JP3101864B2 - バースト波検出方法及びバースト波検出装置 - Google Patents
バースト波検出方法及びバースト波検出装置Info
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Description
スト波からデータ成分を検出して復調・再生する技術に
関する。
ように、微弱なバースト波に含まれるデータ成分を復調
・再生する場合は、まず、FFT処理(高速フーリエ変
換処理、以下同じ)等でバースト波を検出した後、既知
であるフレーム同期コードとの間で相関をとり、フレー
ム同期コード位置を求める方式が一般的であった。
方式は、1波のみでデータ成分の再生を行うものなの
で、伝送路の信号対雑音比(S/N)の動作スレッショ
ルドポイントが比較的高いことが条件となっていた。つ
まり、例えばディジタル信号の場合に、論理1か論理0
かの判別が困難なS/N状態ではデータ成分の再生が行
えないため、送信側の電力を上げる必要があった。
同一で、それが周期的に発生するバースト波の場合に、
伝送路のS/N状態が極端に悪く、通常のデータ検出・
復調方法ではデータ成分の再生が不可能な場合であって
もそれを可能にする技術を提供することにある。
め、本発明は、規定レベルを越えたデータ成分を重ね合
わせることによりS/N比を高める方法、具体的には、
各々が同一データ成分を含んだものであって周期的に入
力される複数のバースト波から、動的に変化するスレッ
ショルドを超えたレベルのデータ成分を抽出するととも
に、抽出した一のデータ成分と以前の周期で抽出した他
のデータ成分との間で相関をとって各データ成分の共通
起点を表す基準ポイントを導出し、導出した基準ポイン
トを起点として各データ成分を重ね合わせる過程を所定
基準に達するまで繰り返すバースト波検出方法を提供す
る。
含んだものであって周期的に入力される複数のバースト
波の電力分布を周期的に算出して各周期の最頻電力値よ
り高い電力値の信号を検出し、検出された信号について
所定の復調処理を施すことによりデータ成分を抽出する
とともに、抽出した一のデータ成分と以前の周期で抽出
した他のデータ成分との間で相関をとって各データ成分
の共通起点を表す基準ポイントを導出し、導出した基準
ポイントを起点として各データ成分を重ね合わせる過程
を所定基準に達するまで繰り返すバースト波検出方法を
提供する。
を含んだものであって周期的に入力される複数のバース
ト波から前記データ成分を抽出するとともに、抽出した
一のデータ成分と以前の周期で抽出した他のデータ成分
との間で相関をとって各データ成分の共通起点を表す基
準ポイントを導出し、導出した基準ポイントを起点とし
て各データ成分を重ね合わせる過程を所定基準に達する
まで繰り返す方法であって、前記データ成分を抽出する
際に、前記入力されたバースト波を高速フーリエ変換処
理して前記データ成分を含む可能性がある第1の搬送波
信号を導出する第1の過程と、導出された前記第1の搬
送波信号をもとに更に離散フーリエ変換処理して前記搬
送波信号よりも細かな周波数間隔の第2の搬送波信号を
導出する第2の過程とを実行し、導出された前記第2の
搬送波信号について所定の復調処理を施すバースト波検
出方法を提供する。
搬送波信号を周期的に蓄積するとともに、各周期の信号
を複数の分割周期毎に離散フーリエ変換処理して周期間
の相関値が最も高い値をとる周波数を粗周波数とし、さ
らに各分割周期の位相情報に基づく補正周波数で前記粗
周波数を補正して前記第2の搬送波信号を得るようにす
ることが好ましい。
バースト波検出装置をも提供する。このバースト波検出
装置は、各々が同一データ成分を含んだものであって周
期的に入力される複数のバースト波から各々雑音と区別
される信号候補を動的に変化するスレッショルドに基づ
いて検出する信号検出手段と、検出された前記信号候補
を規定信号形式に変換する信号復調手段と、該信号復調
手段からの出力信号に含まれるデータ成分を抽出するデ
ータ抽出手段,抽出したデータ成分を蓄積するデータ蓄
積手段,及び抽出された一のデータ成分と既に蓄積され
た他のデータ成分との相関値に基づいて各データ成分の
共通起点を表す基準ポイントを導出する手段を備え、こ
の基準ポイントを起点として各データ成分の重ね合わせ
を行う信号再生手段と、を有することを特徴とする。
場合は、例えば、前記バースト波を直交検波する手段
と、直交検波された各信号をディジタル信号に変換する
手段と、変換された各ディジタル信号についてFFT処
理を施す手段と、FFT処理を経たディジタル信号のう
ちスレッショルドを越えたものを前記信号候補として検
出する手段と、前記FFT処理を経たディジタル信号の
ヒストグラムとピーク値とを周期的に検出して周期毎の
最頻値を導出する手段とを備え、この最頻値に基づいて
前記スレッショルドを動的に更新する。
理されたディジタル信号から前記データ成分を含む可能
性がある第1の搬送波信号を導出する第1の手段と、導
出された前記第1の搬送波信号を更にDFT処理して前
記搬送波信号よりも細かな周波数間隔の第2の搬送波信
号を導出する第2の手段と、を設け、この第2の手段よ
り出力される第2の搬送波信号を前記信号候補とする。
記第1の搬送波信号を周期的に蓄積するリングバッファ
メモリと、蓄積されている各周期の信号を複数の分割周
期毎にDFT処理して周期間の相関値が最も高い値をと
る周波数を粗周波数として特定する手段と、各分割周期
の位相情報に基づく補正周波数で前記特定された粗周波
数を補正して前記第2の搬送波信号を得る手段と、を備
えて構成する。
装置(SAR復調装置)に適用した場合の例を図面を参
照して詳細に説明する。このSAR復調装置は、船舶等
が遭難したときに自動的且つ周期的に送信される所定周
波数の信号であって各船舶等に固有のデータ成分が割り
当てられたもの(EPIRB信号)を復調し、該データ
成分を再生するものである。
周期でバースト的に送出される信号であり、個々の信号
源からは±2Hzの周波数の不確定性があるものの、一
つの信号源からの送信周波数の安定度は1×10ー9と極
めて高いものである。よって、受信時間と受信周波数と
に基づいて同一の信号源から発せられたEPIRB信号
を分離し、同一データ成分のみを重ね合わせることで、
S/Nの改善が期待されるものである。
DAS局)で受信したバースト波を入力して該バースト
波中の信号成分を検出する信号検出部11と、この信号
検出部11で検出された信号成分からデータ成分である
EPIRB信号を復調する信号復調部12と、復調され
たEPIRB信号に基づいて遭難・救助信号を再生する
信号再生部13とを備えている。
ッド回路(H)111で分岐して一対の検波器(PD)
112,113に入力し、これらを基準信号発生器11
4の出力で直交検波してI相及びQ相のビデオ信号に分
離する。分離した各ビデオ信号は、アナログ/ディジタ
ル(A/D)変換器115,116に入力し、ここで例
えば51.2[kHz]でサンプリングしてディジタル
データ(Iデータ、Qデータ)に変換する。変換された
ディジタルデータは、例えばFIFO(firstin first
out)から成るバッファ117,118で一時的に保持
された後、ディジタル・シグナル・プロセッサ(DS
P)119に入力される。
ータを高速にFFT処理してスペクトラムデータを得、
さらにスペクトラムデータからEPIRB信号の存在が
予想される成分の検出を行う。以下、このDSP119
における処理の概要を説明する。
を検出する場合は、雑音を検出しない程度のスレッショ
ルドが固定的に設定され、このスレッショルドを越えた
ものを信号成分とする非同期検出が行われている。しか
し、SAR復調装置の場合にこの手法を適用すると、中
継器(SARトランスポンダ)によってEPIRB信号
が中継されていないときにはアップリング雑音のみが伝
送されるため、雑音電力が常時変化し、EPIRB信号
を正しく検出することができない。そこで、この実施形
態では、スペクトラムデータであるIデータ及びQデー
タから各々検出レベルに対するヒストグラムをとり、そ
の最頻値から雑音電力値を推定し、この推定雑音電力値
に基づいてスレッショルドを動的に変化させる。上記機
能を実現するためのブロック図を図2に示す。
ms(2048ビット)分のIデータ及びQデータを一
時的に蓄積するリングバッファメモリ21と、80ms
分のデータ(4096ビット)のデータを2つ毎に平均
し、2048ビットのデータにしてFFT処理をリアル
タイムに行う複素FFT処理部22とを有している。複
素FFT処理により得られるヒストグラムの最頻値がほ
ぼ雑音電力を表し、最頻値を越えたものが信号成分とな
る。複素FFT処理部22の出力は、ピーク値を検出す
るための第1の信号検出部23と、ヒストグラム処理を
行って雑音電力値を推定する雑音電力推定部24に分岐
入力される。第1の信号検出部23の出力は、最適スレ
ッショルド算出部25及び第2の信号検出部26に送ら
れる。最適スレッショルド算出部25は、雑音電力推定
部24からの推定電力値と第1の信号検出部23で検出
されたピーク値とから、雑音成分と信号成分とを峻別す
るための最適スレッショルドを算出する。
の場合は、信号成分が無いときに有ると誤判定する確率
と信号検出確率の要求値とによって一意に決定される。
一方で、信号成分の有無の生起確率が等しいとした場合
の最適スレッショルドは、入力C/N(信号成分/雑音
成分)に依存して決定できることが知られている。算出
された最適スレッショルドは、第2の信号検出部26に
送られる。第2の信号検出部26では、第1の信号検出
部23の出力と最適スレッショルドとを比較し、その結
果を判定部27に送る。判定部27は、今回受信した結
果情報と前回受信した結果情報とを比較して最適スレッ
ショルドを越えたレベルのものが信号成分か否かを判定
し、信号成分の場合には、検出周波数(第1の搬送波信
号)の形で後段の信号復調部12に与える。判定部27
はまた、検出周波数に基づいて信号復調部12に対する
周波数割当制御を行う。
出部11から送られる検出周波数等と、各A/D変換器
115,116からバッファ121,122を介して入
力されるIデータ及びQデータをもとに、4つのDSP
123でさらに高精度に信号成分の周波数及び位相角の
推定を行い、PSK復調をし、ビットタイミングを推定
する。この機能を実現するため、各DSP123のメモ
リをいわゆるリングバッファ構成とし、前段の信号検出
部11でFFT処理にかかる時間分、個々の各メモリに
Iデータ及びQデータを蓄積する。具体的には、Iデー
タ及びQデータを40ms毎に、600ms(リングバ
ッファの容量の一例)分をリングバッファに格納する。
また、図3に示すように、個々のDSP123内に、周
波数変換部31、DFT処理部32、AGC処理部3
3、PLL処理部34、PCMデータ再生部35を構成
している。
SP119でFFT処理されることにより得られる検出
周波数とIデータ及びQデータとから、下記(1)式を
用いてより高精度の周波数変換を行う。(1)式におい
て、f1は検出周波数、fiは入力信号であるIデータ
及びQデータの周波数である。
けるFFT処理の周波数精度が12.5[Hz]ステッ
プと粗いので、PSK(60度PM)復調によりDFT
処理(離散フーリエ変換処理、以下同じ)を施して、高
精度の周波数推定を行う。DFT処理の概念は図4に示
すとおりであり、例えば±12.5Hzの周波数を4H
zステップで発生させ、(1)式による演算を前半の3
00ms/後半の300に分けてDFT処理を行い、6
00ms分の相関値が最も高い値をとる周波数を粗周波
数とする。さらに、前半300ms、後半300msの
相関値より、位相情報θ1、θ2(300msの中間の位
相角)を求め、下記(2)式の右辺に示される補正周波
数を求めて演算を行い、周波数変換後の周波数fd(第
2の搬送波信号)を高精度に推定する。
り、リングバッファの最初の位相θ0を推定する。
処理時のループ捕捉開始時点の位相誤差を収束点に移行
させ、捕捉時間の短縮化を図ることができる。このよう
な処理をアクティブエイドと称する。このアクティブエ
イドによっても、EPIRB信号のようなバースト波の
場合には若干の周波数の推定誤差が生じることがある程
度予想される場合、本例のように、AGC処理部33、
及びPLL処理部34を設けて搬送波成分を完全に取り
除く。
入力する信号レベルを一定値にして復調(検波)感度を
一定に抑えるものである。PLL処理部34は、位相誤
差が発散点(約180度)付近にある場合よりも収束点
(0度)付近にある場合の方が速く捕捉が完了する性質
を利用して、狭帯域のループバンドで搬送波を捕捉し、
その除去を迅速にしたものである。
のデータ形式がBiφ−L形式のため、ディジタル信号
のビット単位の相関をみるBIT相関処理を行い、ビッ
トのトランジション位置を検出してNRZ−L形式に変
換するものである。トランジション位置の検出は、例え
ばリングバッファに蓄えられたQ(sin波成分)デー
タをマッチドフィルタを通過させた2乗するとともに、
周波数800Hzのsin波とcos波とを掛け合わせ
相関値により、EPIRB信号と周波数800Hzとの
位相差を求めることにより行う。ここでの処理過程を図
5に示す。
データパターン、(b)はマッチドフィルタを通過させ
た波形、(c)は波形(b)を2乗した波形、(d),
(e)はQデータ(sin波成分),Iデータ(cos
波成分)である。PCMデータ再生処理部36は、変換
された上記NRZ−L形式の信号成分をPCMデータで
あるEPIRB復調データに変換するものである。この
PCMデータは信号再生部13に送られる。
過程での波形例を図6に示す。復調処理は、信号検出部
11がEPIRB信号全体を検出したと同時にリングバ
ッファ内からEPIRB信号が存在していると思われる
部分を読み出し、検出周波数をもとに開始される。
数変換部31で周波数変換(検波)が行われる(波形
ロ)。さらに、周波数変換部31の出力データにDFT
処理部32でDFT処理が施され、より高精度の周波数
推定がなされる(波形ハ)。なお、図6の波形例は、便
宜上受信状態が良い場合の例を示すものである。つま
り、DFT処理により搬送波成分が取り除かれている。
S/N状態が悪い場合には、AGC処理部33及びPL
L処理部34を経て完全に搬送波成分が除去される(波
形ニ)。その後、BIT相関処理部35によりBIT相
関がとられてBiφ−L形式からNRZ−L形式にデー
タ変換され(波形ホ)、PCMデータ再生部36により
EPIRB復調データ(PCMデータ)が再生される
(波形ヘ)。
刻、及び検出周波数を監視して同一周波数及び規定周期
で入ってくる同一のEPIRB復調データの重ね合わせ
を行う。この場合の具体的な動作を図7〜図9を参照し
て説明する。
検出した可能性があるので、検出時刻計測処理部132
の計測結果に基づき疎分離処理部131でEPIRB復
調データ信号を疎分離する。疎分離処理部131には、
前述のDFT処理部32からの検出周波数が入力されて
いる。また、信号復調部13から得られるPCMデータ
は、EPIRB信号成分が入っていると想定される部分
だけなので、主処理部133に於いて最初に入ってきた
EPIRB復調データ(1波目)と次周期のEPIRB
復調データ(2波目)との間で上述のトランジション毎
にデータシフトし、相関値を求める。そして、図8に示
すように、この相関値がピークになるポイントが同じタ
イミングとなったときに、このポイントを基準として両
データの重ね合わせを行う。3波目以降も同様の手順で
重ね合わせを行う。
び下段がそれぞれ9波、19波を重ね合わせたときの波
形例である。図示のように、1波のみではデータ成分の
再生が困難であるが、重ね合わの波数を多くするにつれ
て次第に再生可能なレベルまでS/Nが改善されていく
ことがわかる。そこで重ね合わせによるデータレベルが
所定基準に達したときは、出力制御部134においてデ
ータ種別の判定、BCH誤り訂正、該データ成分に成分
に対応するメッセージ処理等を行い、これを表示装置等
に出力する。
生が不可能なEPIRB信号であっても、本実施例のよ
うに周期毎に復調して全く同じタイミングで重ね合わせ
ることによりデータ再生が可能なレベルまでS/Nを改
善することができる。しかも、重ね合わせに際して、予
め信号検出部11と信号復調部12で正確な検出周波数
で信号成分の検出が迅速になされるので、再生されるE
PIRB信号の精度が極めて高くなる。
るものではなく、周期的に同一データ成分を含んで入力
される複数のバースト波から各々データ成分を抽出可能
な装置ないしシステム全般に適用可能であることはいう
までもない。
によれば、バースト的に信号が伝送され、且つ伝送路の
S/N状態が極端に悪い場合であっても、該信号に含ま
れるデータ成分をその再生が可能なレベルまで上げるこ
とができる。
施形態を示すブロック構成図。
される機能ブロックの構成図。
される機能ブロックの構成図。
を示す説明図。
図。
合の実測図で、(a)は重ね合わせ無し、(b)は10
波重ね合わせ、(c)は20波重ね合わせの例。
Claims (8)
- 【請求項1】 各々が同一データ成分を含んだものであ
って周期的に入力される複数のバースト波から、動的に
変化するスレッショルドを超えたレベルのデータ成分を
抽出するとともに、抽出した一のデータ成分と以前の周
期で抽出した他のデータ成分との間で相関をとって各デ
ータ成分の共通起点を表す基準ポイントを導出し、導出
した基準ポイントを起点として各データ成分を重ね合わ
せる過程を所定基準に達するまで繰り返すことを特徴と
するバースト波検出方法。 - 【請求項2】 各々が同一データ成分を含んだものであ
って周期的に入力される複数のバースト波の電力分布を
周期的に算出して各周期の最頻電力値より高い電力値の
信号を検出し、検出された信号について所定の復調処理
を施すことによりデータ成分を抽出するとともに、抽出
した一のデータ成分と以前の周期で抽出した他のデータ
成分との間で相関をとって各データ成分の共通起点を表
す基準ポイントを導出し、導出した基準ポイントを起点
として各データ成分を重ね合わせる過程を所定基準に達
するまで繰り返すことを特徴とするバースト波検出方
法。 - 【請求項3】 各々が同一データ成分を含んだものであ
って周期的に入力される複数のバースト波から前記デー
タ成分を抽出するとともに、抽出した一のデータ成分と
以前の周期で抽出した他のデータ成分との間で相関をと
って各データ成分の共通起点を表す基準ポイントを導出
し、導出した基準ポイントを起点として各データ成分を
重ね合わせる過程を所定基準に達するまで繰り返す方法
であって、 前記データ成分を抽出する際に、 前記入力されたバースト波を高速フーリエ変換処理して
前記データ成分を含む可能性がある第1の搬送波信号を
導出する第1の過程と、 導出された前記第1の搬送波信号をもとに更に離散フー
リエ変換処理して前記搬送波信号よりも細かな周波数間
隔の第2の搬送波信号を導出する第2の過程とを実行
し、 導出された前記第2の搬送波信号について所定の復調処
理を施すことを特徴とするバースト波検出方法。 - 【請求項4】 前記第2の過程は、前記第1の搬送波信
号を周期的に蓄積するとともに、各周期の信号を複数の
分割周期毎に離散フーリエ変換処理して周期間の相関値
が最も高い値をとる周波数を粗周波数とし、さらに各分
割周期の位相情報に基づく補正周波数で前記粗周波数を
補正して前記第2の搬送波信号を得ることを特徴とする
請求項3記載のバースト波検出方法。 - 【請求項5】 各々が同一データ成分を含んだものであ
って周期的に入力される複数のバースト波から各々雑音
と区別される信号候補を動的に変化するスレッショルド
に基づいて検出する信号検出手段と、 検出された前記信号候補を規定信号形式に変換する信号
復調手段と、 該信号復調手段からの出力信号に含まれるデータ成分を
抽出するデータ抽出手段,抽出したデータ成分を蓄積す
るデータ蓄積手段,及び抽出された一のデータ成分と既
に蓄積された他のデータ成分との相関値に基づいて各デ
ータ成分の共通起点を表す基準ポイントを導出する手段
を備え、この基準ポイントを起点として各データ成分の
重ね合わせを行う信号再生手段と、 を有することを特徴とするバースト波検出装置。 - 【請求項6】 前記信号検出手段は、前記バースト波を
直交検波する手段と、直交検波された各信号をディジタ
ル信号に変換する手段と、変換された各ディジタル信号
について高速フーリエ変換を施す手段と、高速フーリエ
変換された各ディジタル信号のうちスレッショルドを越
えたものを前記信号候補として検出する手段と、前記高
速フーリエ変換されたディジタル信号のヒストグラムと
ピーク値とを周期的に検出して周期毎の最頻値を導出す
る手段とを備え、この最頻値に基づいて前記スレッショ
ルドを動的に更新することを特徴とする請求項5記載の
バースト波検出装置。 - 【請求項7】 前記信号検出手段は、前記高速フーリエ
変換されたディジタル信号から前記データ成分を含む可
能性がある第1の搬送波信号を導出する第1の手段と、 導出された前記第1の搬送波信号をもとに更に離散フー
リエ変換処理して前記搬送波信号よりも細かな周波数間
隔の第2の搬送波信号を導出する第2の手段と、を有
し、この第2の手段より出力される第2の搬送波信号を
前記信号候補とすることを特徴とする請求項6記載のバ
ースト波検出装置。 - 【請求項8】 前記第2の手段は、前記第1の搬送波信
号を周期的に蓄積するリングバッファメモリと、蓄積さ
れている各周期の信号を複数の分割周期毎に離散フーリ
エ変換処理して周期間の相関値が最も高い値をとる周波
数を粗周波数として特定する手段と、各分割周期の位相
情報に基づく補正周波数で前記特定された粗周波数を補
正して前記第2の搬送波信号を得る手段と、を有するこ
とを特徴とする請求項7記載のバースト波検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP08035297A JP3101864B2 (ja) | 1995-02-24 | 1996-02-22 | バースト波検出方法及びバースト波検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7-37437 | 1995-02-24 | ||
JP3743795 | 1995-02-24 | ||
JP08035297A JP3101864B2 (ja) | 1995-02-24 | 1996-02-22 | バースト波検出方法及びバースト波検出装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH08293893A JPH08293893A (ja) | 1996-11-05 |
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JP6025189B2 (ja) * | 2012-05-25 | 2016-11-16 | Necネットワーク・センサ株式会社 | 救難信号方位検出装置、救難信号方位検出方法および救難信号方位検出プログラム |
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1996
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