接收装置和接收方法制造方法及图纸

接收装置(1)根据基于经由阵列天线接收到的信号的多个数字信号估计多个第1功率延迟分布，对它们进行合成而生成合成功率延迟分布q(m，l)，根据多个数字信号生成阵列处理信号y(k)，根据阵列处理信号估计第2功率延迟分布，从合成功率延迟分布减去第2功率延迟分布而生成差分功率延迟分布d(m，l)，根据差分功率延迟分布和零点方向生成表示到来波的延迟时间与到来角之间的关系的二维映射。接收装置(1)变更零点方向而反复进行以上的处理，根据二维映射估计直接波的到来角θ1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】接收装置和接收方法
本专利技术涉及接收从发送机发送的电波的接收装置和接收方法，特别涉及根据接收信号确定发送机所在的方向的技术。
技术介绍
接收移动电话、无线LAN(局域网)以及地面数字广播等的电波的接收装置(接收机)，不仅接收从发送机直接到达的到来波即直接波，而且接收被楼宇和建筑物等那样的障碍物反射和散射而到达的到来波即延迟波。这样，将从发送机发送的电波通过各种路径到达接收机的通信环境称作多路径环境。作为抑制多路径环境中的接收性能劣化的一种技术，已知具有多个天线元件的阵列天线的指向性控制。在阵列天线中，控制在合成通过多个天线元件接收到的多个信号时使用的多个加权系数，由此能够使阵列天线具有指向性。在多路径环境中，控制阵列天线的指向性以使阵列天线的主波瓣朝向直接波的到来方向(发送机的方向)，由此能够抑制因延迟波的影响引起的接收性能劣化。为了通过阵列天线的指向性控制提高接收性能，需要高精度地估计直接波的到来角。在接收机固定且发送机的方向已知的情况下，为了使阵列天线的主波瓣朝向发送机，只要手动调整阵列天线的指向性即可。但是，当由汽车等那样的移动体内的接收机接收电波的情况下，从接收机观察到的发送机的方向是变化的，因而需要根据复用直接波和延迟波而成的接收信号估计直接波的到来角。另外，无线通信的电波环境被分类成从接收机观察发送机位于视距内的LOS(LineOfSight：视距)和从接收机观察发送机位于视距外的NLOS(NoneLineOfSight：非视距)。在本申请中，假定是LOS环境来估计直接波的到来角。通常，作为测定电波的到来角的方法，已知使用由具有N个(N为2以上的整数)天线元件的阵列天线接收到的信号的相关矩阵的固有值和固有值向量的MUSIC(MultipleSignalClassification：多重信号分类)法以及ESPRIT(EstimationofSignalParametersviaRotationalInvarianceTechniques：借助旋转不变技术估计信号参数)法。但是，在MUSIC法或者ESPRIT法中能够测定的到来波的数量受到限制，最多为N个波。当在多路径环境下使用MUSIC法或者ESPRIT法的情况下，阵列天线需要具有数量与假定的到来波(直接波和延迟波)的最大数量相同的阵列元件，存在阵列天线过大这样的缺点，在所述多路径环境下，除了从发送机直接到达接收机的直接波以外，还存在大量被周边的障碍物反射而到达的延迟波。专利文献1记载有利用2个天线元件估计3个以上的波的到来角的方法。在该方法中，使用根据由各天线元件接收到的信号计算出的复延迟分布将延迟时间不同的到来波分离，根据分离后的各到来波的天线元件间的相位差估计到来波的到来角。专利文献2和专利文献3记载有利用基于阵列天线的多波束估计到来角的方法。在该方法中，能够估计数量多于天线元件的数量的到来波的到来角。在该方法中，首先使用主波瓣的方向不同的多个波束成形将到来角不同的到来波分离，然后根据由各波束成形的结果而计算出的延迟分布估计延迟时间。大致的到来角能够根据功率最大的波束成形的主波瓣的方向进行估计。另外，通过根据主波瓣的方向相邻的波束成形间的功率差来实施到来角的估计，能够进一步提高到来角的估计精度。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4833144号公报(第14-15页，图6)专利文献2：日本特开2009-206889号公报(第5页、第7页、图2)专利文献3：日本特开2003-8483号公报(第6页、第7页、图1)
技术实现思路
专利技术要解决的问题当在接收机的附近存在车辆或者建筑物等的情况下，在直接波与延迟波之间，从发送机到接收机的电波传输路径长度没有较大差异，因而延迟时间非常短。在该延迟时间比按照专利文献1估计的复延迟分布的延迟时间分辨能力短时，在估计出的复延迟分布中直接波和延迟波重叠，不能将两者分离。其结果是，将是估计针对将直接波和延迟波合成后的信号的到来角，存在直接波的到来角的估计精度大幅劣化的问题。例如，接收带宽10MHz的信号进行估计的复延迟分布的延迟时间分辨能力是带宽的倒数即100ns左右。另一方面，当从接收机观察在发送机相反侧的3m位置处存在车辆等障碍物的情况下，相对于直接波的延迟时间是τ＝(3/c)×2＝20ns。其中，c是光的速度3×108m/s。此时，相对于进行估计的复延迟分布的延迟时间分辨能力100ns，延迟时间是10ns，在估计延迟分布中看起来是直接波和延迟波重叠而接收到1个到来波。在专利文献1记载的技术中，将是估计针对将到来角相差180度的直接波和延迟波合成后的信号的到来角，直接波的到来角的估计精度劣化。另外，专利文献2和专利文献3在具有多个天线元件的情况下，能够使主波瓣的宽度变窄，因而能够在多波束中将到来角不同的多个到来波分离。但是，随着天线元件的数量减少，主波瓣的宽度变宽，因而很难将到来角不同的多个到来波分离。另外，主波瓣的朝向相邻的波束成形间的功率差也减小，因而存在直接波的到来角的估计精度劣化的问题。因此，本专利技术的目的在于，提供一种接收装置和接收方法，能够在存在延迟时间比延迟分布的分辨能力短的延迟波的环境下，利用数量较少的天线元件高精度地估计直接波的到来角。用于解决问题的手段本专利技术的接收装置接收到达包含多个天线元件的阵列天线的电波即到来波，其特征在于，该接收装置具有：多个无线接收部，其根据经由所述多个天线元件接收到的多个信号，生成与所述多个信号对应的多个数字信号；第1功率延迟分布估计部，其根据所述多个数字信号估计与所述多个数字信号对应的多个第1功率延迟分布；合成部，其对所述多个第1功率延迟分布进行合成而生成合成功率延迟分布；阵列控制部，其变更所述阵列天线的零点方向；阵列处理部，其使零点朝向由所述阵列控制部变更后的方向而对所述多个数字信号进行阵列处理，生成阵列处理信号；第2功率延迟分布估计部，其根据所述阵列处理信号估计第2功率延迟分布；差分部，其生成从所述合成功率延迟分布减去所述第2功率延迟分布而得到的差分功率延迟分布；二维映射部，其根据所述差分功率延迟分布和由所述阵列控制部变更后的所述零点方向，生成表示所述到来波的延迟时间与到来角之间的关系的二维映射；以及到来角估计部，其输出所述二维映射上的到来波中的延迟时间最短且功率最大的分量的到来角。本专利技术的接收方法接收到达包含多个天线元件的阵列天线的电波即到来波，其特征在于，该接收方法具有：接收步骤，根据经由所述多个天线元件接收到的多个信号，生成与所述多个信号对应的多个数字信号；第1估计步骤，根据所述多个数字信号估计与所述多个数字信号对应的多个第1功率延迟分布；合成步骤，对所述多个第1功率延迟分布进行合成而生成合成功率延迟分布；阵列处理步骤，变更所述阵列天线的零点方向，使零点朝向所述变更后的方向而对所述多个数字信号进行阵列处理，生成阵列处理信号；第2估计步骤，根据所述阵列处理信号估计第2功率延迟分布；差分步骤，生成从所述合成功率延迟分布减去所述第2功率延迟分布而得到的差分功率延迟分布；二维映射步骤，根据所述差分功率延迟分布和所述变更后的零点方向，生成表示所述到来波的延迟时间与到来角之间的关系的二维映射；变更所述零点方向，执行所述接收步骤、所述第1估计步骤、所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接收装置，其接收到达包含多个天线元件的阵列天线的电波即到来波，其特征在于，该接收装置具有：无线接收部，其根据经由所述多个天线元件接收到的多个信号，生成与所述多个信号对应的多个数字信号；第1功率延迟分布估计部，其根据所述多个数字信号估计与所述多个数字信号对应的多个第1功率延迟分布；合成部，其对所述多个第1功率延迟分布进行合成而生成合成功率延迟分布；阵列控制部，其变更所述阵列天线的零点方向；阵列处理部，其使零点朝向由所述阵列控制部变更后的方向而对所述多个数字信号进行阵列处理，生成阵列处理信号；第2延迟分布估计部，其根据所述阵列处理信号估计第2功率延迟分布；差分部，其生成从所述合成功率延迟分布减去所述第2功率延迟分布而得到的差分功率延迟分布；二维映射部，其根据所述差分功率延迟分布和由所述阵列控制部变更后的所述零点方向，生成表示所述到来波的延迟时间与到来角之间的关系的二维映射；以及到来角估计部，其输出所述二维映射上的到来波中的延迟时间最短且功率最大的分量的到来角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.17 JP 2015-0282061.一种接收装置，其接收到达包含多个天线元件的阵列天线的电波即到来波，其特征在于，该接收装置具有：无线接收部，其根据经由所述多个天线元件接收到的多个信号，生成与所述多个信号对应的多个数字信号；第1功率延迟分布估计部，其根据所述多个数字信号估计与所述多个数字信号对应的多个第1功率延迟分布；合成部，其对所述多个第1功率延迟分布进行合成而生成合成功率延迟分布；阵列控制部，其变更所述阵列天线的零点方向；阵列处理部，其使零点朝向由所述阵列控制部变更后的方向而对所述多个数字信号进行阵列处理，生成阵列处理信号；第2延迟分布估计部，其根据所述阵列处理信号估计第2功率延迟分布；差分部，其生成从所述合成功率延迟分布减去所述第2功率延迟分布而得到的差分功率延迟分布；二维映射部，其根据所述差分功率延迟分布和由所述阵列控制部变更后的所述零点方向，生成表示所述到来波的延迟时间与到来角之间的关系的二维映射；以及到来角估计部，其输出所述二维映射上的到来波中的延迟时间最短且功率最大的分量的到来角。2.根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述接收装置还具有校正部，该校正部校正由所述二维映射部生成的所述二维映射，将校正后的二维映射提供给所述到来角估计部，所述校正部具有：傅里叶变换部，其在由所述二维映射部生成的所述二维映射上按照每个延迟时间对到来角方向的分量进行傅里叶变换；除法部，其将从所述傅里叶变换部输出的信号除以校正系数；以及傅里叶逆变换部，其对从所述除法部输出的信号进行傅里叶逆变换，所述校正系数是根据所述阵列天线的指向性的形状计算出的。3.根据权利要求1或2所述的接收装...

【专利技术属性】
技术研发人员：新保大介，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP