JP5660444B2 - Spectrum detection apparatus and spectrum detection method - Google Patents

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Description

本発明は、スペクトラムを検知する装置および方法に係り、特に、テレビジョン信号のスペクトラム検知に好適な、スペクトラムを検知する装置および方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for detecting a spectrum, and more particularly to an apparatus and method for detecting a spectrum suitable for detecting a spectrum of a television signal.

免許事業のテレビ放送と同じ周波数帯を使用する、そのような免許不要で運用できる無線通信規格(例えばIEEE 802、ECMA、IEEE SCC41など)が検討されている。これらの規格では、テレビ事業者を1次ユーザとして、1次ユーザの免許周波数帯が使用されていない場合に限り、その周波数帯(使用されていない免許周波数帯=ホワイトスペース)で2次ユーザが無線通信を運用することを容認する。したがって、これらの免許不要の無線通信では、その免許周波数帯が1次ユーザにより使われていないことの検知をまず行うことが前提になる。   Wireless communication standards (for example, IEEE 802, ECMA, IEEE SCC41, etc.) that use the same frequency band as the licensed television broadcasting and that can be operated without a license are being studied. In these standards, a TV user is a primary user, and only when the licensed frequency band of the primary user is not used, the secondary user is allowed to use the frequency band (unused licensed frequency band = white space). Allow to operate wireless communication. Therefore, these license-free wireless communications are premised on first detecting that the licensed frequency band is not used by the primary user.

1次ユーザにより使われていないことの検知は、その結果に基づいて2次ユーザが行う無線通信の運用が、1次ユーザにまったく影響を与えないものとなるように、通常のテレビ受信機では検知できないような非常に低いパワーの検知まで可能であることを要する(例えば−120dBm(8MHz帯域))。また、その検知の際に合理的な時間内で検知ができ、さらにコスト的にも実現性の高いことが重要な要素になる。   In order to detect that it is not used by the primary user, the operation of the wireless communication performed by the secondary user based on the result is such that the primary user does not affect the primary user at all. It is necessary to be able to detect a very low power that cannot be detected (for example, −120 dBm (8 MHz band)). In addition, it is important to be able to detect the detection within a reasonable time and to be highly feasible in terms of cost.

2007年には、NTSC(米国等のアナログTV規格)、ATSC(米国等のディジタルTV規格)のテレビ信号の検知に適用して、例えば、−114dBm(6MHz帯域)程度のパワー検知が可能な試作品が試験されている。NTSC信号のスペクトラムを検知するこの方法では、スペクトラム相互相関およびエネルギー検知を用いている。PAL(フランス等除く欧州等のアナログTV規格)およびSECAM(フランス等のアナログTV規格)のテレビ信号については報告がない。   In 2007, it was applied to the detection of television signals of NTSC (Analog TV standards such as the United States) and ATSC (Digital TV standards such as the United States), for example, a test capable of detecting power of about −114 dBm (6 MHz band). The work is being tested. This method of detecting the spectrum of an NTSC signal uses spectrum cross-correlation and energy detection. There is no report on television signals of PAL (analog TV standards such as Europe except France) and SECAM (analog TV standards such as France).

DVB−T(欧州等のディジタルTV規格)における検知方法については、下記非特許文献1ないし4の報告がある。非特許文献1、2は、信号の周期的静止特性を利用しているが、SNRが−10dBより悪い場合にロバストでなく課題が残る。非特許文献3は、パイロットシーケンス(DVB−T信号で用いられる既知のシーケンス)との受信TV信号の相関の出力を用いこれをあらかじめ設定されたスレッショルド(しきい値)と比較して判定を行う。非特許文献4は、周波数オフセット見積もりと信号電力平均化とを相関を取る前に行うことで、上記相関に基づく検知の信頼性を向上するので、さらによい結果が得られる。   Regarding the detection method in DVB-T (digital TV standard such as Europe), there are reports of Non-Patent Documents 1 to 4 below. Non-Patent Documents 1 and 2 use the periodic stationary characteristics of the signal, but when the SNR is worse than -10 dB, the problem is not robust but remains. Non-Patent Document 3 uses a correlation output of a received TV signal with a pilot sequence (a known sequence used in a DVB-T signal) and compares it with a preset threshold (threshold) to make a determination. . In Non-Patent Document 4, since the reliability of detection based on the correlation is improved by performing the frequency offset estimation and the signal power averaging before taking the correlation, a better result can be obtained.

しかしながら、課題として残る点は以下である。1)相関出力の最大値に基づいて(TV信号があるかないかを)判断することで、特にTV信号が放送されていない場合においては最大電力の雑音が含まれている相関出力を利用してしまい、検知性能が実質的に低下し得る。2)受信信号の全期間に対してパイロット信号と相関を取るのが必要となっているため、システムに演算負担をかけるとともにシステムが複雑になりコストを抑えることも難しくなってしまう。3)時間同期が適用されないので、検知性能が実質的に低下し得る。4)検知性能が信号電力の平均化に依存しているため、連続する非常に大きな数のシンボルをバファリングする必要があり、コストと処理時間がかかる。5)平均化されたDVB−T信号のパイロット信号に対する位相偏差が相互相関を取ったあとの結果に実質的影響を与え、検知の信頼性を悪化させ得る。   However, the remaining points are as follows. 1) Based on the maximum value of the correlation output (whether or not there is a TV signal), especially when the TV signal is not broadcast, the correlation output including the maximum power noise is used. As a result, the detection performance can be substantially lowered. 2) Since it is necessary to correlate the pilot signal with respect to the entire period of the received signal, the calculation burden is imposed on the system, and the system becomes complicated and it is difficult to reduce the cost. 3) Since time synchronization is not applied, the detection performance can be substantially reduced. 4) Since the detection performance depends on the averaging of the signal power, it is necessary to buffer a very large number of consecutive symbols, which requires cost and processing time. 5) The phase deviation of the averaged DVB-T signal with respect to the pilot signal may substantially affect the result after cross-correlation, thereby degrading the detection reliability.

米国特許第5596422号明細書US Pat. No. 5,596,422 米国特許出願公開第2009/0143019号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0143019 米国特許出願公開第2009/0102981号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0102981 米国特許出願公開第2009/0028256号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0028256 米国特許出願公開第2010/0035568号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0035568 米国特許出願公開第2007/0157269号明細書US Patent Application Publication No. 2007/0157269 米国特許出願公開第2008/0118006号明細書US Patent Application Publication No. 2008/0118006

チェン、ガオ、ダウト(H.S.Chen, W.Gao, D.G.Daut),“Spectrum sensing using cyclostationary properties and application to IEEE 802.22 WRAN”, Proc.IEEE GLOBECOM 2007, 2007年11月、PP3133-3138Chen, Gao, Daut, “Spectrum sensing using cyclostationary properties and application to IEEE 802.22 WRAN”, Proc. IEEE GLOBECOM 2007, November 2007, PP3133-3138 リン、ほか(Yingpei Lin, et al), “A Cyclostationary-Based Spectrum sensing Method Using Stochastic Resonance in Cognitive Radio”, Proc.IEEE ICC 2010, 2010年5月、PP1−5Lin, et al., “A Cyclostationary-Based Spectrum sensing Method Using Stochastic Resonance in Cognitive Radio”, Proc. IEEE ICC 2010, May 2010, PP1-5 ダネブ(Danyo Danev), “On Signal Detection Technique for the DVB-T Standard”, Proc. ISCCSP 2010, 2010年3月、PP1−5Danyo Danev, “On Signal Detection Technique for the DVB-T Standard”, Proc. ISCCSP 2010, March 2010, PP1-5 ゴッダム、ゴーシュ(Vasanth Godam and Monisha Ghosh), “Robust Sensing of DVB-T Signals”, IEEE DySPAN 2010, 2010年4月、PP1−8Vasanth Godam and Monisha Ghosh, “Robust Sensing of DVB-T Signals”, IEEE DySPAN 2010, April 2010, PP1-8 IEEE P802.22 standardIEEE P802.22 standard

本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、処理時間の短縮、低コスト性、および複雑化の回避を考慮に入れつつ、非常に低いパワーレベルのTV信号を低SNRにおいても検知できる、スペクトラムを検知する装置および方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and can detect a TV signal with a very low power level even at a low SNR, while taking into account the reduction of processing time, low cost, and avoidance of complexity. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for detecting a spectrum.

上記の課題を解決するため、本発明の第1の態様であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力する第1のフィルタと、前記第1のフィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第3の信号を出力するADコンバータと、前記ADコンバータの出力側に接続され、前記第3の信号と前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いてスライディング相関を部分的に再度計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いて前記第3の信号の前記リファレンス信号との時間オフセットを見積もり、該時間オフセットの補正がなされた第4の信号を出力する時間オフセット補正部と、前記時間オフセット補正部の出力側に接続されて、バファリングのされた第5の信号を出力する第1のバッファと、前記第1のバッファの出力側に接続された、前記リファレンス信号との相関を計算して第6の信号を出力する相関算出部と、前記相関算出部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備することを特徴とする In order to solve the above-described problem, a spectrum detection apparatus according to a first aspect of the present invention receives a first signal as an input and has a pass characteristic in a frequency band where a detection target signal can exist, and receives a second signal. A first filter for output, an AD converter connected to the output side of the first filter for converting to a digital value and outputting a third signal, and connected to the output side of the AD converter; Sliding correlation between the third signal and a reference signal having periodicity similar to that of the detection target signal is calculated, and sliding is performed using a sliding value range in which each obtained correlation value is close to the maximum. The correlation is partially recalculated, and the time value of the third signal with respect to the reference signal is calculated using the range of sliding values where the obtained correlation values are close to the maximum. Set estimates, and time offset compensation unit for outputting a fourth signal correction in the time offset is performed, it is connected to the output side of the time offset correction unit, and outputs a fifth signal of buffered A correlation calculation unit that calculates a correlation between the first buffer and the output side of the first buffer and outputs a sixth signal and is connected to an output side of the correlation calculation unit And a determination unit that determines whether the detection target signal is present based on a comparison with a threshold value and outputs a determination result signal.

これによれば、時間オフセット補正部によって受信信号がリファレンス信号との時間同期を有するものとなるので、算出された相関値がノイズに埋もれ難くかつ(ほぼ)最大になり、検知性能が顕著に向上する。   According to this, since the received signal has time synchronization with the reference signal by the time offset correction unit, the calculated correlation value is difficult to be buried in the noise and becomes (almost) the maximum, and the detection performance is remarkably improved. To do.

また、第2の態様(参考態様)であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第3の信号を出力するADコンバータと、前記ADコンバータの出力側に接続されて、バファリングのされた第4の信号を出力するバッファと、前記バッファの出力側に接続された、前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号との乗算を行いさらに乗算結果の絶対値を第5の信号として出力する乗算部と、前記乗算部の出力側に接続されて、前記リファレンス信号の長さに応じた積算演算を行い第6の信号を出力する積算部と、前記積算部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。 In addition, the spectrum detection apparatus according to the second aspect (reference aspect) has a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal may exist, and receives a first signal as an input and outputs a second signal; An AD converter connected to the output side of the filter that converts to a digital value and outputs a third signal, and a fourth signal buffered and connected to the output side of the AD converter Multiplying the output buffer by a reference signal connected to the output side of the buffer and having a periodicity similar to that of the detection target signal, and outputting the absolute value of the multiplication result as a fifth signal A multiplier that is connected to an output side of the multiplier, performs an integration operation according to the length of the reference signal, and outputs a sixth signal, and an output of the integrator Connected to, it comprises a determination section for outputting a determination result signal by the determination of Yes No of the detection target signal from a comparison between a threshold value.

これによれば、I信号、Q信号を有する受信信号のうちの一方の信号のみを検知に用い、リファレンス信号に対する位相偏差が生じる場合であっても、絶対値を出力する乗算部および積算部を設けたことにより、検知の信頼性を維持し得る。   According to this, only one of the received signals having the I signal and the Q signal is used for detection, and even when a phase deviation occurs with respect to the reference signal, the multiplication unit and the integration unit that output the absolute value are provided. By providing, the reliability of detection can be maintained.

また、第3の態様(参考態様)であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第3の信号を出力するADコンバータと、前記ADコンバータの出力側に接続されて、バファリングのされた第4の信号を出力する第1のバッファと、前記第1のバッファの出力側に接続された、前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算して各相関値たる第6の信号を出力するスライディング相関算出部と、前記スライディング相関算出部の出力側に接続されて、バファリングのされた第7の信号を出力する第2のバッファと、前記第2のバッファの出力側に接続されて、平均化のされた第8の信号を出力する平均化部と、前記平均化部の出力側に接続されて、絶対値への変換を行って第9の信号を出力する絶対値出力計算部と、前記絶対値出力計算部の出力側に接続されて、平均化され絶対値に変換された各相関値のうちの最大値を選択して第10の信号を出力するピーク相関出力検出部と、前記ピーク相関出力検出部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。 Further, the spectrum detection apparatus according to the third aspect (reference aspect) has a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal can exist, and receives a first signal as an input and outputs a second signal; An AD converter connected to the output side of the filter that converts to a digital value and outputs a third signal, and a fourth signal buffered and connected to the output side of the AD converter The sliding correlation between the first buffer to be output and the reference signal connected to the output side of the first buffer and having the same periodicity as the signal to be detected is calculated to obtain each correlation value. A sliding correlation calculation unit for outputting a sixth signal; and a second output connected to the output side of the sliding correlation calculation unit for outputting a buffered seventh signal. A buffer, an averaging unit connected to the output side of the second buffer and outputting an averaged eighth signal, and an output connected to the output side of the averaging unit for conversion to an absolute value The absolute value output calculation unit that outputs the ninth signal by performing the operation, and is connected to the output side of the absolute value output calculation unit, and selects the maximum value among the correlation values that have been averaged and converted into absolute values Then, a determination result is obtained by determining the presence or absence of the detection target signal from a comparison between a peak correlation output detection unit that outputs the tenth signal and a threshold value connected to the output side of the peak correlation output detection unit And a determination unit that outputs a signal.

これによれば、第2のバッファおよび平均化部によりスライディング相関の算出結果がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。また、絶対値出力計算部を設けたことにより、I信号、Q信号を有する受信信号のうちの一方の信号のみを検知に用い、リファレンス信号に対する位相偏差が生じる場合であっても、検知の信頼性を維持し得る。   According to this, the calculation result of the sliding correlation is less likely to be buried in noise by the second buffer and the averaging unit, and the reliability is high. In addition, since the absolute value output calculation unit is provided, only one of the received signals having the I signal and the Q signal is used for detection, and even if a phase deviation with respect to the reference signal occurs, the reliability of the detection is improved. Can maintain sex.

また、第4の態様(参考態様)であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第3の信号を出力するADコンバータと、前記ADコンバータの出力側に接続されて、バファリングのされた第4の信号を出力する第1のバッファと、前記第1のバッファの出力側に接続された、前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算して各相関値たる第6の信号を出力するスライディング相関算出部と、前記スライディング相関算出部の出力側に接続されて、バファリングのされた第7の信号を出力する第2のバッファと、前記第2のバッファの出力側に接続されて、絶対値への変換を行って第8の信号を出力する絶対値出力計算部と、前記絶対値出力計算部の出力側に接続されて、平均化のされた第9の信号を出力する平均化部と、前記平均化部の出力側に接続されて、絶対値が平均化された各相関値のうちの最大値を選択して第10の信号を出力するピーク相関出力検出部と、前記ピーク相関出力検出部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。 In addition, the spectrum detection apparatus according to the fourth aspect (reference aspect) has a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal may exist, receives a first signal as an input, and outputs a second signal; An AD converter connected to the output side of the filter that converts to a digital value and outputs a third signal, and a fourth signal buffered and connected to the output side of the AD converter The sliding correlation between the first buffer to be output and the reference signal connected to the output side of the first buffer and having the same periodicity as the signal to be detected is calculated to obtain each correlation value. A sliding correlation calculation unit for outputting a sixth signal; and a second output connected to the output side of the sliding correlation calculation unit for outputting a buffered seventh signal. A buffer, connected to the output side of the second buffer, connected to the output side of the absolute value output calculation unit, an absolute value output calculation unit that converts to an absolute value and outputs an eighth signal, and An averaging unit that outputs the averaged ninth signal; and an output unit connected to the output side of the averaging unit to select the maximum value of the correlation values that have averaged the absolute values. A determination result signal is obtained by determining the presence or absence of the detection target signal from a comparison between a peak correlation output detection unit that outputs a tenth signal and a threshold value connected to an output side of the peak correlation output detection unit. And a determination unit for outputting.

これによれば、絶対値出力計算部、およびその出力を複数集めて平均化する平均化部を設けたことにより、I信号、Q信号を有する受信信号のうちの一方の信号のみを検知に用い、リファレンス信号に対する位相偏差が生じる場合であっても、検知の信頼性を維持し得る。   According to this, by providing an absolute value output calculation unit and an averaging unit that collects and averages the outputs, only one of the received signals having the I signal and the Q signal is used for detection. Even when a phase deviation occurs with respect to the reference signal, the reliability of detection can be maintained.

また、第5の態様(参考態様)であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力する第1のフィルタと、前記第1のフィルタの出力側に接続された、前記第1のフィルタより狭帯域特性を有して該狭帯域特性でフィルタリングのされた第3の信号を出力する第2のフィルタと、前記第2のフィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第4の信号を出力するADコンバータと、前記ADコンバータの出力側に接続されて、バファリングのされた第5の信号を出力するバッファと、前記バッファの出力側に接続された、前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号との相関を計算して第6の信号を出力する相関算出部と、前記相関算出部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。 In addition, the spectrum detection apparatus according to the fifth aspect (reference aspect) receives the first signal as an input and outputs the second signal having pass characteristics in a frequency band in which the detection target signal can exist. And a second filter connected to the output side of the first filter and having a narrower band characteristic than the first filter and outputting a third signal filtered with the narrowband characteristic. An AD converter connected to the output side of the second filter for converting to a digital value and outputting a fourth signal, and a buffered first converter connected to the output side of the AD converter. 5 and a reference signal connected to the output side of the buffer and having a periodicity similar to the periodicity of the signal to be detected is calculated to output a sixth signal. A correlation calculation unit for, connected to said output side of the correlation calculating unit comprises a determination unit for outputting a determination result signal by the determination of Yes No of the detection target signal from a comparison between a threshold value.

これによれば、狭帯域の第2のフィルタを設けたことにより、相関を取る受信信号の対象周波数が制限されるので、検知にあまり影響がない帯域が取り除かれ、これにより、ノイズの影響を受け難くなり、検知対象信号が存在すればその存在が相関算出結果に反映されやくなる。よって、検知の性能を向上できる。   According to this, since the target frequency of the received signal to be correlated is limited by providing the narrow-band second filter, the band that does not affect the detection is removed, thereby reducing the influence of noise. If there is a signal to be detected, the presence is easily reflected in the correlation calculation result. Therefore, the detection performance can be improved.

また、第6の態様(参考態様)であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第3の信号を出力するADコンバータと、前記ADコンバータの出力側に接続されて、バファリングのされた第4の信号を出力する第1のバッファと、前記第1のバッファの出力側に接続された、前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号との相関を計算して第5の信号を出力する相関算出部と、前記相関算出部の出力側に接続されて、バファリングのされた第6の信号を出力する第2のバッファと、前記第2のバッファの出力側に接続されて、平均化のされた第7の信号を出力する平均化部と、前記平均化部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。 In addition, the spectrum detection apparatus according to the sixth aspect (reference aspect) has a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal may exist, receives a first signal as an input, and outputs a second signal; An AD converter connected to the output side of the filter that converts to a digital value and outputs a third signal, and a fourth signal buffered and connected to the output side of the AD converter The fifth signal is calculated by calculating the correlation between the output first buffer and the reference signal connected to the output side of the first buffer and having the same periodicity as the detection target signal. A correlation calculation unit for outputting, a second buffer connected to the output side of the correlation calculation unit for outputting a buffered sixth signal, and connected to an output side of the second buffer; A determination result signal obtained by determining whether or not the detection target signal is present from a comparison between an averaging unit that outputs the averaged seventh signal and a threshold value connected to the output side of the averaging unit And a determination unit that outputs.

これによれば、バッファおよび平均化部を設けたことにより、相関の算出結果がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。よって、検知の性能を向上できる。   According to this, since the buffer and the averaging unit are provided, the calculation result of the correlation is less likely to be buried in noise and has high reliability. Therefore, the detection performance can be improved.

また、第7の態様(参考態様)であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力する第1のフィルタと、前記第1のフィルタの出力側に接続された、前記第1のフィルタより狭帯域特性を有して該狭帯域特性でフィルタリングのされた第3の信号を出力する第2のフィルタと、前記第2のフィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第4の信号を出力するADコンバータと、前記ADコンバータの出力側に接続された、自乗加算の演算を行い第5の信号を出力する自乗加算部と、前記自乗加算部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。 In addition, the spectrum detection apparatus according to the seventh aspect (reference aspect) has a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal can exist, receives the first signal as an input, and outputs the second signal. And a second filter connected to the output side of the first filter and having a narrower band characteristic than the first filter and outputting a third signal filtered with the narrowband characteristic. An AD converter connected to the output side of the second filter for converting to a digital value and outputting a fourth signal; and a square addition operation connected to the output side of the AD converter A square addition unit that outputs a fifth signal, and a determination unit that is connected to the output side of the square addition unit and determines whether or not the detection target signal is present from comparison with a threshold value and outputs a determination result signal Comprising a.

これによれば、狭帯域の第2のフィルタを設けたことにより、自乗加算を行う受信信号の対象周波数が制限されるので、検知対象信号が存在することに応じて自乗加算結果に反映されやくなる。よって、検知の性能を向上できる。   According to this, since the target frequency of the reception signal to be square-added is limited by providing the narrow-band second filter, it is easily reflected in the square addition result depending on the presence of the detection target signal. Become. Therefore, the detection performance can be improved.

また、第8の態様(参考態様)であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第3の信号を出力するADコンバータと、前記ADコンバータの出力側に接続されて、平均化のされた第4の信号を出力する平均化部と、前記平均化部の出力側に接続された、自乗加算の演算を行い第5の信号を出力する自乗加算部と、前記自乗加算部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。 In addition, the spectrum detection apparatus according to the eighth aspect (reference aspect) has a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal may exist, and receives a first signal as an input and outputs a second signal; An AD converter connected to the output side of the filter that converts to a digital value and outputs a third signal; and an averaged fourth signal connected to the output side of the AD converter An output averaging unit; a square addition unit connected to the output side of the averaging unit for calculating a square addition and outputting a fifth signal; and a threshold connected to the output side of the square addition unit A determination unit that determines whether or not the detection target signal is present based on a comparison with a value and outputs a determination result signal.

これによれば、平均化部を設けたことにより、信号がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。よって、検知の性能を向上できる。   According to this, since the averaging unit is provided, the signal is less likely to be buried in noise and becomes highly reliable. Therefore, the detection performance can be improved.

また、第9の態様(参考態様)であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力する第1のフィルタと、前記第1のフィルタの出力側に接続された、前記第1のフィルタより狭帯域特性を有して該狭帯域特性でフィルタリングのされた第3の信号を出力する第2のフィルタと、前記第2のフィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第4の信号を出力するADコンバータと、前記ADコンバータの出力側に接続された、絶対値加算の演算を行い第5の信号を出力する絶対値加算部と、前記絶対値加算部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。 In addition, the spectrum detection apparatus according to the ninth aspect (reference aspect) has a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal can exist, receives the first signal as an input, and outputs the second signal. And a second filter connected to the output side of the first filter and having a narrower band characteristic than the first filter and outputting a third signal filtered with the narrowband characteristic. An AD converter connected to the output side of the second filter for converting to a digital value and outputting a fourth signal; and an absolute value addition operation connected to the output side of the AD converter. The absolute value adding unit that outputs the fifth signal and the threshold value connected to the output side of the absolute value adding unit is used to determine the presence / absence of the detection target signal and output a determination result signal Do ; And a tough.

これによれば、狭帯域の第2のフィルタを設けたことにより、絶対値加算を行う受信信号の対象周波数が制限されるので、検知対象信号が存在することに応じて絶対値加算結果に反映されやくなる。よって、検知の性能を向上できる。   According to this, since the target frequency of the reception signal to be subjected to the absolute value addition is limited by providing the narrow-band second filter, it is reflected in the absolute value addition result according to the presence of the detection target signal. It becomes easy to be done. Therefore, the detection performance can be improved.

また、第10の態様(参考態様)であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第3の信号を出力するADコンバータと、前記ADコンバータの出力側に接続されて、平均化のされた第4の信号を出力する平均化部と、前記平均化部の出力側に接続された、絶対値加算の演算を行い第5の信号を出力する絶対値加算部と、前記絶対値加算部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。 Further, the spectrum detection apparatus according to the tenth aspect (reference aspect) has a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal can exist, and receives a first signal as an input and outputs a second signal; An AD converter connected to the output side of the filter that converts to a digital value and outputs a third signal; and an averaged fourth signal connected to the output side of the AD converter An output averaging unit connected to the output side of the averaging unit, an absolute value addition unit that performs an absolute value addition operation and outputs a fifth signal, and an output side of the absolute value addition unit And a determination unit that determines the presence / absence of the detection target signal based on a comparison with a threshold value and outputs a determination result signal.

これによれば、平均化部を設けたことにより、信号がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。よって、検知の性能を向上できる。   According to this, since the averaging unit is provided, the signal is less likely to be buried in noise and becomes highly reliable. Therefore, the detection performance can be improved.

また、第11の態様であるスペクトラム検知方法は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有するフィルタで受信信号たる第1の信号をフィルタリングして第2の信号を得、前記フィルタの出力側に設けられたADコンバータでディジタル値への変換を行って第3の信号を得、前記ADコンバータの出力側に設けられた時間オフセット補正部で、前記第3の信号と前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いてスライディング相関を部分的に再度計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いて前記第3の信号の前記リファレンス信号との時間オフセットを見積もり、該時間オフセットを用いて時間オフセット補正を行って第4の信号を得、前記時間オフセット補正部の出力側に設けられたバッファで、バファリングのされた第5の信号を得、前記バッファの出力側に設けられた相関算出部で、前記リファレンス信号との相関を計算して第6の信号を得、前記相関算出部の出力側に設けられた判定部で、スレッショルド値との比較を行って前記検知対象信号のありなしの判定を行う。   The spectrum detection method according to the eleventh aspect obtains a second signal by filtering the first signal, which is a received signal, with a filter having a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal can exist. An AD converter provided on the output side performs conversion to a digital value to obtain a third signal, and a time offset correction unit provided on the output side of the AD converter performs the third signal and the detection target signal. Calculate the sliding correlation with a reference signal that has the same periodicity as that of the periodicity, and partially recalculate the sliding correlation using the range of sliding values where the obtained correlation values are close to the maximum. A time offset between the third signal and the reference signal is estimated using a sliding value range in which each correlation value is close to the maximum. A time offset correction is performed using the time offset to obtain a fourth signal, a buffer provided on the output side of the time offset correction unit obtains a buffered fifth signal, and the buffer output The correlation calculation unit provided on the side calculates the correlation with the reference signal to obtain a sixth signal, and the determination unit provided on the output side of the correlation calculation unit compares with the threshold value. The presence / absence of the detection target signal is determined.

これによれば、時間オフセット補正部によって受信信号がリファレンス信号との時間同期を有するものとなるので、算出された相関値がノイズに埋もれ難くかつ最大になり、検知性能が実質的に向上する。   According to this, since the received signal has time synchronization with the reference signal by the time offset correction unit, the calculated correlation value is hardly buried in the noise and maximized, and the detection performance is substantially improved.

本発明によれば、処理時間の短縮、低コスト性、および複雑化の回避を考慮に入れつつ、非常に低いパワーレベルのTV信号を低SNRにおいても検知できる、スペクトラムを検知する装置および方法を提供することができる。   According to the present invention, there is provided a spectrum detecting apparatus and method capable of detecting a TV signal having a very low power level even at a low SNR, while taking into consideration reduction of processing time, low cost, and avoidance of complexity. Can be provided.

以下での記載にかかわらず、図5、図6、図8、図9、図10、図12、図14、図15、およびそれらを参照する説明自体は実施形態ではなく参考例としての記載である。ただし、発明の実施形態として参照すべき事項を含んではいる。Regardless of the description below, FIG. 5, FIG. 6, FIG. 8, FIG. 9, FIG. 10, FIG. 12, FIG. is there. However, items to be referred to as embodiments of the invention are included.
一実施形態(第1の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is one Embodiment (1st Embodiment). DVB−Tの2Kモードにおける連続パイロット(CP)のサブキャリア位置を示す表。The table | surface which shows the subcarrier position of the continuous pilot (CP) in 2K mode of DVB-T. 各実施形態で用いられ得るリファレンスシーケンスの一例(PAL等の場合)を示す波形図。The wave form diagram which shows an example (in the case of PAL etc.) of the reference sequence which can be used by each embodiment. 別の(第2の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (2nd) embodiment. さらに別の(第3の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (3rd) embodiment. さらに別の(第4の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (4th) embodiment. さらに別の(第5の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (5th) embodiment. さらに別の(第6の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (6th) embodiment. さらに別の(第7の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (seventh) embodiment. さらに別の(第8の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (8th) embodiment. さらに別の(第9の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (9th) embodiment. さらに別の(第10の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (10th) embodiment. さらに別の(第11の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (11th) embodiment. さらに別の(第12の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (12th) embodiment. さらに別の(第13の)実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the spectrum detection apparatus which is another (13th) embodiment. 第1ないし第11の実施形態で用いることができる周波数オフセット補正部の構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of the frequency offset correction | amendment part which can be used by 1st thru | or 11th Embodiment.

以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。まず、各実施形態で用いられ得る主要な構成部分についてその原理的な説明を包括的に行う。そのあと、個別的な例を説明する。   Based on the above, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the principle of the main components that can be used in each embodiment will be comprehensively described. After that, individual examples will be described.

(時間オフセットの見積りおよび補正)
受信信号とリファレンスシーケンスとのスライディング相関を算出し、以下のステップを踏んで時間オフセットの見積りおよび補正を行う。
1.ピークになっているスライディング相関出力の位置m(シーケンス順)を見つけ、これを記録する(判定は行わない)。検知対象信号(DVB−T信号)の繰り返し時間で割れるインターバルで、これをM回(M>1)繰り返す。そして、得られたM個の位置mの分布に基づいて、発生頻度の高いmの範囲として時間オフセットの範囲を見積もる。
2.一部のスライディング相関の出力のうちで、ピークになっている位置mを見つけ、これを記録する(判定は行わない)。ここでの一部のスライディング相関は、1.での時間オフセットの範囲見積り結果により決める(つまり1.での発生頻度の高いmの範囲を用いる)。検知対象信号(DVB−T信号)の繰り返し時間で割れるインターバルで、これをK回(K>1)繰り返す。そして、得られたK個の位置mの分布に基づいて、発生頻度の高いmの範囲として時間オフセットの範囲を再度見積もる。
3.時間オフセットの正確性に精度を要する場合は、さらに一部のスライディング相関について2.を同様に行う。ここで、さらに一部のスライディング相関は、前回の時間オフセットの範囲見積り結果により決める(つまり前回において発生頻度の高いmの範囲を用いる)。
4.見積もられた時間オフセットの値に基づいて受信信号を時間補正(タイムシフト)する。
時間オフセットの見積りおよび補正は、実施形態上でのひとつの特徴点である。
(Time offset estimation and correction)
The sliding correlation between the received signal and the reference sequence is calculated, and the time offset is estimated and corrected according to the following steps.
1. Find the sliding correlation output position m (sequence order) in the peak and record it (no decision). This is repeated M times (M> 1) at an interval divided by the repetition time of the detection target signal (DVB-T signal). Based on the obtained distribution of M positions m, a time offset range is estimated as a range of m having a high occurrence frequency.
2. Among the outputs of some of the sliding correlations, a peak position m is found and recorded (not determined). Some sliding correlations here are: Is determined based on the result of estimating the time offset range in (i.e., the range of m having a high occurrence frequency in 1.) is used. This is repeated K times (K> 1) at an interval divided by the repetition time of the detection target signal (DVB-T signal). Then, based on the obtained distribution of K positions m, the time offset range is estimated again as a range of m having a high occurrence frequency.
3. If accuracy is required for the accuracy of the time offset, further some sliding correlations are performed. Do the same. Here, a part of the sliding correlation is determined based on the previous time offset range estimation result (that is, the range of m having a high occurrence frequency in the previous time is used).
4). The received signal is time-corrected (time-shifted) based on the estimated time offset value.
Estimating and correcting the time offset is one feature point in the embodiment.

(選択的(=部分的)スライディング相関の算出結果による判定)
スライディング相関の算出を選択的に(部分的に)行い、その算出結果を用いて受信信号に検知対象信号が存在するか、しないかの判定を行う。
(Decision based on the calculation result of selective (= partial) sliding correlation)
The sliding correlation is calculated selectively (partially), and using the calculation result, it is determined whether or not the detection target signal exists in the received signal.

純粋なTV信号xと、これと時間オフセットのないリファレンスシーケンスrefとの相関を取った結果は、時間オフセットのある場合に比較して大きく、最大(ピーク値)になる。これと同等の(同等に近い)相関結果を得て、スレッショルドに達しているかどうかの判定を行うとする。受信TV信号xは、純粋なTV信号xとノイズnとからなる。受信信号とレファレンスシーケンスrefとのスライディング相関は、次のように表わすことができる。
TV信号xが存在しないとき:
n・ref(m)=Σi=0 N−1ref(i)n(i+m),
i=0,1,…,N−1;m=0,1,…,N−1
・・・(1)
TV信号xが存在するとき:
x・ref(m)
=Rx0・ref(m)+Rn・ref(m)
=Σi=0 N−1ref(i)x(i+m)+Σi=0 N−1ref(i)n(i+m)
・・・(2)
ただし、Nは繰り返しパターンであるリファレンスシーケンスのサンプル数、mは0以上N未満の整数で示されるスライディング値、iはΣについての加算パラメータである。
Pure TV signal x 0, the result of taking the correlation between this and time without offset reference sequence ref is larger than when the time of the offset, the maximum (peak value). Assume that a correlation result equivalent to (similar to) the same is obtained, and it is determined whether the threshold has been reached. Received TV signal x is composed of a pure TV signal x 0 and noise n. The sliding correlation between the received signal and the reference sequence ref can be expressed as follows.
When the TV signal x 0 does not exist:
R n · ref (m) = Σ i = 0 N−1 ref (i) n (i + m),
i = 0, 1,..., N-1; m = 0, 1,.
... (1)
When the TV signal x 0 is present:
R x · ref (m)
= R x0 · ref (m) + R n · ref (m)
= Σ i = 0 N−1 ref (i) x 0 (i + m) + Σ i = 0 N−1 ref (i) n (i + m)
... (2)
Here, N is the number of samples of the reference sequence that is a repetitive pattern, m is a sliding value represented by an integer of 0 or more and less than N, and i is an addition parameter for Σ.

現実の受信TV信号xが有する、リファレンスシーケンスrefとの時間オフセット(つまり等価的に、相関Rx・refが最大となる位置m[なお、このmはノイズの影響で、異なる時刻での相関算出のたび変動する可能性がある])から、Rx0・refが最大となる位置mを見積もりたい。(なお、Rx0・refを最大値Rx0・ref maxとするような位置mを、N個の出力シーケンスの中で、L[Rx0・ref max]と表わす。)そこで、得られたRx・ref maxの位置mの情報から、Rx0・ref maxの位置mを見積もる。正しい位置mを選ぶことにより、式(1)の結果をTV信号が存在しないと確実に決するスレッショルドを用いて、式(2)の結果に対しては最高SNRの出力に基づいてスレッショルドに達しているかどうかの判定ができることになる。これは明らかに検知性能の向上になる。位置mの見積り精度から生じる制限で、正確な位置ではなくある範囲内として位置が分かるならば、スレッショルドに達しているかどうかの判定は、その範囲内の出力の中のピークを選ぶことで行う。 A time offset with respect to the reference sequence ref of the actual received TV signal x (that is, equivalently, a position m at which the correlation R x · ref is maximized. I want to estimate the position m where R x0 · ref is maximum. (The position m where R x0 · ref is the maximum value R x0 · ref max is represented as L [R x0 · ref max ] in the N output sequences.) The position m of R x0 · ref max is estimated from the information of the position m of x · ref max . By choosing the correct position m, a threshold is used to ensure that the result of equation (1) determines that no TV signal is present, and for the result of equation (2), the threshold is reached based on the output of the highest SNR. It can be determined whether or not. This clearly improves the detection performance. If the position is known as being within a certain range rather than the exact position due to a limitation arising from the estimation accuracy of the position m, whether or not the threshold has been reached is determined by selecting a peak in the output within that range.

そして、ここでは、もう少し進んだ方法を用い得る。まず、完全なスライディング相関(つまりm=0,1,…,N−1のすべての場合についてそれぞれ計算)の出力であるRx・refのうちの最大値(ピーク値)を有するものの位置mの分布(異なる時刻で繰り返し計算したものの分布)に基づいて、相対的に大きな範囲で時間オフセット(つまり、あるmの範囲)をラフに見積もる。その後、一部の(つまりその範囲のmについての)スライディング相関から得られるRx・refのうちのピーク値を有するものの位置mの分布(異なる時刻で繰り返し計算したものの分布)に基づいて、時間オフセット(つまり、あるmの範囲)を徐々に小さな範囲で正確に見積もる。このように一部のスライディング相関計算を何度も行ってスライディング相関を取る一部範囲を狭めることができ、これにより得られた位置m(の範囲)を適用すれば、Rx0・refもピークになる可能性が非常に高くなる。 And here a more advanced method can be used. First, at the position m of the one having the maximum value (peak value) of R x · ref which is an output of a perfect sliding correlation (that is, calculated for all cases of m = 0, 1,..., N−1). A time offset (that is, a certain m range) is roughly estimated in a relatively large range based on the distribution (a distribution of repetitive calculations at different times). Then, based on the distribution of the position m of the peak of R x · ref obtained from the sliding correlation (that is, for m in the range) (the distribution of the one repeatedly calculated at different times) The offset (that is, a certain m range) is accurately estimated gradually over a small range. In this way, a part of the sliding correlation calculation can be repeated many times to narrow a part of the range where the sliding correlation is obtained. If the position m (range) obtained by this is applied, the peak of R x0 · ref is also obtained. The possibility of becoming very high.

完全なスライディング相関を取ることに比較して、選択的な(=部分的な)スライディング相関を取ることは次の2つのアドバンテージがある。ひとつは、計算負荷の軽減およびシステムの複雑化回避である。もうひとつは、検知性能の向上であり、これは上記ですでに記載した理由による。スライディング相関を取る一部範囲は、時間オフセットの見積り結果に依存している。見積り結果は、正確な値として求めるのは困難で、通常は、ある範囲で示される。選択的(部分的)スライディング相関の結果による判定は、実施形態上でのひとつの特徴点である。   Compared to taking full sliding correlation, taking selective (= partial) sliding correlation has the following two advantages. One is to reduce calculation load and avoid system complexity. The other is improved detection performance, for the reasons already described above. A part of the range where the sliding correlation is taken depends on the estimation result of the time offset. The estimation result is difficult to obtain as an accurate value, and is usually shown in a certain range. The determination based on the result of the selective (partial) sliding correlation is one feature point in the embodiment.

(受信信号のシーケンスの一部の平均化)
(相関または相関に相当する算出結果の平均化)
受信信号のシーケンスの一部を平均化する。この一部はリファレンスシーケンスとの相関が取られるべきものである。また、相関または相関に相当する算出結果についてこれを平均化し、判定に供する。これらにより、SNRを向上する。また、意味ある程度で、計算負荷の軽減およびシステムの複雑化回避が達せられる場合もある。平均化は、理想的には、平均化の結果が次のデータを加えて算出し直した結果と変わらなくなるまで行うことができるが、そこまで待たず適当な数のデータの平均化を用いることもできる。平均化を適宜用いることは、実施形態上でのひとつの特徴点である。
(Averaging part of the received signal sequence)
(Correlation or averaging of calculation results corresponding to correlation)
A part of the sequence of received signals is averaged. Part of this should be correlated with the reference sequence. Further, the correlation or the calculation result corresponding to the correlation is averaged and used for determination. As a result, the SNR is improved. In some cases, the calculation load can be reduced and the complexity of the system can be avoided to some extent. Averaging can ideally be performed until the result of the averaging does not differ from the result of recalculation with the addition of the next data, but it is not necessary to wait until that time and use the averaging of an appropriate number of data. You can also. The use of averaging appropriately is one feature on the embodiment.

(相関がI、Qチャンネルの一方だけで算出される場合についての対処)
相関がIチャンネル、Qチャンネルのうちの一方だけでなされる場合についての対処については以下である。
(Measures for the case where the correlation is calculated for only one of the I and Q channels)
The following describes how to deal with the case where the correlation is performed on only one of the I channel and the Q channel.

受信TV信号がDVB−T信号の場合、相関(あるいはスライディング相関)がIチャンネル、Qチャンネルの両チャンネルでなく一方だけでなされるなら、検知対象信号(DVB−T信号)の位相偏差が実質的に検知性能を劣化させる。すなわち、
x・ref=Rx0・ref+Rn・ref=|Rx0・ref|cos(φ)+Rn・ref
x・ref:ノイズを含むDVB−Tの、リファレンスシーケンスとの相関
x0・ref:純粋なDVB−T信号の、リファレンスシーケンスとの相関(xは純粋なDVB−T信号)
n・ref:ノイズとリファレンスシーケンスとの相関
φ:純粋なDVB−T信号の、リファレンスシーケンスとの位相偏差
φ=2kπ±(1/2)π(k=0,1,…)でRx0・refはゼロである。このような影響は、例えば、相関出力の絶対値を平均化することで軽減できる。すなわち、
/Rx・ref=Σ|R x・ref|=Σ|R x0・ref||cos(φ)|+Σ|R n・ref
この方法でノイズをキャンセルできないが、Rx0・ref=0となる最悪のケースに陥るのを避けることができる。位相偏差が生じることへの対処は、実施形態上でのひとつの特徴点である。
When the received TV signal is a DVB-T signal, the phase deviation of the detection target signal (DVB-T signal) is substantial if the correlation (or sliding correlation) is made only with one channel, not both the I channel and Q channel. The detection performance is degraded. That is,
R x · ref = R x0 · ref + R n · ref = | R x0 · ref | cos (φ) + R n · ref
R x · ref : Correlation of noise-containing DVB-T with reference sequence R x0 · ref : Correlation of pure DVB-T signal with reference sequence (x 0 is pure DVB-T signal)
R n · ref : Correlation between noise and reference sequence φ: Phase deviation of pure DVB-T signal from reference sequence φ = 2kπ ± (1/2) π (k = 0, 1,...) R x0 -Ref is zero. Such influence can be reduced by, for example, averaging the absolute value of the correlation output. That is,
/ R x · ref = Σ i | R i x · ref | = Σ i | R i x0 · ref || cos (φ i) | + Σ i | R i n · ref |
Although noise cannot be canceled by this method, it is possible to avoid falling into the worst case in which R x0 · ref = 0. Dealing with the occurrence of the phase deviation is one feature point in the embodiment.

(特定帯域抽出フィルタリング)
また、例えばPAL信号の場合のような周波数領域でパワー分布が変化する信号に対しては、受信信号の電力の高い帯域に対して狭帯域のフィルタリングをすることでSNRを向上することができる。また、例えばDVB−T信号の場合は、TV信号に割り当てられた帯域のうちで特に信号帯域に対して狭帯域のフィルタリングをすることでSNRを向上することができる。あるいは、DVB−T信号の場合、パイロット電力が高められたサブキャリアの周波数帯を抽出できるくし型フィルタを用いてフィルタリングし、SNRを向上することも考えられる。これらにより、検知性能を高めることができる。このような特定帯域のフィルタリングは、実施形態上でのひとつの特徴点である。
(Specific band extraction filtering)
For a signal whose power distribution changes in the frequency domain as in the case of, for example, a PAL signal, the SNR can be improved by performing narrowband filtering on the high-power band of the received signal. Further, for example, in the case of a DVB-T signal, the SNR can be improved by performing narrow band filtering particularly on the signal band among the bands allocated to the TV signal. Alternatively, in the case of a DVB-T signal, it may be possible to improve the SNR by performing filtering using a comb filter that can extract a subcarrier frequency band in which pilot power is increased. By these, detection performance can be improved. Such filtering of a specific band is one feature point in the embodiment.

各実施形態は、特に、テレビジョンホワイトスペース(TVWS)周波数帯における通信環境下、非常に低レベルのTV信号を検出するため用いられ、コグニティブ無線通信およびそのネットワークに適用することができる。   Each embodiment is used to detect very low level TV signals, especially in a communication environment in the Television White Space (TVWS) frequency band, and can be applied to cognitive radio communications and networks thereof.

図1は、一実施形態(第1の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、このスペクトラム検知装置は、TVチャンネルBPF、特定帯域抽出フィルタ12(随意的構成)、ベースバンド変換部13(随意的構成)、ADコンバータ14、時間オフセット補正部15、周波数オフセット補正部16(随意的構成)、バッファ17、平均化部18(随意的構成)、選択的スライディング相関算出部19、ピーク相関出力検出部20、判定部21を有する。図中に示した構成のうち破線で描いたものは、随意的に設けることができるものである。この点は、ほかの図においても同じである。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus according to one embodiment (first embodiment). As shown in FIG. 1, this spectrum detection apparatus includes a TV channel BPF, a specific band extraction filter 12 (optional configuration), a baseband conversion unit 13 (optional configuration), an AD converter 14, a time offset correction unit 15, a frequency An offset correction unit 16 (optional configuration), a buffer 17, an averaging unit 18 (optional configuration), a selective sliding correlation calculation unit 19, a peak correlation output detection unit 20, and a determination unit 21 are included. What was drawn with a broken line among the configurations shown in the figure can be optionally provided. This is the same in other figures.

TVチャンネルBPF11は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、RF信号を入力として受け入れ、これに対応してフィルタリングされた信号を出力する帯域通過フィルタである。その帯域幅は、各TV信号のそれぞれの規格に応じて、例えば、6MHz、7MHz、8MHzなどと設定し得る。   The TV channel BPF 11 is a band-pass filter that accepts an RF signal as input and has a filtered signal corresponding to the RF signal having a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal can exist. The bandwidth can be set to, for example, 6 MHz, 7 MHz, 8 MHz, or the like according to the standard of each TV signal.

特定帯域抽出フィルタ12は、TVチャンネルBPF11より狭い通過帯域特性を有するフィルタである。検知対象信号の周期性に鑑みて、それと同様の通過帯域幅を有するフィルタとすることができる。例えば、検知対象信号がPALである場合には、15kHz(水平同期周波数)の通過帯域のBPFを用いることができる。また、例えばDVB−T信号の場合は、TV信号に割り当てられた帯域のうちで特に信号帯域に対しての狭帯域フィルタとすることができる。あるいは、DVB−T信号の場合、パイロット電力が高められたサブキャリアの周波数帯を抽出できるくし型フィルタを用いることも考えられる。このような特定帯域抽出のフィルタリングをすることで信号の検知に用いない帯域を実質的にカットし、これにより、結果的にスペクトラムの検知性能を高めることができる。   The specific band extraction filter 12 is a filter having a pass band characteristic narrower than that of the TV channel BPF 11. In view of the periodicity of the detection target signal, a filter having the same pass bandwidth can be obtained. For example, when the detection target signal is PAL, a BPF having a passband of 15 kHz (horizontal synchronization frequency) can be used. Further, for example, in the case of a DVB-T signal, it can be a narrow band filter particularly for a signal band among bands allocated to a TV signal. Alternatively, in the case of a DVB-T signal, it may be possible to use a comb filter that can extract a subcarrier frequency band in which pilot power is increased. By performing such filtering for extracting a specific band, a band not used for signal detection is substantially cut, and as a result, spectrum detection performance can be improved.

ベースバンド変換部13は、RF信号をベースバンド帯域の信号に周波数変換するものである。これは、TVチャンネルBPF11に入力されるRF信号が、伝送のため変調された信号になっていることに応じたものであるが、設けることは必須ではなく、以降の信号処理をRF帯でなすことも可能である。   The baseband conversion unit 13 converts the RF signal into a baseband signal. This is in accordance with the fact that the RF signal input to the TV channel BPF 11 is a signal modulated for transmission, but it is not essential to provide it, and the subsequent signal processing is performed in the RF band. It is also possible.

ADコンバータ14は、入力のアナログ信号を所定の周波数でサンプリングし、さらにディジタル信号に変換するものである。ディジタル信号に変換することで、以降の信号処理(とりわけ時間オフセット補正部15での処理)をソフトウエアで行うことが容易になる。   The AD converter 14 samples an input analog signal at a predetermined frequency and further converts it into a digital signal. By converting to a digital signal, subsequent signal processing (especially processing by the time offset correction unit 15) can be easily performed by software.

時間オフセット補正部15は、選択的スライディング相関算出部19でのリファレンスシーケンスとの相関算出動作に先立ち、リファレンスシーケンスとの時間差(時間オフセット)を取り除くように入力のディジタル信号を補正(タイムシフト)するものである。そこで、リファレンスシーケンスについて、まず説明する。リファレンスシーケンスは、検知対象信号が持っている周期性と同様の周期性を有してこの装置でローカルに発生されている信号である。   Prior to the correlation calculation operation with the reference sequence in the selective sliding correlation calculation unit 19, the time offset correction unit 15 corrects (time shifts) the input digital signal so as to remove the time difference (time offset) from the reference sequence. Is. Therefore, the reference sequence will be described first. The reference sequence is a signal that has a periodicity similar to that of the detection target signal and is generated locally by this apparatus.

リファレンスシーケンスのローカルな生成については以下である。   The local generation of the reference sequence is as follows.

1)検知対象信号がDVB−Tおよび同様のTV信号の場合:
DVB−Tでは、大雑把にサブキャリアのトータルの10%がブーストされたパイロットのため当てられている。ブーストされたパイロットは、連続パイロット(continual pilot:CP)と分散パイロット(scatter pilot:SP)とを含み、それらの位置と大きさとは、次のようになっている。すなわち、
p,l,k=4(1−2ω)/3
ここで、シーケンスωは、多項式X11+X+1を使いその初期状態を(11111111111)とした擬似ランダム2進シーケンス(pseudo random binary sequence:PRBS)発生器によって得られる。kは、CP、SPが置かれたサブキャリアの位置で次のようになっている。すなわち、2KモードにおけるCPのサブキャリア位置が図2に示される。SPは、k−3 (l mod 4)の計算値が12で割れる数の、残ったサブキャリアに置かれる(なお「l mod 4」は、lを被除数とした4を法とする剰余数)。
1) When detection target signal is DVB-T and similar TV signal:
In DVB-T, roughly 10% of the total subcarriers are allocated for the boosted pilot. The boosted pilot includes a continuous pilot (CP) and a scattered pilot (SP), and their positions and sizes are as follows. That is,
C p, l, k = 4 (1-2ω k ) / 3
Here, the sequence ω k is obtained by a pseudo random binary sequence (PRBS) generator using a polynomial X 11 + X 2 +1 and setting its initial state to (11111111111). k is as follows at the position of the subcarrier where CP and SP are placed. That is, the subcarrier position of the CP in 2K mode is shown in FIG. The SP is placed on the remaining subcarriers as many as the calculated value of k-3 (l mod 4) divided by 12 (where “l mod 4” is the remainder modulo 4 with l as the dividend). .

DVB−Tでは、このように配置されたパイロット信号により、4シンボルで周期性の信号となる。リファレンスシーケンスは、このような4シンボルに倣った繰り返し信号として発生する。   In DVB-T, the pilot signal arranged in this way becomes a periodic signal with 4 symbols. The reference sequence is generated as a repetitive signal following such 4 symbols.

2)PAL、NTSC、SECAM、およびほかの同様のTV信号の場合:
生成された信号の例を図3に示す。これは、水平同期パルスおよび中程度の値に設定された輝度信号(Y信号)を有する。すなわち、この場合のリファレンスシーケンスは、水平同期周波数の繰り返し信号として発生する。なお、輝度信号レベルは可変である。
2) For PAL, NTSC, SECAM, and other similar TV signals:
An example of the generated signal is shown in FIG. It has a horizontal sync pulse and a luminance signal (Y signal) set to a medium value. That is, the reference sequence in this case is generated as a repetitive signal of the horizontal synchronization frequency. Note that the luminance signal level is variable.

以上のように発生されているローカルのリファレンスシーケンスに対して時間差がなくなるように、ADコンバータ14からのディジタル信号を補正(タイムシフト)するのが時間オフセット補正部15の機能である。   The function of the time offset correction unit 15 is to correct (time shift) the digital signal from the AD converter 14 so that there is no time difference with respect to the local reference sequence generated as described above.

時間オフセット補正部15は、その機能としてソフトウエアを用いて構成することができる。時間オフセット補正部15には、図示していないが、リファレンスシーケンスの生成部が設けられており、さらに、時間オフセット補正部15へ入力されたディジタル信号とリファレンスシーケンスとのスライディング相関を算出するスライディング相関算出部が存在する。時間オフセット補正部15の中でのその処理過程は、以下のようになる。
1.ピークになっているスライディング相関出力の位置m(シーケンス順)を見つけ、これを記録する(判定は行わない)。検知対象信号(DVB−T信号)の繰り返し時間で割れるインターバルで、これをM回(M>1)繰り返す。そして、得られたM個の位置mの分布に基づいて、発生頻度の高いmの範囲として時間オフセットの範囲を見積もる。
The time offset correction unit 15 can be configured using software as its function. Although not shown, the time offset correction unit 15 is provided with a reference sequence generation unit, and further, a sliding correlation for calculating a sliding correlation between the digital signal input to the time offset correction unit 15 and the reference sequence. There is a calculator. The process in the time offset correction unit 15 is as follows.
1. Find the sliding correlation output position m (sequence order) in the peak and record it (no decision). This is repeated M times (M> 1) at an interval divided by the repetition time of the detection target signal (DVB-T signal). Based on the obtained distribution of M positions m, a time offset range is estimated as a range of m having a high occurrence frequency.

上記で「スライディング相関」については以下である。
ADコンバータ14から得たディジタル信号とレファレンスシーケンスrefとのスライディング相関は、次のように表わすことができる。
TV信号xが存在しないとき:
n・ref(m)=Σi=0 N−1ref(i)n(i+m),
i=0,1,…,N−1;m=0,1,…,N−1
・・・(1)
TV信号xが存在するとき:
x・ref(m)
=Rx0・ref(m)+Rn・ref(m)
=Σi=0 N−1ref(i)x(i+m)+Σi=0 N−1ref(i)n(i+m)
・・・(2)
ただし、Nは繰り返しパターンであるリファレンスシーケンスのサンプル数、mは0以上N未満の整数で示されるスライディング値、iはΣについての加算パラメータである。
The “sliding correlation” is as follows.
The sliding correlation between the digital signal obtained from the AD converter 14 and the reference sequence ref can be expressed as follows.
When the TV signal x 0 does not exist:
R n · ref (m) = Σ i = 0 N−1 ref (i) n (i + m),
i = 0, 1,..., N-1; m = 0, 1,.
... (1)
When the TV signal x 0 is present:
R x · ref (m)
= R x0 · ref (m) + R n · ref (m)
= Σ i = 0 N−1 ref (i) x 0 (i + m) + Σ i = 0 N−1 ref (i) n (i + m)
... (2)
Here, N is the number of samples of the reference sequence that is a repetitive pattern, m is a sliding value represented by an integer of 0 or more and less than N, and i is an addition parameter for Σ.

上記1.に続いて次を行う。
2.一部のスライディング相関の出力のうちで、ピークになっている位置mを見つけ、これを記録する(判定は行わない)。ここでの一部のスライディング相関は、1.での時間オフセットの範囲見積り結果により決める(つまり1.での発生頻度の高いmの範囲を用いる)。検知対象信号(DVB−T信号)の繰り返し時間で割れるインターバルで、これをK回(K>1)繰り返す。そして、得られたK個の位置mの分布に基づいて、発生頻度の高いmの範囲として時間オフセットの範囲を再度見積もる。
Above 1. Following is the following.
2. Among the outputs of some of the sliding correlations, a peak position m is found and recorded (not determined). Some sliding correlations here are: Is determined based on the result of estimating the time offset range in (i.e., the range of m having a high occurrence frequency in 1.) is used. This is repeated K times (K> 1) at an interval divided by the repetition time of the detection target signal (DVB-T signal). Then, based on the obtained distribution of K positions m, the time offset range is estimated again as a range of m having a high occurrence frequency.

上記2.に続いて次を行う。
3.時間オフセットの正確性に精度を要する場合は、さらに一部のスライディング相関について2.を同様に行う。ここで、さらに一部のスライディング相関は、前回の時間オフセットの範囲見積り結果により決める(つまり前回において発生頻度の高いmの範囲を用いる)。
2. Following is the following.
3. If accuracy is required for the accuracy of the time offset, further some sliding correlations are performed. Do the same. Here, a part of the sliding correlation is determined based on the previous time offset range estimation result (that is, the range of m having a high occurrence frequency in the previous time is used).

上記3.に続いて次を行う。
4.見積もられた時間オフセットの値に基づいて(時間オフセットが範囲として得られた場合はその代表値(例えば平均値、モード、メジアンなど)を用いて)、ADコンバータ14から得たディジタル信号を時間補正(タイムシフト)し、出力する。
3. above. Following is the following.
4). Based on the estimated time offset value (if the time offset is obtained as a range, using a representative value (for example, average value, mode, median, etc.)), the digital signal obtained from the AD converter 14 is converted to the time. Correct (time shift) and output.

時間オフセット補正部15により、ADコンバータ14からのディジタル信号は、ローカルのリファレンスシーケンスに対して時間差がなくなるように補正される(その際に実際に用いられたmは、ノイズの影響で正しい値ではない可能性があるが、少なくともそれに近い値にはなる)。これにより、後述する選択的スライディング相関算出部19での相関算出結果は、時間オフセットを維持した場合に比較して大きな値になり、ノイズに埋もれ難く判定に適したものになる。   The time offset correction unit 15 corrects the digital signal from the AD converter 14 so that there is no time difference with respect to the local reference sequence (m actually used at that time is a correct value due to the influence of noise). It may not be at least close to that). As a result, the correlation calculation result in the selective sliding correlation calculation unit 19 to be described later becomes a large value as compared with the case where the time offset is maintained, and is not buried in noise and is suitable for determination.

周波数オフセット補正部16は、これに入力される信号が有する周波数オフセットを補正するものである。周波数オフセットは、TV信号がTVチャンネルBPF11に届くまでの間で一定の伝送媒体を経ているため発生している可能性がある。このような周波数オフセットを放置するよりもこれを補正すれば、選択的スライディング相関19などの以降の処理結果は、改善する。周波数オフセット補正部16の具体的な構成例については、後述する(図16)。   The frequency offset correction unit 16 corrects a frequency offset included in a signal input thereto. The frequency offset may be generated because a certain transmission medium passes through until the TV signal reaches the TV channel BPF11. If such a frequency offset is corrected rather than left, the subsequent processing result such as the selective sliding correlation 19 is improved. A specific configuration example of the frequency offset correction unit 16 will be described later (FIG. 16).

バッファ17は、これに入力される信号を一定時間貯めておくものである。平均化部18は、これに入力される信号を平均化してSNRを改善するための構成である。   The buffer 17 stores a signal input thereto for a predetermined time. The averaging unit 18 is configured to improve the SNR by averaging signals input thereto.

選択的スライディング相関算出部19は、これに入力される信号とリファレンスシーケンスとの相関を算出するものである。ここで、これに入力される信号とリファレンスシーケンスとは、すでに時間オフセット補正部15のはたらきにより、それらの間の時間オフセットが(ほぼ)補正された関係の信号になっている。したがって、スライディング相関といってもm=0からm=N−1までの(すなわち完全な)スライディング相関値のそれぞれを計算するには及ばず、m=0前後の一部のスライディング相関値を計算すれば、これが、すべてのmで計算した各値の中でのピーク値を可能性高く含んでいる。   The selective sliding correlation calculator 19 calculates a correlation between a signal input thereto and a reference sequence. Here, the signal input to this and the reference sequence are signals having a relationship in which the time offset between them has been (almost) corrected by the operation of the time offset correction unit 15. Therefore, even if the sliding correlation is referred to, it is not necessary to calculate each of the sliding correlation values from m = 0 to m = N−1 (that is, complete), and some sliding correlation values around m = 0 are calculated. If this is the case, this will likely include a peak value in each value calculated for all m.

ここで、一部のスライディング相関値の計算は、すでに時間オフセット補正部15で最終的に見積もられたmの範囲に基づいて、その計算の範囲を決めることができる。   Here, the calculation range of a part of the sliding correlation values can be determined based on the range of m that has already been finally estimated by the time offset correction unit 15.

完全なスライディング相関を取ることに比較して、一部の選択的な(=部分的な)スライディング相関を取ることは次の2つのアドバンテージがある。ひとつは、計算負荷の軽減およびシステムの複雑化回避である。もうひとつは、相関算出のピーク値を確率高く得ることによる、検知性能の向上である。   Compared with taking full sliding correlation, taking some selective (= partial) sliding correlation has the following two advantages. One is to reduce calculation load and avoid system complexity. The other is improvement of detection performance by obtaining a peak value of correlation calculation with high probability.

ピーク相関出力検出部20は、選択的スライディング相関算出部19の算出結果のうちから、ピークとなっている値を選択するものである。判定部21は、ピーク相関出力検出部20の出力側に位置して、あらかじめ決められたスレッショルド値との比較から検知対象信号のありなしの判定を行い、判定結果信号を出力するものである。   The peak correlation output detection unit 20 selects a peak value from the calculation results of the selective sliding correlation calculation unit 19. The determination unit 21 is located on the output side of the peak correlation output detection unit 20, determines whether or not the detection target signal is present from comparison with a predetermined threshold value, and outputs a determination result signal.

この実施形態によれば、必須的に、以下の利点がある。まず、時間オフセット補正部15によって検知対象信号がリファレンスシーケンスとの時間同期を有するものとなるので、算出された相関値がノイズに埋もれ難くかつ(ほぼ)最大になり、検知性能が顕著に向上する。また、選択的スライディング相関算出部19で、一部の選択的な(=部分的な)スライディング相関の算出を行うので、計算負荷の軽減およびシステムの複雑化回避が実現するとともに、相関算出のピーク値を確率高く得ることによって検知性能が向上する。   According to this embodiment, the following advantages are essential. First, since the detection target signal has time synchronization with the reference sequence by the time offset correction unit 15, the calculated correlation value is hardly buried in the noise and becomes (almost) the maximum, and the detection performance is remarkably improved. . In addition, since the selective sliding correlation calculation unit 19 calculates some selective (= partial) sliding correlations, the calculation load can be reduced and the complexity of the system can be reduced. The detection performance is improved by obtaining a value with high probability.

次に、図4は、別の実施形態(第2の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is another embodiment (second embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

このスペクトラム検知装置では、図1中の選択的スライディング相関算出部19に代えて、単純な相関算出部19Aを用いる。また、相関算出部19Aの算出結果はひとつの値の出力となるので、図1中のピーク相関出力検出部20は不要になる。   In this spectrum detection apparatus, a simple correlation calculation unit 19A is used instead of the selective sliding correlation calculation unit 19 in FIG. Further, since the calculation result of the correlation calculation unit 19A is an output of one value, the peak correlation output detection unit 20 in FIG. 1 is not necessary.

このスペクトラム検知装置は、図1に示したものをシンプル化したものと言える。すなわち、相関算出部19Aに入力される信号とリファレンスシーケンスとは、すでに時間オフセット補正部15のはたらきにより、それらの間の時間オフセットが(ほぼ)補正された関係の信号になっている。これは、図1を参照して説明した点である。したがって、相関算出部19Aに入力される信号とリファレンスシーケンスとを用いて単純に相関値を計算すれば、スライディング相関の中のピークを得ている可能性が非常に高い。そこで、このようにして得た相関値を判定部21に出力して判定を行う。   This spectrum detector can be said to be a simplified version of that shown in FIG. That is, the signal input to the correlation calculation unit 19A and the reference sequence are signals having a relationship in which the time offset between them has already been (almost) corrected by the operation of the time offset correction unit 15. This is the point described with reference to FIG. Therefore, if the correlation value is simply calculated using the signal input to the correlation calculation unit 19A and the reference sequence, it is very likely that a peak in the sliding correlation has been obtained. Therefore, the correlation value obtained in this way is output to the determination unit 21 for determination.

このスペクトラム検知装置も、時間オフセット補正部15によって検知対象信号がリファレンスシーケンスとの時間同期を有するものとされているので、算出された相関値がノイズに埋もれ難くかつ(ほぼ)最大になり、検知性能が顕著に向上している。   Also in this spectrum detection device, since the signal to be detected has time synchronization with the reference sequence by the time offset correction unit 15, the calculated correlation value is difficult to be buried in the noise and becomes (almost) the maximum, and the detection is performed. The performance is significantly improved.

次に、図5は、さらに別の実施形態(第3の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (third embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

このスペクトラム検知装置では、特定帯域抽出フィルタ12を必須的に設けることにする一方、時間オフセット補正部15を随意的な構成としている。その他の点は図4に示したスペクトラム検知装置と同じである。   In this spectrum detection apparatus, the specific band extraction filter 12 is essential, while the time offset correction unit 15 is optionally configured. The other points are the same as those of the spectrum detection apparatus shown in FIG.

これによれば、特定帯域抽出フィルタ12を設けたことにより、相関を取る検知対象信号の対象周波数が制限される。よって、検知にあまり影響を与えない帯域が取り除かれ、ノイズの影響を受け難く、検知対象信号が存在すればその存在が相関算出結果に反映されやくなる。これにより、スペクトラム検知の性能を向上できる。なお、時間オフセット補正部15を設けない場合、相関算出部19Aでの相関算出は、一般に、時間オフセットがある信号どうしの相関算出になるので、必ずしもピーク値を得ることにはならない。しかしながら一定の相関値を算出することはできるので、これにより判定を行うことができる。   According to this, by providing the specific band extraction filter 12, the target frequency of the detection target signal to be correlated is limited. Therefore, a band that does not significantly affect detection is removed, it is difficult to be affected by noise, and if there is a detection target signal, its presence is easily reflected in the correlation calculation result. Thereby, the performance of spectrum detection can be improved. When the time offset correction unit 15 is not provided, the correlation calculation by the correlation calculation unit 19A is generally a correlation calculation between signals having a time offset, and thus a peak value is not necessarily obtained. However, since a constant correlation value can be calculated, it is possible to make a determination.

次に、図6は、さらに別の実施形態(第4の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (fourth embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

このスペクトラム検知装置は、図5に示したものと比較して、特定帯域抽出フィルタ12を随意的な構成に戻す一方、相関算出部19Aに代えて、乗算部19B、積算部22を設けた構成になっている。   Compared with the one shown in FIG. 5, this spectrum detection device returns the specific band extraction filter 12 to an optional configuration, while providing a multiplication unit 19B and an integration unit 22 instead of the correlation calculation unit 19A. It has become.

乗算部19Bは、検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンスシーケンスとの乗算を行いさらに乗算結果の絶対値を出力するものである。積算部19Bは、リファレンスシーケンスの長さに応じた積算演算を行いその結果を出力するものである。すなわち、乗算部19Bおよび積算部22は、図5における相関算出部19Aとの比較において、積を計算し続いて和を計算する過程で、積を絶対値に変換してから和を計算するように変更したものと言える。   The multiplier 19B performs multiplication with a reference sequence having the same periodicity as that of the detection target signal, and further outputs an absolute value of the multiplication result. The integration unit 19B performs an integration operation according to the length of the reference sequence and outputs the result. That is, the multiplication unit 19B and the integration unit 22 calculate the sum after converting the product into an absolute value in the process of calculating the product and subsequently calculating the sum in comparison with the correlation calculation unit 19A in FIG. It can be said that it was changed to.

このスペクトラム検知装置は、例えば検知対象信号がDVB−T信号のような信号の場合であって、相関算出がIチャンネル、Qチャンネルの両チャンネルでなく一方だけでなされる場合にも有用になる構成である。このような場合、検知対象信号の、リファレンスシーケンスとの位相偏差により、最悪の場合、通常の相関算出ではその値はゼロになってしまう。そこで、相関を算出する過程で積を算出したらこれを絶対値に変換し、しかるのち和を計算する。これによれば、相関算出値がゼロになるような最悪の場合を回避できるので、検知性能を維持することができる。   This spectrum detection apparatus is useful when, for example, the signal to be detected is a signal such as a DVB-T signal, and the correlation calculation is performed by only one of the channels, not the I channel and the Q channel. It is. In such a case, due to the phase deviation of the detection target signal from the reference sequence, in the worst case, the value becomes zero in normal correlation calculation. Therefore, if the product is calculated in the process of calculating the correlation, it is converted into an absolute value, and then the sum is calculated. According to this, since the worst case where the correlation calculation value becomes zero can be avoided, the detection performance can be maintained.

次に、図7は、さらに別の実施形態(第5の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (fifth embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

このスペクトラム検知装置は、図4に示したものをさらに改善したものである。すなわち、相関算出部19Aの出力側でかつ判定部21の前段部に、バッファ23、およびさらにその出力側に平均化部24を新たに設けている。なお、図4においてバッファ17の出力側で相関算出部19Aの前段側に設けられていた平均化部18は、設けないことにする。平均化部18を設けない代わりに相関算出部19Aの出力側に平均化部24を設けた構成とも言える。   This spectrum detector is a further improvement of that shown in FIG. That is, a buffer 23 and an averaging unit 24 are newly provided on the output side of the correlation calculation unit 19 </ b> A and on the preceding stage of the determination unit 21. In FIG. 4, the averaging unit 18 provided on the output side of the buffer 17 and on the upstream side of the correlation calculation unit 19A is not provided. It can be said that the averaging unit 24 is provided on the output side of the correlation calculating unit 19A instead of providing the averaging unit 18.

バッファ23は、相関算出部19Aで算出された相関値を、その算出のたび(つまり複数回)蓄える。平均化部24は、バッファ23に蓄えられた複数の相関値を用い、その平均を計算して出力する。このような構成によれば、平均化部24の出力において、検知対象信号が存在しない場合と存在する場合とにおける、それらの出力値の違いは、1回のみの相関値を用いた場合より非常に顕著になる。したがって、信頼性の高い判定が可能になる。   The buffer 23 stores the correlation value calculated by the correlation calculation unit 19A every time the calculation is performed (that is, a plurality of times). The averaging unit 24 calculates and outputs an average of a plurality of correlation values stored in the buffer 23. According to such a configuration, in the output of the averaging unit 24, the difference between the output values in the case where the detection target signal does not exist and the case where the detection target signal exists is much greater than in the case where only one correlation value is used. Becomes prominent. Therefore, highly reliable determination is possible.

なお、図4に示したように相関算出部19Aの前段側にも平均化部18を設けてもよいが、一般に平均化部を設けるとその前段で必要なバッファにより、コストと処理時間がかかる。そこで、この図7に示すスペクトラム検知装置では、相関算出部19Aの出力側だけに平均化部24を設けている。   As shown in FIG. 4, the averaging unit 18 may be provided on the upstream side of the correlation calculating unit 19A, but generally, if the averaging unit is provided, cost and processing time are required due to a buffer required in the previous stage. . Therefore, in the spectrum detection apparatus shown in FIG. 7, the averaging unit 24 is provided only on the output side of the correlation calculation unit 19A.

次に、図8は、さらに別の実施形態(第6の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (sixth embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

このスペクトラム検知装置は、図7に示したスペクトラム検知装置と比較して、時間オフセット補正部15を随意的な構成としている。その他の点は図7に示したものと同じである。時間オフセット補正部15を設けない場合、相関算出部19Aでの相関算出は、一般に、時間オフセットがある信号どうしの相関算出になるので、必ずしもピーク値を得ることにはならない。しかしながら一定の相関値を算出することはできるので、これにより判定を行うことができる。   In this spectrum detection apparatus, the time offset correction unit 15 is optionally configured as compared with the spectrum detection apparatus shown in FIG. The other points are the same as those shown in FIG. When the time offset correction unit 15 is not provided, the correlation calculation by the correlation calculation unit 19A is generally a correlation calculation between signals having a time offset, and thus a peak value is not necessarily obtained. However, since a constant correlation value can be calculated, it is possible to make a determination.

そして、すでに図7を参照して説明したように、バッファ23および平均化部24を設けているので、検知対象信号が存在しない場合と存在する場合とにおける、それらの出力値の違いは、1回のみの相関値を用いた場合より非常に顕著になる。したがって、信頼性の高い判定が可能になる。   Since the buffer 23 and the averaging unit 24 are provided as already described with reference to FIG. 7, the difference between the output values when the detection target signal does not exist and when it exists is 1 This is much more noticeable than when only one-time correlation values are used. Therefore, highly reliable determination is possible.

次に、図9は、さらに別の実施形態(第7の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (seventh embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

このスペクトラム検知装置は、上記で説明した各実施形態での一部要素を選択的に採り入れて構成している。すなわち、乗算部19Bおよび積算部22については、図6に示したスペクトラム検知装置と同じである。作用および効果も同様である。また、バッファ25および平均化部26については、図8中に示したバッファ23および平均化部24と同じである。作用および効果も同様である。   This spectrum detection apparatus is configured by selectively adopting some elements in each of the embodiments described above. That is, the multiplication unit 19B and the integration unit 22 are the same as those in the spectrum detection apparatus shown in FIG. The operation and effect are the same. The buffer 25 and the averaging unit 26 are the same as the buffer 23 and the averaging unit 24 shown in FIG. The operation and effect are the same.

次に、図10は、さらに別の実施形態(第8の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (eighth embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

このスペクトラム検知装置を、図6に示したものとの比較で説明する。図10に示すスペクトラム検知装置は、図6における乗算部19Bおよび積算部22に代えて、スライディング相関算出部19C、バッファ27、平均化部28、絶対値出力計算部29、およびピーク出力検出部30を設けた構成になっている。   This spectrum detection apparatus will be described in comparison with that shown in FIG. 10 replaces the multiplication unit 19B and the integration unit 22 shown in FIG. 6 with a sliding correlation calculation unit 19C, a buffer 27, an averaging unit 28, an absolute value output calculation unit 29, and a peak output detection unit 30. Is provided.

スライディング相関算出部19Cは、リファレンス信号とのスライディング相関を計算して各相関値(m=0からN−1)を出力する。バッファ27は、スライディング相関算出部19Cの出力側に接続されて、バファリングのされた信号を出力する。平均化部28は、バッファ27の出力側に接続されて、平均化のされた信号を出力する。絶対値出力計算部29は、平均化部28の出力側に接続されて、絶対値への変換を行って信号を出力する。ピーク出力検出部30は、絶対値出力計算部29の出力側に接続されて、平均化され絶対値に変換された各相関値のうちの最大値を選択して、これを判定部21に出力する。   The sliding correlation calculation unit 19C calculates a sliding correlation with the reference signal and outputs each correlation value (m = 0 to N−1). The buffer 27 is connected to the output side of the sliding correlation calculation unit 19C, and outputs a buffered signal. The averaging unit 28 is connected to the output side of the buffer 27 and outputs an averaged signal. The absolute value output calculation unit 29 is connected to the output side of the averaging unit 28, performs conversion to an absolute value, and outputs a signal. The peak output detection unit 30 is connected to the output side of the absolute value output calculation unit 29, selects the maximum value among the correlation values averaged and converted into absolute values, and outputs this to the determination unit 21 To do.

これによれば、バッファ27および平均化部28によりスライディング相関の各算出結果がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。また、絶対値出力計算部29を設けたことにより、I信号、Q信号を有する受信信号のうちの一方の信号のみを検知に用い、リファレンス信号に対する位相偏差が生じて相関の算出結果が例えマイナスの値になっても、これを直ちに棄却せず意味あるものとして扱うので、検知の信頼性を向上できる。   According to this, each calculation result of the sliding correlation is less likely to be buried in noise by the buffer 27 and the averaging unit 28, and the reliability becomes high. Further, by providing the absolute value output calculation unit 29, only one of the received signals having the I signal and the Q signal is used for detection, and a phase deviation with respect to the reference signal is generated, so that the calculation result of the correlation is negative. Even if it becomes a value of, it is treated as meaningful without immediately rejecting it, so the reliability of detection can be improved.

次に、図11は、さらに別の実施形態(第9の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (the ninth embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

このスペクトラム検知装置を、図10に示したものとの比較で説明する。図11に示すスペクトラム検知装置は、時間オフセット補正部15を随意的構成から必須的構成に変え、加えてスライディング相関算出部19Cに代えて選択的スライディング相関算出部19を設けた点が、図10に示したものとの違いである。   This spectrum detection apparatus will be described in comparison with that shown in FIG. The spectrum detection apparatus shown in FIG. 11 is that the time offset correction unit 15 is changed from an optional configuration to an essential configuration, and in addition, a selective sliding correlation calculation unit 19 is provided instead of the sliding correlation calculation unit 19C. This is a difference from the one shown in.

したがって、選択的スライディング相関算出部19を備えていることによる利点は、図1での説明ですでに述べたとおりである。時間オフセット補正部15を必須的に有しているため、スライディング相関算出部19Cではなく選択的スライディング相関算出部19を設けることができる。   Therefore, the advantage of having the selective sliding correlation calculation unit 19 is as already described in the description of FIG. Since the time offset correction unit 15 is essential, a selective sliding correlation calculation unit 19 can be provided instead of the sliding correlation calculation unit 19C.

次に、図12は、さらに別の実施形態(第10の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (tenth embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

スライディング相関算出部19Cは、バッファ17の出力側に接続され、リファレンス信号とのスライディング相関を計算して各相関値たる信号を出力する。バッファ27は、スライディング相関算出部19Cの出力側に接続されて、バファリングのされた信号を出力する。絶対値出力計算部29は、バッファ27の出力側に接続されて、絶対値への変換を行う。平均化部31は、絶対値出力計算部29の出力側に接続されて、平均化のされた信号を出力する。ピーク出力検出部30は、平均化部31の出力側に接続されて、絶対値が平均化された各相関値のうちの最大値を選択して、これを判定部21に出力する。   The sliding correlation calculation unit 19C is connected to the output side of the buffer 17, calculates a sliding correlation with the reference signal, and outputs a signal as each correlation value. The buffer 27 is connected to the output side of the sliding correlation calculation unit 19C, and outputs a buffered signal. The absolute value output calculation unit 29 is connected to the output side of the buffer 27 and performs conversion into an absolute value. The averaging unit 31 is connected to the output side of the absolute value output calculation unit 29 and outputs an averaged signal. The peak output detection unit 30 is connected to the output side of the averaging unit 31, selects the maximum value among the correlation values whose absolute values are averaged, and outputs this to the determination unit 21.

これによれば、絶対値出力計算部29、およびその出力を複数集めて平均化する平均化部31を設けたことにより、I信号、Q信号を有する受信信号のうちの一方の信号のみを検知に用い、リファレンス信号に対する位相偏差が生じる場合であっても、検知の信頼性を維持し得る。すなわち、平均化部31の出力は、
/Rx・ref=Σ|R x・ref|=Σ|R x0・ref||cos(φ)|+Σ|R n・ref
となり、平均値/Rx・refとして、位相偏差φでRx0・refがゼロになる場合を避けることができる。
According to this, only one of the received signals having the I signal and the Q signal is detected by providing the absolute value output calculating unit 29 and the averaging unit 31 that collects and averages a plurality of the outputs. Even when a phase deviation occurs with respect to the reference signal, the reliability of detection can be maintained. That is, the output of the averaging unit 31 is
/ R x · ref = Σ i | R i x · ref | = Σ i | R i x0 · ref || cos (φ i) | + Σ i | R i n · ref |
Thus, the case where R x0 · ref becomes zero with the phase deviation φ as the average value / R x · ref can be avoided.

次に、図13は、さらに別の実施形態(第11の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (eleventh embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

このスペクトラム検知装置を、図12に示したものとの比較で説明する。図13に示すスペクトラム検知装置は、時間オフセット補正部15を随意的構成から必須的構成に変え、加えてスライディング相関算出部19Cに代えて選択的スライディング相関算出部19を設けた点が、図12に示したものとの違いである。   This spectrum detection apparatus will be described in comparison with that shown in FIG. The spectrum detection apparatus shown in FIG. 13 is provided with a selective sliding correlation calculation unit 19 in place of the sliding correlation calculation unit 19C in addition to changing the time offset correction unit 15 from an optional configuration to an essential configuration. This is a difference from the one shown in.

したがって、選択的スライディング相関算出部19を備えていることによる利点は、図1での説明ですでに述べたとおりである。時間オフセット補正部15を必須的に有しているため、スライディング相関算出部19Cではなく選択的スライディング相関算出部19を設けることができる。   Therefore, the advantage of having the selective sliding correlation calculation unit 19 is as already described in the description of FIG. Since the time offset correction unit 15 is essential, a selective sliding correlation calculation unit 19 can be provided instead of the sliding correlation calculation unit 19C.

次に、図14は、さらに別の実施形態(第12の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、このスペクトラム検知装置は、入力増幅部およびBPF51、狭帯域BPF55、サンプリング部およびADコンバータ52、信号平均化部56、自乗加算部53、判定部54を有する。狭帯域BPF55と信号平均化部56とは、少なくもその一方を備えるように構成する。検知対象信号としては、特に、PAL/NTSC/SECAMを対象として考える。 Next, FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (a twelfth embodiment). As shown in the figure, the spectrum detection apparatus includes an input amplification unit and BPF 51, a narrowband BPF 55, a sampling unit and AD converter 52, a signal averaging unit 56, a square addition unit 53, and a determination unit 54. The narrow band BPF 55 and the signal averaging unit 56 are configured to include at least one of them. As the detection target signal, PAL / NTSC / SECAM is considered as a target.

入力増幅部およびBPF51は、図1に示したスペクトラム検知装置におけるTVチャンネルBPF11と同様の機能を有するものである。狭帯域BPF55は、例えば、15kHz(水平同期周波数)の通過帯域のBPFである。サンプリング部およびADコンバータ52は、同様に、図1におけるADコンバータ14と同様の機能を有するものである。信号平均化部56は、サンプリング部およびADコンバータ52の出力側に接続されて、平均化のされた信号を出力するものである。   The input amplification unit and the BPF 51 have functions similar to those of the TV channel BPF 11 in the spectrum detection apparatus shown in FIG. The narrow band BPF 55 is a BPF having a pass band of 15 kHz (horizontal synchronization frequency), for example. Similarly, the sampling unit and the AD converter 52 have the same function as the AD converter 14 in FIG. The signal averaging unit 56 is connected to the sampling unit and the output side of the AD converter 52, and outputs an averaged signal.

自乗加算部53は、サンプリング部およびADコンバータ52の出力側に接続され、自乗加算の演算を行うものである。判定部54は、図1に示したスペクトラム検知装置における判定部21と同様の機能を有するものである。すなわち、判定部54は、自乗加算部53の出力側に位置して、あらかじめ決められたスレッショルド値との比較から検知対象信号のありなしの判定を行い、判定結果信号を出力するものである。   The square addition unit 53 is connected to the sampling unit and the output side of the AD converter 52 and performs an operation of square addition. The determination unit 54 has the same function as the determination unit 21 in the spectrum detection apparatus shown in FIG. That is, the determination unit 54 is located on the output side of the square addition unit 53, determines whether or not there is a detection target signal based on a comparison with a predetermined threshold value, and outputs a determination result signal.

図14に示すスペクトラム検知装置は、リファレンスシーケンスとの相関値を算出するという処理は行わず、代わりに、信号の自乗加算を自乗加算部53で行う。すなわち、パワー検知によって検知対象信号のありなしの判定を行う。   The spectrum detection apparatus shown in FIG. 14 does not perform the process of calculating the correlation value with the reference sequence, but instead performs the square addition of the signal by the square addition unit 53. That is, the presence or absence of the detection target signal is determined by power detection.

このようにパワー検知で検知対象信号のありなしの判定を行うスペクトラム検知装置において、狭帯域BPF55および信号平均化部56のうちの少なくとも一方を備えるようにしたことの利点は以下である。狭帯域BPF55を設けたことにより、自乗加算を行う受信信号の対象周波数が制限されるので、検知対象信号が存在することに応じて自乗加算結果に反映されやくなる。よって、検知の性能を向上できる。また、信号平均化部56を設けた場合は、信号がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。よって、検知の性能を向上できる。   Thus, in the spectrum detection apparatus that determines whether or not the detection target signal is present by power detection, the advantage of including at least one of the narrowband BPF 55 and the signal averaging unit 56 is as follows. By providing the narrow band BPF 55, the target frequency of the received signal to be square-added is limited, so that it is easily reflected in the square addition result depending on the presence of the detection target signal. Therefore, the detection performance can be improved. In addition, when the signal averaging unit 56 is provided, the signal is less likely to be buried in noise and has high reliability. Therefore, the detection performance can be improved.

次に、図15は、さらに別の実施形態(第13の実施形態)であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。   Next, FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a spectrum detection apparatus which is still another embodiment (a thirteenth embodiment). In the figure, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the already described drawings, and the description thereof is omitted unless there is a matter to be added.

このスペクトラム検知装置は、図14に示したものと比較して、自乗加算部53に代えて絶対値加算部57を設けている点が異なる。このほかの構成については同じである。絶対値加算部57は、サンプリング部およびADコンバータ52の出力側に接続され、絶対値加算の演算を行う。絶対値加算を行うことは、実質的には、自乗加算を行ってパワーを計算していることと等価と考えられる。   This spectrum detection apparatus is different from that shown in FIG. 14 in that an absolute value addition unit 57 is provided instead of the square addition unit 53. Other configurations are the same. The absolute value adding unit 57 is connected to the sampling unit and the output side of the AD converter 52 and performs an operation of adding absolute values. It is considered that performing absolute value addition is substantially equivalent to calculating power by performing square addition.

次に、図16を参照して、第1ないし第11の実施形態で用いることができる周波数オフセット補正部16の構成例を説明する。図16は、第1ないし第11の実施形態で用いることができる周波数オフセット補正部16の構成例を示すブロック図である。   Next, a configuration example of the frequency offset correction unit 16 that can be used in the first to eleventh embodiments will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration example of the frequency offset correction unit 16 that can be used in the first to eleventh embodiments.

この周波数補正部16は、FFT部61、バッファ62、周波数補正部63、逆FFT部64、周波数オフセット見積り部65を有する。FFT部61にADコンバータ14の出力側の信号が導かれ、逆FFT部64の出力側の信号がバッファ17に対して出力される。   The frequency correction unit 16 includes an FFT unit 61, a buffer 62, a frequency correction unit 63, an inverse FFT unit 64, and a frequency offset estimation unit 65. A signal on the output side of the AD converter 14 is guided to the FFT unit 61, and a signal on the output side of the inverse FFT unit 64 is output to the buffer 17.

FFT部61は、入力された信号(時間領域の信号)に対してFFTの処理を行い、周波数軸上のスペクトラム情報に変換する。バッファ62は、TTF部61の出力側に設けられて、バッファリングのされた信号を出力する。周波数補正部63は、バッファ62の出力側に設けられ、周波数オフセット見積り部65から供給されている周波数オフセットの見積り値に基づいて、周波数軸上で周波数オフセットを補正する。逆FFT部64は、周波数補正部63の出力側に設けられて、与えられた信号を時間領域の信号に変換する。   The FFT unit 61 performs FFT processing on the input signal (time domain signal) and converts it to spectrum information on the frequency axis. The buffer 62 is provided on the output side of the TTF unit 61 and outputs a buffered signal. The frequency correction unit 63 is provided on the output side of the buffer 62 and corrects the frequency offset on the frequency axis based on the estimated value of the frequency offset supplied from the frequency offset estimation unit 65. The inverse FFT unit 64 is provided on the output side of the frequency correction unit 63 and converts a given signal into a time domain signal.

周波数オフセット見積り部65は、FFT部61の出力側に設けられて、FFT部61から与えられたスペクトラム情報を規格の周波数情報と比較し(マッチングを行い)、FFT部61から与えられたスペクトラム情報の周波数オフセットを見積もる。見積りで得られた周波数オフセットの情報は、周波数補正部63に供給される。上記で、規格の周波数情報とは、検知対象信号である例えばDVB−Tのような信号において定められているOFDM(orthogonal frequency-division multiplexing)方式の各サブキャリアについての周波数情報である。   The frequency offset estimation unit 65 is provided on the output side of the FFT unit 61, compares the spectrum information given from the FFT unit 61 with the standard frequency information (matches), and the spectrum information given from the FFT unit 61. Estimate the frequency offset. Information on the frequency offset obtained by the estimation is supplied to the frequency correction unit 63. In the above, the standard frequency information is frequency information about each subcarrier of an OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing) method defined in a signal such as DVB-T that is a detection target signal.

周波数オフセット補正部16を、第1ないし第11の実施形態のスペクトラム検知装置に設けることの利点は、図1に示したスペクトラム検知装置においてすでに説明したとおりである。   The advantages of providing the frequency offset correction unit 16 in the spectrum detection apparatus of the first to eleventh embodiments are as already described in the spectrum detection apparatus shown in FIG.

11…TVチャンネルBPF、12…特定帯域抽出フィルタ、13…ベースバンド変換部、14…ADコンバータ、15…時間オフセット補正部、16…周波数オフセット補正部、17…バッファ、18…平均化部、19…選択的スライディング相関算出部、19A…相関算出部、19B…乗算部、19C…スライディング相関算出部、20…ピーク相関出力検出部、21…判定部、22…積算部、23…バッファ、24…平均化部、25…バッファ、26…平均化部、27…バッファ、28…平均化部、29…絶対値出力計算部、30…ピーク出力検出部、31…平均化部、51…入力増幅部およびBPF、52…サンプリング部およびADコンバータ、53…自乗加算部、54…判定部、55…狭帯域BPF、56…信号平均化部、57…絶対値加算部、61…FFT部、62…バッファ、63…周波数補正部、64…逆FFT部、65…周波数オフセット見積り部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... TV channel BPF, 12 ... Specific band extraction filter, 13 ... Baseband conversion part, 14 ... AD converter, 15 ... Time offset correction part, 16 ... Frequency offset correction part, 17 ... Buffer, 18 ... Averaging part, 19 ... selective sliding correlation calculation unit, 19A ... correlation calculation unit, 19B ... multiplication unit, 19C ... sliding correlation calculation unit, 20 ... peak correlation output detection unit, 21 ... determination unit, 22 ... accumulation unit, 23 ... buffer, 24 ... Averaging unit, 25 ... buffer, 26 ... averaging unit, 27 ... buffer, 28 ... averaging unit, 29 ... absolute value output calculating unit, 30 ... peak output detecting unit, 31 ... averaging unit, 51 ... input amplifying unit And BPF, 52... Sampling unit and AD converter, 53... Square addition unit, 54. Determination unit, 55... Narrowband BPF, 56. Absolute value adding unit, 61 ... FFT unit, 62 ... buffer, 63 ... frequency correction unit, 64 ... inverse FFT unit 65 ... frequency offset estimation unit.

Claims (10)

検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第1の信号を入力として受け入れ第2の信号を出力する第1のフィルタと、
前記第1のフィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第3の信号を出力するADコンバータと、
前記ADコンバータの出力側に接続され、前記第3の信号と前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いてスライディング相関を部分的に再度計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いて前記第3の信号の前記リファレンス信号との時間オフセットを見積もり、該時間オフセットの補正がなされた第4の信号を出力する時間オフセット補正部と、
前記時間オフセット補正部の出力側に接続されて、バファリングのされた第5の信号を出力する第1のバッファと、
前記第1のバッファの出力側に接続された、前記リファレンス信号との相関を計算して第6の信号を出力する相関算出部と、
前記相関算出部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部と
を具備することを特徴とするスペクトラム検知装置。
A first filter having a pass characteristic in a frequency band in which a detection target signal may exist and receiving a first signal as an input and outputting a second signal;
An AD converter connected to the output side of the first filter for converting to a digital value and outputting a third signal;
The sliding correlation between the third signal and a reference signal having the same periodicity as that of the detection target signal is connected to the output side of the AD converter, and the obtained correlation values are close to the maximum. The sliding correlation is partially recalculated using the range of sliding values to be, and the time offset of the third signal from the reference signal using the range of sliding values in which each obtained correlation value is close to the maximum. And a time offset correction unit that outputs a fourth signal in which the time offset is corrected,
A first buffer connected to the output side of the time offset correction unit and outputting a buffered fifth signal;
A correlation calculating unit connected to the output side of the first buffer and calculating a correlation with the reference signal and outputting a sixth signal;
A spectrum detection apparatus, comprising: a determination unit connected to an output side of the correlation calculation unit and configured to determine whether or not the detection target signal is present based on a comparison with a threshold value and to output a determination result signal. .
前記相関算出部が、前記時間オフセット補正部において前記時間オフセットが見積もられたときのスライディング値の前記範囲を用いて、前記リファレンス信号とのスライディング相関を部分的に計算し、得られた各相関値を前記第6の信号として出力し、
前記相関算出部の出力側でかつ前記判定部の前段側に接続された、前記第6の信号たる各相関値のうちの最大値を選択して第7の信号を出力するピーク相関出力検出部をさらに具備すること
を特徴とする請求項1記載のスペクトラム検知装置。
The correlation calculation unit partially calculates a sliding correlation with the reference signal using the range of the sliding value when the time offset is estimated in the time offset correction unit, and obtains each correlation obtained Output the value as the sixth signal,
A peak correlation output detector that outputs a seventh signal by selecting the maximum value among the respective correlation values as the sixth signal, connected to the output side of the correlation calculator and the preceding stage of the determination unit The spectrum detection device according to claim 1, further comprising:
前記相関算出部の出力側でかつ前記判定部の前段側に接続されて、バファリングのされた第8の信号を出力する第2のバッファと、
前記第2のバッファの出力側でかつ前記判定部の前段側に接続されて、平均化のされた第9の信号を出力する平均化部と
をさらに具備することを特徴とする請求項1記載のスペクトラム検知装置。
A second buffer connected to the output side of the correlation calculation unit and connected to the preceding stage of the determination unit, and outputs a buffered eighth signal;
2. An averaging unit connected to the output side of the second buffer and to the preceding stage of the determination unit, and further, outputs an averaged ninth signal. Spectrum detector.
前記相関算出部の出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、バファリングのされた第8の信号を出力する第2のバッファと、
前記第2のバッファの出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、平均化のされた第9の信号を出力する平均化部と、
前記平均化部の出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、絶対値への変換を行って第10の信号を出力する絶対値出力計算部と
をさらに具備することを特徴とする請求項2記載のスペクトラム検知装置。
A second buffer connected to the output side of the correlation calculation unit and connected to the upstream side of the peak correlation output detection unit to output the buffered eighth signal;
An averaging unit connected to the output side of the second buffer and to the previous stage side of the peak correlation output detection unit, and outputs an averaged ninth signal;
An absolute value output calculation unit that is connected to the output side of the averaging unit and the previous stage of the peak correlation output detection unit, converts the absolute value, and outputs a tenth signal. The spectrum detection apparatus according to claim 2, wherein
前記相関算出部の出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、バファリングのされた第8の信号を出力する第2のバッファと、
前記第2のバッファの出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、絶対値への変換を行って第9の信号を出力する絶対値出力計算部と
前記絶対値出力計算部の出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、平均化のされた第10の信号を出力する平均化部と、
をさらに具備することを特徴とする請求項2記載のスペクトラム検知装置。
A second buffer connected to the output side of the correlation calculation unit and connected to the upstream side of the peak correlation output detection unit to output the buffered eighth signal;
An absolute value output calculation unit connected to the output side of the second buffer and the previous stage side of the peak correlation output detection unit to convert to an absolute value and output a ninth signal; and the absolute value output calculation An averaging unit connected to the output side of the unit and connected to the upstream side of the peak correlation output detection unit, and outputs an averaged tenth signal;
The spectrum detection apparatus according to claim 2, further comprising:
前記第1のフィルタの出力側でかつ前記ADコンバータの前段側に接続された、前記第1のフィルタより狭帯域特性を有して該狭帯域特性でフィルタリングのされたろ過信号を出力する第2のフィルタをさらに具備することを特徴とする請求項1記載のスペクトラム検知装置。 The second filter connected to the output side of the first filter and the upstream side of the AD converter has a narrow band characteristic than the first filter and outputs a filtered signal filtered with the narrow band characteristic. claim 1 Symbol placement of the spectrum detecting device characterized by comprising a filter further. 前記第1のフィルタの出力側でかつ前記ADコンバータの前段側に接続された、ベースバンド信号への変換を行って変換信号を出力するベースバンド変換部をさらに具備することを特徴とする請求項1記載のスペクトラム検知装置。 The apparatus further comprises a baseband converter connected to an output side of the first filter and a pre-stage side of the AD converter for converting into a baseband signal and outputting a converted signal. 1 Symbol placement of the spectrum sensing device. 前記時間オフセット補正部の出力側でかつ前記第1のバッファの前段側に接続され、前記第4の信号に時間周波数変換を行い、得られた信号の周波数と規格周波数とのマッチング結果を用いて前記第4の信号の周波数オフセットを見積もり、前記第4の信号に該周波数オフセットの補正を行って周波数補正済み信号を出力する周波数オフセット補正部をさらに具備することを特徴とする請求項1記載のスペクトラム検知装置。 Connected to the output side of the time offset correction unit and the previous stage of the first buffer, performs time frequency conversion on the fourth signal, and uses the matching result between the frequency of the obtained signal and the standard frequency estimate a frequency offset of said fourth signal by performing correction of the frequency offset to said fourth signal and further comprising a frequency offset compensation unit for outputting a frequency corrected signal according to claim 1 Symbol placement Spectrum detector. 前記第1のバッファの出力側でかつ前記相関算出部の前段側に接続されて、平均化のされた信号を出力する平均化部をさらに具備することを特徴とする請求項1記載のスペクトラム検知装置。 Wherein and an output side of the first buffer is connected to the front side of the correlation calculation unit, the spectrum of Claim 1 Symbol mounting characterized by comprising further an averaging unit which outputs the average signal Detection device. 検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有するフィルタで受信信号たる第1の信号をフィルタリングして第2の信号を得、
前記フィルタの出力側に設けられたADコンバータでディジタル値への変換を行って第3の信号を得、
前記ADコンバータの出力側に設けられた時間オフセット補正部で、前記第3の信号と前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いてスライディング相関を部分的に再度計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いて前記第3の信号の前記リファレンス信号との時間オフセットを見積もり、該時間オフセットを用いて時間オフセット補正を行って第4の信号を得、
前記時間オフセット補正部の出力側に設けられたバッファで、バファリングのされた第5の信号を得、
前記バッファの出力側に設けられた相関算出部で、前記リファレンス信号との相関を計算して第6の信号を得、
前記相関算出部の出力側に設けられた判定部で、スレッショルド値との比較を行って前記検知対象信号のありなしの判定を行うこと
を特徴とするスペクトラム検知方法。
Filtering the first signal, which is a received signal, with a filter having pass characteristics in a frequency band where the detection target signal may exist, to obtain a second signal;
The AD converter provided on the output side of the filter performs conversion to a digital value to obtain a third signal,
Obtained by calculating a sliding correlation between the third signal and a reference signal having the same periodicity as that of the detection target signal in the time offset correction unit provided on the output side of the AD converter. The sliding correlation is partially recalculated using the range of sliding values where each correlation value is close to the maximum, and the sliding signal range where each obtained correlation value is close to the maximum is used as the value of the third signal. Estimating the time offset with the reference signal, and performing the time offset correction using the time offset to obtain a fourth signal,
The buffer provided on the output side of the time offset correction unit obtains a buffered fifth signal,
A correlation calculation unit provided on the output side of the buffer calculates a correlation with the reference signal to obtain a sixth signal,
A spectrum detection method, wherein a determination unit provided on an output side of the correlation calculation unit compares the detection target signal with a threshold value to determine whether or not the detection target signal is present.
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