JP5202285B2 - シンボルクロック検出回路、アナログディジタル識別回路および変調方式識別装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムにおいて、受信信号がアナログ変調信号であるかディジタル変調信号であるかを識別するために、受信信号からシンボルクロックを検出するシンボルクロック検出回路、アナログディジタル識別回路および変調方式識別装置に関する。

従来の変調方式識別回路では、アナログ変調とディジタル変調を識別する方法として、たとえば、下記特許文献１に記載のように、受信信号からシンボルクロックを抽出し、抽出されたシンボルクロックの有無を判定することにより、アナログ変調信号とディジタル変調信号を識別する方法が採用されている。

特開２００１−８６１７１号公報

しかしながら、上記従来の特許文献１の技術では、受信信号からシンボルクロックを抽出する具体的な構成が示されていない。そのため、どの程度の識別性能が得られるのかなどの実現性が明確にされておらず、精度の良い判別が可能であるかが明らかでない、という問題があった。特に、低Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）の環境下でも、正しい判別ができるかが明らかでない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シンボルクロックの有無を精度良く判別することができるシンボルクロック検出回路、アナログディジタル識別回路および変調方式識別装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、受信信号にシンボルクロックの周波数成分が含まれるか否かを判定するシンボルクロック検出回路であって、前記受信信号に対し、所定の周波数の発振信号と、当該発振信号の位相をπ／２だけ移相した信号とをそれぞれ乗算することによって同相信号と直交信号を生成する準同期検波手段と、前記同相信号および前記直交信号に対して非線形処理を実施する非線形処理手段と、前記非線形処理後の信号を周波数領域の周波数信号に変換する周波数領域変換手段と、前記周波数信号に対して周波数成分ごとに平均化処理を実施する平均化手段と、隣接する周波数成分間の前記平均化処理後の信号の差分を差分信号として求める周波数差分処理手段と、前記差分信号に基づいてピーク値を検出することによりシンボルクロックの有無を検出するピーク検出手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、本実施の形態では、受信信号に含まれるシンボルクロック成分を抽出し、抽出した信号を周波数領域に変換した後平均化処理を行い、平均化した隣接間周波数成分の差分処理を行った周波数差分処理結果に基づいてシンボルクロックの有無を判別することにより、シンボルクロックの検出を行うようにしたので、低Ｃ／Ｎ環境下でもシンボルクロックの有無を精度良く判別することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかるシンボルクロック検出回路、アナログディジタル識別回路および変調方式識別装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるシンボルクロック検出回路の実施の形態１の機能構成例を示す図である。本実施の形態のシンボルクロック検出回路は、線形ディジタル変調信号に含まれるシンボルクロックを検出するためのシンボルクロック検出回路であり、図１に示すように、受信信号を周波数変換して、同相信号（Ｉｃｈ信号）および直交信号（Ｑｃｈ信号）を生成する準同期検波部１と、準同期検波部１から出力されるＩｃｈ信号およびＱｃｈ信号を使用して線形ディジタル変調信号に含まれるシンボルクロックを検出する線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０と、で構成される。

本実施の形態のシンボルクロック検出回路は、受信信号がディジタル信号かアナログ信号かの判定をシンボルクロックの検出の有無により判別する目的のためにシンボルクロック検出を行うシンボルクロック検出回路として用いられることを想定している。また、本実施の形態では、受信信号がディジタル変調信号である場合、その変調方式がＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）のような線形ディジタル変調であることを想定することとする。

準同期検波部１は、受信信号の周波数変換を行うための発振信号を生成する発振器１０と、発振器１０から出力される発振信号の位相をπ／２（９０°）だけ移相させるπ／２移相部１１と、受信信号と発振器１０から出力される発振信号とを乗算する乗算部１２−１と、受信信号とπ／２移相部１１から出力されるπ／２移相した後の発振信号とを乗算する乗算部１２−２と、乗算部１２−１，１２−２からそれぞれ出力される信号に含まれる不要波や雑音を除去するＬＰＦ（Low Pass Filter）１３−１，１３−２と、で構成される。

線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０は、準同期検波部１から出力されるＩｃｈ信号、Ｑｃｈ信号を使用してクロック成分を抽出するクロック成分抽出部２００と、クロック成分抽出部２００から出力されるクロック成分抽出信号に基づいてクロック成分を判別するクロック成分判別部２０１と、で構成される。また、クロック成分抽出部２００は、準同期検波部１から出力されるＩｃｈ信号、Ｑｃｈ信号に基づいて非線形処理を行う非線形処理部２０２と、非線形処理部２０２から出力される非線形処理結果に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を行うＦＦＴ部２０３、ＦＦＴ部２０３から出力されるＦＦＴ処理後の信号を、周波数成分ごとに巡回加算し平均化処理を行う巡回加算部（平均化処理部）２０４と、で構成される。また、クロック成分判別部２０１は、巡回加算部２０４から出力される周波数成分ごとの巡回加算結果に対して隣接する周波数成分間の差分処理を行う周波数差分処理部２０５と、周波数差分処理部２０５から出力される周波数差分処理後の信号に対して振幅の正規化処理を行う振幅正規化部２０６と、振幅正規化部２０６から出力される振幅正規化後の信号に基づいてシンボルクロックに対応したピーク信号を検出するピーク検出部２０７と、で構成される。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。まず、準同期検波部１は、入力された受信信号を乗算部１２−１および乗算部１２−２に入力する。乗算部１２−１は、発振器１０から出力される発振信号と受信信号を乗算することにより周波数変換し、Ｉｃｈのベースバンド信号とする。そして、ＬＰＦ部１３−１が、乗算部１２−１から出力されるＩｃｈベースバンド信号に対して不要波や雑音を除去した信号であるＩｃｈ信号ＲＩを出力する。

また、乗算器１２−２は、発振器１０から出力される発振信号をπ／２移相部１１でπ／２だけ移相した移相後発振信号と受信信号を乗算することにより周波数変換し、Ｑｃｈのベースバンド信号とする。そして、ＬＰＦ１３−２が、乗算部１２−２から出力されるＱｃｈベースバンド信号に対して不要波や雑音を除去した信号であるＱｃｈ信号ＲＱを出力する。

準同期検波部１から出力されるサンプリングし蓄積された１バースト分（Ｎサンプル）の受信信号であるＲ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）は、線形ディジタル変調シンボルクロック検出回路２０に入力される。線形ディジタル変調シンボルクロック検出回路２０のクロック成分抽出部２００では、準同期検波部１から出力されるＩｃｈ、Ｑｃｈ信号Ｒ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に基づいてシンボルクロック成分の抽出処理を行い、クロック成分判別部２０１では、クロック成分抽出部２００から出力されるクロック成分抽出信号に基づいてシンボルクロック成分の判別処理を行う。

具体的には、クロック成分抽出部２００の非線形処理部２０２は、準同期検波部１から出力されるＲ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）に対して非線形処理を行う。非線形処理としては、たとえば、２乗和(Ｒ_I ²(ｎ)＋Ｒ_Q ²(ｎ))(ｎ＝０，１，…，Ｎ−１)を計算する。ＦＦＴ部２０３は、非線形処理部２０２から出力されるＮ個の非線形処理後の信号に対しＦＦＴ処理を行って周波数領域の信号に変換し、Ｎ個の周波数スペクトルＰ_L（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を生成する。

巡回加算部２０４は、ＦＦＴ部２０３から出力される１バースト毎に算出される周波数スペクトルＰ_L（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に対して、以下の式（１）に示すように、周波数成分毎にＭバースト分の巡回加算処理による平均化を行い、巡回加算された周波数スペクトル＜Ｐ_L（ｎ）＞（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を算出する。

なお、ここでは、巡回加算部２０４が式（１）に示すような巡回加算処理を行うようにしたが、これに限らず、平均化を行う処理であれば、式（１）以外の他の処理を行ってもよい。

クロック成分判別部２０１の周波数差分処理部２０５は、巡回加算部２０４から出力される周波数スペクトル＜Ｐ_L（ｎ）＞に対して、以下の式（２）に示すように周波数領域で隣接する周波数スペクトル間の差分処理を行い、周波数差分信号Ｓ_L(ｎ)を算出する。

振幅正規化部２０６は、周波数差分処理部２０５から出力される周波数差分信号Ｓ_L(ｎ)に対して、以下の式（３）に示すように、その振幅を正規化する処理を行う。なお、Ｓｔｏｐは後述するピーク検出を行う範囲の上限を示す値である。

図２−１，２−２は、正規化した周波数差分信号ＳＮ_L（ｎ）の一例を示す図である。図２−１は、ディジタル変調の例としてシンボルクロックの周波数が異なる３つのＢＰＳＫ変調を行った信号を受信信号とする場合の正規化した周波数差分信号ＳＮ_L（ｎ）を示している。実線は、正規化したシンボルクロックの周波数Ｒｓが１である場合、点線は、Ｒｓが２／３である場合、一点鎖線は、Ｒｓが１／２である場合を示している。図２−２は、アナログ変調の例としてＡＭ（Amplitude Modulation）変調を行った信号を受信信号とするときのＳＮ_L（ｎ）を示している。

図２−１，２−２に示すように、ＢＰＳＫ変調の場合には、ＳＮ_L（ｎ）は、シンボルクロックの周波数成分に相当する位置で絶対値が大きくなることがわかる。このように、受信信号がディジタル変調されている場合には、ＳＮ_L（ｎ）は、シンボルクロックの周波数成分に相当する位置がピーク値となる。

ピーク検出部２０７では、正規化した周波数差分信号ＳＮ_L（ｎ）に対する閾値判定により、シンボルクロックの判別処理（ピーク値の有無の判別）を行い、判定結果（シンボルクロック有りまたは無し）をシンボルクロック検出結果とする。シンボルクロック判別処理の具体的手順の一例を以下に示す。
（１）シンボルクロック成分の検出対象範囲（Ｓｔｏｐ＞ｎ≧Ｓｔａｒｔ）内で、最大値Ｍａｘと、最大値となる周波数ｆ_maxと、を求める。また、最小値Ｍｉｎと、最小値となる周波数ｆ_minと、を求める。なお、Ｓｔｏｐ，Ｓｔａｒｔの値は、シンボルクロックの周波数の取りうる値などに基づいて、あらかじめ設定する自然数とする。
（２）Ｍａｘ＞所定の閾値Ａ、かつ、Ｍｉｎ＜所定の閾値Ｂの条件を満足するかを確認する。
（３）上記（２）を満足する場合、シンボルクロック有り、と判定する。
（４）上記（２）を満たさない場合、シンボルクロック無し、と判定する。

なお、最大値および最小値をとる周波数ｆ_max，ｆ_minに基づいてシンボルレートを算出することも可能である。この場合、シンボルレートは、たとえば、以下の式（４）に従って算出する。
シンボルレート＝（ｆ_max＋ｆ_min）／２ …（４）

なお、本実施の形態では、正規化した周波数差分信号に基づいて、シンボルクロック検出を行うようにしたが、閾値Ａ，Ｂを信号のレベルに基づいて適切に変更することにより、周波数差分信号を正規化せずにシンボルクロック検出を行うようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、線形ディジタル変調信号に含まれるシンボルクロック成分を非線形処理により抽出し、抽出した信号を周波数領域に変換した後平均化処理を行い、平均化した隣接間周波数成分の差分処理を行った周波数差分処理結果に基づいてシンボルクロックの有無（ピーク値の有無）を判別することにより、シンボルクロックの検出を行う構成とした。これにより、低Ｃ／Ｎ環境下であっても、受信した未知の線形ディジタル変調信号からシンボルクロックを精度良く検出することができる。

なお、本実施の形態では、非線形処理として２乗和を算出しているが、これに限らず、乗和の平方根処理，絶対値処理などを使用する方式とすることも可能である。また、ピーク検出処理は、上記の方法に限らず、ピーク値が存在するかを判定できる方法であれば、異なる方法としてもよい。

実施の形態２．
図３は、本発明にかかるシンボルクロック検出回路の実施の形態２の機能構成例を示す図である。図３に示すように、本実施の形態のシンボルクロック検出回路は、実施の形態１と同様の準同期検波部１と、非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１と、で構成される。また、非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１は、クロック成分抽出部２００ａと、実施の形態１と同様のクロック成分判別部２０１と、で構成される。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。

クロック成分抽出部２００ａは、準同期検波部１から出力されるＩｃｈ信号、Ｑｃｈ信号に対して時間差分処理を行う時間差分処理部２１２と、時間差分処理部２１２から出力される時間差分処理後の信号に対して非線形処理を行う非線形処理部２１３と、非線形処理部２１３から出力される非線形処理結果に対してＦＦＴ処理を行うＦＦＴ部２１４と、ＦＦＴ部２１４から出力されるＦＦＴ処理結果を用いて各周波数成分に対応した信号を巡回加算し平均化処理を行う巡回加算部２１５と、で構成される。

本実施の形態では、受信信号がディジタル変調信号である場合、その変調方式がＭＳＫ（Minimum Shift Keying）のような非線形ディジタル変調であることを想定することとする。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。以下、実施の形態１と同様の部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。クロック成分抽出部２００ａの時間差分処理部２１２は、準同期検波部１から出力されるＩｃｈ、Ｑｃｈ信号Ｒ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に対して時間領域の差分処理を行い、Ｎ個の時間差分処理信号Ｆ（ｎ）（ｎ＝１，２，…，Ｎ−１）を出力する。時間差分処理信号Ｆ（ｎ）は、たとえば、以下の式（５）に従って求める。
Ｆ（ｎ）
＝Ｒ_I（ｎ）（Ｒ_Q（ｎ）−Ｒ_Q（ｎ−１））−Ｒ_Q（ｎ）（Ｒ_I（ｎ）―Ｒ_I（ｎ−１））
；ｎ＝１，２，…，Ｎ−１ …（５）
ただし、Ｆ(０)＝０とする。

非線形処理部２１３は、時間差分処理部２１２から出力されるＮ個の時間差分処理信号Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に対して非線形処理を行う。非線形処理としては、たとえば、それぞれの成分を２乗してＦ²（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を行う。ＦＦＴ部２１４は、非線形処理部２１３から出力される非線形処理後の信号に対してＦＦＴ処理を行って周波数領域の信号に変換することによりＮ個の周波数スペクトルＰ_NL（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を生成する。巡回加算部２１５は、１バースト毎に算出される周波数スペクトルＰ_NL（ｎ）に対して、周波数成分毎にＭバースト分の巡回加算処理による平均化を行う。巡回加算処理としては、たとえば、以下の式（６）に基づいて周波数スペクトル＜Ｐ_NL（ｎ）＞を算出する。

クロック成分判別部２０１では、周波数スペクトル＜Ｐ_L（ｎ）＞の替わりに周波数スペクトル＜Ｐ_NL（ｎ）＞に対して実施の形態１と同様の処理を実施する。すなわち、たとえば、周波数差分処理部２０５は、以下の式（７）に従って差分処理を実施して周波数差分信号Ｓ_NL（ｎ）を求め、振幅正規化部２０６は、以下の式（８）に従って、Ｓ_NL（ｎ）に対する正規化処理を行う。

図４−１，４−２は、正規化した周波数差分信号ＳＮ_NL（ｎ）の一例を示す図である。図４−１は、ディジタル変調の例としてＭＳＫ変調を行った信号を受信信号とする場合の正規化した周波数差分信号ＳＮ_NL（ｎ）を示している。実線は、正規化したシンボルクロックの周波数Ｒｓが１である場合、点線は、Ｒｓが２／３である場合、一点鎖線は、Ｒｓが１／２である場合を示している。図４−２は、アナログ変調の例としてＡＭ変調を行った信号を受信信号とするときのＳＮ_NL（ｎ）を示している。この図より、実施の形態１と同様に、ディジタル変調の場合は、シンボルクロック成分に相当する信号の絶対値が大きくなっているのがわかる。

ピーク検出部２０７は、正規化した周波数差分信号ＳＮ_NL（ｎ）に対して、実施の形態１と同様にシンボルクロック成分の判別処理を行う。以上説明した以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。

このように、本実施の形態では、非線形ディジタル変調信号に含まれるシンボルクロック成分を非線形処理により抽出し、抽出した信号を周波数領域に変換した後平均化処理を行い、平均化した隣接間周波数成分の差分処理を行った周波数差分処理結果からピークを判別し、シンボルクロックの検出を行う構成とした。これにより、低Ｃ／Ｎ環境下であっても、受信した未知の非線形ディジタル変調信号からシンボルクロックを精度良く検出することができる。

なお、本実施の形態では、非線形処理として２乗和を算出しているが、これに限らず、乗和の平方根処理，絶対値処理などを使用する方式とすることも可能である。

実施の形態３．
図５は、本発明にかかるアナログ／ディジタル識別回路の実施の形態３の機能構成例を示す図である。図５に示すように、本実施の形態のアナログ／ディジタル識別回路は、受信信号がディジタル変調信号であるか、アナログ変調信号であるかを識別する回路であり、実施の形態１と同様の準同期検波部１と、アナログ／ディジタル識別部２と、で構成される。また、アナログ／ディジタル識別部２は、実施の形態１の線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０と、実施の形態２の非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１と、識別判定部２２と、で構成される。実施の形態１または実施の形態２と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１または実施の形態２と同一の符号を付して説明を省略する。

識別判定部２２は、線形ディジタル変調シンボルクロック検出回路２０から出力されるシンボルクロック検出結果と、非線形ディジタル変調シンボルクロック検出回路２１から出力されるシンボルクロック検出結果と、に基づいて、アナログ変調とディジタル変調の識別を行う。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。まず、準同期検波部１は受信信号に対して、実施の形態１と同様の処理を行い、処理後のＩｃｈ、Ｑｃｈ信号Ｒ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）は、アナログ／ディジタル識別部２の線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０および非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１へ入力される。

線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０，非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１は、それぞれ実施の形態１，実施の形態２と同様の処理を実施し、シンボルクロック判別処理結果を識別判定部２２に出力する。識別判定部２２は、線形ディジタル変調シンボルクロック検出回路２０から出力されるシンボルクロック検出結果と非線形ディジタル変調シンボルクロック検出回路２１から出力されるシンボルクロック検出結果と、に基づいてから受信信号がアナログ変調信号であるかディジタル変調信号であるか、を識別する。この判定方法としては、たとえば、線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０と非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１の両方のシンボルクロック検出結果が、シンボルクロック無しであった場合には、アナログ変調信号と識別し、いずれか、または両方のシンボルクロック検出結果が、シンボルクロック有りであった場合には、ディジタル変調信号と識別する。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１または実施の形態と同様である。

図６−１，６−２は、本実施の形態の処理によるアナログ変調信号とディジタル変調信号の識別性能を計算機シミュレーションにより評価した結果であり、図６−１は、アナログ変調信号を受信した場合に、受信信号をアナログ変調信号と識別した識別率（すべて正しく識別した場合を識別率１とする）であり、図６−２は、ディジタル変調信号を受信した場合にディジタル変調信号と識別した識別率である。なお、アナログ変調としては、ＡＭ，ＦＭ（Frequency Modulation），ＳＳＢ（Single Sideband），ＣＷ（Continuous Wave）の４ケースを、ディジタル変調としては、ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying），π／４ ＱＰＳＫ，８ＰＳＫ（Phase Shift Keying），１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation），ＭＳＫ，ＦＳＫ（Frequency Shift Keying），ＧＭＳＫ（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying）の８ケースを仮定した。この評価結果から、本実施の形態の処理を実施することにより、低Ｃ／Ｎ環境であっても、アナログ変調信号とディジタル変調信号を良好に識別することが可能であることがわかる。

このように、本実施の形態では、実施の形態１の線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０のシンボルクロック検出結果と実施の形態２による非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１のシンボルクロック検出結果に基づいて、アナログ変調信号とディジタル変調信号の識別を行うようにした。これにより、低Ｃ／Ｎ環境下であっても、未知の受信信号に対してアナログ変調信号とディジタル変調信号の識別を良好に行うことができる。

実施の形態４．
図７は、本発明にかかる変調方式識別装置の実施の形態４の機能構成例を示す図である。図７に示すように、本実施の形態の変調方式識別装置は、受信信号の変調方式を識別する回路であり、実施の形態１と同様の準同期検波部１と、実施の形態３と同様のアナログ／ディジタル識別部２と、ディジタル変調識別部３と、アナログ変調識別部４と、で構成される。実施の形態１、２または３と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１、２または３と同一の符号を付して説明を省略する。

ディジタル変調識別部３は、アナログ／ディジタル識別回路２から出力された識別結果でディジタル変調信号と識別された場合にその受信信号に基づいて変調方式の識別を行う。また、アナログ変調識別部４はアナログ／ディジタル識別回路２から出力された識別結果でアナログ変調信号と識別された場合にその受信信号に基づいて変調方式の識別を行う。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。まず、準同期検波部１は、受信信号に対して実施の形態１と同様の処理を行い、処理後のＩｃｈ、Ｑｃｈ信号Ｒ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）は、アナログ／ディジタル識別部２の線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０および非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１へ入力されるとともに、ディジタル変調識別部３およびアナログ変調識別部４に出力される。

アナログ／ディジタル識別部２は、入力されたＩｃｈ、Ｑｃｈ信号Ｒ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に基づいて、実施の形態１と同様の処理を実施し、識別判定部２２が、識別結果をディジタル変調識別部３およびアナログ変調識別部４に出力する。ディジタル変調識別部３は、識別判定部２２の識別結果がディジタル変調信号であった場合に、準同期検波部１から入力されたＲ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）に基づいて変調方式の識別処理を行い、識別結果を出力する。ディジタル変調方式の識別方法は、通常のディジタル変調方式の識別処理で実施されている方法を用いればよく、識別方法に制約はない。また、アナログ変調識別部４は、識別判定部２２の識別結果がアナログ変調信号であった場合に、準同期検波部１から入力されたＲ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）に基づいて変調方式の識別処理を行い、識別結果を出力する。アナログ変調方式の識別方法は、通常のアナログ変調方式の識別処理で実施されている方法を用いればよく、識別方法に制約はない。

このように、本実施の形態では、実施の形態３によるアナログ／ディジタル識別部２が算出したアナログ変調信号とディジタル変調信号の識別結果に基づいて、アナログ変調識別部４によるアナログ変調信号の識別処理、または、ディジタル変調識別部３によるディジタル変調信号の識別処理を行う構成とした。これにより、低Ｃ／Ｎ環境下であっても、未知の受信信号に対してアナログ変調信号とディジタル変調信号の識別を良好に行い、その結果を用いて効率よく変調方式の識別を行うことができる。

実施の形態５．
図８は、本発明にかかる変調方式識別装置の実施の形態５の機能構成例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態の変調方式識別装置は、実施の形態４の変調方式識別装置のディジタル変調識別部３をディジタル変調識別部３ａに替える以外は、実施の形態４の変調方式識別装置と同様である。実施の形態１〜実施の形態４と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１〜実施の形態４と同一の符号を付して説明を省略する。

ディジタル変調識別部３ａは、線形ディジタル変調信号の識別を行う線形ディジタル変調識別部３０と、非線形ディジタル変調信号の識別を行う非線形ディジタル変調識別部３１と、で構成される。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。まず、準同期検波部１は、受信信号に対して実施の形態１と同様の処理を行い、処理後のＩｃｈ、Ｑｃｈ信号Ｒ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）は、アナログ／ディジタル識別部２の線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０および非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１へ入力されるとともに、ディジタル変調識別部３ａおよびアナログ変調識別部４に出力される。

アナログ／ディジタル識別部２は、入力されたＩｃｈ、Ｑｃｈ信号Ｒ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に基づいて、実施の形態１と同様の処理を実施する。図９は、本実施の形態の識別判定部２２の処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施の形態では、識別判定部２２は、線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０の識別結果がシンボルクロック有り（ピーク検出）であるかを判断し（ステップＳ１１）、線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０の識別結果がシンボルクロック有りの場合（ステップＳ１１ Ｙｅｓ）には、線形ディジタル変調信号と識別する（ステップＳ１２）。

線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０の識別結果がシンボルクロック無しであった場合（ステップＳ１１ Ｎｏ）は、さらに、非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１の識別結果がシンボルクロック有りであるかを判断し（ステップＳ１３）、非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１の識別結果がシンボルクロック有りの場合（ステップＳ１３ Ｙｅｓ）には、非線形ディジタル変調信号であると識別する（ステップＳ１４）。また、非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１の識別結果がシンボルクロック無しである場合（ステップＳ１３ Ｎｏ）には、アナログ変調信号と識別する（ステップＳ１５）。

なお、図９は、一例であり、これに限らず、非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１についての判断処理（ステップＳ１３）を、線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０についての判断処理（ステップＳ１１）より先にするようにしてもよい。

線形ディジタル変調識別部３０は、識別判定部２２の識別結果が線形ディジタル変調信号であった場合に、準同期検波部１から入力されたＲ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）に基づいて線形ディジタル変調方式の識別処理を行い、識別結果を出力する。線形ディジタル変調方式の識別方法は、通常の線形ディジタル変調方式の識別処理で実施されている方法を用いればよく、識別方法に制約はない。また、非線形ディジタル変調識別部３１は、識別判定部２２の識別結果が非線形ディジタル変調信号であった場合に、準同期検波部１から入力されたＲ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）に基づいて非線形ディジタル変調方式の識別処理を行い、識別結果を出力する。非線形ディジタル変調方式の識別方法は、通常の非線形ディジタル変調方式の識別処理で実施されている方法を用いればよく、識別方法に制約はない。以上説明した以外の本実施の形態の動作は、実施の形態４と同様である。

このように、本実施の形態では、実施の形態３によるアナログ／ディジタル識別部２の識別結果を、ディジタル変調信号について、線形ディジタル変調信号であるか非線形ディジタル変調信号であるかを区別して識別し、線形ディジタル変調信号と非線形ディジタル変調信号の変調方式の識別処理をそれぞれ線形ディジタル変調識別部３０，非線形ディジタル変調識別部３１が実施するようにした。そのため、実施の形態４に比べ、より適切な変調方式の識別結果を得ることができる。

実施の形態６．
図１０は、本発明にかかる変調方式識別装置の実施の形態６の機能構成例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態の変調方式識別装置は、実施の形態４の変調方式識別装置のディジタル変調識別部３をディジタル変調識別部３ｂに替える以外は、実施の形態４の変調方式識別装置と同様である。実施の形態１〜実施の形態４と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１〜実施の形態４と同一の符号を付して説明を省略する。

アナログ／ディジタル識別部２のＩｃｈ信号、Ｑｃｈ信号からシンボルデータを抽出するシンボルデータ抽出部３２と、抽出されたシンボルデータを用いてディジタル変調信号の解析を行い、識別判定を行うディジタル変調解析判定部３３と、で構成される。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。まず、準同期検波部１は、受信信号に対して実施の形態１と同様の処理を行い、処理後のＩｃｈ、Ｑｃｈ信号Ｒ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）は、アナログ／ディジタル識別部２の線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０および非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１へ入力されるとともに、ディジタル変調識別部３ｂおよびアナログ変調識別部４に出力される。

アナログ／ディジタル識別部２は、入力されたＩｃｈ、Ｑｃｈ信号Ｒ_I（ｎ）、Ｒ_Q（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）に基づいて、実施の形態１と同様の処理を実施する。この際、識別判定部２２は、線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２０および線形ディジタル変調シンボルクロック検出部２１からｆ_minおよびｆ_maxを取得し、実施の形態１の式（４）に基づいてシンボルレートを推定する。識別判定部２２は、ディジタル変調／アナログ変調の識別結果をディジタル変調識別部３ｂおよびアナログ変調識別部４に出力し、シンボルレートの推定値をディジタル変調識別部３ｂに出力する。

ディジタル変調識別部３ｂのシンボルデータ抽出部３２は、アナログ／ディジタル識別部２から出力されるシンボルレートの推定値に基づいて準同期検波部１から出力されるＩｃｈ信号、Ｑｃｈ信号からシンボルデータに対応するデータを抽出する。ディジタル変調解析判定部３３は、シンボルデータ抽出部３２が抽出したシンボルデータを使用してディジタル変調信号の解析を行い、ディジタル変調信号の識別結果を出力する。以上説明した以外の本実施の形態の動作は、実施の形態４と同様である。

このように、本実施の形態では、実施の形態３のアナログ／ディジタル識別部２がアナログ変調信号／ディジタル変調信号の識別結果とともに、ディジタル変調信号と識別された場合はそのシンボルレートの推定値を出力し、ディジタル変調識別部３ｂが、シンボルデータに対応したデータを抽出しディジタル変調信号の識別を行う構成とした。これにより、低Ｃ／Ｎ環境下であっても、未知の受信信号に対してアナログ変調信号とディジタル変調信号の識別を良好に行い、その結果を用いて効率よく変調方式の識別を行うことができる。

以上のように、本発明にかかるシンボルクロック検出回路、アナログディジタル識別回路および変調方式識別装置は、無線通信システムにおいて、受信信号がアナログ変調信号であるかディジタル変調信号であるかを識別するために、受信信号からシンボルクロックを検出する場合に有用であり、特に、低Ｃ／Ｎ環境下で変調信号を識別する場合に適している。

実施の形態１のシンボルクロック検出回路の機能構成例を示す図である。 実施の形態１のディジタル変調信号を受信した場合の正規化した周波数差分信号の一例を示す図である。 実施の形態１のアナログ変調信号を受信した場合の正規化した周波数差分信号の一例を示す図である。 実施の形態２のシンボルクロック検出回路の機能構成例を示す図である。 実施の形態２のディジタル変調信号を受信した場合の正規化した周波数差分信号の一例を示す図である。 実施の形態２のアナログ変調信号を受信した場合の正規化した周波数差分信号の一例を示す図である。 実施の形態３のアナログ／ディジタル識別回路の機能構成例を示す図である。 実施の形態３のアナログ変調信号を受信した場合の識別率の計算機シミュレーション結果を示す図である。 実施の形態３のディジタル変調信号を受信した場合の識別率の計算機シミュレーション結果を示す図である。 実施の形態４の変調方式識別装置の機能構成例を示す図である。 実施の形態５の変調方式識別装置の機能構成例を示す図である。 実施の形態５の識別判定部の処理手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態６の変調方式識別装置の機能構成例を示す図である。

符号の説明

１ 準同期検波部
２ アナログ／ディジタル識別部
３，３ａ，３ｂ ディジタル変調識別部
４ アナログ変調識別部
１０ 発振器
１１ π／２移相部
１２−１，１２−２ 乗算部
１３−１，１３−２ ＬＰＦ
２０ 線形ディジタル変調シンボルクロック検出部
２１ 非線形ディジタル変調シンボルクロック検出部
２２ 識別判定部
３０ 線形ディジタル変調識別部
３１ 非線形ディジタル変調識別部
３２ シンボルデータ抽出部
３３ ディジタル変調解析判定部
２００，２００ａ クロック成分抽出部
２０１，２０１ａ クロック成分判別部
２０２，２１３ 非線形処理部
２０３，２１４ ＦＦＴ部
２０４，２１５ 巡回加算部
２０５ 周波数差分処理部
２０６ 振幅正規化部
２０７ ピーク検出部
２１２ 時間差分処理部

Claims (12)

1. 受信信号にシンボルクロックの周波数成分が含まれるか否かを判定するシンボルクロック検出回路であって、
   前記受信信号に対し、所定の周波数の発振信号と、当該発振信号の位相をπ／２だけ移相した信号とをそれぞれ乗算することによって同相信号と直交信号を生成する準同期検波手段と、
   前記同相信号および前記直交信号に対して非線形処理を実施する非線形処理手段と、
   前記非線形処理後の信号を周波数領域の周波数信号に変換する周波数領域変換手段と、
   前記周波数信号に対して周波数成分ごとに平均化処理を実施する平均化手段と、
   隣接する周波数成分間の前記平均化処理後の信号の差分を差分信号として求める周波数差分処理手段と、
   前記差分信号に基づいてピーク値を検出することによりシンボルクロックの有無を検出するピーク検出手段と、
   を備えることを特徴とするシンボルクロック検出回路。
2. 前記ピーク検出手段は、前記差分信号を正規化し、所定範囲の前記正規化後の信号の最大値が第１の閾値以上であり、かつ、所定範囲の前記正規化後の信号の最小値が第２の閾値以下である場合に、前記最大値および前記最小値をピーク値として検出することを特徴とする請求項１に記載のシンボルクロック検出回路。
3. 前記ピーク検出手段は、検出したピーク値の周波数をピーク値周波数として求めることを特徴とする請求項１または２に記載のシンボルクロック検出回路。
4. 受信信号にシンボルクロックの周波数成分が含まれるか否かを判定するシンボルクロック検出回路であって、
   前記受信信号に対し、所定の周波数の発振信号と、当該発振信号の位相をπ／２だけ移相した信号とをそれぞれ乗算することによって同相信号と直交信号を生成する準同期検波手段と、
   前記同相信号および前記直交信号の所定の時間間隔での差分を差分信号として求める時間差分処理手段と、
   前記差分信号に対して非線形処理を実施する非線形処理手段と、
   前記非線形処理後の信号を周波数領域の周波数信号に変換する周波数領域変換手段と、
   前記周波数信号に対して周波数成分ごとに平均化処理を実施する平均化手段と、
   隣接する周波数成分間の前記平均化処理後の信号の差分を差分信号として求める周波数差分処理手段と、
   前記差分信号に基づいてピーク値を検出することによりシンボルクロックの有無を判定するピーク検出手段と、
   を備えることを特徴とするシンボルクロック検出回路。
5. 前記ピーク検出手段は、前記差分信号を正規化し、所定範囲の前記正規化後の信号の最大値が第１の閾値以上であり、かつ、所定範囲の前記正規化後の信号の最小値が第２の閾値以下である場合に、前記最大値および前記最小値をピーク値として検出することを特徴とする請求項４に記載のシンボルクロック検出回路。
6. 前記ピーク検出手段は、検出したピーク値の周波数をピーク値周波数として求めることを特徴とする請求項４または５に記載のシンボルクロック検出回路。
7. 請求項１、２または３に記載のシンボルクロック検出回路である線形ディジタル変調方式識別回路と、
   請求項４、５または６に記載のシンボルクロック検出回路である非線形ディジタル変調方式識別回路と、
   前記線形ディジタル変調方式識別回路および前記非線形ディジタル変調方式識別回路の検出結果に基づいて受信信号がディジタル変調信号であるかアナログ変調信号であるかを識別する識別判定手段と、
   を備えることを特徴とするアナログディジタル識別回路。
8. 前記識別判定手段は、前記線形ディジタル変調方式識別回路の判定結果としてシンボルクロック有りと判定された場合に、受信信号を線形ディジタル変調信号と識別し、前記非線形ディジタル変調方式識別回路の判定結果としてシンボルクロック有りと判定された場合に、受信信号を非線形ディジタル変調信号と識別することを特徴とする請求項７に記載のアナログディジタル識別回路。
9. 請求項３に記載のシンボルクロック検出回路である線形ディジタル変調方式識別回路と、
   請求項６に記載のシンボルクロック検出回路である非線形ディジタル変調方式識別回路と、
   前記線形ディジタル変調方式識別回路および前記非線形ディジタル変調方式識別回路の検出結果に基づいて受信信号がディジタル変調信号であるかアナログ変調信号であるかを識別し、また、受信信号がディジタル変調信号であると識別した場合には、前記ピーク値周波数に基づいてシンボルクロック周波数を推定する識別判定手段と、
   を備えることを特徴とするアナログディジタル識別回路。
10. 請求項７に記載のアナログディジタル識別回路と、
    前記アナログディジタル識別回路により受信信号がディジタル変調信号であると判定された場合に、その受信信号に基づいて変調方式を識別するディジタル変調方式識別手段と、
    前記アナログディジタル識別回路により受信信号がアナログ変調信号であると判定された場合に、その受信信号に基づいて変調方式を識別するアナログ変調方式識別手段と、
    を備えることを特徴とする変調方式識別装置。
11. 請求項８に記載のアナログディジタル識別回路と、
    前記アナログディジタル識別回路により受信信号が線形変調ディジタル信号であると判定された場合に、その受信信号に基づいて変調方式を識別する線形ディジタル変調方式識別手段と、
    前記アナログディジタル識別回路により受信信号が非線形変調ディジタル信号であると判定された場合に、その受信信号に基づいて変調方式を識別する非線形ディジタル変調方式識別手段と、
    前記アナログディジタル識別回路により受信信号がアナログ変調信号であると判定された場合に、その受信信号に基づいて変調方式を識別するアナログ変調方式識別手段と、
    を備えることを特徴とする変調方式識別装置。
12. 請求項９に記載のアナログディジタル識別回路と、
    前記アナログディジタル識別回路により受信信号がディジタル変調信号であると判定された場合に、前記アナログディジタル識別回路が推定したシンボルクロック周波数とその受信信号とに基づいてシンボルデータを抽出するシンボルデータ抽出手段と、
    抽出したシンボルデータに基づいて変調方式を識別するディジタル変調方式識別手段と、
    前記アナログディジタル識別回路により受信信号がアナログ変調信号であると判定された場合に、その受信信号に基づいて変調方式を識別するアナログ変調方式識別手段と、
    を備えることを特徴とする変調方式識別装置。

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