JP2005045329A

JP2005045329A - Receiver

Info

Publication number: JP2005045329A
Application number: JP2003200060A
Authority: JP
Inventors: Kota Matsuura; 幸太松浦; Takashi Wakutsu; 隆司和久津; Takashi Hisama; 隆久間
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2005-02-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a receiver capable of carrying out demodulation and decoding by identifying a modulation system of an arrived wave whose various modulation items including multiplex modulation items are unknown. <P>SOLUTION: The receiver is provided with: a reception section 11 for receiving the arrived wave modulated under various unknown items; a multiplex modulation identification section 20 for identifying whether or not a received signal from the reception section 11 is a multiplex modulation signal subjected to multiplex modulation; a primary demodulation section 30 for applying FM demodulation to the received signal from the reception section 11 and providing an output when the multiplex modulation identification section 20 identifies the received signal to be the multiplex modulation signal, and for providing an output of the received signal from the reception section 11 as it is when the multiplex modulation identification section 20 identifies the received signal not to be the multiplex modulation signal; a modulation system estimate section 40 for estimating the modulation system on the basis of the signal outputted from the primary demodulation section 30; and a demodulation / decoding section 50 for demodulating or decoding the signal outputted from the primary demodulation section 30 on the basis of the modulation system estimated by the modulation system estimate section 40. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変調諸元が未知のデジタル信号を受信する受信装置に関し、特に多重変調されたデジタル信号の変調方式を判定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多様な変調方式で変調されたデジタル信号による通信が行われている。この通信では、受信側は、事前にわかっている通信諸元を用いて、受信された変調信号の帯域幅を算出することにより変調方式を判定し、判定された変調方式に従って復調が行われる。
【０００３】
一方、変調諸元を事前に知ることなく、未知の変調諸元の受信信号の変調方式を識別し、この識別された変調方式に従って復調する受信装置も開発されている。このような受信装置で変調方式を識別する装置として、自動変調方式識別装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に記載された自動変調方式識別装置は、受信信号が、アナログ変調方式、ディジタル変調方式による線形変調方式又は非線形変調方式の何れで変調されているかを識別するアナログ／ディジタル変調方式識別回路と、アナログ変調方式であると識別された場合に、アナログ変調方式のうちのＡＭとＦＭの何れで変調されているかを識別するアナログ変調方式識別回路と、ディジタル変調方式による線形変調方式であると識別された場合に、ディジタル変調方式による線形変調方式のうちのＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４−ｓｈｉｔＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ、８値を越える多値のＭ−ａｒｙＰＳＫ、１６ＱＡＭ、１６値を越える多値のＭ−ａｒｙＱＡＭの何れで変調されているかを識別する線形変調方式識別回路と、ディジタル変調方式による非線形変調方式であると識別された場合に、ディジタル変調方式による非線形変調方式のうちのＭ−ａｒｙＦＳＫ、２−ＦＳＫ、ＭＳＫ、ＧＭＳＫの何れで変調されているかを識別する非線形変調方式識別回路とを備えている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−８６１７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は、受信信号をデジタル信号に変換してソフトウェア処理により復調を行う「ソフトウェア無線機」と呼ばれる受信装置が開発されている。この受信装置は、ソフトウェア処理で使用されるパラメータを変更するだけで種々の方式で変調された受信信号を復調できるので、万能復調機として期待されている。
【０００７】
しかしながら、完全に未知の変調諸元を有する信号を受信した際のパラメータを決定する方法は未だ確立されていない。例えば、従来のデジタル変調波であるＦＳＫ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ信号に更にＦＭ変調を施した多重変調波に対応した識別装置や復号装置は開発されていない。
【０００８】
未知の変調諸元を有する信号の変調方式を識別する方法として、受信信号の瞬時振幅値や瞬時位相値を特徴量として変調方式を推定する方法や、受信信号の瞬時振幅値や瞬時位相値を更に高次統計処理した値を特徴量として識別率を向上させた変調方式推定法等が知られている。しかし、これらの方法は、ＦＳＫ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫといったデジタル変調方式に対応できるのみであり、また、キャリア同期、シンボル同期等の達成が条件とされている。
【０００９】
本発明は、搬送波に対する同期をとることなく、多重変調を含む変調諸元が未知の到来波の変調方式を識別して復調及び復号を行うことができる受信装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る受信装置は、未知の諸元で変調された到来波を受信する受信部と、受信部からの受信信号が多重変調された多重変調信号であるかどうかを識別する多重変調識別部と、多重変調識別部で多重変調信号であることが識別された場合は、受信部からの受信信号をＦＭ復調して出力し、多重変調信号でないことが識別された場合は、受信部からの受信信号をそのまま出力する一次復調部と、一次復調部から出力される信号に基づいて変調方式を推定する変調方式推定部と、変調方式推定部で推定された変調方式に基づいて一次復調部から出力される信号を復調又は復号する復調・復号部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
この受信装置によれば、未知の諸元で変調された到来波が多重変調波であればＦＭ復調して出力し、そうでなければそのまま出力することにより単一変調信号を生成する。そして、単一変調信号に基づいて変調方式を推定し、推定結果に基づいて到来波を復調又は復号する。従って、受信波が多重変調波であっても復調及び復号を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
まず、本発明で判定の対象とされる変調方式について説明する。この判定対象とされる変調方式には、デジタル振幅変調（ＡＳＫ：ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、デジタル位相変調（ＰＳＫ：ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）及びデジタル周波数変調（ＦＳＫ：ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）が含まれる。
【００１４】
ＡＳＫは、搬送波の振幅をデジタル情報で変化させる変調方式である。例えば、ＯＯＫ（ＯｎＯｆｆＫｅｙｉｎｇ）と呼ばれるＡＳＫでは、入力されるデジタル信号の「１」及び「０」に対して、搬送波の振幅は、それぞれ「Ａ（所定値）」及び「０」にされる。
【００１５】
ＰＳＫには、ＢＰＳＫ（ＢｉｎａｒｙＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）及びＱＰＳＫ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）が含まれる。ＢＰＳＫは、１つの符号（１シンボル）で１ビットの情報を送るものであり、搬送波の位相を１８０度シフトするかどうかによって「０」又は「１」を表すように変調する変調方式である。ＱＰＳＫは、１シンボルで２ビットの情報を送るものであり、搬送波の位相を９０度単位でシフトすることにより「００」、「０１」、「１０」又は「１１」を表すように変調する変調方式である。なお、このＱＰＳＫから派生した変調方式として、ＯＱＰＳＫ（ＯｆｆｓｅｔＱＰＳＫ）、π／４シフトＱＰＳＫ、８ＰＳＫ等が存在する。
【００１６】
また、ＦＳＫには、ＢＦＳＫ（ＢｉｎａｒｙＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）、ＭＦＳＫ（ＭｕｌｔｉｌｅｖｅｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）及びＭＳＫ（ＭｉｎｉｍｕｍＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）が含まれる。ＢＦＳＫは、デジタル情報の「１」及び「０」の各々に異なる周波数を対応させ、入力されるデジタル信号のレベルに応じて、各周波数の正弦波を割り当てる変調方式である。ＭＦＳＫは、３値以上のデジタル信号の各々に異なる周波数を対応させ、入力されるデジタル信号の値に応じて、各周波数の正弦波を割り当てる変調方式である。ＭＳＫは、ＦＳＫの一種であり、ビットの変わり目に、位相が必ず±９０度になるように、最小の周波数差を割り当てる変調方式である。
【００１７】
（第１の実施の形態）
次に、本発明の第１の実施の形態に係る受信装置を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置は、アンテナ１０、受信部１１、多重変調識別部２０、一次復調部３０、変調方式推定部４０及び復調・復号部５０から構成されている。多重変調識別部２０、一次復調部３０、変調方式推定部４０及び復調・復号部５０は、図示しないＣＰＵの処理により実現することができる。
【００１９】
アンテナ１０は、外部からの到来波を電気信号に変換して受信部１１に送る。受信部１１は、アンテナ１０から受け取った信号から有意な信号成分を取り出し、受信信号として多重変調識別部２０及び一次復調部３０に送る。
【００２０】
多重変調識別部２０は、受信部１１から送られてくる受信信号が多重変調信号（多重変調された信号をいう。以下、同じ）であるかどうかを識別し、識別結果を表す選択信号を一次復調部３０に送る。この多重変調識別部２０は、ＦＭ検波部２１、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部２２及び特徴検出部２３から構成されている。
【００２１】
ＦＭ検波部２１は、受信部１１から送られてくる受信信号をＦＭ検波する。従って、受信部１１から送られてくる受信信号が多重変調波の信号である場合は、単一変調信号（単一変調されている信号をいう。以下、同じ）に変換される。このＦＭ検波部２１でＦＭ検波することにより得られた信号は、高速フーリエ変換部２２に送られる。
【００２２】
高速フーリエ変換部２２は、ＦＭ検波部２１から送られてくる信号を高速フーリエ変換する。この高速フーリエ変換では、時間領域から周波数領域への変換が行われる。高速フーリエ変換部２２で高速フーリエ変換することにより得られたスペクトラムデータは、特徴検出部２３に送られる。
【００２３】
特徴検出部２３は、高速フーリエ変換部２２から送られてくるスペクトラムデータの特徴を検出する。スペクトラムデータは、ＦＭ検波がなされた信号を高速フーリエ変換することにより得られたものである。従って、特徴検出部２３で受け取ったスペクトラムには、多重変調波に関して従来のデジタル変調波のスペクトラムの特徴が現れ、単一変調波に関しては各変調方式の周波数特性に対応したスペクトラムの特徴が現れる。従って、特徴検出部２３は、スペクトラムの特徴を検出することにより多重変調波であるか否かを識別可能である。
【００２４】
図２乃至図４は、受信部１１からの受信信号をＦＭ検波することにより得られた信号を高速フーリエ変換した場合のスペクトラムの例を示す図である。図２及び図３は、多重変調波をＦＭ検波して高速フーリエ変換した場合のスペクトラムを示す。図２は、ＢＰＳＫ変調及びＦＭ変調された多重変調波をＦＭ復調及び高速フーリエ変換した場合のスペクトラムであり、図３は、ＢＦＳＫ変調及びＦＭ変調された多重変調波をＦＭ復調及び高速フーリエ変換した場合のスペクトラムである。何れも、キャリアＣを有し、これが多重変調波のスペクトラムの特徴である。
【００２５】
図４はＭＳＫ変調された単一変調波をＦＭ検波して高速フーリエ変換した場合のスペクトラムを示す。このスペクトラムは、ベースバンドにピークを有し、キャリア位置にはピークが現れないという特徴を有する。キャリア位置にピークが現れるという特徴は、多重変調波に固有のものであることから、特徴検出部２３は、このキャリア位置にピークが存在するかどうかによって多重変調波であるかどうかを識別する。特徴検出部２３での識別結果は、選択信号として一次変調部３０の選択部３２に送られる。
【００２６】
一次復調部３０は、受信部１１から送られてくる変調諸元が未知の受信信号を単一変調信号に変換し、変調方式推定部４０及び復調・復号部５０に送る。一次復調部３０は、ＦＭ検波部３１と選択部３２とから構成されている。
【００２７】
ＦＭ検波部３１は、受信部１１から送られてくる受信信号をＦＭ検波する。このＦＭ検波により、受信部１１から送られてくる受信信号が多重変調波の信号である場合は、単一変調信号に変換される。ＦＭ検波部３１でＦＭ検波することにより得られた信号は、選択部３２に送られる。
【００２８】
選択部３２は、多重変調識別部２０からの選択信号に応じて、受信部１１から送られてくる受信信号又はＦＭ検波部３１から送られてくる信号を選択して出力する。具体的には、多重変調識別部２０からの選択信号が単一変調波であることを示している場合は、選択部３２は、受信部１１からの受信信号をそのまま出力し、多重変調波であることを示している場合はＦＭ検波部３１の信号を出力する。従って、一次復調部３０からは、常に単一変調信号が出力されることになる。この選択部３２から出力される単一変調信号は、変調方式推定部４０及び復調・復号部５０に送られる。
【００２９】
変調方式推定部４０は、一次復調部３０から出力される単一変調信号を高速フーリエ変換することにより得られたスペクトラムの特徴に基づいて到来波（受信信号）の変調方式を推定する。変調方式推定部４０は、２逓倍部４１、４逓倍部４２、第１高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４３、第２高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４４、第３高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部４５、第１特徴検出部４６、第２特徴検出部４７、第３特徴検出部４８及び判定部４９から構成されている。
【００３０】
２逓倍部４１は、一次復調部３０から送られてくる単一変調信号の周波数を２逓倍する。逓倍計算は、一般に、複素乗算により行われる。この２逓倍部４１で周波数を２逓倍することにより得られた信号は第２高速フーリエ変換部４４に送られる。
【００３１】
４逓倍部４２は、一次復調部３０から送られてくる単一変調信号の周波数を４逓倍する。この４逓倍部４２で周波数を４逓倍することにより得られた信号は第３高速フーリエ変換部４５に送られる。
【００３２】
第１高速フーリエ変換部４３は、一次復調部３０から送られてくる単一変調信号を高速フーリエ変換する。この高速フーリエ変換部４３で高速フーリエ変換することにより得られたスペクトラムデータは、第１特徴検出部４６に送られる。
【００３３】
第２高速フーリエ変換部４４は、２逓倍部４１から送られてくる信号を高速フーリエ変換する。この高速フーリエ変換部４４で高速フーリエ変換することにより得られたスペクトラムデータは、第２特徴検出部４７に送られる。
【００３４】
第３高速フーリエ変換部４５は、４逓倍部４２から送られてくる信号を高速フーリエ変換する。この高速フーリエ変換部４４で高速フーリエ変換することにより得られたスペクトラムデータは、第３特徴検出部４８に送られる。
【００３５】
第１特徴検出部４６は、第１高速フーリエ変換部４３から送られてくるスペクトラムデータの特徴を検出する。スペクトラムデータは、単一変調信号を高速フーリエ変換することにより得られたものである。従って、第１特徴検出部４６で受け取ったスペクトラムには、図５に示すように、到来波がＡＳＫ変調されている場合はスペクトラム中心に線スペクトルが存在し、ＢＰＳＫ及びＱＰＳＫ変調されている場合はスペクトラム中心に線スペクトルが存在せず、ＦＳＫ変調されている場合はその多値数（図４に示す例では多値数は「４」）に応じた線スペクトルが存在するという特徴が現れる。この第１特徴検出部４６で検出されたスペクトラムの特徴を表すデータは判定部４９に送られる。
【００３６】
第２特徴検出部４７は、第２高速フーリエ変換部４４から送られてくるスペクトラムデータの特徴を検出する。スペクトラムデータは、単一変調信号を２逓倍した後に高速フーリエ変換することにより得られたものである。従って、第２特徴検出部４７で受け取ったスペクトラムには、図５に示すように、到来波がＡＳＫ及びＢＰＳＫ変調されている場合はスペクトラム中心に線スペクトルが存在し、ＱＰＳＫ変調されている場合はスペクトラム中心に線スペクトルが存在せず、ＦＳＫの場合はその多値数（図４では２逓倍しているため各線スペクトルの間隔が２倍になっている）に応じた線スペクトルが存在するという特徴が現れる。この第２特徴検出部４７で検出されたスペクトラムの特徴を表すデータは判定部４９に送られる。
【００３７】
第３特徴検出部４８は、第３高速フーリエ変換部４５から送られてくるスペクトラムデータの特徴を検出する。スペクトラムデータは、単一変調信号を４逓倍した後に高速フーリエ変換することにより得られたものである。従って、第３特徴検出部４８で受け取ったスペクトラムには、図５に示すように、到来波がＡＳＫ、ＢＰＳＫ及びＱＰＳＫ変調されている場合はスペクトラム中心に線スペクトルが存在し、ＦＳＫの場合はその多値数（図５では４逓倍しているため各線スペクトルの間隔が４倍になっており、２本の線スペクトルだけが表示されている）に応じた線スペクトルが存在するという特徴が現れる。この第３特徴検出部４８で検出されたスペクトラムの特徴を表すデータは判定部４９に送られる。
【００３８】
判定部４９は、第１特徴検出部４６、第２特徴検出部４７及び第３特徴検出部４８から送られてくるスペクトラムの特徴を表すデータに基づいて到来波の変調方式を推定し、推定した変調方式に対応する復調パラメータを生成する。この判定部４９における処理の詳細は、後にフローチャートを参照しながら詳細に説明する。この判定部４９で生成された復調パラメータは復調・復号部５０に送られる。
【００３９】
復調・復号部５０は、一次復調部３０から送られてくる単一変調信号を、変調方式推定部４０から送られてくる復調パラメータに従って復調又は復号する。この復調又は復号により、送信側から送出されたデータと同じデータが再現される。
【００４０】
次に、上述した構成において、本発明の第１の実施の形態に係る受信装置の動作を、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下では、図５に示した４種類の変調方式の何れかで変調された到来波を復調又は復号する場合の例を説明する。
【００４１】
まず、到来波が受信される（ステップＳ１０）。即ち、受信部１１は、アンテナ１０から受け取った信号から有意な信号成分を取り出し、受信信号を生成する。次に、受信部１１で生成された受信信号に対して、ＦＭ検波が行われる（ステップＳ１１）。即ち、多重変調識別部２０のＦＭ検波部２１は、受信部１１からの受信信号をＦＭ検波して高速フーリエ変換部２２に送る。
【００４２】
次に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理が行われる（ステップＳ１２）。即ち、高速フーリエ変換部２２は、ＦＭ検波部２１からの信号を高速フーリエ変換して特徴識別部２３に送る。次に、特徴検出が行われる（ステップＳ１３）。即ち、特徴検出部２３は、高速フーリエ変換部２２から送られてくるスペクトラムデータの特徴を検出する。さらに、ステップＳ１３で検出された特徴に基づいて多重変調信号であるかどうかが調べられる（ステップＳ１４）。即ち、特徴検出部２３は、検出したスペクトラムデータの特徴から到来波が多重変調信号であるかどうかを調べる。
【００４３】
ステップＳ１４で多重変調信号であることが判断されると、ＦＭ検波が行われる（ステップＳ１５）。具体的には、特徴検出部２３は、多重変調信号であることを判断すると、一次復調部３０のＦＭ検波部３１の出力が選択されるような選択信号を一次復調部３０の選択部３２に送る。これにより、一次復調部３０は、受信部１１からの受信信号をＦＭ検波することにより得られた単一変調信号を出力する。
【００４４】
一方、上記ステップＳ１４で、多重変調信号でないことが判断されると、ステップＳ１５の処理はスキップされる。具体的には、特徴検出部２３は、多重変調信号でないことを判断すると、受信部１１からの受信信号が選択されるような選択信号を選択部３２に送る。これにより、一次復調部３０は、受信部１１からの受信信号をそのまま単一変調信号として出力する。
【００４５】
次に、４逓倍処理が行われる（ステップＳ１６）。即ち、変調方式推定部４０の４逓倍部４２は、一次復調部３０からの単一変調信号の周波数を４逓倍し、第３高速フーリエ変換部４５に送る。次に、高速フーリエ変換処理が行われる（ステップＳ１７）。即ち、第３高速フーリエ変換部４５は、４逓倍部４２から送られてくる信号を高速フーリエ変換して得られたスペクトラムデータを、第３特徴検出部４８に送る。第３特徴検出部４８は、第３高速フーリエ変換部４５から送られてくるスペクトラムデータの特徴を検出し、スペクトラムの特徴を表すデータとして判定部４９に送る。
【００４６】
次に、ステップＳ１７の高速フーリエ変換により得られたスペクトラムの中心に線スペクトルが存在するかどうかが調べられる（ステップＳ１８）。即ち、判定部４９は、第３特徴検出部４８から送られてくるスペクトラムの特徴を表すデータを参照し、スペクトラムの中心に線スペクトルが存在するかどうかを調べる。
【００４７】
このステップＳ１８で線スペクトルが存在することが判断されると、到来波は、ＡＳＫ、ＢＰＳＫ及びＱＰＳＫの何れかで変調されているものと認識され、次に、２逓倍処理が行われる（ステップＳ１９）。即ち、変調方式推定部４０の２逓倍部４１は、一次復調部３０からの単一変調信号の周波数を２逓倍し、第３高速フーリエ変換部４４に送る。次に、高速フーリエ変換処理が行われる（ステップＳ２０）。即ち、第２高速フーリエ変換部４４は、２逓倍部４１から送られてくる信号を高速フーリエ変換し、得られたスペクトラムデータを、第２特徴検出部４７に送る。第２特徴検出部４７は、第２高速フーリエ変換部４４から送られてくるスペクトラムデータの特徴を検出し、スペクトラムの特徴を表すデータとして判定部４９に送る。
【００４８】
次に、ステップＳ２０での高速フーリエ変換により得られたスペクトラムの中心に線スペクトルが存在するかどうかが調べられる（ステップＳ２１）。即ち、判定部４９は、第２特徴検出部４７から送られてくるスペクトラムの特徴を表すデータを参照し、スペクトラム中心に線スペクトルが存在するかどうかを調べる。
【００４９】
このステップＳ２１で線スペクトルが存在することが判断されると、到来波は、ＡＳＫ及びＢＰＳＫの何れかで変調されているものと認識され、次に、高速フーリエ変換処理が行われる（ステップＳ２２）。即ち、第１高速フーリエ変換部４３は、一次復調部３０から送られてくる単一変調信号を高速フーリエ変換し、得られたスペクトラムデータを、第１特徴検出部４６に送る。第１特徴検出部４６は、第１高速フーリエ変換部４３から送られてくるスペクトラムデータの特徴を検出し、スペクトラムの特徴を表すデータとして判定部４９に送る。
【００５０】
次に、ステップＳ２２での高速フーリエ変換によで得られたスペクトラムの中心に線スペクトルが存在するかどうかが調べられる（ステップＳ２３）。即ち、判定部４９は、第１特徴検出部４６から送られてくるスペクトラムの特徴を表すデータを参照し、スペクトラム中心に線スペクトルが存在するかどうかを調べる。
【００５１】
このステップＳ２３で線スペクトルが存在することが判断されると、到来波はＡＳＫで変調されているものと認識され、次に、ＡＳＫ用の復調パラメータが生成される（ステップＳ２４）。即ち、判定部４９は、ＡＳＫ変調された信号を復調するために必要な復調パラメータを生成して復調・復号部５０に送る。
【００５２】
次に、復調・復号処理が行われる（ステップＳ２５）。即ち、復調・復号部５０は、一次復調部３０から送られてくる単一変調信号を変調方式推定部４０から送られてくる復調パラメータに従って復調又は復号する。これにより、送信側から送出されたデータと同じデータが再現される。
【００５３】
ステップＳ２３で、線スペクトルが存在しないことが判断されると、到来波は、ＢＰＳＫで変調されているものと認識され、ＢＰＳＫ用の復調パラメータが生成される（ステップＳ２６）。即ち、判定部４９は、ＢＰＳＫ変調された信号を復調するために必要な復調パラメータを生成して復調・復号部５０に送る。その後、シーケンスはステップＳ２５に分岐し、上述した復調・復号処理が行われる。
【００５４】
ステップＳ２１で、線スペクトルが存在しないことが判断されると、到来波は、ＱＰＳＫで変調されているものと認識され、ＱＰＳＫ用の復調パラメータが生成される（ステップＳ２７）。即ち、判定部４９は、ＱＰＳＫ変調された信号を復調するために必要な復調パラメータを生成して復調・復号部５０に送る。その後、シーケンスはステップＳ２５に分岐し、上述した復調・復号処理が行われる。
【００５５】
ステップＳ１８で、スペクトラムの中心に線スペクトルが存在しないことが判断されると、到来波は、４ＦＳＫで変調されているものと認識され、次に、４ＦＰＳＫ用の復調パラメータが生成される（ステップＳ２８）。即ち、判定部４９は、４ＦＳＫ変調された信号を復調するために必要な復調パラメータを生成して復調・復号部５０に送る。その後、シーケンスはステップＳ２５に分岐し、上述した復調・復号処理が行われる。
【００５６】
このように第１の実施の形態に係る受信装置によれば、未知の諸元で変調された到来波が多重変調波であればＦＭ復調（検波）して出力し、そうでなければそのまま出力することにより単一変調信号を生成する。そして、単一変調信号を高速フーリエ変換することにより得られたスペクトラムの特徴に基づいて変調方式を推定し、推定結果に基づいて到来波を復調又は復号する。
【００５７】
従って、多重変調波であって変調諸元が未知であっても、その変調方式を識別して復調及び復号を行うことができる。また、搬送波に対するキャリア同期やシンボル同期といった同期をとる必要もないので、受信装置を簡単且つ安価に構成できる。
【００５８】
なお、上述した第１の実施の形態では、１回の高速フーリエ変換処理を行って線スペクトルを検出するように構成したが、複数回の高速フーリエ変換処理を行い、時間軸方向へのアベレージング（平均化）処理を付加するように構成できる。この構成によれば、変調方式の識別率を向上させることが可能である。
【００５９】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る受信装置は、受信信号の振幅の分散値を用いて変調方式を推定するものである。
【００６０】
図７は本発明の第２の実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。この受信装置は、アンテナ１０、受信部１１、多重変調識別部２０、一次復調部３０、変調方式推定部６０及び復調・復号部５０から構成されている。多重変調識別部２０、一次復調部３０、変調方式推定部６０及び復調・復号部５０は、図示しないＣＰＵの処理により実現することができる。
【００６１】
第２の実施の形態に係る受信装置は、変調方式推定部６０の構成のみが第１の実施の形態のそれと異なる。以下では、第１の実施の形態と異なる部分のみを説明する。
【００６２】
変調方式推定部６０は、一次復調部３０から出力される単一変調信号の振幅の分散値に基づいて到来波（受信信号）の変調方式を推定する。この変調方式推定部６０は、ＡＭ検波部６１、分散値算出部６２及び判定部６３から構成されている。
【００６３】
ＡＭ検波部６１は、一次復調部３０から送られてくる単一変調信号をＡＭ検波する。このＡＭ検波部６１でＡＭ検波することにより得られた信号は、分散値算出部６２に送られる。
【００６４】
分散値算出部６２は、ＡＭ検波部６１から送られてくる信号の振幅の分散値を算出する。この振幅の分散値は、相対的に、ＡＳＫ変調された信号は「大」、ＰＳＫ変調された信号は「中」、ＦＳＫ変調された信号は「小」である。この分散値算出部６２で算出された分散値は判定部６３に送られる。
【００６５】
判定部６３は、分散値算出部６２から送られてくる分散値と図示しないデータベースに格納されている基準値とを比較することにより到来波の変調方式、つまりＡＳＫ、ＰＳＫ及びＦＳＫの何れので変調された信号であるかを推定し、推定した変調方式に対応する復調パラメータを生成する。この判定部６３で生成された復調パラメータは復調・復号部５０に送られる。
【００６６】
次に、このように構成された本発明の第２の実施の形態に係る受信装置の動作を、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下では、ＡＳＫ、ＰＳＫ及びＦＳＫの何れので変調された到来波を復調又は復号する場合の例を説明する。
【００６７】
到来電波の受信（ステップＳ３０）からＦＭ検波（ステップＳ３４）までの処理は、上述した第１の実施の形態に係る受信装置におけるステップＳ１０〜Ｓ１４の処理とそれぞれ同じであり、これらの処理によって一次復調部３０から単一変調信号が出力される。
【００６８】
一次復調部３０から単一変調信号が出力されると、次に、ＡＭ検波が行われる（ステップＳ３５）。即ち、変調方式推定部６０のＡＭ検波部６１は、一次復調部３０からの単一変調信号をＡＭ検波して分散値算出部６２に送る。次に、分散値算出が行われる（ステップＳ３６）。即ち、分散値算出部６２は、ＡＭ検波部６１から送られてくる信号の振幅の分散値を算出し、判定部６３に送る。振幅の分散値の算出は、周知の方法によって行うことができる。
【００６９】
次に、ステップＳ３６で算出された分散値が所定値αより大きいかどうかが調べられる（ステップＳ３７）。即ち、判定部６３は、分散値算出部６２で算出された分散値と、図示しないデータベースに格納されている所定値αと比較する。所定値αは、予め統計的手法により求められてデータベースに格納されている。このステップＳ３６で、分散値が所定値αより大きいことが判断されると、到来波はＡＳＫで変調されているものと認識され、ＡＳＫ用の復調パラメータが生成される（ステップＳ３８）。即ち、判定部６３は、ＡＳＫ変調された信号を復調するために必要な復調パラメータを生成して復調・復号部５０に送る。その後、シーケンスはステップＳ４２に分岐する。
【００７０】
ステップＳ３６で、分散値が所定値αより大きくないことが判断されると、到来波はＰＳＫ又はＦＳＫで変調されているものと認識され、次に、ステップＳ３６で算出された分散値が所定値β（α＞β）より大きいかどうかが調べられる（ステップＳ３７）。即ち、判定部６３は、分散値算出部６２で算出された分散値と、図示しないデータベースに格納されている所定値βと比較する。所定値βは、予め統計的手法により求められてデータベースに格納されている。このステップＳ３７で、分散値が所定値βより大きいことが判断されると、到来波はＰＳＫで変調されているものと認識され、ＰＳＫ用の復調パラメータが生成される（ステップＳ４０）。即ち、判定部６３は、ＰＳＫ変調された信号を復調するために必要な復調パラメータを生成して復調・復号部５０に送る。その後、シーケンスはステップＳ４２に分岐する。
【００７１】
ステップＳ３９で、分散値が所定値βより大きくないことが判断されると、到来波はＦＳＫで変調されているものと認識され、ＦＳＫ用の復調パラメータが生成される（ステップＳ４１）。その後、シーケンスはステップＳ４２に進む。
【００７２】
ステップＳ４２では、復調・復号処理が行われる。即ち、復調・復号部５０は、一次復調部３０から送られてくる単一変調信号を変調方式推定部６０から送られてくる復調パラメータに従って復調又は復号する。これにより、送信側から送出されたデータと同じデータが再現される。
【００７３】
このように第２の実施の形態に係る受信装置によれば、未知の諸元で変調された到来波が多重変調波であればＦＭ復調（検波）して出力し、そうでなければそのまま出力することにより単一変調信号を生成する。そして、この単一変調信号をＡＭ検波した後に振幅の分散値を算出し、この算出された分散値に基づいて変調方式を推定し、推定結果に基づいて到来波を復調又は復号する。
【００７４】
従って、多重変調波であって変調諸元が未知の到来波であっても、その変調方式を識別して復調及び復号を行うことができる。また、搬送波に対するキャリア同期やシンボル同期といった同期をとる必要もないので、受信装置を簡単且つ安価に構成できる。
【００７５】
なお、上述した第１の実施の形態に係る受信装置は、第２の実施の形態に係る受信装置を組み合わせて変調方式を推定するように変形できる。図９は、この変形に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【００７６】
この受信装置は、図１に示した構成に、ＡＭ検波部６１及び分散値算出部６２が追加され、分散値算出部６２で算出された分散値が判定部４９に送られるように構成されている。ＡＭ検波部６１及び分散値算出部６２は、上述した第２の実施の形態のそれらと同じである。
【００７７】
判定部４９は、第１特徴検出部４６〜第３特徴検出部４８からの単一変調信号を高速フーリエ変換して得られるスペクトラムの特徴を表すデータと、分散値算出部６２からの振幅の分散値とに基づいて変調方式を推定する。
【００７８】
この変形に係る受信装置によれば、第１又は第２の実施の形態に係る受信装置に比べて、変調方式の推定の精度を向上させることができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、多重変調を含む変調諸元が未知の到来波の変調方式を識別して復調及び復号を行うことができる受信装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る受信装置において、多重変調波をＦＭ検波及び高速フーリエ変換した場合のスペクトラムの例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る受信装置において、多重変調波をＦＭ検波及び高速フーリエ変換した場合のスペクトラムの例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る受信装置において、単一変調波をＦＭ検波及び高速フーリエ変換した場合のスペクトラムの例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る受信装置において、各種方式で変調された単一変調波を逓倍及び高速フーリエ変換した場合のスペクトラムの例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る受信装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る受信装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る受信装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０アンテナ
１１受信部
２０多重変調識別部
２１ＦＭ検波部
２２高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部
２３特徴検出部
３０一次復調部
３１ＦＭ検波部
３２選択部
４０変調方式推定部
４１２逓倍部
４２４逓倍部
４３第１高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部
４４第２高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部
４５第３高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部
４６第１特徴検出部
４７第２特徴検出部
４８第３特徴検出部
４９判定部
５０復調・復号部
６０変調方式推定部
６１ＡＭ検波部
６２分散値算出部
６３判定部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a receiving apparatus that receives a digital signal whose modulation specifications are unknown, and more particularly to a technique for determining a modulation method of a multiplex-modulated digital signal.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, communication using digital signals modulated by various modulation methods has been performed. In this communication, the receiving side determines the modulation scheme by calculating the bandwidth of the received modulated signal using communication parameters known in advance, and demodulation is performed according to the determined modulation scheme.
[0003]
On the other hand, a receiving apparatus has been developed that identifies a modulation scheme of a received signal having an unknown modulation dimension without knowing the modulation specifications in advance and demodulates the received modulation scheme according to the identified modulation scheme. As a device for identifying a modulation method by such a receiving device, an automatic modulation method identification device is known (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
The automatic modulation system identification device described in Patent Document 1 is an analog / digital modulation system identification that identifies whether a received signal is modulated by an analog modulation system, a linear modulation system using a digital modulation system, or a nonlinear modulation system. A circuit, an analog modulation scheme identifying circuit for identifying which of the analog modulation schemes is modulated by AM or FM, and a linear modulation scheme based on a digital modulation scheme when the analog modulation scheme is identified. BPSK, QPSK, π / 4-shot QPSK, 8-PSK, multi-valued M-ary PSK exceeding 8 values, 16QAM, exceeding 16 values among the linear modulation methods based on the digital modulation method Linear modulation type identification circuit for identifying which of multi-level M-aryQAM is used for modulation, and digital modulation Non-linear modulation scheme identification for identifying whether modulation is performed by M-ary FSK, 2-FSK, MSK, or GMSK among the non-linear modulation schemes by the digital modulation scheme when the non-linear modulation scheme by the scheme is identified Circuit.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-86171 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, a receiving device called a “software radio” has been developed that converts a received signal into a digital signal and performs demodulation by software processing. This receiving apparatus is expected as a universal demodulator because it can demodulate received signals modulated by various methods only by changing parameters used in software processing.
[0007]
However, a method for determining parameters when receiving a signal having completely unknown modulation specifications has not yet been established. For example, an identification device and a decoding device corresponding to multiple modulation waves obtained by further FM-modulating conventional FSK, BPSK, and QPSK signals that are digital modulation waves have not been developed.
[0008]
As a method of identifying the modulation method of a signal having unknown modulation specifications, the method of estimating the modulation method using the instantaneous amplitude value or instantaneous phase value of the received signal as a feature amount, or the instantaneous amplitude value or instantaneous phase value of the received signal Furthermore, a modulation scheme estimation method or the like in which the identification rate is improved using a value obtained by high-order statistical processing as a feature amount is known. However, these methods only support digital modulation schemes such as FSK, BPSK, and QPSK, and are required to achieve carrier synchronization, symbol synchronization, and the like.
[0009]
It is an object of the present invention to provide a receiving apparatus that can identify and modulate and decode an incoming wave whose modulation parameters including multiplex modulation are unknown without synchronizing with a carrier wave.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A receiving apparatus according to the present invention includes a receiving unit that receives an incoming wave modulated with unknown specifications, and a multiple modulation identifying unit that identifies whether or not the received signal from the receiving unit is a multi-modulated signal that is multi-modulated When the multiplex modulation identifying unit identifies that the signal is a multiplex modulation signal, the received signal from the receiving unit is FM demodulated and output. From the primary demodulator that outputs the received signal as it is, the modulation scheme estimator that estimates the modulation scheme based on the signal output from the primary demodulator, and the primary demodulator based on the modulation scheme estimated by the modulation scheme estimator And a demodulator / decoder for demodulating or decoding the output signal.
[0011]
According to this receiving apparatus, if an incoming wave modulated with unknown specifications is a multiplex modulation wave, it is FM demodulated and output, otherwise it is output as it is to generate a single modulated signal. Then, the modulation scheme is estimated based on the single modulation signal, and the incoming wave is demodulated or decoded based on the estimation result. Therefore, demodulation and decoding can be performed even if the received wave is a multiple modulated wave.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
First, the modulation scheme to be determined in the present invention will be described. Modulation schemes to be determined include digital amplitude modulation (ASK), digital phase modulation (PSK), and digital frequency modulation (FSK).
[0014]
ASK is a modulation method that changes the amplitude of a carrier wave with digital information. For example, in ASK called OOK (On Off Keying), the amplitude of a carrier wave is set to “A (predetermined value)” and “0”, respectively, with respect to “1” and “0” of an input digital signal. .
[0015]
The PSK includes BPSK (Binary Phase Shift Keying) and QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). BPSK transmits 1-bit information with one code (one symbol), and is a modulation method that modulates the carrier wave so that it represents “0” or “1” depending on whether the phase of the carrier wave is shifted by 180 degrees. QPSK transmits 2 bits of information in one symbol, and modulates to represent “00”, “01”, “10” or “11” by shifting the phase of the carrier wave by 90 degrees. It is a method. Note that there are OQPSK (Offset QPSK), π / 4 shift QPSK, 8PSK, and the like as modulation schemes derived from QPSK.
[0016]
The FSK includes BFSK (Binary Frequency Shift Keying), MFSK (Multilevel Frequency Shift Keying), and MSK (Minimum Shift Keying). BFSK is a modulation method in which different frequencies are associated with digital information “1” and “0”, and a sine wave of each frequency is assigned according to the level of an input digital signal. MFSK is a modulation method in which a different frequency is associated with each of three or more digital signals and a sine wave of each frequency is assigned according to the value of the input digital signal. MSK is a type of FSK, and is a modulation method that assigns the minimum frequency difference so that the phase is always ± 90 degrees at the change of bits.
[0017]
(First embodiment)
Next, the receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention. The receiving apparatus includes an antenna 10, a receiving unit 11, a multiple modulation identification unit 20, a primary demodulation unit 30, a modulation scheme estimation unit 40, and a demodulation / decoding unit 50. The multiplex modulation identification unit 20, the primary demodulation unit 30, the modulation scheme estimation unit 40, and the demodulation / decoding unit 50 can be realized by processing of a CPU (not shown).
[0019]
The antenna 10 converts an incoming wave from the outside into an electric signal and sends it to the receiving unit 11. The receiving unit 11 extracts a significant signal component from the signal received from the antenna 10 and sends it to the multiple modulation identifying unit 20 and the primary demodulating unit 30 as a received signal.
[0020]
The multiplex modulation identifying unit 20 identifies whether or not the received signal sent from the receiving unit 11 is a multiplex modulated signal (referred to as a multiplex modulated signal, hereinafter the same), and first selects a selection signal representing the identification result. Send to demodulator 30. The multiple modulation identification unit 20 includes an FM detection unit 21, a fast Fourier transform (FFT) unit 22, and a feature detection unit 23.
[0021]
The FM detection unit 21 performs FM detection on the reception signal transmitted from the reception unit 11. Therefore, when the reception signal transmitted from the receiving unit 11 is a signal of a multiplex modulation wave, it is converted into a single modulation signal (referred to as a single modulated signal, hereinafter the same). A signal obtained by FM detection by the FM detection unit 21 is sent to the fast Fourier transform unit 22.
[0022]
The fast Fourier transform unit 22 performs fast Fourier transform on the signal transmitted from the FM detection unit 21. In this fast Fourier transform, conversion from the time domain to the frequency domain is performed. The spectrum data obtained by performing the fast Fourier transform in the fast Fourier transform unit 22 is sent to the feature detection unit 23.
[0023]
The feature detection unit 23 detects the feature of the spectrum data sent from the fast Fourier transform unit 22. The spectrum data is obtained by performing a fast Fourier transform on a signal subjected to FM detection. Therefore, in the spectrum received by the feature detection unit 23, the characteristics of the spectrum of the conventional digital modulation wave appear with respect to the multiplex modulation wave, and the characteristics of the spectrum corresponding to the frequency characteristics of each modulation method appear for the single modulation wave. Therefore, the feature detection unit 23 can identify whether or not it is a multiple modulation wave by detecting the feature of the spectrum.
[0024]
2 to 4 are diagrams showing examples of spectrums when a signal obtained by FM detection of a reception signal from the reception unit 11 is subjected to fast Fourier transform. 2 and 3 show the spectrum when the multiple modulated wave is FM detected and fast Fourier transformed. FIG. 2 shows a spectrum when a BPSK-modulated and FM-modulated multiple modulated wave is FM demodulated and fast Fourier transformed. FIG. 3 shows a BFSK-modulated and FM-modulated multiplexed modulated wave FM demodulated and fast Fourier transformed. Spectrum of the case. Both have carrier C, which is a feature of the spectrum of multiple modulated waves.
[0025]
FIG. 4 shows a spectrum when a single modulated wave subjected to MSK modulation is subjected to FM detection and subjected to fast Fourier transform. This spectrum has a feature that it has a peak in the baseband and no peak appears in the carrier position. Since the feature that the peak appears at the carrier position is unique to the multiple modulated wave, the feature detection unit 23 identifies whether the peak is present at the carrier position or not. The identification result in the feature detection unit 23 is sent to the selection unit 32 of the primary modulation unit 30 as a selection signal.
[0026]
The primary demodulator 30 converts the received signal with unknown modulation data sent from the receiver 11 into a single modulated signal, and sends it to the modulation scheme estimator 40 and the demodulator / decoder 50. The primary demodulation unit 30 includes an FM detection unit 31 and a selection unit 32.
[0027]
The FM detection unit 31 performs FM detection on the reception signal transmitted from the reception unit 11. By this FM detection, when the reception signal transmitted from the receiving unit 11 is a signal of multiple modulation waves, it is converted into a single modulation signal. A signal obtained by FM detection by the FM detection unit 31 is sent to the selection unit 32.
[0028]
The selection unit 32 selects and outputs the reception signal transmitted from the reception unit 11 or the signal transmitted from the FM detection unit 31 according to the selection signal from the multiple modulation identification unit 20. Specifically, when the selection signal from the multiplex modulation identification unit 20 indicates that it is a single modulation wave, the selection unit 32 outputs the reception signal from the reception unit 11 as it is, If it is present, the signal from the FM detector 31 is output. Accordingly, a single modulation signal is always output from the primary demodulator 30. The single modulation signal output from the selection unit 32 is sent to the modulation scheme estimation unit 40 and the demodulation / decoding unit 50.
[0029]
The modulation scheme estimation unit 40 estimates the modulation scheme of the incoming wave (reception signal) based on the spectrum characteristics obtained by performing the fast Fourier transform on the single modulation signal output from the primary demodulation unit 30. The modulation scheme estimation unit 40 includes a frequency multiplier 41, a frequency multiplier 42, a first fast Fourier transform (FFT) unit 43, a second fast Fourier transform (FFT) unit 44, a third fast Fourier transform (FFT) unit 45, The first feature detection unit 46, the second feature detection unit 47, the third feature detection unit 48, and the determination unit 49 are configured.
[0030]
The double multiplier 41 doubles the frequency of the single modulated signal sent from the primary demodulator 30. The multiplication calculation is generally performed by complex multiplication. The signal obtained by multiplying the frequency by the frequency doubler 41 is sent to the second fast Fourier transform unit 44.
[0031]
Quadruple multiplier 42 multiplies the frequency of the single modulated signal sent from primary demodulator 30 by four. The signal obtained by multiplying the frequency by 4 by the quadruple unit 42 is sent to the third fast Fourier transform unit 45.
[0032]
The first fast Fourier transform unit 43 performs fast Fourier transform on the single modulation signal transmitted from the primary demodulation unit 30. The spectrum data obtained by performing the fast Fourier transform in the fast Fourier transform unit 43 is sent to the first feature detection unit 46.
[0033]
The second fast Fourier transform unit 44 performs a fast Fourier transform on the signal sent from the double unit 41. The spectrum data obtained by performing the fast Fourier transform in the fast Fourier transform unit 44 is sent to the second feature detection unit 47.
[0034]
The third fast Fourier transform unit 45 performs fast Fourier transform on the signal sent from the quadruple multiplication unit 42. The spectrum data obtained by performing the fast Fourier transform in the fast Fourier transform unit 44 is sent to the third feature detection unit 48.
[0035]
The first feature detector 46 detects the feature of the spectrum data sent from the first fast Fourier transform unit 43. The spectrum data is obtained by performing a fast Fourier transform on a single modulated signal. Therefore, in the spectrum received by the first feature detection unit 46, as shown in FIG. 5, when the incoming wave is ASK modulated, a line spectrum exists at the center of the spectrum, and when the BPSK and QPSK modulation are performed. When the line spectrum does not exist at the center of the spectrum and FSK modulation is performed, a characteristic that a line spectrum corresponding to the multi-value number (in the example shown in FIG. 4, the multi-value number is “4”) appears. Data representing the spectrum feature detected by the first feature detection unit 46 is sent to the determination unit 49.
[0036]
The second feature detector 47 detects the feature of the spectrum data sent from the second fast Fourier transform unit 44. The spectrum data is obtained by multiplying a single modulated signal by two and then performing a fast Fourier transform. Therefore, in the spectrum received by the second feature detection unit 47, as shown in FIG. 5, when the incoming wave is ASK and BPSK modulated, a line spectrum exists at the center of the spectrum, and when the incoming wave is QPSK modulated, There is no line spectrum in the center of the spectrum, and in the case of FSK, there is a line spectrum corresponding to the multi-value number (in FIG. 4, the interval between each line spectrum is doubled since it is doubled). Appears. Data representing the spectrum feature detected by the second feature detection unit 47 is sent to the determination unit 49.
[0037]
The third feature detector 48 detects the feature of the spectrum data sent from the third fast Fourier transform unit 45. The spectrum data is obtained by multiplying a single modulation signal by four and then performing a fast Fourier transform. Therefore, the spectrum received by the third feature detection unit 48 has a line spectrum at the center of the spectrum when the incoming wave is ASK, BPSK, and QPSK modulated, as shown in FIG. A characteristic that there exists a line spectrum corresponding to the multi-value number (in FIG. 5, the interval between each line spectrum is quadrupled because only four line spectra are displayed). Data representing the spectrum feature detected by the third feature detection unit 48 is sent to the determination unit 49.
[0038]
The determination unit 49 estimates the modulation method of the incoming wave based on the data representing the spectrum features sent from the first feature detection unit 46, the second feature detection unit 47, and the third feature detection unit 48, and estimates A demodulation parameter corresponding to the modulation method is generated. Details of the processing in the determination unit 49 will be described later in detail with reference to a flowchart. The demodulation parameter generated by the determination unit 49 is sent to the demodulation / decoding unit 50.
[0039]
The demodulation / decoding unit 50 demodulates or decodes the single modulation signal sent from the primary demodulation unit 30 in accordance with the demodulation parameter sent from the modulation scheme estimation unit 40. By this demodulation or decoding, the same data as the data sent from the transmission side is reproduced.
[0040]
Next, the operation of the receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention in the configuration described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following, an example will be described in which an incoming wave modulated by any of the four types of modulation schemes shown in FIG. 5 is demodulated or decoded.
[0041]
First, an incoming wave is received (step S10). That is, the receiving unit 11 extracts a significant signal component from the signal received from the antenna 10 and generates a received signal. Next, FM detection is performed on the reception signal generated by the reception unit 11 (step S11). That is, the FM detection unit 21 of the multiplex modulation identification unit 20 performs FM detection on the received signal from the reception unit 11 and sends it to the fast Fourier transform unit 22.
[0042]
Next, fast Fourier transform (FFT) processing is performed (step S12). That is, the fast Fourier transform unit 22 performs fast Fourier transform on the signal from the FM detection unit 21 and sends the signal to the feature identification unit 23. Next, feature detection is performed (step S13). That is, the feature detection unit 23 detects the feature of the spectrum data sent from the fast Fourier transform unit 22. Further, it is checked whether the signal is a multiple modulation signal based on the feature detected in step S13 (step S14). That is, the feature detector 23 checks whether the incoming wave is a multiplex modulation signal from the detected feature of the spectrum data.
[0043]
If it is determined in step S14 that the signal is a multiplex modulation signal, FM detection is performed (step S15). Specifically, when determining that the feature detection unit 23 is a multiplex modulation signal, the feature detection unit 23 sends a selection signal for selecting the output of the FM detection unit 31 of the primary demodulation unit 30 to the selection unit 32 of the primary demodulation unit 30. send. Thereby, the primary demodulation part 30 outputs the single modulation signal obtained by FM-detecting the received signal from the receiving part 11.
[0044]
On the other hand, if it is determined in step S14 that the signal is not a multiplexed modulation signal, the process in step S15 is skipped. Specifically, when determining that the feature detection unit 23 is not a multiplex modulation signal, the feature detection unit 23 sends a selection signal for selecting the reception signal from the reception unit 11 to the selection unit 32. Thereby, the primary demodulation part 30 outputs the received signal from the receiving part 11 as a single modulation signal as it is.
[0045]
Next, quadruple processing is performed (step S16). That is, the quadruple unit 42 of the modulation scheme estimation unit 40 multiplies the frequency of the single modulation signal from the primary demodulation unit 30 by 4 and sends it to the third fast Fourier transform unit 45. Next, fast Fourier transform processing is performed (step S17). That is, the third fast Fourier transform unit 45 sends the spectrum data obtained by fast Fourier transforming the signal sent from the quadrature multiplication unit 42 to the third feature detection unit 48. The third feature detection unit 48 detects the feature of the spectrum data sent from the third fast Fourier transform unit 45 and sends it to the determination unit 49 as data representing the feature of the spectrum.
[0046]
Next, it is checked whether or not a line spectrum exists at the center of the spectrum obtained by the fast Fourier transform in step S17 (step S18). That is, the determination unit 49 refers to the data representing the spectrum feature sent from the third feature detection unit 48 and checks whether a line spectrum exists at the center of the spectrum.
[0047]
If it is determined in step S18 that a line spectrum exists, it is recognized that the incoming wave is modulated by any one of ASK, BPSK, and QPSK, and then double processing is performed (step S19). ). That is, the doubler 41 of the modulation scheme estimator 40 doubles the frequency of the single modulated signal from the primary demodulator 30 and sends it to the third fast Fourier transform 44. Next, fast Fourier transform processing is performed (step S20). In other words, the second fast Fourier transform unit 44 performs fast Fourier transform on the signal sent from the double multiplier 41 and sends the obtained spectrum data to the second feature detection unit 47. The second feature detection unit 47 detects the feature of the spectrum data sent from the second fast Fourier transform unit 44 and sends it to the determination unit 49 as data representing the feature of the spectrum.
[0048]
Next, it is checked whether or not a line spectrum exists at the center of the spectrum obtained by the fast Fourier transform in step S20 (step S21). That is, the determination unit 49 refers to the data representing the spectrum feature sent from the second feature detection unit 47 and checks whether a line spectrum exists at the center of the spectrum.
[0049]
If it is determined in step S21 that a line spectrum exists, the incoming wave is recognized as being modulated by either ASK or BPSK, and then a fast Fourier transform process is performed (step S22). . That is, the first fast Fourier transform unit 43 performs fast Fourier transform on the single modulation signal transmitted from the primary demodulation unit 30 and sends the obtained spectrum data to the first feature detection unit 46. The first feature detection unit 46 detects the feature of the spectrum data sent from the first fast Fourier transform unit 43 and sends it to the determination unit 49 as data representing the feature of the spectrum.
[0050]
Next, it is checked whether or not a line spectrum exists at the center of the spectrum obtained by the fast Fourier transform in step S22 (step S23). That is, the determination unit 49 refers to the data representing the spectrum feature sent from the first feature detection unit 46 and checks whether a line spectrum exists at the center of the spectrum.
[0051]
If it is determined in step S23 that a line spectrum is present, the incoming wave is recognized as being modulated by ASK, and then demodulation parameters for ASK are generated (step S24). That is, the determination unit 49 generates a demodulation parameter necessary for demodulating the ASK-modulated signal and sends it to the demodulation / decoding unit 50.
[0052]
Next, demodulation / decoding processing is performed (step S25). That is, the demodulation / decoding unit 50 demodulates or decodes the single modulation signal sent from the primary demodulation unit 30 according to the demodulation parameter sent from the modulation scheme estimation unit 40. Thereby, the same data as the data sent from the transmission side is reproduced.
[0053]
If it is determined in step S23 that a line spectrum does not exist, the incoming wave is recognized as being modulated by BPSK, and a demodulation parameter for BPSK is generated (step S26). That is, the determination unit 49 generates a demodulation parameter necessary for demodulating the BPSK-modulated signal and sends it to the demodulation / decoding unit 50. Thereafter, the sequence branches to step S25, and the demodulation / decoding process described above is performed.
[0054]
If it is determined in step S21 that the line spectrum does not exist, the incoming wave is recognized as being modulated by QPSK, and a demodulation parameter for QPSK is generated (step S27). That is, the determination unit 49 generates a demodulation parameter necessary for demodulating the QPSK-modulated signal and sends it to the demodulation / decoding unit 50. Thereafter, the sequence branches to step S25, and the demodulation / decoding process described above is performed.
[0055]
If it is determined in step S18 that a line spectrum does not exist at the center of the spectrum, it is recognized that the incoming wave is modulated by 4FSK, and then a demodulation parameter for 4FPSK is generated (step S28). ). That is, the determination unit 49 generates a demodulation parameter necessary for demodulating the 4FSK modulated signal and sends the demodulation parameter to the demodulation / decoding unit 50. Thereafter, the sequence branches to step S25, and the demodulation / decoding process described above is performed.
[0056]
As described above, according to the receiving apparatus according to the first embodiment, if an incoming wave modulated with unknown specifications is a multiplex modulated wave, it is FM demodulated (detected) and output otherwise. By doing so, a single modulation signal is generated. Then, the modulation scheme is estimated based on the spectrum characteristic obtained by performing the fast Fourier transform on the single modulation signal, and the incoming wave is demodulated or decoded based on the estimation result.
[0057]
Therefore, even if it is a multiplex modulation wave and the modulation item is unknown, the modulation method can be identified and demodulated and decoded. In addition, since there is no need to perform synchronization such as carrier synchronization or symbol synchronization with respect to the carrier wave, the receiving apparatus can be configured simply and inexpensively.
[0058]
In the first embodiment described above, the line spectrum is detected by performing one fast Fourier transform process. However, multiple fast Fourier transform processes are performed, and averaging in the time axis direction is performed. It can be configured to add (averaging) processing. According to this configuration, it is possible to improve the identification rate of the modulation scheme.
[0059]
(Second Embodiment)
The receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention estimates the modulation scheme using the dispersion value of the amplitude of the received signal.
[0060]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention. This receiving apparatus includes an antenna 10, a receiving unit 11, a multiple modulation identification unit 20, a primary demodulation unit 30, a modulation scheme estimation unit 60, and a demodulation / decoding unit 50. The multiplex modulation identification unit 20, the primary demodulation unit 30, the modulation scheme estimation unit 60, and the demodulation / decoding unit 50 can be realized by processing of a CPU (not shown).
[0061]
The receiving apparatus according to the second embodiment is different from that of the first embodiment only in the configuration of the modulation scheme estimation unit 60. Below, only a different part from 1st Embodiment is demonstrated.
[0062]
The modulation scheme estimation unit 60 estimates the modulation scheme of the incoming wave (reception signal) based on the dispersion value of the amplitude of the single modulation signal output from the primary demodulation unit 30. The modulation scheme estimation unit 60 includes an AM detection unit 61, a dispersion value calculation unit 62, and a determination unit 63.
[0063]
The AM detector 61 performs AM detection on the single modulation signal transmitted from the primary demodulator 30. A signal obtained by AM detection by the AM detection unit 61 is sent to the dispersion value calculation unit 62.
[0064]
The dispersion value calculation unit 62 calculates the dispersion value of the amplitude of the signal transmitted from the AM detection unit 61. The dispersion value of the amplitude is relatively “large” for an ASK-modulated signal, “medium” for a PSK-modulated signal, and “small” for an FSK-modulated signal. The variance value calculated by the variance value calculation unit 62 is sent to the determination unit 63.
[0065]
The determination unit 63 compares the dispersion value sent from the dispersion value calculation unit 62 with a reference value stored in a database (not shown) to modulate the modulation method of the incoming wave, that is, any one of ASK, PSK, and FSK. Whether the received signal is a received signal, and a demodulation parameter corresponding to the estimated modulation method is generated. The demodulation parameter generated by the determination unit 63 is sent to the demodulation / decoding unit 50.
[0066]
Next, the operation of the receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the following, an example will be described in which an incoming wave modulated by any one of ASK, PSK, and FSK is demodulated or decoded.
[0067]
Processing from reception of incoming radio waves (step S30) to FM detection (step S34) is the same as the processing of steps S10 to S14 in the receiving apparatus according to the first embodiment described above. A single modulation signal is output from the demodulator 30.
[0068]
When a single modulation signal is output from the primary demodulator 30, AM detection is then performed (step S35). That is, the AM detection unit 61 of the modulation scheme estimation unit 60 AM-detects the single modulation signal from the primary demodulation unit 30 and sends it to the dispersion value calculation unit 62. Next, variance value calculation is performed (step S36). That is, the variance value calculation unit 62 calculates the variance value of the amplitude of the signal sent from the AM detection unit 61 and sends it to the determination unit 63. The calculation of the variance value of the amplitude can be performed by a known method.
[0069]
Next, it is checked whether or not the variance value calculated in step S36 is larger than a predetermined value α (step S37). That is, the determination unit 63 compares the variance value calculated by the variance value calculation unit 62 with a predetermined value α stored in a database (not shown). The predetermined value α is obtained in advance by a statistical method and stored in the database. If it is determined in step S36 that the dispersion value is larger than the predetermined value α, the incoming wave is recognized as being modulated by ASK, and a demodulation parameter for ASK is generated (step S38). That is, the determination unit 63 generates a demodulation parameter necessary for demodulating the ASK-modulated signal and sends it to the demodulation / decoding unit 50. Thereafter, the sequence branches to step S42.
[0070]
If it is determined in step S36 that the dispersion value is not greater than the predetermined value α, it is recognized that the incoming wave is modulated by PSK or FSK, and then the dispersion value calculated in step S36 is the predetermined value. It is checked whether it is larger than β (α> β) (step S37). That is, the determination unit 63 compares the variance value calculated by the variance value calculation unit 62 with a predetermined value β stored in a database (not shown). The predetermined value β is obtained in advance by a statistical method and stored in the database. If it is determined in step S37 that the dispersion value is larger than the predetermined value β, the incoming wave is recognized as being modulated by PSK, and a demodulation parameter for PSK is generated (step S40). That is, the determination unit 63 generates a demodulation parameter necessary for demodulating the PSK-modulated signal and sends it to the demodulation / decoding unit 50. Thereafter, the sequence branches to step S42.
[0071]
If it is determined in step S39 that the dispersion value is not greater than the predetermined value β, the incoming wave is recognized as being modulated by FSK, and a demodulation parameter for FSK is generated (step S41). Thereafter, the sequence proceeds to step S42.
[0072]
In step S42, demodulation / decoding processing is performed. That is, the demodulation / decoding unit 50 demodulates or decodes the single modulation signal sent from the primary demodulation unit 30 in accordance with the demodulation parameter sent from the modulation scheme estimation unit 60. Thereby, the same data as the data sent from the transmission side is reproduced.
[0073]
As described above, according to the receiving apparatus according to the second embodiment, if an incoming wave modulated with unknown specifications is a multiplex modulation wave, it is FM demodulated (detected) and output otherwise. By doing so, a single modulation signal is generated. Then, after AM detection of this single modulated signal, a dispersion value of amplitude is calculated, a modulation scheme is estimated based on the calculated dispersion value, and an incoming wave is demodulated or decoded based on the estimation result.
[0074]
Therefore, even if it is a multiplex modulated wave and an incoming wave whose modulation parameters are unknown, the modulation method can be identified and demodulated and decoded. In addition, since there is no need to perform synchronization such as carrier synchronization or symbol synchronization with respect to the carrier wave, the receiving apparatus can be configured simply and inexpensively.
[0075]
Note that the receiving apparatus according to the first embodiment described above can be modified so as to estimate the modulation scheme by combining the receiving apparatus according to the second embodiment. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to this modification.
[0076]
This receiving apparatus is configured such that an AM detection unit 61 and a dispersion value calculation unit 62 are added to the configuration shown in FIG. 1, and the dispersion value calculated by the dispersion value calculation unit 62 is sent to the determination unit 49. Yes. The AM detector 61 and the dispersion value calculator 62 are the same as those in the second embodiment described above.
[0077]
The determination unit 49 includes data representing spectral features obtained by fast Fourier transforming the single modulated signal from the first feature detection unit 46 to the third feature detection unit 48, and the amplitude variance from the variance value calculation unit 62. The modulation scheme is estimated based on the value.
[0078]
According to the receiving apparatus according to this modification, the accuracy of modulation scheme estimation can be improved as compared with the receiving apparatus according to the first or second embodiment.
[0079]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a receiving apparatus that can identify and modulate and decode an incoming wave whose modulation parameters including multiplex modulation are unknown.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a spectrum when FM detection and fast Fourier transform are performed on a multiplex modulated wave in the receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a spectrum in the case of performing FM detection and fast Fourier transform on a multiplex modulated wave in the receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a spectrum when a single modulated wave is subjected to FM detection and fast Fourier transform in the receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a spectrum when a single modulated wave modulated by various methods is multiplied and fast Fourier transformed in the receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining an operation of the receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart for explaining an operation of the receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a modified example of the receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Antenna
11 Receiver
20 Multiple modulation identification section
21 FM detector
22 Fast Fourier Transform (FFT) part
23 Feature detector
30 Primary demodulation unit
31 FM detector
32 selection part
40 Modulation method estimation unit
41 Double multiplier
42 Quadruple unit
43 First Fast Fourier Transform (FFT) Unit
44 Second Fast Fourier Transform (FFT) Unit
45 Third Fast Fourier Transform (FFT) unit
46 1st characteristic detection part
47 Second feature detector
48 Third feature detector
49 Judgment part
50 Demodulator / Decoder
60 Modulation method estimation unit
61 AM detector
62 Variance calculation unit
63 Judgment part

Claims

A receiver for receiving an incoming wave modulated with unknown parameters;
A multiplex modulation identification unit for identifying whether the reception signal from the reception unit is a multiplex modulated multiplex modulation signal;
When the multi-modulation identifying unit identifies that the signal is a multi-modulated signal, the received signal from the receiving unit is FM demodulated and output. A primary demodulator that directly outputs the received signal;
A modulation scheme estimation unit that estimates a modulation scheme based on a signal output from the primary demodulation unit;
A demodulator / decoder that demodulates or decodes a signal output from the primary demodulator based on the modulation scheme estimated by the modulation scheme estimator;
A receiving apparatus comprising:

The multiple modulation identification unit includes:
An FM detection unit for FM detection of a reception signal from the reception unit;
A fast Fourier transform that fast Fourier transforms the output from the FM detector;
A feature detection unit for detecting whether the spectrum is a multi-modulated signal by detecting the characteristics of the spectrum obtained by performing the fast Fourier transform in the fast Fourier transform unit;
The receiving apparatus according to claim 1, further comprising:

The modulation scheme estimator is
A first fast Fourier transform unit that fast Fourier transforms a signal from the primary demodulation unit;
A first feature detection unit for detecting a feature of a spectrum obtained by performing a fast Fourier transform in the first fast Fourier transform unit;
A doubler that doubles and outputs the signal from the primary demodulator;
A second fast Fourier transform unit for fast Fourier transforming the signal from the doubler;
A second feature detection unit for detecting a feature of a spectrum obtained by performing a fast Fourier transform in the second fast Fourier transform unit;
A quadruple unit for multiplying the signal from the primary demodulator unit by four and outputting it;
A third fast Fourier transform unit for fast Fourier transforming the signal from the quadruple unit;
A third feature detecting unit for detecting a feature of the spectrum obtained by performing the fast Fourier transform in the third fast Fourier transform unit;
A determination unit that determines a modulation scheme based on spectrum features detected by the first feature detection unit, the second feature detection unit, and the third feature detection unit;
The receiving apparatus according to claim 1, further comprising:

The modulation scheme estimator is
An AM detector for AM-detecting and outputting a signal from the primary demodulator;
A dispersion value calculation unit for calculating a dispersion value of the amplitude of the signal output from the AM detection unit;
A determination unit that determines a modulation scheme based on the dispersion value calculated by the dispersion value calculation unit;
The receiving apparatus according to claim 2, further comprising:

An AM detector for AM-detecting and outputting a signal from the primary demodulator;
A dispersion value calculation unit for calculating a dispersion value of the amplitude of the signal output from the AM detection unit;
The determination unit determines a modulation scheme based on spectrum features detected by the first feature detection unit, the second feature detection unit, and the third feature detection unit, and a dispersion value calculated by the dispersion value calculation unit. The receiving device according to claim 3.