JP2012191343A - System determination device and system determination method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変調方式を判定する方式判定装置および方式判定方法に関する。 The present invention relates to a method determination apparatus and a method determination method for determining a modulation method.
たとえば無線通信において、変調方式が未知の通信波を受信し、受信した通信波の変調方式を判定する技術が知られている。たとえば、位相変調(PSK:Phase Shift Keying)された通信波の変調方式を判定する技術が知られている(たとえば、下記特許文献1参照。)。この技術においては、通信波のキャリア周波数とほぼ同じ周波数の局部信号を用いた直交検波により得たベースバンド信号からシンボル点を検出し、シンボル点間の位相差の度数分布に基づいて通信波の変調方式を判定する。
For example, in wireless communication, a technique for receiving a communication wave whose modulation method is unknown and determining the modulation method of the received communication wave is known. For example, a technique for determining a modulation method of a communication wave subjected to phase modulation (PSK: Phase Shift Keying) is known (see, for example,
しかしながら、上述した従来技術では、判定対象の通信波のキャリア周波数が不明であると変調方式を判定することができないという問題がある。 However, the above-described conventional technique has a problem that the modulation scheme cannot be determined if the carrier frequency of the communication wave to be determined is unknown.
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、キャリア周波数が不明でも変調方式を判定することができる方式判定装置および方式判定方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method determining apparatus and a method determining method capable of determining a modulation method even when the carrier frequency is unknown in order to solve the above-described problems caused by the prior art.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、受信した通信波を前記通信波のシンボル周期と異なる周期でサンプリングし、サンプリングした連続するサンプリングデータ間の位相差を検出し、所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を算出し、算出した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、判定結果を出力する方式判定装置および方式判定方法が提案される。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to one aspect of the present invention, a received communication wave is sampled at a period different from the symbol period of the communication wave, and a phase difference between consecutive sampled data sampled. A method determining apparatus for calculating distribution information indicating a phase difference distribution state detected within a predetermined period, determining a modulation method of the communication wave based on the calculated distribution information, and outputting a determination result; A method determination method is proposed.
本発明の別の側面によれば、受信した通信波を複数の周期でサンプリングした複数のサンプリングデータ列を取得し、サンプリングした連続するサンプリングデータ間の位相差を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出し、所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出し、前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、判定結果を出力する方式判定装置および方式判定方法が提案される。 According to another aspect of the present invention, a plurality of sampling data sequences obtained by sampling received communication waves at a plurality of periods are acquired, and a phase difference between consecutive sampled sampling data is obtained for each of the plurality of sampling data sequences. Distribution information indicating a phase difference distribution state detected and detected within a predetermined period is calculated for each of the plurality of sampling data strings, and the communication is performed based on the distribution information calculated for each of the plurality of sampling data strings. A method determining apparatus and a method determining method for determining a wave modulation method and outputting a determination result are proposed.
本発明の一側面によれば、キャリア周波数が不明でも変調方式を判定することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, the modulation scheme can be determined even when the carrier frequency is unknown.
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる方式判定装置および方式判定方法の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of a method determination apparatus and method determination method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態)
(通信システムの構成例)
図1は、実施の形態にかかる通信システムの構成例を示す図である。図1に示すように、実施の形態にかかる通信システム100は、無線通信機101と、方式判定装置110と、を含む。無線通信機101は、位相変調した通信波102を無線により送信する。通信波102は、方式判定装置110を宛先とする通信波でもよいし、方式判定装置110とは異なる通信装置を宛先とする通信波でもよい。方式判定装置110は、無線通信機101によって送信された通信波102の変調方式を判定する。
(Embodiment)
(Configuration example of communication system)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a communication system according to an embodiment. As illustrated in FIG. 1, the
具体的には、方式判定装置110は、受信部111と、サンプリング部112と、検出部113と、算出部114と、取得部115と、判定部116と、出力部117と、を備えている。受信部111は、無線により送信された通信波102を受信する。たとえば、受信部111は、任意の周波数の局部信号を用いて通信波102の直交検波を行う。局部信号の周波数は、通信波102のキャリア周波数と異なっていてもよい。受信部111は、受信した通信波102をサンプリング部112へ出力する。
Specifically, the
サンプリング部112は、受信部111から出力される信号を任意の周期によりサンプリング(標本化)する。したがって、サンプリング部112のサンプリングの周期は、受信部111から出力される通信波102のシンボル周期と異なっていてもよい。シンボル周期はシンボルが変化する周期である。サンプリング部112は、サンプリングにより得られたサンプリングデータを検出部113へ出力する。
The
検出部113は、サンプリング部112から出力される連続するサンプリングデータ間の位相差を検出する。たとえば、検出部113は、サンプリング部112からサンプリングデータが出力されるごとに、サンプリング部112から前回出力されたサンプリングデータとの間の位相差を検出する。検出部113は、検出した位相差を算出部114へ通知する。
The
算出部114は、検出部113から通知された位相差の分布状態を示す分布情報を算出する。分布情報は、たとえば、所定期間内に通知(検出)された異なる位相差の数を示す情報である。または、分布情報は、所定期間内に位相差が通知(検出)された回数を位相差ごとに示す度数分布などであってもよい。算出部114は、算出した分布情報を判定部116へ出力する。
The calculation unit 114 calculates distribution information indicating the phase difference distribution state notified from the
取得部115は、算出部114によって算出される分布情報と、受信部111によって受信される通信波102の変調方式と、を対応付ける対応情報を取得する。たとえば、対応情報は方式判定装置110のメモリに記憶されており、取得部115は方式判定装置110のメモリに記憶された対応情報を取得する。また、取得部115は、外部の装置から対応情報を取得してもよい。対応情報は、たとえば、分布情報と変調方式とを対応付けるテーブルである。または、対応情報は、入力された分布情報に対応する変調方式を出力するように組まれたプログラムなどであってもよい。取得部115は、取得した対応情報を判定部116へ出力する。
The
判定部116は、算出部114から出力された分布情報に基づいて、受信部111によって受信された通信波102の変調方式を判定する。通信波102の変調方式が何らかの位相変調方式である場合は、分布情報は、通信波102の位相変調方式の種類によって異なる情報となる。したがって、判定部116は、分布情報に基づいて通信波102の変調方式の種類を判定することができる。
The determination unit 116 determines the modulation scheme of the
具体的には、判定部116は、算出部114から出力された分布情報と、取得部115から出力された対応情報と、に基づいて変調方式を判定する。判定部116は、変調方式の判定結果を出力部117へ通知する。出力部117は、判定部116から判定結果を示す情報を出力する。これにより、通信波102のキャリア周波数やシンボル周期が不明であっても通信波102の変調方式を判定することができる。
Specifically, the determination unit 116 determines the modulation scheme based on the distribution information output from the calculation unit 114 and the correspondence information output from the
また、サンプリング部112は、互いに異なる複数の周期で通信波102をサンプリングした複数のサンプリングデータ列を出力してもよい。複数の周期は、それぞれ任意の周期でよく、通信波102のシンボル周期と異なっていてもよい。
The
検出部113は、サンプリング部112から出力された複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて、連続するサンプリングデータ間の位相差を検出する。検出部113は、複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出した位相差を算出部114へ通知する。算出部114は、検出部113から複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて出力された位相差の分布状態を示す分布情報を、複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出する。算出部114は、複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出した分布情報を判定部116へ出力する。
The
判定部116は、算出部114から出力された複数の分布情報に基づいて通信波102の変調方式を判定する。複数の分布情報は、それぞれ異なるサンプリング周期に基づく分布情報である。このため、複数の分布情報の少なくともいずれかが通信波102の変調方式によって異なる情報となる確率は、単独の分布情報が通信波102の変調方式によって異なる情報となる確率より高くなる。このため、複数の分布情報を用いることで、通信波102の変調方式をより精度よく判定することができる。
The determination unit 116 determines the modulation method of the
たとえば、判定部116は、複数の分布情報のうちの対応情報に基づいて変調方式を判定可能な分布情報を判定し、判定した分布情報および対応情報に基づいて変調方式を判定する。または、対応情報は、複数の分布情報の組み合わせと変調方式とを対応付けていてもよい。この場合は、判定部116は、複数の分布情報の組み合わせと対応情報に基づいて変調方式を判定する。 For example, the determination unit 116 determines distribution information that can determine a modulation scheme based on correspondence information among a plurality of pieces of distribution information, and determines a modulation scheme based on the determined distribution information and correspondence information. Alternatively, the correspondence information may associate a combination of a plurality of distribution information with a modulation method. In this case, the determination unit 116 determines the modulation scheme based on a combination of a plurality of distribution information and correspondence information.
(任意の周期によるサンプリングの一例)
図2は、任意の周期によるサンプリングの一例を示すグラフである。図3は、位相の変化をIQ直交座標平面により示す図である。図2の横軸は時刻を示している。通信波102は、受信部111によって受信された位相変調方式の通信波である。位相変化点211は、通信波102の位相の変化点(シンボル変化点)である。図2に示す例では、位相変化点211において通信波102の位相がπだけ変化している。このように、位相変調方式の通信波102においてはシンボル周期ごとにキャリア(搬送波)の位相が変化する。
(An example of sampling at an arbitrary period)
FIG. 2 is a graph showing an example of sampling with an arbitrary period. FIG. 3 is a diagram showing a change in phase on the IQ orthogonal coordinate plane. The horizontal axis in FIG. 2 indicates time. The
図2の横軸上の上向き矢印(…,tn,tn+1,tn+2,tn+3,tn+4,…)は、サンプリング部112によるサンプリングのタイミングを示している。tn,tn+1,tn+2,tn+3,tn+4における通信波102の位相の変化は、図3に示すIQ直交座標平面300のようになる。
The upward arrows (..., Tn, tn + 1, tn + 2, tn + 3, tn + 4,...) On the horizontal axis in FIG. The phase change of the
図2および図3に示す例では、サンプリング部112は、通信波102のシンボル周期よりも短い周期でサンプリングを行っている。位相差221〜224は、それぞれtn+1,tn+2,tn+3,tn+4において検出部113によって検出される位相差を示している。たとえば、tn〜tn+1の区間と、tn+1〜tn+2の区間と、tn+3〜tn+4の区間と、においては通信波102の位相が変化していない。このため、位相差221,222,224は一定の位相差(φとする)となる。
In the example illustrated in FIGS. 2 and 3, the
一方、tn+2〜tn+3の区間においては通信波102の位相がπだけ変化しているため、位相差223はφ+πとなる。算出部114は、位相差221〜224を取得し、取得した各位相差の分布状態を示す分布情報を算出する。
On the other hand, in the interval from tn + 2 to tn + 3, the phase of the
(複数の周期によるサンプリングの一例)
図4は、複数の周期によるサンプリングの一例を示す図である。図4において、図2に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。シンボル周期Tは、通信波102のシンボル周期を示している。ステージ1〜4は、複数の周期による通信波102のサンプリングを示している。各ステージにおける上向きの矢印は、各ステージにおけるサンプリングのタイミングを示している。各ステージにおける丸印は、各ステージにおけるサンプリングのタイミングのうちの、位相差の検出結果が前回のサンプリングから変化するタイミングを示している。
(An example of sampling with multiple periods)
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of sampling with a plurality of periods. In FIG. 4, the same parts as those shown in FIG. The symbol period T indicates the symbol period of the
ステージ1は、通信波102のシンボル周期Tより短い周期Tsによる通信波102のサンプリングを示している。ステージ2は、周期Tsの2倍の周期2Tsによる通信波102のサンプリングを示している。ステージ3は、周期2Tsの2倍の周期4Tsによる通信波102のサンプリングを示している。ステージ4は、周期4Tsの2倍の周期8Tsによる通信波102のサンプリングを示している。
図4に示す例では、ステージ1,2の周期Ts,2Tsは通信波102のシンボル周期Tより短くなっている。ステージ3,4の周期4Ts,8Tsは、通信波102のシンボル周期Tより長くなっている。図4に示すように、各ステージにおいて位相差の検出結果が前回のサンプリングから変化するタイミングは、各ステージにおけるサンプリングのタイミングのうちの、通信波102の位相変化点211の直後のタイミングとなる。なお、ここでは4つの周期(ステージ)によるサンプリングについて説明したが、サンプリングを行う周期の数(ステージの数)は1つ以上であればよい。
In the example shown in FIG. 4, the periods Ts and 2Ts of the
(各変調方式における理想のシンボル点)
図5−1は、変調方式がBPSKである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。通信波102がBPSKにより変調されており、通信波102からベースバンド信号が正確に検波できたと仮定する。この場合は、通信波102の位相は、図5−1のIQ直交座標平面510のシンボル点511,512に示すように0およびπの2通りの値をとる。
(Ideal symbol point for each modulation method)
FIG. 5A is a reference diagram illustrating ideal symbol points when the modulation method is BPSK. It is assumed that the
図5−2は、変調方式がQPSKである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。通信波102がQPSKにより変調されており、通信波102からベースバンド信号が正確に検波できたと仮定する。この場合は、通信波102の位相は、図5−2のIQ直交座標平面520のシンボル点521〜524に示すように0、π/2、π、3π/2(−π/2π)の4通りの値をとる。
FIG. 5B is a reference diagram illustrating an ideal symbol point when the modulation method is QPSK. It is assumed that the
図5−3は、変調方式がπ/4シフトQPSKである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。通信波102がπ/4シフトQPSKにより変調されており、通信波102からベースバンド信号が正確に検波できたと仮定する。この場合は、通信波102の位相は、図5−3のIQ直交座標平面530のシンボル点531〜535に示すように0、π/4、3π/4、5π/4(−3π/4)、7π/4(−π/4)の5通りの値をとる。
FIG. 5C is a reference diagram illustrating ideal symbol points when the modulation method is π / 4 shift QPSK. It is assumed that the
図5−4は、変調方式が8PSKである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。通信波102が8PSKにより変調されており、通信波102からベースバンド信号が正確に検波できたと仮定する。この場合は、通信波102の位相は、図5−4のIQ直交座標平面540のシンボル点541〜548に示すように、0、π/4、π/2、3π/4、π、5π/4、3π/2、7π/4の8通りの値をとる。
FIG. 5-4 is a reference diagram illustrating an ideal symbol point when the modulation scheme is 8PSK. It is assumed that the
(各変調方式における位相差の分布)
図6−1は、変調方式がBPSKである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。図6−1に示すヒストグラム611〜614は、通信波102の変調方式がBPSKである場合のステージ1〜4における理想的な位相差ごとの検出回数を示している。通信波102の変調方式がBPSKである場合は、ステージ1〜4のそれぞれにおいて位相差φおよびφ+πの2つの位相差が検出される。
(Phase difference distribution in each modulation system)
FIG. 6A is a diagram illustrating an ideal phase difference distribution state when the modulation method is BPSK.
図6−2は、変調方式がQPSKである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。図6−2に示すヒストグラム621〜624は、通信波102の変調方式がQPSKである場合のステージ1〜4における理想的な位相差ごとの検出回数を示している。通信波102の変調方式がQPSKである場合は、ステージ1〜4のそれぞれにおいて位相差φ、φ+π/2、φ+πおよびφ+3π/2の4つの位相差が検出される。
FIG. 6B is a diagram illustrating an ideal phase difference distribution state when the modulation method is QPSK.
図6−3は、変調方式がπ/4シフトQPSKである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。図6−3に示すヒストグラム631〜634は、通信波102の変調方式がπ/4シフトQPSKである場合のステージ1〜4における理想的な位相差ごとの検出回数を示している。通信波102の変調方式がπ/4シフトQPSKである場合は、ステージ1,2においては、位相差φ、φ+π/4、φ+3π/4、φ+5π/4およびφ+7π/4の5通りの位相差が検出される。これは、π/4QPSK方式においては位相変化時に0の位相変化がなく、π/4、3π/4、5π/4および7π/4の4つのシンボルポイントいずれかに移行するためである。
FIG. 6C is a diagram illustrating an ideal phase difference distribution when the modulation method is π / 4 shift QPSK.
ステージ3,4においては、位相差φ、φ+π/4、φ+π/2、φ+3π/4、φ+π、φ+5π/4、φ+3π/2およびφ+7π/4の8通りの位相差が検出される。これは、ステージ3,4はサンプリング周期が長いため、複数回の位相変化をまたいで位相差が検出され、その結果、たとえばπ/4が2回の合計でπ/2の位相差などが検出されるためである。
In the
図6−4は、変調方式が8PSKである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。図6−4に示すヒストグラム641〜644は、通信波102の変調方式が8PSKである場合のステージ1〜4における理想的な位相差ごとの検出回数を示している。通信波102の変調方式が8PSKである場合は、ステージ1〜4のそれぞれにおいて位相差φ、φ+π/4、φ+π/2、φ+3π/4、φ+π、φ+5π/4、φ+3π/2およびφ+7π/4の8つの位相差が検出される。
FIG. 6-4 is a diagram illustrating an ideal phase difference distribution state when the modulation method is 8PSK.
図6−1〜図6−4に示したように、通信波102の変調方式ごとに、検出部113によって検出される位相差の分布が異なる。これにより、検出部113によって検出される位相差の分布に基づいて通信波102の変調方式を判定することが可能である。なお、各変調方式において、ステージ1などのサンプリングの周期が短いステージでは、位相差φの検出回数が多くなる。これは、サンプリングの周期が通信波102のシンボル周期よりも短いためである。
As illustrated in FIGS. 6-1 to 6-4, the distribution of the phase difference detected by the
(方式判定装置の構成例)
図7は、実施の形態にかかる方式判定装置の構成例を示す図である。図7に示す方式判定装置700は、図1に示した方式判定装置110の構成例である。図7に示すように、方式判定装置700は、受信アンテナ711と、局部信号発生器712と、直交検波部713と、A/D変換器714と、デジタル処理部720と、を備えている。受信アンテナ711は、空中からの通信波102を受信する。受信アンテナ711は、受信した通信波102(RF信号)を直交検波部713へ出力する。
(Configuration example of method judgment device)
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the method determination device according to the embodiment. A method determination apparatus 700 illustrated in FIG. 7 is a configuration example of the
局部信号発生器712は、互いに位相が90[°]異なる2相の局部信号(ローカル信号)を出力する。局部信号の周波数は、たとえば、通信波102のキャリアが十分に検出可能な任意の周波数とする。たとえば、通信波102のキャリアが2〜3[GHz]帯であると推定される場合は、局部信号の周波数を2[GHz]などのキャリアの推定帯域に近い周波数とする。ただし、局部信号の周波数と通信波102のキャリア周波数と一致していなくてもよい。したがって、通信波102のキャリア周波数は不明であってもよい。
The
直交検波部713は、受信アンテナ711から出力された通信波102を、局部信号発生器712から出力された各局部信号とミキシングすることによって直交検波する。たとえば、直交検波部713は、通信波102を分岐し、分岐した各通信波にそれぞれ90[°]異なる各局部信号をミキシングし、ミキシングした各信号を加算する。直交検波部713は、直交検波により得られた信号i,qをA/D変換器714へ出力する。
The
A/D変換器714は、直交検波部713から出力されたアナログの信号i,qをデジタルサンプリングによりデジタル信号に変換する。A/D変換器714は、デジタル信号に変換した各サンプリングデータをデジタル処理部720へ出力する。A/D変換器714からデジタル処理部720へ出力される各サンプリングデータをそれぞれI(t),Q(t)とする。tはサンプリング時間を示している。
The A /
A/D変換器714のサンプリングレートは、たとえば、推定される通信波102のシンボルレートよりも高速のサンプリングレートとする。たとえばシンボルレートが2[MHz]と推定される場合は、A/D変換器714のサンプリングレートを10[MHz]などの2[MHz]より高いレートとする。また、シンボルレートが不明である場合は、A/D変換器714におけるサンプリングレートをたとえば数100[MHz]などの高速なレートとしてもよい。
The sampling rate of A /
デジタル処理部720は、分岐部721と、間引処理部722と、位相差検出部723と、位相差分布作成部724と、変調方式判定部725と、を備えている。デジタル処理部720は、たとえばFPGA(Field Programmable Gate Array)によって実現することができる。
The
分岐部721は、A/D変換器714から出力されたI(t),Q(t)をn分岐(複製)する。nは上述したステージの数(たとえば4)である。分岐部721は、分岐したnステージのI(t),Q(t)を間引処理部722へ出力する。
The branching unit 721 performs n-branching (duplication) on I (t) and Q (t) output from the A /
間引処理部722は、分岐部721から出力されたnステージのI(t),Q(t)を、ステージごとに異なる周期で間引きする。たとえば、間引処理部722は、ステージ1のI(t),Q(t)を間引きせず、サンプリング時間をtのままとする。間引処理部722は、サンプリング時間がtのI(t),Q(t)を位相差検出部723へ出力する。
The thinning processing unit 722 thins out the n stages I (t) and Q (t) output from the branching unit 721 at different periods for each stage. For example, the thinning-out processing unit 722 does not thin out I (t) and Q (t) of
また、間引処理部722は、ステージ2のI(t),Q(t)を1/2に間引く。間引処理部722は、I(t),Q(t)を1/2に間引いたI(2t)およびQ(2t)を位相差検出部723へ出力する。また、間引処理部722は、ステージ3のI(t),Q(t)を1/4に間引く。間引処理部722は、I(t),Q(t)を1/4に間引いたI(4t)およびQ(4t)を位相差検出部723へ出力する。
Further, the thinning processing unit 722 thins out I (t) and Q (t) of the
同様に、間引処理部722は、ステージnのI(t),Q(t)を1/2n-1に間引く。間引処理部722は、I(t),Q(t)を1/2n-1に間引いたI(2n-1t)およびQ(2n-1t)を位相差検出部723へ出力する。これにより、ステージ1のサンプリング周期をTsとすると、ステージ2のサンプリング周期を2Ts、ステージ3のサンプリング周期を4Ts、ステージnのサンプリング周期を2n-1Tsとすることができる。
Similarly, the thinning processing unit 722 thins out I (t) and Q (t) of stage n to 1/2 n−1 . The thinning processing unit 722 supplies I (2 n−1 t) and Q (2 n−1 t) obtained by thinning I (t) and Q (t) to 1/2 n−1 to the phase difference detection unit 723. Output. Thus, if the sampling period of
位相差検出部723は、間引処理部722から出力された各ステージのI(t),Q(t)について、ステージごとに、連続するサンプリングデータ間の位相差を検出する。ここで、I(t),Q(t)が示すサンプリングデータの時刻Tにおける位相θ(T)は、下記(1)式によって示すことができる。 The phase difference detection unit 723 detects a phase difference between consecutive sampling data for each stage with respect to I (t) and Q (t) of each stage output from the thinning processing unit 722. Here, the phase θ (T) at time T of the sampling data indicated by I (t) and Q (t) can be expressed by the following equation (1).
θ(T)=tan-1[Q(T)/I(T)] …(1) θ (T) = tan −1 [Q (T) / I (T)] (1)
したがって、位相差検出部723は、I(t),Q(t)が示すサンプリングデータの時刻T−1と時刻Tにおける位相差Δθ(T)を、下記(2)式によって算出することができる。 Therefore, the phase difference detection unit 723 can calculate the phase difference Δθ (T) between the time T-1 and the time T of the sampling data indicated by I (t) and Q (t) by the following equation (2). .
Δθ(T)=θ(T)−θ(T−1)
=tan-1[Q(T)/I(T)]
−tan-1[Q(T−1)/I(T−1)] …(2)
Δθ (T) = θ (T) −θ (T−1)
= Tan −1 [Q (T) / I (T)]
-Tan -1 [Q (T-1) / I (T-1)] (2)
位相差検出部723は、位相差Δθ(T)を算出することで、連続するサンプリングデータ間の位相差を検出することができる。また、位相差検出部723は、各ステージについて、サンプリングデータごとに位相差Δθ(T)を算出することで、ステージごとの位相差を連続して検出することができる。位相差検出部723は、検出したステージごとの各サンプリングデータにおける位相差を位相差分布作成部724へ出力する。
The phase difference detection unit 723 can detect the phase difference between consecutive sampling data by calculating the phase difference Δθ (T). Moreover, the phase difference detection unit 723 can detect the phase difference for each stage continuously by calculating the phase difference Δθ (T) for each sampling data for each stage. The phase difference detection unit 723 outputs the detected phase difference in each sampling data for each stage to the phase difference
位相差分布作成部724は、位相差検出部723から出力されたステージごとの位相差の統計をとり、各位相差の検出の頻度をステージごとに算出する。検出の頻度は、たとえば検出回数である。また、検出の頻度は、検出の回数の所定数に対する比率などであってもよい。位相差分布作成部724は、ステージごとに算出した各位相差の検出の頻度を示す分布情報を変調方式判定部725へ出力する。
The phase difference
変調方式判定部725は、位相差分布作成部724から出力された分布情報に基づいて、受信アンテナ711によって受信された通信波の変調方式を判定する。変調方式判定部725は、判定結果を示す情報を出力する。変調方式判定部725による変調方式の例については図8において説明する。
The modulation method determination unit 725 determines the modulation method of the communication wave received by the
図1に示した受信部111は、たとえば受信アンテナ711、局部信号発生器712および直交検波部713によって実現することができる。図1に示したサンプリング部112は、たとえばA/D変換器714、分岐部721および間引処理部722によって実現することができる。図1に示した検出部113は、たとえば位相差検出部723によって実現することができる。図1に示した算出部114は、たとえば位相差分布作成部724によって実現することができる。図1に示した取得部115、判定部116および出力部117は、たとえば変調方式判定部725によって実現することができる。
The receiving unit 111 illustrated in FIG. 1 can be realized by, for example, the receiving
(変調方式判定部による判定処理の一例)
図8は、変調方式判定部による判定処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、位相差分布作成部724は、位相差検出部723によって検出された異なる位相差の数(分布本数と称する)を分布情報としてn個のステージごとに算出して変調方式判定部725へ出力する場合について説明する。変調方式判定部725は、位相差分布作成部724から出力されるステージごとの分布本数を用いて、たとえば図8に示す各ステップを実行することで通信波102の変調方式を判定する。
(An example of determination processing by the modulation method determination unit)
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of determination processing by the modulation scheme determination unit. Here, the phase difference
図8において、stageは、ステージ1〜nを示す変数である。まず、変調方式判定部725は、最上位ステージを示すnをstageに設定する(ステップS801)。つぎに、変調方式判定部725は、stageが示すステージにおける位相差の分布本数が8であるか否かを判断する(ステップS802)。
In FIG. 8, stage is a
ステップS802において、stageが示すステージにおける位相差の分布本数が8である場合(ステップS802:Yes)は、変調方式判定部725は、stageを1だけ減らす(ステップS803)。つぎに、変調方式判定部725は、stageが0であるか否かを判断する(ステップS804)。これにより、すべてのステージについて判断を行ったか否かを判断することができる。 In step S802, when the number of phase difference distributions on the stage indicated by stage is 8 (step S802: Yes), the modulation scheme determination unit 725 reduces stage by 1 (step S803). Next, the modulation scheme determination unit 725 determines whether stage is 0 (step S804). As a result, it is possible to determine whether or not all stages have been determined.
ステップS804において、stageが0でない場合(ステップS804:No)は、変調方式判定部725は、ステップS802へ戻る。stageが0である場合(ステップS804:Yes)は、変調方式判定部725は、通信波102の変調方式を8PSKと判定し(ステップS805)、一連の処理を終了する。
In step S804, when stage is not 0 (step S804: No), the modulation scheme determination unit 725 returns to step S802. When the stage is 0 (step S804: Yes), the modulation scheme determination unit 725 determines that the modulation scheme of the
ステップS802において、stageが示すステージにおける位相差の分布本数が8でない場合(ステップS802:No)は、変調方式判定部725は、stageが示すステージにおける位相差の分布本数が5であるか否かを判断する(ステップS806)。stageが示すステージにおける位相差の分布本数が5である場合(ステップS806:Yes)は、変調方式判定部725は、通信波102の変調方式をπ/4シフトQPSKと判定し(ステップS807)、一連の処理を終了する。
In step S802, when the number of distributions of phase differences in the stage indicated by stage is not eight (step S802: No), the modulation scheme determination unit 725 determines whether the number of distributions of phase differences in the stage indicated by stage is five. Is determined (step S806). When the number of phase difference distributions in the stage indicated by stage is 5 (step S806: Yes), the modulation scheme determination unit 725 determines the modulation scheme of the
ステップS806において、stageが示すステージにおける位相差の分布本数が5でない場合(ステップS806:No)は、変調方式判定部725は、stageが示すステージにおける位相差の分布本数が4であるか否かを判断する(ステップS808)。stageが示すステージにおける位相差の分布本数が4である場合(ステップS808:Yes)は、変調方式判定部725は、通信波102の変調方式をQPSKと判定し(ステップS809)、一連の処理を終了する。
In step S806, when the number of distributions of phase differences in the stage indicated by the stage is not 5 (step S806: No), the modulation scheme determination unit 725 determines whether the number of distributions of phase differences in the stage indicated by the stage is 4. Is determined (step S808). When the number of phase difference distributions at the stage indicated by the stage is 4 (step S808: Yes), the modulation method determination unit 725 determines that the modulation method of the
ステップS808において、stageが示すステージにおける位相差の分布本数が4でない場合(ステップS808:No)は、変調方式判定部725は、stageが示すステージにおける位相差の分布本数が2であるか否かを判断する(ステップS810)。stageが示すステージにおける位相差の分布本数が2である場合(ステップS810:Yes)は、変調方式判定部725は、通信波102の変調方式をBPSKと判定し(ステップS811)、一連の処理を終了する。
In step S808, when the number of distributions of phase differences in the stage indicated by the stage is not 4 (step S808: No), the modulation scheme determination unit 725 determines whether the number of distributions of phase differences in the stage indicated by the stage is two. Is determined (step S810). When the number of phase difference distributions at the stage indicated by the stage is 2 (step S810: Yes), the modulation scheme determination unit 725 determines that the modulation scheme of the
ステップS810において、stageが示すステージにおける位相差の分布本数が2でない場合(ステップS810:No)は、変調方式判定部725は、stageを1だけ減らす(ステップS812)。つぎに、変調方式判定部725は、stageが0であるか否かを判断する(ステップS813)。これにより、すべてのステージについて判断を行ったか否かを判断することができる。 In step S810, when the number of phase difference distributions on the stage indicated by stage is not 2 (step S810: No), the modulation scheme determination unit 725 reduces stage by 1 (step S812). Next, the modulation scheme determination unit 725 determines whether stage is 0 (step S813). As a result, it is possible to determine whether or not all stages have been determined.
ステップS813において、stageが0でない場合(ステップS813:No)は、変調方式判定部725は、ステップS802へ戻る。stageが0である場合(ステップS813:Yes)は、変調方式判定部725は、通信波102の変調方式を判定不能と判断し(ステップS814)、一連の処理を終了する。
In step S813, when stage is not 0 (step S813: No), the modulation scheme determination unit 725 returns to step S802. When the stage is 0 (step S813: Yes), the modulation scheme determination unit 725 determines that the modulation scheme of the
たとえば、以上の各ステップを実行させるプログラムを分布情報と変調方式の対応情報として方式判定装置700のメモリに記憶しておく。そして、変調方式判定部725は、メモリに記憶されたプログラムを実行することで各ステップを実行し、通信波102の変調方式を判定する。
For example, a program for executing the above steps is stored in the memory of the method determination apparatus 700 as correspondence information between the distribution information and the modulation method. Then, the modulation scheme determination unit 725 executes each step by executing a program stored in the memory, and determines the modulation scheme of the
以上の各ステップにより、変調方式判定部725は、ステージごとの分布情報(分布本数)のうちの変調方式を判定可能な分布情報を判定し、判定した分布情報および対応情報に基づいて通信波102の変調方式を判定することができる。
Through the above steps, the modulation scheme determination unit 725 determines distribution information that can determine the modulation scheme among the distribution information (number of distributions) for each stage, and the
ここでは、通信波102の変調方式がBPSK、QPSK、π/4シフトQPSKおよび8PSKのいずれであるかを判定する例について説明したが、判定可能な位相変調方式の種類はこれに限らない。たとえば、DQPSK(Differential Quadrature PSK)などの他の位相変調方式に対応する分布情報を対応情報に追加することで、DQPSKなどの他の位相変調方式についても判定することができる。
Here, an example in which the modulation scheme of the
また、ここでは、検出された異なる位相差の数(分布本数)を分布情報として用いる場合について説明したが、分布情報はこれに限らない。たとえば、検出された位相差ごとの検出頻度(たとえば図6−1〜図6−4に示す各度数分布)や、位相差ごとの分布比率などを分布情報として用いてもよい。 In addition, here, a case has been described in which the number of detected different phase differences (number of distributions) is used as the distribution information, but the distribution information is not limited thereto. For example, the detection frequency for each detected phase difference (for example, each frequency distribution shown in FIGS. 6-1 to 6-4), the distribution ratio for each phase difference, or the like may be used as the distribution information.
このように、実施の形態にかかる方式判定装置110は、受信した通信波102を任意の周期でサンプリングする。したがって、サンプリング周期は通信波102のシンボル周期と異なっていてもよい。そして、方式判定装置110は、サンプリングにより得られたサンプリングデータ間の位相差を検出し、検出された位相差の分布を用いることで、通信波102のキャリア周波数が未知であっても変調方式を判定することができる。
As described above, the
このため、たとえば、通信波102のキャリア周波数を事前に解析して変調方式を判定する場合に比べて短時間(少ない処理量)で変調方式を判定することができる。また、通信波102のキャリア周波数を事前に解析するための設備がなくてもよいため、装置を小規模にすることが可能である。
For this reason, for example, the modulation scheme can be determined in a shorter time (smaller processing amount) than when the modulation scheme is determined by analyzing the carrier frequency of the
以上説明したように、方式判定装置および方式判定方法によれば、キャリア周波数が不明でも変調方式を判定することができる。ただし、方式判定装置および方式判定方法は、キャリアが既知である場合にも適用可能である。 As described above, according to the method determining apparatus and method determining method, the modulation method can be determined even if the carrier frequency is unknown. However, the method determination apparatus and the method determination method are applicable even when the carrier is known.
なお、本発明にかかる方式判定装置および方式判定方法は、光通信にも適用可能である。具体的には、方式判定装置110の受信部111は、位相変調された光信号(通信波)を直交検波により受信し、受信した光信号を光電変換してサンプリング部112へ出力してもよい。これにより、光信号の変調方式を判定することができる。
The method determining apparatus and method determining method according to the present invention can also be applied to optical communication. Specifically, the reception unit 111 of the
上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following additional notes are disclosed with respect to the embodiment described above.
(付記1)受信した通信波を前記通信波のシンボル周期と異なる周期でサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部によってサンプリングされた連続するサンプリングデータ間の位相差を検出する検出部と、
前記検出部によって所定の期間内に検出された位相差の分布状態を示す分布情報を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする方式判定装置。
(Supplementary Note 1) A sampling unit that samples a received communication wave at a period different from the symbol period of the communication wave;
A detection unit for detecting a phase difference between consecutive sampling data sampled by the sampling unit;
A calculation unit that calculates distribution information indicating a distribution state of phase differences detected within a predetermined period by the detection unit;
A determination unit that determines a modulation method of the communication wave based on the distribution information calculated by the calculation unit;
An output unit for outputting a determination result by the determination unit;
A method determining apparatus comprising:
(付記2)前記分布情報と変調方式とを対応付ける対応情報を取得する取得部を備え、
前記判定部は、前記算出部によって算出された分布情報と、前記取得部によって取得された対応情報と、に基づいて前記通信波の変調方式を判定することを特徴とする付記1に記載の方式判定装置。
(Additional remark 2) It is provided with the acquisition part which acquires the correspondence information which matches the said distribution information and a modulation system,
The method according to
(付記3)前記通信波のキャリア周波数と異なる周波数の局部信号によって前記通信波を直交検波する検波部を備え、
前記サンプリング部は、前記検波部の直交検波により得られた信号をサンプリングすることを特徴とする付記1または2に記載の方式判定装置。
(Supplementary Note 3) A detection unit that orthogonally detects the communication wave using a local signal having a frequency different from the carrier frequency of the communication wave is provided.
The system determination apparatus according to
(付記4)前記判定部は、前記通信波の位相変調方式の種類を判定することを特徴とする付記1〜3のいずれか一つに記載の方式判定装置。 (Additional remark 4) The said determination part determines the kind of phase modulation system of the said communication wave, The system determination apparatus as described in any one of Additional remarks 1-3 characterized by the above-mentioned.
(付記5)前記算出部は、前記検出部によって検出された互いに異なる位相差の数を示す前記分布情報を算出することを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の方式判定装置。 (Additional remark 5) The said calculation part calculates the said distribution information which shows the number of mutually different phase differences detected by the said detection part, The system determination apparatus as described in any one of Additional remark 1-4 characterized by the above-mentioned .
(付記6)前記算出部は、前記検出部によって検出された頻度を位相差ごとに示す前記分布情報を算出することを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の方式判定装置。 (Additional remark 6) The said calculation part calculates the said distribution information which shows the frequency detected by the said detection part for every phase difference, The system determination apparatus as described in any one of Additional remark 1-4 characterized by the above-mentioned.
(付記7)受信した通信波を複数の周期でサンプリングした複数のサンプリングデータ列を取得するサンプリング部と、
前記サンプリング部によってサンプリングされた連続するサンプリングデータ間の位相差を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出する検出部と、
前記検出部によって所定の期間内に検出された位相差の分布状態を示す分布情報を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出する算出部と、
前記算出部によって前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出された分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする方式判定装置。
(Supplementary Note 7) A sampling unit that acquires a plurality of sampling data strings obtained by sampling received communication waves at a plurality of periods;
A detection unit for detecting a phase difference between successive sampling data sampled by the sampling unit for each of the plurality of sampling data strings;
A calculation unit that calculates distribution information indicating a distribution state of phase differences detected within a predetermined period by the detection unit for each of the plurality of sampling data strings;
A determination unit that determines a modulation method of the communication wave based on distribution information calculated for each of the plurality of sampling data strings by the calculation unit;
An output unit for outputting a determination result by the determination unit;
A method determining apparatus comprising:
(付記8)前記判定部は、前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出された分布情報のうちの前記通信波の変調方式を判定可能な分布情報を判定し、判定した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定することを特徴とする付記7に記載の方式判定装置。 (Additional remark 8) The said determination part determines the distribution information which can determine the modulation system of the said communication wave among the distribution information calculated about each of the said some sampling data sequence, Based on the determined distribution information The system determining apparatus according to appendix 7, wherein the system determines a communication wave modulation system.
(付記9)受信した通信波を前記通信波のシンボル周期と異なる周期でサンプリングし、
サンプリングした連続するサンプリングデータ間の位相差を検出し、
所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を算出し、
算出した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、
判定結果を出力する、
ことを特徴とする方式判定方法。
(Supplementary note 9) The received communication wave is sampled at a period different from the symbol period of the communication wave,
Detect the phase difference between the sampled continuous sampling data,
Calculate distribution information indicating the distribution state of the phase difference detected within a predetermined period,
Determine the modulation method of the communication wave based on the calculated distribution information,
Output the judgment result,
A method determination method characterized by the above.
(付記10)受信した通信波を複数の周期でサンプリングした複数のサンプリングデータ列を取得し、
サンプリングした連続するサンプリングデータ間の位相差を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出し、
所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出し、
前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、
判定結果を出力する、
ことを特徴とする方式判定方法。
(Appendix 10) Obtaining a plurality of sampling data strings obtained by sampling the received communication wave at a plurality of cycles,
Detecting a phase difference between consecutive sampled data sampled for each of the plurality of sampling data strings;
Calculating distribution information indicating a phase difference distribution state detected within a predetermined period for each of the plurality of sampling data strings;
Determining a modulation method of the communication wave based on distribution information calculated for each of the plurality of sampling data strings;
Output the judgment result,
A method determination method characterized by the above.
100 通信システム
102 通信波
110,700 方式判定装置
111 受信部
112 サンプリング部
113 検出部
114 算出部
115 取得部
116 判定部
117 出力部
211 位相変化点
221〜224 位相差
300,510,520,530,540 IQ直交座標平面
511,512,521〜524,531〜535,541〜548 シンボル点
611〜614,621〜624,631〜634,641〜644 ヒストグラム
711 受信アンテナ
712 局部信号発生器
713 直交検波部
714 A/D変換器
720 デジタル処理部
721 分岐部
722 間引処理部
723 位相差検出部
724 位相差分布作成部
725 変調方式判定部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記サンプリング部によってサンプリングされた連続するサンプリングデータ間の位相差を検出する検出部と、
前記検出部によって所定の期間内に検出された位相差の分布状態を示す分布情報を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする方式判定装置。 A sampling unit that samples the received communication wave at a period different from the symbol period of the communication wave;
A detection unit for detecting a phase difference between consecutive sampling data sampled by the sampling unit;
A calculation unit that calculates distribution information indicating a distribution state of phase differences detected within a predetermined period by the detection unit;
A determination unit that determines a modulation method of the communication wave based on the distribution information calculated by the calculation unit;
An output unit for outputting a determination result by the determination unit;
A method determining apparatus comprising:
前記判定部は、前記算出部によって算出された分布情報と、前記取得部によって取得された対応情報と、に基づいて前記通信波の変調方式を判定することを特徴とする請求項1に記載の方式判定装置。 An acquisition unit that acquires correspondence information that associates the distribution information with a modulation method;
The said determination part determines the modulation system of the said communication wave based on the distribution information calculated by the said calculation part, and the corresponding information acquired by the said acquisition part. Method determination device.
前記サンプリング部は、前記検波部の直交検波により得られた信号をサンプリングすることを特徴とする請求項1または2に記載の方式判定装置。 A detector for orthogonally detecting the communication wave by a local signal having a frequency different from the carrier frequency of the communication wave;
The method determination apparatus according to claim 1, wherein the sampling unit samples a signal obtained by quadrature detection of the detection unit.
前記サンプリング部によってサンプリングされた連続するサンプリングデータ間の位相差を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出する検出部と、
前記検出部によって所定の期間内に検出された位相差の分布状態を示す分布情報を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出する算出部と、
前記算出部によって前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出された分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする方式判定装置。 A sampling unit for acquiring a plurality of sampling data sequences obtained by sampling the received communication wave at a plurality of periods;
A detection unit for detecting a phase difference between successive sampling data sampled by the sampling unit for each of the plurality of sampling data strings;
A calculation unit that calculates distribution information indicating a distribution state of phase differences detected within a predetermined period by the detection unit for each of the plurality of sampling data strings;
A determination unit that determines a modulation method of the communication wave based on distribution information calculated for each of the plurality of sampling data strings by the calculation unit;
An output unit for outputting a determination result by the determination unit;
A method determining apparatus comprising:
サンプリングした連続するサンプリングデータ間の位相差を検出し、
所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を算出し、
算出した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、
判定結果を出力する、
ことを特徴とする方式判定方法。 The received communication wave is sampled at a period different from the symbol period of the communication wave,
Detect the phase difference between the sampled continuous sampling data,
Calculate distribution information indicating the distribution state of the phase difference detected within a predetermined period,
Determine the modulation method of the communication wave based on the calculated distribution information,
Output the judgment result,
A method determination method characterized by the above.
サンプリングした連続するサンプリングデータ間の位相差を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出し、
所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出し、
前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、
判定結果を出力する、
ことを特徴とする方式判定方法。 Obtain multiple sampling data strings that sample received communication waves at multiple cycles,
Detecting a phase difference between consecutive sampled data sampled for each of the plurality of sampling data strings;
Calculating distribution information indicating a phase difference distribution state detected within a predetermined period for each of the plurality of sampling data strings;
Determining a modulation method of the communication wave based on distribution information calculated for each of the plurality of sampling data strings;
Output the judgment result,
A method determination method characterized by the above.
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