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JP7638460B2 - Radio wave arrival angle estimation device, radio wave arrival angle estimation method, control circuit, and storage medium - Google Patents
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JP7638460B2 - Radio wave arrival angle estimation device, radio wave arrival angle estimation method, control circuit, and storage medium - Google Patents

Radio wave arrival angle estimation device, radio wave arrival angle estimation method, control circuit, and storage medium Download PDF

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Description

本開示は、複数の周波数チャネルを使用する電波到来角推定装置、電波到来角推定方法、制御回路および記憶媒体に関する。 The present disclosure relates to a radio wave arrival angle estimation device, a radio wave arrival angle estimation method, a control circuit, and a storage medium that use multiple frequency channels.

近年、電波の到来角を受信側で推定する技術が利用されている。電波の到来角の推定結果は、例えば、移動局の位置推定のためや、送信アンテナと受信アンテナとの間の遅延プロファイルを取得するためなどに使用される。Bluetooth(登録商標)では、電波の到来角から位置推定を行うAoA(Angle of Arrival)、AoD(Angle of Departure)といった技術が使用されることがある。電波の到来角を推定する際、屋内では、電波が壁面などに反射して受信側では複数の経路で到達するマルチパスの影響を受けやすく、電波の到来角の推定精度が低下する場合がある。また、他システムの干渉を受ける環境では、電波の到来角の推定精度が低下してしまう。In recent years, a technology has been used to estimate the angle of arrival of radio waves at the receiving side. The estimated result of the angle of arrival of radio waves is used, for example, to estimate the position of a mobile station or to obtain a delay profile between a transmitting antenna and a receiving antenna. In Bluetooth (registered trademark), technologies such as AoA (Angle of Arrival) and AoD (Angle of Departure) that estimate the position from the angle of arrival of radio waves are sometimes used. When estimating the angle of arrival of radio waves, indoors, the radio waves are easily affected by multipath, where the radio waves are reflected off walls and reach the receiving side via multiple paths, and the accuracy of the estimation of the angle of arrival of radio waves may decrease. In addition, in an environment where interference from other systems occurs, the accuracy of the estimation of the angle of arrival of radio waves decreases.

マルチパスの対策として、非特許文献1には、複数の周波数チャネルを用いて既知信号を送信し、受信した既知信号からチャネルインパルス応答を求め、チャネルインパルス応答から直接波成分と遅延波成分とを分離する技術が開示されている。このとき受信側で既知信号を周波数結合することで、1つの周波数チャネルの周波数帯域幅よりも広い周波数帯域幅でチャネルインパルス応答を求めることができる。チャネルインパルス応答の時間分解能は周波数帯域幅に反比例することから、周波数帯域幅が広くなるとチャネルインパルス応答の時間分解能が高くなり、直接波成分と遅延波成分との分離精度が向上するため、遅延波成分を抑圧することが可能になる。As a countermeasure against multipath, Non-Patent Document 1 discloses a technique for transmitting known signals using multiple frequency channels, determining a channel impulse response from the received known signals, and separating direct wave components and delayed wave components from the channel impulse response. In this case, by frequency combining the known signals on the receiving side, it is possible to determine a channel impulse response with a frequency bandwidth wider than the frequency bandwidth of a single frequency channel. Since the time resolution of the channel impulse response is inversely proportional to the frequency bandwidth, a wider frequency bandwidth increases the time resolution of the channel impulse response, improving the accuracy of separation between the direct wave component and the delayed wave component, making it possible to suppress the delayed wave component.

干渉の対策として、特許文献1には、干渉の到来方向を推定して、複数の受信アンテナを用いたビームパターン制御を利用して、推定した到来方向にビームパターンでヌルを向けることにより、干渉の影響を軽減することができる。As a countermeasure against interference, Patent Document 1 describes how the direction from which the interference is coming can be estimated, and beam pattern control using multiple receiving antennas can be used to direct a null in the beam pattern toward the estimated direction of arrival, thereby reducing the effects of interference.

特許第6279206号公報Patent No. 6279206

R.Ayyalasomayajula, D.Vasisht, D.Bharadia,“BLoc:CSI-based Accurate Localization for BLE Tags”, In Proceedings of the 14th International Conference on emerging Networking EXperiments and Technologies, Heraklion/Crete, Greece, 4-7 December 2018; pp.126-138.R.Ayyalasomayajula, D.Vasisht, D.Bharadia, “BLoc:CSI-based Accurate Localization for BLE Tags”, In Proceedings of the 14th International Conference on emerging Networking EXperiments and Technologies, Heraklion/Crete, Greece, 4-7 December 2018; pp.126-138.

しかしながら、マルチパスおよび他システムからの干渉の両方の影響を受ける環境では、電波の到来角を高精度に推定することが困難な場合があるという問題があった。例えば、周波数チャネル毎に異なる干渉源からの干渉を受ける可能性がある場合、周波数チャネル毎に干渉抑圧ウェイトを適用して干渉抑圧処理を行うことが考えられる。しかしながら、異なる干渉抑圧ウェイトで干渉抑圧処理された周波数チャネルのチャネルインパルス応答は、干渉抑圧ウェイトに依存してしまう。このため、複数の周波数チャネルで周波数結合をすることができなくなってしまう。 However, in an environment affected by both multipath and interference from other systems, there is a problem in that it can be difficult to estimate the angle of arrival of radio waves with high accuracy. For example, when there is a possibility that each frequency channel may be subject to interference from a different interference source, it is possible to perform interference suppression processing by applying an interference suppression weight to each frequency channel. However, the channel impulse response of frequency channels that have been subjected to interference suppression processing with different interference suppression weights depends on the interference suppression weight. As a result, frequency coupling cannot be performed across multiple frequency channels.

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、マルチパスおよび他システムからの干渉の両方の影響を受ける環境であっても、電波の到来角を高精度に推定することが可能な電波到来角推定装置を得ることを目的とする。The present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to provide a radio wave arrival angle estimation device that can estimate the arrival angle of radio waves with high accuracy even in an environment affected by both multipath and interference from other systems.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる電波到来角推定装置は、複数の周波数チャネルを使用して送信された信号を受信した受信信号から電波の到来方向を推定する電波到来角推定装置であって、周波数チャネル毎に干渉の状態を測定して干渉情報を生成する干渉測定部と、周波数チャネル毎に生成された干渉情報に基づいて、複数の周波数チャネルをグループ分けして周波数チャネル群を生成する周波数チャネル群生成部と、周波数チャネル群単位で干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行う干渉抑圧処理部と、干渉抑圧処理を行った後の信号に対して、周波数チャネル群単位で周波数チャネルを結合する周波数チャネル結合部と、周波数チャネルを結合した後の信号に対して、直接波成分を抽出する直接波成分抽出部と、直接波成分から電波の到来角を推定する電波到来角推定部と、を備えることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objective, the radio wave arrival angle estimation device disclosed herein is a radio wave arrival angle estimation device that estimates the arrival direction of radio waves from a received signal that receives a signal transmitted using multiple frequency channels, and is characterized by comprising an interference measurement unit that measures the interference state for each frequency channel and generates interference information, a frequency channel group generation unit that groups the multiple frequency channels and generates frequency channel groups based on the interference information generated for each frequency channel, an interference suppression processing unit that generates interference suppression weights on a frequency channel group basis and performs interference suppression processing, a frequency channel combining unit that combines frequency channels on a frequency channel group basis for the signal after the interference suppression processing has been performed, a direct wave component extraction unit that extracts a direct wave component from the signal after the frequency channels have been combined, and a radio wave arrival angle estimation unit that estimates the arrival angle of radio waves from the direct wave component.

本開示にかかる電波到来角推定装置は、マルチパスおよび他システムからの干渉の両方の影響を受ける環境であっても、電波の到来角を高精度に推定することが可能であるという効果を奏する。The radio wave arrival angle estimation device disclosed herein has the advantage of being able to estimate the arrival angle of radio waves with high accuracy even in an environment affected by both multipath and interference from other systems.

実施の形態1にかかる電波到来角推定装置の構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a radio wave arrival angle estimation device according to a first embodiment; 実施の形態1にかかる送信装置の構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a transmission device according to a first embodiment; 実施の形態1にかかる受信装置の構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a receiving device according to a first embodiment; 図3に示す干渉測定部の詳細な構成例を示す図FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration example of an interference measurement unit shown in FIG. 3 ; 図3に示す周波数チャネル群生成部の詳細な構成例を示す図FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration example of a frequency channel group generation unit shown in FIG. 3 ; 16個の周波数チャネルを用いて送信される既知信号を示す図FIG. 1 shows a known signal transmitted using 16 frequency channels. 図6に示す通信スロットを周波数スペクトラムとして表した図A diagram showing the communication slots shown in FIG. 6 as a frequency spectrum. 図6に示す既知信号が干渉を受けた場合の周波数スペクトラムの一例を示す図 FIG. 7 is a diagram showing an example of a frequency spectrum when the known signal shown in FIG. 6 is subjected to interference. チャネルインパルス応答の一例を示す図FIG. 1 shows an example of a channel impulse response. 実施の形態1にかかる受信装置の動作を説明するためのフローチャート1 is a flowchart for explaining an operation of a receiving device according to a first embodiment. 実施の形態2にかかる受信装置の構成を示す図FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a receiving device according to a second embodiment; 実施の形態2にかかる受信装置の動作を説明するためのフローチャート11 is a flowchart for explaining an operation of a receiving apparatus according to a second embodiment. 実施の形態3で送信される既知信号を示す図FIG. 13 shows a known signal transmitted in the third embodiment. 実施の形態1~3にかかる電波到来角推定装置の機能を実現するための専用のハードウェアを示す図FIG. 1 is a diagram showing dedicated hardware for implementing the functions of a radio wave arrival angle estimation device according to first to third embodiments. 実施の形態1~3にかかる電波到来角推定装置の機能を実現するための制御回路の構成を示す図FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a control circuit for implementing the functions of a radio wave arrival angle estimation device according to first to third embodiments.

以下に、本開示の実施の形態にかかる電波到来角推定装置、電波到来角推定方法、制御回路および記憶媒体を図面に基づいて詳細に説明する。 Below, the radio wave arrival angle estimation device, radio wave arrival angle estimation method, control circuit, and storage medium relating to the embodiments of the present disclosure are described in detail with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる電波到来角推定装置1の構成を示す図である。電波到来角推定装置1は、送信装置10と、受信装置20とを有する。電波到来角推定装置1は、電波到来角推定システムと呼ぶこともできる。電波到来角推定装置1は、複数の周波数チャネルを使用して通信を行う。電波到来角推定装置1において、送信装置10は、複数の周波数チャネルを使用して信号を電波として送信し、受信装置20は、送信装置10が送信した信号を受信し、受信信号から電波の到来角を推定する。
Embodiment 1.
1 is a diagram showing a configuration of a radio wave arrival angle estimation device 1 according to a first embodiment. The radio wave arrival angle estimation device 1 includes a transmission device 10 and a reception device 20. The radio wave arrival angle estimation device 1 can also be called a radio wave arrival angle estimation system. The radio wave arrival angle estimation device 1 performs communication using a plurality of frequency channels. In the radio wave arrival angle estimation device 1, the transmission device 10 transmits signals as radio waves using a plurality of frequency channels, and the reception device 20 receives the signals transmitted by the transmission device 10 and estimates the arrival angle of the radio waves from the received signals.

図2は、実施の形態1にかかる送信装置10の構成を示す図である。送信装置10は、既知信号生成部100と、変調部101と、送信フィルタ部102と、周波数変換部103と、送信アンテナ部104とを有する。2 is a diagram showing the configuration of the transmitting device 10 according to the first embodiment. The transmitting device 10 has a known signal generating unit 100, a modulating unit 101, a transmitting filter unit 102, a frequency converting unit 103, and a transmitting antenna unit 104.

既知信号生成部100は、受信装置20がチャネルインパルス応答を推定するために使用する既知信号を生成し、生成した既知信号を変調部101へ出力する。変調部101は、既知信号生成部100が出力する既知信号を変調し、変調された既知信号を送信フィルタ部102へ出力する。送信フィルタ部102は、変調部101が出力する変調後の既知信号を送信用のフィルタでフィルタリングし、フィルタリングされた信号を周波数変換部103へ出力する。周波数変換部103は、送信フィルタ部102が出力するフィルタリング後の信号の周波数を、複数の周波数チャネルのうち送信する周波数チャネルに合わせて変換し、周波数変換後の信号を送信アンテナ部104へ出力する。送信アンテナ部104は、周波数変換部103が出力する周波数変換後の信号を電波として送信する。The known signal generating unit 100 generates a known signal used by the receiving device 20 to estimate a channel impulse response, and outputs the generated known signal to the modulating unit 101. The modulating unit 101 modulates the known signal output by the known signal generating unit 100, and outputs the modulated known signal to the transmitting filter unit 102. The transmitting filter unit 102 filters the modulated known signal output by the modulating unit 101 with a transmission filter, and outputs the filtered signal to the frequency converting unit 103. The frequency converting unit 103 converts the frequency of the filtered signal output by the transmitting filter unit 102 to match the frequency channel to be transmitted among multiple frequency channels, and outputs the frequency converted signal to the transmitting antenna unit 104. The transmitting antenna unit 104 transmits the frequency converted signal output by the frequency converting unit 103 as radio waves.

図3は、実施の形態1にかかる受信装置20の構成を示す図である。受信装置20は、受信アンテナ部200と、周波数変換部201と、受信フィルタ部202と、受信信号蓄積メモリ部203と、干渉測定部204と、周波数チャネル群生成部205と、干渉抑圧処理部206と、周波数チャネル結合部207と、直接波成分抽出部208と、電波到来角推定部209と、到来角合成部210とを有する。3 is a diagram showing the configuration of the receiving device 20 according to the first embodiment. The receiving device 20 has a receiving antenna unit 200, a frequency conversion unit 201, a receiving filter unit 202, a received signal storage memory unit 203, an interference measurement unit 204, a frequency channel group generation unit 205, an interference suppression processing unit 206, a frequency channel combination unit 207, a direct wave component extraction unit 208, a radio wave arrival angle estimation unit 209, and an arrival angle synthesis unit 210.

受信アンテナ部200は、送信装置10が電波として送信した信号を1つ以上の受信アンテナで受信し、受信信号を周波数変換部201へ出力する。周波数変換部201は、受信アンテナ部200が出力する受信信号をベースバンド信号に周波数変換し、周波数変換後の受信信号を受信フィルタ部202へ出力する。受信フィルタ部202は、周波数変換部201が出力する周波数変換後の受信信号を受信用のフィルタで通信波帯域にフィルタリングし、フィルタリング後の受信信号を受信信号蓄積メモリ部203および干渉測定部204のそれぞれへ出力する。The receiving antenna unit 200 receives the signal transmitted as radio waves by the transmitting device 10 at one or more receiving antennas, and outputs the received signal to the frequency conversion unit 201. The frequency conversion unit 201 frequency converts the received signal output by the receiving antenna unit 200 to a baseband signal, and outputs the frequency-converted received signal to the receiving filter unit 202. The receiving filter unit 202 filters the frequency-converted received signal output by the frequency conversion unit 201 to a communication wave band using a receiving filter, and outputs the filtered received signal to each of the received signal storage memory unit 203 and the interference measurement unit 204.

受信信号蓄積メモリ部203は、受信フィルタ部202が出力するフィルタリング後の受信信号を一時記憶する。干渉測定部204は、受信フィルタ部202が出力するフィルタリング後の受信信号から観測される干渉波を測定して干渉の状態を示す干渉情報を生成し、生成した干渉情報を周波数チャネル群生成部205および到来角合成部210のそれぞれに出力する。The received signal storage memory unit 203 temporarily stores the filtered received signal output by the receiving filter unit 202. The interference measurement unit 204 measures the interference waves observed from the filtered received signal output by the receiving filter unit 202, generates interference information indicating the state of interference, and outputs the generated interference information to each of the frequency channel group generation unit 205 and the arrival angle synthesis unit 210.

周波数チャネル群生成部205は、干渉測定部204が生成した干渉情報に基づいて、電波到来角推定装置1が使用する複数の周波数チャネルをグループ分けして、1または複数の周波数チャネルから成る周波数チャネル群を生成する。周波数チャネル群生成部205は、生成した周波数チャネル群を示す情報を干渉抑圧処理部206に出力する。The frequency channel group generation unit 205 groups the multiple frequency channels used by the radio wave arrival angle estimation device 1 based on the interference information generated by the interference measurement unit 204, and generates a frequency channel group consisting of one or multiple frequency channels. The frequency channel group generation unit 205 outputs information indicating the generated frequency channel group to the interference suppression processing unit 206.

干渉抑圧処理部206は、周波数チャネル群生成部205で生成した周波数チャネル群を示す情報に基づいて、受信信号蓄積メモリ部203に蓄積された受信信号を読み出し、周波数チャネル群毎に周波数チャネル群に属する受信信号から干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行い、干渉抑圧処理後の信号を周波数チャネル結合部207へ出力する。The interference suppression processing unit 206 reads out the received signals stored in the received signal storage memory unit 203 based on information indicating the frequency channel groups generated by the frequency channel group generation unit 205, generates interference suppression weights from the received signals belonging to each frequency channel group, performs interference suppression processing, and outputs the signal after interference suppression processing to the frequency channel coupling unit 207.

周波数チャネル結合部207は、干渉抑圧処理部206が出力する干渉抑圧処理後の信号に対して、周波数チャネル群毎に、周波数チャネルの結合を行い、結合後の信号を直接波成分抽出部208へ出力する。The frequency channel combining unit 207 combines frequency channels for each frequency channel group on the signal after interference suppression processing output by the interference suppression processing unit 206, and outputs the combined signal to the direct wave component extraction unit 208.

直接波成分抽出部208は、周波数チャネル結合部207が出力する結合後の信号に対して周波数チャネル群毎にチャネルインパルス応答を求めて、チャネルインパルス応答に基づいて直接波成分を抽出し、抽出した直接波成分に相当するチャネルインパルス応答を電波到来角推定部209へ出力する。The direct wave component extraction unit 208 calculates a channel impulse response for each frequency channel group for the combined signal output by the frequency channel combining unit 207, extracts the direct wave component based on the channel impulse response, and outputs the channel impulse response corresponding to the extracted direct wave component to the radio wave arrival angle estimation unit 209.

電波到来角推定部209は、直接波成分抽出部208が出力する直接波成分に相当するチャネルインパルス応答から電波の到来角を推定し、周波数チャネル群毎の電波の到来角を到来角合成部210へ出力する。The radio wave arrival angle estimation unit 209 estimates the arrival angle of the radio waves from the channel impulse response corresponding to the direct wave component output by the direct wave component extraction unit 208, and outputs the arrival angle of the radio waves for each frequency channel group to the arrival angle synthesis unit 210.

到来角合成部210は、電波到来角推定部209が出力する周波数チャネル群毎の電波の到来角の推定結果を、干渉測定部204が出力する干渉情報に基づいて合成して到来角推定結果を出力する。The arrival angle synthesis unit 210 synthesizes the estimated results of the arrival angle of radio waves for each frequency channel group output by the radio wave arrival angle estimation unit 209 based on the interference information output by the interference measurement unit 204, and outputs the arrival angle estimation result.

ここで、干渉測定部204の詳細な処理について説明する。 Here, we will explain the detailed processing of the interference measurement unit 204.

図4は、図3に示す干渉測定部204の詳細な構成例を示す図である。干渉測定部204は、SINR(Signal Interference Noise Ratio)推定部211と、干渉電力推定部212と、干渉到来角推定部213と、干渉複素信号推定部214とを有する。干渉測定部204の各部には、受信フィルタ部202の出力する受信信号が入力される。 Figure 4 is a diagram showing a detailed configuration example of the interference measurement unit 204 shown in Figure 3. The interference measurement unit 204 has an SINR (Signal Interference Noise Ratio) estimation unit 211, an interference power estimation unit 212, an interference arrival angle estimation unit 213, and an interference complex signal estimation unit 214. The received signal output by the reception filter unit 202 is input to each unit of the interference measurement unit 204.

SINR推定部211は、受信信号からSINRを推定し、SINR推定値を干渉情報として出力する。SINRは、信号対干渉雑音電力比とも呼ばれ、信号電力に対する干渉電力および雑音電力の合計の比率を表す。以下、干渉電力と雑音電力との合計のことを干渉雑音電力と称する。例えば、SINR推定部211は、既知信号を参照系列として、受信信号に対して参照系列による相関電力を算出することで、信号電力Si,mを推定することができる。ここでiは、周波数チャネルインデックスであり、Nfを周波数チャネル数とした場合、0以上Nf未満の整数である。またmは、受信アンテナインデックスであり、Mを受信アンテナ本数とした場合、0以上M未満の整数である。干渉雑音電力INi,mに関しては、SINR推定部211は、例えば、既知信号に用いる変調方式がFSK(Frequency Shift Keying)変調であれば、FSK変調における周波数ビンのうち、信号を送信しない周波数ビンである無信号領域を使用することで、干渉雑音電力INi,mを推定することができる。SINR推定部211は、信号電力Si,mおよび干渉雑音電力INi,mのそれぞれを推定すると、以下の数式(1)を用いてi番目の周波数チャネルについてのSINRであるSINRiを推定することができる。 The SINR estimation unit 211 estimates the SINR from the received signal and outputs the SINR estimation value as interference information. The SINR is also called the signal-to-interference-plus-noise power ratio, and represents the ratio of the total of the interference power and the noise power to the signal power. Hereinafter, the total of the interference power and the noise power is referred to as the interference plus noise power. For example, the SINR estimation unit 211 can estimate the signal power S i,m by using a known signal as a reference sequence and calculating the correlation power of the reference sequence for the received signal. Here, i is a frequency channel index, and is an integer equal to or greater than 0 and less than N f when N f is the number of frequency channels. Also, m is a receiving antenna index, and is an integer equal to or greater than 0 and less than M when M is the number of receiving antennas. Regarding the interference plus noise power IN i,m , if the modulation method used for the known signal is, for example, FSK (Frequency Shift Keying) modulation, the SINR estimation unit 211 can estimate the interference plus noise power IN i,m by using a non-signal region, which is a frequency bin in the FSK modulation that does not transmit a signal. When the SINR estimator 211 estimates each of the signal power S i,m and the interference noise power IN i,m , it can estimate SINR i , which is the SINR for the i-th frequency channel, using the following equation (1).

Figure 0007638460000001
Figure 0007638460000001

なお、SINR推定部211がSINRを推定する方法については、上述の方法に限定されるものではない。 Note that the method by which the SINR estimation unit 211 estimates the SINR is not limited to the above-mentioned method.

干渉電力推定部212は、受信信号に含まれる干渉電力を推定し、干渉電力推定値を干渉情報として出力する。干渉電力推定部212は、SINR推定部211と同様の方法で推定した干渉雑音電力INi,mから干渉電力Iiを推定することができる。既にSINR推定部211が推定した干渉雑音電力INi,mの値がある場合、干渉電力推定部212は、SINR推定部211から干渉雑音電力INi,mを取得して用いてもよい。干渉電力推定部212は、以下の数式(2)を用いて、M本のアンテナの干渉雑音電力INi,mの平均を、干渉電力Iiとすることができる。 The interference power estimation unit 212 estimates the interference power included in the received signal and outputs the interference power estimation value as interference information. The interference power estimation unit 212 can estimate the interference power I i from the interference noise power IN i,m estimated by the same method as the SINR estimation unit 211. If the value of the interference noise power IN i,m estimated by the SINR estimation unit 211 is already available, the interference power estimation unit 212 may obtain and use the interference noise power IN i,m from the SINR estimation unit 211. The interference power estimation unit 212 can use the following formula (2) to determine the average of the interference noise power IN i,m of the M antennas as the interference power I i .

Figure 0007638460000002
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干渉到来角推定部213は、受信信号に含まれる干渉波の到来角である干渉到来角を推定し、干渉到来角推定値を干渉情報として出力する。干渉到来角推定部213は、受信アンテナ毎の無信号領域を使用することで、受信アンテナ毎の干渉複素信号を測定し、測定した干渉複素信号を用いて、干渉到来角を推定することができる。受信アンテナが2本以上ある場合、受信アンテナmと受信アンテナlとの間隔dm,lと、受信アンテナmと受信アンテナlとの間の干渉における位相差φi,m,lと、i番目の周波数チャネルに対応する波長λiとを用いて、干渉到来角θi,m,lは、以下の数式(3)を用いて表される。位相差φi,m,lは、受信アンテナmの干渉複素信号Ci,m(n)と、受信アンテナlの干渉複素信号Ci,l(n)とから、以下の数式(4)を用いて求めることができる。なお、X*は、Xの複素共役を表す。なお、nは、無信号領域におけるシンボルインデックスであり、無信号領域におけるシンボル数をNsとすると、0以上Ns未満の整数である。なお、干渉到来角推定部213が干渉到来角θi,m,lを推定する方法は、上記の方法に限定されるものではない。 The interference arrival angle estimator 213 estimates an interference arrival angle, which is an arrival angle of an interference wave included in a received signal, and outputs an interference arrival angle estimate value as interference information. The interference arrival angle estimator 213 measures an interference complex signal for each receiving antenna by using a signal-free region for each receiving antenna, and can estimate an interference arrival angle using the measured interference complex signal. When there are two or more receiving antennas, the interference arrival angle θ i,m ,l is expressed using the following formula (3) using the interval d m,l between receiving antenna m and receiving antenna l, the phase difference φ i, m,l in the interference between receiving antenna m and receiving antenna l, and the wavelength λ i corresponding to the i-th frequency channel. The phase difference φ i,m,l can be obtained from the interference complex signal C i,m (n) of receiving antenna m and the interference complex signal C i,l (n) of receiving antenna l using the following formula (4). Note that X * represents the complex conjugate of X. Here, n is a symbol index in a no-signal region, and is an integer equal to or greater than 0 and less than Ns , where Ns is the number of symbols in a no-signal region. Note that the method by which the interference arrival angle estimator 213 estimates the interference arrival angle θ i,m,l is not limited to the above method.

Figure 0007638460000003
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Figure 0007638460000004
Figure 0007638460000004

干渉複素信号推定部214は、受信アンテナ毎の干渉複素信号を推定し、干渉複素信号推定値を干渉情報として出力する。干渉複素信号推定部214は、干渉到来角推定部213と同様の方法で干渉複素信号を測定することができる。既に干渉到来角推定部213が干渉複素信号を測定している場合、干渉複素信号推定部214は、干渉到来角推定部213から干渉複素信号を取得して、干渉情報として出力することができる。The interference complex signal estimation unit 214 estimates the interference complex signal for each receiving antenna and outputs the interference complex signal estimate value as interference information. The interference complex signal estimation unit 214 can measure the interference complex signal in a manner similar to that of the interference arrival angle estimation unit 213. If the interference arrival angle estimation unit 213 has already measured the interference complex signal, the interference complex signal estimation unit 214 can acquire the interference complex signal from the interference arrival angle estimation unit 213 and output it as interference information.

干渉測定部204は、SINR推定値、干渉電力推定値、干渉到来角推定値、および干渉複素信号推定値のうちの少なくとも1つを含む干渉情報を生成して、周波数チャネル群生成部205および到来角合成部210のそれぞれに出力する。The interference measurement unit 204 generates interference information including at least one of an SINR estimate, an interference power estimate, an interference arrival angle estimate, and an interference complex signal estimate, and outputs the interference information to each of the frequency channel group generation unit 205 and the arrival angle synthesis unit 210.

続いて周波数チャネル群生成部205の詳細な構成について説明する。 Next, we will explain the detailed configuration of the frequency channel group generation unit 205.

図5は、図3に示す周波数チャネル群生成部205の詳細な構成例を示す図である。周波数チャネル群生成部205は、干渉クラスタリング部215と、周波数チャネル群決定部216とを有する。周波数チャネル群生成部205には、干渉測定部204が出力する干渉情報として、SINR推定値、干渉電力推定値、干渉到来角推定値および干渉複素信号推定値が入力される。これらの干渉情報は、干渉クラスタリング部215に入力される。また、干渉情報のうちSINR推定値は、周波数チャネル群決定部216にも入力される。周波数チャネル群生成部205は、SINR推定値、干渉電力推定値、干渉到来角推定値および干渉複素信号推定値のうちいずれか1つ以上を使用して、周波数チャネル群を生成する。 Figure 5 is a diagram showing a detailed configuration example of the frequency channel group generation unit 205 shown in Figure 3. The frequency channel group generation unit 205 has an interference clustering unit 215 and a frequency channel group determination unit 216. The frequency channel group generation unit 205 receives an SINR estimate value, an interference power estimate value, an interference arrival angle estimate value, and an interference complex signal estimate value as interference information output by the interference measurement unit 204. These interference information are input to the interference clustering unit 215. The SINR estimate value of the interference information is also input to the frequency channel group determination unit 216. The frequency channel group generation unit 205 generates a frequency channel group using one or more of the SINR estimate value, the interference power estimate value, the interference arrival angle estimate value, and the interference complex signal estimate value.

ここで、送信装置10が送信する既知信号について説明する。 Here, we will explain the known signal transmitted by the transmitting device 10.

図6は、16個の周波数チャネルを用いて送信される既知信号を示す図である。既知信号は、周波数チャネルインデックス#0~#15の16個の周波数チャネルを用いて、通信スロット300として送信される。図6の横軸は周波数であり、縦軸は時間である。周波数ホッピング方式であれば、使用する周波数チャネルインデックスの順番は、周波数ホッピング系列として定義され、パケット単位で使用する周波数チャネルを変更しながら送信する。図6に示す例では、周波数ホッピング系列は、#0,#4,#8,#12,#1,#5,#9,#13,#2,#6,#10,#14,#3,#7,#11,#15である。なお、ここでは16個の周波数チャネルの例を示しているが、例えば、Bluetoothの場合、周波数チャネルは#0~#39の40チャネルであり、1チャネルあたり2MHzの周波数帯域幅を有している。 Figure 6 is a diagram showing a known signal transmitted using 16 frequency channels. The known signal is transmitted as a communication slot 300 using 16 frequency channels with frequency channel indexes #0 to #15. The horizontal axis of Figure 6 is frequency, and the vertical axis is time. In the case of a frequency hopping method, the order of the frequency channel indexes to be used is defined as a frequency hopping sequence, and the frequency channel to be used is changed for each packet during transmission. In the example shown in Figure 6, the frequency hopping sequence is #0, #4, #8, #12, #1, #5, #9, #13, #2, #6, #10, #14, #3, #7, #11, #15. Note that although an example of 16 frequency channels is shown here, for example, in the case of Bluetooth, the frequency channels are 40 channels from #0 to #39, and each channel has a frequency bandwidth of 2 MHz.

図7は、図6に示す通信スロット300を周波数スペクトラムとして表した図である。信号301は、図6の通信スロット300の部分だけを周波数変換したスペクトラムであり、周波数チャネル毎の通信スロット300に対してスペクトラムが存在する。図7の横軸は周波数であり、縦軸は電力である。なお、図6に示す各通信スロット300は異なる時間で送信されているため、図7に示す周波数スペクトラムは、異なる時間の信号を周波数スペクトラムとして並べたものである。 Figure 7 shows the communication slot 300 shown in Figure 6 as a frequency spectrum. Signal 301 is a spectrum obtained by frequency converting only the communication slot 300 portion of Figure 6, and a spectrum exists for the communication slot 300 for each frequency channel. The horizontal axis of Figure 7 is frequency, and the vertical axis is power. Note that since each communication slot 300 shown in Figure 6 is transmitted at a different time, the frequency spectrum shown in Figure 7 is a frequency spectrum of signals at different times.

図8は、図6に示す既知信号が干渉を受けた場合の周波数スペクトラムの一例を示す図である。図8の横軸は周波数であり、縦軸は電力である。干渉波302Aは、周波数チャネルインデックス#1~#7の通信スロットに干渉しており、干渉波302Bは、周波数チャネルインデックス#11~#15の通信スロットに干渉している。それ以外の周波数チャネルインデックス#0,#8~#10の通信スロットは、干渉の影響を受けていない状態である。ここで、干渉波302Aと干渉波302Bとは異なる干渉源の干渉波であり、干渉波302Aと干渉波302Bとは、干渉電力、干渉到来角などが共通するものではない。 Fig. 8 is a diagram showing an example of a frequency spectrum when the known signal shown in Fig. 6 is subjected to interference. The horizontal axis of Fig. 8 is frequency, and the vertical axis is power. An interference wave 302A interferes with communication slots of frequency channel indexes #1 to #7, and an interference wave 302B interferes with communication slots of frequency channel indexes #11 to #15. The other communication slots of frequency channel indexes #0, #8 to #10 are not affected by interference. Here, the interference wave 302A and the interference wave 302B are interference waves from different interference sources, and the interference wave 302A and the interference wave 302B do not have the same interference power, interference arrival angle, etc.

周波数チャネル群生成部205における周波数チャネル群の決定方法について、図8に示す干渉を受けた場合を例に説明する。The method of determining the frequency channel group in the frequency channel group generation unit 205 will be explained using the example of the case where interference is present as shown in Figure 8.

干渉クラスタリング部215は、SINR推定値、干渉電力推定値、干渉到来角推定値、および干渉複素信号推定値のいずれか1つ以上を用いて、干渉の有無と、干渉源とに基づいて、周波数チャネルをグループ分けする。具体的には、干渉クラスタリング部215は、干渉を受けた周波数チャネルと、干渉を受けていない周波数チャネルとをグループ分けする。さらに、干渉クラスタリング部215は、干渉を受けた周波数チャネルに関しては、干渉源毎のグループに分ける。干渉クラスタリング部215は、例えば、クラスタリングを使用してグループ分けを行うことができる。クラスタリングは、データの類似度に基づいてそれぞれのデータをグループ分けする手法であり、機械学習における教師なし学習に相当する。クラスタリングには、階層的クラスタリング、非階層的クラスタリングがある。階層的クラスタリングの手法の一例としては、群平均法、ウォード法などが挙げられる。非階層的クラスタリングの手法の一例としては、k-means法が挙げられる。ここでは、干渉クラスタリング部215が使用する手法については、特に限定しない。The interference clustering unit 215 uses one or more of the SINR estimate, the interference power estimate, the interference angle estimate, and the interference complex signal estimate to group frequency channels based on the presence or absence of interference and the interference source. Specifically, the interference clustering unit 215 groups frequency channels that are interfered with and frequency channels that are not interfered with. Furthermore, the interference clustering unit 215 divides the frequency channels that are interfered with into groups for each interference source. The interference clustering unit 215 can perform grouping using, for example, clustering. Clustering is a method of grouping each data based on the similarity of the data, and corresponds to unsupervised learning in machine learning. Clustering includes hierarchical clustering and non-hierarchical clustering. Examples of hierarchical clustering include group average method and Ward's method. Examples of non-hierarchical clustering include k-means method. Here, the method used by the interference clustering unit 215 is not particularly limited.

図8に示す干渉波302Aおよび干渉波302Bの影響を受けているとき、正しくグループ分けが行われると、周波数チャネルは、干渉波302Aのグループである周波数チャネルインデックス#1~#7のグループ#1と、干渉波302Bのグループである周波数チャネルインデックス#11~#15のグループ#2と、干渉なしのグループである周波数チャネルインデックス#0,#8~#10のグループ#3とに分けられる。干渉クラスタリング部215は、グループ分けの結果を周波数チャネル群決定部216に出力する。8, if grouping is performed correctly, the frequency channels are divided into group #1 of frequency channel indexes #1 to #7, which is the group of interference wave 302A, group #2 of frequency channel indexes #11 to #15, which is the group of interference wave 302B, and group #3 of frequency channel indexes #0, #8 to #10, which is a group without interference. The interference clustering unit 215 outputs the grouping result to the frequency channel group determination unit 216.

周波数チャネル群決定部216は、干渉クラスタリング部215によるグループ分けの結果から周波数チャネル群を決定する。具体的には、周波数チャネル群決定部216は、干渉を受けているグループと干渉を受けていないグループとを、周波数チャネルが隣接するように1つのグループにまとめる。グループのまとめ方のパターンが複数存在する場合、周波数チャネル群決定部216は、周波数チャネル数が最大になるパターンを選択する。具体的には、周波数チャネル群決定部216は、干渉クラスタリング部215によりグループ分けされた各グループのSINR推定値の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて、各グループの干渉の有無を判定する。例えば、周波数チャネル群決定部216は、対象のグループのSINR推定値の平均値が所定の閾値σ以下であれば、「干渉なし」のグループであると判断し、SINR推定値の平均値が閾値σを超える場合には、「干渉あり」のグループであると判断する。図8に示す例では、グループ#1、グループ#2は「干渉あり」のグループであると判断され、グループ#3は「干渉なし」のグループであると判断される。The frequency channel group determination unit 216 determines a frequency channel group based on the grouping result by the interference clustering unit 215. Specifically, the frequency channel group determination unit 216 groups an interfered group and a non-interfered group into one group so that the frequency channels are adjacent to each other. If there are multiple patterns of grouping, the frequency channel group determination unit 216 selects a pattern that maximizes the number of frequency channels. Specifically, the frequency channel group determination unit 216 calculates the average value of the SINR estimate value of each group grouped by the interference clustering unit 215, and determines whether or not each group has interference based on the calculated average value. For example, if the average value of the SINR estimate value of the target group is equal to or less than a predetermined threshold value σ, the frequency channel group determination unit 216 determines that the target group is a group with "no interference", and if the average value of the SINR estimate value exceeds the threshold value σ, the frequency channel group determination unit 216 determines that the target group is a group with "interference". In the example shown in FIG. 8, group #1 and group #2 are determined to be groups with "interference", and group #3 is determined to be a group with "no interference".

次に、周波数チャネル群決定部216は、「干渉あり」のグループと、「干渉なし」のグループに属する周波数チャネルとを、周波数チャネルが隣接するように1つのグループにまとめたときに、周波数チャネル数が最大となるようなグループ化を行う。なお、″「干渉あり」のグループと、「干渉なし」のグループに属する周波数チャネルとをまとめる″と表現する場合、まとめた後のグループには、「干渉あり」のグループに属する全ての周波数チャネルと、「干渉なし」のグループに属する一部または全部の周波数チャネルとが含まれることを意味する。図8の例では、干渉クラスタリング部215により生成されたグループは、周波数チャネルインデックス#1~#7の「干渉あり」のグループ#1、周波数チャネルインデックス#11~#15の「干渉あり」のグループ#2、周波数チャネルインデックス#0,#8~#10の「干渉なし」のグループ#3である。この場合、まず、「干渉あり」のグループ#1と、「干渉なし」のグループ#3に属する周波数チャネルとを、周波数チャネルが隣接するようにグループ化する。この場合、周波数チャネルインデックス#0~#10を1つのグループにまとめることができ、周波数チャネル数は11である。次に、「干渉あり」のグループ#2と、「干渉なし」のグループ#3に属する周波数チャネルとを、周波数チャネルが隣接するようにグループ化する。この場合、周波数チャネルインデックス#8~#15を1つのグループにまとめることができ、周波数チャネル数は8である。図8に示す例では、グループ#1と干渉なしの周波数チャネルとをまとめた場合の方が、グループ#2と干渉なしの周波数チャネルとをまとめた場合よりも周波数チャネル数が多くなる。この場合、周波数チャネル群決定部216は、周波数チャネルインデックス#0~#10を周波数チャネル群#1とし、周波数チャネルインデックス#11~#15を周波数チャネル群#2として周波数チャネル群を決定し、決定した周波数チャネル群を示す情報を干渉抑圧処理部206に出力する。Next, the frequency channel group determination unit 216 performs grouping such that the number of frequency channels is maximized when the frequency channels belonging to the "interference" group and the "no interference" group are grouped together so that the frequency channels are adjacent to each other. When it is expressed as "grouping the "interference" group and the "no interference" group together", it means that the group after grouping includes all the frequency channels belonging to the "interference" group and some or all the frequency channels belonging to the "no interference" group. In the example of FIG. 8, the groups generated by the interference clustering unit 215 are the "interference" group #1 with frequency channel indexes #1 to #7, the "interference" group #2 with frequency channel indexes #11 to #15, and the "no interference" group #3 with frequency channel indexes #0, #8 to #10. In this case, first, the "interference" group #1 and the frequency channels belonging to the "no interference" group #3 are grouped so that the frequency channels are adjacent to each other. In this case, the frequency channel indexes #0 to #10 can be grouped together, and the number of frequency channels is 11. Next, the frequency channels belonging to the group #2 with "interference" and the group #3 with "no interference" are grouped so that the frequency channels are adjacent to each other. In this case, the frequency channel indexes #8 to #15 can be grouped together, and the number of frequency channels is 8. In the example shown in FIG. 8, the number of frequency channels is greater when the group #1 and the frequency channels without interference are grouped together than when the group #2 and the frequency channels without interference are grouped together. In this case, the frequency channel group determination unit 216 determines the frequency channel group by setting the frequency channel indexes #0 to #10 as the frequency channel group #1 and the frequency channel indexes #11 to #15 as the frequency channel group #2, and outputs information indicating the determined frequency channel group to the interference suppression processing unit 206.

なお、周波数チャネルが「隣接するように」グループをまとめるとは、まとめた後のグループに属する周波数チャネルの周波数チャネルインデックスが連続数となることを指す。ここで、前提として周波数チャネルインデックスが周波数の大きさの順に付与されているものとする。例えば、上記のグループ#2とグループ#3に属する周波数チャネルとをまとめる際、周波数チャネルインデックス#0をまとめると、周波数チャネルインデックスが連続数とならないため、周波数チャネルインデックス#0は除外して、周波数チャネルインデックス#8~#10および#11~#15をまとめて、周波数チャネルインデックス#8~#15のグループにまとめている。 Note that grouping so that the frequency channels are "adjacent" means that the frequency channel indexes of the frequency channels belonging to the group after grouping are consecutive. Here, it is assumed that the frequency channel indexes are assigned in order of frequency magnitude. For example, when grouping the frequency channels belonging to the above group #2 and group #3, if frequency channel index #0 is grouped, the frequency channel indexes will not be consecutive, so frequency channel index #0 is excluded and frequency channel indexes #8 to #10 and #11 to #15 are grouped together to form a group of frequency channel indexes #8 to #15.

次に、干渉抑圧処理部206の詳細について説明する。Next, we will explain the details of the interference suppression processing unit 206.

干渉抑圧処理部206は、周波数チャネル群生成部205が生成した周波数チャネル単位で、干渉抑圧ウェイトを生成して、干渉抑圧処理を行う。具体的には、干渉抑圧処理部206は、生成された複数の周波数チャネル群のそれぞれに対して、干渉抑圧ウェイトを生成して、干渉抑圧処理を行う。干渉抑圧処理部206は、対象の周波数チャネル群に属する受信信号を受信信号蓄積メモリ部203から読み出し、対象の周波数チャネル群に属する受信信号を用いて、干渉抑圧処理を行う。干渉抑圧処理は、様々な方法が考えられ、干渉抑圧処理部206が用いる方法は、特定の方法に限定されない。例えば、受信装置20が複数の受信アンテナを備える場合、干渉波は受信アンテナ間で空間相関を有することから、干渉抑圧処理部206は、受信アンテナ毎の受信信号に含まれる干渉波を無相関にするような重みベクトルを乗算することにより、干渉波を抑圧することができる。まず、干渉抑圧処理部206は、干渉抑圧の対象となる受信信号r(n)を、周波数領域の信号に変換する。ここで受信アンテナ番号mおよびサブキャリア番号kに対する周波数領域表現の受信信号をRm(k)とする。受信アンテナ番号mは0以上アンテナ本数M未満の整数である。サブキャリア番号kは、周波数チャネル群のそれぞれに付された番号であり、0以上サブキャリア数Nb未満の整数である。干渉抑圧処理部206は、以下の数式(5)を用いて、受信信号Rm(k)に対して干渉抑圧処理を行うことができる。 The interference suppression processing unit 206 generates an interference suppression weight for each frequency channel group generated by the frequency channel group generating unit 205, and performs interference suppression processing. Specifically, the interference suppression processing unit 206 generates an interference suppression weight for each of the generated multiple frequency channel groups, and performs interference suppression processing. The interference suppression processing unit 206 reads out the received signal belonging to the target frequency channel group from the received signal accumulation memory unit 203, and performs interference suppression processing using the received signal belonging to the target frequency channel group. Various methods of interference suppression processing are possible, and the method used by the interference suppression processing unit 206 is not limited to a specific method. For example, when the receiving device 20 has multiple receiving antennas, since the interference wave has spatial correlation between the receiving antennas, the interference suppression processing unit 206 can suppress the interference wave by multiplying the interference wave included in the received signal for each receiving antenna by a weight vector that makes the interference wave uncorrelated. First, the interference suppression processing unit 206 converts the received signal r(n) to be subjected to interference suppression into a frequency domain signal. Here, the received signal represented in the frequency domain for the receiving antenna number m and the subcarrier number k is R m (k). The receiving antenna number m is an integer equal to or greater than 0 and less than the number of antennas M. The subcarrier number k is a number assigned to each of the frequency channel groups, and is an integer equal to or greater than 0 and less than the number of subcarriers Nb . The interference suppression processor 206 can perform interference suppression processing on the received signal R m (k) using the following formula (5).

Figure 0007638460000005
Figure 0007638460000005

なお、Qkは、サブキャリア番号kに対する干渉抑圧後の周波数領域表現の受信信号ベクトルであり、以下の数式(6)に示すようにM行1列の行列で表される。数式(6)のQm(k)は、受信アンテナ番号mおよびサブキャリア番号kに対する干渉抑圧後の周波数領域表現の受信信号である。 Q k is a received signal vector in the frequency domain after interference suppression for subcarrier number k, and is expressed as a matrix with M rows and 1 column as shown in the following formula (6): Q m (k) in formula (6) is a received signal in the frequency domain after interference suppression for receiving antenna number m and subcarrier number k.

Figure 0007638460000006
Figure 0007638460000006

また、Rkは、サブキャリア番号kに対する干渉抑圧前の周波数領域表現の受信信号ベクトルであり、以下の数式(7)に示すように、M行1列の行列で表される。 Furthermore, R k is a received signal vector in the frequency domain before interference suppression for subcarrier number k, and is expressed as a matrix with M rows and 1 column, as shown in the following equation (7).

Figure 0007638460000007
Figure 0007638460000007

kは、サブキャリア番号kに対する重みベクトルであり、以下の数式(8)に示すように、M行M列の行列で表される。Wm1,m2(k)は受信アンテナ番号m1およびサブキャリア番号kで受信した通信波に介在する干渉を抑圧するための受信アンテナm2に対応する重み信号である。m1およびm2のそれぞれは、0以上M未満の整数である。また、W はWの複素共役転置を表す。 W k is a weight vector for subcarrier number k, and is expressed as a matrix with M rows and M columns as shown in the following formula (8). W m1,m2 (k) is a weight signal corresponding to receiving antenna number m1 and receiving antenna m2 for suppressing interference present in a communication wave received at subcarrier number k. Each of m1 and m2 is an integer equal to or greater than 0 and less than M. Furthermore, W H k represents the complex conjugate transpose of W k .

Figure 0007638460000008
Figure 0007638460000008

干渉抑圧処理部206は、以下の数式(9)を満たすように重みベクトルWを生成する。重みベクトルWは、干渉抑圧ウェイトの一例である。 The interference suppression processing unit 206 generates a weight vector W k so as to satisfy the following equation (9): The weight vector W k is an example of an interference suppression weight.

Figure 0007638460000009
Figure 0007638460000009

ここで、Gは、サブキャリア番号kに対する干渉波の周波数領域信号Bm(k)の共分散行列であり、IはM行M列の単位行列である。Bm(k)は、受信アンテナmおよびサブキャリア番号kの干渉波の周波数領域信号である。数式(9)を満たす重みベクトルWを用いて、数式(5)~(8)により干渉抑圧を行うことで、受信アンテナ間で無相関な干渉波に変換することができる。 Here, G k is the covariance matrix of the frequency domain signal B m (k) of the interference wave for subcarrier number k, and I is a unit matrix with M rows and M columns. B m (k) is the frequency domain signal of the interference wave of receiving antenna m and subcarrier number k. By using the weight vector W k that satisfies equation (9) and performing interference suppression using equations (5) to (8), it is possible to convert to an interference wave that is uncorrelated between receiving antennas.

続いて、周波数チャネル結合部207の詳細について説明する。 Next, we will explain the details of the frequency channel combining unit 207.

周波数チャネル結合部207は、干渉抑圧処理された受信信号に対して、周波数チャネル群単位で周波数チャネルの結合処理を行う。ここでは周波数チャネル結合部207は、複数の周波数チャネル群のそれぞれについて、周波数チャネル毎に結合処理を行う。周波数チャネル結合部207は、例えば、干渉抑圧処理された周波数領域の信号である受信信号に対して、既知信号による逆変調処理を行うことで、チャネル周波数応答を周波数チャネル毎に推定する。続いて周波数チャネル結合部207は、対象の周波数チャネル群に属する周波数チャネルのチャネル周波数応答を結合する。このとき、チャネル周波数応答の初期位相は、周波数チャネルごとに異なるため、周波数チャネル結合部207は、周波数チャネルごとに初期位相を合わせる必要がある。周波数チャネルごとに初期位相を合わせる方法としては、例えば、非特許文献1に記載されている、送信装置10および受信装置20以外の無線機を用意して初期位相を推定する方法を使用してもよい。また、上記では、同じ周波数チャネル群に属する周波数チャネルは、周波数チャネルインデックスが連続するように、周波数チャネル群を生成しているが、周波数チャネルインデックスが連続しない場合、周波数チャネル結合部207は、チャネル周波数応答の補間処理を行ってもよい。例えば、ある周波数チャネル群の周波数チャネルインデックスが#1,#3,#4である場合、周波数チャネルインデックス#2のチャネル周波数応答がないため、周波数チャネル結合部207は、周波数チャネルインデックス#1,#3のチャネル周波数応答を用いて、周波数チャネルインデックス#2のチャネル周波数応答を補間する。チャネル周波数応答を結合することで、周波数チャネル群の周波数帯域幅に相当するチャネル周波数応答を得ることができる。周波数チャネル結合部207は、結合したチャネル周波数応答にIDFT(Inverse Division Fourier Transform)処理を適用し、時間領域信号に変換することで、周波数チャネル群のチャネルインパルス応答を得ることができる。 The frequency channel combining unit 207 performs a frequency channel combining process on the interference suppressed received signal in units of frequency channel groups. Here, the frequency channel combining unit 207 performs a combining process for each of a plurality of frequency channel groups . For example, the frequency channel combining unit 207 performs an inverse modulation process using a known signal on the received signal, which is a frequency domain signal that has been subjected to interference suppression, to estimate a channel frequency response for each frequency channel. Next, the frequency channel combining unit 207 combines the channel frequency responses of the frequency channels belonging to the target frequency channel group. At this time, since the initial phase of the channel frequency response differs for each frequency channel, the frequency channel combining unit 207 needs to match the initial phase for each frequency channel. As a method for matching the initial phase for each frequency channel, for example, a method described in Non-Patent Document 1 in which a wireless device other than the transmitting device 10 and the receiving device 20 is prepared and an initial phase is estimated may be used. In the above, the frequency channel group is generated so that the frequency channel indexes of the frequency channels belonging to the same frequency channel group are consecutive. However, if the frequency channel indexes are not consecutive, the frequency channel combining unit 207 may perform an interpolation process of the channel frequency response. For example, if the frequency channel indexes of a certain frequency channel group are #1, #3, and #4, there is no channel frequency response of the frequency channel index #2, so the frequency channel combining unit 207 uses the channel frequency responses of the frequency channel indexes #1 and #3 to interpolate the channel frequency response of the frequency channel index #2. By combining the channel frequency responses, a channel frequency response corresponding to the frequency bandwidth of the frequency channel group can be obtained. The frequency channel combining unit 207 applies IDFT (Inverse Division Fourier Transform) processing to the combined channel frequency response and converts it into a time domain signal, thereby obtaining the channel impulse response of the frequency channel group.

図9は、チャネルインパルス応答の一例を示す図である。図9の横軸は時間(サンプル)であり、縦軸はチャネルインパルス応答の電力値である。ここで1サンプルの時間は、周波数チャネル群で結合したときの周波数帯域幅[Hz]の逆数に相当する。このため、結合したときの周波数帯域幅が大きければ、チャネルインパルス応答の1サンプル当たりの時間が短くなる。つまり、チャネルインパルス応答の時間分解能が高くなる。周波数チャネル結合部207は、周波数チャネル群毎にチャネルインパルス応答を求めて出力する。 Figure 9 is a diagram showing an example of a channel impulse response. The horizontal axis of Figure 9 is time (samples), and the vertical axis is the power value of the channel impulse response. Here, the time for one sample corresponds to the inverse of the frequency bandwidth [Hz] when combined in a frequency channel group. Therefore, if the frequency bandwidth when combined is large, the time per sample of the channel impulse response becomes shorter. In other words, the time resolution of the channel impulse response becomes higher. The frequency channel combining unit 207 calculates and outputs the channel impulse response for each frequency channel group.

ここで直接波成分抽出部208の詳細について説明する。 Here we will explain the details of the direct wave component extraction unit 208.

直接波成分抽出部208は、周波数チャネル結合部207で求めた周波数チャネル群毎のチャネルインパルス応答から直接波成分を抽出する。例えば、直接波成分抽出部208は、図9に示すチャネルインパルス応答に対して予め定められた閾値αを基準として、閾値αを超えるチャネルインパルス応答のサンプルから最も小さい時間サンプルインデックスを直接波成分とすることができる。直接波成分抽出部208は、決定した直接波成分となる時間インデックス「0」のチャネルインパルス応答のみを抽出する。直接波成分抽出部208は、上述の処理を周波数チャネル群毎に行い、周波数チャネル群の数分の直接波成分を出力することになる。The direct wave component extraction unit 208 extracts direct wave components from the channel impulse response for each frequency channel group determined by the frequency channel combination unit 207. For example, the direct wave component extraction unit 208 can use a predetermined threshold value α for the channel impulse response shown in FIG. 9 as a reference and determine the smallest time sample index from the channel impulse response samples that exceed the threshold value α as the direct wave component. The direct wave component extraction unit 208 extracts only the channel impulse response with time index "0" that becomes the determined direct wave component. The direct wave component extraction unit 208 performs the above-mentioned process for each frequency channel group and outputs direct wave components for the number of frequency channel groups.

続いて電波到来角推定部209の詳細について説明する。 Next, we will explain the details of the radio wave arrival angle estimation unit 209.

電波到来角推定部209は、直接波成分抽出部208で求めた周波数チャネル群毎の直接波成分を用いて、直接波成分の到来角を電波到来角として推定する。例えば、電波到来角推定部209は、以下の数式(10)を用いて、電波到来角βj,a,bを推定することができる。 The radio wave arrival angle estimation unit 209 estimates the arrival angle of the direct wave component as the radio wave arrival angle by using the direct wave component for each frequency channel group obtained by the direct wave component extraction unit 208. For example, the radio wave arrival angle estimation unit 209 can estimate the radio wave arrival angle β j,a,b by using the following formula (10).

Figure 0007638460000010
Figure 0007638460000010

なお、電波到来角βj,a,bは、周波数チャネル群インデックスjにおける受信アンテナの組のインデックスa,b間のチャネルインパルス応答から求めた電波到来角推定値である。なお、a,bは、干渉抑圧に用いた受信アンテナの組のインデックスであり、aはbと異なる値である。周波数チャネル群インデックスjは、0以上周波数チャネル群の数Ng未満の整数である。ρjは周波数チャネル群インデックスjにおける結合後の周波数帯域幅の逆数に相当する波長であり、γj,a,bは周波数チャネル群インデックスjにおける受信アンテナの組のインデックスa,b間のチャネルインパルス応答に対する位相差であり、Da,bは受信アンテナの組aとbとの間隔である。なお、受信アンテナの組aとbとの間隔とは、受信アンテナの組aが受信アンテナ「1」,「2」の組であって、受信アンテナの組bが受信アンテナ「2」,「3」の組である場合、受信アンテナ「1」,「2」の中間点と、受信アンテナ「2」,「3」の中間点との間の距離を意味する。 The radio wave arrival angle β j,a,b is an estimated value of the radio wave arrival angle obtained from the channel impulse response between indexes a and b of the pair of receiving antennas in frequency channel group index j. Note that a and b are indexes of the pair of receiving antennas used for interference suppression, and a is a value different from b. The frequency channel group index j is an integer equal to or greater than 0 and less than the number N g of frequency channel groups. ρ j is a wavelength corresponding to the inverse of the frequency bandwidth after combination in frequency channel group index j, γ j,a,b is a phase difference with respect to the channel impulse response between indexes a and b of the pair of receiving antennas in frequency channel group index j, and D a,b is the interval between the pair of receiving antennas a and b. Note that the interval between the pair of receiving antennas a and b means the distance between the midpoint of the receiving antennas "1" and "2" and the midpoint of the receiving antennas "2" and "3" when the pair of receiving antennas a is the pair of receiving antennas "1" and "2" and the pair of receiving antennas b is the pair of receiving antennas "2" and "3".

なお、既知信号のシンボルインデックスをp、既知信号のシンボル数Np、周波数チャネル群インデックスjであって受信アンテナの組のインデックスaのシンボルインデックスpにおけるチャネルインパルス応答をSj,a(p)とした場合、位相差γj,a,bは、以下の数式(11)で求めることができる。電波到来角推定部209は、周波数チャネル群毎の電波到来角を推定し、推定した電波到来角を出力する。 If the symbol index of the known signal is p, the number of symbols of the known signal is N p , the frequency channel group index is j, and the channel impulse response at symbol index p of index a of the receiving antenna set is S j,a (p), the phase difference γ j,a,b can be obtained by the following formula (11). The radio wave arrival angle estimation unit 209 estimates the radio wave arrival angle for each frequency channel group, and outputs the estimated radio wave arrival angle.

Figure 0007638460000011
Figure 0007638460000011

次に、到来角合成部210の詳細について説明する。Next, we will explain the details of the arrival angle synthesis unit 210.

到来角合成部210は、電波到来角推定部209で求めた周波数チャネル群毎の電波到来角の推定結果を合成する。到来角合成部210は、干渉測定部204で算出したSINR推定値を用いて、電波到来角の推定結果を合成することができる。SINR推定値は、周波数チャネル群ごとに推定されているため、到来角合成部210は、SINR推定値に従って、電波到来角推定値を重み付けして合成することができる。例えば、xから求められる合成ウェイト関数G(x)、周波数チャネル群インデックスjのSINR推定値の平均値SINRj、周波数チャネル群インデックスjの電波到来角推定値の平均βjとすると、合成後の電波到来角βは、以下の数式(12)で表される。なお、周波数チャネル群インデックスjのSINR推定値の平均値SINRjは数式(13)を用いて求めることができ、周波数チャネル群インデックスjの電波到来角推定値の平均βjは数式(14)を用いて求めることができる。 The arrival angle synthesis unit 210 synthesizes the estimation results of the radio wave arrival angle for each frequency channel group obtained by the radio wave arrival angle estimation unit 209. The arrival angle synthesis unit 210 can synthesize the estimation results of the radio wave arrival angle by using the SINR estimation value calculated by the interference measurement unit 204. Since the SINR estimation value is estimated for each frequency channel group, the arrival angle synthesis unit 210 can weight and synthesize the radio wave arrival angle estimation value according to the SINR estimation value. For example, assuming that a synthesis weight function G(x) obtained from x, an average value SINR j of the SINR estimation value of the frequency channel group index j, and an average β j of the radio wave arrival angle estimation value of the frequency channel group index j, are respectively, the radio wave arrival angle β after synthesis is expressed by the following formula (12). Note that the average value SINR j of the SINR estimation value of the frequency channel group index j can be obtained by using formula (13), and the average β j of the radio wave arrival angle estimation value of the frequency channel group index j can be obtained by using formula (14).

Figure 0007638460000012
Figure 0007638460000012

Figure 0007638460000013
Figure 0007638460000013

Figure 0007638460000014
Figure 0007638460000014

なお、Fは周波数チャネル群インデックスjにおける周波数チャネルインデックスの集合、Yは干渉抑圧処理の受信アンテナの組に含まれる受信アンテナインデックスの集合、Z(a)は干渉抑圧処理における受信アンテナの組に含まれる受信アンテナインデックスaの対となる受信アンテナインデックスの集合、Nhは干渉抑圧処理の受信アンテナの組の数を表す。 Here, Fj represents a set of frequency channel indexes in frequency channel group index j, Y represents a set of receiving antenna indexes included in the receiving antenna pair in the interference suppression process, Z(a) represents a set of receiving antenna indexes that are pairs with receiving antenna index a included in the receiving antenna pair in the interference suppression process, and Nh represents the number of receiving antenna pairs in the interference suppression process.

また、合成ウェイト関数G(x)は、例えば以下の数式(15)で表される。 Furthermore, the composite weight function G(x) is expressed, for example, by the following equation (15).

Figure 0007638460000015
Figure 0007638460000015

図10は、実施の形態1にかかる受信装置20の動作を説明するためのフローチャートである。なお、各処理の詳細については上述しているので、ここでは処理の流れについて主に説明する。 Figure 10 is a flowchart for explaining the operation of the receiving device 20 according to the first embodiment. Since the details of each process have been described above, the process flow will be mainly explained here.

受信装置20の受信アンテナ部200が送信装置10から信号を受信すると、周波数変換部201は、周波数変換処理を行う(ステップS101)。受信フィルタ部202は、周波数変換後の信号に対して受信フィルタリング処理を行う(ステップS102)。受信フィルタリング処理後の受信信号は、受信信号蓄積メモリ部203に蓄積されると共に、干渉測定部204へ出力される。干渉測定部204は、受信信号に含まれる干渉の状態を測定して干渉情報を生成する(ステップS103)。干渉情報は、周波数チャネル群生成部205および到来角合成部210のそれぞれへ出力される。When the receiving antenna unit 200 of the receiving device 20 receives a signal from the transmitting device 10, the frequency conversion unit 201 performs a frequency conversion process (step S101). The receiving filter unit 202 performs a reception filtering process on the signal after the frequency conversion (step S102). The received signal after the reception filtering process is stored in the received signal storage memory unit 203 and is output to the interference measurement unit 204. The interference measurement unit 204 measures the state of interference contained in the received signal and generates interference information (step S103). The interference information is output to each of the frequency channel group generation unit 205 and the arrival angle synthesis unit 210.

周波数チャネル群生成部205は、周波数チャネル群を生成し(ステップS104)、生成した周波数チャネル群を干渉抑圧処理部206に通知する。干渉抑圧処理部206は、周波数チャネル群毎に干渉抑圧処理を行い(ステップS105)、干渉抑圧処理後の信号を周波数チャネル結合部207へ出力する。The frequency channel group generation unit 205 generates a frequency channel group (step S104) and notifies the generated frequency channel group to the interference suppression processing unit 206. The interference suppression processing unit 206 performs interference suppression processing for each frequency channel group (step S105) and outputs the signal after the interference suppression processing to the frequency channel coupling unit 207.

周波数チャネル結合部207は、周波数チャネル群毎に、周波数チャネルを結合する(ステップS106)。直接波成分抽出部208は、周波数チャネル群毎に直接波成分を抽出する(ステップS107)。The frequency channel combining unit 207 combines the frequency channels for each frequency channel group (step S106). The direct wave component extracting unit 208 extracts the direct wave component for each frequency channel group (step S107).

電波到来角推定部209は、周波数チャネル群毎に電波の到来角を推定し(ステップS108)、周波数チャネル群の数分の電波到来角推定値を出力する。到来角合成部210は、電波到来角推定部209が出力する周波数チャネル群毎の電波到来角推定値を、干渉測定部204が生成する干渉情報に基づいて合成し(ステップS109)、到来角推定結果を出力する。The radio wave arrival angle estimation unit 209 estimates the radio wave arrival angle for each frequency channel group (step S108) and outputs the number of radio wave arrival angle estimates for the number of frequency channel groups. The arrival angle synthesis unit 210 synthesizes the radio wave arrival angle estimates for each frequency channel group output by the radio wave arrival angle estimation unit 209 based on the interference information generated by the interference measurement unit 204 (step S109) and outputs the arrival angle estimation result.

以上説明したように、実施の形態1にかかる電波到来角推定装置1は、複数の周波数チャネルを使用して送信された信号を受信した受信信号から電波の到来方向を推定する電波到来角推定装置であって、周波数チャネル毎に干渉の状態を測定して干渉情報を生成する干渉測定部204と、周波数チャネル毎に生成された干渉情報に基づいて、複数の周波数チャネルをグループ分けして周波数チャネル群を生成する周波数チャネル群生成部205と、周波数チャネル群単位で干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行う干渉抑圧処理部206と、干渉抑圧処理を行った後の信号に対して、周波数チャネル群単位で周波数チャネルを結合する周波数チャネル結合部207と、周波数チャネルを結合した後の信号に対して、直接波成分を抽出する直接波成分抽出部208と、直接波成分から電波の到来角を推定する電波到来角推定部209と、を備える。このような構成を有することにより、電波到来角推定装置1は、周波数チャネル毎の干渉情報に基づいて、周波数チャネルをグループ分けした周波数チャネル群単位で、干渉抑圧処理および周波数チャネルの結合が行われる。したがって、複数の干渉源が存在した場合など周波数チャネル毎に干渉の状態が異なる場合であっても、干渉の状態に合わせて周波数チャネル群単位で干渉抑圧ウェイトが生成され、生成された干渉抑圧ウェイトを用いて干渉抑圧処理が行われる。そして、干渉抑圧処理後の信号に対して、周波数チャネル群単位で周波数チャネルが結合される。したがって、周波数チャネルを結合する際には、共通の干渉抑圧ウェイトを用いて干渉抑圧処理が行われた周波数チャネル同士が結合されるため、干渉抑圧処理を行った後の信号であっても、周波数チャネルの結合を行うことができる。したがって、干渉抑圧処理によって他システムからの干渉の影響を低減し、さらに、周波数チャネルの結合によりマルチパスの影響を低減することができるため、マルチパスおよび他システムからの干渉の両方の影響を受ける環境であっても、電波の到来角を高精度に推定することが可能になる。As described above, the radio wave arrival angle estimation device 1 according to the first embodiment is a radio wave arrival angle estimation device that estimates the arrival direction of radio waves from a received signal that receives a signal transmitted using multiple frequency channels, and includes an interference measurement unit 204 that measures the state of interference for each frequency channel and generates interference information, a frequency channel group generation unit 205 that groups multiple frequency channels based on the interference information generated for each frequency channel to generate frequency channel groups, an interference suppression processing unit 206 that generates interference suppression weights for each frequency channel group and performs interference suppression processing, a frequency channel combination unit 207 that combines frequency channels for each frequency channel group for the signal after the interference suppression processing, a direct wave component extraction unit 208 that extracts direct wave components from the signal after the frequency channel combination, and a radio wave arrival angle estimation unit 209 that estimates the arrival angle of radio waves from the direct wave components. With this configuration, the radio wave arrival angle estimation device 1 performs interference suppression processing and frequency channel combination for each frequency channel group in which frequency channels are grouped based on the interference information for each frequency channel. Therefore, even if the interference state differs for each frequency channel, for example, when multiple interference sources exist, an interference suppression weight is generated for each frequency channel group according to the interference state, and the interference suppression process is performed using the generated interference suppression weight. Then, the frequency channels are combined for each frequency channel group for the signal after the interference suppression process. Therefore, when combining frequency channels, the frequency channels that have been subjected to the interference suppression process using a common interference suppression weight are combined, so that the frequency channels can be combined even for signals after the interference suppression process. Therefore, the interference suppression process reduces the influence of interference from other systems, and the combination of frequency channels can reduce the influence of multipath, so that the arrival angle of radio waves can be estimated with high accuracy even in an environment affected by both multipath and interference from other systems.

実施の形態1にかかる電波到来角推定装置1の具体的な構成としては、干渉抑圧処理部206は、複数の周波数チャネル群のそれぞれに対して干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行い、周波数チャネル結合部207は、周波数チャネル群毎に周波数チャネルを結合し、直接波成分抽出部208は、周波数チャネル群毎に直接波成分を抽出し、電波到来角推定部209は、周波数チャネル群毎に到来角を推定し、周波数チャネル群毎の複数の到来角の推定結果を合成する到来角合成部210、をさらに備える。これにより、複数の周波数チャネル群のそれぞれについて、周波数チャネル群単位で電波の到来角が推定され、複数の到来角の推定結果を合成することにより、最終的な推定結果を得られる。したがって、精度高く電波の到来角を推定することができる。 As a specific configuration of the radio wave arrival angle estimation device 1 according to the first embodiment, the interference suppression processing unit 206 generates an interference suppression weight for each of the multiple frequency channel groups and performs interference suppression processing, the frequency channel combining unit 207 combines the frequency channels for each frequency channel group, the direct wave component extraction unit 208 extracts the direct wave component for each frequency channel group, the radio wave arrival angle estimation unit 209 estimates the arrival angle for each frequency channel group, and further includes an arrival angle synthesis unit 210 that synthesizes the estimation results of the multiple arrival angles for each frequency channel group. As a result, the arrival angle of the radio wave is estimated for each of the multiple frequency channel groups, and the final estimation result is obtained by synthesizing the estimation results of the multiple arrival angles. Therefore, the arrival angle of the radio wave can be estimated with high accuracy.

ここで、干渉測定部204は、信号対干渉雑音電力比、干渉電力、干渉到来角および干渉複素信号のうちいずれか1つ以上の推定値を含む干渉情報を生成することができる。周波数チャネル群生成部205は、信号対干渉雑音電力比、干渉電力、干渉到来角および干渉複素信号のうちいずれか1つ以上を使用して、周波数チャネル群を生成することができる。Here, the interference measurement unit 204 can generate interference information including one or more estimated values of the signal-to-interference plus noise power ratio, the interference power, the interference arrival angle, and the interference complex signal. The frequency channel group generation unit 205 can generate a frequency channel group using one or more of the signal-to-interference plus noise power ratio, the interference power, the interference arrival angle, and the interference complex signal.

周波数チャネル群生成部205は、干渉情報に基づいて、干渉の有無と干渉源とに基づいて周波数チャネルをグループ分けする干渉クラスタリング部215と、グループ分けの結果から周波数チャネル群を決定する周波数チャネル群決定部216と、を有する。より具体的には、干渉クラスタリング部215は、周波数チャネルを、干渉を受けている周波数チャネルのグループと、干渉を受けていない周波数チャネルのグループとに分け、さらに、干渉を受けている周波数チャネルのグループを干渉源毎にグループ分けし、周波数チャネル群決定部216は、干渉を受けているグループと干渉を受けていないグループに属する周波数チャネルとを周波数チャネルが隣接するように1つのグループにまとめたときに周波数チャネル数が最大になるように周波数チャネル群を決定する。これにより、異なる干渉源からの干渉を受けている周波数チャネルを異なる周波数チャネル群にグループ分けすることができると共に、周波数チャネル群単位での周波数チャネル結合を行いやすくなる。The frequency channel group generating unit 205 has an interference clustering unit 215 that groups frequency channels based on the presence or absence of interference and the interference source based on the interference information, and a frequency channel group determining unit 216 that determines a frequency channel group from the grouping result. More specifically, the interference clustering unit 215 divides the frequency channels into a group of frequency channels that are interfered with and a group of frequency channels that are not interfered with, and further groups the group of frequency channels that are interfered with by interference source, and the frequency channel group determining unit 216 determines a frequency channel group such that the number of frequency channels is maximized when the frequency channels belonging to the group that is interfered with and the group that is not interfered with are grouped into one group so that the frequency channels are adjacent to each other. This makes it possible to group frequency channels that are interfered with from different interference sources into different frequency channel groups, and makes it easier to perform frequency channel coupling on a frequency channel group basis.

また、実施の形態1によれば、複数の周波数チャネルを使用して送信された信号を受信した受信信号から電波の到来方向を推定する電波到来角推定装置1が実行する電波到来角推定方法を実現することができる。この電波到来角推定方法は、周波数チャネル毎に干渉の状態を測定して干渉情報を生成するステップと、周波数チャネル毎に生成された干渉情報に基づいて、複数の周波数チャネルをグループ分けして周波数チャネル群を生成するステップと、周波数チャネル群単位で干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行うステップと、干渉抑圧処理を行った後の信号に対して、直接波成分を抽出するステップと、直接波成分から電波の到来角を推定するステップと、を含む。 According to the first embodiment, a radio wave arrival angle estimation method can be realized, which is executed by the radio wave arrival angle estimation device 1, which estimates the arrival direction of radio waves from a received signal that has been transmitted using multiple frequency channels. This radio wave arrival angle estimation method includes the steps of: measuring the state of interference for each frequency channel to generate interference information; grouping the multiple frequency channels to generate frequency channel groups based on the interference information generated for each frequency channel; generating interference suppression weights for each frequency channel group to perform interference suppression processing; extracting direct wave components from the signal after the interference suppression processing; and estimating the arrival angle of radio waves from the direct wave components.

なお、図示していないが、到来角の推定結果は、位置推定のために使用することができる。近年、位置情報を活用した多様なサービスが提供されており、位置情報の需要は高まっている。屋外の位置推定については、GPS(Global Positioning System)を用いた方式が広く普及している。屋内やGPSを利用できない場所などでは、無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth、UWB(Ultra Wide Band)などの無線信号を利用した位置推定技術が提案されている。無線信号を利用した位置推定技術には、電波の到来角を利用したAoAおよびAoD、電波の到着時間を利用したToA(Time of Arrival)、TDoA(Time Difference of Arrival)、受信信号の強度を利用したRSSI(Received Signal Strength Indication)などがある。例えばBluetoothでは、バージョン5.1よりも前まではRSSIによる位置推定が採用されていたが、バージョン5.1以降からは電波の到来角を利用したAoA、AoDによる位置推定が採用されており、RSSIよりも高い位置推定精度が期待されている。Bluetoothによる位置推定は、屋内で使用されることが多いと考えられるが、屋内では壁面などで電波が反射して到来するため、受信装置において、直接波と反射波とが到来するマルチパスの影響を受けやすい。マルチパスのある環境では位置推定精度が低下してしまう。また、Bluetoothや無線LANはいずれもアンライセンスバンドを使用した無線通信規格であるため、他システムからの干渉の影響を受ける可能性が高い。このため、屋内の位置推定のために利用される場合、上述のように、複数の干渉源が存在することを想定した、干渉対策とマルチパス対策とを両立することのできる技術は好適である。Although not shown, the estimated result of the angle of arrival can be used for position estimation. In recent years, various services utilizing location information have been provided, and the demand for location information is increasing. For outdoor position estimation, a method using the Global Positioning System (GPS) is widely used. For indoor use or places where GPS cannot be used, position estimation techniques using wireless signals such as wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth, and UWB (Ultra Wide Band) have been proposed. Position estimation techniques using wireless signals include AoA and AoD using the angle of arrival of radio waves, ToA (Time of Arrival) and TDoA (Time Difference of Arrival) using the arrival time of radio waves, and RSSI (Received Signal Strength Indication) using the strength of the received signal. For example, in Bluetooth, position estimation using RSSI was adopted until version 5.1, but from version 5.1 onwards, position estimation using AoA and AoD using the angle of arrival of radio waves has been adopted, and higher position estimation accuracy than RSSI is expected. Bluetooth location estimation is likely to be used indoors, but indoors, radio waves arrive after being reflected by walls and the like, so the receiving device is susceptible to multipath effects caused by direct waves and reflected waves. In a multipath environment, the accuracy of location estimation decreases. In addition, since Bluetooth and wireless LAN are both wireless communication standards that use unlicensed bands, they are likely to be affected by interference from other systems. For this reason, when used for indoor location estimation, a technology that can achieve both interference countermeasures and multipath countermeasures assuming the presence of multiple interference sources, as described above, is preferable.

実施の形態2.
図11は、実施の形態2にかかる受信装置20Aの構成を示す図である。なお、図示しないが、実施の形態2にかかる電波到来角推定装置1Aは、実施の形態1の受信装置20の代わりに受信装置20Aを備える。
Embodiment 2.
11 is a diagram showing a configuration of a receiving device 20A according to the second embodiment. Although not shown, the radio wave arrival angle estimation device 1A according to the second embodiment includes a receiving device 20A instead of the receiving device 20 of the first embodiment.

受信装置20Aは、受信アンテナ部200と、周波数変換部201と、受信フィルタ部202と、受信信号蓄積メモリ部203と、干渉測定部204と、周波数チャネル群生成部205と、周波数チャネル群選択部217と、干渉抑圧処理部206Aと、周波数チャネル結合部207Aと、直接波成分抽出部208Aと、電波到来角推定部209Aとを有する。つまり、受信装置20Aは、受信装置20の構成に周波数チャネル群選択部217を加え、到来角合成部210を省略し、干渉抑圧処理部206、周波数チャネル結合部207、直接波成分抽出部208および電波到来角推定部209の代わりに、干渉抑圧処理部206A、周波数チャネル結合部207A、直接波成分抽出部208Aおよび電波到来角推定部209Aを備える。以下、実施の形態1と共通の機能については詳細な説明を省略し、実施の形態1と異なる部分について主に説明する。The receiving device 20A has a receiving antenna unit 200, a frequency conversion unit 201, a receiving filter unit 202, a received signal storage memory unit 203, an interference measurement unit 204, a frequency channel group generation unit 205, a frequency channel group selection unit 217, an interference suppression processing unit 206A, a frequency channel coupling unit 207A, a direct wave component extraction unit 208A, and a radio wave arrival angle estimation unit 209A. In other words, the receiving device 20A adds a frequency channel group selection unit 217 to the configuration of the receiving device 20, omits the arrival angle synthesis unit 210, and instead of the interference suppression processing unit 206, the frequency channel coupling unit 207, the direct wave component extraction unit 208, and the radio wave arrival angle estimation unit 209, it has an interference suppression processing unit 206A, a frequency channel coupling unit 207A, a direct wave component extraction unit 208A, and a radio wave arrival angle estimation unit 209A. Hereinafter, detailed description of functions common to the first embodiment will be omitted, and differences from the first embodiment will be mainly described.

実施の形態1では、受信装置20は、周波数チャネル群を生成すると、全ての周波数チャネル群のそれぞれについて、周波数チャネル群毎に、複数の電波到来角推定値を算出し、複数の電波到来角推定値を合成することで到来角推定結果を生成した。この場合、周波数チャネル群の数が多くなると、処理量が多くなる。このため、実施の形態2では、周波数チャネル群の中から先に1つの周波数チャネル群を選択し、選択された周波数チャネル群についてのみ処理を行う。In the first embodiment, when the receiving device 20 generates frequency channel groups, it calculates multiple radio wave arrival angle estimates for each of all frequency channel groups, and generates an arrival angle estimation result by combining the multiple radio wave arrival angle estimates. In this case, as the number of frequency channel groups increases, the amount of processing increases. For this reason, in the second embodiment, one frequency channel group is first selected from the frequency channel groups, and processing is performed only for the selected frequency channel group.

周波数チャネル群選択部217は、周波数チャネル群生成部205が生成した周波数チャネル群の中から1つを選択する。例えば、周波数チャネル群選択部217は、周波数チャネル群に属する周波数チャネルの数に基づいて、周波数チャネル群を選択することができる。周波数チャネル群選択部217は、周波数チャネルの数が最も多い周波数チャネル群を選択する。周波数チャネル数が多いと、チャネルインパルス応答の時間分解能が高くなり、マルチパス対策として有効である。ただし、周波数チャネル群の選択方法は、上記の例に限定されない。 The frequency channel group selection unit 217 selects one of the frequency channel groups generated by the frequency channel group generation unit 205. For example, the frequency channel group selection unit 217 can select a frequency channel group based on the number of frequency channels belonging to the frequency channel group. The frequency channel group selection unit 217 selects the frequency channel group with the largest number of frequency channels. A large number of frequency channels increases the time resolution of the channel impulse response, which is effective as a multipath countermeasure. However, the method of selecting a frequency channel group is not limited to the above example.

干渉抑圧処理部206A、周波数チャネル結合部207A、直接波成分抽出部208Aおよび電波到来角推定部209Aの処理については、選択された周波数チャネル群についてのみ処理を行う点以外は、干渉抑圧処理部206、周波数チャネル結合部207、直接波成分抽出部208、電波到来角推定部209のそれぞれと同様である。この場合、電波到来角推定部209は、1つの電波到来角の推定値を算出することになるため、この推定値を到来角推定結果として出力し、到来角合成処理は不要となる。The processing of the interference suppression processing unit 206A, the frequency channel combining unit 207A, the direct wave component extraction unit 208A, and the radio wave arrival angle estimation unit 209A is the same as that of the interference suppression processing unit 206, the frequency channel combining unit 207, the direct wave component extraction unit 208, and the radio wave arrival angle estimation unit 209, respectively, except that processing is performed only for the selected frequency channel group. In this case, the radio wave arrival angle estimation unit 209 calculates an estimate of one radio wave arrival angle, so this estimate is output as the arrival angle estimation result, and arrival angle synthesis processing is not required.

図12は、実施の形態2にかかる受信装置20Aの動作を説明するためのフローチャートである。ステップS101からステップS104までは、実施の形態1と同様であるため説明を省略する。 Figure 12 is a flowchart for explaining the operation of the receiving device 20A in embodiment 2. Steps S101 to S104 are the same as those in embodiment 1, so the explanation is omitted.

周波数チャネル群生成部205により周波数チャネル群が生成されると、周波数チャネル群選択部217は、周波数チャネル群の1つを選択する(ステップS201)。干渉抑圧処理部206Aは、選択された周波数チャネル群の干渉抑圧処理を行う(ステップS202)。周波数チャネル結合部207Aは、選択された周波数チャネル群の周波数チャネル結合処理を行う(ステップS203)。When the frequency channel groups are generated by the frequency channel group generation unit 205, the frequency channel group selection unit 217 selects one of the frequency channel groups (step S201). The interference suppression processing unit 206A performs interference suppression processing of the selected frequency channel group (step S202). The frequency channel coupling unit 207A performs frequency channel coupling processing of the selected frequency channel group (step S203).

直接波成分抽出部208Aは、選択された周波数チャネル群の直接波成分を抽出する(ステップS204)。電波到来角推定部209Aは、選択された周波数チャネル群の電波の到来角推定処理を行う(ステップS205)。The direct wave component extraction unit 208A extracts the direct wave components of the selected frequency channel group (step S204). The radio wave arrival angle estimation unit 209A performs an arrival angle estimation process for the radio waves of the selected frequency channel group (step S205).

以上説明したように、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。また、実施の形態2によれば、受信装置20Aは、生成された周波数チャネル群の中から処理対象の周波数チャネル群を選択する周波数チャネル群選択部217、をさらに備え、干渉抑圧処理部206A、周波数チャネル結合部207A、直接波成分抽出部208A、および電波到来角推定部209Aのそれぞれは、選択された周波数チャネル群に対して処理を行い、選択されなかった周波数チャネル群に対しては処理を行わない。これにより、実施の形態1と比較して、到来角推定にかかる処理量を削減することができる。特に、周波数チャネル群生成部205が生成する周波数チャネル群の数が多くなった場合、処理量の削減効果は高くなる。As described above, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be achieved. Also, according to the second embodiment, the receiving device 20A further includes a frequency channel group selection unit 217 that selects a frequency channel group to be processed from the generated frequency channel groups, and each of the interference suppression processing unit 206A, the frequency channel coupling unit 207A, the direct wave component extraction unit 208A, and the radio wave arrival angle estimation unit 209A processes the selected frequency channel group and does not process the unselected frequency channel group. This makes it possible to reduce the amount of processing required for the arrival angle estimation compared to the first embodiment. In particular, when the number of frequency channel groups generated by the frequency channel group generation unit 205 increases, the effect of reducing the amount of processing is enhanced.

周波数チャネル群選択部217は、周波数チャネル群に属する周波数チャネルの数に基づいて周波数チャネル群を選択することができる。例えば、周波数チャネルの数が最も多い1つの周波数チャネル群を処理対象として選択することができる。周波数チャネルの数が多いほど、チャネルインパルス応答の時間分解能が高くなるため、マルチパス対策として有効である。The frequency channel group selection unit 217 can select a frequency channel group based on the number of frequency channels belonging to the frequency channel group. For example, a frequency channel group with the largest number of frequency channels can be selected as the processing target. The greater the number of frequency channels, the higher the time resolution of the channel impulse response, making it more effective as a multipath countermeasure.

実施の形態3.
実施の形態3にかかる電波到来角推定装置1Bは、図2に示す送信装置10と、図11に示す受信装置20Aとを有する。ただし、送信装置10の周波数変換部103が使用する周波数ホッピングシーケンスが実施の形態1,2と異なる。実施の形態1,2では、図6に示したような、周波数ホッピングパターンがランダムな周波数ホッピング系列に従って既知信号が送信されていた。このため、実施の形態2にかかる受信装置20Aで周波数結合する際には、処理対象の周波数チャネル群に含まれる周波数チャネルを対象に結合処理を行うため、対象となる周波数チャネルが揃うまで周波数結合処理を行うことができない。このため、実施の形態3では、処理対象の周波数チャネル群に属する周波数チャネルが優先的に、先行して送信されるような周波数ホッピングシーケンスを用いることで、周波数結合処理を早く開始することができるようにする。
Embodiment 3.
The radio wave arrival angle estimation device 1B according to the third embodiment includes the transmitting device 10 shown in FIG. 2 and the receiving device 20A shown in FIG. 11. However, the frequency hopping sequence used by the frequency conversion unit 103 of the transmitting device 10 is different from that of the first and second embodiments. In the first and second embodiments, a known signal is transmitted according to a frequency hopping sequence having a random frequency hopping pattern as shown in FIG. 6. For this reason, when the receiving device 20A according to the second embodiment performs frequency coupling, the coupling process is performed on the frequency channels included in the frequency channel group to be processed, and therefore the frequency coupling process cannot be performed until the target frequency channels are all available. For this reason, in the third embodiment, a frequency hopping sequence is used in which the frequency channels belonging to the frequency channel group to be processed are preferentially transmitted in advance, so that the frequency coupling process can be started early.

図13は、実施の形態3で送信される既知信号を示す図である。既知信号は、周波数チャネルインデックス#0~#15の16個の周波数チャネルを用いて、通信スロット400として送信される。ここでは、周波数チャネルインデックス#0~#10の周波数チャネルからなる周波数チャネル群#1と、周波数チャネルインデックス#11~#15の周波数チャネルからなる周波数チャネル群#2とが生成されている。このとき、周波数チャネル群#1の方が周波数チャネル群#2よりも周波数チャネル数が多いことから、受信装置20Aの周波数チャネル群選択部217では、周波数チャネル群#1が選択される。この場合、周波数変換部103では、周波数チャネル群#1に属する周波数チャネルインデックス#0~#10の周波数チャネルの中で、ランダムに周波数ホッピングし、周波数チャネル群#1の周波数ホッピングが終わった後に、周波数チャネル群#2に属する周波数チャネルインデックス#11~#15の周波数チャネルの中でランダムに周波数ホッピングするような周波数ホッピングシーケンスに従って、周波数変換処理が行われる。周波数ホッピングシーケンスを示す系列を、周波数ホッピング系列と称する。例えば、周波数変換部103が使用する周波数ホッピング系列は、図13に示す例では、#0,#2,#4,#6,#8,#10,#1,#3,#5,#7,#9,#11,#13,#15,#12,#14である。これにより、周波数チャネル群#1に属する周波数チャネルが周波数チャネル群#2に属する周波数チャネルよりも先に送信され、図13の例では、周波数チャネルインデックス#9の周波数チャネルを受信した時点で、受信装置20Aは、周波数チャネル群#1の周波数結合処理を開始することができる。実施の形態3では、受信装置20Bにおいて、図6に示すような周波数チャネル群に基づかない周波数ホッピング系列を用いるよりも早く、周波数チャネル群#1に属する周波数チャネルが揃う。このため、実施の形態2よりも、周波数チャネル群#1の周波数結合処理を早く開始することができ、結果として、実施の形態2よりも早く到来角推定結果を得ることができる。 Figure 13 is a diagram showing a known signal transmitted in the third embodiment. The known signal is transmitted as a communication slot 400 using 16 frequency channels with frequency channel indexes #0 to #15. Here, a frequency channel group #1 consisting of frequency channels with frequency channel indexes #0 to #10 and a frequency channel group #2 consisting of frequency channels with frequency channel indexes #11 to #15 are generated. At this time, since the frequency channel group #1 has a larger number of frequency channels than the frequency channel group #2, the frequency channel group selection unit 217 of the receiving device 20A selects the frequency channel group #1. In this case, the frequency conversion unit 103 performs frequency conversion processing according to a frequency hopping sequence in which the frequency hopping is performed randomly among the frequency channels with frequency channel indexes #0 to #10 belonging to the frequency channel group #1, and after the frequency hopping of the frequency channel group #1 is completed, the frequency conversion processing is performed randomly among the frequency channels with frequency channel indexes #11 to #15 belonging to the frequency channel group #2. A sequence indicating a frequency hopping sequence is called a frequency hopping sequence. For example, the frequency hopping sequences used by the frequency conversion unit 103 are #0, #2, #4, #6, #8, #10, #1, #3, #5, #7, #9, #11, #13, #15, #12, and #14 in the example shown in FIG. 13. As a result, the frequency channels belonging to the frequency channel group #1 are transmitted before the frequency channels belonging to the frequency channel group #2, and in the example of FIG. 13, at the time of receiving the frequency channel of the frequency channel index #9, the receiving device 20A can start the frequency coupling process of the frequency channel group #1. In the third embodiment, the frequency channels belonging to the frequency channel group #1 are prepared in the receiving device 20B earlier than when the frequency hopping sequence not based on the frequency channel group as shown in FIG. 6 is used. Therefore, the frequency coupling process of the frequency channel group #1 can be started earlier than in the second embodiment, and as a result, the arrival angle estimation result can be obtained earlier than in the second embodiment.

以上説明したように、実施の形態3によれば、電波到来角推定装置1Bは、周波数ホッピング方式により複数の周波数チャネルの中から送信する周波数チャネルに合わせて送信する信号の周波数を変換する周波数変換部103、を備え、周波数変換部103は、受信装置20Aの周波数チャネル群生成部205が生成した周波数チャネル群に基づく切替パターンで、送信する周波数チャネルを切り替える。より具体的には、周波数変換部103は、周波数チャネル群選択部217が選択した周波数チャネル群に属する周波数チャネルを他の周波数チャネル群に属する周波数チャネルよりも先行して送信するように、送信する周波数チャネルを切り替える。これにより、実施の形態1,2と同様の効果を奏するとともに、実施の形態2よりも早く到来角推定結果を得ることができる。As described above, according to the third embodiment, the radio wave arrival angle estimation device 1B includes a frequency conversion unit 103 that converts the frequency of a signal to be transmitted from among a plurality of frequency channels by a frequency hopping method to match the frequency channel to be transmitted, and the frequency conversion unit 103 switches the frequency channel to be transmitted in a switching pattern based on the frequency channel group generated by the frequency channel group generation unit 205 of the receiving device 20A. More specifically, the frequency conversion unit 103 switches the frequency channel to be transmitted so that the frequency channel belonging to the frequency channel group selected by the frequency channel group selection unit 217 is transmitted prior to the frequency channels belonging to the other frequency channel groups. This provides the same effects as the first and second embodiments, and allows the arrival angle estimation result to be obtained earlier than the second embodiment.

続いて、実施の形態1~3にかかる電波到来角推定装置1,1A,1Bのハードウェア構成について説明する。電波到来角推定装置1,1A,1Bの各部は、処理回路により実現される。これらの処理回路は、専用のハードウェアにより実現されてもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いた制御回路であってもよい。Next, the hardware configuration of the radio wave arrival angle estimation devices 1, 1A, and 1B according to the first to third embodiments will be described. Each part of the radio wave arrival angle estimation devices 1, 1A, and 1B is realized by a processing circuit. These processing circuits may be realized by dedicated hardware or may be a control circuit using a CPU (Central Processing Unit).

上記の処理回路が、専用のハードウェアにより実現される場合、これらは、図14に示す処理回路90により実現される。図14は、実施の形態1~3にかかる電波到来角推定装置1,1A,1Bの機能を実現するための専用のハードウェアを示す図である。処理回路90は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものである。When the above processing circuits are realized by dedicated hardware, they are realized by the processing circuit 90 shown in FIG. 14. FIG. 14 is a diagram showing dedicated hardware for realizing the functions of the radio wave arrival angle estimation devices 1, 1A, and 1B according to embodiments 1 to 3. The processing circuit 90 is a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination of these.

上記の処理回路が、CPUを用いた制御回路で実現される場合、この制御回路は例えば図15に示す構成の制御回路91である。図15は、実施の形態1~3にかかる電波到来角推定装置1,1A,1Bの機能を実現するための制御回路91の構成を示す図である。図15に示すように、制御回路91は、プロセッサ92と、メモリ93とを備える。プロセッサ92は、CPUであり、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)などとも呼ばれる。メモリ93は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disk)などである。 When the above processing circuit is realized by a control circuit using a CPU, the control circuit is, for example, a control circuit 91 having a configuration shown in FIG. 15. FIG. 15 is a diagram showing the configuration of the control circuit 91 for realizing the functions of the radio wave arrival angle estimation device 1, 1A, 1B according to the first to third embodiments. As shown in FIG. 15, the control circuit 91 includes a processor 92 and a memory 93. The processor 92 is a CPU, and is also called an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), etc. The memory 93 is, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable ROM), an EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD (Digital Versatile Disk), etc.

上記の処理回路が制御回路91により実現される場合、プロセッサ92がメモリ93に記憶された、各構成要素の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。プロセッサ92が実行するプログラムは、記憶媒体に記憶された状態で提供されてもよいし、インターネットのような通信路を介して提供されてもよい。また、メモリ93は、プロセッサ92が実行する各処理における一時メモリとしても使用される。なお、実施の形態1~3にかかる電波到来角推定装置1,1A,1Bの機能は、専用のハードウェアである処理回路90とCPUを用いた制御回路91とを組み合わせて実現されてもよい。また、上記の実施の形態で図示した機能部の分け方は一例であり、1つの機能部で示した機能を複数の処理回路で実現してもよいし、複数の機能部で示した機能を複数の処理回路で実現してもよい。When the above processing circuit is realized by the control circuit 91, the processor 92 reads and executes a program corresponding to the processing of each component stored in the memory 93. The program executed by the processor 92 may be provided in a state stored in a storage medium, or may be provided via a communication path such as the Internet. The memory 93 is also used as a temporary memory for each process executed by the processor 92. The functions of the radio wave arrival angle estimation devices 1, 1A, and 1B according to the first to third embodiments may be realized by combining the processing circuit 90, which is dedicated hardware, and the control circuit 91 using a CPU. The division of the functional units illustrated in the above embodiment is an example, and the function shown in one functional unit may be realized by multiple processing circuits, or the function shown in multiple functional units may be realized by multiple processing circuits.

上記のように、実施の形態1~3によれば、複数の周波数チャネルを使用して送信された信号を受信した受信信号から電波の到来方向を推定する電波到来角推定装置1,1A,1Bを制御する制御回路91を実現することができる。この制御回路91は、周波数チャネル毎に干渉の状態を測定して干渉情報を生成するステップと、周波数チャネル毎に生成された干渉情報に基づいて、複数の周波数チャネルをグループ分けして周波数チャネル群を生成するステップと、周波数チャネル群単位で干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行うステップと、干渉抑圧処理を行った後の信号に対して、直接波成分を抽出するステップと、直接波成分から電波の到来角を推定するステップと、を電波到来角推定装置1,1A,1Bに実行させる。As described above, according to the first to third embodiments, a control circuit 91 can be realized that controls the radio wave arrival angle estimation device 1, 1A, 1B that estimates the arrival direction of radio waves from a received signal that has been transmitted using multiple frequency channels. The control circuit 91 causes the radio wave arrival angle estimation device 1, 1A, 1B to execute the steps of: measuring the interference state for each frequency channel and generating interference information; grouping the multiple frequency channels based on the interference information generated for each frequency channel to generate frequency channel groups; generating interference suppression weights for each frequency channel group to perform interference suppression processing; extracting direct wave components from the signal after the interference suppression processing; and estimating the arrival angle of radio waves from the direct wave components.

また、実施の形態1~3によれば、複数の周波数チャネルを使用して送信された信号を受信した受信信号から電波の到来方向を推定する電波到来角推定装置1,1A,1Bを制御するためのプログラムを記憶した記憶媒体を実現することができる。この記憶媒体が記憶するプログラムは、周波数チャネル毎に干渉の状態を測定して干渉情報を生成するステップと、周波数チャネル毎に生成された干渉情報に基づいて、複数の周波数チャネルをグループ分けして周波数チャネル群を生成するステップと、周波数チャネル群単位で干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行うステップと、干渉抑圧処理を行った後の信号に対して、直接波成分を抽出するステップと、直接波成分から電波の到来角を推定するステップと、を電波到来角推定装置1,1A,1Bに実行させる。 Furthermore, according to the first to third embodiments, a storage medium can be realized that stores a program for controlling the radio wave arrival angle estimation device 1, 1A, 1B that estimates the arrival direction of radio waves from a received signal that has been transmitted using multiple frequency channels. The program stored in the storage medium causes the radio wave arrival angle estimation device 1, 1A, 1B to execute the steps of: measuring the interference state for each frequency channel and generating interference information; grouping the multiple frequency channels based on the interference information generated for each frequency channel to generate frequency channel groups; generating interference suppression weights for each frequency channel group to perform interference suppression processing; extracting direct wave components from the signal after the interference suppression processing; and estimating the arrival angle of radio waves from the direct wave components.

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configurations shown in the above embodiments are merely examples, and may be combined with other known technologies, or the embodiments may be combined with each other. Also, parts of the configurations may be omitted or modified without departing from the spirit of the invention.

例えば、実施の形態2では周波数チャネル群選択部217が1つの周波数チャネル群を選択するものとしたが、生成した周波数チャネル群の数よりも少ない数であれば、複数の周波数チャネル群を選択してもよい。例えば、3つ以上の周波数チャネル群が生成された場合において、各周波数チャネル群に属する周波数チャネルの数が多い方から2つの周波数チャネル群を選択してもよい。この場合、到来角推定装置1Bは、実施の形態1にかかる受信装置20を備え、実施の形態1と同様に、選択された複数の周波数チャネル群のそれぞれについて、干渉抑圧処理部206、周波数チャネル結合部207、直接波成分抽出部208および電波到来角推定部209の処理が行われ、到来角合成部210において、合成処理が行われる。For example, in the second embodiment, the frequency channel group selection unit 217 selects one frequency channel group, but multiple frequency channel groups may be selected as long as the number is less than the number of generated frequency channel groups. For example, when three or more frequency channel groups are generated, two frequency channel groups may be selected from the frequency channel group having the largest number of frequency channels. In this case, the arrival angle estimation device 1B includes the receiving device 20 according to the first embodiment, and, as in the first embodiment, the interference suppression processing unit 206, the frequency channel combining unit 207, the direct wave component extraction unit 208, and the radio wave arrival angle estimation unit 209 process each of the selected multiple frequency channel groups, and the arrival angle synthesis unit 210 performs synthesis processing.

なお、上記の各実施の形態で説明した機能の全てを備えなくても、電波到来角推定装置1,1A,1Bの一部の機能のみを実現することもできる。この場合、例えば、受信装置20,20Aの機能のみを有する装置を「電波到来角推定装置」と称することもある。It is also possible to realize only some of the functions of the radio wave arrival angle estimation devices 1, 1A, and 1B without having all of the functions described in each of the above embodiments. In this case, for example, a device having only the functions of the receiving devices 20 and 20A may be referred to as a "radio wave arrival angle estimation device."

1,1A,1B 電波到来角推定装置、10 送信装置、20,20A 受信装置、90 処理回路、91 制御回路、92 プロセッサ、93 メモリ、100 既知信号生成部、101 変調部、102 送信フィルタ部、103,201 周波数変換部、104 送信アンテナ部、200 受信アンテナ部、202 受信フィルタ部、203 受信信号蓄積メモリ部、204 干渉測定部、205 周波数チャネル群生成部、206,206A 干渉抑圧処理部、207,207A 周波数チャネル結合部、208,208A 直接波成分抽出部、209,209A 電波到来角推定部、210 到来角合成部、211 SINR推定部、212 干渉電力推定部、213 干渉到来角推定部、214 干渉複素信号推定部、215 干渉クラスタリング部、216 周波数チャネル群決定部、217 周波数チャネル群選択部、300,400 通信スロット、301 信号、302A,302B 干渉波。1, 1A, 1B Radio wave arrival angle estimation device, 10 Transmitting device, 20, 20A Receiving device, 90 Processing circuit, 91 Control circuit, 92 Processor, 93 Memory, 100 Known signal generation unit, 101 Modulation unit, 102 Transmission filter unit, 103, 201 Frequency conversion unit, 104 Transmitting antenna unit, 200 Receiving antenna unit, 202 Receiving filter unit, 203 Received signal storage memory unit, 204 Interference measurement unit, 205 Frequency channel group generation unit, 206, 206A Interference suppression processing unit, 207, 207A Frequency channel combination unit, 208, 208A Direct wave component extraction unit, 209, 209A Radio wave arrival angle estimation unit, 210 Arrival angle synthesis unit, 211 SINR estimation unit, 212 Interference power estimation unit, 213 Interference arrival angle estimation unit, 214 Interference complex signal estimation unit, 215 interference clustering unit, 216 frequency channel group determination unit, 217 frequency channel group selection unit, 300, 400 communication slots, 301 signal, 302A, 302B interference waves.

Claims (14)

複数の周波数チャネルを使用して送信された信号を受信した受信信号から電波の到来方向を推定する電波到来角推定装置において、
前記周波数チャネル毎に干渉の状態を測定して干渉情報を生成する干渉測定部と、
前記周波数チャネル毎に生成された前記干渉情報に基づいて、複数の前記周波数チャネルをグループ分けして周波数チャネル群を生成する周波数チャネル群生成部と、
前記周波数チャネル群単位で干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行う干渉抑圧処理部と、
前記干渉抑圧処理を行った後の信号に対して、前記周波数チャネル群単位で前記周波数チャネルを結合する周波数チャネル結合部と、
前記周波数チャネルを結合した後の信号に対して、直接波成分を抽出する直接波成分抽出部と、
前記直接波成分から電波の到来角を推定する電波到来角推定部と、
を備えることを特徴とする電波到来角推定装置。
A radio wave arrival angle estimation device that estimates an arrival direction of a radio wave from a received signal that is received using a plurality of frequency channels,
an interference measurement unit that measures an interference state for each of the frequency channels and generates interference information;
a frequency channel group generation unit that generates a frequency channel group by grouping the plurality of frequency channels based on the interference information generated for each of the frequency channels;
an interference suppression processing unit that generates an interference suppression weight for each frequency channel group and performs interference suppression processing;
a frequency channel combining unit that combines the frequency channels in units of the frequency channel group for the signal after the interference suppression processing;
a direct wave component extraction unit that extracts a direct wave component from the signal obtained by combining the frequency channels;
a radio wave arrival angle estimating unit that estimates an arrival angle of a radio wave from the direct wave component;
A radio wave arrival angle estimation device comprising:
前記干渉抑圧処理部は、複数の前記周波数チャネル群のそれぞれに対して前記干渉抑圧ウェイトを生成して前記干渉抑圧処理を行い、
前記周波数チャネル結合部は、前記周波数チャネル群毎に前記周波数チャネルを結合し、
前記直接波成分抽出部は、前記周波数チャネル群毎に直接波成分を抽出し、
前記電波到来角推定部は、前記周波数チャネル群毎に前記到来角を推定し、
前記周波数チャネル群毎の複数の前記到来角の推定結果を合成する到来角合成部、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の電波到来角推定装置。
the interference suppression processing unit generates the interference suppression weight for each of the plurality of frequency channel groups and performs the interference suppression processing;
The frequency channel combining unit combines the frequency channels for each of the frequency channel groups,
The direct wave component extraction unit extracts a direct wave component for each of the frequency channel groups,
the radio wave arrival angle estimation unit estimates the arrival angle for each of the frequency channel groups;
an arrival angle synthesis unit that synthesizes the estimation results of the plurality of arrival angles for each of the frequency channel groups;
The radio wave arrival angle estimation device according to claim 1 , further comprising:
生成された前記周波数チャネル群の中から処理対象の前記周波数チャネル群を選択する周波数チャネル群選択部、
をさらに備え、
前記干渉抑圧処理部、前記周波数チャネル結合部、前記直接波成分抽出部、および前記電波到来角推定部のそれぞれは、選択された前記周波数チャネル群に対して処理を行い、選択されなかった前記周波数チャネル群に対しては処理を行わないことを特徴とする請求項1に記載の電波到来角推定装置。
a frequency channel group selection unit that selects the frequency channel group to be processed from the generated frequency channel group;
Further equipped with
2. The radio wave arrival angle estimation device according to claim 1, wherein each of the interference suppression processing unit, the frequency channel combining unit, the direct wave component extraction unit, and the radio wave arrival angle estimation unit performs processing on the selected frequency channel group and does not perform processing on the unselected frequency channel group.
前記周波数チャネル群選択部は、前記周波数チャネル群に属する周波数チャネルの数に基づいて周波数チャネル群を選択することを特徴とする請求項3に記載の電波到来角推定装置。 The radio wave arrival angle estimation device according to claim 3, characterized in that the frequency channel group selection unit selects a frequency channel group based on the number of frequency channels belonging to the frequency channel group. 前記干渉測定部は、信号対干渉雑音電力比、干渉電力、干渉到来角および干渉複素信号のうちいずれか1つ以上の推定値を含む前記干渉情報を生成することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電波到来角推定装置。 The radio wave arrival angle estimation device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the interference measurement unit generates the interference information including one or more estimated values of a signal-to-interference-plus-noise power ratio, an interference power, an interference arrival angle, and an interference complex signal. 前記周波数チャネル群生成部は、信号対干渉雑音電力比、干渉電力、干渉到来角および干渉複素信号のうちいずれか1つ以上を使用して、前記周波数チャネル群を生成することを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の電波到来角推定装置。 5. The radio wave arrival angle estimation device according to claim 1, wherein the frequency channel group generation unit generates the frequency channel group using one or more of a signal-to-interference- plus -noise power ratio, an interference power, an interference arrival angle, and an interference complex signal. 前記周波数チャネル群生成部は、
前記干渉情報に基づいて、干渉の有無と干渉源とに基づいて前記周波数チャネルをグループ分けをする干渉クラスタリング部と、
前記グループ分けの結果から前記周波数チャネル群を決定する周波数チャネル群決定部と、
を有することを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の電波到来角推定装置。
The frequency channel group generation unit
an interference clustering unit that groups the frequency channels based on the presence or absence of interference and an interference source based on the interference information;
a frequency channel group determination unit that determines the frequency channel group based on the result of the grouping;
The radio wave arrival angle estimation device according to any one of claims 1 to 4 , further comprising:
前記干渉クラスタリング部は、干渉を受けている前記周波数チャネルのグループと、干渉を受けていない前記周波数チャネルのグループとに分け、さらに、干渉を受けている前記周波数チャネルのグループを干渉源毎にグループ分けし、
前記周波数チャネル群決定部は、干渉を受けている前記グループと干渉を受けていない前記グループに属する周波数チャネルとを周波数チャネルが隣接するように1つのグループにまとめたときに周波数チャネル数が最大になるように前記周波数チャネル群を決定することを特徴とする請求項7に記載の電波到来角推定装置。
The interference clustering unit divides the frequency channels into a group of interfered frequency channels and a group of not interfered frequency channels, and further divides the group of interfered frequency channels into groups for each interference source;
8. The radio wave arrival angle estimation device according to claim 7, wherein the frequency channel group determination unit determines the frequency channel group such that a number of frequency channels is maximized when the group experiencing interference and the frequency channels belonging to the group not experiencing interference are grouped together such that the frequency channels are adjacent to each other.
周波数ホッピング方式により複数の前記周波数チャネルの中から送信する前記周波数チャネルに合わせて送信する前記信号の周波数を変換する周波数変換部、
をさらに備えることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の電波到来角推定装置。
a frequency conversion unit that converts the frequency of the signal to be transmitted according to the frequency channel to be transmitted from among a plurality of the frequency channels by a frequency hopping method;
The radio wave arrival angle estimation device according to any one of claims 1 to 4 , further comprising:
周波数ホッピング方式により複数の前記周波数チャネルのうち送信する前記周波数チャネルに合わせて送信する前記信号の周波数を変換する周波数変換部、
をさらに備え、
前記周波数変換部は、前記周波数チャネル群生成部が生成した前記周波数チャネル群に基づく切替パターンで、送信する前記周波数チャネルを切り替えることを特徴とする請求項3に記載の電波到来角推定装置。
a frequency conversion unit that converts the frequency of the signal to be transmitted according to the frequency channel to be transmitted among the plurality of frequency channels by a frequency hopping method;
Further equipped with
4. The radio wave arrival angle estimation device according to claim 3, wherein the frequency conversion unit switches the frequency channel to be transmitted in a switching pattern based on the frequency channel group generated by the frequency channel group generation unit.
前記周波数変換部は、前記周波数チャネル群選択部が選択した前記周波数チャネル群に属する前記周波数チャネルを他の前記周波数チャネル群に属する前記周波数チャネルよりも先行して送信するように、送信する前記周波数チャネルを切り替えることを特徴とする請求項10に記載の電波到来角推定装置。 The radio wave arrival angle estimation device according to claim 10, characterized in that the frequency conversion unit switches the frequency channel to be transmitted so that the frequency channel belonging to the frequency channel group selected by the frequency channel group selection unit is transmitted prior to the frequency channels belonging to the other frequency channel groups. 複数の周波数チャネルを使用して送信された信号を受信した受信信号から電波の到来方向を推定する電波到来角推定装置が実行する電波到来角推定方法であって、
前記周波数チャネル毎に干渉の状態を測定して干渉情報を生成するステップと、
前記周波数チャネル毎に生成された前記干渉情報に基づいて、複数の前記周波数チャネルをグループ分けして周波数チャネル群を生成するステップと、
前記周波数チャネル群単位で干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行うステップと、
前記干渉抑圧処理を行った後の信号に対して、直接波成分を抽出するステップと、
前記直接波成分から電波の到来角を推定するステップと、
を含むことを特徴とする電波到来角推定方法。
A radio wave arrival angle estimation method executed by a radio wave arrival angle estimation device that estimates an arrival direction of a radio wave from a received signal that is received using a plurality of frequency channels, comprising:
measuring an interference state for each of the frequency channels to generate interference information;
generating a frequency channel group by grouping the plurality of frequency channels based on the interference information generated for each of the frequency channels;
generating an interference suppression weight for each frequency channel group and performing an interference suppression process;
extracting a direct wave component from the signal after the interference suppression processing;
estimating an angle of arrival of radio waves from the direct wave component;
A radio wave arrival angle estimation method comprising:
複数の周波数チャネルを使用して送信された信号を受信した受信信号から電波の到来方向を推定する電波到来角推定装置を制御する制御回路であって、
前記周波数チャネル毎に干渉の状態を測定して干渉情報を生成するステップと、
前記周波数チャネル毎に生成された前記干渉情報に基づいて、複数の前記周波数チャネルをグループ分けして周波数チャネル群を生成するステップと、
前記周波数チャネル群単位で干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行うステップと、
前記干渉抑圧処理を行った後の信号に対して、直接波成分を抽出するステップと、
前記直接波成分から電波の到来角を推定するステップと、
を前記電波到来角推定装置に実行させることを特徴とする制御回路。
A control circuit for controlling a radio wave arrival angle estimation device that estimates an arrival direction of a radio wave from a received signal that has been transmitted using a plurality of frequency channels, comprising:
measuring an interference state for each of the frequency channels to generate interference information;
generating a frequency channel group by grouping the plurality of frequency channels based on the interference information generated for each of the frequency channels;
generating an interference suppression weight for each frequency channel group and performing an interference suppression process;
extracting a direct wave component from the signal after the interference suppression processing;
estimating an angle of arrival of radio waves from the direct wave component;
The control circuit causes the radio wave arrival angle estimation device to execute the above.
複数の周波数チャネルを使用して送信された信号を受信した受信信号から電波の到来方向を推定する電波到来角推定装置を制御するためのプログラムを記憶した記憶媒体において、該プログラムは、
前記周波数チャネル毎に干渉の状態を測定して干渉情報を生成するステップと、
前記周波数チャネル毎に生成された前記干渉情報に基づいて、複数の前記周波数チャネルをグループ分けして周波数チャネル群を生成するステップと、
前記周波数チャネル群単位で干渉抑圧ウェイトを生成して干渉抑圧処理を行うステップと、
前記干渉抑圧処理を行った後の信号に対して、直接波成分を抽出するステップと、
前記直接波成分から電波の到来角を推定するステップと、
を前記電波到来角推定装置に実行させることを特徴とする記憶媒体。
A storage medium storing a program for controlling a radio wave arrival angle estimation device that estimates an arrival direction of a radio wave from a received signal that has been transmitted using a plurality of frequency channels, the program comprising:
measuring an interference state for each of the frequency channels to generate interference information;
generating a frequency channel group by grouping the plurality of frequency channels based on the interference information generated for each of the frequency channels;
generating an interference suppression weight for each frequency channel group and performing an interference suppression process;
extracting a direct wave component from the signal after the interference suppression processing;
estimating an angle of arrival of radio waves from the direct wave component;
The radio wave arrival angle estimation device according to claim 1,
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