特許 7636729 スペクトル解析プログラム、信号処理装置、レーダ装置、通信端末、固定通信装置、及び記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-18

(45)【発行日】2025-02-27

(54)【発明の名称】スペクトル解析プログラム、信号処理装置、レーダ装置、通信端末、固定通信装置、及び記録媒体

(51)【国際特許分類】

   G01R 23/16 20060101AFI20250219BHJP

   G01S 13/34 20060101ALI20250219BHJP

【ＦＩ】

G01R23/16 D

G01R23/16 A

G01R23/16 B

G01R23/16 C

G01S13/34

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023541390

(86)(22)【出願日】2022-07-26

(86)【国際出願番号】 JP2022028690

(87)【国際公開番号】W WO2023017726

(87)【国際公開日】2023-02-16

【審査請求日】2024-02-01

(31)【優先権主張番号】P 2021131071

(32)【優先日】2021-08-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(72)【発明者】

【氏名】荒川 暢哉

(72)【発明者】

【氏名】柏木 克久

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 諒

【審査官】田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０５１６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０７－５００６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４９９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１４５４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０１４４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００３９４５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ ２３／００－２３／２０、

Ｈ０４Ｂ １／６０、

３／４６／－３／４９３、

１７／００－１７／４０、

Ｇ０１Ｓ ７／００－７／４２、

１３／００－１３／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータに、
受信した無線信号から、Annihilating Filter法により、第１の周波数スペクトルデータを生成することと、
前記無線信号から、前記Annihilating Filter法とは異なる周波数スペクトル解析法により、第２の周波数スペクトルデータを生成することと、
前記第１の周波数スペクトルデータの周波数の値と、前記第２の周波数スペクトルデータの周波数の値とのうち、最も近い周波数の値同士を対応付けることと、
前記第１の周波数スペクトルデータにおける第１の周波数の第１の電力値と、前記第１の周波数に対応する前記第２の周波数スペクトルデータにおける第２の周波数の第２の電力値との比較に基づいて、解析結果としての周波数スペクトルデータを生成することであって、前記第１の電力値が前記第２の電力値以下である場合、前記第１の電力値を、解析結果としての周波数スペクトルデータの前記第１の周波数の電力値として採用し、前記第２の電力値が前記第１の電力値未満である場合、前記第２の電力値を、解析結果としての周波数スペクトルデータの前記第１の周波数の電力値として採用する、ことと、
を実行させるスペクトル解析プログラム。

【請求項2】

請求項１に記載のスペクトル解析プログラムであって、
前記第２の周波数スペクトルデータの周波数の値は、離散的な値である、スペクトル解析プログラム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のスペクトル解析プログラムであって、
前記Annihilating Filter法とは異なる周波数スペクトル解析法は、離散フーリエ変換である、スペクトル解析プログラム。

【請求項4】

信号処理装置であって、
受信した無線信号から、Annihilating Filter法により、第１の周波数スペクトルデータを生成する手段と、
前記無線信号から、前記Annihilating Filter法とは異なる周波数スペクトル解析法により、第２の周波数スペクトルデータを生成する手段と、
前記第１の周波数スペクトルデータの周波数の値と、前記第２の周波数スペクトルデータの周波数の値とのうち、最も近い周波数の値同士を対応付ける手段と、
前記第１の周波数スペクトルデータにおける第１の周波数の第１の電力値と、前記第１の周波数に対応する前記第２の周波数スペクトルデータにおける第２の周波数の第２の電力値との比較に基づいて、解析結果としての周波数スペクトルデータを生成する手段であって、前記第１の電力値が前記第２の電力値以下である場合、前記第１の電力値を、解析結果としての周波数スペクトルデータの前記第１の周波数の電力値として採用し、前記第２の電力値が前記第１の電力値未満である場合、前記第２の電力値を、解析結果としての周波数スペクトルデータの前記第１の周波数の電力値として採用する、手段と、
を備える信号処理装置。

【請求項5】

物標に送信信号を送信する送信アンテナと、
前記物標で反射した送信信号の反射波を受信信号として受信する受信アンテナと、
前記送信信号及び前記受信信号を混合して、前記送信信号と前記受信信号との間の周波数差を示す中間周波数信号を出力する混合器と、
請求項４に記載の信号処理装置であって、前記中間周波数信号を前記無線信号として前記解析結果としての周波数スペクトルデータを生成し、前記解析結果としての周波数スペクトルデータに基づいて前記物標の速度、距離、及び角度のうち何れかを推定する信号処理装置と、
を備えるレーダ装置。

【請求項6】

基地局又は他の通信端末からの無線信号を受信する受信アンテナと、
請求項４に記載の信号処理装置であって、前記解析結果としての周波数スペクトルデータから、前記無線信号の到来方向を推定する信号処理装置と、
を備える通信端末。

【請求項7】

通信端末からの無線信号を受信する受信アンテナと、
請求項４に記載の信号処理装置と、
を備える固定通信装置であって、
前記信号処理装置は、前記解析結果としての周波数スペクトルデータから、前記受信アンテナが前記無線信号を受信した時刻を推定し、前記通信端末から前記無線信号が送信された時刻と前記受信アンテナが前記無線信号を受信した時刻との差から、前記通信端末と前記固定通信装置との間の距離を推定する手段を備える、固定通信装置。

【請求項8】

請求項１に記載のスペクトル解析プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スペクトル解析プログラム、信号処理装置、レーダ装置、通信端末、及び記録媒体に関わる。

【背景技術】

【0002】

電波の到来方向を推定する高分解能アルゴリズムとして、例えば、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）法が知られている。特許文献１には、互いに異なる位置に配設された複数のアンテナを介して各方向から到来する複数の到来波を受信し、各アンテナの受信信号から、ＭＵＳＩＣ法を用いて、到来波の数及び到来方向を推定する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－１２１７１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に記載の方法では、推定波数が実際の到来波数よりも多い場合には、多くの偽波が出現し、その中には、閾値以上の高い電力を有する偽波が生じることがあり得るため、実際の到来波と偽波との区別が困難であるという問題がある。

【0005】

そこで、本発明は、このような問題を解決し、高分解能かつ無線信号の周波数スペクトルデータの電力値の推定精度を高めることのできる解析手法を提案することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述の課題を解決するため、本発明に関わるスペクトル解析プログラムは、コンピュータに、受信した無線信号から、Annihilating Filter法により、第１の周波数スペクトルデータを生成することと、無線信号から、Annihilating Filter法とは異なる周波数スペクトル解析法により、第２の周波数スペクトルデータを生成することと、第１の周波数スペクトルデータの周波数の値と、第２の周波数スペクトルデータの周波数の値とのうち、最も近い周波数の値同士を対応付けることと、第１の周波数スペクトルデータにおける第１の周波数の第１の電力値と、第１の周波数に対応する第２の周波数スペクトルデータにおける第２の周波数の第２の電力値との比較に基づいて、解析結果としての周波数スペクトルデータを生成することであって、第１の電力値が第２の電力値以下である場合、第１の電力値を、解析結果としての周波数スペクトルデータの第１の周波数の電力値として採用し、第２の電力値が第１の電力値未満である場合、第２の電力値を、解析結果としての周波数スペクトルデータの第１の周波数の電力値として採用する、ことと、を実行させる。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、高分解能かつ無線信号の周波数スペクトルデータの電力値の推定精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に関わる信号処理装置のハードウェア構成を示す説明図である。

【図2】本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【図3】本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法の説明図である。

【図4】本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法の説明図である。

【図5】本発明の実施形態に関わるレーダ装置の構成を示す説明図である。

【図6】従来のＡＦ法の解析結果を示すグラフである。

【図7】本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法の解析結果を示すグラフである。

【図8】本発明の実施形態に関わる通信端末の説明図である。

【図9】本発明の実施形態に関わる通信端末の構成を示す説明図である。

【図10】本発明の実施形態に関わる通信端末の説明図である。

【図11】本発明の実施形態に関わる固定通信装置の説明図である。

【図12】本発明の実施形態に関わる固定通信装置の構成を示す説明図である。

【図13】本発明の実施形態に関わる無線信号の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、各図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は、同一の構成要素を示すものとし、重複する説明は省略する。

【0010】

図１は、本発明の実施形態に関わる信号処理装置１００のハードウェア構成を示す説明図である。信号処理装置１００は、DSP（Digital Signal Processing）処理を実行するプロセッサ１０１、メモリ１０２、入出力インタフェース１０３、及び記憶装置１０４を備えるコンピュータである。記憶装置１０４には、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析プログラム２００が記憶されている。スペクトル解析プログラム２００は、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法をプロセッサ１０１に実行させるためのプログラムである。スペクトル解析プログラム２００は、記憶装置１０４からメモリ１０２に読み込まれてプロセッサ１０１により実行される。入出力インタフェース１０３には、Ａ／Ｄ変換された無線信号（図１には図示されていないアンテナで受信され、更にＡ／Ｄ変換された無線信号）が入力される。プロセッサ１０１は、Ａ／Ｄ変換された無線信号を、入出力インタフェース１０３を通じて入力し、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法を実行し、解析結果としての周波数スペクトルデータを生成し、生成された周波数スペクトルデータを、入出力インタフェース１０３を通じて出力する。なお、周波数スペクトルは、振幅スペクトル及び位相スペクトルを含むものとする。

【0011】

図２は、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【0012】

ステップ２０１において、プロセッサ１０１は、無線信号から、ＡＦ（Annihilating Filter）法により、周波数の値が連続的な値をとる第１の周波数スペクトルデータを生成する。

【0013】

ステップ２０２において、プロセッサ１０１は、無線信号から、無線信号の参照用の電力値を出力する周波数スペクトル解析法（ＡＦ法とは異なる周波数スペクトル解析法）により、周波数の値が離散的な値をとる第２の周波数スペクトルデータを生成する。無線信号の参照用の電力値を出力する周波数スペクトル解析法は、電力値の推定精度の高い周波数スペクトル解析法（例えば、高速フーリエ変換などの離散フーリエ変換、Beamformer法、又はCapon法）である。

【0014】

ステップ２０３において、プロセッサ１０１は、第１の周波数スペクトルデータの周波数の値と、第２の周波数スペクトルデータの周波数の値とのうち、最も近い周波数の値同士を対応付ける（周波数のペアリング）。「最も近い周波数の値同士を対応付ける」とは、例えば、第１の周波数スペクトルデータの特定の周波数を第１の周波数とし、第２の周波数スペクトルデータの周波数のうち、第１の周波数に最も近い周波数を第２の周波数とする場合、第１の周波数スペクトルデータの第１の周波数と、第２の周波数スペクトルデータの第２の周波数とを紐づける（又は関連付ける）ことである。このような紐づけ（又は関連付け）を、本明細書では、ペアリングと呼ぶ。

【0015】

ステップ２０４において、プロセッサ１０１は、第１の周波数スペクトルデータの第１の周波数の第１の電力値と、第１の周波数に対応する第２の周波数スペクトルデータの第２の周波数の第２の電力値との比較に基づいて、解析結果としての周波数スペクトルデータを生成する。例えば、第１の電力値が第２の電力値以下である場合、プロセッサ１０１は、第１の電力値を、解析結果としての周波数スペクトルデータの第１の周波数の電力値とする。また、例えば、第２の電力値が第１の電力値未満である場合、プロセッサ１０１は、第２の電力値を、解析結果としての周波数スペクトルデータの第１の周波数の電力値とする。

【0016】

ここで、図３及び図４を参照しながら、ステップ２０４の処理の詳細について説明する。符号Ｄ１は、第１の周波数ｆ１における第１の周波数スペクトルデータを示している。符号Ｄ２は、第２の周波数ｆ２における第２の周波数スペクトルデータを示している。第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２は、ステップ２０３の処理を通じて、互いに対応付けられている。第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２は、互いに同一の周波数でもよく、或いは、互いに異なる周波数でもよい。なお、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２が互いに同一の周波数の値である場合、同じ特定の周波数の値同士がペアリングされる。

【0017】

図３に示すように、第１の周波数ｆ１における第１の周波数スペクトルデータＤ１の第１の電力値Ｐ１が、第２の周波数ｆ２における第２の周波数スペクトルデータＤ２の第２の電力値Ｐ２未満である場合には、第１の電力値Ｐ１を、解析結果としての周波数スペクトルデータの第１の周波数ｆ１の電力値とする。即ち、第１の周波数ｆ１における第１の周波数スペクトルデータＤ１を、第１の周波数ｆ１における解析結果としての周波数スペクトルデータとする。

【0018】

一方、図４に示すように、第２の周波数ｆ２における第２の周波数スペクトルデータＤ２の第２の電力値Ｐ２が、第１の周波数ｆ１における第１の周波数スペクトルデータＤ１の第１の電力値Ｐ１以下である場合には、第２の電力値Ｐ２を、解析結果としての周波数スペクトルデータの第１の周波数ｆ１の電力値とする。即ち、第１の周波数ｆ１における第１の周波数スペクトルデータＤ１の電力値を補正したデータ（第１の電力値Ｐ１から第２の電力値Ｐ２に補正したデータ）を、第１の周波数ｆ１における解析結果としての周波数スペクトルデータとする。

【0019】

このように、解析結果としての周波数スペクトルデータは、第１の周波数スペクトルデータの電力値と第２の周波数スペクトルデータの参照用の電力値との比較に基づく第１の周波数スペクトルデータの電力値の補正処理を、第１の周波数スペクトルデータの各周波数について、実行することにより、生成される。

【0020】

本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法によれば、ＡＦ法の高い周波数分解能と、電力値の高い推定精度とを併せ持つ周波数スペクトルデータを生成することができる。特に、実際の到来波数が変化しても、高分解能かつ電力値の信頼性の高い周波数スペクトルデータを生成することができる。また、移動体通信のように、無線電波の位相が計測毎に変化する状況においても、真波と偽波とを精度よく区別することができる。

【0021】

なお、スペクトル解析プログラム２００は、信号処理装置１００にステップ２０１～２０４のそれぞれを実行させる命令を備えている。信号処理装置１００は、ステップ２０１～２０４のそれぞれを実行する手段として機能する。このような各手段の機能と同様の機能を、専用のハードウェア資源（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など）やファームウェアを用いて実現してもよい。

【0022】

図５は、本発明の実施形態に関わるレーダ装置３００の構成を示す説明図である。レーダ装置３００は、周波数変調方式を採用する連続波レーダの一種である周波数変調連続波レーダ（ＦＭ－ＣＷレーダ）である。レーダ装置３００は、例えば、レーダ装置３００に対する物標４００の相対位置（例えば、レーダ装置３００に対する物標４００角度θ及びレーダ装置３００と物標４００との間の距離Ｒ）を計測することができる。レーダ装置３００は、発振器３０１、増幅器３０２、複数の分配器３０３、送信アンテナ３０４、受信アンテナ３０５、複数の増幅器３０７、複数の混合器３０８、複数のフィルタ３０９、複数のＡ／Ｄ変換器３１０、及び信号処理装置１００を備える。

【0023】

発振器３０１は、送信信号Ｓｔを生成及び出力する。発振器３０１は、例えば、電圧制御発振器である。増幅器３０２は発振器３０１から出力される送信信号Ｓｔを電力増幅する。各分配器３０３は、増幅器３０２から出力される電力増幅された送信信号Ｓｔを送信アンテナ３０４と混合器３０８とに分配する。混合器３０８に分配される、増幅器３０２からの電力増幅された送信信号Ｓｔは、ローカル信号とも呼ばれる。送信アンテナ３０４は、送信信号Ｓｔをレーダ波として送信する。

【0024】

受信アンテナ３０５は、複数のアンテナ素子３０６のそれぞれが等間隔で配列されたリニアアレーアンテナである。受信アンテナ３０５は、物標４００で反射した送信信号Ｓｔの反射波を受信信号Ｓｒとして受信する。各増幅器３０７は、アンテナ素子３０６から出力される受信信号Ｓｒを増幅する。各混合器３０８は、増幅器３０７から出力される増幅された受信信号Ｓｒと、分配器３０３によって分配される送信信号Ｓｔとを混合して、中間周波数信号を生成及び出力する。中間周波数信号は、送信信号Ｓｔと受信信号Ｓｒとの間の周波数差を示すビート信号である。各フィルタ３０９は、混合器３０８から出力される中間周波数信号の不要信号成分を除去するローパスフィルタである。各Ａ／Ｄ変換器３１０は、各フィルタ３０９から出力される中間周波数信号をＡ／Ｄ変換する。

【0025】

信号処理装置１００は、各Ａ／Ｄ変換器３１０によってデジタル信号に変換された中間周波数信号を、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法に従って、信号処理することにより、物標４００の距離Ｒ、角度θ、及び速度（単位時間あたりの距離Ｒの変化）のうち何れかを推定する。例えば、信号処理装置１００は、「各Ａ／Ｄ変換器３１０によってデジタル信号に変換された中間周波数信号」を、図２のステップ２０１～２０４の「無線信号」として信号処理を行い、解析結果としての周波数スペクトルデータから、物標４００の距離Ｒ、角度θ、及び速度（単位時間あたりの距離Ｒの変化）のうち何れかを推定する。

【0026】

なお、分配器３０３、増幅器３０７、混合器３０８、フィルタ３０９、及びＡ／Ｄ変換器３１０のそれぞれの個数は、アンテナ素子３０６の個数に等しい。

【0027】

信号処理装置１００が実行するアルゴリズムとして、ＡＦ法を用いて第１の周波数スペクトルデータを生成し、離散フーリエ変換法により第２の周波数スペクトルデータを生成した。図６は、生成したこれら第１の周波数スペクトルデータと第２の周波数スペクトルデータを重ねた場合の解析結果を示すグラフである。同図に示すように、ターゲットとしての物標４００からの到来波６０１以外に、電力値の高い偽波６０２が生じている。図７は、信号処理装置１００が実行するアルゴリズムとして、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法を用いた場合の解析結果を示すグラフである。同図に示すように、ターゲットとしての物標４００からの到来波６０３以外に、電力値の高い偽波は生じておらず、偽波の電力を効果的に低減できていることが分かる。

【0028】

図８は、本発明の実施形態に関わる通信端末５００の説明図である。基地局６００からの電波の一部は、建物などの障害物９００で反射した後に、通信端末５００で受信されることがあり、また、基地局６００からの電波の一部は、建物などの障害物９００で反射せずに、通信端末５００で受信されることもある。通信端末５００は、基地局６００からの電波の到来方向を推定し、その推定した方向に、アンテナの指向性のピークを向ける。なお、サーバ装置７００の説明については後述する。

【0029】

図９は、本発明の実施形態に関わる通信端末５００の構成を示す説明図である。通信端末５００は、変調回路５０１、混合器５０２、複数の位相器５０３、複数の増幅器５０４、送信アンテナ５０５、受信アンテナ５０７、複数の増幅器５０９、混合器５１０、Ａ／Ｄ変換器５１１、信号処理装置１００、及び復調回路５１２を備える。サーキュレータまたはスイッチを用いて、送信アンテナ５０５と受信アンテナ５０７とを共通化してもよい。

【0030】

送信データは、変調回路５０１により変調され、送信データの情報を担う信号は、混合器５０２によりアップコンバートされる。送信アンテナ５０５は、複数のアンテナ素子５０６のそれぞれが等間隔で配列されたリニアアレーアンテナである。各位相器５０３は、送信アンテナ５０５の指向性のピークが基地局６００の方向に向くように、各アンテナ素子５０６に給電される高周波信号の位相を制御する。送信アンテナ５０５は、送信データの情報を担う無線信号を送信する。

【0031】

受信アンテナ５０７は、複数のアンテナ素子５０８のそれぞれが等間隔で配列されたリニアアレーアンテナである。各アンテナ素子５０８が受信する無線信号は、増幅器５０９により電力増幅され、混合器５１０によりダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器５１１によりＡ／Ｄ変換される。

【0032】

信号処理装置１００は、Ａ／Ｄ変換器５１１によってデジタル信号に変換された無線信号を、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法に従って、信号処理することにより、無線信号の到来方向を推定する。例えば、信号処理装置１００は、「Ａ／Ｄ変換器５１１によってデジタル信号に変換された無線信号」を、図２のステップ２０１～２０４の「無線信号」として信号処理を行い、解析結果としての周波数スペクトルデータから、無線信号の到来方向（通信端末５００に対する基地局６００の方位角及び仰角）を推定する。信号処理装置１００は、送信アンテナ５０５の指向性のピークが基地局６００の方向に向くように、各位相器５０３の位相シフト量を計算し、その計算結果を各位相器５０３に出力する。

【0033】

信号処理装置１００は、各Ａ／Ｄ変換器５１１によってデジタル信号に変換された無線信号にＤＢF （Digital Beam Forming）の処理を実行し、ビーム合成を行う。ビーム合成の結果から、復調回路５１２により、受信データが復調される。

【0034】

ここで、図８の説明に戻る。上述の説明では、通信端末５００は、基地局６００から受信した無線信号を、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法に従って、信号処理することにより、解析結果としての周波数スペクトルデータから、無線信号の到来方向を推する例を示したが、本発明は、このような例に限られない。例えば、通信端末５００は、基地局６００から受信した無線信号をサーバ装置７００に転送し、無線信号の到来方向の推定をサーバ装置７００に要求してもよい。

【0035】

サーバ装置７００は、例えば、クラウドサーバなどの汎用のコンピュータシステムである。サーバ装置７００は、プロセッサ７０１、メモリ７０２、通信インタフェース７０３、及び記憶装置７０４を備えている。記憶装置７０４には、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析プログラム２００が記憶されている。スペクトル解析プログラム２００は、記憶装置７０４からメモリ７０２に読み込まれてプロセッサ７０１により実行される。

【0036】

サーバ装置７００は、通信端末５００からの要求に応答して、通信端末５００から受信した無線信号を、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法に従って、信号処理することにより、無線信号の到来方向を推定する。サーバ装置７００は、無線信号の到来方向の推定結果を通信端末５００に送信する。無線信号の到来方向の推定結果を受信した通信端末５００は、その推定結果を基に、アンテナの指向性のピークを向ける。

【0037】

上述の説明では、通信端末５００は、基地局６００からの電波の到来方向を推定し、その推定した方向に、アンテナの指向性のピークを向ける例を示したが、本発明は、このような例に限られない。例えば、図１０に示すように、複数の通信端末５００のうち何れか一つの通信端末５００は、他の通信端末５００からの電波の到来方向を推定し、その推定した方向に、アンテナの指向性のピークを向けてもよい。ある一つの通信端末５００が、他の通信端末５００からの電波の到来方向を推定するハードウェア構成は、図９に示すハードウェア構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

【0038】

また、例えば、ある一つの通信端末５００は、他の通信端末５００から受信した無線信号をサーバ装置７００に転送し、無線信号の到来方向の推定をサーバ装置７００に要求してもよい。サーバ装置７００は、通信端末５００からの要求に応答して、通信端末５００から受信した無線信号を、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法に従って、信号処理することにより、無線信号の到来方向を推定する。サーバ装置７００は、無線信号の到来方向の推定結果を通信端末５００に送信する。無線信号の到来方向の推定結果を受信した通信端末５００は、その推定結果を基に、アンテナの指向性のピークを向ける。

【0039】

図１１は、本発明の実施形態に関わる固定通信装置８００の説明図である。固定通信装置８００は、通信端末５００と近距離無線接続するアクセスポイントとして機能する基地局である。通信端末５００及び各固定通信装置８００は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）システムなどを通じて予め時刻同期がされている。通信端末５００は、一定の周期で無線信号を送信している。固定通信装置８００は、通信端末５００から送信された無線信号を受信した時刻を推定し、通信端末５００から無線信号が送信された時刻と固定通信装置８００が無線信号を受信した時刻との差から、通信端末５００と固定通信装置８００との間の距離を推定する。このような推定処理を各固定通信装置８００が実行することにより、三角法により、通信端末５００の位置を求めることができる。

【0040】

図１２は、本発明の実施形態に関わる固定通信装置８００の構成を示す説明図である。固定通信装置８００は、受信アンテナ８０１、Ａ／Ｄ変換器８０２、及び信号処理装置１００を備える。受信アンテナ８０１は、通信端末５００からの無線信号を受信する。Ａ／Ｄ変換器８０２は、受信アンテナ８０１によって受信された無線信号をＡ／Ｄ変換する。信号処理装置１００は、Ａ／Ｄ変換された無線信号を、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法に従って、信号処理することにより、通信端末５００から送信された無線信号を受信した時刻を推定する。例えば、信号処理装置１００は、「Ａ／Ｄ変換器８０２によってデジタル信号に変換された無線信号」を、図２のステップ２０１～２０４の「無線信号」として信号処理を行い、位相分解データ（スペクトル）から元の時間信号の再生を行い、通信端末５００から送信された無線信号を受信した時刻を推定する。

【0041】

図１３（ａ）は、通信端末５００から時刻ｔ１に送信された無線信号１３１を示している。図１３（ｂ）は、固定通信装置８００で受信され、高速フーリエ変換により再生された無線信号１３２と、ＡＦ法により再生された無線信号１３３，１３４を示している。ＡＦ法により再生された無線信号１３４の電力は、高速フーリエ変換により再生された無線信号１３２の電力よりも高いため、ＡＦ法により再生された無線信号１３４は偽波である。信号処理装置１００は、ＡＦ法により再生された無線信号１３３を基に、通信端末５００から送信された無線信号を受信した時刻ｔ２を推定する。信号処理装置１００は、通信端末５００から無線信号が送信された時刻ｔ１と固定通信装置８００が無線信号を受信した時刻ｔ２との差から、通信端末５００と固定通信装置８００との間の距離を推定する。

【0042】

ここで、図１１の説明に戻る。上述の説明では、固定通信装置８００は、通信端末５００から送信された無線信号を受信した時刻を推定し、通信端末５００から無線信号が送信された時刻と固定通信装置８００が無線信号を受信した時刻との差から、通信端末５００と固定通信装置８００との間の距離を推定する例を示した。しかしながら、本発明は、このような例に限られない。例えば、固定通信装置８００は、通信端末５００から送信された無線信号をサーバ装置７００に転送し、通信端末５００から送信された無線信号を固定通信装置８００が受信した時刻の推定をサーバ装置７００に要求してもよい。サーバ装置７００は、固定通信装置８００からの要求に応答して、固定通信装置８００が通信端末５００から受信した無線信号を、本発明の実施形態に関わるスペクトル解析方法に従って、信号処理することにより、通信端末５００から送信された無線信号を固定通信装置８００が受信した時刻を推定する。サーバ装置７００は、受信時刻の推定結果を固定通信装置８００に送信する。受信時刻の推定結果を受信した固定通信装置８００は、その推定結果を基に、通信端末５００と固定通信装置８００との間の距離を推定する。

【0043】

なお、サーバ装置７００は、ネットワークを通じてスペクトル解析プログラム２００をダウンロードし、これを記憶装置７０４に保存してもよい。或いは、サーバ装置７００は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されているスペクトル解析プログラム２００を記憶装置７０４にインストールしてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えば、光磁気記録媒体、磁気記録媒体、或いは半導体メモリなどの任意の記録媒体である。

【0044】

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。また、実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0045】

１００…信号処理装置 １０１…プロセッサ １０２…メモリ １０３…入出力インタフェース １０４…記憶装置 ２００…スペクトル解析プログラム ３００…レーダ装置 ４００…物標 ５００…通信端末 ６００…基地局 ７００…サーバ装置 ８００…固定通信装置 ９００…障害物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】