JP2010273019A - Interference separator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の通信波が混信した混信信号から所望の信号を分離抽出する混信分離装置に関するものである。 The present invention relates to an interference separation device that separates and extracts a desired signal from an interference signal in which a plurality of communication waves interfere.
従来の混信分離装置においては、複数の送信機からの信号を混在して受信する場合、各信号の送信周波数、到来方位、信号長などの信号の特徴や到来時刻を抽出し、抽出した特徴の類似性や到来時刻の周期性を併用して、混在した信号を系列毎に連結して所望の信号を分離している。さらに、信号の誤検出や失検出が存在することも考慮することにより、混信信号から所望の信号を分離抽出すること(以下、混信分離と称する)の性能が劣化することを防止している(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional interference separation device, when signals from a plurality of transmitters are mixedly received, signal characteristics such as transmission frequency, arrival direction, signal length, and arrival time of each signal are extracted, and the extracted characteristics Using the similarity and the periodicity of the arrival time, the desired signals are separated by connecting the mixed signals for each series. Further, by taking into consideration the presence of false detection and loss detection of the signal, the performance of separating and extracting a desired signal from the interference signal (hereinafter referred to as interference separation) is prevented from degrading ( For example, see Patent Document 1).
無線通信方式にはMCA(Multi Channel Access)方式やFH(Frequency Hopping)方式など、送信信号の搬送波周波数(以下、送信周波数と称する)を時刻によって切り替える方式がある。所定の特徴を有する信号ブロックを以下ではチップと称する。MCA方式やFH方式などでは、送信周波数等の特徴が異なる複数のチップが連なった一定の出現周期が存在する。つまり、送信周波数が切り替わる時刻情報と周波数情報とが既知であれば、その既知の情報に従って、決められた時刻に決められた周波数に受信機の受信周波数を切り替えれば、途切れなく信号を受信できる。しかし、送信周波数が切り替わる時刻情報と周波数情報とを予め知りえない場合には、途切れのない受信を再生するために、受信帯域が広い受信機で予め様々な信号を受信し、その受信信号の中から連続性の良い信号を取捨選択しなければならない。 As a wireless communication method, there is a method of switching a carrier wave frequency (hereinafter referred to as a transmission frequency) of a transmission signal according to time, such as an MCA (Multi Channel Access) method or an FH (Frequency Hopping) method. A signal block having predetermined characteristics is hereinafter referred to as a chip. In the MCA method, the FH method, and the like, there is a certain appearance period in which a plurality of chips having different characteristics such as a transmission frequency are connected. That is, if the time information and frequency information at which the transmission frequency is switched are known, the signal can be received without interruption by switching the reception frequency of the receiver to the frequency determined at the determined time according to the known information. However, when it is not possible to know in advance the time information and frequency information at which the transmission frequency switches, in order to reproduce uninterrupted reception, various signals are received in advance by a receiver with a wide reception band, and the received signal A signal with good continuity must be selected from the inside.
従来の混信分離装置においては、同一の送信機から送信される信号は、送信周波数、到来方位などのチップ特徴が類似することを前提に、チップ特徴の類似性を用いて所望の信号を選択するため、MCA方式やFH方式などのようにチップ特徴(送信周波数)が変化する信号に対しては、正確に分離することができないという問題があった。また、従来の混信分離装置においては、到来時刻の周期性に基づき所望の信号を選択するため、到来時刻が類似する信号については、正確に分離することができないという問題があった。 In a conventional interference separation apparatus, signals that are transmitted from the same transmitter select a desired signal using the similarity of chip characteristics on the assumption that the chip characteristics such as transmission frequency and arrival direction are similar. For this reason, there is a problem that signals such as the MCA method and the FH method whose chip characteristics (transmission frequency) change cannot be accurately separated. Further, in the conventional interference separating apparatus, since a desired signal is selected based on the periodicity of the arrival time, there is a problem that signals having similar arrival times cannot be accurately separated.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、送信周波数が変化する信号や到来時刻が類似する信号についても正確に分離することができ、混信分離の精度が向上した混信分離装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and can accurately separate a signal whose transmission frequency changes or a signal having a similar arrival time, and has improved interference separation accuracy. The object is to provide a separation device.
本発明に係る混信分離装置は、受信信号からチップ毎の特徴を抽出して特徴抽出結果として出力する特徴抽出手段と、特徴抽出結果に基づいて複数のチップを連結し、候補となり得る全ての連結パターンを出力する信号連結手段と、特徴に応じた複数の参照パターンを保持する参照パターン蓄積手段と、連結パターンに含まれるチップの特徴抽出結果に応じた参照パターンに対する連結パターンの評価値に基づいて、候補となり得る全ての連結パターンから所望の信号を抽出する判定手段と、を備えたものである。 The crosstalk separation device according to the present invention extracts a feature for each chip from a received signal and outputs it as a feature extraction result, and a plurality of chips connected by connecting a plurality of chips based on the feature extraction result. Based on signal connection means for outputting a pattern, reference pattern storage means for holding a plurality of reference patterns corresponding to the features, and evaluation values of the connection patterns with respect to the reference patterns corresponding to the chip feature extraction results included in the connection patterns Determining means for extracting a desired signal from all the connection patterns that can be candidates.
本発明は、過去の統計情報に基づいて複数の参照パターンを保持し、候補となる連結パターンに含まれるチップの特徴抽出結果に応じた参照パターンに対する連結パターンの評価値に基づいて、候補となり得る全ての連結パターンから所望の信号を抽出するため、混信分離の精度が向上する。 The present invention holds a plurality of reference patterns based on past statistical information, and can be a candidate based on a connection pattern evaluation value for a reference pattern according to a feature extraction result of a chip included in the candidate connection pattern. Since a desired signal is extracted from all connection patterns, the accuracy of interference separation is improved.
本発明に係る混信分離装置の各実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の各図において、同一符号は、同一または相当の構成を示す。 Each embodiment of the interference separating apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding configurations.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による混信分離装置の構成を示すブロック図である。アンテナ1を介して受信機2において受信された受信信号は、混信分離装置3に出力される。混信分離装置3は、特徴抽出手段31、信号連結手段32、参照パターン蓄積手段33、および判定手段34を有する。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an interference separation apparatus according to
次に動作について説明する。図2は本発明の実施の形態1による混信分離装置3に入力される受信信号を示す説明図である。受信機2からの受信信号は、まず特徴抽出手段31に入力される。特徴抽出手段31では、受信信号の各チップR1、R2A、R2B、R3、R4A、R4B、R5の特徴を抽出し、特徴抽出結果として信号連結手段32に出力する。特徴抽出結果としては、例えば、各チップの受信周波数、受信開始時刻、受信終了時刻、到来方位、周波数帯域幅、変調方式などが考えられる。特徴抽出手段31は、受信信号と抽出した特徴抽出結果とを信号連結手段32に出力する。
Next, the operation will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a received signal input to the
信号連結手段32は、特徴抽出結果の受信開始時刻および受信終了時刻(以下、時刻と称する)に基づき、各チップを一連の信号として連結し、その結果を連結パターンとして判定手段34に出力する。信号連結手段32は、必ずしも最良の連結パターンのみを出力するものではなく、候補となり得る全ての連結パターンを冗長に出力する。
The
図2において、チップR1、R2A、R3、R4A、R5が所望の信号であり、チップR2B、R4Bは不要な信号とする。図2に示す受信信号が信号連結手段32に入力された場合、チップR4Bは、時刻に基づき前後のチップR3、R5と連結することができないと判断され、信号連結手段32において排除される。しかし、チップR2Bは、時刻に基づき前後のチップR1、R3と連結することができるため、信号連結手段32においては排除されない。 In FIG. 2, chips R1, R2A, R3, R4A, and R5 are desired signals, and chips R2B and R4B are unnecessary signals. When the received signal shown in FIG. 2 is input to the signal connecting means 32, it is determined that the chip R4B cannot be connected to the preceding and subsequent chips R3, R5 based on the time, and is excluded by the signal connecting means 32. However, since the chip R2B can be connected to the front and rear chips R1, R3 based on the time, it is not excluded by the signal connecting means 32.
時刻だけからは、R1→R2A→R3→R4A→R5の順で各チップを連結すべきか、あるいはR1→R2B→R3→R4A→R5の順で各チップを連結すべきかはわからない。信号連結手段32は、時刻に基づき考え得る全ての連結パターンを出力する。例えば、図2に示す受信信号を受信した場合は、信号連結手段32はR1→R2A→R3→R4A→R5、及びR1→R2B→R3→R4A→R5の両方を候補となる連結パターンとして判定手段34へ出力する。
From the time alone, it is not known whether each chip should be connected in the order of R1, R2A, R3, R4A, and R5, or each chip should be connected in the order of R1, R2, B, R3, R4A, and R5. The signal connection means 32 outputs all possible connection patterns based on the time. For example, when the received signal shown in FIG. 2 is received, the
図3は本発明の実施の形態1による参照パターン蓄積手段33に蓄積される参照パターンを示す説明図である。参照パターン蓄積手段33は、過去の統計情報に基づき複数の参照パターンを保持する。例えば、過去の統計情報から時間帯により飛来する信号の連結パターンが異なることがわかっていれば、参照パターン蓄積手段33は時刻に応じた複数の参照パターンを保持し、判定手段34に入力された連結パターンに含まれるチップの特徴抽出結果に応じた参照パターンを判定手段34に出力する。例えば、参照パターン蓄積手段33に0時〜6時、6時〜12時、12時〜18時、18時〜24時の各時間帯に応じた4つの参照パターンが保持されている場合に、候補となる連結パターンに含まれるチップの特徴抽出結果の時刻が2時台であれば、0時〜6時の時間帯に応じた参照パターンが判定手段34に出力される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing reference patterns stored in the reference
判定手段34は、参照パターン蓄積手段33からの出力を参照して、信号連結手段32が出力する連結パターンの候補から最良の連結パターンを選択し、所望の信号として出力する。最良の連結パターンを選択するために、判定手段34は、参照パターンに対する連結パターンの評価値を候補毎に算出する。評価値は、関数fn(X,Y)により算出する。Xは信号連結手段32から出力される候補となる連結パターンの1つ、Yは参照パターン蓄積手段33から出力される参照パターンである。ここでは、R1→R2A→R3→R4A→R5の連結パターンをX1、R1→R2B→R3→R4A→R5の連結パターンをX2、図3に示す参照パターンK1→K2→K3→K4→K5をY1とする。
The
例えば、関数f1(X,Y)は、周波数の上下変化の一致回数を評価する関数であるとする。連結パターンX1における周波数の上下変化は、上昇→下降→下降→下降であり、参照パターンY1における周波数の上下変化は、上昇→下降→下降→下降であるで、一致回数は4回であり、f1(X1,Y1)=4となる。また、連結パターンX2における周波数の上下変化は、下降→上昇→下降→下降であるので、参照パターンY1との一致回数は2回であり、f1(X2,Y1)=2となる。参照パターンY1に対する連結パターンX1、X2の評価値はそれぞれf1(X1,Y1)=4、f1(X2,Y1)=2であるので、判定手段34は、評価値が最も大きい連結パターンX1を所望の信号として出力する。
For example, it is assumed that the function f 1 (X, Y) is a function that evaluates the number of coincidence of vertical frequency changes. Vertical change of frequency in the connection pattern X 1 is increased → a descending → descending → descending, vertical change of frequency in the reference pattern Y 1 is a is a rise → descending → descending → lowered number of matches is 4 times , F 1 (X 1 , Y 1 ) = 4. Further, the upper and lower change in frequency in the link pattern X 2 is, since the falling → rise → descending → descending match the number of the reference pattern Y 1 is 2 times, f 1 (X 2, Y 1) = 2 and Become. Since the evaluation values of the connection patterns X 1 and X 2 with respect to the reference pattern Y 1 are f 1 (X 1 , Y 1 ) = 4 and f 1 (X 2 , Y 1 ) = 2, respectively, the
図4は本発明の実施の形態1による混信分離装置3に入力される受信信号を示す説明図であり、図5は本発明の実施の形態1による参照パターン蓄積手段33に蓄積される参照パターンを示す説明図である。図4に示す受信信号が入力された場合、信号連結手段32は候補となる連結パターンとしてR6→R7A→R8→R9→R10の連結パターンX3、R6→R7B→R8→R9→R10の連結パターンX4を出力する。候補となる連結パターンX3、X4に含まれるチップの特徴抽出結果の時刻が7時台であれば、6時〜12時の時間帯に応じた参照パターンY2が判定手段34に入力される。図5に示す参照パターンK6→K7→K8→K9→K10をY2とする。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a received signal input to the
ここで、上述の関数f1(X,Y)を用いて候補となる連結パターンX3、X4を評価した場合、参照パターンY2に対する連結パターンX3、X4の評価値は双方ともf1(X3,Y2)=f1(X4,Y2)=4となり、どちらの連結パターンが所望の信号であるか判別できない。
Here, the above-described function f 1 (X, Y) when assessed the connecting
例えば、時刻が6時〜12時の時間帯は、周波数の上下変化が類似する不要な信号(不要なチップR7B)が検出されるという統計情報が蓄積されている場合、この統計情報に応じた関数を用いて判定手段34は所望の信号を抽出する。即ち、周波数の上下変化の一致回数を評価する関数f1(X,Y)ではなく、例えば、周波数の変化量の一致回数を評価する関数f2(X,Y)を用いることにする。周波数の変化量の一致/不一致については、参照パターンYにおける周波数の変化量に対して所定の範囲内(例えば±10%以内)であれば、一致と判断する。 For example, in the time zone from 6 o'clock to 12 o'clock, if statistical information that unnecessary signals (unnecessary chip R7B) having similar frequency changes are detected is accumulated, the statistical information is determined according to the statistical information. The determination means 34 extracts a desired signal using the function. That is, rather than the function f 1 (X, Y) for evaluating the number of coincidences of the upper and lower change in frequency, for example, to the use of the function f 2 for evaluating the number of coincidences of variation of the frequency (X, Y). Regarding the coincidence / non-coincidence of the frequency change amount, if the frequency change amount in the reference pattern Y is within a predetermined range (for example, within ± 10%), it is determined as coincidence.
図5に示す参照パターンY2における周波数の変化量は、+Δf→−Δf→−1.5Δf→+0.5Δfであり、図4に示す連結パターンX3における周波数の変化量は、+Δf→−Δf→−1.5Δf→+0.5Δfである。従って、評価値はf2(X3,Y2)=4となる。一方、連結パターンX4における周波数の変化量は、+1.5Δf→−1.5Δf→−1.5Δf→+0.5Δfである。R6→R7Bにおける周波数の変化量+1.5Δfは、K6→K7における周波数の変化量+Δfに対して±10%の範囲内でないため、不一致と判断される。同様に、R7B→R8における周波数の変化量についても不一致と判断されるため、評価値はf2(X4,Y2)=2となる。参照パターンY2に対する連結パターンX3、X4の評価値はそれぞれf2(X3,Y2)=4、f2(X4,Y2)=2であるので、判定手段34は、評価値が最も大きい連結パターンX3を所望の信号として出力する。
Variation of the frequency in the reference pattern Y 2 shown in FIG. 5, + Δf → -Δf → -1.5Δf → + a 0.5Derutaf, the amount of change in frequency in the connection patterns X 3 shown in FIG. 4, + Δf → -Δf → −1.5Δf → + 0.5Δf. Therefore, the evaluation value is f 2 (X 3 , Y 2 ) = 4. On the other hand, the amount of change in frequency in the connection pattern X 4 is a + 1.5Δf → -1.5Δf → -1.5Δf → + 0.5Δf. Since the frequency change amount + 1.5Δf in R6 → R7B is not within the range of ± 10% with respect to the frequency change amount + Δf in K6 → K7, it is determined as a mismatch. Similarly, the amount of change in frequency in R7B → R8 is also determined to be inconsistent, so the evaluation value is f 2 (X 4 , Y 2 ) = 2. Since the evaluation value of the
本実施の形態1では、参照パターン蓄積手段33において、時刻に応じた複数の参照パターンを保持する例を示したが、時刻以外にも、例えば、到来方位、周波数帯、変調方式などに応じた参照パターンを保持してもよい。また、これらの種別の組み合わせ毎に参照パターン(例えば、到来方位が北東で、周波数帯が400MHz帯に対応する参照パターンなど)を保持してもよい。
In the first embodiment, an example in which the reference
候補となり得る連結パターンに含まれる各チップの到来方位、周波数帯、変調方式などの特徴抽出結果は異なる可能性がある。到来方位、周波数帯、変調方式などに応じた複数の参照パターンから、一つの参照パターンを選択して判定手段34に出力する場合は、候補の連結パターンに含まれる全チップの特徴抽出結果を確認し、最も数が多い特徴に対応する参照パターンを判定手段34に出力すればよい。例えば、参照パターン蓄積手段33に到来方位に応じた複数の参照パターンが蓄積されており、その中から一つの参照パターンを選択する場合、候補となる連結パターンに含まれる全チップの到来方位を確認し、到来方位が北東であるチップが最も多い場合は、到来方位が北東に対応する参照パターンを判定手段34に出力する。この他にも、到来方位(または、周波数帯、変調方式)に応じた複数の参照パターンから一つの参照パターンを選択して判定手段34において参照するのは、候補となる連結パターンに含まれる全チップの到来方位(または、周波数帯、変調方式)が一致する場合のみに限定してもよい。
There is a possibility that the feature extraction results of the arrival direction, frequency band, modulation method, etc. of each chip included in the candidate connection pattern may be different. When selecting one reference pattern from a plurality of reference patterns according to the direction of arrival, frequency band, modulation method, etc. and outputting it to the determination means 34, check the feature extraction results of all chips included in the candidate connection pattern The reference pattern corresponding to the feature with the largest number may be output to the
また、本実施の形態1では、判定手段34において評価値を算出する関数としてf1(X,Y)およびf2(X,Y)を定義したが、評価関数はこれらに限られたものではなく、様々な定義がなされうるものである。f1(X,Y)およびf2(X,Y)では周波数に関する特徴を用いて評価値を算出したが、例えば、到来方位や変調方式などの類似性を評価値に反映させてもよい。また、参照パターン蓄積手段33に保持する参照パターン毎に対応する評価関数fn(X,Y)を定義しておいてもよい。なお、関数f2(X,Y)において、所定の範囲内を定義したが、この閾値は±10%以内に限られたものではなく、過去の統計情報に応じて、参照パターン毎に個別の閾値を設定してもよい。
In the first embodiment, f 1 (X, Y) and f 2 (X, Y) are defined as functions for calculating the evaluation value in the
本実施の形態1による混信分離装置3は、過去の統計情報に基づいて複数の参照パターンを保持し、候補となる連結パターンに含まれるチップの特徴抽出結果に応じた参照パターンに対する連結パターンの評価値に基づいて、候補となり得る全ての連結パターンから所望の信号を抽出するため、混信分離の精度が向上する。
The
実施の形態2.
実施の形態1では、判定手段34において、参照パターンに対する連結パターンの評価値に基づき、所望の信号を抽出したが、更に閾値を用いて所望の信号を抽出してもよい。図6は本発明の実施の形態2による混信分離装置の構成を示すブロック図である。以下では実施の形態1との相違点について説明する。
In the first embodiment, the
閾値設定手段35は、参照パターン蓄積手段33に保持する参照パターン毎、もしくは判定手段34で用いる関数fn(X,Y)毎に設定された閾値Thを判定手段34に出力する。判定手段34は、参照パターンに対する連結パターンの評価値に基づき、信号連結手段32が出力する連結パターンの候補から最良の連結パターンを選択するが、評価値と閾値Thとを比較し、評価値>閾値Thを満たす場合のみ選択した最良の連結パターンを出力結果として出力する。これにより、受信信号に所望の信号が含まれていない場合(受信信号がノイズである場合)など、候補となる連結パターンの評価値が全て小さい場合は、誤った連結パターンを所望の信号として出力することを防止できる。
The
本実施の形態2による混信分離装置3は、判定手段34で算出した評価値が閾値Thよりも大きな場合のみ、選択した最良の連結パターンを所望の信号として出力するため、信号分離の精度がさらに向上する。
The
3 混信分離装置
31 特徴抽出手段
32 信号連結手段
33 参照パターン蓄積手段
34 判定手段
3
Claims (4)
前記受信信号から前記チップ毎の特徴を抽出して特徴抽出結果として出力する特徴抽出手段と、
前記特徴抽出結果に基づいて複数のチップを連結し、候補となり得る全ての連結パターンを出力する信号連結手段と、
前記特徴に応じた複数の参照パターンを保持する参照パターン蓄積手段と、
前記連結パターンに含まれる前記チップの前記特徴抽出結果に応じた参照パターンに対する前記連結パターンの評価値に基づいて、前記候補となり得る全ての連結パターンから前記所望の信号を抽出する判定手段と、
を備えた混信分離装置。 In the interference separation device that separates a desired signal that switches to a plurality of carrier frequencies for each chip from a reception signal in which a plurality of communication waves interfere,
Feature extraction means for extracting features for each chip from the received signal and outputting them as feature extraction results;
A signal connecting means for connecting a plurality of chips based on the feature extraction result and outputting all possible connection patterns;
Reference pattern storage means for holding a plurality of reference patterns according to the features;
Based on the evaluation value of the connection pattern with respect to a reference pattern corresponding to the feature extraction result of the chip included in the connection pattern, a determination unit that extracts the desired signal from all the connection patterns that can be candidates;
Interference separator with
(1)時刻
(2)到来方位
(3)周波数帯
(4)変調方式 2. The interference separation device according to claim 1, wherein the reference pattern storage unit holds the plurality of reference patterns according to at least one feature of (1) to (4).
(1) Time (2) Arrival direction (3) Frequency band (4) Modulation method
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