無線信号の受信機、受信方法、受信用プロセッサ及びプログラム
【課題】 弱い正規信号やノイズの到達後に、より強い後の正規信号が連続して到達した場合でも、必要な正規信号を確実に受信できるようにする。
【解決手段】 本発明に係る無線信号の受信機１Ｒは、複数の受信系１Ａ，１Ｂと、複数の受信系１Ａ，１Ｂにおける受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出可能な検出部１１０Ａと、到達が検出された受信信号が正規のＰＤＵであるか否かの判定を行う判定部１１０Ｃと、正規と判定されたＰＤＵのデータ復調を行う復調部１１０Ｄとを備えている。検出部１１０Ａは、受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の無線信号の到達を検出可能である。また、判定部１１０Ｃは、複数の受信信号の到達が検出された場合に、それらの受信信号が各々正規の前記ＰＤＵであるか否かを判定する。
【解決手段】 本発明に係る無線信号の受信機１Ｒは、複数の受信系１Ａ，１Ｂと、複数の受信系１Ａ，１Ｂにおける受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出可能な検出部１１０Ａと、到達が検出された受信信号が正規のＰＤＵであるか否かの判定を行う判定部１１０Ｃと、正規と判定されたＰＤＵのデータ復調を行う復調部１１０Ｄとを備えている。検出部１１０Ａは、受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の無線信号の到達を検出可能である。また、判定部１１０Ｃは、複数の受信信号の到達が検出された場合に、それらの受信信号が各々正規の前記ＰＤＵであるか否かを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）の分野において好適な無線信号の受信機、受信方法、当該受信機に搭載される無線信号の受信用プロセッサ、及び、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信においては、送信機から送信される信号電力が一定であっても、距離や電波の伝搬路によって受信機が受信する信号レベルが変化する。そこで、受信機側での信号レベルを一定に保つために、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、高度道路交通システム（ＩＴＳ）の分野では、車両に搭載された車載通信装置同士や、これらと道路側のインフラ設備に装備された路側通信装置との間で通信を行うことにより、道路交通の安全性を高める技術が検討されている。
【０００３】
例えば、出会い頭衝突や右直衝突等の事故が予想される各車両に対して、車両の現在位置等を含む車両情報をお互いの車載通信装置が情報交換できれば、衝突の危険性を車両の運転者に警告したり、場合によっては運転操作介入を自動的に行ったりすることができ、事故防止に役立てることができる。
特に、交差点付近では車両同士の出会い頭衝突が発生し易いので、上記のような事故を防止する必要性が高い。
【０００４】
しかし、都市部の交差点付近には高層建造物が林立するため、車両同士の間で電波の見通しが良くないことが多く、車載通信装置間で互いの情報を交換するのは困難である。
このため、路側通信装置が車両情報の仲介役となり、交差点近傍の多数の車載通信装置から収集した車両の現在位置等の車両情報を各車載通信装置に伝送するようにすれば、各車両が他車の車両情報をほぼリアルタイムに察知することができ、道路交通の安全性を高めることができる。
【０００５】
この場合、各車載通信装置間のアクセス制御方式としては、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access /Collision Avoidance）が用いられると推定される。すなわち、各車載通信装置は、他の車載通信装置から無線信号の送信がないことを確認した上で、順に無線信号を外部に送信する。
このため、存在しない筈の端末からの送信要求によって正規の車載通信装置の送信が阻害される、いわゆる隠れ端末のような問題がなければ、各車載通信装置から送信された無線信号（電波信号）は互いに重複せずに、時系列的に並んで送信されることになる。
【０００６】
なお、上記高度道路交通システムで使用する無線信号は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ／ｐの規格に準じる場合には、この規格に基づくプロトコルデータユニット（Protocol Data Unit：以下、「ＰＤＵ」という。）の単位で送信される。また、このＰＤＵの１つのフレーム長さは約１ｍ秒程度であり、各フレーム間には約４０μ秒程度の時間的隙間（ガードタイム）が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記高度道路交通システムでは、位置が異なる多数の車載通信装置から送信される無線信号を、１台の路側通信装置が確実に受信する必要があるが、各車載通信装置からの電波の強度は相互に大幅に異なる。
例えば、電波の強度は、自由空間に近い田舎では距離の２乗に反比例し、建造物の多い都市部では距離の４乗に反比例して、電波が減衰すると言われている。都市部での電波の減衰は建造物による電波の反射が主な原因である。
【０００９】
また、各車載通信装置が送信する無線信号は電波の反射によってマルチパスの状態となり、フェージングが発生し得るので、同じ車載通信装置から送信された無線信号であっても、僅かな条件の違いで路側通信装置が受信する信号レベルが急激に低下することが想定される。この低下の程度は、例えば３２ｄＢにも及ぶことが確認されている。
【００１０】
この点、路側通信装置の受信機には、前記ＡＧＣ回路が搭載されているので、レベル差の大きい無線信号に対しても利得制御機能によって受信レベルの均一化が図られる。
すなわち、路側通信装置の受信機では、受信信号強度の上昇によって無線信号の到達を検出すると、入力信号のレベル（受信信号強度）に合わせてＡＧＣ回路のゲインを設定し、その無線信号がノイズであるか、或いは復調すべき正規のＰＤＵ（以下、「正規パケット」ということがある。）であるかを判定するようになっている。
【００１１】
しかしながら、高度道路交通システムに用いる路側通信装置の場合には、ノイズの多い環境であることと、隠れ端末が存在し得るという特殊性から、比較的弱い無線信号（正規信号だけでなく、ノイズも含む「電波」の意味。）の到達後に、それより強い正規の無線信号が連続して到達することがある。
この場合、前の無線信号が正規パケットであるか否かを判定している最中に、次の無線信号が到達すると、次の無線信号が正規パケットであるか否かの判定処理が間に合わず、次の無線信号に含まれる正規パケットを取り逃がす恐れがある。
【００１２】
また、次の無線信号が正規パケットであるか否かを判定するためには、ＡＧＣ回路でのゲインを次の無線信号に合わせる必要がある。
この場合、従来の受信機では、ある無線信号が正規パケットであるか否かの判定中は、その判定が終了するまでＡＧＣ回路のゲインを維持するので、前の無線信号に対する判定中に、より強い次の無線信号が到達した場合には、ＡＧＣ回路でのゲインが高すぎて次の無線信号が飽和（サチュレーション）することがある。
【００１３】
このように、後に到達した無線信号が飽和すると、この無線信号が正規パケットか否かの判定ができなくなり、仮にそれが正規パケットであった場合でもノイズと判定されてしまい、後の無線信号に含まれる有用な正規パケットが捕捉できなくなる。
一方、高度道路交通システムを想定すると、交差点付近に設置される路側通信装置に近い車両からの車両情報ほどより有用であると考えられるので、後から到達した強度の大きい無線信号を確実に受信することは極めて重要である。
【００１４】
本発明は、上記のような課題に鑑み、弱い正規信号やノイズの到達後に、より強い後の正規信号が連続して到達した場合でも、必要な正規信号を確実に受信することができる無線信号の受信機等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１） 本発明の受信機は、複数の受信系と、複数の前記受信系における受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出可能な検出部と、到達が検出された前記受信信号が正規のＰＤＵであるか否かの判定を行う判定部と、正規と判定された前記ＰＤＵのデータ復調を行う復調部と、を備えた無線信号の受信機であって、前記検出部は、前記受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の発信源の異なる前記受信信号の到達を検出可能であり、前記判定部は、連続する複数の前記受信信号の到達が検出された場合に、それらの前記受信信号が各々正規の前記ＰＤＵであるか否かを判定することを特徴とする。
【００１６】
本発明の受信機によれば、上記検出部が、レベルが異なる複数の発信源の異なる受信信号の到達を検出可能であり、上記判定部が、複数の受信信号の到達が検出された場合に、それらの受信信号が各々正規のＰＤＵであるか否かを判定するので、複数の受信信号のうちのどれが正規のＰＤＵであっても、これを取り逃がすことがない。
このため、弱い無線信号（ノイズを含む「電波」の意味。）の到達後により強い後の正規信号が連続して到達した場合でも、後の正規信号に含まれる正規のＰＤＵをデータ復調でき、当該後の正規信号を確実に受信することができる。
【００１７】
（２） ここで、弱い方の前記受信信号を第１無線信号とし、これに連続する強い方の後の前記受信信号を第２無線信号としたとき、本発明の受信機における前記復調部は、前記第２無線信号が正規の前記ＰＤＵであると判定された場合には、前記第１無線信号の判定結果に拘わらず、当該第２無線信号を復調対象とすることが好ましい。
その理由は、例えば高度道路交通システムにおいては、路側通信装置に搭載される本発明の受信機により近い車両情報ほど有用であることから、前に到達した弱い方の無線信号よりも、後に到達した強い方の正規信号の方を確実に受信すべきだからである。
【００１８】
（３） また、本発明の受信機において、複数の前記受信系ごとに設けられた増幅率を可変に設定可能な増幅回路と、前記受信レベルに対応して前記増幅回路の増幅率を制御するゲイン制御部とを更に備えていることが好ましい。
この場合、前記ゲイン制御部は、前記第１無線信号の到達が検出された場合には、複数の前記受信系のうちの１つである第１受信系の増幅率のみを前記受信レベルに合わせて変化させ、前記第２無線信号の到達が検出された場合には、前記第１受信系以外の第２受信系の増幅率のみを前記受信レベルに合わせて変化させることが好ましい。
この場合、第１無線信号の後に第２無線信号が連続して到達した場合でも、第２無線信号の飽和を防止することができる。
このため、強い方の後の無線信号が正規パケットである場合に、それがノイズと判定されることがなく、後の正規信号を正規パケットとして確実に受信することができる。
【００１９】
（４） また、本発明の受信機では、前記第１無線信号に対する前記ＰＤＵの復調をしている間に前記第２無線信号の到達が検出された場合に、前記第２無線信号が正規の前記ＰＤＵでないと判定されたとき、前記第１無線信号に対する前記ＰＤＵの復調を継続することができる。
ここで、前記第２無線信号は、前記第１無線信号のレベルがフェージングにより増加した場合に、異なる無線信号の到達として検出されたものも含む。このような場合、前記第１無線信号の復調を止め第２無線信号の復調をするよりも、前記第１無線信号の復調を継続することによって、より適当な復調を行うことが可能となる。
【００２０】
（５） また、本発明の受信機において、前記復調部は、復調対象とする正規の前記ＰＤＵを決定してから、複数の前記受信系の出力信号を合成した合成信号に対してデータ復調を行うことが好ましい。
この場合、上記制御部が、正規のＰＤＵの決定後に、複数の受信系の出力信号を合成した合成信号に対してデータ復調を行うので、正規のＰＤＵに対するデータ復調を精度良く行うことができる。
【００２１】
（６） 本発明の受信方法は、本発明の受信機が行う無線信号の受信方法であって、当該受信機と同様の作用効果を奏する。
（７） 本発明の受信用プロセッサは、本発明の受信機に搭載される無線信号の受信用プロセッサであって、当該受信機と同様の作用効果を奏する。
（８） また、本発明のプログラムは、本発明の受信用プロセッサが実行するプログラムであって、当該受信用プロセッサと同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２２】
以上の通り、本発明によれば、複数の受信信号の到達が検出された場合に、それらの受信信号が各々正規のＰＤＵであるか否かを判定するので、弱い正規信号やノイズの到達後に、より強い後の正規信号が連続して到達した場合でも、後の正規信号を確実に受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】高度道路交通システムの全体構成を示すための道路平面図である。
【図２】路側通信装置に搭載された本発明の実施形態に係る受信機の内部構成を示すブロック図である。
【図３】受信用プロセッサによる処理内容の具体例を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は異なる位置にある２台の車両が無線信号を送信する場合の道路側面図であり、（ｂ）及び（ｃ）はその各車両が送信する無線信号のフレームと、その無線信号の可変アンプ（ＡＧＣ回路）への入力波形とを示す図であり、（ｄ）は携帯電話などから受信機がノイズを受信する場合の説明図である。
【図５】従来の受信機が、強い正規パケットの到達前にノイズを受信した場合のタイムチャートであり、（ａ）は可変アンプの入力波形、（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化、（ｃ）は可変アンプのゲインの時間的変化、（ｄ）は可変アンプの出力波形、（ｅ）は自己相関信号の時間的変化を示している。
【００２４】
【図６】本発明の実施形態に係る受信機が、強い正規パケットの到達前にノイズを受信した場合のタイムチャートであり、（ａ）は可変アンプの入力波形、（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化、（ｃ）は第１受信系の可変アンプのゲインの時間的変化、（ｄ）は第１受信系の可変アンプの出力波形、（ｅ）は第２受信系の可変アンプのゲインの時間的変化、（ｆ）は第２受信系の可変アンプの出力波形を示している。
【図７】本発明の実施形態に係る受信機が、フェージングによってレベルが漸増する正規パケットを受信した場合のタイムチャートであり、（ａ）は可変アンプの入力波形、（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化、（ｃ）は第１受信系の可変アンプのゲインの時間的変化、（ｄ）は第１受信系の可変アンプの出力波形、（ｅ）は第２受信系の可変アンプのゲインの時間的変化、（ｆ）は第２受信系の可変アンプの出力波形を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔システムの全体構成〕
図１は、高度道路交通システムの全体構成を示すための道路平面図である。
図１に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交差点付近に設けられた路側通信装置１と、この装置１と通信可能な複数の車載通信装置３とから構成されており、図１の中央付近に示す路側通信装置１は、例えば交差点の信号機２の支柱に設置されている。
【００２６】
道路を走行する各車両には、それぞれ、路側通信装置１と通信可能な車載通信装置３が搭載されている。路側通信装置１は、その通信可能エリア内にある多数（例えば２００台程度が想定される。）の車載通信装置３と通信可能である。
路側通信装置１は、交通管制センターの中央装置４と接続され、この中央装置４と路側通信装置１との間は有線（無線でも可）で接続されている。また、各交差点に位置する路側通信装置１同士の路路間通信と、路側通信装置１と車載通信装置３との間の路車及び車路間通信と、車載通信装置３同士の車車間通信には、無線通信が用いられる。このうち車載通信装置３同士の車車間通信には、ＣＳＭＡ／ＣＡが用いられると推定される。
【００２７】
本実施形態では、通信装置１，３間の無線通信の変調方式として、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）が採用されている。
この方式は、送信データを多数の搬送波（サブキャリア）に乗せるマルチキャリアのデジタル変調方式であり、各サブキャリアは互いに直交しているため、周波数軸で重なりが生じる程に密にデータを並べられる利点がある。
【００２８】
更に、本実施形態の車載通信装置３は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ／ｐに準拠したフォーマットの無線信号を、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御方式を用いて送信する。
このため、各車載通信装置３が送信する正規のフレーム（例えば、長さ約１ｍ秒）は、互いに重複せずに時系列的に並んで送信され、このフレーム間には、例えば４０μ秒程度の時間的な隙間がある。各車載通信装置３の送信機から送信されるフレーム数は、いわゆるバーストモードの場合を除いて原則として１つである。
【００２９】
なお、通常、「フレーム」は、レイヤ２の通信で使われるＰＤＵの呼び名であり、「パケット」は、レイヤ３の通信で使われる呼び名であることが多いが、本明細書では、特にそのような区別を意識せず、「パケット」と「フレーム」をいずれも単なるＰＤＵの一種として併用している。
また、単に「信号」と言えば、一般には、必要な情報を含む「狭義の信号」のことをいい、この狭義の信号を妨害する「ノイズ」と区別する意味で使用されるが、本明細書において単に「信号」というときは、かかる「狭義の信号」と「ノイズ」の双方を含めた「広義の信号」のことを意味するものとする。従って、本明細書における「受信信号」及び「無線信号」には、送信側が乗せた情報を有する狭義の信号（正規のＰＤＵ）と、その情報を有しない或いはその情報が崩れたノイズとの双方が含まれる。
【００３０】
〔路側通信装置の受信機〕
次に、路側通信装置１に搭載された受信機の内部構成について説明する。
図２は、路側通信装置１内の受信機１Ｒの内部構成を示すブロック図である。
なお、本発明は、ノイズを含む前の無線信号の後に連続して到達する、より強い車載通信装置３の送信信号を路側通信装置１が適切に受信するための新たな方策を提案するものであるから、以下において、路側通信装置１を「受信機１Ｒ」、車載通信装置３を「送信機３Ｓ」として説明する。
【００３１】
路側通信装置１内の受信機１Ｒは、２系統の受信系１Ａ，１Ｂと、これらに対する受信制御を行う受信用プロセッサ１１０とを備え、各受信系１Ａ，１Ｂは、図１に示す各構成要素を図示の通り接続することによって構成されている。
すなわち、受信機１Ｒの各受信系１Ａ，１Ｂは、それぞれ、左側から順に、アンテナ１０１、バンドパスフィルタ１０２、ローノイズアンプ１０３、アッテネータ１０４、ローノイズアンプ１０５、ＡＧＣ回路よりなる可変アンプ１０６、直交復調器１０７、Ａ／Ｄ変換器１０８及び検波回路１０９を備えている。
【００３２】
まず、各送信機３Ｓから送信された無線信号はアンテナ１０１によって受信され、この受信信号のうち、所定帯域の信号がバンドパスフィルタ１０２によって抽出される。
抽出された信号は、ローノイズアンプ１０３、アッテネータ１０４、ローノイズアンプ１０５、及び、自動利得制御機能を有する増幅回路である可変アンプ１０６によって、全体的に増幅されるようになっている。
【００３３】
可変アンプ１０６の出力信号は、直交復調器１０７により同相成分であるＩ信号と、直交成分であるＱ信号とに復調され、この各成分の信号は次段のＡ／Ｄ変換器１０８によりデジタル化されて、受信用プロセッサ１１０に入力される。
また、ローノイズアンプ１０５の出力信号、すなわち、可変アンプ（ＡＧＣ回路）１０６への入力信号は検波回路１０９で包絡線検波され、この包絡線の信号レベルである受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication 以下、本明細書において、「受信レベル」ということがある。）も受信用プロセッサ１１０に入力される。
【００３４】
すなわち、各受信系１Ａ，１Ｂは１つの受信用プロセッサ１１０によって制御処理されるようになっており、各受信系１Ａ，１ＢのＡ／Ｄ変換器１０８と検波回路１０９の出力信号は、いずれも１つの受信用プロセッサ１１０に入力される。
本実施形態の受信用プロセッサ１１０は、例えば、複数受信系の制御プログラムを記憶したＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）よりなり、その制御プログラムの実行によって実現される機能部として、検出部１１０Ａと、ゲイン制御部１１０Ｂと、判定部１１０Ｃと、復調部１１０Ｄとを備えている。
【００３５】
このうち、検出部１１０Ａは、両受信系１Ａ，１Ｂの可変アンプ１０６への入力信号のレベル（ＲＳＳＩ）の上昇を常に監視しており、ＲＳＳＩが小さい方の第１の閾値Ｔｈ１を超えたか否かによって、弱い方の無線信号（以下、「第１無線信号」ということがある。）の到達を検出する。
また、検出部１１０Ａは、ＲＳＳＩが大きい方の第２の閾値Ｔｈ２を超えたか否かによって、強い方の無線信号（以下、「第２無線信号」ということがある。）の到達を検出する。
【００３６】
すなわち、受信用プロセッサ１１０の検出部１１０Ａは、最初の無線信号（第１無線信号）の到達を検出するための第１の閾値Ｔｈ１に加えて、その無線信号に連続して到達し得る次の強い無線信号（第２無線信号）を検出するための第２の閾値Ｔｈ２を、更に保持している。
なお、路側通信装置１の設置場所によって異なるが、例えば、Ｔｈ１＝−８５ｄＢＭ、Ｔｈ２＝Ｔｈ１＋５ｄＢＭに設定される。
【００３７】
このように、本実施形態の受信機１Ｒでは、未検知の無線信号が到来する前のデフォルト状態において、強弱２種類の無線信号（第１及び第２無線信号）の連続的到達を検出可能な受信体勢になっている。
一方、ゲイン制御部１１０Ｂは、各受信系１Ａ，１ＢでのＲＳＳＩの値に対応して、各受信系１Ａ，１Ｂのアッテネータ１０４の減衰率や可変アンプ１０６に増幅率を、それぞれ独立して可変に設定可能である。
【００３８】
そして、ゲイン制御部１１０Ｂは、第１無線信号の到達が検出された場合には、第１受信系１Ａの増幅率のみをＲＳＳＩの値に合わせて追従させ、第２無線信号の到達が検出された場合には、第２受信系１Ｂの増幅率のみをＲＳＳＩの値に合わせて追従させる。
この場合、第２無線信号の方が第１無線信号よりも強度が大きいので、可変アンプ１０６に対するゲインの設定は、第１受信系１Ａよりも第２受信系１Ｂの方が低めに設定されることになる。
【００３９】
また、判定部１１０Ｃは、連続する第１及び第２無線信号の到達を検出部１１０Ａが検出した場合に、各受信系１Ａ，１Ｂが出力するデジタル化されたＩ信号とＱ信号に対し、それらの信号が各々正規パケットであるかの判定処理を行う。
上記制御部１１０Ｂによる正規パケットか否かの判定処理は、具体的には、受信フレームの先頭部分のプリアンブル（図４（ｂ）参照）に対する自己相関値が所定の閾値を超えたか否かによって行われる。
【００４０】
もっとも、プリアンブルを利用した正規パケットの判別方法としては、自己相関値だけでなく、ＲＳＳＩの差分値（微分値）や加算値（積分値）等の演算結果による判定や、パターン認識法による判定を採用することもできる。
そして、復調部１１０Ｄは、判定部１１０Ｃが正規と判定したパケット（Ｉ信号とＱ信号）に対してデータ復調を行い、その正規パケットに含まれるヘッダ及びデータ情報を抽出する。
【００４１】
また、判定部１１０Ｃは、強い方の無線信号である第２無線信号が正規パケットであると判定した場合には、第１無線信号の判定結果に拘わらず、無条件に当該第２無線信号を判定対象とするようになっている。
その理由は、前記した通り、ＩＴＳにおいては、路側通信装置１により近い車両情報ほど有用であるため、前に到達した弱い方の第１無線信号よりも、後に到達した強い方の第２無線信号を確実に受信すべきだからである。
【００４２】
更に、ゲイン制御部１１０Ｂは、無線信号の到達が検出された場合に、いずれか一方の受信系１Ａ，１Ｂの可変アンプ１０６の増幅率を高速に変化させるが、それ以外の期間は当該可変アンプ１０６の増幅率をほぼ一定に維持するようになっている。
このように、無線信号の到達の検出時以外の期間は、可変アンプ１０６の増幅率がほぼ一定に維持されるので、例えば、プリアンブルに対する自己相関値によって正規パケット否かを判定する場合には、その自己相関値を安定させることができ、正規パケットの判定処理を確実に行えるという利点がある。
【００４３】
〔受信用プロセッサの処理内容の具体例〕
図３は、受信用プロセッサ１１０の処理内容の具体例を示すフローチャートである。
図３に示すように、受信用プロセッサ１１０での受信処理は、前半の「プリアンブル検索モード」と後半の「データ復調モード」とに大きく別れており、「プリアンブル検索モード」では、第１又は第２無線信号のプリアンブルを利用して正規パケットの有無を判定する。
【００４４】
また、「データ復調モード」は、プリアンブルによる同期確立を条件として、後続のデータ受信のために実行されるモードである。このモードでは、例えば最大比合成法によって、各受信系１Ａ，１Ｂの出力信号（Ｉ信号とＱ信号）を合成した合成信号に対するデータ復調が実行される。
なお、各受信系１Ａ，１Ｂの出力信号の合成方法としては、最大比合成法の他に、選択合成法や等利得合成法を採用してもよい。以下、図３のフローチャートに沿って、受信用プロセッサ１１０による無線信号の受信処理をより詳細に説明する。
【００４５】
図３に示すように、受信用プロセッサ１１０は、まずプリアンブル検索モード（図３のステップＳＴ１）を実行する。
このプリアンブル検索モードでは、受信用プロセッサ１１０のゲイン制御部１１０Ｂは、検出部１１０Ａが第１の閾値Ｔｈ１を超えるＲＳＳＩの上昇を検出すると、そのＲＳＳＩの値に合わせて第１受信系１Ａの可変アンプ１０６の増幅率を追従させる。
【００４６】
また、受信用プロセッサ１１０のゲイン制御部１１０Ｂは、検出部１１０Ａが第２の閾値Ｔｈ２を超えるＲＳＳＩの上昇を検出すると、そのＲＳＳＩの値に合わせて第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６の増幅率を追従させる。
このように、プリアンブル検索モードにおいては、受信用プロセッサ１１０は、各受信系１Ａ，１Ｂに含まれる可変アンプ１０６に対して、それぞれ独立して増幅率（ゲイン）を設定する（図３のステップＳＴ２）。
【００４７】
次に、受信用プロセッサ１１０の判定部１１０Ｃは、各受信系１Ａ，１Ｂが受信した無線信号に対して、自己相関値の計算等によってプリアンブルを探索し、これによって正規パケットの有無を判定する（図３のステップＳＴ３）。
判定部１１０Ｃは、上記判定において、プリアンブルが見つからなかった場合には、プリアンブル検索モードを繰り返し実行し、プリアンブルが見つかった場合には、次のデータ復調モードに移行する（図３のステップＳＴ４）。
【００４８】
一方、データ復調モードでは、受信用プロセッサ１１０のゲイン判定部１１０Ｂが、両受信系１Ａ，１Ｂの可変アンプの増幅率を共通の値に設定し直し（図３のステップＳＴ５）、同プロセッサ１１０の復調部１１０Ｄが、両受信系１Ａ，１Ｂからの出力信号を最大比合成法等によって合成し、データ復調を行う（図３のステップＳＴ６）。
次に、復調部１１０Ｄは、ＣＲＣの検出等によって一連のフレーム受信が完了したか否かを判定し（図３のステップＳＴ７）、完了と判定した場合には、動作モードを最初のプリアンブル検索モードに戻し、未完と判定した場合は、当該データ復調モードを繰り返し実行する。
【００４９】
〔各車両の送信信号とその入力波形〕
図４（ａ）は、異なる位置にある２台の車両Ａ，Ｂが無線信号を送信する場合の道路側面図であり、図４（ｂ）及び（ｃ）は、その各車両Ａ，Ｂが送信する無線信号のフレームと、その無線信号の可変アンプ（ＡＧＣ回路）１０６への入力波形とを示す図であり、図４（ｄ）は、携帯電話などから受信機がノイズを受信する場合の説明図である。
図４に示す例では、受信機１Ｒから遠い方の車両（又は携帯電話など）Ｂでの送信時刻をｔ１とし、近い方の車両Ａでの送信時刻をｔ２（＞ｔ１）として、車両Ａからの無線信号が車両Ｂからの無線信号よりも遅れて到着したと仮定している。
【００５０】
図４（ｂ）に示すように、車両Ａ，Ｂの送信信号のフレームには、先頭から順に、プリアンブル、ヘッダ、データ及びＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code）を含んでいる。このＣＲＣは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ／ｐのフォーマットにおける、デジタル信号のフレーム末尾に含まれているエラー検出用の符号データである。
従って、フレーム末尾のＣＲＣを検出することにより、各フレームの受信が終了したことを検出することができる。
【００５１】
一方、図４（ｂ）に示すように、異なる位置にある車両Ａ，Ｂの送信信号の可変アンプ１０６への入力波形には、大きな信号レベル差があり、同一車両に関する入力波形でもフェージングによって信号レベルが変動する。
また、送信機３ＳはＣＳＭＡ／ＣＡ方式でフレームを送信するため、車両Ａ，Ｂがいずれも正規の車載通信装置３を搭載しており、車両Ａが車両Ｂからの電波を適切に受信しておれば、これらの車両Ａ，Ｂが送信する各フレームは互いに重複せず、図４（ｂ）に示すように、受信機１Ｒに到達する車両Ａ，Ｂのフレーム間には所定のガードタイムΔｔ（例えば４０μ秒）が存在する。
【００５２】
ところが、車両Ａが車両Ｂからの電波を適切に受信していない場合（車両Ｂが「隠れ端末」となっている場合）には、例えば図４（ｃ）に示すように、車両Ｂからの比較的弱い正規信号が先に受信機１Ｒに到達してから、それより強い車両Ａからの正規信号が、車両Ｂからの正規信号と重なった状態で連続して受信機１Ｒに到達することがある。
また、図４（ｄ）に示すように、携帯電話など他の周波数帯を用いる機器から発せられた電波の一部が、比較的弱いノイズとなって先に受信機１Ｒに到達し、その後、より強い車両Ａの正規信号がそのノイズを重なった状態で連続して受信機に到達することもある。
このように、強い正規パケット（図４の車両Ａ）の到達前に、それより弱い正規パケット（図４の車両Ｂ）やノイズが到達することにより、両者が重畳した状態で受信機１Ｒのアンテナ１０１に連続的に届く場合がある。
【００５３】
〔無線信号の連続到達とその課題〕
図５は、従来の受信機が、強い正規パケットの到達前に弱いノイズを受信した場合のタイムチャートであり、弱い無線信号の到達後により強い次の無線信号が連続して到達した場合の、従来の受信機の課題を示すものである。
図５（ａ）は、上記の場合における可変アンプ１０６の入力波形を、図５（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化を、図５（ｃ）は可変アンプ１０６のゲインの時間的変化を、それぞれ示している。
【００５４】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、この場合、先に受信機に到達したノイズによりいったんＲＳＳＩ（受信レベル）が上昇し、その後に連続して到達した正規パケットによってＲＳＳＩが更に上昇している。
このさい、最初のノイズによってＲＳＳＩが所定の閾値Ｔｈ１を超え、これによって何らかの無線信号の到達が検出されると、そのＲＳＳＩの値に対応して可変アンプ１０６のゲインが設定され（図５（ｃ）参照）、先に到達した無線信号（この場合はノイズ）に対して正規パケットであるか否かの判定処理が行われる。
【００５５】
このように、先に到達した受信信号が結果的にノイズであったとしても、その判定処理（例えば自己相関値を用いる。）には所定の時間を要するが、かかるノイズに対する判定処理の最中に、次の正規パケットが到達した場合には、当該次の正規パケットに対する判定処理が間に合わないことがある。
このため、図５で想定する場合のように、実際にはノイズの後に到達した無線信号が正規パケットであるにも拘わらず、正規パケットに対するプリアンブルの判別を行えず、当該正規パケットを取り逃がす恐れがある。
【００５６】
一方、次の無線信号が正規パケットであるか否かを判定するためには、可変アンプ１０６のゲインを次の無線信号に合わせる必要があるが、従来の受信機では、ある無線信号が正規パケットであるか否かの判定中は、その判定が終了するまで可変アンプ１０６のゲインを固定して維持するようになっている。
このため、図５（ｄ）に示すように、前の無線信号（この場合はノイズ）に対する判定処理中に、より強い次の正規パケットが到達した場合には、この正規パケットにとっては可変アンプ１０６でのゲインが高すぎて飽和することがある。
【００５７】
このように、次の正規パケットが飽和すると、図５（ｅ）に示すように、その正規パケットの自己相関信号も崩れてしまうので、次の無線信号が正規パケットか否かの判定処理を適切に実行できなくなる。
従って、仮に後の無線信号が正規パケットであった場合でも、これがノイズと判定されてしまい、後の無線信号に含まれる有用な正規パケットが捕捉できなくなる。
なお、図４における先に到達する弱いノイズを、弱い正規信号（図４（ｃ）中の車両Ｂからの正規パケット）と置き換えた場合も、上記と同様の現象が生じる。
【００５８】
また、本実施形態のような高度道路交通システムを想定すると、図４（ａ）に示すように、交差点付近に設置される路側通信装置１から遠い車両Ｂよりも、その装置１により近い方の車両Ａからの車両情報ほど有用であると考えられる。
従って、高度道路交通システムを構成する路側通信装置１の受信機１Ｒの場合には、後から到達したより強度の大きい無線信号を確実に受信することは、極めて重要な課題であると言える。
【００５９】
〔本実施形態の効果（１）〕
図６は、本実施形態の受信機１Ｒが、強い正規パケットの到達前に弱いノイズを受信した場合のタイムチャートであり、弱い無線信号の到達後により強い次の無線信号が連続して到達した場合の、本実施形態の受信機１Ｒの効果を示すものである。
図６（ａ）は、上記の場合における可変アンプの入力波形を、図６（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化を、それぞれ示している。
【００６０】
また、図６（ｃ）は第１受信系１Ａの可変アンプ１０６のゲインの時間的変化を、図６（ｄ）は第１受信系１Ａの可変アンプ１０６の出力波形を、それぞれ示している。
更に、図６（ｅ）は第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６のゲインの時間的変化を、図６（ｆ）は第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６の出力波形を、それぞれ示している。
図６（ｂ）に示すように、先に受信機１Ｒに到達したノイズによってＲＳＳＩが第１の閾値Ｔｈ１を超えると、受信用プロセッサ１１０の検出部１１０Ａが弱い方の第１無線信号の到達を検出する。
【００６１】
このとき、受信用プロセッサ１１０のゲイン制御部１１０Ｂは、図６（ｃ）に示すように、上記ＲＳＳＩの値に対応して、第１受信系１Ａに含まれる可変アンプ１０６のゲインを下げ、第１受信系１ＡにおけるゲインをＲＳＳＩに追従させる。
また、ゲイン制御部１１０Ｂが第１受信系１Ａに対して行うゲイン操作は、最初に到達した第１無線信号の検出時のみであり、後でより強い正規パケットが到達しても、第１受信系１Ａのゲインはそのまま維持される。
このため、図６（ｄ）に示すように、後に到達した正規パケットは、第１受信系１Ａの可変アンプ１０６に対して飽和することがある。
【００６２】
一方、図６（ｂ）に示すように、後に連続して受信機１Ｒに到達した正規パケットによってＲＳＳＩが第２の閾値Ｔｈ１を超えると、検出部１１０Ａが強い方の第２無線信号の到達を検出する。
このとき、受信用プロセッサ１１０のゲイン制御部１１０Ｂは、図６（ｅ）に示すように、上記ＲＳＳＩの値に対応して、第２受信系１Ｂに含まれる可変アンプ１０６のゲインを下げ、第２受信系１ＢにおけるゲインをＲＳＳＩに追従させる。
【００６３】
このため、図６（ｄ）に示すように、後に到達した正規パケットについては、第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６に対しては飽和しなくなるので、第２受信系１Ｂの出力波形に基づいて、プリアンブルを利用した正規パケットか否かの判定処理が行われる。
なお、その後は、第２受信系１Ｂの出力信号（Ｉ信号とＱ信号）を用いて、受信用プロセッサ１１０の復調部１１０Ｄが、前記したデータ復調モード（図３）によって、正規パケットに対するデータ復調を行うことになる。
【００６４】
このように、本実施形態の受信機１Ｒ及び受信用プロセッサ１１０によれば、検出部１１０Ａが、ＲＳＳＩの更なる上昇により、既に到達した先の受信信号と連続する、発信源の異なる後の受信信号の到達を検出可能であり、判定部１１０Ｃが、後の受信信号の到達が検出された場合に、後の受信信号を判定対象とするようになっている。
このため、後の受信信号が正規パケットである場合にこれを取り逃がすことがなく、ノイズや正規信号よりなる弱い無線信号の到達後により強い後の正規信号が連続して到達した場合でも、当該後の正規信号の正規パケットをデータ復調することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、ゲイン制御部１１０Ｂが、各受信系１Ａ，１Ｂに含まれる可変アンプ１０６に対して独立して増幅率（ゲイン）を設定でき、第１無線信号の到達が検出された場合には第１受信系１Ａの増幅率のみを変化させ、第２受信信号の到達が検出された場合には第２受信系１Ｂの増幅率のみを変化させるので、第１無線信号の次に第２無線信号が連続して到達しても、第２無線信号の飽和を防止することができる。
このため、強い方の次の無線信号が正規パケットである場合に、それがノイズと判定されることがなく、次の無線信号を正規パケットとして確実に受信することができる。
【００６６】
このように、本実施形態の受信機１Ｒ及び受信用プロセッサ１１０によれば、図１の路側通信装置１のようなノイズの多い環境に設置される通信装置に使用しても、正規パケットを安定して受信することができる。
なお、図６の場合とは逆に、前の弱い無線信号が正規パケットであり、次のより強い無線信号がノイズであることも考えられるが、この場合には、後から到達した強いノイズの重畳によって、正規パケットの復調がそもそも困難であると考えられるので、さほど大きな問題ではない。
【００６７】
〔本実施形態の効果（２）〕
図７は、本実施形態に係る受信機１Ｒが、フェージングによってレベルが漸増する正規パケットを受信した場合のタイムチャートであり、本実施形態の受信機１Ｒの他の効果を示すものである。
図７（ａ）は、上記の場合における可変アンプの入力波形を、図７（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化を、それぞれ示している。
【００６８】
また、図７（ｃ）は第１受信系１Ａの可変アンプ１０６のゲインの時間的変化を、図７（ｄ）は第１受信系１Ａの可変アンプ１０６の出力波形を、それぞれ示している。
更に、図７（ｅ）は第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６のゲインの時間的変化を、図７（ｆ）は第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６の出力波形を、それぞれ示している。
図７（ａ）に示すように、正規パケットのレベルがフェージングにより漸増し、これにより、ＲＳＳＩは、第１及び第２閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を段階的に超えている（図７（ｂ）参照）。
【００６９】
この際、ＲＳＳＩの値が第１の閾値Ｔｈ１を超えると、受信用プロセッサ１１０のゲイン制御部１１０Ｂは、第１受信系１Ａに含まれる可変アンプ１０６のゲインを下げ、第１受信系１ＡにおけるゲインをＲＳＳＩに追従させる（図７（ｃ）参照）。
また、ＲＳＳＩの値が第２の閾値Ｔｈ２を超え（て、フェージングによるレベルの漸増が異なる無線信号の到達として検出さ）ると、ゲイン制御部１１０Ｂは、第２受信系１Ｂに含まれる可変アンプ１０６のゲインを下げ、第２受信系１ＢにおけるゲインをＲＳＳＩに追従させる（図７（ｅ）参照）。
【００７０】
図７に示す例では、フェージングによるレベル上昇があっても、第１受信系１Ａの可変アンプ１０６の増幅率の方が適切である場合を想定している。このため、図７（ｄ）に示すように、第１受信系１Ａの出力波形により、正規パケットに対する判定処理とデータ復調を行うことができる。
これに対して、図７（ｆ）に示すように、第２受信系１Ｂでの出力波形では、パワーが不十分になり、正規パケットに対する判定処理とデータ復調を行えない可能性がある。
【００７１】
従って、この場合には、受信用プロセッサ１１０の判定部１１０Ｃは、第１受信系１Ａでの出力波形を正規パケットであると判定する。
このため、復調部１１０Ｄにより、正規と判定された第１受信系１Ａからのパケット（Ｉ信号とＱ信号）に対してデータ復調が行われ、その正規パケットに含まれるヘッダ及びデータ情報が抽出されることになる。
【００７２】
このように、本実施形態の受信機１Ｒによれば、２系統の受信系１Ａ，１Ｂを備えており、それらの受信系１Ａ，１Ｂで受信した受信信号が各々正規パケットであるかの判定を行うので、弱い前の無線信号が正規パケットである場合には、この無線信号も判定対象として選択され得る。
このため、本実施形態の受信機１Ｒによれば、図７に示すような、フェージングでレベルが上昇した一連の正規パケットである場合であっても、当該正規パケットを有効にデータ復調することができる。
【００７３】
また、本実施形態の受信機１Ｒでは、正規パケットに対する同期信号を捉えて、データ復調すべき信号を決定した後は、ダイバーシティ受信に切り替えて最大比合成法等によるデータ復調を行うので（図３参照）、データ復調を精度良く行えるという利点もある。
【００７４】
〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内での全ての変更が含まれる。
【００７５】
例えば、上記実施形態において、受信系を３系統以上設けて、検出部１１０Ａにおいて、ＲＳＳＩの上昇を３段階以上で検出して、３種類以上のレベルの無線信号の到達を検出可能としてもよい。
この場合、判定部１１０Ｃは、３つ以上の受信系が出力する各出力信号に対して、各々正規パケットであるか否かを判定することになる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 路側通信装置
１Ｒ 受信機
１Ａ 第１受信系
１Ｂ 第２受信系
３ 車載通信装置
３Ｓ 送信機
１０１ アンテナ
１０２ バンドパスフィルタ
１０３ ローノイズアンプ
１０４ アッテネータ
１０５ ローノイズアンプ
１０６ ＡＧＣ回路（可変アンプ：増幅回路）
１０７ 直交復調器
１０８ Ａ／Ｄ変換器
１０９ 検波回路
１１０ 受信用プロセッサ
１１０Ａ 検出部
１１０Ｂ ゲイン制御部
１１０Ｃ 判定部
１１０Ｃ 復調部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高度道路交通システム（ＩＴＳ：Intelligent Transport System）の分野において好適な無線信号の受信機、受信方法、当該受信機に搭載される無線信号の受信用プロセッサ、及び、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信においては、送信機から送信される信号電力が一定であっても、距離や電波の伝搬路によって受信機が受信する信号レベルが変化する。そこで、受信機側での信号レベルを一定に保つために、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、高度道路交通システム（ＩＴＳ）の分野では、車両に搭載された車載通信装置同士や、これらと道路側のインフラ設備に装備された路側通信装置との間で通信を行うことにより、道路交通の安全性を高める技術が検討されている。
【０００３】
例えば、出会い頭衝突や右直衝突等の事故が予想される各車両に対して、車両の現在位置等を含む車両情報をお互いの車載通信装置が情報交換できれば、衝突の危険性を車両の運転者に警告したり、場合によっては運転操作介入を自動的に行ったりすることができ、事故防止に役立てることができる。
特に、交差点付近では車両同士の出会い頭衝突が発生し易いので、上記のような事故を防止する必要性が高い。
【０００４】
しかし、都市部の交差点付近には高層建造物が林立するため、車両同士の間で電波の見通しが良くないことが多く、車載通信装置間で互いの情報を交換するのは困難である。
このため、路側通信装置が車両情報の仲介役となり、交差点近傍の多数の車載通信装置から収集した車両の現在位置等の車両情報を各車載通信装置に伝送するようにすれば、各車両が他車の車両情報をほぼリアルタイムに察知することができ、道路交通の安全性を高めることができる。
【０００５】
この場合、各車載通信装置間のアクセス制御方式としては、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access /Collision Avoidance）が用いられると推定される。すなわち、各車載通信装置は、他の車載通信装置から無線信号の送信がないことを確認した上で、順に無線信号を外部に送信する。
このため、存在しない筈の端末からの送信要求によって正規の車載通信装置の送信が阻害される、いわゆる隠れ端末のような問題がなければ、各車載通信装置から送信された無線信号（電波信号）は互いに重複せずに、時系列的に並んで送信されることになる。
【０００６】
なお、上記高度道路交通システムで使用する無線信号は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ／ｐの規格に準じる場合には、この規格に基づくプロトコルデータユニット（Protocol Data Unit：以下、「ＰＤＵ」という。）の単位で送信される。また、このＰＤＵの１つのフレーム長さは約１ｍ秒程度であり、各フレーム間には約４０μ秒程度の時間的隙間（ガードタイム）が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８４１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記高度道路交通システムでは、位置が異なる多数の車載通信装置から送信される無線信号を、１台の路側通信装置が確実に受信する必要があるが、各車載通信装置からの電波の強度は相互に大幅に異なる。
例えば、電波の強度は、自由空間に近い田舎では距離の２乗に反比例し、建造物の多い都市部では距離の４乗に反比例して、電波が減衰すると言われている。都市部での電波の減衰は建造物による電波の反射が主な原因である。
【０００９】
また、各車載通信装置が送信する無線信号は電波の反射によってマルチパスの状態となり、フェージングが発生し得るので、同じ車載通信装置から送信された無線信号であっても、僅かな条件の違いで路側通信装置が受信する信号レベルが急激に低下することが想定される。この低下の程度は、例えば３２ｄＢにも及ぶことが確認されている。
【００１０】
この点、路側通信装置の受信機には、前記ＡＧＣ回路が搭載されているので、レベル差の大きい無線信号に対しても利得制御機能によって受信レベルの均一化が図られる。
すなわち、路側通信装置の受信機では、受信信号強度の上昇によって無線信号の到達を検出すると、入力信号のレベル（受信信号強度）に合わせてＡＧＣ回路のゲインを設定し、その無線信号がノイズであるか、或いは復調すべき正規のＰＤＵ（以下、「正規パケット」ということがある。）であるかを判定するようになっている。
【００１１】
しかしながら、高度道路交通システムに用いる路側通信装置の場合には、ノイズの多い環境であることと、隠れ端末が存在し得るという特殊性から、比較的弱い無線信号（正規信号だけでなく、ノイズも含む「電波」の意味。）の到達後に、それより強い正規の無線信号が連続して到達することがある。
この場合、前の無線信号が正規パケットであるか否かを判定している最中に、次の無線信号が到達すると、次の無線信号が正規パケットであるか否かの判定処理が間に合わず、次の無線信号に含まれる正規パケットを取り逃がす恐れがある。
【００１２】
また、次の無線信号が正規パケットであるか否かを判定するためには、ＡＧＣ回路でのゲインを次の無線信号に合わせる必要がある。
この場合、従来の受信機では、ある無線信号が正規パケットであるか否かの判定中は、その判定が終了するまでＡＧＣ回路のゲインを維持するので、前の無線信号に対する判定中に、より強い次の無線信号が到達した場合には、ＡＧＣ回路でのゲインが高すぎて次の無線信号が飽和（サチュレーション）することがある。
【００１３】
このように、後に到達した無線信号が飽和すると、この無線信号が正規パケットか否かの判定ができなくなり、仮にそれが正規パケットであった場合でもノイズと判定されてしまい、後の無線信号に含まれる有用な正規パケットが捕捉できなくなる。
一方、高度道路交通システムを想定すると、交差点付近に設置される路側通信装置に近い車両からの車両情報ほどより有用であると考えられるので、後から到達した強度の大きい無線信号を確実に受信することは極めて重要である。
【００１４】
本発明は、上記のような課題に鑑み、弱い正規信号やノイズの到達後に、より強い後の正規信号が連続して到達した場合でも、必要な正規信号を確実に受信することができる無線信号の受信機等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１） 本発明の受信機は、複数の受信系と、複数の前記受信系における受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出可能な検出部と、到達が検出された前記受信信号が正規のＰＤＵであるか否かの判定を行う判定部と、正規と判定された前記ＰＤＵのデータ復調を行う復調部と、を備えた無線信号の受信機であって、前記検出部は、前記受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の発信源の異なる前記受信信号の到達を検出可能であり、前記判定部は、連続する複数の前記受信信号の到達が検出された場合に、それらの前記受信信号が各々正規の前記ＰＤＵであるか否かを判定することを特徴とする。
【００１６】
本発明の受信機によれば、上記検出部が、レベルが異なる複数の発信源の異なる受信信号の到達を検出可能であり、上記判定部が、複数の受信信号の到達が検出された場合に、それらの受信信号が各々正規のＰＤＵであるか否かを判定するので、複数の受信信号のうちのどれが正規のＰＤＵであっても、これを取り逃がすことがない。
このため、弱い無線信号（ノイズを含む「電波」の意味。）の到達後により強い後の正規信号が連続して到達した場合でも、後の正規信号に含まれる正規のＰＤＵをデータ復調でき、当該後の正規信号を確実に受信することができる。
【００１７】
（２） ここで、弱い方の前記受信信号を第１無線信号とし、これに連続する強い方の後の前記受信信号を第２無線信号としたとき、本発明の受信機における前記復調部は、前記第２無線信号が正規の前記ＰＤＵであると判定された場合には、前記第１無線信号の判定結果に拘わらず、当該第２無線信号を復調対象とすることが好ましい。
その理由は、例えば高度道路交通システムにおいては、路側通信装置に搭載される本発明の受信機により近い車両情報ほど有用であることから、前に到達した弱い方の無線信号よりも、後に到達した強い方の正規信号の方を確実に受信すべきだからである。
【００１８】
（３） また、本発明の受信機において、複数の前記受信系ごとに設けられた増幅率を可変に設定可能な増幅回路と、前記受信レベルに対応して前記増幅回路の増幅率を制御するゲイン制御部とを更に備えていることが好ましい。
この場合、前記ゲイン制御部は、前記第１無線信号の到達が検出された場合には、複数の前記受信系のうちの１つである第１受信系の増幅率のみを前記受信レベルに合わせて変化させ、前記第２無線信号の到達が検出された場合には、前記第１受信系以外の第２受信系の増幅率のみを前記受信レベルに合わせて変化させることが好ましい。
この場合、第１無線信号の後に第２無線信号が連続して到達した場合でも、第２無線信号の飽和を防止することができる。
このため、強い方の後の無線信号が正規パケットである場合に、それがノイズと判定されることがなく、後の正規信号を正規パケットとして確実に受信することができる。
【００１９】
（４） また、本発明の受信機では、前記第１無線信号に対する前記ＰＤＵの復調をしている間に前記第２無線信号の到達が検出された場合に、前記第２無線信号が正規の前記ＰＤＵでないと判定されたとき、前記第１無線信号に対する前記ＰＤＵの復調を継続することができる。
ここで、前記第２無線信号は、前記第１無線信号のレベルがフェージングにより増加した場合に、異なる無線信号の到達として検出されたものも含む。このような場合、前記第１無線信号の復調を止め第２無線信号の復調をするよりも、前記第１無線信号の復調を継続することによって、より適当な復調を行うことが可能となる。
【００２０】
（５） また、本発明の受信機において、前記復調部は、復調対象とする正規の前記ＰＤＵを決定してから、複数の前記受信系の出力信号を合成した合成信号に対してデータ復調を行うことが好ましい。
この場合、上記制御部が、正規のＰＤＵの決定後に、複数の受信系の出力信号を合成した合成信号に対してデータ復調を行うので、正規のＰＤＵに対するデータ復調を精度良く行うことができる。
【００２１】
（６） 本発明の受信方法は、本発明の受信機が行う無線信号の受信方法であって、当該受信機と同様の作用効果を奏する。
（７） 本発明の受信用プロセッサは、本発明の受信機に搭載される無線信号の受信用プロセッサであって、当該受信機と同様の作用効果を奏する。
（８） また、本発明のプログラムは、本発明の受信用プロセッサが実行するプログラムであって、当該受信用プロセッサと同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００２２】
以上の通り、本発明によれば、複数の受信信号の到達が検出された場合に、それらの受信信号が各々正規のＰＤＵであるか否かを判定するので、弱い正規信号やノイズの到達後に、より強い後の正規信号が連続して到達した場合でも、後の正規信号を確実に受信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】高度道路交通システムの全体構成を示すための道路平面図である。
【図２】路側通信装置に搭載された本発明の実施形態に係る受信機の内部構成を示すブロック図である。
【図３】受信用プロセッサによる処理内容の具体例を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は異なる位置にある２台の車両が無線信号を送信する場合の道路側面図であり、（ｂ）及び（ｃ）はその各車両が送信する無線信号のフレームと、その無線信号の可変アンプ（ＡＧＣ回路）への入力波形とを示す図であり、（ｄ）は携帯電話などから受信機がノイズを受信する場合の説明図である。
【図５】従来の受信機が、強い正規パケットの到達前にノイズを受信した場合のタイムチャートであり、（ａ）は可変アンプの入力波形、（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化、（ｃ）は可変アンプのゲインの時間的変化、（ｄ）は可変アンプの出力波形、（ｅ）は自己相関信号の時間的変化を示している。
【００２４】
【図６】本発明の実施形態に係る受信機が、強い正規パケットの到達前にノイズを受信した場合のタイムチャートであり、（ａ）は可変アンプの入力波形、（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化、（ｃ）は第１受信系の可変アンプのゲインの時間的変化、（ｄ）は第１受信系の可変アンプの出力波形、（ｅ）は第２受信系の可変アンプのゲインの時間的変化、（ｆ）は第２受信系の可変アンプの出力波形を示している。
【図７】本発明の実施形態に係る受信機が、フェージングによってレベルが漸増する正規パケットを受信した場合のタイムチャートであり、（ａ）は可変アンプの入力波形、（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化、（ｃ）は第１受信系の可変アンプのゲインの時間的変化、（ｄ）は第１受信系の可変アンプの出力波形、（ｅ）は第２受信系の可変アンプのゲインの時間的変化、（ｆ）は第２受信系の可変アンプの出力波形を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔システムの全体構成〕
図１は、高度道路交通システムの全体構成を示すための道路平面図である。
図１に示すように、本実施形態の高度道路交通システムは、交差点付近に設けられた路側通信装置１と、この装置１と通信可能な複数の車載通信装置３とから構成されており、図１の中央付近に示す路側通信装置１は、例えば交差点の信号機２の支柱に設置されている。
【００２６】
道路を走行する各車両には、それぞれ、路側通信装置１と通信可能な車載通信装置３が搭載されている。路側通信装置１は、その通信可能エリア内にある多数（例えば２００台程度が想定される。）の車載通信装置３と通信可能である。
路側通信装置１は、交通管制センターの中央装置４と接続され、この中央装置４と路側通信装置１との間は有線（無線でも可）で接続されている。また、各交差点に位置する路側通信装置１同士の路路間通信と、路側通信装置１と車載通信装置３との間の路車及び車路間通信と、車載通信装置３同士の車車間通信には、無線通信が用いられる。このうち車載通信装置３同士の車車間通信には、ＣＳＭＡ／ＣＡが用いられると推定される。
【００２７】
本実施形態では、通信装置１，３間の無線通信の変調方式として、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）が採用されている。
この方式は、送信データを多数の搬送波（サブキャリア）に乗せるマルチキャリアのデジタル変調方式であり、各サブキャリアは互いに直交しているため、周波数軸で重なりが生じる程に密にデータを並べられる利点がある。
【００２８】
更に、本実施形態の車載通信装置３は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ／ｐに準拠したフォーマットの無線信号を、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御方式を用いて送信する。
このため、各車載通信装置３が送信する正規のフレーム（例えば、長さ約１ｍ秒）は、互いに重複せずに時系列的に並んで送信され、このフレーム間には、例えば４０μ秒程度の時間的な隙間がある。各車載通信装置３の送信機から送信されるフレーム数は、いわゆるバーストモードの場合を除いて原則として１つである。
【００２９】
なお、通常、「フレーム」は、レイヤ２の通信で使われるＰＤＵの呼び名であり、「パケット」は、レイヤ３の通信で使われる呼び名であることが多いが、本明細書では、特にそのような区別を意識せず、「パケット」と「フレーム」をいずれも単なるＰＤＵの一種として併用している。
また、単に「信号」と言えば、一般には、必要な情報を含む「狭義の信号」のことをいい、この狭義の信号を妨害する「ノイズ」と区別する意味で使用されるが、本明細書において単に「信号」というときは、かかる「狭義の信号」と「ノイズ」の双方を含めた「広義の信号」のことを意味するものとする。従って、本明細書における「受信信号」及び「無線信号」には、送信側が乗せた情報を有する狭義の信号（正規のＰＤＵ）と、その情報を有しない或いはその情報が崩れたノイズとの双方が含まれる。
【００３０】
〔路側通信装置の受信機〕
次に、路側通信装置１に搭載された受信機の内部構成について説明する。
図２は、路側通信装置１内の受信機１Ｒの内部構成を示すブロック図である。
なお、本発明は、ノイズを含む前の無線信号の後に連続して到達する、より強い車載通信装置３の送信信号を路側通信装置１が適切に受信するための新たな方策を提案するものであるから、以下において、路側通信装置１を「受信機１Ｒ」、車載通信装置３を「送信機３Ｓ」として説明する。
【００３１】
路側通信装置１内の受信機１Ｒは、２系統の受信系１Ａ，１Ｂと、これらに対する受信制御を行う受信用プロセッサ１１０とを備え、各受信系１Ａ，１Ｂは、図１に示す各構成要素を図示の通り接続することによって構成されている。
すなわち、受信機１Ｒの各受信系１Ａ，１Ｂは、それぞれ、左側から順に、アンテナ１０１、バンドパスフィルタ１０２、ローノイズアンプ１０３、アッテネータ１０４、ローノイズアンプ１０５、ＡＧＣ回路よりなる可変アンプ１０６、直交復調器１０７、Ａ／Ｄ変換器１０８及び検波回路１０９を備えている。
【００３２】
まず、各送信機３Ｓから送信された無線信号はアンテナ１０１によって受信され、この受信信号のうち、所定帯域の信号がバンドパスフィルタ１０２によって抽出される。
抽出された信号は、ローノイズアンプ１０３、アッテネータ１０４、ローノイズアンプ１０５、及び、自動利得制御機能を有する増幅回路である可変アンプ１０６によって、全体的に増幅されるようになっている。
【００３３】
可変アンプ１０６の出力信号は、直交復調器１０７により同相成分であるＩ信号と、直交成分であるＱ信号とに復調され、この各成分の信号は次段のＡ／Ｄ変換器１０８によりデジタル化されて、受信用プロセッサ１１０に入力される。
また、ローノイズアンプ１０５の出力信号、すなわち、可変アンプ（ＡＧＣ回路）１０６への入力信号は検波回路１０９で包絡線検波され、この包絡線の信号レベルである受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication 以下、本明細書において、「受信レベル」ということがある。）も受信用プロセッサ１１０に入力される。
【００３４】
すなわち、各受信系１Ａ，１Ｂは１つの受信用プロセッサ１１０によって制御処理されるようになっており、各受信系１Ａ，１ＢのＡ／Ｄ変換器１０８と検波回路１０９の出力信号は、いずれも１つの受信用プロセッサ１１０に入力される。
本実施形態の受信用プロセッサ１１０は、例えば、複数受信系の制御プログラムを記憶したＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）よりなり、その制御プログラムの実行によって実現される機能部として、検出部１１０Ａと、ゲイン制御部１１０Ｂと、判定部１１０Ｃと、復調部１１０Ｄとを備えている。
【００３５】
このうち、検出部１１０Ａは、両受信系１Ａ，１Ｂの可変アンプ１０６への入力信号のレベル（ＲＳＳＩ）の上昇を常に監視しており、ＲＳＳＩが小さい方の第１の閾値Ｔｈ１を超えたか否かによって、弱い方の無線信号（以下、「第１無線信号」ということがある。）の到達を検出する。
また、検出部１１０Ａは、ＲＳＳＩが大きい方の第２の閾値Ｔｈ２を超えたか否かによって、強い方の無線信号（以下、「第２無線信号」ということがある。）の到達を検出する。
【００３６】
すなわち、受信用プロセッサ１１０の検出部１１０Ａは、最初の無線信号（第１無線信号）の到達を検出するための第１の閾値Ｔｈ１に加えて、その無線信号に連続して到達し得る次の強い無線信号（第２無線信号）を検出するための第２の閾値Ｔｈ２を、更に保持している。
なお、路側通信装置１の設置場所によって異なるが、例えば、Ｔｈ１＝−８５ｄＢＭ、Ｔｈ２＝Ｔｈ１＋５ｄＢＭに設定される。
【００３７】
このように、本実施形態の受信機１Ｒでは、未検知の無線信号が到来する前のデフォルト状態において、強弱２種類の無線信号（第１及び第２無線信号）の連続的到達を検出可能な受信体勢になっている。
一方、ゲイン制御部１１０Ｂは、各受信系１Ａ，１ＢでのＲＳＳＩの値に対応して、各受信系１Ａ，１Ｂのアッテネータ１０４の減衰率や可変アンプ１０６に増幅率を、それぞれ独立して可変に設定可能である。
【００３８】
そして、ゲイン制御部１１０Ｂは、第１無線信号の到達が検出された場合には、第１受信系１Ａの増幅率のみをＲＳＳＩの値に合わせて追従させ、第２無線信号の到達が検出された場合には、第２受信系１Ｂの増幅率のみをＲＳＳＩの値に合わせて追従させる。
この場合、第２無線信号の方が第１無線信号よりも強度が大きいので、可変アンプ１０６に対するゲインの設定は、第１受信系１Ａよりも第２受信系１Ｂの方が低めに設定されることになる。
【００３９】
また、判定部１１０Ｃは、連続する第１及び第２無線信号の到達を検出部１１０Ａが検出した場合に、各受信系１Ａ，１Ｂが出力するデジタル化されたＩ信号とＱ信号に対し、それらの信号が各々正規パケットであるかの判定処理を行う。
上記制御部１１０Ｂによる正規パケットか否かの判定処理は、具体的には、受信フレームの先頭部分のプリアンブル（図４（ｂ）参照）に対する自己相関値が所定の閾値を超えたか否かによって行われる。
【００４０】
もっとも、プリアンブルを利用した正規パケットの判別方法としては、自己相関値だけでなく、ＲＳＳＩの差分値（微分値）や加算値（積分値）等の演算結果による判定や、パターン認識法による判定を採用することもできる。
そして、復調部１１０Ｄは、判定部１１０Ｃが正規と判定したパケット（Ｉ信号とＱ信号）に対してデータ復調を行い、その正規パケットに含まれるヘッダ及びデータ情報を抽出する。
【００４１】
また、判定部１１０Ｃは、強い方の無線信号である第２無線信号が正規パケットであると判定した場合には、第１無線信号の判定結果に拘わらず、無条件に当該第２無線信号を判定対象とするようになっている。
その理由は、前記した通り、ＩＴＳにおいては、路側通信装置１により近い車両情報ほど有用であるため、前に到達した弱い方の第１無線信号よりも、後に到達した強い方の第２無線信号を確実に受信すべきだからである。
【００４２】
更に、ゲイン制御部１１０Ｂは、無線信号の到達が検出された場合に、いずれか一方の受信系１Ａ，１Ｂの可変アンプ１０６の増幅率を高速に変化させるが、それ以外の期間は当該可変アンプ１０６の増幅率をほぼ一定に維持するようになっている。
このように、無線信号の到達の検出時以外の期間は、可変アンプ１０６の増幅率がほぼ一定に維持されるので、例えば、プリアンブルに対する自己相関値によって正規パケット否かを判定する場合には、その自己相関値を安定させることができ、正規パケットの判定処理を確実に行えるという利点がある。
【００４３】
〔受信用プロセッサの処理内容の具体例〕
図３は、受信用プロセッサ１１０の処理内容の具体例を示すフローチャートである。
図３に示すように、受信用プロセッサ１１０での受信処理は、前半の「プリアンブル検索モード」と後半の「データ復調モード」とに大きく別れており、「プリアンブル検索モード」では、第１又は第２無線信号のプリアンブルを利用して正規パケットの有無を判定する。
【００４４】
また、「データ復調モード」は、プリアンブルによる同期確立を条件として、後続のデータ受信のために実行されるモードである。このモードでは、例えば最大比合成法によって、各受信系１Ａ，１Ｂの出力信号（Ｉ信号とＱ信号）を合成した合成信号に対するデータ復調が実行される。
なお、各受信系１Ａ，１Ｂの出力信号の合成方法としては、最大比合成法の他に、選択合成法や等利得合成法を採用してもよい。以下、図３のフローチャートに沿って、受信用プロセッサ１１０による無線信号の受信処理をより詳細に説明する。
【００４５】
図３に示すように、受信用プロセッサ１１０は、まずプリアンブル検索モード（図３のステップＳＴ１）を実行する。
このプリアンブル検索モードでは、受信用プロセッサ１１０のゲイン制御部１１０Ｂは、検出部１１０Ａが第１の閾値Ｔｈ１を超えるＲＳＳＩの上昇を検出すると、そのＲＳＳＩの値に合わせて第１受信系１Ａの可変アンプ１０６の増幅率を追従させる。
【００４６】
また、受信用プロセッサ１１０のゲイン制御部１１０Ｂは、検出部１１０Ａが第２の閾値Ｔｈ２を超えるＲＳＳＩの上昇を検出すると、そのＲＳＳＩの値に合わせて第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６の増幅率を追従させる。
このように、プリアンブル検索モードにおいては、受信用プロセッサ１１０は、各受信系１Ａ，１Ｂに含まれる可変アンプ１０６に対して、それぞれ独立して増幅率（ゲイン）を設定する（図３のステップＳＴ２）。
【００４７】
次に、受信用プロセッサ１１０の判定部１１０Ｃは、各受信系１Ａ，１Ｂが受信した無線信号に対して、自己相関値の計算等によってプリアンブルを探索し、これによって正規パケットの有無を判定する（図３のステップＳＴ３）。
判定部１１０Ｃは、上記判定において、プリアンブルが見つからなかった場合には、プリアンブル検索モードを繰り返し実行し、プリアンブルが見つかった場合には、次のデータ復調モードに移行する（図３のステップＳＴ４）。
【００４８】
一方、データ復調モードでは、受信用プロセッサ１１０のゲイン判定部１１０Ｂが、両受信系１Ａ，１Ｂの可変アンプの増幅率を共通の値に設定し直し（図３のステップＳＴ５）、同プロセッサ１１０の復調部１１０Ｄが、両受信系１Ａ，１Ｂからの出力信号を最大比合成法等によって合成し、データ復調を行う（図３のステップＳＴ６）。
次に、復調部１１０Ｄは、ＣＲＣの検出等によって一連のフレーム受信が完了したか否かを判定し（図３のステップＳＴ７）、完了と判定した場合には、動作モードを最初のプリアンブル検索モードに戻し、未完と判定した場合は、当該データ復調モードを繰り返し実行する。
【００４９】
〔各車両の送信信号とその入力波形〕
図４（ａ）は、異なる位置にある２台の車両Ａ，Ｂが無線信号を送信する場合の道路側面図であり、図４（ｂ）及び（ｃ）は、その各車両Ａ，Ｂが送信する無線信号のフレームと、その無線信号の可変アンプ（ＡＧＣ回路）１０６への入力波形とを示す図であり、図４（ｄ）は、携帯電話などから受信機がノイズを受信する場合の説明図である。
図４に示す例では、受信機１Ｒから遠い方の車両（又は携帯電話など）Ｂでの送信時刻をｔ１とし、近い方の車両Ａでの送信時刻をｔ２（＞ｔ１）として、車両Ａからの無線信号が車両Ｂからの無線信号よりも遅れて到着したと仮定している。
【００５０】
図４（ｂ）に示すように、車両Ａ，Ｂの送信信号のフレームには、先頭から順に、プリアンブル、ヘッダ、データ及びＣＲＣ（Cyclic Redundancy Code）を含んでいる。このＣＲＣは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ／ｐのフォーマットにおける、デジタル信号のフレーム末尾に含まれているエラー検出用の符号データである。
従って、フレーム末尾のＣＲＣを検出することにより、各フレームの受信が終了したことを検出することができる。
【００５１】
一方、図４（ｂ）に示すように、異なる位置にある車両Ａ，Ｂの送信信号の可変アンプ１０６への入力波形には、大きな信号レベル差があり、同一車両に関する入力波形でもフェージングによって信号レベルが変動する。
また、送信機３ＳはＣＳＭＡ／ＣＡ方式でフレームを送信するため、車両Ａ，Ｂがいずれも正規の車載通信装置３を搭載しており、車両Ａが車両Ｂからの電波を適切に受信しておれば、これらの車両Ａ，Ｂが送信する各フレームは互いに重複せず、図４（ｂ）に示すように、受信機１Ｒに到達する車両Ａ，Ｂのフレーム間には所定のガードタイムΔｔ（例えば４０μ秒）が存在する。
【００５２】
ところが、車両Ａが車両Ｂからの電波を適切に受信していない場合（車両Ｂが「隠れ端末」となっている場合）には、例えば図４（ｃ）に示すように、車両Ｂからの比較的弱い正規信号が先に受信機１Ｒに到達してから、それより強い車両Ａからの正規信号が、車両Ｂからの正規信号と重なった状態で連続して受信機１Ｒに到達することがある。
また、図４（ｄ）に示すように、携帯電話など他の周波数帯を用いる機器から発せられた電波の一部が、比較的弱いノイズとなって先に受信機１Ｒに到達し、その後、より強い車両Ａの正規信号がそのノイズを重なった状態で連続して受信機に到達することもある。
このように、強い正規パケット（図４の車両Ａ）の到達前に、それより弱い正規パケット（図４の車両Ｂ）やノイズが到達することにより、両者が重畳した状態で受信機１Ｒのアンテナ１０１に連続的に届く場合がある。
【００５３】
〔無線信号の連続到達とその課題〕
図５は、従来の受信機が、強い正規パケットの到達前に弱いノイズを受信した場合のタイムチャートであり、弱い無線信号の到達後により強い次の無線信号が連続して到達した場合の、従来の受信機の課題を示すものである。
図５（ａ）は、上記の場合における可変アンプ１０６の入力波形を、図５（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化を、図５（ｃ）は可変アンプ１０６のゲインの時間的変化を、それぞれ示している。
【００５４】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、この場合、先に受信機に到達したノイズによりいったんＲＳＳＩ（受信レベル）が上昇し、その後に連続して到達した正規パケットによってＲＳＳＩが更に上昇している。
このさい、最初のノイズによってＲＳＳＩが所定の閾値Ｔｈ１を超え、これによって何らかの無線信号の到達が検出されると、そのＲＳＳＩの値に対応して可変アンプ１０６のゲインが設定され（図５（ｃ）参照）、先に到達した無線信号（この場合はノイズ）に対して正規パケットであるか否かの判定処理が行われる。
【００５５】
このように、先に到達した受信信号が結果的にノイズであったとしても、その判定処理（例えば自己相関値を用いる。）には所定の時間を要するが、かかるノイズに対する判定処理の最中に、次の正規パケットが到達した場合には、当該次の正規パケットに対する判定処理が間に合わないことがある。
このため、図５で想定する場合のように、実際にはノイズの後に到達した無線信号が正規パケットであるにも拘わらず、正規パケットに対するプリアンブルの判別を行えず、当該正規パケットを取り逃がす恐れがある。
【００５６】
一方、次の無線信号が正規パケットであるか否かを判定するためには、可変アンプ１０６のゲインを次の無線信号に合わせる必要があるが、従来の受信機では、ある無線信号が正規パケットであるか否かの判定中は、その判定が終了するまで可変アンプ１０６のゲインを固定して維持するようになっている。
このため、図５（ｄ）に示すように、前の無線信号（この場合はノイズ）に対する判定処理中に、より強い次の正規パケットが到達した場合には、この正規パケットにとっては可変アンプ１０６でのゲインが高すぎて飽和することがある。
【００５７】
このように、次の正規パケットが飽和すると、図５（ｅ）に示すように、その正規パケットの自己相関信号も崩れてしまうので、次の無線信号が正規パケットか否かの判定処理を適切に実行できなくなる。
従って、仮に後の無線信号が正規パケットであった場合でも、これがノイズと判定されてしまい、後の無線信号に含まれる有用な正規パケットが捕捉できなくなる。
なお、図４における先に到達する弱いノイズを、弱い正規信号（図４（ｃ）中の車両Ｂからの正規パケット）と置き換えた場合も、上記と同様の現象が生じる。
【００５８】
また、本実施形態のような高度道路交通システムを想定すると、図４（ａ）に示すように、交差点付近に設置される路側通信装置１から遠い車両Ｂよりも、その装置１により近い方の車両Ａからの車両情報ほど有用であると考えられる。
従って、高度道路交通システムを構成する路側通信装置１の受信機１Ｒの場合には、後から到達したより強度の大きい無線信号を確実に受信することは、極めて重要な課題であると言える。
【００５９】
〔本実施形態の効果（１）〕
図６は、本実施形態の受信機１Ｒが、強い正規パケットの到達前に弱いノイズを受信した場合のタイムチャートであり、弱い無線信号の到達後により強い次の無線信号が連続して到達した場合の、本実施形態の受信機１Ｒの効果を示すものである。
図６（ａ）は、上記の場合における可変アンプの入力波形を、図６（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化を、それぞれ示している。
【００６０】
また、図６（ｃ）は第１受信系１Ａの可変アンプ１０６のゲインの時間的変化を、図６（ｄ）は第１受信系１Ａの可変アンプ１０６の出力波形を、それぞれ示している。
更に、図６（ｅ）は第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６のゲインの時間的変化を、図６（ｆ）は第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６の出力波形を、それぞれ示している。
図６（ｂ）に示すように、先に受信機１Ｒに到達したノイズによってＲＳＳＩが第１の閾値Ｔｈ１を超えると、受信用プロセッサ１１０の検出部１１０Ａが弱い方の第１無線信号の到達を検出する。
【００６１】
このとき、受信用プロセッサ１１０のゲイン制御部１１０Ｂは、図６（ｃ）に示すように、上記ＲＳＳＩの値に対応して、第１受信系１Ａに含まれる可変アンプ１０６のゲインを下げ、第１受信系１ＡにおけるゲインをＲＳＳＩに追従させる。
また、ゲイン制御部１１０Ｂが第１受信系１Ａに対して行うゲイン操作は、最初に到達した第１無線信号の検出時のみであり、後でより強い正規パケットが到達しても、第１受信系１Ａのゲインはそのまま維持される。
このため、図６（ｄ）に示すように、後に到達した正規パケットは、第１受信系１Ａの可変アンプ１０６に対して飽和することがある。
【００６２】
一方、図６（ｂ）に示すように、後に連続して受信機１Ｒに到達した正規パケットによってＲＳＳＩが第２の閾値Ｔｈ１を超えると、検出部１１０Ａが強い方の第２無線信号の到達を検出する。
このとき、受信用プロセッサ１１０のゲイン制御部１１０Ｂは、図６（ｅ）に示すように、上記ＲＳＳＩの値に対応して、第２受信系１Ｂに含まれる可変アンプ１０６のゲインを下げ、第２受信系１ＢにおけるゲインをＲＳＳＩに追従させる。
【００６３】
このため、図６（ｄ）に示すように、後に到達した正規パケットについては、第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６に対しては飽和しなくなるので、第２受信系１Ｂの出力波形に基づいて、プリアンブルを利用した正規パケットか否かの判定処理が行われる。
なお、その後は、第２受信系１Ｂの出力信号（Ｉ信号とＱ信号）を用いて、受信用プロセッサ１１０の復調部１１０Ｄが、前記したデータ復調モード（図３）によって、正規パケットに対するデータ復調を行うことになる。
【００６４】
このように、本実施形態の受信機１Ｒ及び受信用プロセッサ１１０によれば、検出部１１０Ａが、ＲＳＳＩの更なる上昇により、既に到達した先の受信信号と連続する、発信源の異なる後の受信信号の到達を検出可能であり、判定部１１０Ｃが、後の受信信号の到達が検出された場合に、後の受信信号を判定対象とするようになっている。
このため、後の受信信号が正規パケットである場合にこれを取り逃がすことがなく、ノイズや正規信号よりなる弱い無線信号の到達後により強い後の正規信号が連続して到達した場合でも、当該後の正規信号の正規パケットをデータ復調することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、ゲイン制御部１１０Ｂが、各受信系１Ａ，１Ｂに含まれる可変アンプ１０６に対して独立して増幅率（ゲイン）を設定でき、第１無線信号の到達が検出された場合には第１受信系１Ａの増幅率のみを変化させ、第２受信信号の到達が検出された場合には第２受信系１Ｂの増幅率のみを変化させるので、第１無線信号の次に第２無線信号が連続して到達しても、第２無線信号の飽和を防止することができる。
このため、強い方の次の無線信号が正規パケットである場合に、それがノイズと判定されることがなく、次の無線信号を正規パケットとして確実に受信することができる。
【００６６】
このように、本実施形態の受信機１Ｒ及び受信用プロセッサ１１０によれば、図１の路側通信装置１のようなノイズの多い環境に設置される通信装置に使用しても、正規パケットを安定して受信することができる。
なお、図６の場合とは逆に、前の弱い無線信号が正規パケットであり、次のより強い無線信号がノイズであることも考えられるが、この場合には、後から到達した強いノイズの重畳によって、正規パケットの復調がそもそも困難であると考えられるので、さほど大きな問題ではない。
【００６７】
〔本実施形態の効果（２）〕
図７は、本実施形態に係る受信機１Ｒが、フェージングによってレベルが漸増する正規パケットを受信した場合のタイムチャートであり、本実施形態の受信機１Ｒの他の効果を示すものである。
図７（ａ）は、上記の場合における可変アンプの入力波形を、図７（ｂ）はＲＳＳＩの時間的変化を、それぞれ示している。
【００６８】
また、図７（ｃ）は第１受信系１Ａの可変アンプ１０６のゲインの時間的変化を、図７（ｄ）は第１受信系１Ａの可変アンプ１０６の出力波形を、それぞれ示している。
更に、図７（ｅ）は第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６のゲインの時間的変化を、図７（ｆ）は第２受信系１Ｂの可変アンプ１０６の出力波形を、それぞれ示している。
図７（ａ）に示すように、正規パケットのレベルがフェージングにより漸増し、これにより、ＲＳＳＩは、第１及び第２閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を段階的に超えている（図７（ｂ）参照）。
【００６９】
この際、ＲＳＳＩの値が第１の閾値Ｔｈ１を超えると、受信用プロセッサ１１０のゲイン制御部１１０Ｂは、第１受信系１Ａに含まれる可変アンプ１０６のゲインを下げ、第１受信系１ＡにおけるゲインをＲＳＳＩに追従させる（図７（ｃ）参照）。
また、ＲＳＳＩの値が第２の閾値Ｔｈ２を超え（て、フェージングによるレベルの漸増が異なる無線信号の到達として検出さ）ると、ゲイン制御部１１０Ｂは、第２受信系１Ｂに含まれる可変アンプ１０６のゲインを下げ、第２受信系１ＢにおけるゲインをＲＳＳＩに追従させる（図７（ｅ）参照）。
【００７０】
図７に示す例では、フェージングによるレベル上昇があっても、第１受信系１Ａの可変アンプ１０６の増幅率の方が適切である場合を想定している。このため、図７（ｄ）に示すように、第１受信系１Ａの出力波形により、正規パケットに対する判定処理とデータ復調を行うことができる。
これに対して、図７（ｆ）に示すように、第２受信系１Ｂでの出力波形では、パワーが不十分になり、正規パケットに対する判定処理とデータ復調を行えない可能性がある。
【００７１】
従って、この場合には、受信用プロセッサ１１０の判定部１１０Ｃは、第１受信系１Ａでの出力波形を正規パケットであると判定する。
このため、復調部１１０Ｄにより、正規と判定された第１受信系１Ａからのパケット（Ｉ信号とＱ信号）に対してデータ復調が行われ、その正規パケットに含まれるヘッダ及びデータ情報が抽出されることになる。
【００７２】
このように、本実施形態の受信機１Ｒによれば、２系統の受信系１Ａ，１Ｂを備えており、それらの受信系１Ａ，１Ｂで受信した受信信号が各々正規パケットであるかの判定を行うので、弱い前の無線信号が正規パケットである場合には、この無線信号も判定対象として選択され得る。
このため、本実施形態の受信機１Ｒによれば、図７に示すような、フェージングでレベルが上昇した一連の正規パケットである場合であっても、当該正規パケットを有効にデータ復調することができる。
【００７３】
また、本実施形態の受信機１Ｒでは、正規パケットに対する同期信号を捉えて、データ復調すべき信号を決定した後は、ダイバーシティ受信に切り替えて最大比合成法等によるデータ復調を行うので（図３参照）、データ復調を精度良く行えるという利点もある。
【００７４】
〔その他の変形例〕
今回開示した実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内での全ての変更が含まれる。
【００７５】
例えば、上記実施形態において、受信系を３系統以上設けて、検出部１１０Ａにおいて、ＲＳＳＩの上昇を３段階以上で検出して、３種類以上のレベルの無線信号の到達を検出可能としてもよい。
この場合、判定部１１０Ｃは、３つ以上の受信系が出力する各出力信号に対して、各々正規パケットであるか否かを判定することになる。
【符号の説明】
【００７６】
１ 路側通信装置
１Ｒ 受信機
１Ａ 第１受信系
１Ｂ 第２受信系
３ 車載通信装置
３Ｓ 送信機
１０１ アンテナ
１０２ バンドパスフィルタ
１０３ ローノイズアンプ
１０４ アッテネータ
１０５ ローノイズアンプ
１０６ ＡＧＣ回路（可変アンプ：増幅回路）
１０７ 直交復調器
１０８ Ａ／Ｄ変換器
１０９ 検波回路
１１０ 受信用プロセッサ
１１０Ａ 検出部
１１０Ｂ ゲイン制御部
１１０Ｃ 判定部
１１０Ｃ 復調部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信系と、複数の前記受信系における受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出可能な検出部と、到達が検出された前記受信信号が正規のプロトコルデータユニット（Protocol Data Unit：以下、「ＰＤＵ」という。）であるか否かの判定を行う判定部と、正規と判定された前記ＰＤＵのデータ復調を行う復調部と、を備えた無線信号の受信機であって、
前記検出部は、前記受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の前記受信信号の到達を検出可能であり、
前記判定部は、複数の前記受信信号の到達が検出された場合に、それらの前記受信信号が各々正規の前記ＰＤＵであるか否かを判定することを特徴とする無線信号の受信機。
【請求項２】
弱い方の前記受信信号を第１無線信号とし、これに連続する強い方の後の前記受信信号を第２無線信号としたとき、
前記復調部は、前記第２無線信号が正規の前記ＰＤＵであると判定された場合には、前記第１無線信号の判定結果に拘わらず、当該第２無線信号を復調対象とする請求項２に記載の無線信号の受信機。
【請求項３】
複数の前記受信系ごとに設けられた増幅率を可変に設定可能な増幅回路と、前記受信レベルに対応して前記増幅回路の増幅率を制御するゲイン制御部とを更に備え、
前記ゲイン制御部は、前記第１無線信号の到達が検出された場合には、複数の前記受信系のうちの１つである第１受信系の増幅率のみを前記受信レベルに合わせて変化させ、
前記第２無線信号の到達が検出された場合には、前記第１受信系以外の第２受信系の増幅率のみを前記受信レベルに合わせて変化させる請求項２に記載の無線信号の受信機。
【請求項４】
前記復調部は、前記第１無線信号に対する前記ＰＤＵの復調をしている間に前記第２無線信号の到達が検出された場合に、前記第２無線信号が正規の前記ＰＤＵでないと判定されたとき、前記第１無線信号に対する前記ＰＤＵの復調を継続する請求項２又は３に記載の無線信号の受信機。
【請求項５】
前記復調部は、復調対象とする正規の前記ＰＤＵを決定してから、複数の前記受信系の出力信号を合成した合成信号に対してデータ復調を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線信号の受信機。
【請求項６】
複数の受信系における受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出し、到達が検出された前記受信信号が正規のＰＤＵであるか否かの判定を行い、正規と判定された前記ＰＤＵのデータ復調を行う無線信号の受信方法であって、
前記受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の前記受信信号の到達を検出するステップと、
複数の前記受信信号の到達が検出された場合に、それらの前記受信信号が各々正規のＰＤＵであるか否かを判定するステップと、を含むことを特徴とする無線信号の受信方法。
【請求項７】
複数の受信系における受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出可能な検出部と、到達が検出された前記受信信号が正規のＰＤＵであるか否かの判定を行う判定部と、正規と判定された前記ＰＤＵのデータ復調を行う復調部と、を備えた無線信号の受信用プロセッサであって、
前記検出部は、前記受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の前記受信信号の到達を検出可能であり、
前記判定部は、複数の前記受信信号の到達が検出された場合に、それらの前記受信信号が各々正規のＰＤＵであるか否かを判定することを特徴とする無線信号の受信用プロセッサ。
【請求項８】
複数の受信系における受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出可能な検出部と、到達が検出された前記受信信号が正規のＰＤＵであるか否かの判定を行う判定部と、正規と判定された前記ＰＤＵのデータ復調を行う復調部と、を備えた無線信号の受信用プロセッサが実行するプログラムであって、
前記受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の前記受信信号の到達を検出するステップと、
複数の前記受信信号の到達が検出された場合に、それらの前記受信信号が各々正規のＰＤＵであるか否かを判定するステップと、を前記受信用プロセッサに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
複数の受信系と、複数の前記受信系における受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出可能な検出部と、到達が検出された前記受信信号が正規のプロトコルデータユニット（Protocol Data Unit：以下、「ＰＤＵ」という。）であるか否かの判定を行う判定部と、正規と判定された前記ＰＤＵのデータ復調を行う復調部と、を備えた無線信号の受信機であって、
前記検出部は、前記受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の前記受信信号の到達を検出可能であり、
前記判定部は、複数の前記受信信号の到達が検出された場合に、それらの前記受信信号が各々正規の前記ＰＤＵであるか否かを判定することを特徴とする無線信号の受信機。
【請求項２】
弱い方の前記受信信号を第１無線信号とし、これに連続する強い方の後の前記受信信号を第２無線信号としたとき、
前記復調部は、前記第２無線信号が正規の前記ＰＤＵであると判定された場合には、前記第１無線信号の判定結果に拘わらず、当該第２無線信号を復調対象とする請求項２に記載の無線信号の受信機。
【請求項３】
複数の前記受信系ごとに設けられた増幅率を可変に設定可能な増幅回路と、前記受信レベルに対応して前記増幅回路の増幅率を制御するゲイン制御部とを更に備え、
前記ゲイン制御部は、前記第１無線信号の到達が検出された場合には、複数の前記受信系のうちの１つである第１受信系の増幅率のみを前記受信レベルに合わせて変化させ、
前記第２無線信号の到達が検出された場合には、前記第１受信系以外の第２受信系の増幅率のみを前記受信レベルに合わせて変化させる請求項２に記載の無線信号の受信機。
【請求項４】
前記復調部は、前記第１無線信号に対する前記ＰＤＵの復調をしている間に前記第２無線信号の到達が検出された場合に、前記第２無線信号が正規の前記ＰＤＵでないと判定されたとき、前記第１無線信号に対する前記ＰＤＵの復調を継続する請求項２又は３に記載の無線信号の受信機。
【請求項５】
前記復調部は、復調対象とする正規の前記ＰＤＵを決定してから、複数の前記受信系の出力信号を合成した合成信号に対してデータ復調を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線信号の受信機。
【請求項６】
複数の受信系における受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出し、到達が検出された前記受信信号が正規のＰＤＵであるか否かの判定を行い、正規と判定された前記ＰＤＵのデータ復調を行う無線信号の受信方法であって、
前記受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の前記受信信号の到達を検出するステップと、
複数の前記受信信号の到達が検出された場合に、それらの前記受信信号が各々正規のＰＤＵであるか否かを判定するステップと、を含むことを特徴とする無線信号の受信方法。
【請求項７】
複数の受信系における受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出可能な検出部と、到達が検出された前記受信信号が正規のＰＤＵであるか否かの判定を行う判定部と、正規と判定された前記ＰＤＵのデータ復調を行う復調部と、を備えた無線信号の受信用プロセッサであって、
前記検出部は、前記受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の前記受信信号の到達を検出可能であり、
前記判定部は、複数の前記受信信号の到達が検出された場合に、それらの前記受信信号が各々正規のＰＤＵであるか否かを判定することを特徴とする無線信号の受信用プロセッサ。
【請求項８】
複数の受信系における受信レベルの上昇によって受信信号の到達を検出可能な検出部と、到達が検出された前記受信信号が正規のＰＤＵであるか否かの判定を行う判定部と、正規と判定された前記ＰＤＵのデータ復調を行う復調部と、を備えた無線信号の受信用プロセッサが実行するプログラムであって、
前記受信レベルの複数回の上昇により、レベルが異なる複数の前記受信信号の到達を検出するステップと、
複数の前記受信信号の到達が検出された場合に、それらの前記受信信号が各々正規のＰＤＵであるか否かを判定するステップと、を前記受信用プロセッサに実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１０１１０８（Ｐ２０１１−１０１１０８Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５３０８３（Ｐ２００９−２５３０８３）
【出願日】平成２１年１１月４日（２００９．１１．４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月４日（２００９．１１．４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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