JP5316373B2 - Radio signal receiver, receiving method, receiving processor and program - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a radio signal receiver, a reception method, a radio signal reception processor, and a program which are mounted on the receiver, for example, suitable in the field of Intelligent Transport System (ITS).
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。
In wireless communication, even if the signal power transmitted from the transmitter is constant, the signal level received by the receiver varies depending on the distance and the propagation path of the radio wave. Therefore, an AGC (Automatic Gain Control) circuit is used to keep the signal level at the receiver side constant (see, for example, Patent Document 1).
On the other hand, in the field of intelligent road traffic systems (ITS), road traffic is achieved by communicating between in-vehicle communication devices installed in vehicles and roadside communication devices installed in infrastructure equipment on the road side. Technology to improve safety of the device is being studied.
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。
For example, if each vehicle's in-vehicle communication device can exchange vehicle information including the current position of the vehicle for each vehicle where an accident such as a head-on collision or a right-hand collision is expected, the risk of the collision can be determined by the driver of the vehicle. Can be warned, and in some cases, driving intervention can be performed automatically, which can be useful for preventing accidents.
In particular, there is a high need to prevent accidents such as those described above, since encounter collisions between vehicles tend to occur near intersections.
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。
However, high-rise buildings stand near intersections in urban areas, so that radio wave visibility is often not good between vehicles, and it is difficult to exchange information between in-vehicle communication devices.
For this reason, if the roadside communication device acts as an intermediary for vehicle information and transmits vehicle information such as the current position of the vehicle collected from a number of in-vehicle communication devices near the intersection to each in-vehicle communication device, each vehicle The vehicle information of the vehicle can be sensed almost in real time, and the safety of road traffic can be improved.
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。
In this case, it is estimated that CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) is used as an access control method between the in-vehicle communication devices. That is, each in-vehicle communication device transmits a radio signal to the outside in order after confirming that no other in-vehicle communication device transmits a radio signal.
For this reason, if there is no problem such as a so-called hidden terminal in which transmission of a legitimate in-vehicle communication device is hindered by a transmission request from a non-existent terminal, a radio signal (radio signal) transmitted from each in-vehicle communication device Are transmitted in chronological order without overlapping each other.
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。 For example, when the wireless signal used in the above-mentioned intelligent road traffic system conforms to the standard of IEEE802.11a / g / p, it is a protocol data unit (Protocol Data Unit: hereinafter referred to as “PDU”). Sent in units. One frame length of the PDU is about 1 msec, and a time gap (guard time) of about 40 μsec is provided between the frames.
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。
In the above-mentioned intelligent road traffic system, it is necessary for one roadside communication device to reliably receive radio signals transmitted from a large number of in-vehicle communication devices with different positions. Vastly different.
For example, the intensity of radio waves is said to be inversely proportional to the square of distance in rural areas close to free space, and attenuated in inverse proportion to the fourth power of distance in urban areas with many buildings. Radio wave attenuation in urban areas is mainly caused by reflection of radio waves by buildings.
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。 In addition, since the radio signal transmitted by each in-vehicle communication device becomes a multipath state due to the reflection of radio waves and fading may occur, even a radio signal transmitted from the same in-vehicle communication device has a slight difference in conditions. It is assumed that the signal level received by the roadside communication device rapidly decreases. It has been confirmed that the degree of this reduction reaches, for example, 32 dB.
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。
In this regard, since the AGC circuit is mounted on the receiver of the roadside communication device, the reception level can be made uniform by the gain control function even for a radio signal having a large level difference.
That is, when the receiver of the roadside communication device detects arrival of a radio signal due to an increase in received signal strength, the gain of the AGC circuit is set according to the level of the input signal (received signal strength), and the radio signal is noise It is determined whether there is a regular PDU to be demodulated (hereinafter sometimes referred to as “regular packet”).
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。
However, in the case of a roadside communication device used in an intelligent road traffic system, a relatively weak radio signal (not only a regular signal but also noise) due to the noisy environment and the peculiarity that a hidden terminal may exist. Including the meaning of “radio waves”.) After the arrival of a), a stronger regular radio signal may arrive continuously.
In this case, if the next radio signal arrives while determining whether the previous radio signal is a regular packet, the process for determining whether the next radio signal is a regular packet is not in time. There is a risk of missing a regular packet included in the next radio signal.
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。
Further, in order to determine whether or not the next radio signal is a regular packet, it is necessary to match the gain in the AGC circuit with the next radio signal.
In this case, in the conventional receiver, while determining whether or not a certain radio signal is a regular packet, the gain of the AGC circuit is maintained until the determination is completed. When a strong next radio signal arrives, the gain in the AGC circuit may be too high and the next radio signal may be saturated (saturation).
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。
In this way, if the wireless signal that arrives later is saturated, it is impossible to determine whether or not this wireless signal is a regular packet, and even if it is a regular packet, it is determined to be noise, and the subsequent wireless signal Contain useful regular packets cannot be captured.
On the other hand, assuming an intelligent road traffic system, vehicle information from a vehicle closer to a roadside communication device installed near an intersection is considered to be more useful, so it reliably receives a high-intensity radio signal that arrives later. That is extremely important.
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。 In view of the above problems, the present invention is a wireless signal that can reliably receive a necessary regular signal even when a weak regular signal or noise arrives and a stronger regular signal arrives continuously. The purpose is to provide a receiver and the like.
(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。 (1) A receiver according to the present invention includes a plurality of reception systems, a detection unit capable of detecting arrival of a reception signal by an increase in reception level in the plurality of reception systems, and the reception signal from which arrival has been detected is normal. A radio signal receiver comprising: a determination unit that determines whether or not a PDU is present; and a demodulation unit that performs data demodulation of the PDU determined to be legitimate, wherein the detection unit includes the reception level When the arrival of the received signals from a plurality of transmission sources with different levels is detected, and the determination unit detects arrival of a plurality of consecutive received signals, It is determined whether each of the received signals is the regular PDU.
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。
According to the receiver of the present invention, the detection unit can detect the arrival of different reception signals from a plurality of transmission sources having different levels, and the determination unit detects the arrival of a plurality of reception signals. Since it is determined whether or not each of the received signals is a regular PDU, any of the plurality of received signals is a regular PDU, and this is not missed.
For this reason, even if a weaker normal signal (meaning “radio wave including noise”) arrives after a stronger normal signal continuously, the normal PDU included in the subsequent normal signal can be demodulated, The subsequent regular signal can be reliably received.
(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。
(2) Here, when the weaker received signal is the first radio signal and the subsequent strong received signal is the second radio signal, the demodulator in the receiver of the present invention is When it is determined that the second radio signal is the regular PDU, it is preferable that the second radio signal is a demodulation target regardless of the determination result of the first radio signal.
The reason is that, for example, in an intelligent road traffic system, vehicle information closer to the receiver of the present invention mounted on a roadside communication device is more useful, so it arrived later than the weaker radio signal that reached earlier This is because the stronger regular signal should be received reliably.
(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。
(3) In the receiver according to the present invention, an amplification circuit provided for each of the plurality of reception systems can be variably set, and the amplification factor of the amplification circuit is controlled in accordance with the reception level. It is preferable to further include a gain control unit.
In this case, when the arrival of the first radio signal is detected, the gain control unit adjusts only the gain of the first reception system, which is one of the plurality of reception systems, to the reception level. When the arrival of the second radio signal is detected, it is preferable to change only the amplification factor of the second reception system other than the first reception system in accordance with the reception level.
In this case, saturation of the second radio signal can be prevented even when the second radio signal arrives continuously after the first radio signal.
For this reason, when the stronger wireless signal is a regular packet, it is not determined as noise, and the subsequent regular signal can be reliably received as a regular packet.
(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。
(4) In the receiver according to the present invention, when the arrival of the second radio signal is detected while demodulating the PDU with respect to the first radio signal, the second radio signal is normal. When it is determined that it is not the PDU, the demodulation of the PDU with respect to the first radio signal can be continued.
Here, the second radio signal includes one detected as arrival of a different radio signal when the level of the first radio signal increases due to fading. In such a case, more appropriate demodulation can be performed by continuing demodulation of the first radio signal than by stopping demodulation of the first radio signal and demodulating the second radio signal.
(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。
(5) In the receiver of the present invention, the demodulator determines the regular PDU to be demodulated, and then performs data demodulation on the combined signal obtained by combining the output signals of the plurality of receiving systems. Preferably it is done.
In this case, since the control unit performs data demodulation on the combined signal obtained by combining the output signals of the plurality of reception systems after determining the normal PDU, it is possible to accurately perform data demodulation on the normal PDU.
(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。
(6) The reception method of the present invention is a radio signal reception method performed by the receiver of the present invention, and has the same operational effects as the receiver.
(7) The receiving processor of the present invention is a wireless signal receiving processor mounted on the receiver of the present invention, and has the same effects as the receiver.
(8) The program of the present invention is a program executed by the receiving processor of the present invention, and has the same effects as the receiving processor.
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。 As described above, according to the present invention, when arrival of a plurality of received signals is detected, it is determined whether or not each received signal is a regular PDU. Even when a stronger regular signal arrives continuously, the subsequent regular signal can be reliably received.
〔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。
[Overall system configuration]
FIG. 1 is a road plan view showing the overall configuration of an intelligent road traffic system.
As shown in FIG. 1, the intelligent road traffic system of the present embodiment is composed of a roadside communication device 1 provided near an intersection and a plurality of in-vehicle communication devices 3 that can communicate with the device 1. A roadside communication device 1 shown in the vicinity of the center of 1 is installed, for example, on a column of a traffic light 2 at an intersection.
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。
Each vehicle traveling on the road is equipped with an in-vehicle communication device 3 that can communicate with the roadside communication device 1. The roadside communication device 1 can communicate with a large number (for example, about 200) of the vehicle-mounted communication devices 3 in the communicable area.
The roadside communication device 1 is connected to the central device 4 of the traffic control center, and the central device 4 and the roadside communication device 1 are connected by wire (or wirelessly). Moreover, the road-to-road communication between the roadside communication apparatuses 1 located at each intersection, the road-to-vehicle and road-to-vehicle communication between the roadside communication apparatus 1 and the in-vehicle communication apparatus 3, and the inter-vehicle communication between the in-vehicle communication apparatuses 3 For this, wireless communication is used. Among these, it is presumed that CSMA / CA is used for inter-vehicle communication between the in-vehicle communication devices 3.
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。
In the present embodiment, an Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) is adopted as a modulation method for wireless communication between the communication apparatuses 1 and 3.
This method is a multi-carrier digital modulation method in which transmission data is carried on a large number of carrier waves (subcarriers). Since the subcarriers are orthogonal to each other, the data can be arranged so densely as to overlap on the frequency axis. There are advantages.
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。
Furthermore, the in-vehicle communication device 3 of the present embodiment transmits a radio signal in a format compliant with IEEE 802.11a / g / p using an access control method based on CSMA / CA.
For this reason, the regular frames (for example, about 1 msec in length) transmitted by each in-vehicle communication device 3 are transmitted in time series without overlapping each other, and for example, about 40 μsec is transmitted between the frames. There is a time gap. In principle, the number of frames transmitted from the transmitter of each in-vehicle communication device 3 is one except in the so-called burst mode.
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。
Usually, “frame” is a PDU name used in layer 2 communication, and “packet” is often a name used in layer 3 communication. Both “packets” and “frames” are used in combination as simple PDUs.
In addition, simply speaking “signal” generally means a “narrow sense signal” including necessary information, and is used to distinguish it from “noise” that interferes with this narrow sense signal. In the book, “signal” simply means “a signal in a broad sense” including both “a signal in a narrow sense” and “noise”. Therefore, in the “reception signal” and “radio signal” in this specification, both a narrowly defined signal (regular PDU) having information carried by the transmission side and noise that does not have the information or the information is corrupted. Is included.
〔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。
[Receiver of roadside communication device]
Next, the internal configuration of the receiver mounted on the roadside communication device 1 will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the receiver 1R in the roadside communication apparatus 1.
In addition, this invention proposes the new policy for the roadside communication apparatus 1 to receive appropriately the transmission signal of the stronger in-vehicle communication apparatus 3 which arrives continuously after the radio | wireless signal before including a noise. Therefore, in the following, the roadside communication device 1 will be described as “receiver 1R”, and the in-vehicle communication device 3 will be described as “transmitter 3S”.
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。
The receiver 1R in the roadside communication apparatus 1 includes two systems of reception systems 1A and 1B and a reception processor 110 that performs reception control on these systems, and each of the reception systems 1A and 1B includes each component shown in FIG. Are connected as shown in the figure.
That is, each of the receiving systems 1A and 1B of the receiver 1R includes an antenna 101, a band-pass filter 102, a low noise amplifier 103, an attenuator 104, a low noise amplifier 105, a variable amplifier 106 including an AGC circuit, and a quadrature demodulator in order from the left side. 107, an A / D converter 108, and a detection circuit 109.
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。
First, the radio signal transmitted from each transmitter 3S is received by the antenna 101, and a signal in a predetermined band is extracted by the band pass filter 102 from the received signal.
The extracted signal is amplified as a whole by a low noise amplifier 103, an attenuator 104, a low noise amplifier 105, and a variable amplifier 106 which is an amplifier circuit having an automatic gain control function.
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。
The output signal of the variable amplifier 106 is demodulated into an in-phase component I signal and a quadrature component Q signal by a quadrature demodulator 107, and each component signal is digitized by an A / D converter 108 in the next stage. And input to the receiving processor 110.
Further, the output signal of the low noise amplifier 105, that is, the input signal to the variable amplifier (AGC circuit) 106 is envelope-detected by the detection circuit 109, and the received signal strength (RSSI: Received Signal Strength Indication) which is the signal level of the envelope. Hereinafter, in this specification, it may also be referred to as “reception level”) is also input to the reception processor 110.
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。
That is, each receiving system 1A, 1B is controlled by one receiving processor 110, and the output signals of the A / D converter 108 and the detection circuit 109 of each receiving system 1A, 1B are both Input to one receiving processor 110.
The receiving processor 110 according to the present embodiment includes, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array) that stores a control program for a plurality of receiving systems, and includes a detection unit 110A and a gain as functional units realized by executing the control program. A control unit 110B, a determination unit 110C, and a demodulation unit 110D are provided.
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。
Among these, the detection unit 110A constantly monitors an increase in the level (RSSI) of the input signal to the variable amplifier 106 of both reception systems 1A and 1B, and whether or not the RSSI has exceeded the first threshold Th1 with the smaller RSSI. Accordingly, the arrival of the weaker radio signal (hereinafter sometimes referred to as “first radio signal”) is detected.
In addition, the detection unit 110A detects the arrival of a stronger radio signal (hereinafter also referred to as “second radio signal”) depending on whether or not the second threshold Th2 having a larger RSSI is exceeded.
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。
That is, the detection unit 110A of the reception processor 110 can continuously reach the radio signal in addition to the first threshold Th1 for detecting the arrival of the first radio signal (first radio signal). A second threshold Th2 for detecting a strong wireless signal (second wireless signal) is further held.
For example, Th1 = −85 dBM and Th2 = Th1 + 5 dBM are set depending on the installation location of the roadside communication device 1.
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。
As described above, the receiver 1R of the present embodiment can detect continuous arrival of two types of strong and weak radio signals (first and second radio signals) in a default state before an undetected radio signal arrives. It is in a receiving position.
On the other hand, the gain control unit 110B independently varies the attenuation factor of the attenuator 104 of each reception system 1A, 1B and the amplification factor of the variable amplifier 106 in accordance with the RSSI value in each reception system 1A, 1B. Can be set.
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。
Then, when the arrival of the first radio signal is detected, the gain control unit 110B tracks only the gain of the first reception system 1A in accordance with the RSSI value, and the arrival of the second radio signal is detected. In this case, only the amplification factor of the second reception system 1B is made to follow the RSSI value.
In this case, since the intensity of the second radio signal is greater than that of the first radio signal, the gain setting for the variable amplifier 106 is set lower in the second reception system 1B than in the first reception system 1A. It will be.
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。
In addition, when the detection unit 110A detects the arrival of the continuous first and second radio signals, the determination unit 110C applies to the digitized I signal and Q signal output from the reception systems 1A and 1B. To determine whether each of the signals is a regular packet.
Specifically, the control unit 110B determines whether or not the packet is a regular packet, depending on whether or not the autocorrelation value for the preamble (see FIG. 4B) at the beginning of the received frame exceeds a predetermined threshold. Is called.
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。
However, as a method of discriminating regular packets using the preamble, not only autocorrelation values but also judgments based on calculation results such as RSSI difference values (differential values) and addition values (integration values), and judgments based on pattern recognition methods are used. It can also be adopted.
Then, the demodulation unit 110D performs data demodulation on the packet (I signal and Q signal) determined by the determination unit 110C as normal, and extracts the header and data information included in the normal packet.
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。
If the determination unit 110C determines that the second wireless signal, which is the stronger wireless signal, is a regular packet, the second wireless signal is unconditionally transmitted regardless of the determination result of the first wireless signal. It is intended to be judged.
The reason is that, as described above, in ITS, the vehicle information closer to the roadside communication device 1 is more useful, so the stronger second radio signal that arrived later than the weaker first radio signal that arrived earlier This is because it should be received reliably.
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。
Furthermore, when the arrival of a radio signal is detected, the gain control unit 110B changes the amplification factor of the variable amplifier 106 of either one of the reception systems 1A and 1B at high speed, but the variable amplifier during the other periods The gain of 106 is kept substantially constant.
As described above, since the amplification factor of the variable amplifier 106 is maintained substantially constant during a period other than when the arrival of the radio signal is detected, for example, when determining whether the packet is a regular packet based on the autocorrelation value for the preamble, The autocorrelation value can be stabilized, and there is an advantage that regular packet determination processing can be performed reliably.
〔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。
[Specific example of processing contents of receiving processor]
FIG. 3 is a flowchart illustrating a specific example of processing contents of the reception processor 110.
As shown in FIG. 3, the reception processing in the reception processor 110 is largely divided into a “preamble search mode” in the first half and a “data demodulation mode” in the second half. In the “preamble search mode”, the first or second (2) The presence / absence of a regular packet is determined using the preamble of the radio signal.
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。
The “data demodulation mode” is a mode that is executed for subsequent data reception on the condition that synchronization is established by a preamble. In this mode, data demodulation is performed on a combined signal obtained by combining the output signals (I signal and Q signal) of the receiving systems 1A and 1B by, for example, the maximum ratio combining method.
As a method for combining the output signals of the receiving systems 1A and 1B, a selective combining method or an equal gain combining method may be employed in addition to the maximum ratio combining method. Hereinafter, the radio signal reception processing by the reception processor 110 will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG.
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。
As shown in FIG. 3, the receiving processor 110 first executes a preamble search mode (step ST1 in FIG. 3).
In this preamble search mode, when the detection unit 110A detects an increase in RSSI exceeding the first threshold Th1, the gain control unit 110B of the reception processor 110 adjusts the variable amplifier of the first reception system 1A according to the RSSI value. The gain of 106 is made to follow.
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)。
Further, when the detection unit 110A detects an increase in RSSI exceeding the second threshold Th2, the gain control unit 110B of the reception processor 110 adjusts the amplification factor of the variable amplifier 106 of the second reception system 1B according to the RSSI value. To follow.
As described above, in the preamble search mode, the reception processor 110 sets the amplification factor (gain) independently for each of the variable amplifiers 106 included in the reception systems 1A and 1B (step ST2 in FIG. 3). ).
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)。
Next, the determination unit 110C of the reception processor 110 searches the preamble for the radio signals received by the reception systems 1A and 1B by calculating an autocorrelation value or the like, thereby determining the presence or absence of a regular packet ( Step ST3 in FIG.
In the above determination, when the preamble is not found, the determination unit 110C repeatedly executes the preamble search mode. When the preamble is found, the determination unit 110C shifts to the next data demodulation mode (step ST4 in FIG. 3).
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。
On the other hand, in the data demodulation mode, the gain determination unit 110B of the receiving processor 110 resets the gains of the variable amplifiers of the receiving systems 1A and 1B to a common value (step ST5 in FIG. 3). Demodulation section 110D combines the output signals from both reception systems 1A and 1B by a maximum ratio combining method or the like, and performs data demodulation (step ST6 in FIG. 3).
Next, demodulation section 110D determines whether or not a series of frame reception has been completed by CRC detection or the like (step ST7 in FIG. 3), and if it is determined to be complete, the operation mode is set to the first preamble search mode. If it is determined that the data demodulation is incomplete, the data demodulation mode is repeatedly executed.
〔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。
[Transmission signal of each vehicle and its input waveform]
FIG. 4A is a side view of a road when two vehicles A and B at different positions transmit radio signals. FIGS. 4B and 4C show the vehicles A and B, respectively. It is a figure which shows the flame | frame of the radio signal to transmit, and the input waveform to the variable amplifier (AGC circuit) 106 of the radio signal, and FIG.4 (d) is a case where a receiver receives noise from a mobile telephone etc. It is explanatory drawing.
In the example shown in FIG. 4, the transmission time at the vehicle B (or mobile phone or the like) B far from the receiver 1R is t1, and the transmission time at the near vehicle A is t2 (> t1). Is assumed to arrive later than the radio signal from the vehicle B.
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。
As shown in FIG. 4B, the frames of the transmission signals of the vehicles A and B include a preamble, a header, data, and a CRC (Cyclic Redundancy Code) in order from the top. The CRC is code data for error detection included at the end of a digital signal frame in the IEEE802.11a / g / p format.
Therefore, by detecting the CRC at the end of the frame, it is possible to detect the end of reception of each frame.
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。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, there is a large signal level difference in the input waveform to the variable amplifier 106 of the transmission signals of the vehicles A and B at different positions. The level fluctuates.
Further, since the transmitter 3S transmits a frame by the CSMA / CA method, both the vehicles A and B are equipped with the regular in-vehicle communication device 3, and the vehicle A appropriately receives the radio wave from the vehicle B. Then, the frames transmitted by these vehicles A and B do not overlap each other, and as shown in FIG. 4B, a predetermined guard time Δt is provided between the frames of the vehicles A and B that reach the receiver 1R. (For example, 40 microseconds) exists.
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。
However, when vehicle A is not properly receiving radio waves from vehicle B (when vehicle B is a “hidden terminal”), for example, as shown in FIG. After a relatively weak regular signal reaches the receiver 1R first, a stronger regular signal from the vehicle A may continuously reach the receiver 1R in a state where it overlaps with the regular signal from the vehicle B. is there.
In addition, as shown in FIG. 4 (d), a part of radio waves emitted from a device using another frequency band such as a mobile phone reaches the receiver 1R first as relatively weak noise, A stronger regular signal of the vehicle A may reach the receiver continuously with its noise superimposed.
Thus, before the arrival of the strong regular packet (vehicle A in FIG. 4), the weak regular packet (vehicle B in FIG. 4) or noise arrives, so that the antenna of the receiver 1R is superposed on both of them. 101 may arrive continuously.
〔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。
[Continuous arrival of wireless signals and its problems]
FIG. 5 is a time chart when a conventional receiver receives weak noise before arrival of a strong regular packet, and when a strong next wireless signal arrives continuously after arrival of a weak wireless signal, The subject of the conventional receiver is shown.
5A shows the input waveform of the variable amplifier 106 in the above case, FIG. 5B shows the time change of RSSI, and FIG. 5C shows the time change of the gain of the variable amplifier 106, respectively. Show.
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。
As shown in FIGS. 5A and 5B, in this case, RSSI (reception level) once rises due to noise that has reached the receiver first, and then RSSI further rises due to regular packets that arrive continuously thereafter. doing.
At this time, when the RSSI exceeds a predetermined threshold Th1 due to the first noise, and the arrival of any wireless signal is detected by this, the gain of the variable amplifier 106 is set corresponding to the RSSI value (FIG. 5 (c)). )), A process of determining whether or not the packet is a regular packet is performed with respect to the wireless signal (noise in this case) that has reached first.
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。
As described above, even if the received signal that has arrived first is noise as a result, the determination process (for example, using an autocorrelation value) takes a predetermined time, but during the determination process for the noise. In addition, when the next regular packet arrives, the determination process for the next regular packet may not be in time.
Therefore, as in the case assumed in FIG. 5, although the radio signal that has arrived after the noise is actually a regular packet, the preamble cannot be determined for the regular packet, and the regular packet may be missed. is there.
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。
On the other hand, in order to determine whether or not the next radio signal is a regular packet, it is necessary to match the gain of the variable amplifier 106 to the next radio signal. However, in a conventional receiver, a certain radio signal is a regular packet. During the determination of whether or not, the gain of the variable amplifier 106 is fixed and maintained until the determination is completed.
For this reason, as shown in FIG. 5D, when a stronger next regular packet arrives during the determination process for the previous radio signal (in this case, noise), the variable amplifier 106 is used for this regular packet. The gain at may be too high and saturate.
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。
Thus, when the next regular packet is saturated, as shown in FIG. 5E, the autocorrelation signal of the regular packet is also destroyed. Therefore, it is possible to appropriately determine whether or not the next radio signal is a regular packet. Cannot be executed.
Therefore, even if the later radio signal is a regular packet, it is determined as noise, and a useful regular packet included in the later radio signal cannot be captured.
Note that the same phenomenon as described above also occurs when the weak noise that reaches first in FIG. 4 is replaced with a weak normal signal (a normal packet from vehicle B in FIG. 4C).
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。
Assuming an intelligent road traffic system like this embodiment, as shown in FIG. 4 (a), the one closer to the device 1 than the vehicle B far from the roadside communication device 1 installed near the intersection. Vehicle information from vehicle A is considered to be more useful.
Therefore, in the case of the receiver 1R of the roadside communication device 1 configuring the intelligent road traffic system, it can be said that it is an extremely important issue to reliably receive a radio signal having a higher strength that has arrived later.
〔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。
[Effects of this embodiment (1)]
FIG. 6 is a time chart when the receiver 1R of the present embodiment receives weak noise before arrival of a strong regular packet, and the next stronger wireless signal arrives continuously after the arrival of the weak wireless signal. In this case, the effect of the receiver 1R of the present embodiment is shown.
FIG. 6A shows the input waveform of the variable amplifier in the above case, and FIG. 6B shows the time change of RSSI.
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。
FIG. 6C shows a temporal change in gain of the variable amplifier 106 of the first reception system 1A, and FIG. 6D shows an output waveform of the variable amplifier 106 of the first reception system 1A.
Further, FIG. 6E shows a temporal change in gain of the variable amplifier 106 of the second reception system 1B, and FIG. 6F shows an output waveform of the variable amplifier 106 of the second reception system 1B.
As shown in FIG. 6B, when the RSSI exceeds the first threshold value Th1 due to noise that has reached the receiver 1R first, the detection unit 110A of the reception processor 110 causes the weaker first radio signal to reach. To detect.
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。
At this time, as shown in FIG. 6C, the gain control unit 110B of the reception processor 110 reduces the gain of the variable amplifier 106 included in the first reception system 1A in accordance with the RSSI value. The gain in 1 reception system 1A is made to follow RSSI.
The gain operation performed by the gain control unit 110B on the first reception system 1A is only when the first wireless signal that has arrived first is detected, and even if a stronger regular packet arrives later, the first reception is performed. The gain of the system 1A is maintained as it is.
For this reason, as shown in FIG. 6D, a regular packet that arrives later may be saturated with respect to the variable amplifier 106 of the first reception system 1A.
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。
On the other hand, as shown in FIG. 6 (b), when the RSSI exceeds the second threshold Th1 due to regular packets that subsequently arrive at the receiver 1R, the detection unit 110A detects that the stronger second radio signal has arrived. To detect.
At this time, the gain control unit 110B of the reception processor 110 reduces the gain of the variable amplifier 106 included in the second reception system 1B in accordance with the RSSI value, as shown in FIG. 2 The gain in the receiving system 1B is made to follow RSSI.
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。
For this reason, as shown in FIG. 6 (d), the regular packet that arrives later does not saturate with respect to the variable amplifier 106 of the second reception system 1B. Therefore, based on the output waveform of the second reception system 1B. Then, a process for determining whether or not the packet is a regular packet using the preamble is performed.
After that, using the output signals (I signal and Q signal) of the second reception system 1B, the demodulation unit 110D of the reception processor 110 performs data demodulation on the normal packet in the data demodulation mode (FIG. 3). Will do.
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。
As described above, according to the receiver 1R and the reception processor 110 of the present embodiment, the detection unit 110A receives subsequent reception signals with different transmission sources that are continuous with the reception signal that has already reached due to further increase in RSSI. The arrival of the signal can be detected, and when the determination unit 110C detects the arrival of the subsequent reception signal, the determination is made for the subsequent reception signal.
For this reason, if a later received signal is a regular packet, it will not be missed, and even if a stronger regular signal arrives continuously after arrival of a weak radio signal consisting of noise or a regular signal, It is possible to demodulate the normal packet of the normal signal.
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。
In the present embodiment, the gain control unit 110B can set the amplification factor (gain) independently for the variable amplifiers 106 included in the reception systems 1A and 1B, and the arrival of the first radio signal is detected. In this case, only the amplification factor of the first reception system 1A is changed, and when the arrival of the second reception signal is detected, only the amplification factor of the second reception system 1B is changed. Even if the second radio signal arrives continuously, saturation of the second radio signal can be prevented.
For this reason, when the stronger next radio signal is a regular packet, it is not determined as noise, and the next radio signal can be reliably received as a regular packet.
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。
As described above, according to the receiver 1R and the reception processor 110 of this embodiment, even when used in a communication apparatus installed in a noisy environment such as the roadside communication apparatus 1 in FIG. Can be received.
In contrast to the case of FIG. 6, it is conceivable that the previous weak radio signal is a regular packet and the next stronger radio signal is noise, but in this case, the strong noise that arrived later Since it is considered that demodulation of regular packets is difficult in the first place due to superposition, this is not a big problem.
〔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。
[Effect (2) of this embodiment]
FIG. 7 is a time chart when the receiver 1R according to the present embodiment receives a regular packet whose level gradually increases due to fading, and shows another effect of the receiver 1R according to the present embodiment.
FIG. 7A shows the input waveform of the variable amplifier in the above case, and FIG. 7B shows the temporal change of RSSI.
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)。
FIG. 7C shows a temporal change in gain of the variable amplifier 106 of the first reception system 1A, and FIG. 7D shows an output waveform of the variable amplifier 106 of the first reception system 1A.
Further, FIG. 7E shows a temporal change in gain of the variable amplifier 106 of the second reception system 1B, and FIG. 7F shows an output waveform of the variable amplifier 106 of the second reception system 1B.
As shown in FIG. 7A, the level of the regular packet gradually increases due to fading, and as a result, the RSSI exceeds the first and second threshold values Th1 and Th2 in stages (see FIG. 7B). .
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)。
At this time, when the RSSI value exceeds the first threshold Th1, the gain control unit 110B of the reception processor 110 decreases the gain of the variable amplifier 106 included in the first reception system 1A, and the gain in the first reception system 1A. Is made to follow RSSI (see FIG. 7C).
When the RSSI value exceeds the second threshold Th2 (and is detected as the arrival of a radio signal with a different level increase due to fading), the gain control unit 110B includes the variable amplifier included in the second reception system 1B. The gain of 106 is lowered, and the gain in the second reception system 1B is made to follow RSSI (see FIG. 7E).
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。
In the example shown in FIG. 7, it is assumed that the amplification factor of the variable amplifier 106 of the first reception system 1A is more appropriate even if the level increases due to fading. For this reason, as shown in FIG. 7 (d), it is possible to perform determination processing and data demodulation on a regular packet by using the output waveform of the first reception system 1A.
On the other hand, as shown in FIG. 7F, the output waveform in the second reception system 1B has insufficient power, and there is a possibility that determination processing and data demodulation for a regular packet cannot be performed.
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。
Therefore, in this case, the determination unit 110C of the reception processor 110 determines that the output waveform in the first reception system 1A is a normal packet.
Therefore, the demodulation unit 110D performs data demodulation on the packet (I signal and Q signal) from the first reception system 1A determined to be normal, and extracts the header and data information included in the normal packet. Will be.
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。
Thus, according to the receiver 1R of the present embodiment, the two reception systems 1A and 1B are provided, and it is determined whether the received signals received by the reception systems 1A and 1B are regular packets. Therefore, when the weak wireless signal is a regular packet, this wireless signal can also be selected as a determination target.
For this reason, according to the receiver 1R of the present embodiment, even if it is a series of regular packets whose levels are increased by fading as shown in FIG. 7, the regular packets can be effectively demodulated. it can.
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。 Further, in the receiver 1R of the present embodiment, after capturing a synchronization signal for a regular packet and determining a signal to be demodulated, the receiver 1R switches to diversity reception and performs data demodulation by the maximum ratio combining method or the like (FIG. 3). (See also), and there is an advantage that data demodulation can be performed with high accuracy.
〔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。
[Other variations]
The embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and includes all modifications that are within the scope of the claims and equivalents.
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。
For example, in the above-described embodiment, three or more reception systems may be provided, and the detection unit 110A may detect an increase in RSSI in three or more stages to detect arrival of wireless signals of three or more types.
In this case, the determination unit 110C determines whether each output signal output by three or more reception systems is a regular packet.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Roadside communication apparatus 1R Receiver 1A 1st receiving system 1B 2nd receiving system 3 In-vehicle communication apparatus 3S Transmitter 101 Antenna 102 Band pass filter 103 Low noise amplifier 104 Attenuator 105 Low noise amplifier 106 AGC circuit (variable amplifier: amplification circuit)
107 quadrature demodulator 108 A / D converter 109 detection circuit 110 receiving processor 110A detection unit 110B gain control unit 110C determination unit 110C demodulation unit
Claims (8)
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。 A plurality of reception systems, a detection unit capable of detecting arrival of a reception signal by an increase in reception level in the plurality of reception systems, and the reception signal from which arrival has been detected is a normal protocol data unit (Protocol Data Unit: A radio signal receiver comprising: a determination unit that determines whether or not the signal is “PDU”), and a demodulation unit that performs data demodulation of the PDU determined to be legitimate,
The detection unit is capable of detecting arrival of a plurality of reception signals having different levels by increasing the reception level multiple times.
The determination unit determines whether or not each of the received signals is the regular PDU when the arrival of a plurality of the received signals is detected.
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1に記載の無線信号の受信機。 When the weaker received signal is the first radio signal, and the stronger continuous signal after this is the second radio signal,
The demodulation unit, when the second radio signal is determined to be the PDU of normal, regardless of the determination result of the first radio signal, claim 1, the second radio signal and demodulated A radio signal receiver as described in 1.
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。 An amplification circuit that can variably set the amplification factor provided for each of the plurality of reception systems; and a gain control unit that controls the amplification factor of the amplification circuit corresponding to the reception level;
When the arrival of the first radio signal is detected, the gain control unit changes only the gain of the first reception system, which is one of the plurality of reception systems, according to the reception level. ,
3. The radio signal receiver according to claim 2, wherein, when arrival of the second radio signal is detected, only an amplification factor of a second reception system other than the first reception system is changed in accordance with the reception level. 4. .
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。 Detection of arrival of a received signal by an increase in reception level in a plurality of receiving systems, determination of whether or not the received signal whose arrival has been detected is a normal PDU, and data demodulation of the PDU determined to be normal A wireless signal receiving method for performing
Detecting the arrival of a plurality of received signals having different levels due to a plurality of rises in the received level;
And a step of determining whether or not each of the received signals is a regular PDU when arrival of a plurality of the received signals is detected.
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。 A detection unit capable of detecting arrival of a reception signal by an increase in reception level in a plurality of reception systems, a determination unit for determining whether or not the reception signal for which arrival has been detected is a normal PDU, and determination as normal A radio signal receiving processor comprising: a demodulator that demodulates data of the PDU,
The detection unit is capable of detecting arrival of a plurality of reception signals having different levels by increasing the reception level multiple times.
The processor for receiving a radio signal, wherein the determination unit determines whether or not each of the received signals is a regular PDU when arrival of a plurality of the received signals is detected.
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。 A detection unit capable of detecting arrival of a reception signal by an increase in reception level in a plurality of reception systems, a determination unit for determining whether or not the reception signal for which arrival has been detected is a normal PDU, and determination as normal A program executed by a radio signal reception processor comprising: a demodulator that demodulates data of the PDU,
Detecting the arrival of a plurality of received signals having different levels due to a plurality of rises in the received level;
A program for causing the receiving processor to execute a step of determining whether or not each of the received signals is a regular PDU when the arrival of a plurality of the received signals is detected.
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