frequency-division multiplexing) 방식이다.
또한, 특허문헌 1에는, OFDM 방식에 있어서의 통신 전파의 도래 각도를 산출하여, 안테나의 메인 로브를 그 각도에 맞춤으로써 통신 품질을 확보하는 방법에 대하여 기재되어 있다.
선행기술문헌
특허문헌
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2005-348278호
현재의 무선식 도로 요금 수수 시스템에서는, 차량 검지기에 의하여 검지된 차량 A가, 어떠한 원인으로 노측 안테나와 통신할 수 없는 경우에, 차량 A의 근처를 주행하고 있던 다른 차량 B가 노측 안테나와 통신을 행하게 되는 경우가 있었다. 그와 같은 경우, 무선식 도로 요금 수수 시스템은, 차량 검지기에 의하여 검지된 차량을 차량 B라고 인식하여, 차량 B에 잘못된 과금을 행하게 될 가능성이 있었다. 이 문제에 대하여, 예를 들면 무선 통신에 이용하는 전파의 도래 각도 등으로부터 차량을 특정하는 것도 생각되지만, OFDM 방식의 반송파는 복수의 부반송파(서브 캐리어)가 다중화되어 있기 때문에, 종래의 도래 각도 산출 방법을 이용할 수 없다는 과제가 있었다.
본 발명은, 상술한 과제를 해결할 수 있는 전파 도래 각도 검출 장치, 차량 검출 시스템, 전파 도래 각도 검출 방법 및 차량 오검출 방지 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 양태에 의하면, 전파 도래 각도 검출 장치는, 다른 주파수를 갖는 복수의 부반송파를 다중화한 반송파인 제1 반송파 및 제2 반송파로서, 제1 안테나가 수신한 상기 제1 반송파와 제2 안테나가 수신한 상기 제2 반송파의 각각에 대하여, 상기 제1 반송파 및 상기 제2 반송파가 전송하는 신호를 구성하는 복수의 단위 신호 중, 단일의 단위 신호로부터 추출한 부분 신호를 복수의 상기 부반송파로 구성되는 부반송파군으로 분해하는 반송파 분해부와, 상기 반송파 분해부가 상기 제1 반송파를 분해하여 얻어진 제1 부반송파군으로부터 선택한 제1 부반송파와 상기 반송파 분해부가 상기 제2 반송파를 분해하여 얻어진 제2 부반송파군으로부터 선택한 상기 제1 부반송파와 동일한 주파수를 갖는 제2 부반송파의 위상차와, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 배치 위치의 기하학적 관계에 근거하여, 상기 제1 안테나로의 상기 제1 반송파의 도래 각도 또는 상기 제2 안테나로의 상기 제2 반송파의 도래 각도를 산출하는 도래 각도 산출부를 구비한다.
본 발명의 제2 양태에 의하면, 상기 전파 도래 각도 검출 장치는, 상기 동일한 주파수를 갖는 상기 제1 부반송파 및 상기 제2 부반송파의 조(組)를, 복수의 주파수에 대하여 선택하고, 각각의 주파수마다 상기 도래 각도 산출부가 산출하여 얻어진 도래 각도를 평활화하는 평활화부를 더 구비한다.
본 발명의 제3 양태에 의하면, 상기 전파 도래 각도 검출 장치는, 상기 반송파를 구성하는 단위 신호를 그 단위 신호의 선두에 부가된 여유 신호(redundancy signal)를 검출함으로써 추출하는 단위 신호 추출부를 더 구비하고, 상기 단위 신호 추출부는, 상기 제1 반송파로부터 제1 단위 신호를, 상기 제2 반송파로부터 제2 단위 신호를 각각 추출하며, 상기 반송파 분해부는, 상기 제1 단위 신호를 상기 제1 부반송파군으로, 상기 제2 단위 신호를 상기 제2 부반송파군으로 각각 분해하고, 상기 도래 각도 산출부는, 상기 제1 부반송파군으로부터 선택한 상기 제1 부반송파와 상기 제2 부반송파군으로부터 선택한 상기 제1 부반송파와 동일한 주파수를 갖는 상기 제2 부반송파의 위상차와, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 배치 위치의 기하학적 관계에 근거하여 상기 도래 각도를 산출한다.
본 발명의 제4 양태에 의하면, 상기 전파 도래 각도 검출 장치는, 상기 반송파의 주파수를 중간 주파수로 변환하는 중간 주파수대 변환부와, 상기 중간 주파수대 변환부가 변환한 반송파로부터 소정의 길이의 부분 신호를 3개 이상, 시간의 경과에 따라 샘플링하는 표본화부를 더 구비하고, 상기 반송파 분해부는, 상기 표본화부가 상기 제1 반송파로부터 샘플링한 3개 이상의 부분 신호의 각각을 각 부분 신호에 대응한 제1 부반송파군으로, 상기 제2 반송파로부터 샘플링한 3개 이상의 부분 신호의 각각을 각 부분 신호에 대응한 제2 부반송파군으로 분해하며, 상기 도래 각도 산출부는, 샘플링한 시각을 동일하게 하는 상기 제1 부반송파군과 상기 제2 부반송파군의 모든 조에 대하여, 각 조에 있어서의 상기 제1 부반송파군으로부터 선택된 상기 제1 부반송파와 상기 제2 부반송파군으로부터 선택된 상기 제1 부반송파와 동일한 주파수를 갖는 상기 제2 부반송파를 이용하여 산출된 도래 각도 산출값을 비교하여, 도래 각도 산출값의 차분이 소정의 범위 내가 되는 복수의 도래 각도 산출값에 근거하여 상기 도래 각도를 산출한다.
본 발명의 제5 양태에 의하면, 상기 전파 도래 각도 검출 장치는, 어레이 안테나가 구비하는 복수의 안테나 소자에서 수신하는 상기 반송파에 포함되는 부반송파의 진폭 및 위상에 대한 신호 처리에 근거하여 상기 반송파의 도래 각도를 산출하는 신호 처리부를 더 구비한다.
본 발명의 제6 양태에 의하면, 상기 전파 도래 각도 검출 장치는, 2개 이상의 안테나 각각에서 수신하는 상기 반송파의 수신 시각 또는 전파 강도를 이용하여 상기 반송파의 발신 위치를 산출하는 위치 추정부를 더 구비하고, 상기 도래 각도 산출부는, 또한 상기 발신 위치와 상기 제1 안테나 또는 상기 제2 안테나의 위치 관계가 나타내는 상기 발신 위치에 근거하는 상기 반송파의 도래 각도를 이용하여, 상기 도래 각도를 산출한다.
본 발명의 제7 양태에 의하면, 상기 전파 도래 각도 검출 장치는, 복수의 상기 부반송파의 사이에서 비교한 위상차 또는 신호 레벨의 차의 크기에 근거하여, 상기 도래 각도의 산출을 행할지 여부를 판정하는 각도 산출 실행 판정부를 더 구비하고, 상기 도래 각도 산출부는, 상기 각도 산출 실행 판정부가 도래 방향의 산출을 행한다고 판정한 경우만 상기 도래 방향의 산출을 행한다.
본 발명의 제8 양태에 의하면, 상기 각도 산출 실행 판정부는, 동일한 주파수를 갖는 상기 제1 부반송파와 상기 제2 부반송파의 위상차 또는 신호 레벨의 차의 크기가 소정의 임곗값을 초과하면 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정한다.
본 발명의 제9 양태에 의하면, 상기 각도 산출 실행 판정부는, 상기 제1 부반송파군 또는 상기 제2 부반송파군 중 적어도 한쪽에 대하여, 당해 부반송파군에 포함되는 복수의 부반송파의 사이에서 신호 레벨을 비교하여, 신호 레벨의 차의 크기가 소정의 임곗값을 초과하면 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정한다.
본 발명의 제10 양태에 의하면, 차량 검출 시스템은, 상기 중 어느 하나에 기재된 전파 도래 각도 검출 장치와, 오검지 방지 장치를 구비하는 차량 검출 시스템으로서, 상기 오검지 방지 장치는, 상기 전파 도래 각도 검출 장치가 산출한 도래 각도가, 검출해야 할 차량이 존재하는 위치에 대응하는 소정의 각도의 범위에 포함되는지 여부를 판정하는 오검출 판정부를 구비한다.
본 발명의 제11 양태에 의하면, 전파 도래 각도 검출 방법은, 다른 주파수를 갖는 복수의 부반송파를 다중화한 반송파인 제1 반송파 및 제2 반송파로서, 제1 안테나가 수신한 상기 제1 반송파와 제2 안테나가 수신한 상기 제2 반송파의 각각에 대하여, 상기 제1 반송파 및 상기 제2 반송파가 전송하는 신호를 구성하는 복수의 단위 신호 중, 단일의 단위 신호로부터 추출한 부분 신호를 복수의 상기 부반송파로 구성되는 부반송파군으로 분해하는 스텝, 상기 제1 반송파를 분해하여 얻어진 제1 부반송파군으로부터 선택한 제1 부반송파와 상기 제2 반송파를 분해하여 얻어진 제2 부반송파군으로부터 선택한 상기 제1 부반송파와 동일한 주파수를 갖는 제2 부반송파의 위상차와, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 배치 위치의 기하학적 관계에 근거하여, 상기 제1 안테나로의 상기 제1 반송파의 도래 각도 또는 상기 제2 안테나로의 상기 제2 반송파의 도래 각도를 산출하는 스텝을 포함한다.
본 발명의 제12 양태에 의하면, 차량 오검출 방지 방법은, 다른 주파수를 갖는 복수의 부반송파를 다중화한 반송파인 제1 반송파 및 제2 반송파로서, 제1 안테나가 수신한 상기 제1 반송파와 제2 안테나가 수신한 상기 제2 반송파의 각각에 대하여, 상기 제1 반송파 및 상기 제2 반송파가 전송하는 신호를 구성하는 복수의 단위 신호 중, 단일의 단위 신호로부터 추출한 부분 신호를 복수의 상기 부반송파로 구성되는 부반송파군으로 분해하는 스텝, 상기 제1 반송파를 분해하여 얻어진 제1 부반송파군으로부터 선택한 제1 부반송파와 상기 제2 반송파를 분해하여 얻어진 제2 부반송파군으로부터 선택한 상기 제1 부반송파와 동일한 주파수를 갖는 제2 부반송파의 위상차와, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 배치 위치의 기하학적 관계에 근거하여, 상기 제1 안테나로의 상기 제1 반송파의 도래 각도 또는 상기 제2 안테나로의 상기 제2 반송파의 도래 각도를 산출하는 스텝, 산출한 상기 도래 각도가, 검출해야 할 차량이 존재하는 위치에 대응하는 소정의 각도의 범위에 포함되는지 여부를 판정하는 스텝을 포함한다.
상기한 전파 도래 각도 검출 장치, 차량 검출 시스템, 전파 도래 각도 검출 방법 및 차량 오검출 방지 방법에 의하면, OFDM 방식의 무선 통신에 있어서의 반송파의 도래 각도를 검출할 수 있다. 이로써 차량의 오검출을 방지할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 차량 검출 시스템의 개요를 나타내는 제1 도이다.
도 1b는 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 차량 검출 시스템의 개요를 나타내는 제2 도이다.
도 2는 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 산출 방법을 설명하는 도이다.
도 4는 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 오검지 방지 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 안테나 배치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명에 관한 제2 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명에 관한 제3 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 8은 본 발명에 관한 제3 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 구체적인 구성예의 일부를 나타내는 도이다.
도 9는 본 발명에 관한 제3 실시형태에 있어서의 샘플링 방법을 설명하는 도이다.
도 10은 본 발명에 관한 제4 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 11은 본 발명에 관한 제5 실시형태에 있어서의 차량 검출 시스템의 개요를 나타내는 도이다.
도 12는 본 발명에 관한 제5 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 13은 본 발명에 관한 제6 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 14 본 발명에 관한 제6 실시형태에 있어서의 각도 산출 실행 판정부에 의한 각도 산출의 실행 판정을 설명하는 제1 도이다.
도 15a는 본 발명에 관한 제6 실시형태에 있어서의 각도 산출 실행 판정부에 의한 각도 산출의 실행 판정을 설명하는 제2 도이다.
도 15b는 본 발명에 관한 제6 실시형태에 있어서의 각도 산출 실행 판정부에 의한 각도 산출의 실행 판정을 설명하는 제3 도이다.
도 16a는 본 발명에 관한 제7 실시형태에 있어서의 각도 산출 실행 판정부에 의한 각도 산출의 실행 판정을 설명하는 제1 도이다.
도 16b는 본 발명에 관한 제7 실시형태에 있어서의 각도 산출 실행 판정부에 의한 각도 산출의 실행 판정을 설명하는 제2 도이다.
<제1 실시형태>
이하, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 차량 검출 시스템을 도 1a~도 5를 참조하여 설명한다.
도 1a는 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 차량 검출 시스템의 개요를 나타내는 제1 도이다.
도 1b는 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 차량 검출 시스템의 개요를 나타내는 제2 도이다.
도 1a는 차량 검출 시스템(1)을 위에서 본 도이다. 도 1b는 차량 검출 시스템(1)을 옆에서 본 도이다. 차량 검출 시스템(1)은, 도로의 유료 구간의 입구 등에 마련되어 있다. 차량 검출 시스템(1)은, 차선(L1)을 주행하는 차량(A1, A2) 등에 탑재된 전용 차재기와 OFDM 방식에 의한 무선 통신을 행하여, 유료 구간에 진입하는 차량을 검출한다.
도 1a, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 차량 검출 시스템(1)은, 무선 통신기(40)와, 차량 검지기(30A), 차량 검지기(30B)를 구비하고 있다. 차량 검지기(30A), 차량 검지기(30B)는, 차선(L1)의 노측(路側)에 마련되어, 차선(L1)을 주행하는 차량(A1, A2)의 차체의 존재 유무를 판별하고, 차량(A1, A2) 1대분의 통과를 검출한다. 예를 들면, 차량 검지기(30A)에는 투광기가 마련되어 있고, 차량 검지기(30B)에는 수광 센서가 마련되어 있다. 차량 검지기(30B)의 수광 센서는, 차선(L1)에 진입한 차량 A1가, 차량 검지기(30A)의 투광기로부터 투광되는 광을 차단함으로써, 차량 A1의 통과를 검출하고, 검출 신호를 후술하는 노측 과금 시스템(50)에 송신한다. 노측 과금 시스템(50)은 전자 결제 등에 의한 과금 처리를 행한다.
무선 통신기(40)는, 유료 구간 입구 부근의 도로의 상방에 마련되고, 차선(L1) 상에 있어서 미리 규정된 통신 가능 에어리어(Q1)에 진입한 차량(A1)(의 차재기)과의 사이에서 과금 처리용 무선 통신을 행한다. 무선 통신기(40)는, 차량(A1)과의 무선 통신에 이용하는 지면에 대하여 수직 방향 상하가 되도록 배치된 적어도 2개의 안테나(안테나(41A), 안테나(41B))를 갖고 있다. 후술하는 바와 같이, 안테나(41A, 41B)는, 차량(A1)에 탑재되는 차재기로부터의 전파의 도래 각도를 검출하기 위하여 이용된다. 무선 통신기(40)는, 통신 가능 에어리어(Q1)에 진입한 차량(A1)과의 무선 통신에 의하여, 차량(A1)의 차재기에 등록된 차량(A1)에 대한 과금에 필요한 각종 정보(차재기의 식별 정보 등)를 판독하여 노측 과금 시스템(50)에 송신한다. 무선 통신기(40)는, 당해 유료 구간 입구의 식별 정보(요금소 정보)나 통신을 행한 시각 등 과금에 필요한 정보를 차량(A1)에 송신하고, 차량(A1)의 차재기에 그 정보들을 등록한다.
노측 과금 시스템(50)은, 차량 검지기(30B)로부터 검출 신호를 수신하면, 예를 들면 검출 신호의 수신 후 소정 시간 내에, 무선 통신기(40)로부터 수신한 정보에 대응하는 차량이 과금 대상 차량이라고 판정한다. 노측 과금 시스템(50)은 과금 대상 차량에 대하여 과금 처리를 행한다.
여기에서, 도 1a, 도 1b에 있어서, 차선(L1)에 대응하여 마련된 무선 통신기(40)는, 당해 차선(L1) 상에 규정된 통신 가능 에어리어(Q1)에 진입한 차량(A1)과의 무선 통신을 행하는 것이 상정되어 있다. 그러나, 차량 검출 시스템(1)의 운용에 있어서, 주위의 건축물이나 주행 차량, 그 외의 장애물의 존재에 기인하여, 상정하지 않은 전파의 반사가 일어날 수 있다. 예를 들면, 차량(A1)의 바로 뒤를 주행하는 차량(A2)의 차재기가 발신한 전파가, 장애물 등에 있어서의 반사를 거쳐, 무선 통신기(40)에 도래할 수 있다. 그렇다면, 당해 무선 통신기(40)는 도래한 전파가 차량(A1)으로부터 발신되었다고 오인식한다. 또, 노측 과금 시스템(50)은, 무선 통신기(40)가 오인식한 전파에 포함되는 차량(A2)에 탑재된 차재기의 정보와 차량 검지기(30B)가 검출한 차량(A1)을 잘못 대응시키기 때문에, 이후의 과금 처리에 오류가 발생한다.
따라서, 본 실시형태에 있어서의 차량 검출 시스템(1)은, 상술한 안테나(41A), 안테나(41B)를 통하여 차량에 탑재된 차재기로부터의 전파의 도래 각도를 검출하는 기능을 가짐과 함께, 당해 도래 각도의 검출값에 근거하여, 과금 대상으로 해야 할 차량(차량(A1))과의 무선 통신이 행해지고 있는지 여부를 판단한다. 구체적으로는, 무선 통신기(40)가, 전파 도래 각도 검출 장치(10)와, 오검지 방지 장치(20)를 구비하고, 전파 도래 각도 검출 장치(10)가 차재기로부터의 전파의 도래 각도를 산출하여, 오검지 방지 장치(20)가 과금 대상으로 해야 할 차량과 통신하고 있는지 여부를 판정한다. 다음으로 전파 도래 각도 검출 장치(10)에 대하여 설명한다.
전파 도래 각도 검출 장치(10)는, 제1 안테나(안테나(41A))가 수신한 제1 반송파(OFDM 방식의 반송파)와 제2 안테나(안테나(42A))가 수신한 제2 반송파의 각각에 대하여, 그들 반송파가 전송하는 신호를 구성하는 복수의 단위 신호(심벌) 중, 단일의 단위 신호로부터 추출한 부분 신호(멀티 캐리어 심벌 신호)를 주파수마다 부반송파군(서브 캐리어 성분 신호군)으로 분해하고, 분해하여 얻어진 부반송파군 중, 제1 부반송파군으로부터 선택한 제1 부반송파(서브 캐리어 Aα)와 제2 부반송파군으로부터 선택한 제1 부반송파(서브 캐리어 Aα)와 동일한 주파수를 갖는 제2 부반송파(서브 캐리어 Bα)의 위상차와, 제1 안테나 및 제2 안테나의 배치 위치의 기하학적 관계에 근거하여, 제1 안테나로의 상기 제1 반송파의 도래 각도 또는 제2 안테나로의 제2 반송파의 도래 각도를 산출하는 장치이다. 특히 본 실시형태에 있어서는, 단위 신호 추출부(102)가, 제1 반송파를 구성하는 제1 단위 신호나 제2 반송파를 구성하는 제2 단위 신호를, 그 단위 신호의 선두에 부가된 여유 신호(가드 인터벌)를 검출함으로써 추출한다.
도 2는 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 전파 도래 각도 검출 장치(10)는, 수신부(101)와, 단위 신호 추출부(102)와, 반송파 분해부(103)와, 부반송파 선택부(104)와, 위상 검출부(105)와, 제1 도래 각도 산출부(106)를 구비하고 있다.
수신부(101)는, 안테나(41A), 안테나(41B)가 수신한 OFDM(직교 주파수 분할 다중 방식) 방식으로 다중화된 반송파를 취득한다. OFDM은, 다른 주파수를 갖고 서로 직교하는 복수의 부반송파의 각각에 송신 데이터를 실어, 그들 복수의 부반송파를 역푸리에 변환(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)으로 변조하여 하나의 반송파를 생성하는 다중화 방식이다. 수신부(101)는, 저잡음 증폭기(LNA)나 취득한 반송파의 수신 레벨을 보정하는 자동 이득 회로(AGC)를 구비하고 있다. 수신부(101)는, LNA나 AGC에 의하여 조정된 반송파를 디지털 신호(멀티 캐리어 신호)로 변환하여, 단위 신호 추출부(102)에 출력한다. 구체적으로는, 수신부(101)는, 안테나(41A), 안테나(41B)에 의하여 수신된 반송파의 각각을 멀티 캐리어 신호로 변환하여, 단위 신호 추출부(102)에 출력한다. 안테나(41A)가 수신한 반송파의 멀티 캐리어 신호를 멀티 캐리어 신호 A, 안테나(41B)가 수신한 반송파의 멀티 캐리어 신호를 멀티 캐리어 신호 B로 한다.
단위 신호 추출부(102)는, 수신부(101)로부터 취득한 멀티 캐리어 신호로부터 1심벌(단위 신호)을 추출하는 기능부이다. 단위 신호 추출부(102)는, AFC(Automatic frequency control) 기능이나 가드 인터벌 검출 기능을 갖고 있다. 단위 신호 추출부(102)는, 먼저 멀티 캐리어 신호에 자동 주파수 제어(AFC)를 행하여, 송신측과 수신측의 주파수의 오차를 보정한다. 다음으로, 단위 신호 추출부(102)는, 멀티 캐리어 신호에 포함되는 임의의 1심벌을 추출하기 위하여, 가드 인터벌 검출 기능에 의하여, 심벌의 선두에 부가된 가드 인터벌을 검출한다. 가드 인터벌이란, 멀티 패스 지연파에 의한 심벌 간 간섭을 방지하기 위하여 심벌의 선두에 부가되는 여유 신호이다. OFDM에서는, 심벌의 후단 부분을 가드 인터벌로 하여, 그 심벌의 선두에 카피한다. 단위 신호 추출부(102)는, 이 성질을 이용하여, 예를 들면 멀티 캐리어 신호가 존재하는 부분과, 멀티 캐리어 신호의 1파장분 늦게 도착한 부분의 상관을 취함으로써 가드 인터벌을 검출한다. 단위 신호 추출부(102)는, 가드 인터벌을 검출하면, 가드 인터벌에 이어지는, 미리 정해진 1심벌의 길이에 상당하는 부분의 신호를 추출함으로써 멀티 캐리어 심벌 신호를 추출한다. 단위 신호 추출부(102)는, 심벌의 추출을, 멀티 캐리어 신호 A, 멀티 캐리어 신호 B의 각각에 대하여 행하고, 추출한 멀티 캐리어 심벌 신호를 반송파 분해부(103)에 출력한다. 멀티 캐리어 신호 A로부터 추출한 멀티 캐리어 심벌 신호를 멀티 캐리어 심벌 신호 A, 멀티 캐리어 신호 B로부터 추출한 멀티 캐리어 심벌 신호를 멀티 캐리어 심벌 신호 B로 한다. 단위 신호 추출부(102)는, 심벌의 개시 타이밍을 위상 검출부(105)에 출력한다.
여기에서 멀티 캐리어 신호로부터 단일 심벌의 신호를 추출하는 것은, 심벌에 걸쳐 복수의 위상을 포함한 신호를 추출하는 것을 방지하기 위함이다. 복수의 위상을 포함하면 그들의 위상 시프트에 의하여, 이후의 공정에서 산출하는 반송파의 도래 각도에 영향을 끼칠 가능성이 있다. 따라서, 단위 신호 추출부(102)는 하나의 심벌 내로부터 신호를 추출한다. 또한, 추출하는 신호의 길이는 심벌 길이와 동일하지 않아도 되며 1심벌 길이 이하이면 된다.
반송파 분해부(103)는, 취득한 멀티 캐리어 심벌 신호에 대하여 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 행하여, 서브 캐리어의 성분 신호로 분해한다. 반송파 분해부(103)는, 멀티 캐리어 심벌 신호 A를 각 주파수 성분으로 분해한 서브 캐리어 성분 신호군 A를 부반송파 선택부(104)에 출력한다. 반송파 분해부(103)는, 멀티 캐리어 심벌 신호 B를 각 주파수 성분으로 분해한 서브 캐리어 성분 신호군 B를 부반송파 선택부(104)에 출력한다.
여기에서, 반송파 분해부(103)가 멀티 캐리어 심벌 신호를 주파수 성분으로 분해하는 것은, 멀티 캐리어를 다중화한 반송파 상태에서는, 종래의 전파 도래 각도 산출 방법을 사용할 수 없기 때문이다. 현재의 DSRC 방식이면, 단일의 반송파에 의한 통신이기 때문에 전파 도래 각도를 산출하는 것도 용이하지만, 차세대의 OFDM 방식에 의한 통신에서는, 다중화되어 있지 않은 하나의 서브 캐리어를 추출할 필요가 있고, 또한, 위상 시프트를 포함하지 않도록 단일의 심벌에 들어가는 범위의 서브 캐리어를 추출할 필요가 있다.
부반송파 선택부(104)는, 반송파 분해부(103)로부터 취득한 서브 캐리어 성분 신호군에 대하여, 어느 하나의 하나의 주파수 α를 갖는 성분 신호를 선택한다. 부반송파 선택부(104)는, 서브 캐리어 성분 신호군 A로부터 주파수 α를 갖는 성분 신호(서브 캐리어 Aα)를 선택하여 위상 검출부(105)에 출력한다. 부반송파 선택부(104)는, 서브 캐리어 성분 신호군 B로부터 주파수 α를 갖는 성분 신호(서브 캐리어 Bα)를 선택하여 위상 검출부(105)에 출력한다. 위상 검출부(105)는, 단위 신호 추출부(102)로부터 취득한 서브 캐리어의 개시 타이밍과, 부반송파 선택부(104)로부터 취득한 서브 캐리어의 주파수 α에 근거하여, 서브 캐리어 Aα의 위상, 서브 캐리어 Bα의 위상을 각각 검출한다. 위상 검출부(105)는, 서브 캐리어 Aα, 서브 캐리어 Bα와 그들의 위상의 정보를 제1 도래 각도 산출부(106)에 출력한다.
제1 도래 각도 산출부(106)는, 취득한 정보를 이용하여 반송파(전파)의 도래 각도를 산출한다. 도래 각도의 산출 방법에 대하여 도 3을 이용하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 산출 방법을 설명하는 도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 안테나(41A, 41B)는, 차재기로부터 방사된 전파인 반송파(E)를 수신한다. 이때, 반송파(E)는 각 안테나(41A, 41B)에 대하여, 소정의 도래 각도 θ로 입사한다. 여기에서, 도래 각도 θ는, 지면과 평행한 면을 기준으로 한 반송파(E)의 입사 각도이다. 안테나(41A)와 안테나(41B)의 간격을 간격 d0으로 한다.
그렇게 하면, 안테나(41A)가 수신하는 반송파(E)와 안테나(41B)가 수신하는 도래파(E)의 행로차 d1에 따라, 각 반송파(E)에 위상차 Φ가 발생한다. 도래 각도 θ는, 행로차 d1과 위상차 Φ의 관계식(Φ=(2π/λ)×d1=(2π/λ)×(d0×sinθ))에 근거하여, 하기의 식 (1)로 산출할 수 있다.
θ=sin-1×((λ×Φ)/(2π×d0))ㆍㆍㆍㆍ(1)
또한,"λ"는, 무선 통신기(40) 및 차재기와의 무선 통신에 이용하는 전파의 파장이다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 무선 통신기(40) 및 차재기의 사이에서 행해지는 무선 통신에는, 예를 들면 5.9GHz 정도의 주파수의 전파가 이용된다. 이 경우, 파장 λ는 대략 5cm 정도가 된다.
이와 같이, 안테나(41A), 안테나(41B) 간의 간격과, 반송파(E)의 파장 λ와, 도래 각도 θ에 따라 정해지는 위상차 Φ의 기하학적 관계에 근거하여, 도래 각도 θ를 산출할 수 있다.
제1 도래 각도 산출부(106)는, 안테나(41A), 안테나(41B)의 각각에 대응하는 서브 캐리어 Aα, 서브 캐리어 Bα의 위상의 정보로부터 위상차 Φ를 산출한다. 제1 도래 각도 산출부(106)는, 파장 λ를, 서브 캐리어 Aα의 주파수로부터 산출한다. 제1 도래 각도 산출부(106)는, 간격 d0을, 전파 도래 각도 검출 장치(10)가 구비하는 도시하지 않은 기억부로부터 독출한다. 제1 도래 각도 산출부(106)는, 이들 정보를 식 (1)에 대입하여, 도래 각도 θ를 산출한다. 제1 도래 각도 산출부(106)는, 산출한 도래 각도 θ를 오검지 방지 장치(20)에 출력한다.
다음으로, 도 4를 이용하여 오검지 방지 장치(20)에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 오검지 방지 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 오검지 방지 장치(20)는, 도래 각도 정보 취득부(201)와, 오검출 판정부(202)와, 판정 결과 송신부(203)를 구비하고 있다.
도래 각도 정보 취득부(201)는, 제1 도래 각도 산출부(106)가 산출한 도래 각도 θ의 정보를, 전파 도래 각도 검출 장치(10)로부터 취득한다. 도래 각도 정보 취득부(201)는, 도래 각도 θ의 정보를 오검출 판정부(202)에 출력한다.
오검출 판정부(202)는, 도래 각도 θ의 크기가 소정의 범위 내의 값인지 여부에 따라, 안테나(41A) 및 안테나(41B)의 통신 상대인 차량이 과금 대상인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 안테나(41A) 및 안테나(41B)와 통신 가능 에어리어(Q1)에 포함되는 각 위치를 연결하는 직선과, 지면에 대하여 평행한 면이 교차하여 이루는 각도의 범위를 미리 산출하여, 도래 각도 θ가 그 범위 내이면 오검출 판정부(202)는, 통신 상대인 차량이 과금 대상이라고 판정하고, 도래 각도 θ가 그 범위 외이면 오검출 판정부(202)는, 통신 상대인 차량이 오검출한 차량이라고 판정한다. 오검출 판정부(202)는 판정 결과를 판정 결과 송신부(203)에 출력한다.
판정 결과 송신부(203)는, 오검출 판정부(202)에 의한 판정 결과를 노측 과금 시스템(50)에 송신한다.
노측 과금 시스템(50)에서는, 오검지 방지 장치(20)로부터 판정 결과를 포함한 정보를 취득하여, 무선 통신을 행한 차량이 과금 대상이면, 차량 검지기(30B)가 통행을 검지한 차량에 대하여 과금 처리를 행한다. 예를 들면, 판정 결과가 오검출한 차량인 것을 나타내고 있으면, 노측 과금 시스템(50)은, 과금 대상 차량과 무선 통신이 가능할 때까지, 차량과의 무선 통신을 행하도록 무선 통신기(40)에 지시한다.
도 5는 본 발명에 관한 제1 실시형태에 있어서의 안테나 배치의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 5에는, 차선(L2)을 주행하는 차량(A5), 차선(L3)을 주행하는 차량(A6)이 나타나 있다. 이와 같이 복수의 차선이 존재하는 경우, 반사파의 영향에 의하여 차선(L3)을 주행하는 차량(A6)이, 차선(L2)을 주행하고 있다고 오인식할 가능성이 있다. 그에 대하여, 안테나(41C), 안테나(41D)와 같이 안테나를 수평 방향으로 나란히 배치한 경우, 차량 검출 시스템(1)은, 안테나(41C)와 안테나(41D)가 수신하는 반송파의 위상차와, 안테나(41C)와 안테나(41D)의 배치 위치의 기하학적 관계에 근거하여 산출한, 예를 들면 안테나(41C)가 수신하는 전파의 도래 각도 θT에 근거하여, 차선(L2)으로부터 발신된 반송파인지, 혹은 차선(L3)으로부터 발신된 반송파인지를 판단할 수 있다. 또한, 도래 각도 θT는, 지면과 차선(L2)의 진행 방향에 수직인 면과, 반송파가 이루는 각도이다.
또한, 차선(L3)의 상부에 안테나(41E, 41F, 41G)와 같이, 안테나(41G)를 기준으로 하여 수직 방향으로 안테나(41F)를, 수평 방향으로 안테나(41E)를 마련하면, 차량 검출 시스템(1)은, 안테나(41G), 안테나(41F)를 이용하여, 예를 들면 안테나(41G)가 수신하는 반송파의 도달 각도에 근거하여 차선(L3)을 앞뒤로 나열되어 주행하는 차량 간의 오인식을 방지할 수 있다. 차량 검출 시스템(1)은, 안테나(41G), 안테나(41E)를 이용하여, 예를 들면 안테나(41G)가 수신하는 반송파의 도달 각도에 근거하여 차선(L2)을 주행하는 차량을, 차선(L3)을 주행하는 차량으로 오인식하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 전파 도래 각도 검출 장치(10)는, OFDM 방식의 무선 통신에 있어서, 반송파로부터 단일의 심벌을 추출하여 처리 대상이 되는 멀티 캐리어 신호를 추출하고, 또한 추출한 멀티 캐리어 신호를 고속 푸리에 변환하여 얻어진 서브 캐리어 성분 신호군으로부터 하나를 선택하여, 도래 각도 θ의 산출을 행한다. 단일의 심벌로부터 멀티 캐리어 심벌 신호를 추출하므로, 심벌에 걸쳐 멀티 캐리어 신호를 추출하는 경우와 같이, 복수 심벌 간의 위상 오차에 의한 도래 각도의 산출 오차가 발생하지 않는다. 하나의 서브 캐리어를 선택함으로써, 상기의 식 (1)을 이용하여 도래 각도 θ를 산출할 수 있다. 즉, 복수의 서브 캐리어를 다중화하여 이루어지는 반송파에 대해서도, 반송파의 도래 각도 θ의 산출이 가능해진다. 도래 각도 θ에 의하여, 통신 상대인 차량이 존재하는 위치의 범위를 특정하는 것이 가능하므로, 원하는 차량과 무선 통신을 행하고 있는지 여부를 판정할 수 있다. 이로써, 차량의 오인식에 의하여, 차량에 대하여 잘못된 과금 처리를 행하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기의 수신부(101), 단위 신호 추출부(102), 반송파 분해부(103), 부반송파 선택부(104), 위상 검출부(105)는, 안테나(41A)가 수신한 전파와 안테나(41B)가 수신한 전파의 양쪽 모두를 처리하는 구성으로 하지 않아도 된다. 예를 들면, 안테나(41A)가 수신한 전파를 처리하는 수신부(101A), 단위 신호 추출부(102A), 반송파 분해부(103A), 부반송파 선택부(104A), 위상 검출부(105A)와, 안테나(41B)가 수신한 전파를 처리하는 수신부(101B), 단위 신호 추출부(102B), 반송파 분해부(103B), 부반송파 선택부(104B), 위상 검출부(105B)를 별개의 하드웨어로 구성해도 된다. 이하의 실시형태에 대해서도 동일하다.
안테나(41A), 안테나(41B)는, 각각의 안테나에서 수신하는 직접파의 위상차가 1주기 이내가 되도록 1파장 이하(예를 들면 0.6파장)의 간격으로 배치되어 있는 것으로 한다. 배치되는 안테나는 2개가 아니어도 되며, 3개 이상이어도 된다. 혹은, 복수의 안테나 소자를 배열한 어레이 안테나여도 된다. 3개 이상의 안테나가 존재하는 경우, 도래 각도의 산출에 이용하는 2개의 안테나는 인접하여 배치된 안테나를 선택한다. 이는 후술하는 제3 실시형태에 있어서도 동일하다.
<제2 실시형태>
이하, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 차량 검출 시스템을, 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 관한 제2 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 전파 도래 각도 검출 장치(10)는, 수신부(101)와, 단위 신호 추출부(102)와, 반송파 분해부(103)와, 부반송파 선택부(104)와, 위상 검출부(105)와, 제1 도래 각도 산출부(106)와, 평활화부(107)를 구비하고 있다. 이들 구성 중, 제1 실시형태와 다른 기능부에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 있어서, 부반송파 선택부(104)는, 서브 캐리어 성분 신호군 A, 서브 캐리어 성분 신호군 B 중, 동일한 주파수를 갖는 서브 캐리어 조를 복수(예를 들면 N개) 선택하여, 그들을 위상 검출부(105)에 출력한다. 서브 캐리어 성분 신호군 A에 대하여 선택한 서브 캐리어를 서브 캐리어 A1~AN, 서브 캐리어 성분 신호군 B에 대하여 선택한 서브 캐리어를 서브 캐리어 B1~BN으로 한다. 서브 캐리어 An과 서브 캐리어 Bn(n=1~N)의 주파수는 동일한 것으로 한다. 또한, 동일하다란, 2개의 주파수가 완전하게 일치하고 있는 것을 필요로 한다는 의미에 한정되지 않고, 2개의 주파수가 미리 규정된 오차의 허용 범위 내에 포함된다는 의미를 포함하는 것으로 한다.
위상 검출부(105)는, N조의 서브 캐리어(서브 캐리어 A1~AN, 서브 캐리어 B1~BN)의 각각에 대하여 위상을 검출하여, 제1 도래 각도 산출부(106)에 출력한다. 제1 도래 각도 산출부(106)는, N개의 동일한 주파수를 갖는 서브 캐리어 조의 각각에 대하여 위상차, 파장을 계산하고, 식 (1)에 의하여, 주파수마다 도래 각도 θ(θ1~θN)를 산출한다. 위상 검출부(105)는 산출한 N개의 도래 각도 θ를 평활화부(107)에 출력한다.
평활화부(107)는, N개의 도래 각도 θ1~θN을 평활화한 값을 산출한다. 예를 들면, 평활화부(107)는, N개의 도래 각도 θ1~θN의 평균값을 계산한다. 예를 들면, 평활화부(107)는, N개의 도래 각도 θ1~θN 중 최댓값과 최솟값을 제외한 N-2개의 도래 각도의 평균값을 계산한다. 예를 들면, 평활화부(107)는, 먼저 N개의 도래 각도 θ1~θN의 평균값을 계산하고, 그 평균값으로부터 소정의 범위 내에 있는 도래 각도만을 선택한다. 평활화부(107)는, 선택한 도래 각도의 평균값을 계산한다. 평활화부(107)는, 이러한 방법으로 평활화한 도래 각도 θx를 오검지 방지 장치(20)에 출력한다.
본 실시형태에 의하면, 페이딩 등에 의하여 오차를 포함한 데이터를 배제하는 것이 가능하다. 이로써, 제1 실시형태의 효과에 더하여, 보다 정밀도가 높은 전파 도래 각도를 산출할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 부반송파 선택부(104)가 선택하는 서브 캐리어의 수는 임의이다. 예를 들면, FFT에 의하여 얻어진 모든 서브 캐리어를 선택해도 된다.
<제3 실시형태>
이하, 본 발명의 제3 실시형태에 의한 차량 검출 시스템을, 도 7~도 9를 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명에 관한 제3 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 전파 도래 각도 검출 장치(10)는, 수신부(101)와, 반송파 분해부(103)와, 부반송파 선택부(104)와, 위상 검출부(105)와, 제2 도래 각도 산출부(110)를 구비하고 있다. 제3 실시형태의 수신부(101)는, 중간 주파수대 변환부(108)와, 표본화부(109)를 구비하고 있다. 이들 구성 중, 제1 실시형태와 다른 기능부에 대하여 설명한다. 우선, 중간 주파수대 변환부(108)와 표본화부(109)에 대하여 설명한다.
중간 주파수대 변환부(108)는, 수신한 반송파를 낮은 주파수(중간 주파수)로 다운 컨버터한다.
표본화부(109)는, 다운 컨버터한 반송파로부터 소정의 데이터 길이의 멀티 캐리어 부분 신호를 적어도 3개 채취한다.
도 8은 본 발명에 관한 제3 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 구체적인 구성예의 일부를 나타내는 도이다.
중간 주파수대 변환부(108)는, 예를 들면 밴드 패스 필터(111)와, 국부 발진기(112)와, 믹서(113)와, 밴드 패스 필터(114)를 포함하여 구성된다. 밴드 패스 필터(111)는, 안테나(41A) 및 안테나(41B)에서 수신한 각각의 반송파에 대하여 노이즈 제거를 행한다. 노이즈 제거된 반송파는, 국부 발진기(112)와 믹서(113)와 밴드 패스 필터(114)로 이루어지는 주파수 변환기에 의하여 낮은 주파수로 주파수 변환된다. 여기에서 낮은 주파수로 변환하는 것은, A/D 컨버터(115)에서 처리할 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 밴드 패스 필터(114) 대신에 로 패스 필터를 이용해도 된다. 중간 주파수대 변환부(108)는, 다운 컨버터한 반송파를 표본화부(109)에 출력한다.
표본화부(109)는, 예를 들면 A/D 컨버터(115)를 구비하고 있다. 표본화부(109)는, A/D 컨버터(115)에 의하여, 다운 컨버터한 반송파를 소정의 타이밍(시각)에 샘플링(표본화)하고, 샘플링한 멀티 캐리어 부분 신호를 반송파 분해부(103)에 출력한다.
도 9는 본 발명에 관한 제3 실시형태에 있어서의 샘플링 방법을 설명하는 도이다.
도 9는, 중간 주파수대 변환부(108)가 다운 컨버터한 반송파의 시간 경과에 따른 신호 레벨(신호 강도)의 추이의 일례를 나타낸 그래프이다. 도 9에 나타내는 반송파는 심벌 SB1, 심벌 SB2, 심벌 SB3을 포함하고 있다. 여기에서, 표본화부(109)가, 도 9의 반송파로부터 시간의 경과에 따라 구간 C1, 구간 C2, 구간 C3을 샘플링했다고 한다. 구간 C1을 샘플링한 멀티 캐리어 부분 신호에는, 심벌 SB1과 심벌 SB2가 전환되는 부분의 신호가 포함된다. 그러면, 구간 C1을 샘플링한 멀티 캐리어 부분 신호를 FFT하여 얻은 서브 캐리어 성분 신호군으로부터 선택한 서브 캐리어를 이용하여 산출한 도래 각도에는, 심벌 SB1의 서브 캐리어와 심벌 SB2의 서브 캐리어의 위상 시프트에 기인하는 오차가 발생할 가능성이 있다. 한편, 구간 C2, 구간 C3에 대해서는 단일의 심벌 SB2 내에 포함되므로, 구간 C2, 구간 C3으로부터 샘플링한 멀티 캐리어 부분 신호를 FFT하여 얻은 서브 캐리어를 이용하여 산출한 도래 각도에는 위상 시프트에 기인하는 오차가 발생하지 않는다. 표본화부(109)는, 예를 들면 3회 샘플링을 행하는 경우, 3회 중 2회는 단일의 심벌로부터 샘플링할 수 있도록 소정의 타이밍에 샘플링을 행한다. 구체적으로는, 표본화부(109)는, 샘플링 구간의 길이가 1심벌의 길이의 1/3 이하가 되도록 샘플링을 행한다. 이와 같이 하면, 3회 중 2회는 반드시 단일의 심벌 내에서 샘플링할 수 있게 된다. 또한, 샘플링하는 횟수는 3회에 한정되지 않는다. 3회 이상이면 4회여도 된다. 그 경우, 샘플링 길이는 1심벌의 1/4 이하가 되도록 한다.
다음으로, 본 실시형태에 있어서의 도래 각도 산출 방법에 대하여 도 9를 예로 설명한다.
안테나(41A)가 수신하고, 중간 주파수대 변환부(108)가 다운 컨버터한 반송파에 대하여, 표본화부(109)가 소정의 타이밍(시각)에 구간 C1, 구간 C2, 구간 C3을 샘플링하여, 구간 C1에 대응하는 멀티 캐리어 부분 신호 AC1, 구간 C2에 대응하는 멀티 캐리어 부분 신호 AC2, 구간 C3에 대응하는 멀티 캐리어 부분 신호 AC3을 생성한다. 표본화부(109)는, 멀티 캐리어 부분 신호 AC1, AC2, AC3을 반송파 분해부(103)에 출력한다. 반송파 분해부(103)는, 멀티 캐리어 부분 신호 AC1, AC2, AC3에 대하여 각각 FFT를 행하여, 서브 캐리어로 분해(서브 캐리어 성분 신호군 AC1, AC2, AC3)한다. 안테나(41B)가 수신한 반송파에 대해서도 동일하다. 표본화부(109)는, 안테나(41B)가 수신하고, 중간 주파수대 변환부(108)가 다운 컨버터한 반송파에 대하여, 안테나(41A)에 관한 반송파에 대하여 샘플링한 것과 동일한 타이밍(시각)에 샘플링하여 얻은 구간 C1, 구간 C2, 구간 C3에 각각 대응하는 멀티 캐리어 부분 신호 BC1, BC2, BC3을 반송파 분해부(103)에 출력한다. 반송파 분해부(103)는, 멀티 캐리어 부분 신호 BC1, BC2, BC3에 대하여 각각 FFT를 행하여, 서브 캐리어 성분 신호군(서브 캐리어 성분 신호군 BC1, BC2, BC3)으로 분해한다.
반송파 분해부(103)는, 서브 캐리어 성분 신호군 AC1~AC3, 서브 캐리어 성분 신호군 BC1~BC3을 부반송파 선택부(104)에 출력한다. 부반송파 선택부(104)는, 구간 C1에 대응하는 서브 캐리어 성분 신호군 AC1 중에서, 어떤 하나의 주파수 α를 갖는 서브 캐리어(서브 캐리어 AC1α)를 선택한다. 부반송파 선택부(104)는, 구간 C1에 대응하는 서브 캐리어 성분 신호군 BC1 중에서, 어떤 하나의 주파수 α를 갖는 서브 캐리어(서브 캐리어 BC1α)를 선택한다. 부반송파 선택부(104)는, 그들을 하나의 조로 하여 위상 검출부(105)에 출력한다. 부반송파 선택부(104)는, 구간 C2, C3에 대하여 샘플링하고, 주파수마다 분해한 서브 캐리어에 대해서도 동일한 처리를 행한다. 부반송파 선택부(104)가 선택한 안테나(41A)에 대응하는 구간 C2의 서브 캐리어를 서브 캐리어 AC2α, 안테나(41B)에 대응하는 구간 C2의 서브 캐리어를 서브 캐리어 BC2α, 동일하게 구간 C3에 대해서는, 서브 캐리어 AC3α, 서브 캐리어 BC3α로 한다.
위상 검출부(105)는, 부반송파 선택부(104)로부터 취득한 서브 캐리어 AC1α 등의 위상을 검출하여, 서브 캐리어 AC1α, AC2α, AC3α, 서브 캐리어 BC1α, BC2α, BC3α, 각각의 위상의 정보를 제2 도래 각도 산출부(110)에 출력한다. 또한, 선택하는 서브 캐리어의 주파수는 구간 C1~C3에서 달라도 된다.
제2 도래 각도 산출부(110)는, 서브 캐리어 AC1α 및 서브 캐리어 BC1α를 이용하여, 그들의 위상차, 파장을 계산하고, 식 (1)을 이용하여, 구간 C1에 대한 도래 각도 θC1을 산출한다. 마찬가지로, 제2 도래 각도 산출부(110)는, 서브 캐리어 AC2α 및 서브 캐리어 BC2α를 이용하여, 구간 C2에 대한 도래 각도 θC2를 산출한다. 제2 도래 각도 산출부(110)는, 서브 캐리어 AC3α 및 서브 캐리어 BC3α를 이용하여, 구간 C3에 대한 도래 각도 θC3을 산출한다. 다음으로, 제2 도래 각도 산출부(110)는, 도래 각도 θC1, θC2, θC3을 비교한다. 여기에서, 서브 캐리어 AC1α 및 서브 캐리어 BC1α가 모두 복수의 심벌(예를 들면 심벌 SB1, SB2)에 걸쳐 샘플링한 신호라고 하면, 서브 캐리어 AC1α 및 서브 캐리어 BC1α는, 심벌의 전환에 의한 위상 오차를 포함하고 있다. 따라서, 서브 캐리어 AC1α 및 서브 캐리어 BC1α에 근거하여 계산한 도래 각도 θC1은, 단일 심벌로부터 샘플링한 신호에 근거하여 계산한 도래 각도 θC2, θC3과 괴리된 값일 가능성이 있다. 제2 도래 각도 산출부(110)는, |θC1-θC2|, |θC2-θC3|, |θC3-θC1|을 비교하여 그들 값이 소정의 범위 내가 되는 경우의 도래 각도의 조합을 선택한다. 예를 들면, |θC2-θC3|의 값이 가장 작게 소정의 범위 내가 되는 경우, 제2 도래 각도 산출부(110)는, θC2와 θC3을 선택한다. 제2 도래 각도 산출부(110)는, 선택한 θC2와 θC3에 근거하여, 최종적인 도래 각도를 산출한다. 예를 들면, 제2 도래 각도 산출부(110)는, 선택한 θC2와 θC3의 평균을 산출하여, 그 값을 반송파의 도래 각도로서 결정한다.
제1 실시형태에서는, 가드 인터벌을 기준으로 하여 단일 심벌 내의 부분 신호를 추출했다. 본 실시형태에서는, 전파 도래 각도 검출 장치(10)는, 반송파로부터 시간의 경과에 따라 샘플링한 3개 이상의 부분 신호(멀티 캐리어 부분 신호)의 각각을, 각각의 부분 신호에 대응한 부반송파군(서브 캐리어 성분 신호군)으로 분해하고, 샘플링한 시각을 동일하게 하는 제1 부반송파군과 제2 부반송파군의 모든 조(예를 들면, 서브 캐리어 성분 신호군 AC1과 BC1의 조, 서브 캐리어 성분 신호군 AC2와 BC2의 조, 서브 캐리어 성분 신호군 AC3과 BC3의 조)에 대하여, 각 조에 있어서의 제1 부반송파군으로부터 선택된 제1 부반송파(예를 들면 서브 캐리어 AC1α)와 제2 부반송파군으로부터 선택된 제2 부반송파(예를 들면 서브 캐리어 BC1α)를 이용하여 식 (1)에 의하여 산출된 도래 각도 산출값을 비교하여, 도래 각도 산출값의 차분(|θC2-θC3| 등)이 소정의 범위 내가 되는 복수의 도래 각도 산출값(예를 들면 θC2, θC3)에 근거하여 도래 각도를 산출한다.
본 실시형태에 의하면, 제1 실시형태에 있어서의 단위 신호 추출부(102)에 의한 심벌의 추출 대신에, 표본화부(109)가 단일의 심벌 내에서 복수의 멀티 캐리어 부분 신호를 샘플링한다. 샘플링 수가 3개인 경우에서 설명한 바와 같이, 샘플링의 타이밍에 따라, 심벌의 전환을 포함하는 신호를 1개 샘플링하는 경우여도, 나머지 2개는 반드시 단일의 심벌 내에서 샘플링할 수 있다. 샘플링한 각각의 신호를 이용하여 식 (1)에 의하여 산출한 도래 각도 산출값을 비교함으로써, 심벌의 전환을 포함하는 신호에 근거하는 전파 도래 각도 산출값을 제외할 수 있다고 생각된다. 그 결과로서, 본 실시형태에 의하면, 단일의 심벌 내에서 샘플링한 복수의 신호의 각각을 이용하여 산출한 전파 도래 각도 산출값에 근거하여, 전파 도래 각도를 산출할 수 있다. 이로써, 제1 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다. 본 실시형태에 의하면, 제1 실시형태와 같이 자동 주파수 제어나, 가드 인터벌의 검출 기능 등을 구비할 필요가 없어, 보다 간단한 방법으로 단일 심벌 내로부터 멀티 캐리어 부분 신호를 샘플링할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 제2 실시형태와 조합하는 것도 가능하다.
<제4 실시형태>
이하, 본 발명의 제4 실시형태에 의한 차량 검출 시스템을, 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명에 관한 제4 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 전파 도래 각도 검출 장치(10)는, 수신부(101)와, 단위 신호 추출부(102)와, 반송파 분해부(103)와, 부반송파 선택부(104)와, 위상 검출부(105)와, 제1 도래 각도 산출부(106)와, 제3 도래 각도 산출부(116)와, 도래 각도 특정부(117)를 구비하고 있다. 제4 실시형태에서는, 반송파의 수신에 복수의 안테나 소자를 배열하여 이루어지는 어레이 안테나(42)를 이용한다.
제3 도래 각도 산출부(116)는, 어레이 안테나(42)에 마련된 복수의 안테나 소자에서 수신한 반송파를 분해하여 얻어지는 서브 캐리어 성분 신호군으로부터 부반송파 선택부(104)가 선택한 서브 캐리어의 진폭 및 위상에 대한 신호 처리에 근거하여 반송파의 도래 각도 θ를 산출한다. 제3 도래 각도 산출부(116)는, 도래 각도 θ를 추정하는 기존의 수법인 빔포밍법에 근거하는 신호 처리를 행한다. 빔포밍법이란, 복수의 안테나 소자가 기준선을 따라 배열된 어레이 안테나를 이용하여, 어레이 안테나(42)의 메인 로브(어레이 안테나(42)에 대하여 가장 방사 특성이 높은 범위 각도)를 전체 방향에 걸쳐 주사하여, 당해 어레이 안테나(42)의 출력 전력이 커지는 방향을 찾는 방법이다. 빔포밍법에 있어서는, 각 안테나 소자에서 수신한 반송파에 대한 벡터 연산(진폭값과 위상값을 이용한 연산)을 행한다. 이로 인하여, 제3 도래 각도 산출부(116)가 산출한 도래 각도 θ는, 제1~제3 실시형태에 있어서 산출한 도래 각도 θ와 비교하여, 고정밀도가 된다. 또한, 제3 도래 각도 산출부(116)가 도래 각도의 산출에 이용하는 방법은, 그 외에 CAPON법, MUSIC(MUltiple SIgnal Classification)법, ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotation Invariance Techniques)법 등 보다 분해능이 높은 방법이어도 된다.
도래 각도 특정부(117)는, 제1 도래 각도 산출부(106)가 산출한 도래 각도 θa를 제1 도래 각도 산출부(106)로부터 취득하고, 제3 도래 각도 산출부(116)가 산출한 도래 각도 θb를 제3 도래 각도 산출부(116)로부터 취득한다. 도래 각도 특정부(117)는, 도래 각도 θa와 도래 각도 θb에 근거하여, 반송파의 도래 각도 θ를 특정한다. 예를 들면, 통상 시는, 정밀도가 높은 도래 각도 θb를 도래 각도 θ로서 특정하고, 제3 도래 각도 산출부(116)의 도래 각도의 산출에 이상이 발생한 경우 등에는, 도래 각도 θa를 도래 각도 θ로서 특정해도 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 제1 도래 각도 산출부(106)는, 어레이 안테나(42)에 배열된 복수의 안테나 소자 중, 소정의 간격 내에 마련된 2개의 안테나 소자의 조에 대하여, 그들 안테나 소자에서 수신한 반송파를 분해하여 얻어지는 서브 캐리어의 위상차와 그들 안테나 소자 간의 거리에 근거하여 식 (1)에 의하여 도래 각도 θa를 산출할 수 있다. 제1 도래 각도 산출부(106)는, 2개의 안테나 소자의 조를 복수 선택하여, 각각의 조에 대하여 산출한 도래 각도 θa의 평균값 등을 산출하도록 해도 된다.
또한, 제1 실시형태와 조합한 경우를 예로 설명했지만, 제2~제3 실시형태와 조합하는 것도 가능하다.
본 실시형태에 의하면, 보다 정밀도가 높은 전파 도래 각도의 산출이 가능하다.
<제5 실시형태>
이하, 본 발명의 제5 실시형태에 의한 차량 검출 시스템을, 도 11~도 12를 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명에 관한 제5 실시형태에 있어서의 차량 검출 시스템의 개요를 나타내는 도이다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 차량 검출 시스템(1)에서는, 안테나(41A), 안테나(41B) 외에, 3개의 안테나(안테나(43A~43C))가 마련되어 있다. 안테나(43A~43C)는 서로 충분한 거리를 두고 설치되어 있다.
도 12는 본 발명에 관한 제5 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 전파 도래 각도 검출 장치(10)는, 수신부(101)와, 단위 신호 추출부(102)와, 반송파 분해부(103)와, 부반송파 선택부(104)와, 위상 검출부(105)와, 제1 도래 각도 산출부(106)와, 평활화부(107)와, 제4 도래 각도 산출부(118)를 구비하고 있다.
수신부(101)는, 안테나(41A), 안테나(41B)에 더하여, 안테나(43A), 안테나(43B), 안테나(43C)가 수신한 전파를 취득한다.
제4 도래 각도 산출부(118)는 수신부(101)로부터 안테나(43A~43C)가 수신한 전파를 취득한다. 제4 도래 각도 산출부(118)는 시간을 측정하는 시계를 구비하고 있다. 제4 도래 각도 산출부(118)는, 안테나(43A)가 차량(A3)으로부터 송신된 전파를 수신하면, 그 시각을 전파 도래 각도 검출 장치(10)가 구비하는 기억부에 기록한다. 마찬가지로, 제4 도래 각도 산출부(118)는 안테나(43B, 43C)가 전파를 수신한 시각을 각각 기록한다. 제4 도래 각도 산출부(118)는, 안테나(43A~43C)가 전파를 수신한 시각에 근거하여 차량(A3)의 위치를 산출한다. 위치의 산출에는, 예를 들면 TOA(Time Of Arrival) 방식을 이용한다. TOA 방식이란, 전파의 발신원으로부터 복수의 안테나에 도달할 때까지의 시간으로부터 전파의 발신원의 위치를 산출하는 방법이다. 제4 도래 각도 산출부(118)는, TDOA(Time Difference of Arrival) 방식이나, RSSI(Received Signal Strength Indicator) 방식 등에 의하여 차량(A3)의 위치를 산출해도 된다. TDOA 방식은, 전파가 복수의 안테나에 도달한 시간차로부터 전파의 발신원의 위치를 산출하는 방식이다. RSSI 방식은, 복수의 안테나에 도달한 전파의 강도와, 전파의 공간 감쇠의 계산값으로부터 발신원의 위치를 산출하는 방식이다.
제4 도래 각도 산출부(118)는, 차량(A3)의 위치 정보를 산출하면, 차량(A3)과 안테나(41A)를 연결하는 직선과 지면에 대하여 평행한 면이 교차되어 이루는 각도(차량 위치 각도)를 산출한다. 제4 도래 각도 산출부(118)는 산출한 차량 위치 각도를 평활화부(107)에 출력한다.
또한, 제4 도래 각도 산출부(118)는, TOA 방식, TDOA 방식, RSSI 방식 중 2개 또는 3개 모든 방식으로 차량(A3)의 위치 정보를 산출하여, 각각의 방식별로 차량 위치 각도를 산출해도 된다.
제1 도래 각도 산출부(106)는, 안테나(41A, 41B)가 수신한 전파에 근거하여, 제1 실시형태와 동일하게 전파의 도래 각도를 산출하여, 평활화부(107)에 출력한다. 평활화부(107)는, 예를 들면 제1 실시형태의 방법에 의한 도래 각도와 1개 또는 복수의 차량 위치 각도의 평균을 구하여, 그 값을 전파 도래 각도 θ로 한다. 평활화부(107)는, 전파 도래 각도 θ를 오검지 방지 장치(20)에 출력한다.
본 실시형태에 의하면, 복수의 도래 각도의 산출 방식을 조합함으로써, 도래 각도의 산출의 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 제1 실시형태와 조합한 경우를 예로 설명을 행했지만, 제2~제4 실시형태와 조합하는 것도 가능하다. 예를 들면, 제4 실시형태와 조합한 경우, 빔포밍법에 의한 도래 각도와, 다른 방법(제1 실시형태, TOA 방식, TDOA 방식, RSSI 방식)에 의하여 산출한 도래 각도가 크게 다르고, 다른 방법에 의하여 산출한 도래 각도가 소정의 범위 내에 들어가는 경우는, 빔포밍법에 의하여 산출한 값은 어떤 오류를 포함하고 있다고 판정하여, 다른 방법에 근거하여 도래 각도를 산출해도 된다.
<제6 실시형태>
이하, 본 발명의 제6 실시형태에 의한 차량 검출 시스템을, 도 13~도 15b를 참조하여 설명한다.
도 13은 본 발명에 관한 제6 실시형태에 있어서의 전파 도래 각도 검출 장치의 기능 구성을 나타내는 도이다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 전파 도래 각도 검출 장치(10)는, 수신부(101)와, 단위 신호 추출부(102)와, 반송파 분해부(103)와, 부반송파 선택부(104)와, 위상 검출부(105)와, 제1 도래 각도 산출부(106)와, 각도 산출 실행 판정부(119)를 구비하고 있다.
각도 산출 실행 판정부(119)는, 복수의 안테나에서 검출된 반송파에 포함되는 서브 캐리어에 대하여, 소정의 안테나 간에서 비교한 서브 캐리어의 위상 또는 진폭의 차의 크기에 근거하여, 도래 각도의 산출을 행할지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 각도 산출 실행 판정부(119)는, 동일한 주파수를 갖는 제1 부반송파(서브 캐리어 Aα)와 제2 부반송파(서브 캐리어 Bα)의 위상차 또는 신호 레벨의 차의 크기가 소정의 임곗값을 초과하면 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정한다. 본 실시형태의 제1 도래 각도 산출부(106)는, 각도 산출 실행 판정부(119)가 도래 각도의 산출을 행한다고 판정한 경우에, 전파의 도래 방향의 산출을 행한다.
도 14는 본 발명에 관한 제6 실시형태에 있어서의 각도 산출 실행 판정부에 의한 각도 산출의 실행 판정을 설명하는 제1 도이다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 안테나(41A)는, 차량(A4)으로부터 발신된 반송파의 직접파(E1)와, 반사파(F1)를 수신한다. 마찬가지로 안테나(41B)는, 차량(A4)으로부터 발신된 반송파의 직접파(E2)와, 반사파(F2)를 수신한다. 이와 같이 차량(A4)으로부터 발신된 반송파는, 다양한 경로를 통과하여 안테나(41A, 41B)에 도착한다. 또한, 반사파(F1, F2)는, 반사파의 일례이며 실제로는 다른 다양한 경로를 지나 안테나(41A) 등에 도착하는 복수의 반사파가 존재한다. 반사파(F1)는, 직접파(E1)와 비교하여 긴 경로를 지나 도착하기 때문에, 직접파(E1)와 반사파(F1)의 위상에는 시프트가 발생한다. 안테나(41A)는, 직접파(E1)와 복수의 반사파(F1) 등의 합성파를 수신한다. 안테나(41B)에 대해서도 동일하다. 안테나(41A) 및 안테나(41B)가 수신하는 반송파에는, 직접파(E1)와 반사파(F1)가 간섭하여 신호 레벨이 변동되는 이른바 페이딩이 발생한다.
본 실시형태에서는, 제1 실시형태와 동일하게, 안테나(41A) 및 안테나(41B)에서 수신한 각각의 반송파에 대하여, 단위 신호 추출부(102)가 심벌을 추출하여, 반송파 분해부(103)가 FFT에 의하여 서브 캐리어 성분 신호군으로 분해한다. 부반송파 선택부(104)가, 안테나(41A)에 관한 서브 캐리어 성분 신호군 A 및 안테나(41B)에 관한 서브 캐리어 성분 신호군 B의 각각으로부터 동일한 주파수의 서브 캐리어를 선택하고, 위상 검출부(105)가 각각의 서브 캐리어의 위상을 검출한다. 각도 산출 실행 판정부(119)는, 부반송파 선택부(104)가 선택한 안테나(41A)에 관한 서브 캐리어 Aα 및 안테나(41B)에 관한 서브 캐리어 Bα의 신호 레벨을 비교한다. 혹은, 각도 산출 실행 판정부(119)는, 위상 검출부(105)가 검출한 서브 캐리어 Aα 및 서브 캐리어 Bα의 위상을 비교한다. 비교 결과, 신호 레벨의 차분값이 신호 레벨에 대하여 미리 정해진 허용 범위에 들어가지 않는 경우, 또는, 위상의 차분값이 위상차에 대하여 미리 정해진 허용 범위에 들어가지 않는 경우, 또는, 그 양쪽 모두의 조건을 충족시키는 경우, 각도 산출 실행 판정부(119)는, 이들 서브 캐리어 Aα, 서브 캐리어 Bα를 이용하여 도래 각도를 산출해도, 페이딩의 영향에 의하여 정확한 도래 각도를 산출할 수 없다고 판단하여, 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정한다. 신호 레벨의 차분값이나 위상차가 소정의 범위 내에 들어가는 경우, 각도 산출 실행 판정부(119)는 도래 각도의 산출을 행한다고 판정한다.
도 15a는 본 발명에 관한 제6 실시형태에 있어서의 각도 산출 실행 판정부에 의한 각도 산출의 실행 판정을 설명하는 제2 도이다.
도 15b는 본 발명에 관한 제6 실시형태에 있어서의 각도 산출 실행 판정부에 의한 각도 산출의 실행 판정을 설명하는 제3 도이다.
도 15a는 각도 산출 실행 판정부(119)가 도래 각도의 산출을 행한다고 판정하는 경우의 안테나(41A)에 관한 서브 캐리어 Aα 및 안테나(41B)에 관한 서브 캐리어 Bα의 신호 레벨의 일례를 나타내는 도이다. 신호 레벨 1S는, 안테나(41A)에 관한 서브 캐리어 Aα의 신호 레벨이다. 신호 레벨 2S는, 안테나(41B)에 관한 서브 캐리어 Bα의 신호 레벨이다. 범위 W1은, 신호 레벨에 대하여 미리 정해진 허용 범위이다. 도 15a의 경우, 신호 레벨 1S와 신호 레벨 2S의 차분값은, 허용 범위 W1 이하이므로, 각도 산출 실행 판정부(119)는 도래 각도의 산출을 행한다고 판정한다.
도 15b는, 각도 산출 실행 판정부(119)가 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정하는 경우의 안테나(41A)에 관한 서브 캐리어 Aα 및 안테나(41B)에 관한 서브 캐리어 Bα의 신호 레벨의 일례를 나타내는 도이다. 도 15b의 경우, 신호 레벨 1S과 신호 레벨 2S의 차분은, 허용 범위 W1을 초과하고 있으므로, 각도 산출 실행 판정부(119)는 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정한다.
도 15a, 도 15b는, 신호 레벨에 대하여 판정하는 경우의 도면인데, 각도 산출 실행 판정부(119)는, 서브 캐리어 간의 위상차에 근거하여 도래 각도의 산출의 실행 여부를 판정해도 되고, 신호 레벨과 위상차의 양쪽 모두에 근거하여 도래 각도의 산출의 실행 여부를 판정해도 된다.
각도 산출 실행 판정부(119)는, 안테나(41A)와 안테나(41B) 각각에 관한 서브 캐리어에 대하여, 복수의 주파수 성분을 선택하여, 그들 복수의 서브 캐리어의 신호 레벨이나 위상차의 평균값 등을 산출하고, 그들 평균값 등을 비교하여 각도 산출의 실행 여부를 판정해도 된다.
본 실시형태에 의하면, 반사파가 있는 멀티 패스 환경에서, 페이딩에 의한 각도 검출 오차를 저감시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태는, 제1~5 실시형태 중 어느 것과도 조합하는 것이 가능하다.
<제7 실시형태>
이하, 본 발명의 제7 실시형태에 의한 차량 검출 시스템을, 도 16a, 도 16b를 참조하여 설명한다.
제6 실시형태에서는, 각도 산출 실행 판정부(119)는, 안테나 간의 신호 레벨의 차, 위상차에 근거하여 각도 산출의 실행 여부를 판정했다. 제7 실시형태에서는, 각도 산출 실행 판정부(119)는, 동일 안테나의 서브 캐리어 간의 신호 레벨을 비교하여, 신호 레벨의 차의 크기가 소정의 임곗값을 초과하면 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정한다.
도 16a는 본 발명에 관한 제7 실시형태에 있어서의 각도 산출 실행 판정부에 의한 각도 산출의 실행 판정을 설명하는 제1 도이다.
도 16b는 본 발명에 관한 제7 실시형태에 있어서의 각도 산출 실행 판정부에 의한 각도 산출의 실행 판정을 설명하는 제2 도이다.
도 16a는, 각도 산출 실행 판정부(119)가 도래 각도의 산출을 행한다고 판정하는 경우의 안테나(41A)에 관한 복수의 서브 캐리어의 신호 레벨의 일례를 나타내는 도이다. 왼쪽부터 순서대로 서브 캐리어 1, 서브 캐리어 2, 서브 캐리어 3의 신호 레벨이 나타나 있다. 범위 W2는, 신호 레벨에 대하여 미리 정해진 허용 범위이다. 도 16a의 경우, 서브 캐리어 1~3의 신호 레벨은, W2의 범위 내에 들어가므로, 각도 산출 실행 판정부(119)는 도래 각도의 산출을 행한다고 판정한다.
도 16b는, 각도 산출 실행 판정부(119)가 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정하는 경우의 안테나(41A)에 관한 복수의 서브 캐리어의 신호 레벨의 일례를 나타내는 도이다. 도 16b의 경우, 서브 캐리어 1과 서브 캐리어 2의 신호 레벨의 차분값, 및 서브 캐리어 2와 서브 캐리어 3의 신호 레벨의 차분값은 W2의 범위를 초과하고 있으므로, 각도 산출 실행 판정부(119)는 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정한다.
반사파의 위상은, 주파수에 따라 동일한 경로에서도 크게 변한다. 주파수가 다른 복수의 서브 캐리어에 대하여 신호 레벨을 비교하여, 그 차가 큰 경우는, 페이딩의 영향에 의하여 하나 또는 복수의 주파수에 대하여 합성파의 진폭이 크게 변동하고 있을 가능성이 있다. 그와 같은 상황에서는, 소정의 주파수의 서브 캐리어에 주목하여 도래 각도를 산출해도, 그 서브 캐리어에 대한 페이딩의 영향도를 알 수 없어, 산출한 도래 각도의 정밀도에 대해서도 불명확하다. 따라서, 그와 같은 상황하에서는, 각도 산출 실행 판정부(119)는 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정한다.
본 실시형태에 의하면, 반사파가 있는 멀티 패스 환경에서, 페이딩에 의한 각도 검출 오차를 저감시킬 수 있다. 또한, 제7 실시형태는 제1~제6 실시형태와 조합할 수 있다.
또한, 상술한 전파 도래 각도 검출 장치(10)에 있어서의 각 처리의 과정은, 프로그램의 형식으로 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기억되어 있으며, 이 프로그램을 전파 도래 각도 검출 장치(10)의 컴퓨터가 독출하여 실행함으로써, 상기 처리가 행해지도록 해도 된다. 여기에서 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체란, 자기 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등을 말한다. 이 컴퓨터 프로그램을 통신 회선에 의하여 컴퓨터에 전달하고, 이 전달을 받은 컴퓨터가 당해 프로그램을 실행하도록 해도 된다.
상기 프로그램은 상술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 된다. 또한, 상술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것, 이른바 차분 파일(차분 프로그램)이어도 된다.
전파 도래 각도 검출 장치(10)는, 1대의 컴퓨터로 구성되어 있어도 되고, 통신 가능하게 접속된 복수의 컴퓨터로 구성되어 있어도 된다.
그 외에, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기한 실시형태에 있어서의 구성 요소를 주지의 구성 요소로 치환하는 것은 적절히 가능하다. 이 발명의 기술 범위는 상기의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경을 추가하는 것이 가능하다. 또한, 제3 도래 각도 산출부(116)는 신호 처리부의 일례이며, 제4 도래 각도 산출부(118)는 위치 추정부의 일례이다.
산업상 이용가능성
상기한 전파 도래 각도 검출 장치, 차량 검출 시스템, 전파 도래 각도 검출 방법 및 차량 오검출 방지 방법에 의하면, OFDM 방식의 무선 통신에 있어서의 반송파의 도래 각도를 검출할 수 있다. 이로써 차량의 오검출을 방지할 수 있다.
1 : 차량 검출 시스템
10 : 전파 도래 각도 검출 장치
101 : 수신부
102 : 단위 신호 추출부
103 : 반송파 분해부
104 : 부반송파 선택부
105 : 위상 검출부
106 : 제1 도래 각도 산출부
107 : 평활화부
108 : 중간 주파수대 변환부
109 : 표본화부
110 : 제2 도래 각도 산출부
111 : 밴드 패스 필터
112 : 국부 발진기
113 : 믹서
114 : 밴드 패스 필터
115 : A/D 컨버터
116 : 제3 도래 각도 산출부
117 : 도래 각도 특정부
118 : 제4 도래 각도 산출부
119 : 각도 산출 실행 판정부
20 : 오검지 방지 장치
201 : 도래 각도 정보 취득부
202 : 오검출 판정부
203 : 판정 결과 송신부
30A, 30B : 차량 검지기
40 : 무선 통신기
41A, 41B, 43A, 43B, 43C : 안테나
42 : 어레이 안테나
50 : 노측 과금 시스템
L1, L2, L3 : 차선
A1, A2, A3, A4, A5 : 차량

Claims (12)

  1. 다른 주파수를 갖는 복수의 부반송파를 다중화한 반송파인 제1 반송파 및 제2 반송파로서, 제1 안테나가 수신한 상기 제1 반송파와 제2 안테나가 수신한 상기 제2 반송파의 각각에 대하여, 상기 제1 반송파 및 상기 제2 반송파가 전송하는 신호를 구성하는 복수의 단위 신호 중, 단일의 단위 신호로부터 추출한 부분 신호를 복수의 상기 부반송파로 구성되는 부반송파군으로 분해하는 반송파 분해부와,
    상기 반송파 분해부가 상기 제1 반송파를 분해하여 얻어진 제1 부반송파군으로부터 선택한 제1 부반송파와 상기 반송파 분해부가 상기 제2 반송파를 분해하여 얻어진 제2 부반송파군으로부터 선택한 상기 제1 부반송파와 동일한 주파수를 갖는 제2 부반송파의 위상차와, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 배치 위치의 기하학적 관계에 근거하여, 상기 제1 안테나로의 상기 제1 반송파의 도래 각도 또는 상기 제2 안테나로의 상기 제2 반송파의 도래 각도를 산출하는 도래 각도 산출부를 구비하는 전파 도래 각도 검출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 동일한 주파수를 갖는 상기 제1 부반송파 및 상기 제2 부반송파의 조를, 복수의 주파수에 대하여 선택하고, 각각의 주파수마다 상기 도래 각도 산출부가 산출하여 얻어진 도래 각도를 평활화하는 평활화부를 더 구비하는 전파 도래 각도 검출 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 반송파를 구성하는 단위 신호를 그 단위 신호의 선두에 부가된 여유 신호를 검출함으로써 추출하는 단위 신호 추출부를 더 구비하고,
    상기 단위 신호 추출부는, 상기 제1 반송파로부터 제1 단위 신호를, 상기 제2 반송파로부터 제2 단위 신호를 각각 추출하며,
    상기 반송파 분해부는, 상기 제1 단위 신호를 상기 제1 부반송파군으로, 상기 제2 단위 신호를 상기 제2 부반송파군으로 각각 분해하고,
    상기 도래 각도 산출부는, 상기 제1 부반송파군으로부터 선택한 상기 제1 부반송파와 상기 제2 부반송파군으로부터 선택한 상기 제1 부반송파와 동일한 주파수를 갖는 상기 제2 부반송파의 위상차와, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 배치 위치의 기하학적 관계에 근거하여 상기 도래 각도를 산출하는, 전파 도래 각도 검출 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 반송파의 주파수를 중간 주파수로 변환하는 중간 주파수대 변환부와,
    상기 중간 주파수대 변환부가 변환한 반송파로부터 소정의 길이의 부분 신호를 3개 이상, 시간의 경과에 따라 샘플링하는 표본화부를 더 구비하고,
    상기 반송파 분해부는, 상기 표본화부가 상기 제1 반송파로부터 샘플링한 3개 이상의 부분 신호의 각각을 각 부분 신호에 대응한 제1 부반송파군으로, 상기 제2 반송파로부터 샘플링한 3개 이상의 부분 신호의 각각을 각 부분 신호에 대응한 제2 부반송파군으로 분해하며,
    상기 도래 각도 산출부는, 샘플링한 시각을 동일하게 하는 상기 제1 부반송파군과 상기 제2 부반송파군의 모든 조에 대하여, 각 조에 있어서의 상기 제1 부반송파군으로부터 선택된 상기 제1 부반송파와 상기 제2 부반송파군으로부터 선택된 상기 제1 부반송파와 동일한 주파수를 갖는 상기 제2 부반송파를 이용하여 산출된 도래 각도 산출값을 비교하여, 도래 각도 산출값의 차분이 소정의 범위 내가 되는 복수의 도래 각도 산출값에 근거하여 상기 도래 각도를 산출하는, 전파 도래 각도 검출 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    어레이 안테나가 구비하는 복수의 안테나 소자에서 수신하는 상기 반송파에 포함되는 부반송파의 진폭 및 위상에 대한 신호 처리에 근거하여 상기 반송파의 도래 각도를 산출하는 신호 처리부를 더 구비하는 전파 도래 각도 검출 장치.

  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    2개 이상의 안테나 각각에서 수신하는 상기 반송파의 수신 시각 또는 전파 강도를 이용하여 상기 반송파의 발신 위치를 산출하는 위치 추정부를 더 구비하고,
    상기 도래 각도 산출부는, 또한 상기 발신 위치와 상기 제1 안테나 또는 상기 제2 안테나의 위치 관계가 나타내는 상기 발신 위치에 근거하는 상기 반송파의 도래 각도를 이용하여, 상기 도래 각도를 산출하는, 전파 도래 각도 검출 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 부반송파의 사이에서 비교한 위상차 또는 신호 레벨의 차의 크기에 근거하여, 상기 도래 각도의 산출을 행할지 여부를 판정하는 각도 산출 실행 판정부를 더 구비하고,
    상기 도래 각도 산출부는, 상기 각도 산출 실행 판정부가 도래 방향의 산출을 행한다고 판정한 경우만 상기 도래 방향의 산출을 행하는, 전파 도래 각도 검출 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 각도 산출 실행 판정부는, 동일한 주파수를 갖는 상기 제1 부반송파와 상기 제2 부반송파의 위상차 또는 신호 레벨의 차의 크기가 소정의 임곗값을 초과하면 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정하는, 전파 도래 각도 검출 장치.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 각도 산출 실행 판정부는, 상기 제1 부반송파군 또는 상기 제2 부반송파군 중 적어도 한쪽에 대하여, 당해 부반송파군에 포함되는 복수의 부반송파의 사이에서 신호 레벨을 비교하여, 신호 레벨의 차의 크기가 소정의 임곗값을 초과하면 도래 각도의 산출을 행하지 않는다고 판정하는, 전파 도래 각도 검출 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 전파 도래 각도 검출 장치와, 오검지 방지 장치를 구비하는 차량 검출 시스템으로서,
    상기 오검지 방지 장치는,
    상기 전파 도래 각도 검출 장치가 산출한 도래 각도가, 검출해야 할 차량이 존재하는 위치에 대응하는 소정의 각도의 범위에 포함되는지 여부를 판정하는 오검출 판정부를 구비하는, 차량 검출 시스템.
  11. 다른 주파수를 갖는 복수의 부반송파를 다중화한 반송파인 제1 반송파 및 제2 반송파로서, 제1 안테나가 수신한 상기 제1 반송파와 제2 안테나가 수신한 상기 제2 반송파의 각각에 대하여, 상기 제1 반송파 및 상기 제2 반송파가 전송하는 신호를 구성하는 복수의 단위 신호 중, 단일의 단위 신호로부터 추출한 부분 신호를 복수의 상기 부반송파로 구성되는 부반송파군으로 분해하고,
    상기 제1 반송파를 분해하여 얻어진 제1 부반송파군으로부터 선택한 제1 부반송파와 상기 제2 반송파를 분해하여 얻어진 제2 부반송파군으로부터 선택한 상기 제1 부반송파와 동일한 주파수를 갖는 제2 부반송파의 위상차와, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 배치 위치의 기하학적 관계에 근거하여, 상기 제1 안테나로의 상기 제1 반송파의 도래 각도 또는 상기 제2 안테나로의 상기 제2 반송파의 도래 각도를 산출하는, 전파 도래 각도 검출 방법.
  12. 다른 주파수를 갖는 복수의 부반송파를 다중화한 반송파인 제1 반송파 및 제2 반송파로서, 제1 안테나가 수신한 상기 제1 반송파와 제2 안테나가 수신한 상기 제2 반송파의 각각에 대하여, 상기 제1 반송파 및 상기 제2 반송파가 전송하는 신호를 구성하는 복수의 단위 신호 중, 단일의 단위 신호로부터 추출한 부분 신호를 복수의 상기 부반송파로 구성되는 부반송파군으로 분해하고,
    상기 제1 반송파를 분해하여 얻어진 제1 부반송파군으로부터 선택한 제1 부반송파와 상기 제2 반송파를 분해하여 얻어진 제2 부반송파군으로부터 선택한 상기 제1 부반송파와 동일한 주파수를 갖는 제2 부반송파의 위상차와, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나의 배치 위치의 기하학적 관계에 근거하여, 상기 제1 안테나로의 상기 제1 반송파의 도래 각도 또는 상기 제2 안테나로의 상기 제2 반송파의 도래 각도를 산출하며,
    산출한 상기 도래 각도가, 검출해야 할 차량이 존재하는 위치에 대응하는 소정의 각도의 범위에 포함되는지 여부를 판정하는, 차량 오검출 방지 방법.
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