受信装置および車載通信システム
【課題】ＩＦ信号を多重化して処理する無線受信機の通信品質を向上させる技術を提供する。
【解決手段】複数のアンテナによって受信された信号を多重化して処理する受信装置であって、アンテナと、このアンテナによって受信された信号の周波数を変換する周波数変換手段と、周波数変換された信号から所定の周波数範囲の信号を通過させるフィルタとからなる複数のフロントエンドと、これら複数のフロントエンドのそれぞれから出力される信号のレベルを調整するレベル調整手段と、レベル調整された信号を合成する合成手段と、合成された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段によって得られた信号をデジタル信号処理する信号処理手段と、レベル調整手段が行うレベル調整量を制御して多重化された信号間での信号の干渉を抑制するレベル制御手段とを有する。
【解決手段】複数のアンテナによって受信された信号を多重化して処理する受信装置であって、アンテナと、このアンテナによって受信された信号の周波数を変換する周波数変換手段と、周波数変換された信号から所定の周波数範囲の信号を通過させるフィルタとからなる複数のフロントエンドと、これら複数のフロントエンドのそれぞれから出力される信号のレベルを調整するレベル調整手段と、レベル調整された信号を合成する合成手段と、合成された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段によって得られた信号をデジタル信号処理する信号処理手段と、レベル調整手段が行うレベル調整量を制御して多重化された信号間での信号の干渉を抑制するレベル制御手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置およびこれを備えた車載通信システムに関し、特に複数のアンテナによって受信された信号を多重化して処理する受信装置および車載通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信技術を利用した様々な機器が利用されている。例えば、車両に用いられる無線通信機器としては、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection）、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）、無
線ＬＡＮや、ＡＭ／ＦＭラジオ、テレビ、携帯電話など様々なものが存在する。また、それぞれの機器においても様々な通信方式が用いられている。例えば、無線ＬＡＮでもＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｂ，ｇなど様々な方式が用いられ、携帯電話の場合も周波数帯・変調方式・アクセス方式などが異なる無線方式が用いられる。
【０００３】
一般的な無線装置では、アンテナから受信した電波を中間周波数（ＩＦ：Intermediate
Frequency）に変換し、遮断特性の優れたバンドパスフィルタを用いることで受信感度や選択度を高めている。そして、デジタル信号処理を行う場合には、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ（Digital Signal Processor）によってデジタル信号処理を行っている。
【０００４】
ここで、上記のように様々な無線方式が存在するため、それぞれの無線方式ごとに専用のアンテナ、周波数変換器、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器を備えた無線装置を用いると、装置の大型化、コストの上昇、消費電力の増大などの問題を招く。そこで、特許文献１では、複数のフロントエンドからのＩＦ信号を多重化して処理することで、Ａ／Ｄ変換器やＤＳＰを１つにする構成が開示されている。図５は上記従来例に係る無線通信装置の構成を示す図である。この無線通信装置では、アンテナ５１によって受信された信号を、各フロントエンドで周波数変換部５２が中間周波数に変換する。そして各フロントエンドから出力されるＩＦ信号を合波器５４で多重化し、多重化されたＩＦ信号を１つのＡ／Ｄ変換器５５でデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換されたＩＦ信号をＤＳＰ５６によってデジタル信号処理する構成が開示されている。
【０００５】
また、複数のフロントエンドを持つ無線装置としては、空間ダイバーシティ方式を用いた受信機が知られている。空間ダイバーシティ方式は位置的に離れた２つのアンテナで同一周波数の信号を受信する方式であり、感度の強い方の受信信号を用いることでマルチパスフェージングの影響を排除するものである。特許文献２には、空間ダイバーシティ方式の無線受信システムにおいて、各アンテナ入力ごとに振幅減衰機能の有無を制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３３５１７７号公報
【特許文献２】特開平７−１５４３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のようにＡ／Ｄ変換器を共用化することで構成を簡略化した場合、受信性能が劣化することが考えられる。すなわち、ＩＦ信号を多重化しているため、特定の周波数の信号に着目した場合は他の信号はノイズに相当し、通信品質が低下してしまうことがある。
【０００７】
また、ＩＦ信号合成の際に、各ＩＦ信号のレベルは固定的に割り当てられているので、通信状態や機能優先度に応じて適応制御することができなかった。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ＩＦ信号を多重化して処理する無線受信機の通信品質を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明では、以下の手段または処理によって無線通信を受信する。本発明の第一の態様は、複数のアンテナによって受信された信号を多重化して処理する受信装置である。本発明に係る受信装置は、複数のフロントエンドと、レベル調整手段と、合成手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、信号処理手段と、レベル制御手段とを有する受信装置である。
【００１０】
各フロントエンドは、アンテナと周波数変換手段とフィルタとから構成される。周波数変換手段は、アンテナから受信した信号の周波数をそれよりも低い所定の周波数（中間周波数：ＩＦ）に変換する。フィルタは、中間周波数に変換された信号（ＩＦ信号）から所定の周波数範囲（受信帯域）の信号のみを通過させる。ここで、受信信号を中間周波数に下げているため、遮断特性に優れたフィルタを用いることが可能となり、受信装置の受信感度、選択度などが向上する。
【００１１】
レベル調整手段は、各フロントエンドから出力されたＩＦ信号のレベルを調整する。すなわち、レベル調整手段はＩＦ信号を増幅または減衰させる処理を行う。
【００１２】
合成手段は、上述した複数のフロントエンドから出力されレベル調整されたＩＦ信号を合成する。なお、各フロントエンドでの中間周波数は異なる周波数に設定され、多重化時に干渉が発生しないように調整される。Ａ／Ｄ変換手段は、合成手段によって多重化されたＩＦ信号をアナログ信号からデジタル信号へと変換する。そして、信号処理手段が、Ａ／Ｄ変換手段によって得られた信号に対してデジタル処理を行う。このように、ＩＦ信号の多重化によってＡ／Ｄ変換手段および信号処理手段を共用化でき、装置の小型化、製造コストの削減などを図ることできる。
【００１３】
レベル制御手段は、レベル調整手段が行うレベル調整量を制御することで、多重化されたＩＦ信号間での干渉を抑制する。具体的には、信号処理手段の復調情報に基づいて、各フロントエンドから出力される信号のレベル調整量を決定することが好ましい。例えば、適正な受信のために高品質（高ＳＮ比）の信号が必要な場合は、この信号のレベル調整量を大きくすることが好ましい。このように、レベル制御手段は合成されたＩＦ信号の復調情報に基づいて信号多重化時のレベル調整量を決定するため、適応的に通信品質を最適化することができる。また、レベル制御手段は、キャリアセンス中の信号のレベルが、通信中の信号のレベルよりも低くなるようにレベル調整量を決定することも好ましい。他の無線装置がある周波数帯域を利用して通信を行っているか検出したり、自装置宛に他の無線装置が信号を送信しているかを検出したりする場合（キャリアセンス中）は信号強度が弱くても構わないが、通信中の信号はレベルが大きいことが好ましい。このように、キャリアセンス中か通信中かに応じて信号のレベルを調整することで好適な通信品質を確保することができる。
【００１４】
また、レベル制御手段は、各フロントエンドに対応する無線方式ごとに定められた優先度に応じて、レベル調整量を決定しても良い。このような構成をとることで、優先的に必要な無線方式の通信品質を確保することができる。ここで、無線方式ごとの優先度はあらかじめ定められたものである必要はなく、信号処理手段の復調情報に基づいて定められても構わない。
【００１５】
本発明の第二の態様は、上記第一の態様に係る受信装置を備えた車載通信システムである。本態様では、車両状態を取得する車両状態取得手段をさらに備え、受信装置のレベル制御手段は、各フロントエンドから出力されるＩＦ信号のレベル調整の調整量を、車両状態に応じて決定する。車両状態としては、車両の位置、走行中か停車中か、走行速度、エンジンを始動してからの時間、衝突予測の有無、盗難検知の有無などが例としてあげられる。これらに対応して、車両状態取得手段としては、ＧＰＳ、シフトレバー（ギア）、車速センサ、キースイッチ、衝撃センサ、盗難防止装置などが例としてあげられる。
【００１６】
レベル制御手段は、例えば、ＧＰＳによって自車の位置が料金所の付近であることが分かれば、ＥＴＣ信号のレベルを大きくするようレベル調整量を決定する。また、例えば、エンジン始動直後であれば、渋滞情報が未蓄積であるため交通情報を早く取得できるように、ＶＩＣＳに係る信号のレベル調整量を大きくする。このように、車両状態に応じて優先的に必要となる通信のレベル調整量を大きくすることで、優先度の高い通信方式に対する品質を確保することが可能となる。
【００１７】
本発明の第三の態様は、上記第二の態様に係る車載通信システムを備えた車両である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＩＦ信号を多重化して処理する無線受信機の通信品質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、３種類の通信システムと通信することのできる無線通信装置である。その３種類の通信システムは、無線ＬＡＮ、地上デジタルテレビ放送、携帯電話（セルラー電話）である。本実施形態に係る無線通信装置は、これらの各システムから送信される電波を各システムに対応するアンテナで受信し、受信した電波を多重化してデジタル処理する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る無線通信装置の構成を示す図である。なお、本無線通信装置は受信機能に特徴があるため、受信機能についてのみ説明し送信機能についての説明は省略する。
【００２２】
本無線通信装置は、異なる３つの方式の無線通信を受信するために、３つのＲＦフロントエンド１ａ、１ｂ、１ｃを有する。ＲＦフロントエンド１ａは、アンテナ１０ａと、局所発振器１１ａとミキサ１２ａからなる周波数変換部１３ａと、ＩＦフィルタ１４ａとから構成される。周波数変換部１３ａは、アンテナによって受信された信号の周波数を局所発振器１１ａから発信される信号とミキサ１２ａで合波することで、受信信号を所定の中間周波数（ＩＦ）までダウンコンバートする。ＩＦフィルタ１４ａは、ダウンコンバートされたＩＦ信号のうち所定の周波数領域（受信領域）の信号のみを通過させるバンドパスフィルタである。
【００２３】
ＲＦフロントエンド１ｂ、１ｃのそれぞれは、ＲＦフロントエンド１ａと同様であるので説明は省略する。ただし、ＲＦフロントエンド１ａ、１ｂ、１ｃで用いられる中間周波数は、多重化された信号が干渉しないように所定の間隔を空けて異ならせる必要がある。
【００２４】
増幅減衰器２ａ、２ｂ、２ｃは、ＲＦフロントエンド１ａ、１ｂ、１ｃから出力される
ＩＦ信号のレベルを調整する。この調整は、後述するレベル制御部６からの指示に基づいて行われる。レベル調整の詳細については、レベル制御部６の説明と合わせて後ほど説明する。なお、増幅減衰器２ａ、２ｂ、２ｃが本発明のレベル調整手段に相当し、レベル制御部６がレベル制御手段に相当する。
【００２５】
ミキサ３は、ＲＦフロントエンド１ａ、１ｂ、１ｃから出力されるＩＦ信号を多重化する。Ａ／Ｄ変換器４は多重化されたＩＦ信号をデジタル信号に変換し、ＤＳＰ５は多重化された信号にチャネル分離や変復調といったデジタル信号処理を行う。
【００２６】
このように無線ＬＡＮ、地上デジタルテレビ、携帯電話といった異なる無線方式の電波を同時に受信することができ、例えば地上デジタルテレビを見ながら、携帯電話で通話し、インターネットからデータをダウンロードするということが同時にできるようになる。本無線通信装置では、Ａ／Ｄ変換器４およびＤＳＰ５を共用化しているため、装置の小型軽量化、製造コストの減少、消費電力の削減を図ることができる。
【００２７】
レベル制御部６は、各ＲＦフロントエンドの増幅減衰器２ａ、２ｂ、２ｃでのレベル調整の量を、ＤＳＰ５の復調情報に基づいて制御する。レベル制御部６の行う制御方法としては、以下の方法が考えられる。例えば、自端末宛の電波の送信があるかをチェックしたり、送信に先立って通信路が空いているかを確認するキャリアセンス中は、実際に通信を行っている場合よりも出力するＩＦ信号のレベルが低くなるように制御することが好ましい。地上デジタルテレビ放送を受信中で、無線ＬＡＮおよび携帯電話は通信中ではない場合には、図２に示すように無線ＬＡＮと携帯電話のＩＦ信号のレベルを下げる。キャリアセンス中は必要な信号レベルが低いため無線ＬＡＮおよび携帯電話のＩＦ信号のレベルを下げることができ、これにより地上デジタルテレビ放送のＩＦ信号のノイズが減り通信装置全体としての通信品質が向上する。
【００２８】
また、複数の無線方式が同時に通信をしている場合に、無線方式ごとにあらかじめ定められた優先度に応じてＩＦ信号のレベルを調整することも好ましい。例えば、３種類全ての無線方式で通信中の場合には、携帯電話の優先度を最も高く設定し、地上デジタルテレビ、無線ＬＡＮの順で優先度を低くする。このような優先度にしたがってＩＦ信号のレベル調整を行うと、３つ全ての方式で通信中の場合には、図３に示すように携帯電話、地上デジタルテレビ、無線ＬＡＮの順番で優先的に通信品質が確保されるようにＩＦ信号のレベルが調整される。なお、上記の優先度の設定は例示であって、どのように設定しても構わない。
【００２９】
また、ＤＳＰ５に入力されるＩＦ信号にノイズが多く誤り率が大きい場合には、そのＩＦ信号のレベルを大きくするレベル調整及び／又は他のＩＦ信号のレベルを小さくするレベル調整を行うことも好ましい。このような調整を行うことで、受信した信号の受信感度に応じて適応的に各ＩＦ信号のレベルを調整して最適な通信品質を得ることが可能となる。
【００３０】
このように複数の方式のＩＦ信号を多重化する際に、各ＩＦ信号のレベルを調整することで本無線通信装置全体として最適な通信品質を確保することが可能となる。また、優先度の高いＩＦ信号のレベルを大きく調整することで、利用者にとって必要な通信の通信品質を確保することができる。また、ＩＦ信号のレベルを調整して他のＩＦ信号に与えるノイズを少なくするので、各ＩＦ信号間の周波数間隔を小さくすることができ、ＩＦ信号の占有帯域を狭くすることができる。あるいは、他のＩＦ信号に与える影響が少ないため、ＩＦフィルタ（バンドパスフィルタ）１４としてフィルタ性能の低いフィルタを用いても一定の通信品質を確保することができ、製造コストを抑えることができる。
【００３１】
上記の説明では、受信する信号として、無線ＬＡＮ、地上デジタルテレビ放送、携帯電話の３つを例としてあげたが、３種類以上であっても受信信号の種類の数だけＲＦフロントエンドを設けて所定のＩＦ周波数に周波数変換した上で多重化すれば、これら３種類以上の受信信号を同時に処理することが可能となる。また、受信信号の方式に制限はなく、異なる周波数帯域や、異なる変調方式、異なるアクセス方式、およびこれらの組み合わせの任意の受信信号を受信する構成として構わない。
【００３２】
また、上記のＤＳＰ５およびレベル制御部６は、専用のハードウェアを用いて構成することを想定しているが、この際、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やリコン
フィグラブルチップ（Reconfigurable Chip）などの再構成可能なデバイスを用いること
が好ましい。このように再構成可能なデバイスは、ソフトウェアによって配線回路を変更できるため、ハードウェアを変えることなくソフトウェアのみの変更によって処理の内容を変えることができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態に係る無線通信装置を備えた車載無線通信システムである。本実施形態における無線通信装置も３種類の通信システムと通信することが可能である。その３種類の通信システムは、自動料金収受システム（ＥＴＣ）、道路交通情報提供システム（ＶＩＣＳ）、携帯電話（セルラー電話）である。本実施形態における無線通信装置は、第１の実施形態と同様にこれら複数の方式の電波を受信し、受信信号を多重化して処理する。第２の実施形態の構成および作用は基本的に同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３４】
図４は、本実施形態に係る車載無線通信システムの構成を示す図である。本無線通信システムは車両に搭載されており、車両状態取得部７が車両状態を取得する。より具体的には、車両状態取得部７は、ＧＰＳ７１、キースイッチ７２、車速センサ７３、エアバッグ７４などの車両制御情報取得手段を利用して、自車の位置、走行中か停車中か、走行速度、衝突の有無などの車両状態を検出する。車両状態取得部７は、これらセンサから得られる情報と車両状態との関係をあらかじめ格納しておいた車両状態定義テーブル８を参照し、車両状態を決定する。すなわち、本実施形態に係る車載無線通信装置では、車両の制御情報を取得する車両制御情報取得手段と、車両制御情報と車両状態との関連づけをあらかじめ格納した車両状態定義テーブルとを用いて、車両状態を取得する。
【００３５】
本実施形態におけるレベル制御部６は、第１の実施形態と同様に、各無線方式の通信状態（通信中かキャリアセンス中か）や各機能の優先度、各ＩＦ信号の通信品質に基づいてＩＦ信号のレベルを調整することができる。さらに本実施形態におけるレベル制御部６は、車両状態取得部７が取得した車両状態に基づいてＩＦ信号のレベル調整を行うことができる。
【００３６】
例えば、ＧＰＳ７１から自車の位置が有料道路の料金所付近であることが検知できたときには、ＥＴＣのＩＦ信号のレベルを大きくする調整を行うことで、ＥＴＣの通信を良好に行うことが可能となる。また、キースイッチ７２からエンジンを始動したことが検知されれば、ＶＩＣＳのＩＦ信号のレベルを大きくする調整を行うことが好ましい。エンジン始動直後は交通情報が未取得であるため、早急に交通情報を取得することが望まれるからである。また、エアバッグ７４（の始動）によって衝突を検知した場合には、携帯電話のＩＦ信号のレベルを大きくすることで外部との連絡手段である携帯電話の機能を優先する。この他にも、走行中や停車中の状態に応じた通信機能の優先度を適宜設定してＩＦ信号のレベル調整を行う。
【００３７】
このように本実施形態に係る車載無線通信システムは、ＩＦ信号を多重化することでＡ
／Ｄ変換器およびＤＳＰを共用し、装置の小型軽量化、コスト削減など第１の実施形態と同様の効果が得られる。車載用の無線通信装置は、特に設置面積が限られているため小型化のメリットが大きい。また、複数の方式のＩＦ信号を多重化する際に、各ＩＦ信号のレベルを調整することで通信品質を向上させることができる。さらに、車両状態に応じて各通信方式の優先度を定め優先度の高い通信の品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示す図である。
【図２】ＩＦ信号多重化時のレベル調整処理を説明する図である。
【図３】ＩＦ信号多重化時のレベル調整処理を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係る車載無線通信システムの構成を示す図である。
【図５】従来の無線通信装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ａ、１ｂ、１ｃ ＲＦフロントエンド
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ アンテナ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 局所発振器
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ミキサ（合波器）
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 周波数変換部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ ＩＦフィルタ
２ａ、２ｂ、２ｃ 増幅減衰器
３ ミキサ（合波器）
４ Ａ／Ｄ変換器
５ ＤＳＰ
６ レベル制御部
７ 車両状態取得部
７１ ＧＰＳ装置
７２ キースイッチ
７３ 車速センサ
７４ エアバッグ
８ 車両状態定義テーブル
１００ 車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置およびこれを備えた車載通信システムに関し、特に複数のアンテナによって受信された信号を多重化して処理する受信装置および車載通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信技術を利用した様々な機器が利用されている。例えば、車両に用いられる無線通信機器としては、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection）、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）、無
線ＬＡＮや、ＡＭ／ＦＭラジオ、テレビ、携帯電話など様々なものが存在する。また、それぞれの機器においても様々な通信方式が用いられている。例えば、無線ＬＡＮでもＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ｂ，ｇなど様々な方式が用いられ、携帯電話の場合も周波数帯・変調方式・アクセス方式などが異なる無線方式が用いられる。
【０００３】
一般的な無線装置では、アンテナから受信した電波を中間周波数（ＩＦ：Intermediate
Frequency）に変換し、遮断特性の優れたバンドパスフィルタを用いることで受信感度や選択度を高めている。そして、デジタル信号処理を行う場合には、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換してＤＳＰ（Digital Signal Processor）によってデジタル信号処理を行っている。
【０００４】
ここで、上記のように様々な無線方式が存在するため、それぞれの無線方式ごとに専用のアンテナ、周波数変換器、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器を備えた無線装置を用いると、装置の大型化、コストの上昇、消費電力の増大などの問題を招く。そこで、特許文献１では、複数のフロントエンドからのＩＦ信号を多重化して処理することで、Ａ／Ｄ変換器やＤＳＰを１つにする構成が開示されている。図５は上記従来例に係る無線通信装置の構成を示す図である。この無線通信装置では、アンテナ５１によって受信された信号を、各フロントエンドで周波数変換部５２が中間周波数に変換する。そして各フロントエンドから出力されるＩＦ信号を合波器５４で多重化し、多重化されたＩＦ信号を１つのＡ／Ｄ変換器５５でデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換されたＩＦ信号をＤＳＰ５６によってデジタル信号処理する構成が開示されている。
【０００５】
また、複数のフロントエンドを持つ無線装置としては、空間ダイバーシティ方式を用いた受信機が知られている。空間ダイバーシティ方式は位置的に離れた２つのアンテナで同一周波数の信号を受信する方式であり、感度の強い方の受信信号を用いることでマルチパスフェージングの影響を排除するものである。特許文献２には、空間ダイバーシティ方式の無線受信システムにおいて、各アンテナ入力ごとに振幅減衰機能の有無を制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３３５１７７号公報
【特許文献２】特開平７−１５４３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のようにＡ／Ｄ変換器を共用化することで構成を簡略化した場合、受信性能が劣化することが考えられる。すなわち、ＩＦ信号を多重化しているため、特定の周波数の信号に着目した場合は他の信号はノイズに相当し、通信品質が低下してしまうことがある。
【０００７】
また、ＩＦ信号合成の際に、各ＩＦ信号のレベルは固定的に割り当てられているので、通信状態や機能優先度に応じて適応制御することができなかった。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ＩＦ信号を多重化して処理する無線受信機の通信品質を向上させる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明では、以下の手段または処理によって無線通信を受信する。本発明の第一の態様は、複数のアンテナによって受信された信号を多重化して処理する受信装置である。本発明に係る受信装置は、複数のフロントエンドと、レベル調整手段と、合成手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、信号処理手段と、レベル制御手段とを有する受信装置である。
【００１０】
各フロントエンドは、アンテナと周波数変換手段とフィルタとから構成される。周波数変換手段は、アンテナから受信した信号の周波数をそれよりも低い所定の周波数（中間周波数：ＩＦ）に変換する。フィルタは、中間周波数に変換された信号（ＩＦ信号）から所定の周波数範囲（受信帯域）の信号のみを通過させる。ここで、受信信号を中間周波数に下げているため、遮断特性に優れたフィルタを用いることが可能となり、受信装置の受信感度、選択度などが向上する。
【００１１】
レベル調整手段は、各フロントエンドから出力されたＩＦ信号のレベルを調整する。すなわち、レベル調整手段はＩＦ信号を増幅または減衰させる処理を行う。
【００１２】
合成手段は、上述した複数のフロントエンドから出力されレベル調整されたＩＦ信号を合成する。なお、各フロントエンドでの中間周波数は異なる周波数に設定され、多重化時に干渉が発生しないように調整される。Ａ／Ｄ変換手段は、合成手段によって多重化されたＩＦ信号をアナログ信号からデジタル信号へと変換する。そして、信号処理手段が、Ａ／Ｄ変換手段によって得られた信号に対してデジタル処理を行う。このように、ＩＦ信号の多重化によってＡ／Ｄ変換手段および信号処理手段を共用化でき、装置の小型化、製造コストの削減などを図ることできる。
【００１３】
レベル制御手段は、レベル調整手段が行うレベル調整量を制御することで、多重化されたＩＦ信号間での干渉を抑制する。具体的には、信号処理手段の復調情報に基づいて、各フロントエンドから出力される信号のレベル調整量を決定することが好ましい。例えば、適正な受信のために高品質（高ＳＮ比）の信号が必要な場合は、この信号のレベル調整量を大きくすることが好ましい。このように、レベル制御手段は合成されたＩＦ信号の復調情報に基づいて信号多重化時のレベル調整量を決定するため、適応的に通信品質を最適化することができる。また、レベル制御手段は、キャリアセンス中の信号のレベルが、通信中の信号のレベルよりも低くなるようにレベル調整量を決定することも好ましい。他の無線装置がある周波数帯域を利用して通信を行っているか検出したり、自装置宛に他の無線装置が信号を送信しているかを検出したりする場合（キャリアセンス中）は信号強度が弱くても構わないが、通信中の信号はレベルが大きいことが好ましい。このように、キャリアセンス中か通信中かに応じて信号のレベルを調整することで好適な通信品質を確保することができる。
【００１４】
また、レベル制御手段は、各フロントエンドに対応する無線方式ごとに定められた優先度に応じて、レベル調整量を決定しても良い。このような構成をとることで、優先的に必要な無線方式の通信品質を確保することができる。ここで、無線方式ごとの優先度はあらかじめ定められたものである必要はなく、信号処理手段の復調情報に基づいて定められても構わない。
【００１５】
本発明の第二の態様は、上記第一の態様に係る受信装置を備えた車載通信システムである。本態様では、車両状態を取得する車両状態取得手段をさらに備え、受信装置のレベル制御手段は、各フロントエンドから出力されるＩＦ信号のレベル調整の調整量を、車両状態に応じて決定する。車両状態としては、車両の位置、走行中か停車中か、走行速度、エンジンを始動してからの時間、衝突予測の有無、盗難検知の有無などが例としてあげられる。これらに対応して、車両状態取得手段としては、ＧＰＳ、シフトレバー（ギア）、車速センサ、キースイッチ、衝撃センサ、盗難防止装置などが例としてあげられる。
【００１６】
レベル制御手段は、例えば、ＧＰＳによって自車の位置が料金所の付近であることが分かれば、ＥＴＣ信号のレベルを大きくするようレベル調整量を決定する。また、例えば、エンジン始動直後であれば、渋滞情報が未蓄積であるため交通情報を早く取得できるように、ＶＩＣＳに係る信号のレベル調整量を大きくする。このように、車両状態に応じて優先的に必要となる通信のレベル調整量を大きくすることで、優先度の高い通信方式に対する品質を確保することが可能となる。
【００１７】
本発明の第三の態様は、上記第二の態様に係る車載通信システムを備えた車両である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＩＦ信号を多重化して処理する無線受信機の通信品質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、３種類の通信システムと通信することのできる無線通信装置である。その３種類の通信システムは、無線ＬＡＮ、地上デジタルテレビ放送、携帯電話（セルラー電話）である。本実施形態に係る無線通信装置は、これらの各システムから送信される電波を各システムに対応するアンテナで受信し、受信した電波を多重化してデジタル処理する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る無線通信装置の構成を示す図である。なお、本無線通信装置は受信機能に特徴があるため、受信機能についてのみ説明し送信機能についての説明は省略する。
【００２２】
本無線通信装置は、異なる３つの方式の無線通信を受信するために、３つのＲＦフロントエンド１ａ、１ｂ、１ｃを有する。ＲＦフロントエンド１ａは、アンテナ１０ａと、局所発振器１１ａとミキサ１２ａからなる周波数変換部１３ａと、ＩＦフィルタ１４ａとから構成される。周波数変換部１３ａは、アンテナによって受信された信号の周波数を局所発振器１１ａから発信される信号とミキサ１２ａで合波することで、受信信号を所定の中間周波数（ＩＦ）までダウンコンバートする。ＩＦフィルタ１４ａは、ダウンコンバートされたＩＦ信号のうち所定の周波数領域（受信領域）の信号のみを通過させるバンドパスフィルタである。
【００２３】
ＲＦフロントエンド１ｂ、１ｃのそれぞれは、ＲＦフロントエンド１ａと同様であるので説明は省略する。ただし、ＲＦフロントエンド１ａ、１ｂ、１ｃで用いられる中間周波数は、多重化された信号が干渉しないように所定の間隔を空けて異ならせる必要がある。
【００２４】
増幅減衰器２ａ、２ｂ、２ｃは、ＲＦフロントエンド１ａ、１ｂ、１ｃから出力される
ＩＦ信号のレベルを調整する。この調整は、後述するレベル制御部６からの指示に基づいて行われる。レベル調整の詳細については、レベル制御部６の説明と合わせて後ほど説明する。なお、増幅減衰器２ａ、２ｂ、２ｃが本発明のレベル調整手段に相当し、レベル制御部６がレベル制御手段に相当する。
【００２５】
ミキサ３は、ＲＦフロントエンド１ａ、１ｂ、１ｃから出力されるＩＦ信号を多重化する。Ａ／Ｄ変換器４は多重化されたＩＦ信号をデジタル信号に変換し、ＤＳＰ５は多重化された信号にチャネル分離や変復調といったデジタル信号処理を行う。
【００２６】
このように無線ＬＡＮ、地上デジタルテレビ、携帯電話といった異なる無線方式の電波を同時に受信することができ、例えば地上デジタルテレビを見ながら、携帯電話で通話し、インターネットからデータをダウンロードするということが同時にできるようになる。本無線通信装置では、Ａ／Ｄ変換器４およびＤＳＰ５を共用化しているため、装置の小型軽量化、製造コストの減少、消費電力の削減を図ることができる。
【００２７】
レベル制御部６は、各ＲＦフロントエンドの増幅減衰器２ａ、２ｂ、２ｃでのレベル調整の量を、ＤＳＰ５の復調情報に基づいて制御する。レベル制御部６の行う制御方法としては、以下の方法が考えられる。例えば、自端末宛の電波の送信があるかをチェックしたり、送信に先立って通信路が空いているかを確認するキャリアセンス中は、実際に通信を行っている場合よりも出力するＩＦ信号のレベルが低くなるように制御することが好ましい。地上デジタルテレビ放送を受信中で、無線ＬＡＮおよび携帯電話は通信中ではない場合には、図２に示すように無線ＬＡＮと携帯電話のＩＦ信号のレベルを下げる。キャリアセンス中は必要な信号レベルが低いため無線ＬＡＮおよび携帯電話のＩＦ信号のレベルを下げることができ、これにより地上デジタルテレビ放送のＩＦ信号のノイズが減り通信装置全体としての通信品質が向上する。
【００２８】
また、複数の無線方式が同時に通信をしている場合に、無線方式ごとにあらかじめ定められた優先度に応じてＩＦ信号のレベルを調整することも好ましい。例えば、３種類全ての無線方式で通信中の場合には、携帯電話の優先度を最も高く設定し、地上デジタルテレビ、無線ＬＡＮの順で優先度を低くする。このような優先度にしたがってＩＦ信号のレベル調整を行うと、３つ全ての方式で通信中の場合には、図３に示すように携帯電話、地上デジタルテレビ、無線ＬＡＮの順番で優先的に通信品質が確保されるようにＩＦ信号のレベルが調整される。なお、上記の優先度の設定は例示であって、どのように設定しても構わない。
【００２９】
また、ＤＳＰ５に入力されるＩＦ信号にノイズが多く誤り率が大きい場合には、そのＩＦ信号のレベルを大きくするレベル調整及び／又は他のＩＦ信号のレベルを小さくするレベル調整を行うことも好ましい。このような調整を行うことで、受信した信号の受信感度に応じて適応的に各ＩＦ信号のレベルを調整して最適な通信品質を得ることが可能となる。
【００３０】
このように複数の方式のＩＦ信号を多重化する際に、各ＩＦ信号のレベルを調整することで本無線通信装置全体として最適な通信品質を確保することが可能となる。また、優先度の高いＩＦ信号のレベルを大きく調整することで、利用者にとって必要な通信の通信品質を確保することができる。また、ＩＦ信号のレベルを調整して他のＩＦ信号に与えるノイズを少なくするので、各ＩＦ信号間の周波数間隔を小さくすることができ、ＩＦ信号の占有帯域を狭くすることができる。あるいは、他のＩＦ信号に与える影響が少ないため、ＩＦフィルタ（バンドパスフィルタ）１４としてフィルタ性能の低いフィルタを用いても一定の通信品質を確保することができ、製造コストを抑えることができる。
【００３１】
上記の説明では、受信する信号として、無線ＬＡＮ、地上デジタルテレビ放送、携帯電話の３つを例としてあげたが、３種類以上であっても受信信号の種類の数だけＲＦフロントエンドを設けて所定のＩＦ周波数に周波数変換した上で多重化すれば、これら３種類以上の受信信号を同時に処理することが可能となる。また、受信信号の方式に制限はなく、異なる周波数帯域や、異なる変調方式、異なるアクセス方式、およびこれらの組み合わせの任意の受信信号を受信する構成として構わない。
【００３２】
また、上記のＤＳＰ５およびレベル制御部６は、専用のハードウェアを用いて構成することを想定しているが、この際、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やリコン
フィグラブルチップ（Reconfigurable Chip）などの再構成可能なデバイスを用いること
が好ましい。このように再構成可能なデバイスは、ソフトウェアによって配線回路を変更できるため、ハードウェアを変えることなくソフトウェアのみの変更によって処理の内容を変えることができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態に係る無線通信装置を備えた車載無線通信システムである。本実施形態における無線通信装置も３種類の通信システムと通信することが可能である。その３種類の通信システムは、自動料金収受システム（ＥＴＣ）、道路交通情報提供システム（ＶＩＣＳ）、携帯電話（セルラー電話）である。本実施形態における無線通信装置は、第１の実施形態と同様にこれら複数の方式の電波を受信し、受信信号を多重化して処理する。第２の実施形態の構成および作用は基本的に同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００３４】
図４は、本実施形態に係る車載無線通信システムの構成を示す図である。本無線通信システムは車両に搭載されており、車両状態取得部７が車両状態を取得する。より具体的には、車両状態取得部７は、ＧＰＳ７１、キースイッチ７２、車速センサ７３、エアバッグ７４などの車両制御情報取得手段を利用して、自車の位置、走行中か停車中か、走行速度、衝突の有無などの車両状態を検出する。車両状態取得部７は、これらセンサから得られる情報と車両状態との関係をあらかじめ格納しておいた車両状態定義テーブル８を参照し、車両状態を決定する。すなわち、本実施形態に係る車載無線通信装置では、車両の制御情報を取得する車両制御情報取得手段と、車両制御情報と車両状態との関連づけをあらかじめ格納した車両状態定義テーブルとを用いて、車両状態を取得する。
【００３５】
本実施形態におけるレベル制御部６は、第１の実施形態と同様に、各無線方式の通信状態（通信中かキャリアセンス中か）や各機能の優先度、各ＩＦ信号の通信品質に基づいてＩＦ信号のレベルを調整することができる。さらに本実施形態におけるレベル制御部６は、車両状態取得部７が取得した車両状態に基づいてＩＦ信号のレベル調整を行うことができる。
【００３６】
例えば、ＧＰＳ７１から自車の位置が有料道路の料金所付近であることが検知できたときには、ＥＴＣのＩＦ信号のレベルを大きくする調整を行うことで、ＥＴＣの通信を良好に行うことが可能となる。また、キースイッチ７２からエンジンを始動したことが検知されれば、ＶＩＣＳのＩＦ信号のレベルを大きくする調整を行うことが好ましい。エンジン始動直後は交通情報が未取得であるため、早急に交通情報を取得することが望まれるからである。また、エアバッグ７４（の始動）によって衝突を検知した場合には、携帯電話のＩＦ信号のレベルを大きくすることで外部との連絡手段である携帯電話の機能を優先する。この他にも、走行中や停車中の状態に応じた通信機能の優先度を適宜設定してＩＦ信号のレベル調整を行う。
【００３７】
このように本実施形態に係る車載無線通信システムは、ＩＦ信号を多重化することでＡ
／Ｄ変換器およびＤＳＰを共用し、装置の小型軽量化、コスト削減など第１の実施形態と同様の効果が得られる。車載用の無線通信装置は、特に設置面積が限られているため小型化のメリットが大きい。また、複数の方式のＩＦ信号を多重化する際に、各ＩＦ信号のレベルを調整することで通信品質を向上させることができる。さらに、車両状態に応じて各通信方式の優先度を定め優先度の高い通信の品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態に係る無線通信装置の構成を示す図である。
【図２】ＩＦ信号多重化時のレベル調整処理を説明する図である。
【図３】ＩＦ信号多重化時のレベル調整処理を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係る車載無線通信システムの構成を示す図である。
【図５】従来の無線通信装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ａ、１ｂ、１ｃ ＲＦフロントエンド
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ アンテナ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 局所発振器
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ミキサ（合波器）
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 周波数変換部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ ＩＦフィルタ
２ａ、２ｂ、２ｃ 増幅減衰器
３ ミキサ（合波器）
４ Ａ／Ｄ変換器
５ ＤＳＰ
６ レベル制御部
７ 車両状態取得部
７１ ＧＰＳ装置
７２ キースイッチ
７３ 車速センサ
７４ エアバッグ
８ 車両状態定義テーブル
１００ 車両
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナによって受信された信号を多重化して処理する受信装置であって、
アンテナと、前記アンテナによって受信された信号の周波数を変換する周波数変換手段と、周波数変換された信号から所定の周波数範囲の信号を通過させるフィルタと、からなる複数のフロントエンドと、
前記複数のフロントエンドのそれぞれから出力される信号のレベルを調整するレベル調整手段と、
前記複数のフロントエンドから出力されレベル調整された信号を合成する合成手段と、
前記合成手段によって合成された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段によって得られた信号をデジタル信号処理する信号処理手段と、
前記レベル調整手段が行うレベル調整の量を制御して多重化された信号間での信号の干渉を抑制するレベル制御手段と、
を有する受信装置。
【請求項２】
前記レベル制御手段は、信号処理手段の復調情報に基づいて、前記レベル調整手段が行うレベル調整の量を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記レベル制御手段は、キャリアセンス中の信号のレベルが、通信中の信号のレベルよりも低くなるようにレベル調整量を決定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の受信装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の受信装置と、
車両状態を取得する車両状態取得手段と、
を備え、
前記レベル制御手段は、車両状態に応じて前記レベル調整手段が行うレベル調整の量を決定する
ことを特徴とする車載通信システム。
【請求項５】
請求項４に記載の車載通信システムを備えた車両。
【請求項１】
複数のアンテナによって受信された信号を多重化して処理する受信装置であって、
アンテナと、前記アンテナによって受信された信号の周波数を変換する周波数変換手段と、周波数変換された信号から所定の周波数範囲の信号を通過させるフィルタと、からなる複数のフロントエンドと、
前記複数のフロントエンドのそれぞれから出力される信号のレベルを調整するレベル調整手段と、
前記複数のフロントエンドから出力されレベル調整された信号を合成する合成手段と、
前記合成手段によって合成された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段によって得られた信号をデジタル信号処理する信号処理手段と、
前記レベル調整手段が行うレベル調整の量を制御して多重化された信号間での信号の干渉を抑制するレベル制御手段と、
を有する受信装置。
【請求項２】
前記レベル制御手段は、信号処理手段の復調情報に基づいて、前記レベル調整手段が行うレベル調整の量を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】
前記レベル制御手段は、キャリアセンス中の信号のレベルが、通信中の信号のレベルよりも低くなるようにレベル調整量を決定する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の受信装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の受信装置と、
車両状態を取得する車両状態取得手段と、
を備え、
前記レベル制御手段は、車両状態に応じて前記レベル調整手段が行うレベル調整の量を決定する
ことを特徴とする車載通信システム。
【請求項５】
請求項４に記載の車載通信システムを備えた車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２２１６６１（Ｐ２００７−２２１６６１Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４２３７３（Ｐ２００６−４２３７３）
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（５０２０８７４６０）株式会社トヨタＩＴ開発センター (232)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＣＳ
【出願人】（５０２０８７４６０）株式会社トヨタＩＴ開発センター (232)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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