JP2021136493A - Signal specification determination device and signal specification determination method - Google Patents

Signal specification determination device and signal specification determination method Download PDF

Info

Publication number
JP2021136493A
JP2021136493A JP2020029394A JP2020029394A JP2021136493A JP 2021136493 A JP2021136493 A JP 2021136493A JP 2020029394 A JP2020029394 A JP 2020029394A JP 2020029394 A JP2020029394 A JP 2020029394A JP 2021136493 A JP2021136493 A JP 2021136493A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
frequency data
specification determination
frequency
spectrogram
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020029394A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7286570B2 (en
Inventor
隆志 渡辺
Takashi Watanabe
隆志 渡辺
真輝 尾形
Masaki Ogata
真輝 尾形
康彦 田邉
Yasuhiko Tanabe
康彦 田邉
鎮男 秋山
Shizuo Akiyama
鎮男 秋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2020029394A priority Critical patent/JP7286570B2/en
Publication of JP2021136493A publication Critical patent/JP2021136493A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7286570B2 publication Critical patent/JP7286570B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Image Analysis (AREA)

Abstract

To provide a signal specification determination device and a signal specification determination method, capable of identifying a modulation system without regarding a difference of a signal characteristic.SOLUTION: A signal specification determination device comprises: a signal characteristic analysis part 100 that analyzes a signal characteristic of an input signal; a frequency data generation part 200 that generates frequency data from the input signal on the basis of the analyzed signal characteristic; and a signal specification determination part 300 that classifies the frequency data into a class associated with a predetermined signal specification and determines the signal specification of a signal in accordance with the classified class. The frequency data generation part 200 generates the frequency data so as to match the signal characteristic of the input signal with a reference value on the basis of the analyzed signal characteristic.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本実施形態は、信号諸元判定装置及び信号諸元判定方法に関する。 The present embodiment relates to a signal specification determination device and a signal specification determination method.

受信した無線信号の信号諸元を判定する信号諸元判定装置が用いられている。従来の信号諸元判定装置は、例えばスペクトラムの形状、ピークの有無、振幅の分散、信号帯域幅等の特徴量から信号を識別する決定論的手法を用いて、信号諸元を判定する。また、近年、サポートベクターマシン及びニューラルネットワーク等の機械学習手法を用いて信号諸元を判定する信号諸元判定装置も提案されている。 A signal specification determination device for determining the signal specifications of the received radio signal is used. A conventional signal specification determination device determines signal specifications by using a deterministic method for identifying a signal from features such as the shape of a spectrum, the presence or absence of a peak, the variance of an amplitude, and the signal bandwidth. Further, in recent years, a signal specification determination device for determining signal specifications using a machine learning method such as a support vector machine and a neural network has also been proposed.

特開2001−86171号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-86171 特開2019−165320号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-165320

決定論的手法を用いる信号諸元判定装置では、スペクトラムの形状から信号を識別する場合に、変調多値数の異なる位相変調信号、変調多値数の小さい周波数変調信号及び周波数シフト幅の近接した周波数変調信号を識別することは困難である。 In a signal specification determination device using a deterministic method, when identifying a signal from the shape of a spectrum, a phase-modulated signal having a different number of modulation multi-values, a frequency-modulated signal with a small number of modulation multi-values, and a frequency shift width are close to each other. It is difficult to identify a frequency modulated signal.

一方、機械学習手法を用いる信号諸元判定装置では、スペクトラムから変調信号の種別及び帯域幅等の信号特性を特定できる。しかしながら、変調種別及び変調多値数を含む信号の変調方式と信号特性の組み合わせは多岐に渡る。したがって、問題の難度は高くなり、学習に必要なデータは膨大になる。また、学習されていない未知の帯域幅への対応は困難である。 On the other hand, in the signal specification determination device using the machine learning method, the signal characteristics such as the type and bandwidth of the modulated signal can be specified from the spectrum. However, there are a wide variety of combinations of signal modulation methods and signal characteristics, including modulation types and multiple modulation values. Therefore, the difficulty of the problem becomes high, and the amount of data required for learning becomes enormous. Also, it is difficult to deal with unknown bandwidths that have not been learned.

実施形態が解決しようとする課題は、信号特性の違いによらずに変調方式を識別することができる信号諸元判定装置及び信号諸元判定方法を提供することである。 An object to be solved by the embodiment is to provide a signal specification determination device and a signal specification determination method capable of identifying a modulation method regardless of a difference in signal characteristics.

実施形態による信号諸元判定装置は、入力された信号の信号特性を解析する信号特性解析部と、解析された信号特性に基づいて、入力された信号から周波数データを生成する周波数データ生成部と、周波数データを、予め決定された信号諸元に紐付けられたクラスに分類し、分類されたクラスに応じて、信号の信号諸元を判定する信号諸元判定部とを備える。周波数データ生成部は、解析された信号特性に基づいて、入力された信号の信号特性を基準値に合わせるように周波数データを生成する。 The signal specification determination device according to the embodiment includes a signal characteristic analysis unit that analyzes the signal characteristics of the input signal, and a frequency data generation unit that generates frequency data from the input signal based on the analyzed signal characteristics. , The frequency data is classified into a class associated with a predetermined signal specification, and the signal specification determination unit for determining the signal specification of the signal is provided according to the classified class. The frequency data generation unit generates frequency data based on the analyzed signal characteristics so as to match the signal characteristics of the input signal with the reference value.

図1は、一実施形態の信号諸元判定方法が適用された信号諸元判定装置の構成例を示す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a signal specification determination device to which the signal specification determination method of one embodiment is applied. 図2は、一実施形態の信号諸元判定方法が適用された信号諸元判定装置の動作例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an operation example of the signal specification determination device to which the signal specification determination method of one embodiment is applied. 図3Aは、FSK信号(信号特性1)のスペクトログラムの一例を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing an example of a spectrogram of an FSK signal (signal characteristic 1). 図3Bは、FSK信号(信号特性2)のスペクトログラムの一例を示す図である。FIG. 3B is a diagram showing an example of a spectrogram of an FSK signal (signal characteristic 2). 図4Aは、PSK信号(信号特性1)のスペクトログラムの一例を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing an example of a spectrogram of a PSK signal (signal characteristic 1). 図4Bは、PSK信号(信号特性2)のスペクトログラムの一例を示す図である。FIG. 4B is a diagram showing an example of a spectrogram of a PSK signal (signal characteristic 2). 図5は、FSK信号(信号特性2)を信号特性に応じて変換したスペクトログラムの一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a spectrogram in which an FSK signal (signal characteristic 2) is converted according to the signal characteristic. 図6は、PSK信号(信号特性2)を信号特性に応じて変換したスペクトログラムの一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a spectrogram in which a PSK signal (signal characteristic 2) is converted according to the signal characteristic. 図7は、一実施形態の信号諸元判定方法が適用された信号諸元判定装置の変形例1を示す概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram showing a modification 1 of the signal specification determination device to which the signal specification determination method of one embodiment is applied. 図8は、一実施形態の信号諸元判定方法が適用された信号諸元判定装置の変形例1における動作例を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an operation example in the first modification of the signal specification determination device to which the signal specification determination method of one embodiment is applied. 図9Aは、BPSK信号のスペクトログラム(変換無し)の一例を示す図である。FIG. 9A is a diagram showing an example of a spectrogram (without conversion) of the BPSK signal. 図9Bは、QPSK信号のスペクトログラム(変換無し)の一例を示す図である。FIG. 9B is a diagram showing an example of a spectrogram (without conversion) of the QPSK signal. 図10Aは、BPSK信号のスペクトログラム(2逓倍)の一例を示す図である。FIG. 10A is a diagram showing an example of a spectrogram (double multiplication) of the BPSK signal. 図10Bは、QPSK信号のスペクトログラム(2逓倍)の一例を示す図である。FIG. 10B is a diagram showing an example of a spectrogram (double multiplication) of the QPSK signal. 図11Aは、BPSK信号のスペクトログラム(4逓倍)の一例を示す図である。FIG. 11A is a diagram showing an example of a spectrogram (4 multiplication) of the BPSK signal. 図11Bは、QPSK信号のスペクトログラム(4逓倍)の一例を示す図である。FIG. 11B is a diagram showing an example of a spectrogram (4 multiplication) of the QPSK signal. 図12は、一実施形態の信号諸元判定方法が適用された信号諸元判定装置の変形例2を示す概念図である。FIG. 12 is a conceptual diagram showing a modification 2 of the signal specification determination device to which the signal specification determination method of one embodiment is applied.

(装置説明)
以下に、一実施形態の信号諸元判定方法が適用された信号諸元判定装置を、図面を参照して説明する。図1は、一実施形態の信号諸元判定方法が適用された信号諸元判定装置の構成例を示す概念図である。信号諸元判定装置10は、信号特性解析部100、周波数データ生成部200及び信号諸元判定部300を備えている。信号諸元判定装置10は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータである。信号特性解析部100、周波数データ生成部200及び信号諸元判定部300は、CPU等のプロセッサによって実行されるソフトウェアによって実現されてもよいし、専用のハードウェアによって実現されてもよい。
(Device description)
Hereinafter, the signal specification determination device to which the signal specification determination method of one embodiment is applied will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a signal specification determination device to which the signal specification determination method of one embodiment is applied. The signal specification determination device 10 includes a signal characteristic analysis unit 100, a frequency data generation unit 200, and a signal specification determination unit 300. The signal specification determination device 10 is a computer such as a personal computer. The signal characteristic analysis unit 100, the frequency data generation unit 200, and the signal specification determination unit 300 may be realized by software executed by a processor such as a CPU, or may be realized by dedicated hardware.

信号特性解析部100は、例えば図示しない受信機から出力されたデジタル無線信号を受信し、受信したデジタル無線信号の信号特性を解析する。信号特性は、例えば帯域幅を含む。そして、信号特性解析部100は、解析の結果として得られた信号特性を、信号特性情報として周波数データ生成部200に出力する。 The signal characteristic analysis unit 100 receives, for example, a digital radio signal output from a receiver (not shown) and analyzes the signal characteristics of the received digital radio signal. Signal characteristics include, for example, bandwidth. Then, the signal characteristic analysis unit 100 outputs the signal characteristics obtained as a result of the analysis to the frequency data generation unit 200 as signal characteristic information.

周波数データ生成部200は、信号特性解析部100から出力された信号特性情報に基づいてデジタル無線信号から周波数データを生成する。そして、周波数データ生成部200は、生成した周波数データを信号諸元判定部300に出力する。 The frequency data generation unit 200 generates frequency data from the digital radio signal based on the signal characteristic information output from the signal characteristic analysis unit 100. Then, the frequency data generation unit 200 outputs the generated frequency data to the signal specification determination unit 300.

信号諸元判定部300は、周波数データ生成部200から出力された周波数データから信号諸元を判定する。具体的には、信号諸元判定部300は、周波数データを予め定められた複数のクラスの何れかに分類する。そして、信号諸元判定部300は、分類したクラスから信号諸元を判定する。各クラスは、予め信号諸元に関連付けられており、分類されたクラスから信号諸元が判定され得る。 The signal specification determination unit 300 determines the signal specifications from the frequency data output from the frequency data generation unit 200. Specifically, the signal specification determination unit 300 classifies the frequency data into any of a plurality of predetermined classes. Then, the signal specification determination unit 300 determines the signal specifications from the classified classes. Each class is associated with signal specifications in advance, and the signal specifications can be determined from the classified classes.

(動作説明)
次に、図1の信号諸元判定装置10の動作を図2に示すフローチャートに従って説明する。図示しない受信機からのデジタル無線信号は、信号諸元判定装置10の信号特性解析部100及び周波数データ生成部200に提供される(S1)。
(Operation explanation)
Next, the operation of the signal specification determination device 10 of FIG. 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. A digital radio signal from a receiver (not shown) is provided to the signal characteristic analysis unit 100 and the frequency data generation unit 200 of the signal specification determination device 10 (S1).

信号特性解析部100は、デジタル無線信号の信号特性を解析する。そして、信号特性解析部100は、解析結果を信号特性情報として周波数データ生成部200に出力する(S2)。 The signal characteristic analysis unit 100 analyzes the signal characteristics of the digital radio signal. Then, the signal characteristic analysis unit 100 outputs the analysis result as signal characteristic information to the frequency data generation unit 200 (S2).

ここで、信号特性情報についてさらに説明する。実施形態では、信号諸元判定部300は、スペクトログラムから信号諸元を判定するものとする。スペクトログラムは、入力された信号を時間方向にシフトしながらフーリエ変換を複数回適用し、それぞれのフーリエ変換の結果として得られる周波数スペクトラムの時間変化を2次元の画像で表したものである。この画像の例えば水平方向は周波数の変化を表し、垂直方向は時間の変化を表す。そして、この画像のそれぞれの画素の値は、それぞれの時刻において対応する周波数成分の振幅を表す。 Here, the signal characteristic information will be further described. In the embodiment, the signal specification determination unit 300 determines the signal specification from the spectrogram. The spectrogram is a two-dimensional image showing the time change of the frequency spectrum obtained as a result of applying the Fourier transform a plurality of times while shifting the input signal in the time direction. For example, the horizontal direction of this image represents a change in frequency, and the vertical direction represents a change in time. Then, the value of each pixel of this image represents the amplitude of the corresponding frequency component at each time.

図3A及び図3Bは、信号特性の異なる2つのFSK(周波数変調)信号に同一の処理を適用して生成されたスペクトログラムの一例を示す。FSK信号では、変調前の信号のシンボルに応じて周波数が切り替えられるため、周波数軸上で複数の電力ピークが発生する。図3Aでは2つのピークP11及びP12が示されており、図3Bでは2つのピークP21及びP22が示されている。信号特性としての帯域幅は、切り替えられる周波数のシフト幅に相当する。図3Aでは帯域幅はw1(信号特性1)であり、図3Bでは帯域幅はw2(信号特性2)である。 3A and 3B show an example of a spectrogram generated by applying the same processing to two FSK (frequency modulation) signals having different signal characteristics. In the FSK signal, since the frequency is switched according to the symbol of the signal before modulation, a plurality of power peaks are generated on the frequency axis. Two peaks P11 and P12 are shown in FIG. 3A, and two peaks P21 and P22 are shown in FIG. 3B. The bandwidth as a signal characteristic corresponds to the shift width of the frequency to be switched. In FIG. 3A, the bandwidth is w1 (signal characteristic 1), and in FIG. 3B, the bandwidth is w2 (signal characteristic 2).

図3Bの帯域幅w2は図3Aの帯域幅w1の2倍である。信号特性解析部100は、これらの帯域幅を推定して信号特性情報として出力する。例えば、信号特性解析部100は、入力されたデジタル無線信号をフーリエ変換して周波数データを生成し、周波数データから複数の電力ピークを検出してそれらの電力ピークの間隔を帯域幅として算出する。電力ピークは、周囲の周波数との電力差が所定値以上である周波数である。なお、信号特性解析部100は、任意のタイミングで任意の信号長のデジタル無線信号に対してフーリエ変換を実施し、得られるスペクトラムに基づいて帯域幅を求めてよい。勿論、信号特性解析部100は、スペクトログラムを生成して帯域幅を求めてもよい。 The bandwidth w2 of FIG. 3B is twice the bandwidth w1 of FIG. 3A. The signal characteristic analysis unit 100 estimates these bandwidths and outputs them as signal characteristic information. For example, the signal characteristic analysis unit 100 Fourier transforms the input digital radio signal to generate frequency data, detects a plurality of power peaks from the frequency data, and calculates the interval between those power peaks as a bandwidth. The power peak is a frequency at which the power difference from the surrounding frequency is equal to or greater than a predetermined value. The signal characteristic analysis unit 100 may perform a Fourier transform on a digital radio signal having an arbitrary signal length at an arbitrary timing, and obtain a bandwidth based on the obtained spectrum. Of course, the signal characteristic analysis unit 100 may generate a spectrogram to obtain the bandwidth.

図4A及び図4Bは信号特性の異なる2つのBPSK(二位相偏移変調)信号に同一の処理を適用して生成されたスペクトログラムの一例を示す。PSK信号では、変調前の信号のシンボルに応じて位相が切り替えられるため、シンボルレートに応じて帯域幅の異なる信号が生成される。信号特性としての帯域幅は、図4Aでは帯域幅はw3(信号特性1)であり、図4Bでは帯域幅はw4(信号特性2)である。 4A and 4B show an example of a spectrogram generated by applying the same processing to two BPSK (two-phase shift keying) signals having different signal characteristics. In the PSK signal, since the phase is switched according to the symbol of the signal before modulation, signals having different bandwidths are generated according to the symbol rate. As for the bandwidth as a signal characteristic, the bandwidth is w3 (signal characteristic 1) in FIG. 4A, and the bandwidth is w4 (signal characteristic 2) in FIG. 4B.

図4Bの帯域幅w4は図4Aの帯域幅w3の2倍である。信号特性解析部100は、これらの帯域幅を推定して信号特性情報として出力する。PSKの場合、例えば、信号特性解析部100は、入力されたデジタル無線信号をフーリエ変換して周波数データを生成し、周波数データから周囲との電力差の大きな複数の境界の周波数を検出してそれらの境界の周波数の間隔を帯域幅として算出する。境界の周波数は、周囲の周波数との電力差が所定値以上である周波数である。 The bandwidth w4 of FIG. 4B is twice the bandwidth w3 of FIG. 4A. The signal characteristic analysis unit 100 estimates these bandwidths and outputs them as signal characteristic information. In the case of PSK, for example, the signal characteristic analysis unit 100 Fourier transforms the input digital radio signal to generate frequency data, detects frequencies at a plurality of boundaries having a large power difference from the surroundings from the frequency data, and they are detected. Calculate the frequency interval between the boundaries as the bandwidth. The boundary frequency is a frequency at which the power difference from the surrounding frequency is equal to or greater than a predetermined value.

ここでは一般的な信号処理によって帯域幅を求める場合について説明したが、帯域幅を推定可能であればニューラルネットワーク等の機械学習手法を含むいかなる手法を用いても構わない。 Here, the case where the bandwidth is obtained by general signal processing has been described, but any method including a machine learning method such as a neural network may be used as long as the bandwidth can be estimated.

ここで、図2の説明に戻る。周波数データ生成部200は、信号特性解析部100から出力された信号特性情報に基づいて周波数データとしてのスペクトログラムを生成する(S3)。実施形態では、周波数データ生成部200は、変調方式が同一で帯域幅の異なる信号について、帯域幅を同一とするように周波数データを生成する。言い換えれば、周波数データ生成部200は、信号特性情報として提供される実際の帯域幅に基づいて、スペクトログラムにおける見かけ上の帯域幅が予め定めた基準値となるように周波数データを生成する。例えば、実際の帯域幅が基準値のn倍であった場合、周波数データの生成は、フーリエ変換のポイント数を1/n倍とすることで実現できる。この場合、帯域幅の異なりによってスペクトログラムの周波数方向のポイント数が異なる。これに対し、予め定めたサイズに合わせて周波数データをクリッピングする又は値が存在していないポイントの値を所定の値でパディングする等によってすることでスペクトログラムのサイズは一定に保たれ得る。なお、ここでの同一は完全一致を意味しておらず、多少のずれは許容されてよい。 Here, the explanation returns to FIG. The frequency data generation unit 200 generates a spectrogram as frequency data based on the signal characteristic information output from the signal characteristic analysis unit 100 (S3). In the embodiment, the frequency data generation unit 200 generates frequency data for signals having the same modulation method but different bandwidths so as to have the same bandwidth. In other words, the frequency data generation unit 200 generates frequency data based on the actual bandwidth provided as the signal characteristic information so that the apparent bandwidth in the spectrogram becomes a predetermined reference value. For example, when the actual bandwidth is n times the reference value, the generation of frequency data can be realized by multiplying the number of points of the Fourier transform by 1 / n times. In this case, the number of points in the frequency direction of the spectrogram differs depending on the bandwidth. On the other hand, the size of the spectrogram can be kept constant by clipping the frequency data according to a predetermined size or padding the value of the point where the value does not exist with a predetermined value. It should be noted that the same thing here does not mean an exact match, and some deviation may be allowed.

ここで、周波数データの生成についてさらに説明する。図5は、図3Bで示した信号について、図3Aの帯域幅を基準としてスペクトログラムを生成した例である。図6は、図4Bに示した信号について、図4Aの帯域幅を基準としてスペクトログラムを生成した例である。図5及び図6の何れの例においても帯域幅が同一となるようにスペクトログラムは生成される。単純にスペクトログラムを生成すると、図3Aのスペクトログラムと図3Bのスペクトログラム、図4Aのスペクトログラムと図4Bのスペクトログラムは異なるクラスとして扱う必要がある。実施形態では帯域幅が同一になるようにスペクトログラムが生成されるので、同一の変調方式の信号は同一クラスとして扱うことができる。これにより、信号諸元判定部300における分類は容易になる。ここで、基準となる帯域幅はすべての変調方式で共通である必要はない。例えば、FSK系とPSK系といった帯域幅推定の段階で簡易に判定できるおおまかな変調方式毎に異なる基準値が用いられてもよい。 Here, the generation of frequency data will be further described. FIG. 5 is an example of generating a spectrogram of the signal shown in FIG. 3B with reference to the bandwidth of FIG. 3A. FIG. 6 is an example of generating a spectrogram of the signal shown in FIG. 4B with reference to the bandwidth of FIG. 4A. The spectrograms are generated so that the bandwidths are the same in both the examples of FIGS. 5 and 6. When simply generating a spectrogram, the spectrogram of FIG. 3A and the spectrogram of FIG. 3B, and the spectrogram of FIG. 4A and the spectrogram of FIG. 4B need to be treated as different classes. In the embodiment, the spectrograms are generated so that the bandwidths are the same, so that the signals of the same modulation method can be treated as the same class. This facilitates the classification in the signal specification determination unit 300. Here, the reference bandwidth does not have to be common to all modulation schemes. For example, a different reference value may be used for each rough modulation method that can be easily determined at the stage of bandwidth estimation such as FSK system and PSK system.

周波数データの生成は、フーリエ変換のポイント数を変えることによって行われるのに限らない。例えば、フーリエ変換のポイント数等を変えることをせずに単純にスペクトログラムを生成した上で、実際の帯域幅が基準値よりも広い場合には近隣との平均値や中央値、最大値等に基づく縮小処理や間引き処理を行い、基準値よりも狭い場合にはアップサンプリング処理を行う等の手法が用いられてもよい。また、デジタル無線信号そのものをリサンプリングした上でスペクトログラムが生成されてもよい。さらに、これらの処理が実際の帯域幅と基準値との関係等に応じて切り替えられてもよい。例えば、実際の帯域幅が基準値よりも狭い場合には無線信号のリサンプリングが用いられ、広い場合にはスペクトログラムに対する縮小処理や間引き処理が行われてもよい。また、いくつかの処理の組み合わせが用いられてもよい。例えば、帯域幅が基準値の整数倍になるようにリサンプリングしたデジタル無線信号からスペクトログラムを算出し、算出されたスペクトログラムに対して間引き処理が行われてもよい。さらに、対象となるデジタル無線信号の帯域幅の取り得る値が多岐に渡る場合には、大まかにいくつかの帯域幅のグループに分けた上でグループ毎に周波数データの生成が行われてもよい。この場合にも単純にスペクトログラムを生成する場合と比較して問題の簡略化が期待できる。 The generation of frequency data is not limited to the generation of the Fourier transform by changing the number of points. For example, after simply generating a spectrogram without changing the number of points of Fourier transform, if the actual bandwidth is wider than the reference value, the average value, median value, maximum value, etc. with the neighbors will be used. A method such as performing reduction processing or thinning processing based on the basis, and performing upsampling processing when the value is narrower than the reference value may be used. Further, the spectrogram may be generated after resampling the digital radio signal itself. Further, these processes may be switched according to the relationship between the actual bandwidth and the reference value. For example, when the actual bandwidth is narrower than the reference value, resampling of the radio signal may be used, and when it is wide, the spectrogram may be reduced or thinned out. Moreover, a combination of several treatments may be used. For example, a spectrogram may be calculated from a digital radio signal resampled so that the bandwidth is an integral multiple of a reference value, and the calculated spectrogram may be thinned out. Further, when the possible values of the bandwidth of the target digital radio signal are diverse, the frequency data may be generated for each group after being roughly divided into several bandwidth groups. .. In this case as well, the problem can be expected to be simplified compared to the case where the spectrogram is simply generated.

また、デジタル無線信号に対するフーリエ変換では、一般的には、サンプル数は2のべき乗に設定されてFFT(Fast Fourier Transform)が行われる。これに限らず、2のべき乗以外のサンプル数に対して0埋めを行い、2のべき乗数にサンプル数を合わせてFFTが行われてもよいし、直接DFT(Discrete Fourier Transform)が行われてもよい。さらには、自己回帰モデル等に基づくスペクトラムの確率密度関数の推定が行われても構わない。 Further, in the Fourier transform for a digital radio signal, in general, the number of samples is set to a power of 2, and FFT (Fast Fourier Transform) is performed. Not limited to this, the number of samples other than the power of 2 may be filled with 0, and the FFT may be performed by matching the number of samples with the power of 2, or the DFT (Discrete Fourier Transform) is directly performed. May be good. Furthermore, the probability density function of the spectrum may be estimated based on an autoregressive model or the like.

また、フーリエ変換をする際には入力信号に窓関数が適用される場合がある。実施形態においても窓関数が適用されてもよい。この場合において、実施形態では、窓関数の種類に限定されず、いかなる窓関数が適用されても構わない。 In addition, a window function may be applied to the input signal when performing the Fourier transform. The window function may also be applied in the embodiment. In this case, in the embodiment, the type of the window function is not limited, and any window function may be applied.

また、スペクトログラムを生成する際にはデジタル無線信号の時間がオーバーラップするようにフーリエ変換が適用される場合がある。実施形態では、このオーバーラップ量は限定されず、いかなるオーバーラップ量が設定されても構わない。さらには、信号の持続時間に応じてオーバーラップ量が適応的に制御されてもよい。 Also, when generating the spectrogram, the Fourier transform may be applied so that the times of the digital radio signals overlap. In the embodiment, this overlap amount is not limited, and any overlap amount may be set. Furthermore, the amount of overlap may be adaptively controlled according to the duration of the signal.

また、前述の説明では、信号の持続時間は一定であるとしている。実際にはスペクトログラムの一部の時刻にのみ信号が存在する場合が考えられる。このような場合には、信号特性解析部100は、帯域幅ではなく、信号の持続時間を信号特性情報として求めてもよい。このとき、周波数データ生成部200は、時間方向のオーバーラップ量を制御することで持続時間がある基準値に合わせられたスペクトログラムを生成する。勿論、周波数データ生成部200は、帯域幅と持続時間の双方がある基準値に合わせられたスペクトログラムを生成してもよい。 Further, in the above description, it is assumed that the duration of the signal is constant. In reality, it is possible that the signal is present only at some time in the spectrogram. In such a case, the signal characteristic analysis unit 100 may obtain the duration of the signal as the signal characteristic information instead of the bandwidth. At this time, the frequency data generation unit 200 generates a spectrogram whose duration is adjusted to a certain reference value by controlling the amount of overlap in the time direction. Of course, the frequency data generation unit 200 may generate a spectrogram in which both the bandwidth and the duration are adjusted to a certain reference value.

ここで、図2の説明に戻る。信号諸元判定部300は、周波数データ生成部200から出力された周波数データに対してクラス分類処理を行う(S4)。そして、信号諸元判定部300は、分類したクラスから信号諸元を判定する(S5)。前述したように、クラスは、信号諸元に紐付けられているため、クラスから信号諸元が判定され得る。 Here, the explanation returns to FIG. The signal specification determination unit 300 performs classification processing on the frequency data output from the frequency data generation unit 200 (S4). Then, the signal specification determination unit 300 determines the signal specifications from the classified class (S5). As described above, since the class is associated with the signal specifications, the signal specifications can be determined from the class.

ここでは、諸元判定のために、ニューラルネットワークを用いた例について説明する。ニューラルネットワークを用いた諸元判定としては、CNN(Convolutional Neural Network)を用いることができる。すなわち、スペクトログラムを入力とし、予め定めたクラス数に応じたベクトルデータを出力とするCNNによりクラス分類処理が実現できる。ただし、信号諸元判定部300は、周波数データのクラス分類を適切に行うことが可能な方式であればCNNに限らずサポートベクターマシン等の各種の機械学習手法で分類をしてよい。 Here, an example using a neural network for determining the specifications will be described. CNN (Convolutional Neural Network) can be used as the specification determination using the neural network. That is, the classification process can be realized by CNN that inputs the spectrogram and outputs the vector data according to the predetermined number of classes. However, the signal specification determination unit 300 may classify the frequency data by various machine learning methods such as a support vector machine, not limited to CNN, as long as it is a method capable of appropriately classifying the frequency data.

以上説明したように、実施形態の信号諸元判定方法が適用された信号諸元判定装置10によれば、デジタル無線信号から解析された信号特性に応じて、信号特性がある基準値に合わせられた周波数データが生成される。これによって、信号特性によらない信号諸元判定を実現することが可能である。また、信号諸元の判別にニューラルネットワーク等が用いられる場合に、信号特性毎の多量の学習データを用意して困難な分類問題を解く必要がなくなる。 As described above, according to the signal specification determination device 10 to which the signal specification determination method of the embodiment is applied, the signal characteristics are adjusted to a certain reference value according to the signal characteristics analyzed from the digital radio signal. Frequency data is generated. This makes it possible to realize signal specification determination that does not depend on signal characteristics. Further, when a neural network or the like is used for discriminating signal specifications, it is not necessary to prepare a large amount of learning data for each signal characteristic and solve a difficult classification problem.

ここで、実施形態では、周波数データ生成部200によって生成される周波数データは、スペクトログラムであるとしている。周波数データは、スペクトログラムに限定されるものではない。例えば、周波数データは、スペクトログラムの振幅のみのデータであってもよいし、スペクトログラムの振幅を対数変換したデータであってもよい。振幅でなく、周波数が用いられても構わない。また、フーリエ変換によって2次元データを生成するのではなく、入力する信号の時間をシフトしながらウェーブレット変換を複数回適用して2次元データが生成されても構わない。その他、2次元データではなく、1次元のスペクトラムがデータとして用いられても構わない。 Here, in the embodiment, the frequency data generated by the frequency data generation unit 200 is assumed to be a spectrogram. Frequency data is not limited to spectrograms. For example, the frequency data may be data having only the amplitude of the spectrogram, or may be data obtained by logarithmic transformation of the amplitude of the spectrogram. Frequency may be used instead of amplitude. Further, instead of generating the two-dimensional data by the Fourier transform, the two-dimensional data may be generated by applying the wavelet transform a plurality of times while shifting the time of the input signal. In addition, one-dimensional spectrum may be used as data instead of two-dimensional data.

(変形例1)
以下に、実施形態の変形例1を、図面を参照して説明する。図7は、実施形態の信号諸元判定方法が適用された信号諸元判定装置の変形例を示す概念図である。すなわち、信号諸元判定装置20は、信号特性解析部100、周波数データ生成部200及び信号諸元判定部300に加え、非線形処理部400を備えている。なお、信号諸元判定装置10と同等の処理部については同一の符号を付与し、適宜説明を省略する。つまり、以下では非線形処理部400について主に説明する。
(Modification example 1)
Hereinafter, a modification 1 of the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a conceptual diagram showing a modified example of the signal specification determination device to which the signal specification determination method of the embodiment is applied. That is, the signal specification determination device 20 includes a non-linear processing unit 400 in addition to the signal characteristic analysis unit 100, the frequency data generation unit 200, and the signal specification determination unit 300. The same reference numerals are given to the processing units equivalent to the signal specification determination device 10, and the description thereof will be omitted as appropriate. That is, the nonlinear processing unit 400 will be mainly described below.

(装置説明)
非線形処理部400は、信号分配部410及び変換部420を有している。信号分配部410は、例えば図示しない受信機から出力されたデジタル無線信号r(t)を受信し、受信したデジタル無線信号r(t)を複数の変換部420へ提供する。図1では一例として、4つの変換部420(#1〜#4)が図示されている。変換部420の数は4つに限定されるものではない。変換部420の数は、信号諸元判定装置20によって判定される信号諸元の数や種類に応じて適宜に決定されてよい。
(Device description)
The non-linear processing unit 400 has a signal distribution unit 410 and a conversion unit 420. The signal distribution unit 410 receives, for example, a digital radio signal r (t) output from a receiver (not shown), and provides the received digital radio signal r (t) to a plurality of conversion units 420. In FIG. 1, four conversion units 420 (# 1 to # 4) are shown as an example. The number of conversion units 420 is not limited to four. The number of conversion units 420 may be appropriately determined according to the number and type of signal specifications determined by the signal specification determination device 20.

変換部420(#1〜#4)にはそれぞれ、デジタル無線信号r(t)を変換するための関数が設定されており、変換部420(#1〜#4)のうちの複数には、非線形関数が設定されている。 Functions for converting the digital radio signal r (t) are set in the conversion units 420 (# 1 to # 4), respectively, and a plurality of the conversion units 420 (# 1 to # 4) have a function for converting the digital radio signal r (t). A non-linear function is set.

変換部420(#1〜#4)はそれぞれ、設定された関数(f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x))を用いて、デジタル無線信号r(t)を変換し、デジタル無線信号(f1(r(t))、f2(r(t))、f3(r(t))、f4(r(t)))を、周波数データ生成部200へ出力する。 The conversion units 420 (# 1 to # 4) generate the digital radio signal r (t) using the set functions (f1 (x), f2 (x), f3 (x), f4 (x)), respectively. The digital radio signals (f1 (r (t)), f2 (r (t)), f3 (r (t)), f4 (r (t))) are converted and output to the frequency data generation unit 200.

このように、非線形処理部400は、デジタル無線信号r(t)を、異なる複数の非線形関数を含む関数で変換することによって、デジタル無線信号の異なる特徴を強調する。 In this way, the non-linear processing unit 400 emphasizes the different characteristics of the digital radio signal by converting the digital radio signal r (t) with a function including a plurality of different non-linear functions.

周波数データ生成部200は、変換部420(#1〜#4)から出力された各デジタル無線信号を周波数データへ変換するために、変換部420に1対1に設けられた周波数変換部210を備えている。すなわち、図7の例では、4つの変換部420(#1〜#4)が存在するので、周波数データ生成部200は、それに対応して4つの周波数変換部210(#1〜#4)を備えている。周波数変換部210(#1〜#4)は、それぞれ、信号特性情報に基づいて対応する変換部から提供されたデジタル無線信号から周波数データ1、2、3、4を生成する。 The frequency data generation unit 200 uses a frequency conversion unit 210 provided in the conversion unit 420 on a one-to-one basis in order to convert each digital radio signal output from the conversion unit 420 (# 1 to # 4) into frequency data. I have. That is, in the example of FIG. 7, since there are four conversion units 420 (# 1 to # 4), the frequency data generation unit 200 corresponds to the four frequency conversion units 210 (# 1 to # 4). I have. The frequency conversion units 210 (# 1 to # 4) generate frequency data 1, 2, 3, and 4 from the digital radio signals provided by the corresponding conversion units based on the signal characteristic information, respectively.

信号諸元判定部300は、周波数変換部210(#1〜#4)のそれぞれから出力された、複数の周波数データ1〜4のそれぞれをクラスに分類する。 The signal specification determination unit 300 classifies each of the plurality of frequency data 1 to 4 output from each of the frequency conversion units 210 (# 1 to # 4) into classes.

(動作説明)
次に、以上のように構成した変形例の信号諸元判定方法が適用された信号諸元判定装置20の動作を図8に示すフローチャートに従って、具体例を用いながら説明する。図示しない受信機からのデジタル無線信号r(t)は、信号諸元判定装置20の信号特性解析部100へ提供されるとともに、非線形処理部400の信号分配部410に提供される。非線形処理部400は、提供されたデジタル無線信号r(t)を各変換部420へ提供する(S11)。
(Operation explanation)
Next, the operation of the signal specification determination device 20 to which the signal specification determination method of the modified example configured as described above is applied will be described with reference to a specific example according to the flowchart shown in FIG. The digital radio signal r (t) from a receiver (not shown) is provided to the signal characteristic analysis unit 100 of the signal specification determination device 20, and is also provided to the signal distribution unit 410 of the nonlinear processing unit 400. The non-linear processing unit 400 provides the provided digital radio signal r (t) to each conversion unit 420 (S11).

信号特性解析部100は、信号諸元判定装置10と同様に帯域幅や信号の持続時間といった信号特性を解析する。そして、信号特性解析部100は、解析結果を信号特性情報として周波数データ生成部200に出力する(S12)。 The signal characteristic analysis unit 100 analyzes signal characteristics such as bandwidth and signal duration in the same manner as the signal specification determination device 10. Then, the signal characteristic analysis unit 100 outputs the analysis result as signal characteristic information to the frequency data generation unit 200 (S12).

変換部420(#1〜#4)は、それぞれ、設定された関数(f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x))を用いて、デジタル無線信号r(t)を変換する。そして、変換部420(#1〜#4)は、それぞれ、変換結果であるデジタル無線信号(f1(r(t))、f2(r(t))、f3(r(t))、f4(r(t)))を周波数データ生成部200へ出力する(S13)。 The conversion units 420 (# 1 to # 4) use the set functions (f1 (x), f2 (x), f3 (x), f4 (x)), respectively, to generate the digital radio signal r (t). To convert. Then, the conversion units 420 (# 1 to # 4) are the conversion result digital radio signals (f1 (r (t)), f2 (r (t)), f3 (r (t)), f4 (, respectively. r (t))) is output to the frequency data generation unit 200 (S13).

ここでは、変換部420(#1〜#4)において適用される関数の一例として、逓倍数の異なるべき関数が用いられる場合を例に説明する。逓倍数をそれぞれ1、2、4、8とすると、各変換部420(#1〜#4)において設定される関数(f1(x)、f2(x)、f3(x)、f4(x))は、それぞれ以下の通りとなる。
f1(x)=x
f2(x)=x
f3(x)=x
f4(x)=x
これらのうち、f1(x)は線形関数である。一方、f2(x)、f3(x)及びf4(x)は、非線形関数である。
Here, as an example of the function applied in the conversion unit 420 (# 1 to # 4), a case where a function having a different multiplication factor is used will be described as an example. Assuming that the multiplication numbers are 1, 2, 4, and 8, respectively, the functions (f1 (x), f2 (x), f3 (x), f4 (x) set in each conversion unit 420 (# 1 to # 4)). ) Are as follows.
f1 (x) = x
f2 (x) = x 2
f3 (x) = x 4
f4 (x) = x 8
Of these, f1 (x) is a linear function. On the other hand, f2 (x), f3 (x) and f4 (x) are non-linear functions.

ここで、PSK信号は、逓倍数が変調多値数の整数倍となる場合、中心周波数と帯域幅の周波数においてスペクトラムにピークが生じる特徴を有している。したがって、各変換部420(#1〜#4)から出力されるデジタル無線信号には、変調多値数に応じて異なる特徴が生じる。 Here, the PSK signal has a characteristic that a peak occurs in the spectrum at the center frequency and the frequency of the bandwidth when the multiplication number is an integral multiple of the modulation multi-value number. Therefore, the digital radio signal output from each conversion unit 420 (# 1 to # 4) has different characteristics depending on the number of modulation multi-values.

一般に、デジタル無線信号r(t)のスペクトラムからは、変調多値数の小さいFSK信号の変調方式の判定、周波数のシフト幅の差が小さいFSK信号の分類は困難である。変形例では、変換部420(#1〜#4)によって逓倍数の異なるべき関数を用いてデジタル無線信号r(t)の変換がされる。これにより、各変換部から出力されるデジタル無線信号の周波数シフト量は異なるために異なる特徴が強調される。したがって、周波数変調信号の分類はより容易になる。 In general, from the spectrum of the digital radio signal r (t), it is difficult to determine the modulation method of the FSK signal having a small number of modulation values and to classify the FSK signal having a small difference in frequency shift width. In the modified example, the conversion unit 420 (# 1 to # 4) converts the digital radio signal r (t) using a function having a different multiplication factor. As a result, the frequency shift amount of the digital radio signal output from each conversion unit is different, so that different characteristics are emphasized. Therefore, the classification of frequency modulated signals becomes easier.

なお、べき関数の逓倍数は、1、2、4、8に限定されるものではない。逓倍数は、1、2、4、8以外の値であってもよい。 The multiplication factor of the power function is not limited to 1, 2, 4, and 8. The multiplication number may be a value other than 1, 2, 4, and 8.

ここで、図8の説明に戻る。変換部420(#1〜#4)は、それぞれ、変換部420(#1〜#4)のうちの対応する変換部から出力されたデジタル無線信号と、信号特性解析部100から出力された信号特性情報とに基づいて周波数データとしてのスペクトログラムを生成する(S14)。 Here, the description returns to FIG. The conversion units 420 (# 1 to # 4) are the digital radio signal output from the corresponding conversion unit of the conversion units 420 (# 1 to # 4) and the signal output from the signal characteristic analysis unit 100, respectively. A spectrogram as frequency data is generated based on the characteristic information (S14).

図9Aは、周波数変換部210(#1)によって生成されたBPSK信号のスペクトログラムの一例を示す。図9Bは、周波数変換部210(#1)によって生成されたQPSK信号のスペクトログラムの一例を示す。周波数変換部210(#1)では、BPSK信号とQPSK信号の何れも変調多値数と逓倍数とは一致に達しない。したがって、図9A及び図9Bに示すように、BPSK信号及びQPSK信号の何れにもピークが生じていない。 FIG. 9A shows an example of a spectrogram of the BPSK signal generated by the frequency converter 210 (# 1). FIG. 9B shows an example of a spectrogram of the QPSK signal generated by the frequency converter 210 (# 1). In the frequency conversion unit 210 (# 1), neither the BPSK signal nor the QPSK signal reaches a match between the modulation multi-value number and the multiplication number. Therefore, as shown in FIGS. 9A and 9B, neither the BPSK signal nor the QPSK signal has a peak.

図10Aは、周波数変換部210(#2)によって生成されたBPSK信号のスペクトログラムの一例を示す。図10Bは、周波数変換部210(#2)によって生成されたQPSK信号のスペクトログラムの一例を示す。周波数変換部210(#2)では、BPSK信号については変調多値数と逓倍数が一致に達し、QPSK信号については変調多値数と逓倍数が一致に達しない。したがって、図10A及び図10Bに示すように、BPSK信号についてはピークPが生じるのに対してQPSK信号についてはピークが生じていない。 FIG. 10A shows an example of a spectrogram of the BPSK signal generated by the frequency converter 210 (# 2). FIG. 10B shows an example of a spectrogram of the QPSK signal generated by the frequency converter 210 (# 2). In the frequency conversion unit 210 (# 2), the modulation multi-value number and the multiplication number reach the same for the BPSK signal, and the modulation multi-value number and the multiplication number do not reach the same for the QPSK signal. Therefore, as shown in FIGS. 10A and 10B, a peak P is generated for the BPSK signal, whereas a peak is not generated for the QPSK signal.

図11Aは、周波数変換部210(#3)によって生成されたBPSK信号のスペクトログラムの一例を示す。図11Bは、周波数変換部210(#3)によって生成されたQPSK信号のスペクトログラムの一例を示す。周波数変換部210(#3)では、BPSK信号とQPSK信号の何れについても変調多値数と逓倍数が一致に達する。したがって、図11A及び図11Bに示すように、BPSK信号及びQPSK信号の何れにおいてもピークが生じている。周波数変換部210(#4)については示していないが、図11A及び図11Bと同等のスペクトログラムになる。 FIG. 11A shows an example of a spectrogram of the BPSK signal generated by the frequency converter 210 (# 3). FIG. 11B shows an example of a spectrogram of the QPSK signal generated by the frequency converter 210 (# 3). In the frequency conversion unit 210 (# 3), the modulation multi-value number and the multiplication number reach the same for both the BPSK signal and the QPSK signal. Therefore, as shown in FIGS. 11A and 11B, a peak occurs in both the BPSK signal and the QPSK signal. Although the frequency conversion unit 210 (# 4) is not shown, the spectrogram is equivalent to that in FIGS. 11A and 11B.

したがって、例えば周波数変換部210(#1)〜(#3)で生成されたスペクトログラムが図9A、図10A、図11Aの組み合わせであれば、入力されたデジタル無線信号は、BPSK信号であり、周波数変換部210(#1)〜(#3)で生成されたスペクトログラムが図9B、図10B、図11Bの組み合わせであれば、入力されたデジタル無線信号は、QPSK信号であると判別され得る。 Therefore, for example, if the spectrograms generated by the frequency converters 210 (# 1) to (# 3) are a combination of FIGS. 9A, 10A, and 11A, the input digital radio signal is a BPSK signal and has a frequency. If the spectrograms generated by the conversion units 210 (# 1) to (# 3) are a combination of FIGS. 9B, 10B, and 11B, the input digital radio signal can be determined to be a QPSK signal.

このように、変形例1では、複数の異なる非線形関数を含む関数によってデジタル無線信号r(t)を変換することにより、それぞれの変換されたデジタル無線信号において異なる特徴を強調することが可能である。 As described above, in the modified example 1, by converting the digital radio signal r (t) by a function including a plurality of different nonlinear functions, it is possible to emphasize different features in each converted digital radio signal. ..

変形例1において、周波数変換部210(#1〜#4)は、信号特性に基づき、同一の変調方式では信号特性によらずにスペクトログラムが同一となるように周波数データを生成する。周波数変換部210(#1〜#4)は、すべて同一の信号特性の基準値に基づいて周波数データを生成してもよいし、異なる基準値に基づいて周波数データを生成してもよい。 In the first modification, the frequency conversion unit 210 (# 1 to # 4) generates frequency data based on the signal characteristics so that the spectrograms are the same regardless of the signal characteristics in the same modulation method. The frequency conversion units 210 (# 1 to # 4) may generate frequency data based on reference values of the same signal characteristics, or may generate frequency data based on different reference values.

ここで、図8の説明に戻る。信号諸元判定部300は、周波数データ生成部200から出力された、特徴が強調された周波数データに対してクラス分類処理を行う(S15)。そして、信号諸元判定部300は、分類したクラスから信号諸元を判定する(S16)。前述したように、クラスは、信号諸元に紐付けられているため、クラスから信号諸元が判定され得る。ここで、信号の諸元判定のための手法は、複数の周波数データのクラス分類処理が可能な手法であれば限定されない。例えば、ニューラルネットワークが用いられる場合、マルチチャネルのニューラルネットワークによる諸元判定が行われても構わないし、複数の周波数データを任意の次元にカスケードに結合し、結合された1つのデータに対してニューラルネットワークによる諸元判定が行われても構わない。 Here, the description returns to FIG. The signal specification determination unit 300 performs classification processing on the frequency data whose features are emphasized, which is output from the frequency data generation unit 200 (S15). Then, the signal specification determination unit 300 determines the signal specifications from the classified class (S16). As described above, since the class is associated with the signal specifications, the signal specifications can be determined from the class. Here, the method for determining the specifications of the signal is not limited as long as it is a method capable of classifying a plurality of frequency data. For example, when a neural network is used, specification determination may be performed by a multi-channel neural network, or a plurality of frequency data are combined in a cascade in an arbitrary dimension, and a neural network is used for one combined data. Specifications may be determined by the network.

以上説明したように、変形例1によれば、デジタル無線信号が複数の異なる非線形関数で変換される。そして、それぞれの変換されたデジタルデータから、信号特性がある基準値に合わせられた周波数データが生成される。それぞれの変換されたデジタルデータは、変調方式に応じて異なる特徴を有している。これによって、例えば、従来識別が困難な多値数の異なる位相変調信号、変調多値数の小さい周波数変調信号、及び周波数シフト量の類似した周波数変調信号の識別も可能である。 As described above, according to the first modification, the digital radio signal is transformed by a plurality of different non-linear functions. Then, from each converted digital data, frequency data whose signal characteristics are matched to a certain reference value is generated. Each converted digital data has different characteristics depending on the modulation method. Thereby, for example, it is possible to identify a phase-modulated signal having a different number of multi-values, a frequency-modulated signal with a small number of modulation multi-values, and a frequency-modulated signal having a similar frequency shift amount, which are difficult to identify in the past.

ここで、変形例1では、変換部420はデジタル無線信号をべき関数を用いて変換している。しかしながら、変換部420に適用される関数はべき関数に限定されない。変換部420に適用される関数は、識別される信号の種類や数に応じて、指数関数、sigmoid関数、対数関数、絶対値関数等、任意の非線形関数が利用され得る。 Here, in the first modification, the conversion unit 420 converts the digital radio signal using a power function. However, the function applied to the conversion unit 420 is not limited to the power function. As the function applied to the conversion unit 420, any non-linear function such as an exponential function, a sigmoid function, a logarithmic function, and an absolute value function can be used depending on the type and number of the identified signals.

(変形例2)
変形例2について説明する。前述した実施形態及び変形例1において、信号特性に応じた周波数データの生成方法については複数の手法を説明している。一方、周波数データの生成に際してリサンプリングのように信号そのものが整形される場合にも実施形態及び変形例1の手法は適用され得る。例えば、図12に示す信号諸元判定装置30のように信号整形部500が設けられていてよい。この場合、信号整形部500は、入力されたデジタル無線信号の信号特性をある基準値に合わせるように整形処理を施す。各周波数変換部で共通の処理が事前に行われることで処理量の削減が期待できる。
(Modification 2)
Modification 2 will be described. In the above-described embodiment and the first modification, a plurality of methods are described for the method of generating frequency data according to the signal characteristics. On the other hand, the methods of the embodiment and the first modification can be applied even when the signal itself is shaped like resampling when generating frequency data. For example, the signal shaping unit 500 may be provided as in the signal specification determination device 30 shown in FIG. In this case, the signal shaping unit 500 performs shaping processing so as to match the signal characteristics of the input digital radio signal with a certain reference value. It is expected that the amount of processing will be reduced by performing common processing in advance in each frequency conversion unit.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

10・・信号諸元判定装置、100・・信号特性解析部、200・・周波数データ生成部、210・・周波数変換部、300・・信号諸元判定部、400・・非線形処理部、410・・信号分配部、420・・変換部、500・・信号整形部。 10 ... Signal specification determination device, 100 ... Signal characteristic analysis unit, 200 ... Frequency data generation unit, 210 ... Frequency conversion unit, 300 ... Signal specification determination unit, 400 ... Nonlinear processing unit, 410 ... -Signal distribution unit, 420 ... Conversion unit, 500 ... Signal shaping unit.

Claims (5)

入力された信号の信号特性を解析する信号特性解析部と、
解析された前記信号特性に基づいて、入力された前記信号から周波数データを生成する周波数データ生成部と、
前記周波数データを、予め決定された信号諸元に紐付けられたクラスに分類し、分類されたクラスに応じて、前記信号の信号諸元を判定する信号諸元判定部と、
を備え、
前記周波数データ生成部は、解析された前記信号特性に基づいて、入力された前記信号の信号特性を基準値に合わせるように前記周波数データを生成する信号諸元判定装置。
A signal characteristic analysis unit that analyzes the signal characteristics of the input signal,
A frequency data generator that generates frequency data from the input signal based on the analyzed signal characteristics, and
The frequency data is classified into a class associated with a predetermined signal specification, and a signal specification determination unit that determines the signal specification of the signal according to the classified class, and a signal specification determination unit.
With
The frequency data generation unit is a signal specification determination device that generates the frequency data so as to match the signal characteristics of the input signal with a reference value based on the analyzed signal characteristics.
前記信号特性は、前記信号の帯域幅を含む請求項1に記載の信号諸元判定装置。 The signal specification determination device according to claim 1, wherein the signal characteristic includes a bandwidth of the signal. 前記信号特性は、前記信号の持続時間を含む請求項1又は2に記載の信号諸元判定装置。 The signal specification determination device according to claim 1 or 2, wherein the signal characteristic includes the duration of the signal. 前記信号諸元判定部は、ニューラルネットワークを用いて、前記周波数データを、前記クラスに分類する、請求項1乃至3の何れか1項に記載の信号諸元判定装置。 The signal specification determination device according to any one of claims 1 to 3, wherein the signal specification determination unit classifies the frequency data into the class using a neural network. 入力された信号の信号特性を解析することと、
解析された前記信号特性に基づいて、入力された前記信号の信号特性を基準値に合わせるように周波数データを生成することと、
前記周波数データを、予め決定された信号諸元に紐付けられたクラスに分類することと、
分類された前記クラスに応じて、前記信号の信号諸元を判定することと、
を備える信号諸元判定方法。
Analyzing the signal characteristics of the input signal and
Based on the analyzed signal characteristics, the frequency data is generated so as to match the signal characteristics of the input signal with the reference value.
By classifying the frequency data into classes associated with predetermined signal specifications,
Determining the signal specifications of the signal according to the classified class
A signal specification determination method comprising.
JP2020029394A 2020-02-25 2020-02-25 Signal specification determination device and signal specification determination method Active JP7286570B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020029394A JP7286570B2 (en) 2020-02-25 2020-02-25 Signal specification determination device and signal specification determination method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020029394A JP7286570B2 (en) 2020-02-25 2020-02-25 Signal specification determination device and signal specification determination method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021136493A true JP2021136493A (en) 2021-09-13
JP7286570B2 JP7286570B2 (en) 2023-06-05

Family

ID=77661699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020029394A Active JP7286570B2 (en) 2020-02-25 2020-02-25 Signal specification determination device and signal specification determination method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7286570B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100002816A1 (en) * 2007-07-12 2010-01-07 Bae Systems Information And Electronic Systems Int Method and apparatus for multiple signal identification and finding the basis functions of the received signal
JP2015125238A (en) * 2013-12-26 2015-07-06 Pioneer DJ株式会社 Sound signal processor, control method of sound signal processor, and program
JP2019165320A (en) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社東芝 Signal specification determining device and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100002816A1 (en) * 2007-07-12 2010-01-07 Bae Systems Information And Electronic Systems Int Method and apparatus for multiple signal identification and finding the basis functions of the received signal
JP2015125238A (en) * 2013-12-26 2015-07-06 Pioneer DJ株式会社 Sound signal processor, control method of sound signal processor, and program
JP2019165320A (en) * 2018-03-19 2019-09-26 株式会社東芝 Signal specification determining device and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
能田 康義 他: "スペクトログラムを用いた信号検出における閾値精度評価", 電子情報通信学会2017年基礎・境界ソサイエティ/NOLTAソサイエティ大会講演論文集, JPN6022052926, 29 August 2017 (2017-08-29), pages 94, ISSN: 0004942705 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP7286570B2 (en) 2023-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4388118B2 (en) Modulation method estimation apparatus and method
KR101910540B1 (en) Apparatus and method for recognizing radar waveform using time-frequency analysis and neural network
JP2018514995A (en) Method for encoding real M-value signal and encoding apparatus using the same
US11509452B2 (en) Method for generating digital quantum chaotic wavepacket signals
Vanhoy et al. Classification of LPI radar signals using spectral correlation and support vector machines
Kong et al. Radar waveform recognition using Fourier-based synchrosqueezing transform and CNN
CN111541505A (en) Time domain channel prediction method and system for OFDM wireless communication system
Cardoso et al. An efficient FPGA IP core for automatic modulation classification
Kong et al. Waveform recognition in multipath fading using autoencoder and CNN with Fourier synchrosqueezing transform
Satija et al. Cyclostationary features based modulation classification in presence of non Gaussian noise using sparse signal decomposition
US6529927B1 (en) Logarithmic compression methods for spectral data
CN112702293A (en) Signal parameter analysis method and system based on cyclic spectrum
Sobolewski et al. Universal nonhierarchical automatic modulation recognition techniques for distinguishing bandpass modulated waveforms based on signal statistics, cumulant, cyclostationary, multifractal and fourier-wavelet transforms features
JP2021136493A (en) Signal specification determination device and signal specification determination method
US20230394709A1 (en) Signal processing device, control circuit, storage medium, and signal processing method
EP3846118A1 (en) Image display apparatus and image displaying method
Essai et al. Automatic Modulation Classification: Convolutional Deep Learning Neural Networks Approaches
Tabatabaei et al. SVM-based classification of digital modulation signals
JP2019523602A (en) Transmitter and corresponding method
JP2019165320A (en) Signal specification determining device and method
Nikonowicz et al. A novel method of blind signal detection using the distribution of the bin values of the power spectrum density and the moving average
CN115118334B (en) Method and device for capturing satellite communication frame header, communication equipment and storage medium
JPH0870330A (en) Transmission system
US10333746B2 (en) Efficient data transmission using orthogonal pulse shapes
Amoedo et al. Parameter selection for SVM in automatic modulation classification of analog and digital signals

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220315

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221213

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20230131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230213

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230425

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230524

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7286570

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150