JP2005308638A - 電波種別識別方法およびこの方法を用いた通信妨害装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 空界に存在する不明電波の種別（通信方式など）を識別処理する場合、同一通信個所（方位）からの通信として捕らえた信号が複数周波数を用いる周波数ホッピング通信か、単一周波数の通信か（狭帯域で周波数ホッピングしているように見える単一周波数通信）であるかを識別することは困難であった。
【解決手段】 無線通信波を受信し周波数及び方位を測定し（Ｓ１）、方位同一視処理工程（Ｓ２）にて出現頻度がピークとなる方位を中心に方位誤差範囲内の方位データをグループに形成した各方位目標を、周波数同一視処理工程（Ｓ３）において出現頻度がピークとなる周波数を中心に周波数測定誤差範囲内をグルーピングし、その結果がある１つの周波数誤差範囲内にまとまる場合は単一周波数通信、まとまらない場合、すなわち複数の周波数に分散される場合は、周波数ホッピング通信として検出する。
【選択図】図６

Description

本発明は、空界に存在し、同一方位から到来していると検出された電波（無線通信波）に対して、その種別特に、その電波が周波数ホッピング通信波（ＦＨ通信）であるか、あるいは単一の周波数通信波であるかを識別する電波種別識別方法に関する。また、この電波種別識別方法を用いて他の通信を妨害する妨害装置に関する。

空間に存在する電波（ここでは無線局から発信された電波）を傍受する、あるいは故意に妨害を行うには、この電波の種別を把握（識別）することが必要である。識別すべき種別にはその搬送波周波数、変調方式、到来した電波の質（信号強度、強度変動、複数のルートを経由して到来する時間的にずれた信号同士の干渉の有無）などがある。一方、妨害を受けないようにするためには前記の識別が困難な通信方式を選択することが効果的なので、その一つとして、送受信局間であらかじめ決めたルールなどにもとづいて搬送周波数をしばしば変更しながら行う通信があり、周波数ホッピング（以下ＦＨと言う）と呼ばれている。

周波数ホッピングしている複数の搬送周波数を持つ信号を１つの通信として捕らえるためには、その発信源を特定することが必要なので、特開２００３−２３２８４１号公報「無線通信所検出方法」では、周波数が同一でなくても同一通信個所（方位）からの通信として方位目標を検出し、その際、同一通信個所（方位）から出現した複数周波数の通信をまとめることにより、周波数ホッピング（ＦＨ）している１つの通信として検出する技術が開示されている。

このようにして識別された電波種別に応じて、前述の妨害を行うが、簡易な形式の電波に対しては簡易な形式で、複雑な形式の電波に対しては相応の複雑な形式で妨害を行わなければ効果がない。ここで複雑な形式での働きかけは動作速度が遅くなるとか、対応できる設備が少ないなどの制約がある。そこで、仮に、単純な形式の電波信号を複雑な形式のものと見誤ってしまうと、十分な妨害を実行する機会を逃すことになりかねない。したがって前記識別を行う上では、単純な形式の電波信号を複雑な形式のものと見誤ってしまわないようにすることが求められている。とくに、単一周波数の通信を周波数ホッピングしている通信であると見誤ることがないようにしなければならない。

ところで、発信源が単一の周波数を用いて発信していても、発信源の周波数の自然変動、電離層高度の変動による伝播距離の変動によるドップラ効果、発信源が移動しているためのドップラ効果など、見かけの周波数が変化して見える場合はよくあることである。また、周波数ホッピング通信でもホッピングを悟られないように、しかも傍受相手の伝送データの誤り率を高めて通信の守秘性を高めるために、故意にわずかな周波数のホッピングしかしない場合もあり、単一周波数通信か周波数ホッピング通信かを識別することは容易ではない。
この発明では前記ドップラ効果による周波数変動を含めて周波数測定誤差という。以下前記特許文献１の技術では、このような条件を考慮せずに同一通信個所（方位）から出現した複数周波数の通信をまとめることにより、周波数ホッピング（ＦＨ）している１つの通信として検出しており、周波数の測定誤差が考慮されていないため、単一周波数を用いた通信に対しても、その受信測定結果に周波数誤差がある場合、狭帯域で周波数ホッピング（ＦＨ）している１つの通信として検出してしまうという問題がある。
特開２００３−２３２８４１「無線通信所検出方法」

従来の電波種別識別方法では、周波数が同一でなくても同一通信個所（方位）からの通信として方位目標を検出し、その際、同一通信個所（方位）から出現した複数周波数の通信をまとめることにより、周波数ホッピング（ＦＨ）している１つの通信として検出しており、この方法においては、周波数の測定誤差が考慮されていないため、単一周波数を用いた通信に対しても、その受信測定結果に周波数誤差がある場合、狭帯域で周波数ホッピング（ＦＨ）している１つの通信として検出するという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解消し、受信電波が複数の周波数を用いた周波数ホッピング通信であるか、あるいは周波数測定誤差によりあたかも狭帯域で周波数ホッピングしているように見える単一の周波数を用いた単一通信であるかを識別することができる電波種別識別方法を提供することを目的とする。

この発明に係る電波種別識別方法は、受信した無線電波の周波数と方位とを複数回測定し、この測定結果を記憶してデータ集団を得る方位周波数測定手順、
前記データ集団内の方位データから、出現度数がピークとなる複数のピーク方位値のそれぞれを中心としたあらかじめ把握している方位測定誤差範囲に含まれる複数の方位データを抽出し、前記複数のピーク方位値ごとに方位データグループを形成する方位抽出手順、 前記複数の方位データグループに含まれる方位データのそれぞれに対応した周波数データの中から、出現度数がピークとなる複数のピーク周波数を含む周波数測定誤差範囲内の複数の周波数データを抽出し、前記複数のピーク周波数ごとに周波数データグループを形成する周波数抽出手順、
前記方位データグループのそれぞれごとに、その方位データグループ内に形成された前記周波数データグループの数が１つであれば、この方位データグループの通信を単一周波数通信と判定し、複数であれば周波数ホッピング通信と判定する判定手順を含むものである。

この発明によれば、複数の通信（周波数）に対して周波数測定誤差毎にまとめ、ある１つの誤差内にまとまる場合は単一周波数通信、まとまらない場合はＦＨ通信として検出する周波数同一視処理手順と、検出頻度の最も多い周波数を真周波数として検出する真周波数検出処理工程とを備えるように構成したので、その電波が複数の周波数を用いた周波数ホッピング通信（ＦＨ通信）であるか、あるいは単一の周波数を用いた単一周波数通信であるかを識別することができる。

実施の形態１．
この発明による電波種別識別方法を実施する識別装置の構成を図１に示す。なお以下の各図において同一符号は同一または相当部分を示すので、図ごとの詳細な説明は省略する。
図１において、送信源１００および図示しないその他の送信源から放射された電波９９は方位測定装置１に受信され、周波数及び到来方位を測定されて、その測定結果（例を図２に集団Ａとして示す）が出力される。
方位測定装置１の出力は方位目標検出処理器２に入力され、方位測定誤差内の通信波を同一個所（方位）からの通信として分離、検出し、その検出結果が出力される。
方位目標検出処理器２の出力は方位目標識別処理器３に入力され、周波数測定誤差内の通信波を１つの通信波（周波数）として検出し、その結果に応じて単一周波数通信かＦＨ通信かを識別する。

次に、動作、作用について説明する。
図１において、無線通信波９９を方位測定装置１により受信し、受信した信号の到来方位と、その信号に対する周波数とを組として測定し、例えば図２に示すように横軸に方位角、縦軸に検出された周波数をプロットすると集団Ａに示すようなデータ集団が得られる。集団Ａ内の１つの点は１つの方位と１つの周波数からなる測定データを示している。この集団Ａを方位に対する出現度数として示すと１ａのようになる。また、周波数別の出現度数として示すとＦのようになる。この測定結果１ａとＦとを方位目標検出処理器２に出力する。
この測定結果に基づいて方位目標検出処理器２において、方位測定結果に出現した複数の方位測定結果１ａを、出現度数がピークとなる値（ピーク方位値と呼ぶ、複数あれば複数をとる）を中心にあらかじめ把握している方位測定誤差Ｘ範囲内に出現した方位値を抽出する。そしてピーク方位値ごとに方位データグループとすることにより、図３に示すように方位目標２ａ、２ｂ（実線）として通信個所（方位）を分離、検出し、方位目標識別処理器３に出力する。

方位目標識別処理器３において、前記抽出された各方位目標のデータ２ａ，２ｂに対応する周波数データを選択して、図４に示すように、これをｆａ，ｆｂとする。
さらに図５に示すように、図４のｆａ，ｆｂの中で出現度数がピークとなる周波数（ピーク周波数という）を中心として、周波数測定誤差Ｙ範囲に含まれたものを抽出する。この結果がある１つの周波数値にまとまる場合は単一周波数通信、まとまらない場合はＦＨ通信として検出する。図５の場合、方位２ａに対応する周波数の山は２つあるので、方位２ａの通信は周波数ホッピング通信であると識別され、方位２ｂに対応する周波数の山は１つであるから方位２ｂの通信は単一周波数通信であると識別される。

以上に説明したこの発明の電波種別識別方法を図６の工程図、図７のフローチャートにより詳細に説明する。
図６は電波種別識別方法のフローの概略を示す図、図７は図６を詳細に示す図である。
図６において、ステップＳ１は受信した電波信号の周波数と方位とを測定し、データ集団Ａとして出力する方位・周波数測定工程である。方位・周波数測定工程Ｓ１は所定の周期で、あるいは電波が受信されるごとに繰り返し実行される。方位同一視処理工程Ｓ２は、図３に示したようにデータ集団Ａの方位データのピーク方位を中心に誤差範囲内ごとに抽出し、ピーク方位別にグルーピング（２ａ，２ｂなど）して方位データグループを形成する。
方位データグループの各方位データには対応する周波数データグループが当然存在する。
この方位データグループ２ａ，２ｂに対応する周波数を、周波数同一視処理工程Ｓ３ではさらに出現頻度がピークとなる周波数を中心として周波数誤差範囲内に含まれたものを抽出し、ピーク周波数別にグルーピングして図４のｆａ，ｆｂのように集約する。判定工程Ｓ４は周波数同一視処理工程Ｓ３の集約結果に応じて受信通信波が単一周波数を用いた通信波か、複数の周波数でホッピングしているＦＨ通信波かを判定する工程である。即ち、その結果がある１つの方位グループに対する周波数グループが１つの周波数グループ内にまとまる場合は単一周波数通信、複数の周波数グループに分散される場合はＦＨ通信と判定する。
真周波数検出処理工程Ｓ５はステップＳ３の周波数誤差の集約結果にもとづき、検出した方位別の発信源ごとにその周波数の幅の最大出現頻度の周波数または平均値から真周波数を算出する。

図７において、ステップＳ１１で受信を行い、ステップＳ１２でその周波数と方位を測定し、データ１として記憶する。データの数があらかじめ定めた所定値（例えば１０）を超えるまでステップＳ１１、ステップＳ１２を繰り返す。データ数が所定値を超えたことにより、データ集団（図２のＡ）を取得したことになる（ステップＳ１５）。ステップＳ１１からステップＳ１５はこの発明に言う方位周波数測定手順である。
次に、ステップＳ１６でデータ集団Ａを演算処理して、方位データを図３のようにピーク方位値を中心として方位測定誤差範囲で抽出しグループを形成する。ステップＳ１６はこの発明に言う方位抽出手順である。
グルーピングされた方位グループに対応する周波数は図４のｆａ，ｆｂのように自動的にグループが形成される（ステップＳ１７）。
次に方位グループに対応する周波数のグループを演算処理して、それぞれの周波数グループの中を、更に、図５に示すように出現頻度がピークとなる周波数を中心として周波数測定誤差範囲内の周波数データを抽出しグループを形成する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８はこの発明に言う周波数抽出手順である。

周波数グループの中心値から真周波数を求める（ステップＳ１９）（真周波数算出手順という）。真周波数は例えば平均を求めてもよいし、最も出現頻度の多い周波数を真周波数としてもよい。
次に判定工程（ステップＳ２０）で目標とした方位グループに対する周波数グループが１つであるか複数であるかを調べ、１つなら単一周波数通信（ステップＳ２２）、複数なら周波数ホッピング通信（ステップＳ２１）と判定する。図５のｆａ１，ｆａ２はホッピング周波数に相当する。

実施の形態２．
本発明の電波種別識別方法を通信妨害装置に利用する場合について説明する。
妨害すべき対象の無線通信波が単一周波数通信波であるかＦＨ通信波であるかにより、放射すべき有効な妨害波が異なる。単一周波数通信波である場合はその周波数を用いて単一周波数の送信（妨害）を行う。一方、ＦＨ通信波である場合はホッピングする周波数に追随して周波数をホッピングさせるいわゆるレピータ妨害を行う必要がある。即ち、対象の通信と同等の電波を放射するのである。レピータ妨害を行う場合、単一周波数妨害と比べて対象無線電波の周波数変化に追随して受信周波数と送信周波数とを切替なければならないが、この切換には一定の時間を要する。したがって妨害効果はある程度小さくなる。したがって、単一周波数通信に対してレピータ妨害を行ってしまうとその効果は小さく、単一周波数の送信（妨害）の方がより効果的である。実施の形態１の電波種別の識別によって、受信時の周波数誤差により単一周波数通信波をＦＨ通信波と誤認識するのを防止し、無線通信波に対して有効な妨害を実施することが可能となる。

この発明の電波種別識別方法は、種別不明の無線通信波を受信しこの通信波に類似した電波を発射して、その通信を遮断（妨害）する通信妨害装置に使用することができる。
また、種別不明の電波に対して、最適の受信方法を確認して、この通信を傍受する傍受装置に使用することができる。

実施の形態１の電波種別識別方法を説明する構成図である。 図１の動作を説明する方位・周波数測定結果説明図である。 図２の測定データを方位同一視処理する説明図である。 図３の方位グループに対応する周波数を抽出した結果を説明図である。 図４の結果を周波数同一視処理する説明図である。 実施の形態１の電波種別識別方法を示す工程図である。 図６を詳細に示すフローチャートである。

符号の説明

１ 方位測定装置、 ２ 方位目標検出処理器、 ３ 方位目標識別処理器、
Ｓ１ 方位・周波数測定工程、 Ｓ２ 方位同一視処理工程、
Ｓ３ 周波数同一視処理工程、 Ｓ４ 判定工程、
Ｓ５ 真周波数検出処理工程、
Ａ 方位・周波数測定データ集団、 １ａ 方位測定結果、 Ｆ 周波数測定結果、
２ａ、２ｂ 検出された方位目標、 ｆａ、ｆｂ 検出された周波数目標、
ｆａ１，ｆａ２ ホッピング周波数。

Claims (4)

1. 受信した無線電波の周波数と方位とを複数回測定し、この測定結果を記憶してデータ集団を得る方位周波数測定手順、
   前記データ集団内の方位データから、出現度数がピークとなる複数のピーク方位値のそれぞれを中心としたあらかじめ把握している方位測定誤差範囲に含まれる複数の方位データを抽出し、前記複数のピーク方位値ごとに方位データグループを形成する方位抽出手順、
   前記複数の方位データグループに含まれる方位データのそれぞれに対応した周波数データの中から、出現度数がピークとなる複数のピーク周波数を含む周波数測定誤差範囲内の複数の周波数データを抽出し、前記複数のピーク周波数ごとに周波数データグループを形成する周波数抽出手順、
   前記方位データグループのそれぞれごとに、その方位データグループ内に形成された前記周波数データグループの数が１つであれば、この方位データグループの通信を単一周波数通信と判定し、複数であれば周波数ホッピング通信と判定する判定手順を含むことを特徴とする電波種別識別方法。
2. 前記周波数データグループから、このグループの周波数の平均を求めて真周波数を得る真周波数算出手順を含むことを特徴とする請求項１に記載の電波種別識別方法。
3. 前記周波数データグループから、このグループ内の周波数の出現頻度の最も高い周波数を求めて真周波数を得る真周波数算出手順を含むことを特徴とする請求項１に記載の電波種別識別方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電波種別識別方法を用いて、電波種別を識別し、識別した前記電波種別と同等の電波を放射して通信を妨害することを特徴とする通信妨害装置。

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