WO2012157141A1 - 妨害波信号除去装置、gnss受信装置、移動端末、妨害波信号除去プログラム、および妨害波信号除去方法 - Google Patents

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interference wave
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盾 王
仁志 近藤
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古野電気株式会社
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    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/21Interference related issues ; Issues related to cross-correlation, spoofing or other methods of denial of service
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
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    • H04BTRANSMISSION
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    • H04B1/1036Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference assessing signal quality or detecting noise/interference for the received signal with automatic suppression of narrow band noise or interference, e.g. by using tuneable notch filters
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    • H04B1/69Spread spectrum techniques
    • H04B1/707Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
    • H04B1/7097Interference-related aspects
    • H04B1/71Interference-related aspects the interference being narrowband interference
    • H04B1/7101Interference-related aspects the interference being narrowband interference with estimation filters

Definitions

  • the present invention relates to an interfering wave signal removing apparatus for removing interfering wave signals different from signals to be received as a main object, and a GNSS receiving apparatus and a mobile terminal including the interfering wave signal removing apparatus.
  • GNSS Global Navigation System
  • GPS Global Positioning System
  • GNSS signal broadcast from a positioning satellite is received and used for positioning.
  • the GNSS signal is composed of a spread spectrum signal that is code-modulated with a pseudo-noise code.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 describe an interference wave signal removal device that detects and removes a narrow (narrow band) interference wave signal having a frequency band different from that of the GNSS signal.
  • FIG. 1 is a main circuit block diagram of a conventional interference wave signal removing apparatus 100P disclosed in Patent Document 1. In FIG.
  • the interference wave signal removal device 100P described in Patent Literature 1 includes a control unit 101P, a notch filter 102P, a frequency analysis unit 103P, and a frequency scanning unit 104P.
  • the control unit 101P identifies the frequency of the interference wave signal from the frequency spectrum of the input signal S i obtained from the frequency analysis unit 103P and the frequency spectrum of the output signal S op obtained from the frequency scanning unit 104P.
  • the control unit 101P adjusts the attenuation characteristic of the notch filter 102P so as to attenuate the interference wave signal component from the information of the specified interference wave signal frequency.
  • the interference wave signal removal device 100P described in Patent Document 1 scans and detects the interference wave signal over the entire frequency band in which the interference wave signal affects the reception of the GNSS signal. For this reason, the detection period of an interference wave signal becomes long and the following problem arises.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a problem when the conventional interference wave signal removal apparatus 100P is used.
  • CW (t 0 ) represents the spectrum of the jamming signal at time t 0
  • f CW (t 0 ) represents its frequency.
  • ATT Notch (t 0 ) represents the attenuation characteristic of the notch filter 102P set at time t 0 .
  • BST (t 0 ) is the attenuation band of the notch filter 102P set at time t 0 .
  • ⁇ f DR (CW) represents the frequency drift velocity of the jamming signal CW.
  • CW (t 1 ) represents the spectrum of the disturbing wave signal at time t 1 (> t 0 ), and f CW (t 1 ) represents its frequency.
  • CW (t 2 ) represents the spectrum of the interfering signal at time t 2 (> t 1 ), and f CW (t 2 ) represents the frequency thereof.
  • disturbance signal CW (t 0) becomes a attenuation band BST (t 0) within the disturbance signal CW (t 0) is removed by the notch filter 102P.
  • the frequency of the jamming wave signal CW is a jamming wave signal that changes over time
  • the frequency of the jamming wave signal drifts as shown in the order of the upper, middle, and lower stages in FIG.
  • the rate of change per unit time of the interference wave frequency is the frequency drift velocity ⁇ f DR (CW).
  • the scanning of the interference wave signal as in the conventional interference wave signal removing apparatus 100P the detection interval is long, as shown in FIG. 2, interference at time t 1 frequency f CW (t 1) and the disturbance signal CW at the time t 2 frequency f CW (t 2) of (t 2) is, that should have been properly set at time t 0 notches wave signal CW (t 1)
  • the filter falls outside the attenuation band BST (t 0 ). For this reason, the interference wave signal cannot be removed properly.
  • the frequency scanning bandwidth in the frequency scanning unit 104P is 5 MHz, and the width of the scanning frequency BIN is 1 kHz. As a result, the number of scans is 5000.
  • the accumulated time at each scanning frequency BIN is 1 msec. Therefore, the scanning time for scanning the entire frequency band is 5 sec.
  • the width of the attenuation band BST of the notch filter 102P is set to 2 kHz
  • the frequency drift speed ⁇ f DR (CW) of the jamming wave signal CW is set to 1 kHz / sec.
  • the interference wave signal CW cannot be removed by the notch filter 102P until 5 seconds after the frequency of the interference wave signal is detected and the notch filter 102P is updated to the detected frequency. Even if the notch filter 102P is reset after 5 seconds, the interference wave signal CW continues to drift in frequency, and the interference wave signal CW cannot be removed in the same manner.
  • an object of the present invention is to provide an interference wave signal removal apparatus that can continue to appropriately remove interference wave signals that drift in frequency.
  • the present invention is an interference wave signal removal device for removing an interference wave signal different from a desired signal, and includes a notch filter, a first frequency scanning unit, a second frequency scanning unit, and a control unit.
  • the notch filter is a filter capable of adjusting the attenuation frequency band, and the attenuation frequency band and the attenuation characteristic are determined based on the attenuation frequency band setting control from the control unit.
  • the first frequency scanning unit frequency-scans the output signal of the notch filter in the first frequency band, and detects a frequency spectrum of the first signal intensity.
  • the first frequency band is the entire frequency band in which an interfering wave signal that affects the reception sensitivity of the GNSS signal can exist.
  • the second frequency scanning unit scans the input signal of the notch filter in a second frequency band that is narrower than the first frequency band and based on the attenuation frequency band, and detects a frequency spectrum of the second signal strength.
  • the control unit estimates the frequency of the jamming signal from the frequency spectrum of the first signal strength and the frequency spectrum of the second signal strength.
  • the control unit sets the attenuation frequency band and the second frequency band from the frequency of the interference wave signal.
  • the first frequency scanning unit performs frequency scanning of the interference wave signal in the entire frequency band in which the interference wave signal is to be detected.
  • the control unit sets the attenuation frequency band of the notch filter based on the frequency scanning result of the jamming wave signal in all frequency bands in which the jamming wave signal to be detected by the first frequency scanning unit is to be detected.
  • the control unit tracks the frequency of the jamming signal using the frequency scanning result of the jamming signal in a narrow frequency band (local frequency band) including the attenuation frequency band of the notch filter obtained by the second frequency scanning unit. Then, the attenuation frequency band of the notch filter is sequentially updated and set.
  • the frequency of the interference wave signal can be reliably tracked, and the frequency of the interference wave signal Can fall within the attenuation frequency band of the notch filter.
  • a plurality of notch filters are provided and connected in series.
  • the second frequency scanning unit is provided for each of the plurality of notch filters.
  • Each second frequency scanning unit set for each notch filter scans the input signal of the setting target notch filter in the second frequency band set for each.
  • Each second frequency scanning unit detects the frequency spectrum of the second signal intensity and outputs the detected frequency spectrum to the control unit.
  • the control unit sets the attenuation frequency band of each notch filter based on the frequency spectrum of the second signal intensity output from each second frequency scanning unit.
  • the second frequency scanning unit sets a scanning frequency bin having a narrower frequency band than the scanning frequency bin set by the first frequency scanning unit.
  • the notch filter is down-converted with the down converter that multiplies the input signal by the attenuation pole setting signal for setting the attenuation frequency band that is output from the control unit.
  • a baseband signal generator that extracts a baseband component of the signal to generate a baseband signal, a subtractor that subtracts the baseband signal from the downconverted signal, and a signal for attenuation pole setting multiplied by the subtracted signal
  • an up-converter that outputs a baseband signal to the control unit.
  • the control unit detects the disappearance of the interference wave signal based on the baseband signal.
  • the control unit cancels the setting of the attenuation frequency band to the notch filter when the disappearance of the interference wave signal is detected.
  • This configuration shows the specific configuration of the notch filter.
  • the baseband component of the down-convert signal obtained by multiplying the input signal by the attenuation pole setting signal corresponds to the frequency component of the interference wave signal. Therefore, by outputting the baseband signal to the control unit, the control unit can accurately detect the continuation / disappearance of the interference wave signal. That is, the disappearance of the interference wave signal can be detected earlier together with the tracking of the interference wave signal drifting in frequency.
  • this configuration does not require a circuit configuration only for extracting the frequency component of the interference wave signal from the input signal, so that the interference wave signal removal device can be realized with a simpler configuration.
  • This configuration is more effective when there are a plurality of notch filters and the continuation and cancellation of a plurality of interfering wave signals are individually monitored.
  • the present invention also relates to a GNSS receiver that receives and demodulates a GNSS signal.
  • the GNSS receiving device includes the above-described interference wave signal removing device, a receiving unit, an acquisition tracking unit, and a positioning calculation unit.
  • the receiving unit is connected to the front stage of the interference wave signal removal device, receives a GNSS signal as a desired signal, generates a GNSS reception signal, and outputs the GNSS reception signal to the interference wave signal removal device.
  • the acquisition tracking unit acquires and tracks the GNSS reception signal after the interference wave signal is removed.
  • the positioning calculation unit performs positioning using the GNSS signal being tracked. And the speed and accuracy of acquisition and tracking are improved, so that the convergence speed of positioning calculation and the accuracy of positioning results are improved.
  • the present invention also relates to a mobile terminal, and the mobile terminal includes the above-described GNSS receiver and an application processing unit that executes a predetermined application using the positioning calculation result of the positioning calculation unit.
  • the mobile terminal includes the above-described GNSS receiver and an application processing unit that executes a predetermined application using the positioning calculation result of the positioning calculation unit.
  • the above-described GNSS receiver is provided, and the highly accurate positioning result can be used. Therefore, the performance of the application using the positioning result is improved.
  • an interference wave removing device that reliably removes an interference wave whose frequency drifts.
  • FIG. 1 It is a main circuit block diagram of the conventional interference wave signal removal apparatus 100P shown in Patent Document 1. It is a figure for demonstrating the problem at the time of using the conventional interference wave signal removal apparatus 100P. It is a block diagram of GNSS receiver 10 concerning a 1st embodiment. It is a block diagram of the interference wave signal removal part 50 which concerns on 1st Embodiment. 3 is a circuit block diagram of a notch filter 52 according to the first embodiment. FIG. It is a figure showing the scanning frequency band and frequency BIN (frequency bin) of the whole frequency scanning part 53 and the local frequency scanning part 54. It is a figure for demonstrating the concept which tracks and removes a frequency drift type interference wave signal by the structure and process of 1st Embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram of main components of a mobile terminal 1 including a GNSS signal receiving apparatus 10.
  • the interference wave signal removal apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the interference wave signal removal device of the present embodiment functions as the interference wave signal removal unit 50 of the GNSS reception device 10.
  • FIG. 3 is a block diagram of the GNSS receiver 10 according to the first embodiment.
  • the GNSS receiver 10 includes a GNSS antenna 20, an RF front end unit 30, an analog-digital conversion unit (ADC) 40, an interference wave signal removal unit 50, an acquisition tracking unit 60, and a positioning calculation unit 70.
  • the GNSS antenna 20 receives a radio signal including a GNSS signal and outputs the radio signal to the RF front end unit 30.
  • the GNSS signal is a signal obtained by code-modulating a carrier wave signal with a pseudo spread code, and is a spread spectrum signal in which frequency components are spread over a wide band and the spectrum intensity of each frequency component is low. Further, for example, a navigation message is superimposed on an L1 wave signal of a GPS signal or the like.
  • the reception signal when an interference wave signal exists and the frequency of the interference wave signal is within the reception frequency band of the antenna, the reception signal includes the interference wave signal together with the GNSS signal.
  • the RF front end unit 30 converts the received signal into an intermediate frequency signal (IF signal) and outputs it to the ADC 40.
  • the ADC 40 samples the analog IF signal at a predetermined sampling timing interval to generate a digital IF signal and outputs the digital IF signal to the interference wave signal removal unit 50.
  • the interfering wave signal removing unit 50 removes the interfering wave signal included in the received signal (IF signal) and outputs an output signal including only the GNSS signal to the acquisition and tracking unit 60. To do. At this time, the interference wave signal removing unit 50 reliably removes not only an interference wave signal whose frequency does not change with time but also a frequency drift type interference wave signal whose frequency changes with time.
  • the acquisition and tracking unit 60 acquires and tracks the carrier phase and code phase by performing correlation processing on the output signal from the interference wave signal removing unit 50, that is, the GNSS signal and the reference signal, and the tracking result (correlation processing result). Is output to the positioning calculation unit 70.
  • the positioning calculation unit 70 calculates a pseudo distance or the like based on the correlation processing result, and performs a positioning calculation. At this time, if a navigation message is superimposed, the navigation message is demodulated and used for positioning calculation.
  • the GNSS receiver 10 having such a configuration is used, the GNSS signal is input to the acquisition and tracking unit 60 in a state in which the interference wave signal is removed. Therefore, acquisition and tracking are facilitated, and a highly accurate positioning calculation result is obtained. It is done.
  • FIG. 4 is a block diagram of the interference wave signal removal unit 50 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a circuit block diagram of the notch filter 52 according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing the scanning frequency band and frequency BIN (frequency bin) of the entire frequency scanning unit 53 and the local frequency scanning unit 54.
  • the interfering wave signal removing unit 50 corresponds to the control unit 51, the notch filter 52, the entire frequency scanning unit 53 corresponding to the “first frequency scanning unit” of the present invention, and the “second frequency scanning unit” of the present invention.
  • a local frequency scanning unit 54 is provided.
  • Control unit 51 sets the bandwidth BWf ABIN scanning frequency bands BWf A and the scanning frequency BIN against all frequency scanning unit 53.
  • the scanning frequency band is, for example, a scanning frequency that may affect the acquisition and tracking of the GNSS signal when there is an interference signal with the reception band of the GNSS antenna 20 described above or the carrier frequency of the GNSS signal as the center frequency.
  • Band BWf A (see FIG. 6) is set.
  • the scanning frequency band BWf A is set to a frequency band of 5 MHz as shown in the conventional problem described above.
  • the width BWf ABIN of the scanning frequency BIN is set to a frequency band of 1 kHz as shown in the conventional problem described above.
  • the output signal S o of the notch filter 52 is input to the entire frequency scanning unit 53. All frequency scanning unit 53, over the entire region of the scanning frequency bands BWf A, integrating the signal strength of the output signal S o for each width BWf ABIN the scanning frequency BIN. In the above setting example, the total time for each frequency BIN by the entire frequency scanning unit 53 is 1 msec.
  • the overall frequency scanning unit 53 outputs the integrated value of the signal intensity of the detected width BWf ABIN of each scanning frequency BIN to the control unit 51.
  • the control unit 51 detects the frequency of the interference wave signal based on the integrated value of the signal intensity of the width BWf ABIN of each scanning frequency BIN from the global frequency scanning unit 53. For example, the control unit 51 sets a disturbance wave signal detection threshold, and determines that an interference wave signal is present at a frequency at which an integrated value equal to or greater than the interference wave signal detection threshold is obtained.
  • this threshold value for example, with respect to the integrated value of the predetermined time of the signal intensity of the GNSS signal in the output signal S o, may be set to a value obtained by raising the predetermined value.
  • a threshold value may be set according to the reception status.
  • the control unit 51 sets the detected frequency to the interference wave signal frequency. At this time, when the control unit 51 detects a plurality of frequencies, for example, the control unit 51 sets the frequency having the highest signal intensity as the interference wave signal frequency. Alternatively, if the detection result is obtained over time, the frequency with the longest detection time may be set as the interference wave signal frequency. Such detection of the interference wave signal frequency is not limited to the integrated value of the signal strength, but the signal strength itself, signal power, or the like may be used.
  • the control unit 51 outputs an attenuation band setting signal SCN including the detected interference wave signal frequency to the notch filter 52.
  • the notch filter 52 includes a down converter 501, a low-pass filter 502 corresponding to the “baseband signal generation unit” of the present invention, an adder 503 corresponding to the “subtraction element” of the present invention, and an upconverter 504.
  • the down converter 501 receives an input signal S i that is an IF signal from the ADC 40 and an attenuation pole setting signal S CN from the control unit 51.
  • the down converter 501 mixes the input signal S i and the attenuation pole setting signal S CN and outputs a down conversion signal SD .
  • the down-convert signal SD is input to the low pass filter 502 and the adder 503.
  • the baseband signal S BL is the input signal S i comprising the disturbance signal, corresponding to the base band component of mixing the disturbance signal comprising a frequency attenuation pole setting signal S CN signal. Therefore, this baseband signal SBL is a signal representing the signal state of the interference wave signal. That is, the higher the signal strength of the disturbance signal, the signal strength of the baseband signal S BL is increased, if disturbance signal disappears, the signal strength of the baseband signal S BL becomes 0 (zero).
  • the baseband signal SBL is input to the adder 503.
  • the adder 503 subtracts the baseband signal SBL from the down-convert signal SD . By performing such processing, the component of the interfering wave signal included in the down-converted signal SD is removed. The adder 503 outputs the subtraction signal S S to upconverter 504.
  • the up-converter 504 outputs an output signal S o obtained by mixing the subtraction signal S S and the attenuation pole setting signal S CN to the capture tracking unit 60.
  • the output signal S o input to acquisition and tracking unit 60 is comprised of a disturbance signal included in the received signal is removed signal. That is, the output signal S o consisting only GNSS signal is output to the acquisition and tracking unit 60.
  • the frequency scanning over the scanning frequency band BWf A by the entire frequency scanning unit 53 and the interference wave signal removal processing based on the scanning result are repeatedly executed. That is, at the same time as the frequency scanning over a certain scanning frequency band BWf A is completed, the frequency scanning over the next scanning frequency band BWf A is started and repeated. Interference wave signal detection is performed every time scanning is performed and reflected to the notch filter 52.
  • the interference wave signal removing unit 50 of the present embodiment performs a local frequency scanning process based on the detected frequency of the interference wave signal, and a detection result of the interference wave signal by the local frequency scanning process. Is also reflected in the notch filter 52.
  • Control unit 51 together with the processing of outputting the attenuation band setting signal S CN above the notch filter 52, set the bandwidth BWf LBIN local scanning frequency bands BWf L and local scanning frequency BIN to local frequency scanner 54 To do.
  • the local scanning frequency band is set such that the frequency band width of the entire scanning band is narrow and the width of each frequency BIN is narrower than the scanning frequency band BWf A.
  • the local scanning frequency band BWf L is 1/10 the bandwidth of the scanning frequency band BWf A
  • the width of each frequency BIN is also set to 1/5.
  • the local scanning frequency band BWf L is the frequency band of 5kHz
  • the width BWf ABIN of the local scanning frequency BIN is set to a frequency band of 0.2 kHz.
  • the local scanning frequency band is set such that, for example, the detected interference wave signal frequency becomes the center frequency of the specific frequency BIN.
  • An input signal S i of the notch filter 52 is input to the local frequency scanning unit 54.
  • the local frequency scanning unit 54 integrates the signal intensity of the input signal S i for each width BWf LBIN of the local scanning frequency BIN over the entire region of the local scanning frequency band BWf L.
  • the integration time for each frequency BIN by the local frequency scanning unit 54 is 5 msec.
  • the frequency resolution of interference wave signal detection by the local frequency scanning unit 54 is 0.2 kHz ( ⁇ 0.1 kHz), and only 125 msec is involved in scanning the entire local scanning frequency band BWf L.
  • the entire frequency scanning unit 53 performs the above setting, the frequency resolution becomes 1 kHz ( ⁇ 0.5 kHz), and the scanning of the entire scanning frequency band BWf A takes 5 sec.
  • the local frequency scanning unit 54 has a narrower frequency band than the global frequency scanning unit 53, but has a high frequency resolution and a short period with respect to the local frequency band in which the interfering wave signal exists. It is possible to continuously perform scanning at a frequency of.
  • the local frequency scanning unit 54 outputs the integrated value of the detected signal intensity of each local scanning frequency BIN to the control unit 51.
  • the control unit 51 detects a change in the interfering wave signal frequency from the integrated value of the signal intensity of each local scanning frequency BIN, and uses the notch filter to set the attenuation band setting signal SCN in which the set frequency is updated so as to be the frequency after the change. To 52.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the concept of tracking and removing a frequency drift interference wave signal by the configuration and processing of the present embodiment.
  • CW (t 0 ) represents the spectrum of the jamming signal at time t 0
  • f CW (t 0 ) represents the frequency thereof.
  • ATT Notch (t 0 ) represents the attenuation characteristic of the notch filter 52 set at time t 0 .
  • BST (t 0 ) is the attenuation band of the notch filter 52 set at time t 0 .
  • f DR (CW) represents the frequency drift amount of the disturbing wave signal CW during the scanning time of the entire local scanning frequency band BWf L.
  • ATT Notch (t 1L ) represents the attenuation characteristic of the notch filter 52 set at the time t 1L .
  • disturbance signal CW (t 0) becomes a attenuation band BST (t 0) within the disturbance signal CW (t 0) is removed by the notch filter 52.
  • the frequency drift amount f DR (CW) is 0.125 kHz.
  • the frequency bandwidth of the attenuation band BST (t 0 ) of the notch filter 52 is set to ⁇ 1 kHz. Therefore, as shown in the middle stage of FIG. Even so, the jamming wave signal CW (t 1L ) is almost entirely within the attenuation band BST (t 0 ) and is removed by the notch filter 52.
  • the detected interference wave signal frequency f CW (t 1L ) after frequency drift detected in this way is detected by the control unit 51 and updated to the center frequency of the attenuation band of the notch filter 52.
  • the notch filter 52 is changed to a filter having a center frequency of f CW (t 1L ) and an attenuation band BST (t 1L ), and can continuously remove the interference wave signal.
  • the frequency scanning over the local scanning frequency band BWf L and the frequency detection (frequency tracking) processing of the interference wave signal based on the scanning result are performed by the frequency scanning by the above-described global frequency scanning unit 53 and the interference wave based on the scanning result. Similar to the signal removal process, it is repeatedly executed.
  • the local scanning frequency band BWf L and the width BWf LBIN of the local scanning frequency BIN are specifications of interference signals that may be received simultaneously when receiving a GNSS signal (target signal), etc. What is necessary is just to set suitably according to.
  • the frequency drift amount due to the total scanning time in the width BWf LBIN of the local scanning frequency BIN falls within the width of the attenuation band BST, and the maximum frequency drift occurring in the total scanning time in the width BWf LBIN of the local scanning frequency BIN.
  • the amount may be set so as to fall within the width BWf LBIN of the local scanning frequency BIN.
  • the control unit 51 detects the disappearance of the interference wave signal, the control unit 51 cancels the output of the attenuation band setting signal SCN to the notch filter 52. Thereby, an empty notch filter 52 can be formed, and can be used, for example, for removing a newly detected interference wave signal.
  • the notch filter 52 may output the baseband signal SBL to the control unit 51.
  • the control unit 51 can execute the following process.
  • the control unit 51 determines whether to continue or stop the output of the attenuation pole setting signal SCN . Specifically, the control unit 51 sets a determination threshold for the signal strength of the baseband signal SBL. If the signal strength is equal to or greater than the determination threshold, the controller 51 continues to output the attenuation pole setting signal SCN to the notch filter 52. To do. Thereby, the interference wave signal removal process is continued. Control unit 51, if the signal strength of the baseband signal S BL is less than the determination threshold value, stops the output of the attenuation pole setting signal S CN to notch filter 52. Thereby, if the interference wave signal disappears, the interference wave signal attenuation function of the notch filter 52 can be stopped more quickly.
  • FIG. 8 is a block diagram of an interference wave signal removal unit 50A in which the notch filter according to the second embodiment is multistaged. Although FIG. 8 shows a case where three notch filters are used, two or four or more may be used.
  • an interference wave signal removing unit 50A having the following configuration may be used.
  • the interference wave signal removal unit 50A includes a plurality of notch filters 521, 522, and 523.
  • the interference wave signal removing unit 50A includes a plurality of local frequency scanning units 541, 542, and 543 according to the number of notch filters.
  • the notch filters 521, 522, and 523 have the same structure, and have the structure shown in FIG.
  • the notch filter 521 has a down converter side connected to the ADC 40 (not shown), and an up converter side connected to the down converter side of the notch filter 522.
  • the up-converter side of the notch filter 522 is connected to the down-converter side of the notch filter 523, and the up-converter side of the notch filter 523 is connected to the acquisition tracking unit 60 (not shown).
  • the interference wave signal removal unit 50A having such a configuration operates as follows.
  • the IF signal is input, all frequency scanning unit 53 the output signal S o of the final stage of the notch filter 523, over the entire region of the scanning frequency bands BWf A, scanning frequency BIN width BWf ABIN output signal for each The signal strength of S o is integrated.
  • the entire frequency scanning unit 53 outputs the integrated value of the signal intensity of the detected width BWf ABIN of each scanning frequency BIN to the control unit 51A.
  • the control unit 51A detects the interference wave signal frequency based on the signal intensity of each frequency from the frequency scanning unit 53 as described above. At this time, the control unit 51A detects interference wave signals up to the number of notch filters included in the interference wave signal removal unit 50A. If the detected number of interfering wave signals is larger than the number of notch filters, as described above, a signal having a high signal intensity or a signal having a long time for continuing a signal intensity equal to or higher than a threshold is preferentially detected.
  • the control unit 51A generates attenuation pole setting signals S CN1 , S CN2 , S CN3 for each detected interference wave signal frequency, and outputs them to the notch filters 521, 522, 523.
  • the control unit 51 outputs the attenuation pole setting signal SCN1 to each notch filter 521, outputs the attenuation pole setting signal SCN2 to each notch filter 522, and outputs the attenuation pole setting signal SCN3 to each notch filter 523. Output. If the number of detected interference wave signal frequencies is smaller than the number of notch filters, the attenuation pole setting signal may be generated for the interference signal frequency.
  • the notch filter 521 removes the first interfering wave signal from the input signal S i using the attenuation pole setting signal S CN1 , and outputs the first removed signal S m1 to the notch filter 522.
  • the notch filter 522 uses the attenuation pole setting signal SCN2 to remove the second interfering wave signal from the first removed signal Sm1, and outputs the second removed signal Sm2 to the notch filter 523.
  • Notch filter 523 by using an attenuation pole setting signal S CN3, the second removal after signal S m @ 2 to remove third interference wave signal, the third removal processing after signal S m3 as an output signal S o, capture Output to the tracking unit 60.
  • Control unit 51A together with the processing of outputting the attenuation band setting signal S CN1 to notch filter 521 to set the bandwidth BWf LBIN1 local scanning frequency bands BWf L1 and local scanning frequency BIN to local frequency scanning unit 541.
  • Control unit 51A has the attenuation band setting signal S CN2 together with the processing of outputting the notch filter 522 to set the bandwidth BWf LBIN2 local scanning frequency bands BWf L2 and local scanning frequency BIN to local frequency scanning unit 542.
  • Control unit 51A together with the processing of outputting the attenuation band setting signal S CN3 to notch filter 523 to set the bandwidth BWf LBIN3 local scanning frequency bands BWf L3 and local scanning frequency BIN to local frequency scanning unit 543.
  • the input signal S i is input to the local frequency scanning unit 541.
  • the local frequency scanning unit 541 integrates the signal intensity of the input signal S i for each width BWf L1BIN of the local scanning frequency BIN over the entire region of the local scanning frequency band BWf L1 .
  • the local frequency scanning unit 541 outputs the integrated value of the detected signal intensity of each local scanning frequency BIN to the control unit 51A.
  • the control unit 51A detects the change of the interference signal frequency from the integrated value of the signal intensity of each local scanning frequency BIN from the local frequency scanning unit 541, and sets the attenuation band by updating the set frequency so as to become the frequency after the change.
  • the signal SCN1 is output to the notch filter 521.
  • the local frequency scanning unit 542 receives the first post-removal signal S m1 .
  • the local frequency scanning unit 542 integrates the signal intensity of the first post-removal signal S m1 for each width BWf L2BIN of the local scanning frequency BIN over the entire region of the local scanning frequency band BWf L2 .
  • the local frequency scanning unit 542 outputs an integrated value of the detected signal intensity of each local scanning frequency BIN to the control unit 51A.
  • the control unit 51A detects the change in the interference wave signal frequency from the integrated value of the signal intensity of each local scanning frequency BIN from the local frequency scanning unit 542, and sets the attenuation band by updating the set frequency so as to become the frequency after the change.
  • the signal SCN2 is output to the notch filter 522.
  • the local frequency scanning unit 543 receives the signal S m2 after the second removal process.
  • the local frequency scanning unit 543 integrates the signal intensity of the second post-removal processing signal S m2 for each width BWf L3BIN of the local scanning frequency BIN over the entire region of the local scanning frequency band BWf L3 .
  • the local frequency scanning unit 543 outputs the integrated value of the detected signal intensity of each local scanning frequency BIN to the control unit 51A.
  • the control unit 51A detects the change in the interference wave signal frequency from the integrated value of the signal intensity of each local scanning frequency BIN from the local frequency scanning unit 543, and sets the attenuation band by updating the set frequency so as to become the frequency after the change.
  • the signal SCN3 is output to the notch filter 523.
  • FIG. 9 is a block diagram of an interference signal removal unit 50B in which the notch filter according to the third embodiment is multistaged. Although FIG. 9 shows a case where three notch filters are used, two or four or more may be used.
  • the interfering wave signal removing unit 50B of the present embodiment is the same as the interfering wave signal removing unit 50A shown in the second embodiment except for the location where local frequency scanning is performed.
  • a multiplexer 551 is connected to the preceding stage of the local frequency scanning unit 54 having the same configuration as that of the above-described embodiment.
  • a demultiplexer 552 is connected to the subsequent stage of the local frequency scanning unit 54.
  • the selector 550, and the scanned object selection information from the control unit 51B, and the information about the bandwidth BWf LBIN local scanning frequency bands BWf L and local scanning frequency BIN is inputted.
  • the scanning target selection information is information for selecting which of the plurality of notch filters 521, 522, and 523 is to be subjected to local frequency scanning. Then, the bandwidth BWf LBIN local scanning frequency bands BWf L and local scanning frequency BIN is set in accordance with the notch filter to be selected.
  • the selector 550 outputs a selection signal to the multiplexer 551 and the output multiplexer 552 according to the scanning target selection information.
  • the selector 550 sets the bandwidth BWf LBIN local scanning frequency bands BWf L and local scanning frequency BIN to a local frequency scanning unit 54. Specifically, the following operation is performed by the processing of the selector 550.
  • the multiplexer 521 When the notch filter 521 is selected, the multiplexer 521 performs a switching operation so that the input signal S i is input to the local frequency scanning unit 54.
  • Local frequency scanning unit 54 frequency scanning by the bandwidth BWf L1BIN local scanning frequency bands BWf L1 and local scanning frequency BIN.
  • the demultiplexer 522 performs a switching operation so as to output the integration result for each local scanning frequency BIN to the setting unit for the notch filter 521 of the control unit 51B.
  • the multiplexer 521 When the notch filter 522 is selected, the multiplexer 521 performs a switching operation so that the signal S m1 after the first removal process is input to the local frequency scanning unit 54.
  • Local frequency scanning unit 54 frequency scanning by the bandwidth BWf L2BIN local scanning frequency bands BWf L2 and local scanning frequency BIN.
  • the demultiplexer 522 performs a switching operation so as to output the integration result for each local scanning frequency BIN to the setting unit for the notch filter 522 of the control unit 51B.
  • the multiplexer 521 When the notch filter 523 is selected, the multiplexer 521 performs a switching operation so that the signal S m2 after the second removal process is input to the local frequency scanning unit 54.
  • Local frequency scanning unit 54 frequency scanning by the bandwidth BWf L3BIN local scanning frequency bands BWf L3 and local scanning frequency BIN.
  • the demultiplexer 522 performs a switching operation so as to output the integration result for each local scanning frequency BIN to the setting unit for the notch filter 523 of the control unit 51B.
  • the acquisition and tracking unit 60 is input with a signal consisting only of the GNSS signal, so that the acquisition and tracking performance can be improved. it can. For example, the capture speed and the tracking speed can be improved, and the tracking accuracy can be improved. Furthermore, by improving the tracking accuracy, the accuracy such as the pseudorange is improved, and the navigation message can be demodulated more reliably, and a highly accurate positioning result can be obtained.
  • the position of the interference wave signal frequency may be set to a suitable position in the local frequency band BWf L according to the frequency drift direction. Specifically, if it is possible to detect that the frequency gradually drifts to the high frequency side, the interference signal frequency may be set in a low frequency region within the local frequency band BWf L.
  • control unit and the frequency scanning unit shown in each of the above-described embodiments may be programmed and stored in a hard disk, a ROM, or the like and executed by a computer.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a jamming signal removal method according to the present invention.
  • FIG. 10 shows a case where there is one notch filter. However, when there are a plurality of notch filters as described above, the method shown in FIG. 10 may be applied to each notch filter.
  • the scan frequency band BEF A detects the integrated signal intensity for each scan frequency BIN consisting bandwidth BWf ABIN (S101). Based on the integrated signal intensity for each scanning frequency BIN, the interference wave signal frequency f CW is detected (S102). A notch filter process for removing the component of the interference wave signal frequency f CW from the input signal S i (received signal) is executed (S103).
  • the local scanning frequency band BWf L is set based on the interference signal frequency f CW , and the integrated signal intensity is detected for each local frequency BIN having the bandwidth BWf LBIN ( ⁇ BWf ABIN ) ( S104). Based on the integrated signal intensity for each local frequency BIN, the interference wave signal frequency f CW is tracked (S105). Based on the tracking result, the interference signal frequency f CW is updated and set, and notch filter processing is executed (S106). The process of tracking and updating the jamming signal frequency f CW is continuously performed until the disappearance of the corresponding jamming signal is detected.
  • FIG. 11 is a main configuration block diagram of the mobile terminal 1 including the GNSS signal receiving apparatus 10.
  • a mobile terminal 1 as shown in FIG. 11 is a mobile communication device such as a mobile phone, for example, and includes a GNSS antenna 20, a GNSS receiver 10, an application processing unit 2, a mobile communication antenna 20M, and a mobile communication processing unit 3.
  • a mobile communication device such as a mobile phone, for example, and includes a GNSS antenna 20, a GNSS receiver 10, an application processing unit 2, a mobile communication antenna 20M, and a mobile communication processing unit 3.
  • the application processing unit 130 displays the own device position and the own device speed, uses it for navigation, and uses various applications using the own device position. Execute.
  • the mobile communication antenna 20M transmits and receives mobile communication signals (transmission signals and reception signals).
  • the mobile communication processing unit 3 generates a transmission signal for mobile communication and demodulates a reception signal for mobile communication.
  • the GNSS receiving apparatus 10 including the above-described interference wave signal removal unit is used, even if the signal for mobile communication is close to the frequency of the GNSS signal and the signal strength is high, the interference wave signal removal unit It is reliably removed and the reception sensitivity of the GNSS signal does not decrease. Thereby, highly accurate positioning results can be obtained, and highly accurate position display, navigation, and the like can be realized. Further, since the frequency band of the mobile communication signal can be brought close to the frequency band of the GNSS signal, the frequency band of the usable mobile communication signal is widened, and the mobile terminal 1 that can be used more easily can be configured. it can.
  • 100P Interference wave removing device
  • 101P Control unit
  • 102P Notch filter
  • 103P Frequency analysis unit
  • 104P Frequency scanning unit
  • 10 GNSS receiver
  • 20 GNSS antenna
  • 30 RF front end unit
  • 40 Analog-digital conversion unit (ADC)
  • 50, 50A, 50B Interference wave signal removal unit
  • 60 Acquisition tracking unit
  • 70 Positioning Arithmetic unit
  • 51, 51A, 51B control unit
  • 52, 521, 522, 523 notch filter
  • 53 full frequency scanning unit
  • 54, 541, 542, 543 local frequency scanning unit
  • 501 down converter
  • 502 low pass filter
  • 503 Adder
  • 504 Upconverter
  • 550 Selector
  • 552 Demultiplexer
  • 1 mobile terminal
  • 2 application processing unit
  • 3 mobile communication processing unit
  • 30M antenna for mobile communication

Landscapes

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Abstract

【課題】妨害波信号を確実に除去できる妨害波信号除去装置を提供する。 【解決手段】妨害波信号除去部50は、制御部51、ノッチフィルタ52、全域周波数走査部53、局所周波数走査部54を備える。制御部51は、全域周波数走査部53による周波数走査結果から妨害波信号周波数を検出し、当該妨害波信号周波数を減衰させるようにノッチフィルタ52を設定する。局所周波数走査部54は、ノッチフィルタ52への入力信号から、ノッチフィルタ52の減衰帯域を含む局所周波数帯域を周波数走査する。制御部51は、局所周波数走査部54による周波数走査結果から妨害波信号周波数の周波数ドリフトを検出し、周波数ドリフト後の妨害波信号周波数を減衰させるようにノッチフィルタ52の設定を更新する。

Description

妨害波信号除去装置、GNSS受信装置、移動端末、妨害波信号除去プログラム、および妨害波信号除去方法
 本発明は、主たる目的として受信すべき信号等は異なる妨害波信号を除去する妨害波信号除去装置、および当該妨害波信号除去装置を備えるGNSS受信装置と移動端末に関する。
 GPS(Global Positioning System)等のGNSS(Global Navigation Satellite Systems)では、測位衛星から放送されるGNSS信号を受信して、測位等に利用している。GNSS信号は、擬似雑音符号でコード変調されたスペクトラム拡散信号からなる。
 このようなGNSS信号を受信する際、当該GNSS信号以外の信号(以下、妨害波信号と称する。)を受信すると、GNSS信号の受信感度が低下する等の問題が生じる。
 このため、特許文献1および特許文献2には、GNSS信号とは異なる周波数帯域の狭い(狭帯域の)妨害波信号を検出して除去する妨害波信号除去装置が記載されている。図1は特許文献1に示す従来の妨害波信号除去装置100Pの主要回路ブロック図である。
 特許文献1に記載の妨害波信号除去装置100Pは、制御部101P、ノッチフィルタ102P、周波数解析部103P、周波数走査部104Pを備える。制御部101Pは、周波数解析部103Pから得られた入力信号Sの周波数スペクトルと、周波数走査部104Pで得られた出力信号Sopの周波数スペクトルから、妨害波信号の周波数を特定する。制御部101Pは、特定した妨害波信号周波数の情報から、当該妨害波信号成分を減衰させるように、ノッチフィルタ102Pの減衰特性を調整する。
米国特許出願公開第2008/240315号明細書
 しかしながら、特許文献1に記載の妨害波信号除去装置100Pは、GNSS信号の受信に対して妨害波信号が影響を及ぼす全周波数帯域に亘って妨害波信号を走査、検出している。このため、妨害波信号の検出周期が長くなり、次に示す問題が生じる。
 図2は、従来の妨害波信号除去装置100Pを用いた場合の問題点を説明するための図である。図2において、CW(t)は時刻tでの妨害波信号のスペクトルを表し、fCW(t)はその周波数を表す。ATTNotch(t)は時刻tで設定されたノッチフィルタ102Pの減衰特性を表す。BST(t)は時刻tで設定されたノッチフィルタ102Pの減衰帯域である。ΔfDR(CW)は妨害波信号CWの周波数ドリフト速度を表す。
 CW(t)は時刻t(>t)での妨害波信号のスペクトルを表し、fCW(t)はその周波数を表す。CW(t)は時刻t(>t)での妨害波信号のスペクトルを表し、fCW(t)はその周波数を表す。
 まず、時刻T=tで妨害波信号の周波数fCW(t)が検出されて、当該周波数fCW(t)を中心周波数として、減衰帯域BST(t)のノッチフィルタ102Pが設定されると、このタイミングでは、妨害波信号CW(t)は、減衰帯域BST(t)内となり、当該妨害波信号CW(t)はノッチフィルタ102Pによって除去される。
 ここで、妨害波信号CWの周波数が経時的に変化する妨害波信号であった場合、図2の上段、中段、下段の順に示すように、妨害波信号の周波数はドリフトしていく。この妨害波周波数の単位時間当たりの変化の割合が周波数ドリフト速度ΔfDR(CW)である。
 このような周波数ドリフトしていく妨害波信号の場合、従来の妨害波信号除去装置100Pのように妨害波信号の走査、検出間隔が長いと、図2に示すように、時刻tでの妨害波信号CW(t)の周波数fCW(t)および時刻tでの妨害波信号CW(t)の周波数fCW(t)が、時刻tで適正に設定したはずのノッチフィルタの減衰帯域BST(t)から外れてしまう。このため、妨害波信号を適切に除去し続けられなくなってしまう。
 具体的には、次のような場合に、上述の状況が発生する。周波数走査部104Pでの周波数走査帯域幅を5MHzとし、走査周波数BINの幅を1kHzとする。これにより、走査回数は5000回となる。各走査周波数BINでの積算時間は1msec.であるので、全周波数帯域を走査するための走査時間は5secとなる。
 ここで、ノッチフィルタ102Pの減衰帯域BSTの幅を2kHzに設定し、妨害波信号CWの周波数ドリフト速度ΔfDR(CW)が1kHz/secとする。
 この場合、一回の周波数走査が行われる間に、妨害波信号の周波数は、5sec×1kHz/sec=5kHzドリフトする。また、毎秒1kHzずつ周波数シフトするため、1秒後には、妨害波信号の周波数が1kHzドリフトする。このため、ノッチフィルタ102Pの減衰極周波数を、検出した妨害波信号CWの周波数に設定、±1kHzの減衰帯域BSTを設定して、1秒後には、妨害波信号CWの周波数が減衰帯域から外れ、次に、妨害波信号の周波数が検出され、当該検出された周波数にノッチフィルタ102Pが更新される5秒後までは、ノッチフィルタ102Pで、妨害波信号CWを除去できない。そして、5秒後にノッチフィルタ102Pを再設定しても、妨害波信号CWが周波数ドリフトし続けるため、同様に妨害波信号CWを除去できなくなってしまう。
 したがって、本発明の目的は、周波数ドリフトする妨害波信号も適切に除去し続けられる妨害波信号除去装置を提供することにある。
 この発明は、所望信号とは異なる妨害波信号を除去する妨害波信号除去装置であって、ノッチフィルタ、第1周波数走査部、第2周波数走査部、制御部を備える。
 ノッチフィルタは、減衰周波数帯域を調整可能なフィルタであり、制御部からの減衰周波数帯域の設定制御に基づいて、減衰周波数帯域および減衰特性が決定される。
第1周波数走査部は、ノッチフィルタの出力信号を第1周波数帯域で周波数走査し、第1の信号強度の周波数スペクトルを検出する。ここで、第1周波数帯域とは、GNSS信号の受信感度に影響を及ぼす妨害波信号が存在し得る全周波数帯域である。
 第2周波数走査部は、ノッチフィルタの入力信号を第1周波数帯域よりも狭く且つ減衰周波数帯域に基づく第2周波数帯域で周波数走査し、第2の信号強度の周波数スペクトルを検出する。
 制御部は、第1の信号強度の周波数スペクトルと、第2の信号強度の周波数スペクトルとから、妨害波信号の周波数を推定する。制御部は、妨害波信号の周波数から減衰周波数帯域と第2周波数帯域の設定を行う。
 この構成では、第1周波数走査部で、妨害波信号を検出すべき全周波数帯域での妨害波信号の周波数走査を行う。制御部は、第1周波数走査部で得られる妨害波信号を検出すべき全周波数帯域での妨害波信号の周波数走査結果で、ノッチフィルタの減衰周波数帯域を設定する。これとともに、制御部は、第2周波数走査部で得られるノッチフィルタの減衰周波数帯域を含む狭い周波数帯域(局所周波数帯域)での妨害波信号の周波数走査結果を用いて妨害波信号の周波数を追尾して、ノッチフィルタの減衰周波数帯域を順次更新設定する。
 このように、走査周波数帯域に狭い周波数走査結果を用いることで、走査間隔が短くなり、妨害波信号の周波数がドリフトしても、妨害波信号の周波数を確実に追尾でき、妨害波信号の周波数をノッチフィルタの減衰周波数帯域内に収めることができる。
 また、この発明の妨害波信号除去装置では、ノッチフィルタは複数備えられて、直列に接続されている。第2周波数走査部は、複数のノッチフィルタ毎に備えられている。
 ノッチフィルタ毎に設定された各第2周波数走査部は、設定対象のノッチフィルタの入力信号を、それぞれに設定された第2周波数帯域で走査する。各第2周波数走査部は、それぞれに第2の信号強度の周波数スペクトルを検出して制御部へ出力する。
 制御部は、各第2周波数走査部から出力された第2の信号強度の周波数スペクトルに基づいて、それぞれのノッチフィルタの減衰周波数帯域の設定を行う。
 この構成では、複数の妨害波信号が存在しても、それぞれに周波数追尾される。したがって、複数の妨害波信号が存在しても、複数のノッチフィルタ毎に追尾しながら除去し続けることができる。
 また、この発明の妨害波信号除去装置では、第2周波数走査部は、第1周波数走査部で設定する走査周波数ビンよりも、狭周波数帯域の走査周波数ビンを設定している。
 この構成では、上述の局所周波数帯域における妨害波信号周波数の追尾精度が向上する。
 また、この発明の妨害波信号除去装置では、ノッチフィルタは、入力信号に対して制御部から出力される減衰周波数帯域の設定用の減衰極設定用信号を乗算するダウンコンバータと、ダウンコンバートされた信号のベースバンド成分を抽出してベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成部と、ダウンコンバートされた信号からベースバンド信号を減算する減算素子と、減算後の信号に減衰極設定用信号を乗算するアップコンバータと、を備え、ベースバンド信号を制御部へ出力する。制御部は、ベースバンド信号に基づいて妨害波信号の消失を検出する。制御部は、妨害波信号の消失を検出した場合に、ノッチフィルタへの減衰周波数帯域の設定を解除する。
 この構成では、ノッチフィルタの具体的構成を示している。そして、この構成では、入力信号に減衰極設定用信号を乗算して得られるダウンコンバート信号のベースバンド成分が、妨害波信号の周波数成分に相当する。したがって、ベースバンド信号を制御部に出力することで、制御部が妨害波信号の継続、消失を正確に検出することができる。すなわち、上述の周波数ドリフトする妨害波信号の追尾とともに、妨害波信号の消失をさらに早く検知することができる。
 また、この構成では、入力信号から妨害波信号の周波数成分抽出するためだけの回路構成を必要としないので、より簡素な構成で妨害波信号除去装置を実現できる。そして、この構成は、ノッチフィルタが複数段存在し、複数の妨害波信号の継続、消去を個別に監視する場合にも、より有効となる。
 また、この発明は、GNSS信号を受信して復調するGNSS受信装置に関する。GNSS受信装置は、上述の妨害波信号除去装置と、受信部と、捕捉追尾部と、測位演算部と、を備える。受信部は、妨害波信号除去装置の前段に接続され、所望信号としてGNSS信号を受信して、GNSS受信信号を生成し、妨害波信号除去装置へ出力する。捕捉追尾部は、妨害波信号除去後のGNSS受信信号を捕捉、追尾する。
 この構成では、上述のように周波数ドリフトする妨害波信号であっても確実に除去されているので、捕捉、追尾の速度および精度が向上する。測位演算部は、追尾中のGNSS信号を用いて測位を行う。そして、捕捉、追尾の速度および精度が向上することで、測位演算の収束速度や測位結果の精度が向上する。
 また、この発明は、移動端末に関するものであり、当該移動端末は、上述のGNSS受信装置と、測位演算部の測位演算結果を用いて所定のアプリケーションを実行するアプリケーション処理部を、備える。この構成では、上述のGNSS受信装置を備え、その高精度な測位結果を利用できる。したがって、当該測位結果を用いたアプリケーションの性能が向上する。
 この発明によれば、周波数がドリフトする妨害波を確実に除去する妨害波除去装置を実現できる。
特許文献1に示す従来の妨害波信号除去装置100Pの主要回路ブロック図である。 従来の妨害波信号除去装置100Pを用いた場合の問題点を説明するための図である。 第1の実施形態に係るGNSS受信装置10のブロック図である。 第1の実施形態に係る妨害波信号除去部50のブロック図である。 第1の実施形態に係るノッチフィルタ52の回路ブロック図である。 全域周波数走査部53および局所周波数走査部54の走査周波数帯域および周波数BIN(周波数ビン)を表す図である。 第1の実施形態の構成および処理により、周波数ドリフト型の妨害波信号を追尾して除去する概念を説明するための図である。 第2の実施形態に係るノッチフィルタを多段化した妨害波信号除去部50Aのブロック図である。 第3の実施形態に係るノッチフィルタを多段化した妨害波信号除去部50Bのブロック図である。 本発明に係る妨害波信号除去方法を示すフローチャートである。 GNSS信号受信装置10を含む移動端末1の主要構成ブロック図である。
 本発明の第1の実施形態に係る妨害波信号除去装置について、図を参照して説明する。本実施形態の妨害波信号除去装置は、GNSS受信装置10の妨害波信号除去部50として機能する。
 図3は第1の実施形態に係るGNSS受信装置10のブロック図である。GNSS受信装置10は、GNSSアンテナ20、RFフロントエンド部30、アナログ-デジタル変換部(ADC)40、妨害波信号除去部50、捕捉追尾部60、測位演算部70を備える。GNSSアンテナ20は、GNSS信号を含む無線信号を受信し、RFフロントエンド部30へ出力する。
 GNSS信号は、搬送波信号を擬似拡散符号でコード変調した信号であり、広帯域に亘って周波数成分が拡がり各周波数成分のスペクトル強度が低いスペクトル拡散信号である。さらに、例えば、GPS信号のL1波信号等であれば、航法メッセージが重畳されている。
 ここで、妨害波信号が存在し、当該妨害波信号の周波数がアンテナの受信周波数帯域内にある場合、受信信号には、GNSS信号とともに、妨害波信号が含まれている。
 RFフロントエンド部30は、受信信号を中間周波数信号(IF信号)に変換して、ADC40へ出力する。ADC40は、アナログのIF信号を所定のサンプリングタイミング間隔でサンプリングすることで、デジタルのIF信号を生成し、妨害波信号除去部50へ出力する。
 妨害波信号除去部50は、具体的な構成及び処理は後述するが、受信信号(IF信号)に含まれる妨害波信号を除去し、GNSS信号のみを含む出力信号を、捕捉追尾部60へ出力する。この際、妨害波信号除去部50は、経時的に周波数が変化しない妨害波信号のみでなく、経時的に周波数が変化する周波数ドリフト型の妨害波信号も確実に除去する。
 捕捉追尾部60は、妨害波信号除去部50からの出力信号、すなわち、GNSS信号と基準信号とを相関処理することで、キャリア位相およびコード位相を捕捉、追尾し、追尾結果(相関処理結果)を測位演算部70へ出力する。測位演算部70は、相関処理結果に基づいて、擬似距離等を算出し、測位演算を行う。この際、航法メッセージが重畳されて入れば、航法メッセージの復調を行い、測位演算に利用する。
 このような構成のGNSS受信装置10を用いれば、妨害波信号が除去された状態でGNSS信号が捕捉追尾部60へ入力されるので、捕捉追尾が容易になり、高精度な測位演算結果を得られる。
 次に、妨害波信号除去部50の構成及び処理について、より具体的に説明する。まず、説明を分かりやすくするために、妨害波信号除去部50にノッチフィルタを一段だけ備えた場合について説明する。図4は第1の実施形態に係る妨害波信号除去部50のブロック図である。図5は第1の実施形態に係るノッチフィルタ52の回路ブロック図である。図6は全域周波数走査部53および局所周波数走査部54の走査周波数帯域および周波数BIN(周波数ビン)を表す図である。
 妨害波信号除去部50は、制御部51、ノッチフィルタ52、本発明の「第1周波数走査部」に相当する全域周波数走査部53、および、本発明の「第2周波数走査部」に相当する局所周波数走査部54を備える。
 制御部51は、全域周波数走査部53に対して走査周波数帯域BWfおよび走査周波数BINの帯域幅BWfABINを設定する。走査周波数帯域は、例えば、上述のGNSSアンテナ20の受信帯域や、GNSS信号の搬送波周波数を中心周波数として、妨害波信号が存在した場合にGNSS信号の捕捉追尾に影響を与える可能性のある走査周波数帯域BWf(図6参照)が設定されている。例えば、走査周波数帯域BWfは、上述の従来の課題に示したような5MHzの周波数帯域が設定されている。また、走査周波数BINの幅BWfABINは上述の従来の課題に示したような1kHzの周波数帯域が設定されている。
 全域周波数走査部53には、ノッチフィルタ52の出力信号Sが入力される。全域周波数走査部53は、走査周波数帯域BWfの全域に亘り、走査周波数BINの幅BWfABIN毎に出力信号Sの信号強度を積算する。上述の設定例であれば、全域周波数走査部53による各周波数BINに対する積算時間は1msecである。全域周波数走査部53は、検出した各走査周波数BINの幅BWfABINの信号強度の積算値を、制御部51へ出力する。
 制御部51は、全域周波数走査部53からの各走査周波数BINの幅BWfABINの信号強度の積算値に基づいて、妨害波信号の周波数を検出する。例えば、制御部51は、妨害波信号検出用閾値を設定し、当該妨害波信号検出用閾値以上の積算値が得られた周波数には、妨害波信号が存在すると判断する。なお、この閾値は、例えば、出力信号SにおけるGNSS信号の信号強度の所定時間の積算値に対して、所定値の嵩上げを行った値に設定するとよい。さらには、GNSS信号の受信状況(例えばC/No等)が判断できれば、当該受信状況に応じて、閾値を設定してもよい。
 制御部51は、検出した周波数を妨害波信号周波数に設定する。この際、制御部51は、複数の周波数を検出した場合、例えば、最も信号強度の高い周波数を妨害波信号周波数に設定する。もしくは、経時的に検出結果を得られていれば、最も検出時間の長い周波数を妨害波信号周波数に設定してもよい。なお、このような妨害波信号周波数の検出は、信号強度の積算値に限るものではなく、信号強度そのものや信号電力等を用いてもよい。
 制御部51は、検出した妨害波信号周波数からなる減衰帯域設定用信号SCNをノッチフィルタ52へ出力する。
 ノッチフィルタ52は、ダウンコンバータ501、本発明の「ベースバンド信号生成部」に相当するローパスフィルタ502、本発明の「減算素子」に相当する加算器503、アップコンバータ504を備える。
 ダウンコンバータ501には、ADC40からのIF信号である入力信号Sと、制御部51からの減衰極設定用信号SCNとが入力される。ダウンコンバータ501は、入力信号Sと減衰極設定用信号SCNとをミキシングして、ダウンコンバート信号Sを出力する。ダウンコンバート信号Sは、ローパスフィルタ502と加算器503へ入力される。
 ローパスフィルタ502は、ダウンコンバート信号Sを低域通過フィルタ処理することで、ベースバンド信号SBLを出力する。このベースバンド信号SBLは、妨害波信号を含む入力信号Sに、妨害波信号周波数からなる減衰極設定用信号SCNをミキシングした信号のベースバンド成分に相当する。したがって、このベースバンド信号SBLが、妨害波信号の信号状態を表す信号となる。すなわち、妨害波信号の信号強度が高ければ、ベースバンド信号SBLの信号強度が高くなり、妨害波信号が消失すれば、ベースバンド信号SBLの信号強度は0(零)になる。このベースバンド信号SBLは、加算器503へ入力される。
 加算器503は、ダウンコンバート信号Sからベースバンド信号SBLを減算する。このような処理を行うことで、ダウンコンバート信号Sに含まれる妨害波信号の成分が除去される。加算器503は、減算信号Sをアップコンバータ504へ出力する。
 アップコンバータ504は、減算信号Sと減衰極設定用信号SCNとをミキシングしてなる出力信号Sを、捕捉追尾部60へ出力する。
 これにより、GNSSアンテナ20の受信信号に妨害波信号が含まれている場合、捕捉追尾部60へ入力される出力信号Sは、受信信号に含まれる妨害波信号が除去された信号からなる。すなわち、GNSS信号のみからなる出力信号Sが捕捉追尾部60へ出力される。
 上述のような全域周波数走査部53による走査周波数帯域BWfに亘る周波数走査およびこの走査結果に基づく妨害波信号の除去処理は、繰り返し実行される。すなわち、ある一回の走査周波数帯域BWfに亘る周波数走査が終了すると同時に、次の走査周波数帯域BWfに亘る周波数走査が開始され、これが繰り返される。そして、走査の回毎に妨害波信号検出が行われ、ノッチフィルタ52へ反映される。
 このような全域周波数走査処理とともに、本実施形態の妨害波信号除去部50は、検出した妨害波信号の周波数に基づいて局所周波数走査処理を行い、当該局所周波数走査処理による妨害波信号の検出結果もノッチフィルタ52へ反映させる。
 制御部51は、上述の減衰帯域設定用信号SCNをノッチフィルタ52へ出力する処理とともに、局所周波数走査部54に対して局所走査周波数帯域BWfおよび局所走査周波数BINの帯域幅BWfLBINを設定する。局所走査周波数帯域は、図6に示すように、走査周波数帯域BWfに対して、走査帯域全体の周波数帯域幅が狭く、且つ各周波数BINの幅も狭く設定されている。例えば、図6の例であれば、局所走査周波数帯域BWfは走査周波数帯域BWfの1/10の帯域幅であり、各周波数BINの幅も1/5に設定されている。具体的には、例えば、走査周波数帯域BWfおよび走査周波数BINの帯域幅BWfABINが上述の従来の課題に示す値に設定されていれば、局所走査周波数帯域BWfは、5kHzの周波数帯域に設定されており、局所走査周波数BINの幅BWfABINは0.2kHzの周波数帯域に設定されている。そして、局所走査周波数帯域は、例えば、検出した妨害波信号周波数が特定の周波数BINの中心周波数となるように設定されている。
 局所周波数走査部54には、ノッチフィルタ52の入力信号Sが入力される。局所周波数走査部54は、局所走査周波数帯域BWfの全域に亘り、局所走査周波数BINの幅BWfLBIN毎に入力信号Sの信号強度を積算する。上述の設定例であれば、局所周波数走査部54による各周波数BINに対する積算時間は5msecである。そして、この場合、局所周波数走査部54による妨害波信号検出の周波数分解能は、0.2kHz(±0.1kHz)となり、局所走査周波数帯域BWf全体の走査に125msecしか係らない。ここで、全域周波数走査部53は、上述の設定を行うと、周波数分解能が1kHz(±0.5kHz)となり、走査周波数帯域BWf全体の走査に5secも係ることになる。
 これにより、局所周波数走査部54は、全域周波数走査部53よりも狭い周波数帯域であるが、妨害波信号が存在する局所的な周波数帯域に対して、高周波数分解能で且つ短い周期で妨害波信号の周波数の走査を継続的に行うことが可能になる。
 局所周波数走査部54は、検出した各局所走査周波数BINの信号強度の積算値を、制御部51へ出力する。
 制御部51は、各局所走査周波数BINの信号強度の積算値から妨害波信号周波数の変化を検出し、変化後の周波数になるように設定周波数を更新した減衰帯域設定用信号SCNをノッチフィルタ52へ出力する。
 このような処理により、図7に示すような作用効果が得られる。図7は、本実施形態の構成および処理により、周波数ドリフト型の妨害波信号を追尾して除去する概念を説明するための図である。
 図7において、CW(t)は時刻tでの妨害波信号のスペクトルを表し、fCW(t)はその周波数を表す。ATTNotch(t)は時刻tで設定されたノッチフィルタ52の減衰特性を表す。BST(t)は時刻tで設定されたノッチフィルタ52の減衰帯域である。fDR(CW)は局所走査周波数帯域BWf全体の走査時間での妨害波信号CWの周波数ドリフト量を表す。
 CW(t1L)は時刻t1L(=t+(局所走査周波数帯域BWf全体のトータル走査時間))での妨害波信号のスペクトルを表し、fCW(t1L)はその周波数を表す。ATTNotch(t1L)は時刻t1Lで設定されたノッチフィルタ52の減衰特性を表す。
 まず、時刻T=tで妨害波信号の周波数fCW(t)が検出されて、当該周波数fCW(t)を中心周波数として、減衰帯域BST(t)のノッチフィルタ52が設定されると、このタイミングでは、妨害波信号CW(t)は、減衰帯域BST(t)内となり、当該妨害波信号CW(t)はノッチフィルタ52によって除去される。
 検出した妨害波信号が周波数ドリフト型であったとすると、局所走査周波数帯域BWf全体のトータル走査時間後である時刻T=t1Lのタイミングでは、妨害波信号CWの周波数fCW(t1L)は、fCW(t)+fDR(CW)となる。
 ここで、妨害波信号の周波数ドリフト速度が上述の従来の課題に示したように、1kHz/secであるとすると、局所周波数走査部54を上述の仕様で設定した場合、トータル走査時間は125msecであるので、周波数ドリフト量fDR(CW)は0.125kHzとなる。
 このタイミング(時刻T=t1Lのタイミング)では、ノッチフィルタ52の減衰帯域BST(t)の周波数帯域幅が±1kHzに設定されているので、図7の中段に示すように、周波数ドリフト後であっても、妨害波信号CW(t1L)は、略全体が減衰帯域BST(t)内となり、ノッチフィルタ52によって除去されている。
 また、局所周波数走査部54では、局所走査周波数帯域BWfが5kHzに設定されていることから、時刻T=t1Lのタイミングにおいて妨害波信号周波数fCW(t1L)を確実に検出することができる。さらに、局所周波数走査部54では、局所走査周波数BINの幅BWfABIN(周波数分解能)が0.2kHz(±0.1kHz)の周波数帯域に設定されていることから、周波数ドリフトも確実に検出することができる。
 このように検出された周波数ドリフト後の妨害波信号周波数fCW(t1L)は、制御部51で検出され、ノッチフィルタ52の減衰帯域の中心周波数に更新設定される。
 これにより、ノッチフィルタ52は、図7の下段に示すように、中心周波数がfCW(t1L)且つ減衰帯域BST(t1L)のフィルタに設定変更され、引き続き妨害波信号を除去できる。
 このような局所走査周波数帯域BWfに亘る周波数走査およびこの走査結果に基づく妨害波信号の周波数検出(周波数追尾)処理は、上述の全域周波数走査部53による周波数走査およびこの走査結果に基づく妨害波信号除去処理と同様に、繰り返し実行される。
 以上のように、本実施形態の構成および処理を用いれば、周波数ドリフト型の妨害波信号であっても、確実に周波数追尾して、継続的に除去し続けることができる。
 なお、局所走査周波数帯域BWf、および、局所走査周波数BINの幅BWfLBINは、GNSS信号(目的とする信号)を受信する際に、同時に受信してしまう可能性のある妨害波信号の仕様等に応じて適宜設定すればよい。この際、局所走査周波数BINの幅BWfLBINでのトータル走査時間による周波数ドリフト量が、減衰帯域BSTの幅以内に入り、局所走査周波数BINの幅BWfLBINでのトータル走査時間で生じる最大の周波数ドリフト量が、局所走査周波数BINの幅BWfLBIN内に入るように設定すればよい。
 また、上述の構成および処理を用いれば、局所周波数走査部54による周波数走査結果から、妨害波信号の消失を検出することができる。これにより、従来のような全域周波数走査結果に基づく妨害波信号の消失検出よりも早く妨害波信号の消失検出を行うことができる。なお、制御部51が妨害波信号の消失検出を行った場合、制御部51は、ノッチフィルタ52に対する減衰帯域設定用信号SCNの出力を解除する。これにより、空きのノッチフィルタ52を形成でき、例えば新たに検出された妨害波信号の除去用に利用することができる。
 また、上述の構成において、ノッチフィルタ52は、ベースバンド信号SBLを制御部51へ出力するようにしてもよい。この場合、制御部51で次に示すような処理を実行できる。
 制御部51は、ノッチフィルタ52から出力されたベースバンド信号SBLの信号強度に基づいて、減衰極設定用信号SCNの出力継続もしくは出力停止を判断する。具体的には、制御部51は、ベースバンド信号SBLの信号強度に対する判断用閾値を設定し、信号強度が判断閾値以上であれば、引き続き減衰極設定用信号SCNをノッチフィルタ52へ出力する。これにより、妨害波信号除去処理が継続される。制御部51は、ベースバンド信号SBLの信号強度が判断閾値未満であれば、ノッチフィルタ52への減衰極設定用信号SCNの出力を停止する。これにより、妨害波信号が消失すれば、ノッチフィルタ52の妨害波信号減衰機能を、さらに素早く停止させることができる。
 次に、第2の実施形態に係る妨害波除去装置(妨害波除去部)について、図を参照して説明する。図8は第2の実施形態に係るノッチフィルタを多段化した妨害波信号除去部50Aのブロック図である。なお、図8では、ノッチフィルタを三個用いた場合を示しているが、二個や四個以上であってもよい。
 述の説明では、受信信号から一つの妨害波信号だけを除去する構成および処理を示したが、現実に、受信信号に対して複数の妨害波信号が含まれることがある。このような場合には、以下に示す構成の妨害波信号除去部50Aを用いればよい。
 妨害波信号除去部50Aは、複数のノッチフィルタ521,522,523を備える。また、妨害波信号除去部50Aは、ノッチフィルタ数に準じた複数の局所周波数走査部541,542,543を備える。
 ノッチフィルタ521,522,523は、同じ構造からなり、上述の図5に示した構造からなる。ノッチフィルタ521は、ダウンコンバータ側がADC40(図示せず)に接続し、アップコンバータ側が、ノッチフィルタ522のダウンコンバータ側に接続している。ノッチフィルタ522のアップコンバータ側はノッチフィルタ523のダウンコンバータ側に接続し、ノッチフィルタ523のアップコンバータ側は、捕捉追尾部60(図示せず)へ接続している。
 このような構成からなる妨害波信号除去部50Aは、次に示すように動作する。
 まず、IF信号が入力されると、全域周波数走査部53は最終段のノッチフィルタ523の出力信号Sを、走査周波数帯域BWfの全域に亘り、走査周波数BINの幅BWfABIN毎に出力信号Sの信号強度を積算する。全域周波数走査部53は、検出した各走査周波数BINの幅BWfABINの信号強度の積算値を、制御部51Aへ出力する。
 制御部51Aは、周波数走査部53からの各周波数の信号強度に基づいて、上述のように、妨害波信号周波数を検出する。この際、制御部51Aは、妨害波信号除去部50Aが備えるノッチフィルタ数分までの妨害波信号を検出する。検出した妨害波信号数がノッチフィルタ数よりも多ければ、上述のように、信号強度が高いものや閾値以上の信号強度を継続する時間の長いものを優先的に検出する。
 制御部51Aは、検出した妨害波信号周波数毎に、減衰極設定用信号SCN1,SCN2,SCN3を生成し、各ノッチフィルタ521,522,523へ出力する。制御部51は、減衰極設定用信号SCN1を各ノッチフィルタ521へ出力し、減衰極設定用信号SCN2を各ノッチフィルタ522へ出力し、減衰極設定用信号SCN3を各ノッチフィルタ523へ出力する。なお、検出した妨害波信号周波数の数がノッチフィルタ数よりも少なければ、妨害波信号周波数分だけ減衰極設定用信号を生成すればよい。
 ノッチフィルタ521は、減衰極設定用信号SCN1を用いて、入力信号Sから第1の妨害波信号を除去し、第1除去処理後信号Sm1をノッチフィルタ522へ出力する。ノッチフィルタ522は、減衰極設定用信号SCN2を用いて、第1除去後信号Sm1から第2の妨害波信号を除去し、第2除去処理後信号Sm2をノッチフィルタ523へ出力する。ノッチフィルタ523は、減衰極設定用信号SCN3を用いて、第2除去後信号Sm2から第3の妨害波信号を除去し、第3除去処理後信号Sm3を出力信号Sとして、捕捉追尾部60へ出力する。
 制御部51Aは、減衰帯域設定用信号SCN1をノッチフィルタ521へ出力する処理とともに、局所周波数走査部541に対して局所走査周波数帯域BWfL1および局所走査周波数BINの帯域幅BWfLBIN1を設定する。制御部51Aは、減衰帯域設定用信号SCN2をノッチフィルタ522出力する処理とともに、局所周波数走査部542に対して局所走査周波数帯域BWfL2および局所走査周波数BINの帯域幅BWfLBIN2を設定する。制御部51Aは、減衰帯域設定用信号SCN3をノッチフィルタ523へ出力する処理とともに、局所周波数走査部543に対して局所走査周波数帯域BWfL3および局所走査周波数BINの帯域幅BWfLBIN3を設定する。
 局所周波数走査部541には、入力信号Sが入力される。局所周波数走査部541は、局所走査周波数帯域BWfL1の全域に亘り、局所走査周波数BINの幅BWfL1BIN毎に入力信号Sの信号強度を積算する。局所周波数走査部541は、検出した各局所走査周波数BINの信号強度の積算値を、制御部51Aへ出力する。
 制御部51Aは、局所周波数走査部541からの各局所走査周波数BINの信号強度の積算値から妨害波信号周波数の変化を検出し、変化後の周波数になるように設定周波数を更新した減衰帯域設定用信号SCN1をノッチフィルタ521へ出力する。
 局所周波数走査部542には、第1除去処理後信号Sm1が入力される。局所周波数走査部542は、局所走査周波数帯域BWfL2の全域に亘り、局所走査周波数BINの幅BWfL2BIN毎に第1除去処理後信号Sm1の信号強度を積算する。局所周波数走査部542は、検出した各局所走査周波数BINの信号強度の積算値を、制御部51Aへ出力する。
 制御部51Aは、局所周波数走査部542からの各局所走査周波数BINの信号強度の積算値から妨害波信号周波数の変化を検出し、変化後の周波数になるように設定周波数を更新した減衰帯域設定用信号SCN2をノッチフィルタ522へ出力する。
 局所周波数走査部543には、第2除去処理後信号Sm2が入力される。局所周波数走査部543は、局所走査周波数帯域BWfL3の全域に亘り、局所走査周波数BINの幅BWfL3BIN毎に第2除去処理後信号Sm2の信号強度を積算する。局所周波数走査部543は、検出した各局所走査周波数BINの信号強度の積算値を、制御部51Aへ出力する。
 制御部51Aは、局所周波数走査部543からの各局所走査周波数BINの信号強度の積算値から妨害波信号周波数の変化を検出し、変化後の周波数になるように設定周波数を更新した減衰帯域設定用信号SCN3をノッチフィルタ523へ出力する。
 このような構成とすることで、複数の妨害波信号の個々に対して、ノッチフィルタによる妨害波信号除去処理、および妨害波信号周波数の追尾によるノッチフィルタの設定更新処理を行うことができ、より実用性の高い妨害波信号除去部を実現することができる。
 次に、第3の実施形態に係る妨害波除去装置(妨害波除去部)について、図を参照して説明する。図9は第3の実施形態に係るノッチフィルタを多段化した妨害波信号除去部50Bのブロック図である。なお、図9でも、ノッチフィルタを三個用いた場合を示しているが、二個や四個以上であってもよい。
 本実施形態の妨害波信号除去部50Bは、局所周波数走査を実行する箇所が異なるのみで、他の構成は第2の実施形態に示した妨害波信号除去部50Aと同じである。
 上述の実施形態と同様の構成からなる局所周波数走査部54の前段には、マルチプレクサ551が接続されている。局所周波数走査部54の後段には、デマルチプレクサ552が接続されている。
 セレクタ550には、制御部51Bから走査対象選択情報と、局所走査周波数帯域BWfおよび局所走査周波数BINの帯域幅BWfLBINに関する情報とが入力される。走査対象選択情報は、複数のノッチフィルタ521,522,523のいずれに対応した局所周波数走査を行うかを選択する情報である。そして、局所走査周波数帯域BWfおよび局所走査周波数BINの帯域幅BWfLBINは、選択されるノッチフィルタに準じて設定されている。
 セレクタ550は、走査対象選択情報にしたがって、マルチプレクサ551および出マルチプレクサ552へ選択信号を出力する。また、セレクタ550は、局所周波数走査部54へ局所走査周波数帯域BWfおよび局所走査周波数BINの帯域幅BWfLBINを設定する。具体的には、セレクタ550の処理により、以下のように動作する。
 ノッチフィルタ521が選択されている場合には、入力信号Sを局所周波数走査部54へ入力させるように、マルチプレクサ521がスイッチング動作する。局所周波数走査部54は、局所走査周波数帯域BWfL1および局所走査周波数BINの帯域幅BWfL1BINで周波数走査する。デマルチプレクサ522は、各局所走査周波数BINに対する積算結果を、制御部51Bのノッチフィルタ521に対する設定部へ出力するようにスイッチング動作する。
 ノッチフィルタ522が選択されている場合には、第1除去処理後信号Sm1を局所周波数走査部54へ入力させるように、マルチプレクサ521がスイッチング動作する。局所周波数走査部54は、局所走査周波数帯域BWfL2および局所走査周波数BINの帯域幅BWfL2BINで周波数走査する。デマルチプレクサ522は、各局所走査周波数BINに対する積算結果を、制御部51Bのノッチフィルタ522に対する設定部へ出力するようにスイッチング動作する。
 ノッチフィルタ523が選択されている場合には、第2除去処理後信号Sm2を局所周波数走査部54へ入力させるように、マルチプレクサ521がスイッチング動作する。局所周波数走査部54は、局所走査周波数帯域BWfL3および局所走査周波数BINの帯域幅BWfL3BINで周波数走査する。デマルチプレクサ522は、各局所走査周波数BINに対する積算結果を、制御部51Bのノッチフィルタ523に対する設定部へ出力するようにスイッチング動作する。
 このような構成であっても、複数の妨害波信号周波数を追尾して除去し続けられる。さらに、この構成であれば、局所周波数走査部が一個であっても、複数の妨害波信号周波数を追尾することができる。
 以上の各実施形態に示したような構成からなる妨害波信号除去部を用いることで、捕捉追尾部60には、GNSS信号のみからなる信号が入力されるので、捕捉追尾性能を向上させることができる。例えば、捕捉速度や追尾速度が向上し、追尾精度を向上させることができる。さらに、追尾精度が向上することで、擬似距離等の精度が向上するとともに、航法メッセージをより確実に復調でき、高精度な測位結果を得ることができる。
 なお、上述の説明では、局所周波数帯域BWfの中心周波数を妨害波信号周波数に設定する例を示したが、これに限るものではない。例えば、周波数ドリフト方向に応じて妨害波信号周波数の位置を局所周波数帯域BWfの適する位置に設定してもよい。具体的には、周波数が徐々に高周波数側にドリフトすることが検出できれば、妨害波信号周波数を局所周波数帯域BWf内の低周波数の領域に設定すればよい。
 また、上述の各実施形態に示した制御部および周波数走査部の処理は、プログラム化してハードディスクやROM等に保存しておき、コンピュータによって実行する態様にすることもできる。
 この場合、例えば、図10に示すフローチャートに示す方法を、実現するようにすればよい。図10は本発明に係る妨害波信号除去方法を示すフローチャートである。なお、図10では、ノッチフィルタが一つの場合を示しているが、上述のようにノッチフィルタが複数の場合には、図10に示す方法をノッチフィルタ毎に適用すればよい。
 まず、全域走査周波数帯域BEfに亘り、帯域幅BWfABINからなる走査周波数BIN毎に積算信号強度を検出する(S101)。走査周波数BIN毎の積算信号強度に基づいて、妨害波信号周波数fCWを検出する(S102)。入力信号S(受信信号)から妨害波信号周波数fCWの成分を除去するノッチフィルタ処理を実行する(S103)。
 このようなノッチフィルタ処理とともに、妨害波信号周波数fCWに基づいて局所走査周波数帯域BWfを設定し、帯域幅BWfLBIN(<BWfABIN)からなる局所周波数BIN毎に積算信号強度を検出する(S104)。局所周波数BIN毎の積算信号強度に基づいて、妨害波信号周波数fCWを追尾する(S105)。追尾結果に基づいて妨害波信号周波数fCWを更新設定し、ノッチフィルタ処理を実行する(S106)。なお、この妨害波信号周波数fCWを追尾して更新設定する処理は、該当する妨害波信号の消失が検出されるまで、継続的に行われる。
 また、以上のような構成からなるGNSS受信装置10は、図11に示すような移動端末1に利用することができる。図11はGNSS信号受信装置10を含む移動端末1の主要構成ブロック図である。
 図11に示すような移動端末1は、例えば携帯電話機等のモバイル通信機であり、GNSSアンテナ20、GNSS受信装置10、アプリケーション処理部2、モバイル通信用アンテナ20M、モバイル通信処理部3を備える。
 アプリケーション処理部130は、得られたGNSS受信装置10から出力される測位結果に基づいて、自装置位置や自装置速度を表示したり、ナビゲーションに利用したり、自装置位置を用いた各種アプリケーションを実行する。
 モバイル通信用アンテナ20Mは、モバイル通信用信号(送信信号及び受信信号)を送受信する。モバイル通信処理部3は、モバイル通信用の送信信号を生成したり、モバイル通信用の受信信号を復調する。
 このような構成において、上述の妨害波信号除去部を備えたGNSS受信装置10を用いれば、モバイル通信用信号が、GNSS信号の周波数に近く、信号強度が高くても、妨害波信号除去部で確実に除去され、GNSS信号の受信感度が低下しない。これにより、高精度な測位結果を得られ、高精度な位置表示やナビゲーション等を実現することができる。また、モバイル通信用信号の周波数帯域をGNSS信号の周波数帯域に近接させることが可能になるので、使用可能なモバイル通信用信号の周波数帯域が広がり、より利用しやすい移動端末1を構成することができる。
 なお、上述の説明では、モバイル機能を実現する機能部と、GNSS信号を用いた測位結果を利用するアプリケーション機能とを、一つの筐体に備えた場合を示したが、モバイル機能を実現する機能部を備えない移動端末であって、外部からのモバイル用通信信号を受信してしまうような場合であっても、同様の作用効果を得ることができる。
100P:妨害波除去装置、101P:制御部、102P:ノッチフィルタ、103P:周波数解析部、104P:周波数走査部、
10:GNSS受信装置、20:GNSSアンテナ、30:RFフロントエンド部、40:アナログ-デジタル変換部(ADC)、50,50A,50B:妨害波信号除去部、60:捕捉追尾部、70:測位演算部、
51,51A,51B:制御部、52,521,522,523:ノッチフィルタ、53:全域周波数走査部、54,541,542,543:局所周波数走査部、501:ダウンコンバータ、502:ローパスフィルタ、503:加算器、504:アップコンバータ、550:セレクタ、551:マルチプレクサ、552:デマルチプレクサ、
1:移動端末、2:アプリケーション処理部、3:モバイル通信処理部、30M:モバイル通信用アンテナ

Claims (10)

  1.  所望信号とは異なる妨害波信号を除去する妨害波信号除去装置であって、
     減衰周波数帯域を調整可能なノッチフィルタと、
     該ノッチフィルタの出力信号を第1周波数帯域で周波数走査し、第1の信号強度の周波数スペクトルを検出する第1周波数走査部と、
     前記ノッチフィルタの入力信号を前記第1周波数帯域よりも狭く、前記減衰周波数帯域に基づく第2周波数帯域で周波数走査し、第2の信号強度の周波数スペクトルを検出する第2周波数走査部と、
     前記第1の信号強度の周波数スペクトルと、前記第2の信号強度の周波数スペクトルとから、前記妨害波信号の周波数を推定し、前記妨害波信号の周波数から前記減衰周波数帯域の設定を行う制御部と、
     を備えた妨害波信号除去装置。
  2.  請求項1に記載の妨害波信号除去装置であって、
     前記ノッチフィルタは複数備えられて、直列に接続されており、
     前記第2周波数走査部は、前記複数のノッチフィルタ毎に備えられており、
     ノッチフィルタ毎に設定された各第2周波数走査部は、設定対象のノッチフィルタの入力信号を、それぞれに設定された第2周波数帯域で走査し、それぞれに第2の信号強度の周波数スペクトルを検出して、前記制御部へ出力し、
     前記制御部は、前記各第2周波数走査部から出力された第2の信号強度の周波数スペクトルに基づいて、それぞれのノッチフィルタの前記減衰周波数帯域の設定を行う、妨害波信号除去装置。
  3.  請求項1または請求項2に記載の妨害波信号除去装置であって、
     前記第2周波数走査部は、前記第1周波数走査部で設定する走査周波数ビンよりも、狭周波数帯域の走査周波数ビンを設定している、妨害波信号除去装置。
  4.  請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の妨害波信号除去装置であって、
     前記ノッチフィルタは、
     入力信号に対して前記制御部から出力される前記減衰周波数帯域の設定用の減衰極設定用信号を乗算するダウンコンバータと、
     ダウンコンバートされた信号のベースバンド成分を抽出してベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成部と、
     前記ダウンコンバートされた信号から前記ベースバンド信号を減算する減算素子と、
     減算後の信号に前記減衰極設定用信号を乗算するアップコンバータと、を備え、
     前記ベースバンド信号を前記制御部へ出力し、
     前記制御部は、前記ベースバンド信号に基づいて前記妨害波信号の消失を検出し、前記妨害波信号の消失を検出した場合に、前記ノッチフィルタへの前記減衰周波数帯域の設定を解除する、妨害波信号除去装置。
  5.  請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の妨害波信号除去装置と、
     前記所望信号としてGNSS信号を受信して、GNSS受信信号を生成し、前記妨害波信号除去装置へ出力する受信部と、
     妨害波信号除去後のGNSS受信信号を捕捉、追尾する捕捉追尾部と、
     追尾中のGNSS信号を用いて測位を行う測位演算部と、を備えたGNSS受信装置。
  6.  請求項5に記載のGNSS受信装置と、
     前記測位演算部の測位演算結果を用いて所定のアプリケーションを実行するアプリケーション処理部を、備える移動端末。
  7.  所望信号とは異なる妨害波信号を除去する処理をコンピュータに実行させるための妨害波信号除去プログラムであって、
     減衰周波数帯域を調整可能なノッチフィルタの出力信号を第1周波数帯域で周波数走査し、第1の信号強度の周波数スペクトルを検出する第1周波数走査処理と、
     前記ノッチフィルタの入力信号を前記第1周波数帯域よりも狭く、前記減衰周波数帯域に基づく第2周波数帯域で周波数走査し、第2の信号強度の周波数スペクトルを検出する第2周波数走査処理と、
     前記第1の信号強度の周波数スペクトルと、前記第2の信号強度の周波数スペクトルとから、前記妨害波信号の周波数を推定し、前記妨害波信号の周波数から前記減衰周波数帯域の設定を行う処理を、
     を有する妨害波信号除去プログラム。
  8.  請求項7に記載の妨害波信号除去プログラムであって、
     直列接続された複数のノッチフィルタの入力信号毎に前記第2の信号強度の周波数スペクトルを検出する複数の第2周波数走査処理と、
     各第2の信号強度の周波数スペクトルに基づいて、ノッチフィルタ毎に前記減衰周波数帯域の設定を行う処理と、を有する妨害波信号除去プログラム。
  9.  所望信号とは異なる妨害波信号を除去する妨害波信号除去方法であって、
     減衰周波数帯域を調整可能なノッチフィルタ処理による出力信号を第1周波数帯域で周波数走査し、第1の信号強度の周波数スペクトルを検出する第1周波数走査工程と、
     前記ノッチフィルタ処理前の信号を、前記第1周波数帯域よりも狭く、前記減衰周波数帯域に基づく第2周波数帯域で周波数走査し、第2の信号強度の周波数スペクトルを検出する第2周波数走査工程と、
     前記第1の信号強度の周波数スペクトルと、前記第2の信号強度の周波数スペクトルとから、前記妨害波信号の周波数を推定し、前記妨害波信号の周波数から前記減衰周波数帯域の設定を行う工程を、
     を有する妨害波信号除去方法。
  10.  請求項9に記載の妨害波信号除去方法であって、
     入力信号に対して連続的に行われる複数のノッチフィルタ処理における各ノッチフィルタ処理前の信号に対して前記第2の信号強度の周波数スペクトルを検出する複数の第2周波数走査工程と、
     各第2の信号強度の周波数スペクトルに基づいて、それぞれのノッチフィルタ処理の前記減衰周波数帯域の設定を行う工程と、を有する妨害波信号除去方法。
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