JP5541376B1

JP5541376B1 - 無線通信装置、分析装置、分析方法及びプログラム

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Publication number: JP5541376B1
Application number: JP2013008657A
Authority: JP
Inventors: 真一朗兒玉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2033-01-21
Also published as: JP2014140137A; US20150372703A1; US9590672B2; WO2014112390A1

Abstract

【課題】受信された電波がノイズか否かを判別するための閾値を運用者の能力に依存せずに決定することが可能な無線通信装置、分析装置、分析方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】受信手段１１は、電波を受信する。閾値決定手段１２は、受信手段１１によって受信された電波の周波数に対する電波強度の変化曲線と、一定の電波強度を示す第１の線との交点の数に応じて、受信された電波がノイズか否かを判別するための電波強度の閾値を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置、分析装置、分析方法及びプログラムに関し、特に、受信された電波を処理する無線通信装置、分析装置、分析方法及びプログラムに関する。

電波には、有効な周波数のほか、ノイズとなる周波数が含まれる。したがって、電波の利用状況・発射状況を分析する際、受信電波が分析対象の周波数かノイズの周波数かを判別する必要がある。

例えば、特許文献１には、予め観測者により設定された基準ＤＩＳＰＬＡＹライン（基準電力レベル）と周波数領域平均化部から出力された広帯域周波数スペクトル信号を比較して、その基準ＤＩＳＰＬＡＹラインより受信電力が高い電波を検出し、その電波の諸元を算出する処理を実施する方法が開示されている。

特開２００８−２６８１２６号公報

特許文献１などの技術では、受信電波が有効な分析対象の周波数かノイズの周波数かを判別するための電波強度の閾値は、受信電波の周波数に対する電波強度の変化曲線から、運用者が自身の経験（スキル）に基づいて決定している。なぜならば、最適な閾値は、場所や季節などによって異なるからである。このような場合、経験の浅い運用者では、有効な周波数かノイズかを見分けることが困難であり、したがって、適切な閾値を決定することが難しいという問題点がある。

本発明の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、受信された電波がノイズか否かを判別するための閾値を運用者の能力に依存せずに決定することが可能な無線通信装置、分析装置、分析方法及びプログラムを提供することにある。

本発明にかかる無線通信装置は、電波を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された電波の周波数に対する電波強度の変化曲線と、一定の電波強度を示す第１の線との交点の数に応じて、受信された電波がノイズか否かを判別するための電波強度の閾値を決定する閾値決定手段とを有する。

本発明にかかる分析装置は、受信された電波を分析する分析装置であって、受信された電波の周波数に対する電波強度の変化曲線と、一定の電波強度を示す第１の線との交点の数に応じて、受信された電波がノイズか否かを判別するための電波強度の閾値を決定する閾値決定手段を有する。

本発明にかかる分析方法は、受信された電波の周波数に対する電波強度の変化曲線と、一定の電波強度を示す第１の線との交点の数を検出するステップと、前記検出された交点の数に応じて、受信された電波がノイズか否かを判別するための電波強度の閾値を決定するステップとを含む。

本発明にかかるプログラムは、受信された電波の周波数に対する電波強度の変化曲線と、一定の電波強度を示す第１の線との交点の数を検出するステップと、前記検出された交点の数に応じて、受信された電波がノイズか否かを判別するための電波強度の閾値を決定するステップとをコンピュータに実行させる。

本発明によれば、受信された電波がノイズか否かを判別するための閾値を運用者の能力に依存せずに決定することが可能な無線通信装置、分析装置、分析方法及びプログラムを提供できる。

本発明にかかる無線通信装置を示す図である。実施の形態１にかかる無線通信装置を示す図である。実施の形態１にかかる処理部によって実現される各構成要素を示す図である。実施の形態１にかかる処理部によってなされる処理を示すフローチャートである。実施の形態１にかかる処理部によってなされる処理を説明するための図である。

［本発明の概要］
実施の形態の説明に先立って、図１を用いて、本発明の概要を説明する。

図１は、本発明にかかる無線通信装置１を示す図である。図１に示すように、無線通信装置１は、受信手段１１と、閾値決定手段１２とから構成される。

受信手段１１は、電波を受信する。閾値決定手段１２は、受信手段１１によって受信された電波の周波数に対する電波強度の変化曲線と、一定の電波強度を示す第１の線との交点の数に応じて、受信された電波がノイズか否かを判別するための電波強度の閾値を決定する。

本発明にかかる無線通信装置１によれば、受信された電波がノイズか否かを判別するための閾値を運用者の能力に依存せずに決定することができる。

なお、受信手段１１を有さず、閾値決定手段１２のみを有する分析装置であっても、受信された電波がノイズか否かを判別するための閾値を運用者の能力に依存せずに決定することができる。

［実施の形態１］
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
なお、以下、電波強度として、入力端電圧を用いた処理を例として記載するが、電波強度は、例えば、電界強度、磁界強度又は電力密度であってもよい。

図２は、実施の形態１にかかる無線通信装置１０を示す図である。図２に示すように、無線通信装置１０は、センサ装置１０１と、通信部１１０と、記録部１１５と、処理部１２０と、表示部１２５とから構成される。

センサ装置１０１及び通信部１１０は、図１に示した受信手段１１に対応する。センサ装置１０１は、アンテナ及び受信機を含む。センサ装置１０１は、電波を受信して、電波信号を通信部１１０に対して出力する。通信部１１０は、出力された電波信号に対して必要な処理を施して、電波に関する情報である電波情報を得る。電波情報は、例えば、電波に含まれる各周波数と、各周波数の入力端電圧と、時刻とを含む。さらに、通信部１１０は、電波情報を記録部１１５に対して出力する。記録部１１５は、電波情報を記録する。

処理部１２０は、図１に示した閾値決定手段１２に対応する。処理部１２０は、図３に示す各構成要素を有しており、記録部１１５に記録された電波情報を用いて後述する処理を行って、閾値を決定する。さらに、処理部１２０は、決定された閾値を表示部１２５に対して出力する。表示部１２５は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶ディスプレイ又は印刷装置等であって、処理部１２０によって決定された閾値を視覚的に表示する。

図３は、図２に示した処理部１２０によって実現される各構成要素を示す図である。図４は、処理部１２０によってなされる処理を示すフローチャートである。また、図５は、処理部１２０によってなされる処理を説明するための図である。

図３に示すように、処理部１２０は、測定点情報抽出部２０２、交点数パラメータ設定部２０４、交点基準値算出部２０６、周波数成分処理部２１２、変化曲線生成部２１４、閾値算出線生成部２１６、交点数測定部２１８、交点数比較部２２０、閾値パラメータ設定部２２２、閾値算出部２３０、及び閾値表示処理部２３２から構成される。

なお、処理部１２０が実現する各構成要素は、例えば、処理部１２０が備える演算装置（図示せず）の制御によって、プログラムを実行させることによって実現できる。より具体的には、処理部１２０に含まれる記録媒体（図示せず）に格納されたプログラムをメモリ（図示せず）にロードし、演算装置の制御によってプログラムを実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現してもよい。

交点基準値算出部２０６は、測定点情報抽出部２０２によって抽出された測定点情報に基づいて交点基準値Ｎｓｔを算出し（Ｓ１００）、算出された交点基準値Ｎｓｔを交点数比較部２２０に対して出力する。具体的には、測定点情報抽出部２０２は、記録部１１５に記録された電波情報から、測定点情報として受信電波の測定点個数Ｎを抽出し、交点基準値算出部２０６に対して出力する。なお、測定点個数Ｎは、例えば、Ｎ＝（帯域幅）／（分解能）で定義される。また、交点基準値Ｎｓｔ（第１の値）は、後述する交点数比較部２２０における処理で使用される。

交点基準値算出部２０６は、Ｎｓｔ＝Ｒｏｕｎｄ（Ｎ＊Ｘ／１００，０）で定義される式を用いて交点基準値Ｎｓｔを算出する。具体的には、交点基準値算出部２０６は、測定点個数Ｎに交点数パラメータＸ［％］を乗算して１００で除算し、さらにＮ＊Ｘ／１００が整数でない場合には小数第１位を四捨五入することによって、整数である交点基準値Ｎｓｔを得る。なお、交点基準値Ｎｓｔを整数にするために、（Ｎ＊Ｘ／１００）の小数第１位を四捨五入するとしたが、小数第１位を切り上げてもよいし、切り捨ててもよい。

交点数パラメータＸ（第２のパラメータ）は、測定点個数Ｎの割合を示す値であって、例えば０＜Ｘ＜１００であり、好ましくはＸ＝５０［％］である。交点数パラメータＸは、固定値であってもよいし、交点数パラメータ設定部２０４の処理に応じて任意の値に変更できるようにしてもよい。交点数パラメータ設定部２０４は、例えばキーボード又はタッチパネル等の入力装置を運用者が操作することに応じて、交点数パラメータＸを設定し、設定された交点数パラメータＸを交点基準値算出部２０６に対して出力する。このように、交点数パラメータ設定部２０４が交点数パラメータＸを設定することで、運用データの累積及び分析を通じて、交点数パラメータＸを任意の値に変更することができる。

周波数成分処理部２１２は、記録部１１５に記録された電波情報を受け付けて周波数成分に関する所定の処理を行い、変化曲線生成部２１４は、電波の周波数に対する電波強度の変化曲線を生成する（Ｓ１０２）。具体的には、周波数成分処理部２１２は、記録部１１５に記録された電波情報を受け付けて、受信電波に含まれる周波数成分の周波数とその周波数に対応する入力端電圧とを関連付ける。さらに、周波数成分処理部２１２は、周波数と入力端電圧とが関連付けられた情報を変化曲線生成部２１４に対して出力する。変化曲線生成部２１４は、周波数成分処理部２１２からの情報から、電波の周波数に対する入力端電圧の変化曲線を生成する。

図５には、変化曲線の例である入力端電圧−周波数曲線Ｃ１が例示されている。変化曲線生成部２１４は、図５に例示でされているように、周波数［ＭＨｚ］を横軸、入力端電圧［ｄＢμＶ］を縦軸として、各周波数成分の周波数に対する入力端電圧をプロットして結び、入力端電圧−周波数曲線Ｃ１を生成する。

閾値算出線生成部２１６は、受信電波がノイズか否かを判別するための入力端電圧（電波強度）の閾値を算出するための閾値算出線を、入力端電圧−周波数曲線Ｃ１上に生成する（Ｓ１０４）。具体的には、閾値算出線生成部２１６は、一定の電圧値Ｖｃを示す閾値算出線を、図５の矢印Ｌ１に示すように生成する。電圧値Ｖｃの初期値は、例えば、入力端電圧が最も大きなピーク点（図５の点Ａ）の入力端電圧値であってもよい。

交点数測定部２１８は、閾値算出線生成部２１６によって生成された入力端電圧−周波数曲線Ｃ１と閾値算出線生成部２１６によって生成された閾値算出線との交点の数（交点数）ｎを測定し（Ｓ１０６）、交点数比較部２２０に対して出力する。

交点数比較部２２０は、交点数測定部２１８によって測定された交点数ｎと交点基準値Ｎｓｔとを比較して、交点数ｎが交点基準値Ｎｓｔと等しくなったか否かを判断する（Ｓ１０８）。

交点数比較部２２０によって交点数ｎが交点基準値Ｎｓｔと等しくないと判断された場合（Ｓ１０８のＮ）、閾値算出線生成部２１６は、電圧値Ｖｃの値を変動させ（Ｓ１１０）、変動された電圧値Ｖｃを示す閾値算出線を生成する（Ｓ１０４）。具体的には、交点数比較部２２０は、交点数ｎが交点基準値Ｎｓｔと等しくないと判断した場合、その旨を示す信号を閾値算出線生成部２１６に対して出力する。閾値算出線生成部２１６は、交点数比較部２２０からの信号を受け付けた場合に、電圧値Ｖｃから予め定められた値を減算し、その減算された電圧値Ｖｃを示す閾値算出線（第１の線）を、入力端電圧−周波数曲線Ｃ１上に生成する。

この場合、再び、交点数測定部２１８は交点数ｎを測定し（Ｓ１０６）、交点数比較部２２０は、交点数ｎが交点基準値Ｎｓｔと等しくなったか否かを判断する（Ｓ１０８）。このようにして、交点数比較部２２０によって交点数ｎが交点基準値Ｎｓｔと等しくなったと判断されるまで、Ｓ１０４〜Ｓ１１０の処理が繰り返される。

このとき、図５において、閾値算出線は、入力端電圧−周波数曲線Ｃ１上を、Ｌ１からＬ２を経由してＬ３へと、入力端電圧が減少する方向に変動する。例えば、閾値算出線がＬ１の位置にある場合、交点数測定部２１８は、交点数ｎ＝１と測定し、閾値算出線がＬ２の位置にある場合、交点数測定部２１８は、交点数ｎ＝４と測定する。このように、Ｓ１０４〜Ｓ１１０の処理が繰り返されると、交点数測定部２１８によって測定される交点数ｎは増加する。

交点数比較部２２０によって交点数ｎが交点基準値Ｎｓｔと等しくなったと判断された場合（Ｓ１０８のＹ）、閾値算出部２３０は、そのときの閾値算出線に対応する電圧値Ｖｃに閾値パラメータＹを加算することによって、入力端電圧（電波強度）の閾値Ｖｔｈを算出し（Ｓ１１２）、閾値表示処理部２３２に対して出力する。例えば、図５において、閾値算出線がＬ３の位置に到達したときに交点数ｎが交点基準値Ｎｓｔと等しくなったとすると、閾値算出部２３０は、Ｌ３の位置にある閾値算出線の電圧値Ｖｃに、閾値パラメータＹを加算して、閾値Ｖｔｈを算出する。したがって、図５の例では、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４が有効な周波数とされ、その他の周波数がノイズとされる。

閾値パラメータＹ（第１のパラメータ）は、好ましくはＹ＝６．０［ｄＢ］である。閾値パラメータＹは、固定値であってもよいし、閾値パラメータ設定部２２２の処理に応じて任意の値に変更できるようにしてもよい。閾値パラメータ設定部２２２は、例えばキーボード又はタッチパネル等の入力装置を運用者が操作することに応じて、閾値パラメータＹを設定し、設定された閾値パラメータＹを閾値算出部２３０に対して出力する。このように、閾値パラメータ設定部２２２が閾値パラメータＹを設定することで、運用データの累積及び分析を通じて、閾値パラメータＹを任意の値に変更することができる。

閾値表示処理部２３２は、閾値Ｖｔｈを表示部１２５に表示させるための処理を行う（Ｓ１１４）。具体的には、閾値表示処理部２３２は、図５に示した入力端電圧−周波数曲線Ｃ１と、閾値Ｖｔｈを示す閾値算出線（Ｌ４の位置）と、閾値Ｖｔｈの値とを、表示部１２５に表示させるための処理を行う。表示部１２５に閾値が表示されることによって、運用者は視覚的に閾値を確認することができる。

上記のように、閾値算出線生成部２１６が電圧値Ｖｃの値を変動させるように構成されることによって、処理の過程で閾値算出線が有効な周波数（例えば図５の周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）のピーク点を通過するので、本来有効である周波数を、ノイズではなく有効と区別する閾値を、確実に決定することができる。

また、上記のように閾値算出部２３０を構成することによって、有効な周波数とノイズとを確実に区別可能な閾値を決定することができる。つまり、交点数ｎと交点基準値Ｎｓｔとが等しいときの閾値算出線の位置を閾値とすると、有効な周波数のみでなく、本来ノイズとすべき周波数（周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４以外の周波数）も有効であるとされてしまう可能性がある。そこで、閾値パラメータＹを加算することによって、有効でない周波数を除外するような閾値を、より確実に決定することができる。

さらに、上記のように交点基準値算出部２０６が構成されることによって、周波数の測定点の数に応じて閾値を決定できる。つまり、測定点個数Ｎが大きければ、閾値算出線が閾値を算出する位置（図５のＬ３の位置）にある場合の交点数ｎは大きくなるが、この場合、交点基準値Ｎｓｔも大きくなる。したがって、帯域幅及び分解能によらないで、有効な周波数かノイズかを判別する閾値を決定することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、以下のように、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

例えば、処理部１２０は、無線通信装置１００内に設けられる必要はない。処理部１２０は、例えば、受信機を備えた無線通信装置によって受信された電波を分析する分析装置として、無線通信装置とは別個に設けられるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態においては、変化曲線生成部２１４が変化曲線を生成し、閾値算出線生成部２１６が閾値算出線を生成するとしたが、それぞれ、実際に変化曲線及び閾値算出線を生成する必要はない。例えば、周波数成分の周波数とその周波数に対応する入力端電圧とが関連付けられた情報から、以下のように計算してもよい。

例えば、図５において、周波数ｆ１の入力端電圧をＶ１とし、周波数ｆ２の入力端電圧をＶ２とし、周波数ｆ３の入力端電圧をＶ３とし、周波数ｆ４の入力端電圧をＶ４とする。このとき、Ｖｃ＝Ｖ１であれば交点数ｎ＝１と測定され、Ｖ２＜Ｖｃ＜Ｖ１であれば交点数ｎ＝２と測定され、Ｖｃ＝Ｖ２であれば交点数ｎ＝３と測定される。さらに、Ｖ３＜Ｖｃ＜Ｖ２であれば交点数ｎ＝４と測定され、Ｖｃ＝Ｖ３であれば交点数ｎ＝５と測定され、Ｖ４＜Ｖｃ＜Ｖ３であれば交点数ｎ＝６と測定され、Ｖｃ＝Ｖ４であれば交点数ｎ＝７と測定される。

また、表示部１３５は、閾値が算出される過程（図４のＳ１００〜Ｓ１０８）の処理を、都度、表示してもよい。具体的には、例えば、表示部１３５は、Ｓ１０２の処理において変化曲線が生成された場合に変化曲線を表示してもよいし、Ｓ１０４の処理において閾値算出線が生成された場合に閾値算出線を表示してもよい。また、Ｓ１１０の処理において閾値算出線の電圧値Ｖｃが変動した場合に、閾値算出線の表示も変動させて表示してもよい。

なお、図４に示したフローチャートにおいて、処理（ステップ）の順序は、適宜、変更可能である。例えば、図４の例においては、Ｓ１００の処理の後にＳ１０２の処理及びＳ１０４の処理が行われるとしたが、Ｓ１０２の処理又はＳ１０４の処理の後にＳ１００の処理が行われるようにしてもよいし、Ｓ１００は、Ｓ１０２の処理又はＳ１０４の処理と同時に行われるようにしてもよい。また、複数ある処理（ステップ）のうちの１つ以上は、省略されてもよい。例えば、Ｓ１１４の処理は省略され得る。

１無線通信装置
１０無線通信装置
１１受信手段
１２閾値決定手段
１０１センサ装置
１１０通信部
１１５記録部
１２０処理部
１２５表示部
２０２測定点情報抽出部
２０４交点数パラメータ設定部
２０６交点基準値算出部
２１２周波数成分処理部
２１４変化曲線生成部
２１６閾値算出線生成部
２１８交点数測定部
２２０交点数比較部
２２２閾値パラメータ設定部
２３０閾値算出部
２３２閾値表示処理部

Claims

電波を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された電波の周波数に対する電波強度の変化曲線と、一定の電波強度を示す第１の線との交点の数に応じて、受信された電波がノイズか否かを判別するための電波強度の閾値を決定する閾値決定手段と
を有する無線通信装置。
前記閾値決定手段は、前記第１の線に対応する電波強度の値を変動させた場合に前記交点の数が予め定められた第１の値と等しいときの前記第１の線に対応する電波強度の値に基づいて、前記閾値を決定する
請求項１に記載の無線通信装置。
前記閾値決定手段は、前記第１の線に対応する電波強度の値を変動させた場合に前記交点の数が前記第１の値と等しいときの前記第１の線に対応する電波強度の値に第１のパラメータを加算することによって、前記閾値を決定する
請求項２に記載の無線通信装置。
受信された電波の周波数の測定点の数と第２のパラメータとに基づいて前記第１の値を算出する算出手段
をさらに有し、
前記閾値決定手段は、前記第１の線に対応する電波強度の値を変動させた場合に前記交点の数が前記算出手段によって算出された前記第１の値と等しいときの前記第１の線に対応する電波強度の値に基づいて、前記閾値を決定する
請求項２又は３に記載の無線通信装置。
前記第１のパラメータを設定する第１設定手段
をさらに有する請求項３に記載の無線通信装置。
前記第２のパラメータを設定する第２設定手段
をさらに有する請求項４に記載の無線通信装置。
前記電波強度は、周波数に対応する入力端電圧である
請求項１から６のいずれか一項に記載の無線通信装置。
受信された電波を分析する分析装置であって、
受信された電波の周波数に対する電波強度の変化曲線と、一定の電波強度を示す第１の線との交点の数に応じて、受信された電波がノイズか否かを判別するための電波強度の閾値を決定する閾値決定手段
を有する分析装置。
受信された電波の周波数に対する電波強度の変化曲線と、一定の電波強度を示す第１の線との交点の数を検出するステップと、
前記検出された交点の数に応じて、受信された電波がノイズか否かを判別するための電波強度の閾値を決定するステップと
を含む分析方法。
受信された電波の周波数に対する電波強度の変化曲線と、一定の電波強度を示す第１の線との交点の数を検出するステップと、
前記検出された交点の数に応じて、受信された電波がノイズか否かを判別するための電波強度の閾値を決定するステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。