JP5892893B2

JP5892893B2 - Signal detection apparatus, signal detection method, and signal detection program

Info

Publication number: JP5892893B2
Application number: JP2012174806A
Authority: JP
Inventors: 誠鶴田; 鶴田　　誠
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: JP2014036248A

Description

本発明の実施形態は、受信した電波から無線信号を検出する信号検出装置と、信号検出装置で用いられる信号検出方法及び信号検出プログラムとに関する。 Embodiments described herein relate generally to a signal detection device that detects a radio signal from a received radio wave, and a signal detection method and a signal detection program used in the signal detection device.

コグニティブ無線技術又は電波監視技術の分野では、無線信号の出現・消滅を自動的に判断する仕組みが極めて重要になる。例えば、コグニティブ無線技術の視点から見ると、無線信号の出現・消滅を自動的に判断することは、周波数利用効率を向上させる上で重要である。一方、総務省等による電波監視技術の視点から見ると、無線信号の出現・消滅を自動的に判断することは、所定のルールで割り当てられた電波資源を公平に活用させる上で重要である。 In the field of cognitive radio technology or radio wave monitoring technology, a mechanism for automatically determining the appearance / disappearance of a radio signal is extremely important. For example, from the viewpoint of cognitive radio technology, automatically determining the appearance / disappearance of a radio signal is important for improving frequency utilization efficiency. On the other hand, from the viewpoint of radio wave monitoring technology by the Ministry of Internal Affairs and Communications etc., automatically judging the appearance / disappearance of a radio signal is important for making fair use of radio wave resources allocated by a predetermined rule.

ところで、無線信号は、一般に、伝搬路を通過することによる歪み、及び／又は、他の通信系からの干渉を受けることがある。これらの歪み及び／又は干渉のために、信号検出装置における無線信号の自動検出性能が劣化することになる。 By the way, generally, a radio signal may be subjected to distortion caused by passing through a propagation path and / or interference from other communication systems. Due to these distortions and / or interference, the automatic detection performance of the radio signal in the signal detection apparatus deteriorates.

特開２００７−３２４７５３号公報JP 2007-324753 A

以上のように、従来の信号検出装置では、電波環境に応じた歪み及び／又は干渉の影響を受けるため、無線信号の自動検出性能が劣化するという問題がある。 As described above, the conventional signal detection device is affected by distortion and / or interference according to the radio wave environment, and thus there is a problem that the automatic detection performance of the radio signal deteriorates.

そこで目的は、受信した電波に対して電波伝搬環境に応じた適切な前処理を施し、無線信号の自動検出性能を向上させることが可能な信号検出装置と、この信号検出装置で用いられる信号検出方法及び信号検出プログラムとを提供することにある。 Therefore, the purpose is to perform a suitable pre-processing on the received radio wave according to the radio wave propagation environment and improve the automatic detection performance of the radio signal, and the signal detection used in this signal detection apparatus A method and a signal detection program are provided.

実施形態によれば、互いに独立するＫ（Ｋは１以上の自然数）本の受信信号を受信する信号検出装置は、時空間処理部、選択制御部、第１の処理部、第２の処理部、第３の処理部及び検出処理部を具備する。時空間処理部は、前記Ｋ本の受信信号からＭ（Ｍは１以上の自然数）本の独立信号を時空間的に分離及び／又は抽出すると共に、前記Ｍ本の独立信号を参照して電波伝搬環境を表す情報を取得する。選択制御部は、前記情報に基づいて第１、第２又は第３の指示信号を生成する。第１の処理部は、前記第１の指示信号に応じて、前記Ｍ本の独立信号を複数の狭帯域信号にそれぞれ分割し、前記分割した狭帯域信号に基づいて第１のスペクトログラムを作成する。第２の処理部は、前記第２の指示信号に応じて、前記Ｍ本の独立信号を複数の狭帯域信号にそれぞれ分割し、前記分割した狭帯域信号を帯域毎に合成して合成信号とし、前記合成信号に基づいて第２のスペクトログラムを作成する。第３の処理部は、前記第３の指示信号に応じて、前記Ｍ本の独立信号を複数の狭帯域信号にそれぞれ分割し、前記分割した狭帯域信号から帯域毎に最大の狭帯域信号を選択して選択信号とし、前記選択信号に基づいて第３のスペクトログラムを作成する。検出処理部は、前記第１、第２又は第３のスペクトログラムを参照して信号を検出する。 According to the embodiment, the signal detection device that receives K reception signals (K is a natural number of 1 or more) independent from each other includes a spatiotemporal processing unit, a selection control unit, a first processing unit, and a second processing unit. And a third processing unit and a detection processing unit. The spatiotemporal processing unit separates and / or extracts M (M is a natural number greater than or equal to 1) independent signals from the K received signals in spatio-temporal manner, and refers to the M independent signals to generate radio waves. Get information representing the propagation environment. The selection control unit generates a first, second, or third instruction signal based on the information. The first processing unit divides each of the M independent signals into a plurality of narrowband signals according to the first instruction signal, and creates a first spectrogram based on the divided narrowband signals. . The second processing unit divides the M independent signals into a plurality of narrowband signals according to the second instruction signal, and synthesizes the divided narrowband signals for each band to obtain a combined signal. Then, a second spectrogram is created based on the synthesized signal. The third processing unit divides the M independent signals into a plurality of narrowband signals according to the third instruction signal, respectively, and generates a maximum narrowband signal for each band from the divided narrowband signals. A selection signal is selected and a third spectrogram is created based on the selection signal. The detection processing unit detects a signal with reference to the first, second, or third spectrogram.

本実施形態に係る信号検出装置を有する受信装置の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the receiver which has a signal detection apparatus which concerns on this embodiment. 電波の伝搬経路を示す図である。It is a figure which shows the propagation path of an electromagnetic wave. 図２に示す伝搬路での伝搬路応答を示す図である。It is a figure which shows the propagation path response in the propagation path shown in FIG. 図１に示す合成・選択処理部の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the synthetic | combination / selection process part shown in FIG. 図４に示す合成処理部の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the synthetic | combination process part shown in FIG. 図４に示す選択処理部の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the selection process part shown in FIG. 図１に示す信号検出装置による処理動作のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the processing operation by the signal detection apparatus shown in FIG. 親局から送信される無線信号に基づき、図１に示す受信装置により取得されるスペクトログラムを示す図である。It is a figure which shows the spectrogram acquired by the receiver shown in FIG. 1 based on the radio signal transmitted from a main | base station. 図４に示す合成処理部の機能構成のその他の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other example of a function structure of the synthetic | combination process part shown in FIG.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係る信号検出装置を有する受信装置の機能構成の例を示すブロック図である。図１に示す受信装置は、信号検出装置１０及びアンテナ部２０−１〜２０−Ｋ（Ｋは１以上の自然数）を備える。 FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a receiving apparatus having a signal detection apparatus according to the present embodiment. The receiving apparatus illustrated in FIG. 1 includes a signal detection apparatus 10 and antenna units 20-1 to 20-K (K is a natural number of 1 or more).

アンテナ部２０−１〜２０−Ｋは、親局（図示せず）から送信された無線信号を受信する。アンテナ部２０−１〜２０−Ｋは、周波数変換機能及びアナログ−デジタル変換機能を備える。アンテナ部２０−１〜２０−Ｋは、受信した無線信号の周波数をＩＦ（Intermediate Frequency）帯に変換し、周波数変換後の信号をデジタル信号に変換する。なお、アンテナ部２０−１〜２０−Ｋは、受信した無線信号の周波数をＩＦ帯ではなく、ベースバンド帯に変換するようにしても構わない。アンテナ部２０−１〜２０−Ｋは、Ｋ本のデジタル信号を信号検出装置１０へ出力する。 The antenna units 20-1 to 20-K receive radio signals transmitted from a master station (not shown). The antenna units 20-1 to 20-K have a frequency conversion function and an analog-digital conversion function. The antenna units 20-1 to 20-K convert the frequency of the received radio signal into an IF (Intermediate Frequency) band, and convert the frequency-converted signal into a digital signal. The antenna units 20-1 to 20-K may convert the frequency of the received radio signal to the baseband instead of the IF band. The antenna units 20-1 to 20 -K output K digital signals to the signal detection device 10.

信号検出装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが処理を実行するためのプログラムやデータを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等とを備える。信号検出装置１０は、ＣＰＵにアプリケーション・プログラムを実行させることにより、時空間信号処理部１１、合成・選択処理部１２及び検出処理部１３の機能を実現させる。 The signal detection device 10 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) that store programs and data for the CPU to execute processing. The signal detection apparatus 10 realizes the functions of the spatio-temporal signal processing unit 11, the synthesis / selection processing unit 12, and the detection processing unit 13 by causing the CPU to execute an application program.

時空間信号処理部１１は、アンテナ部２０−１〜２０−Ｋから供給されるＫ本のデジタル信号に対し、電波伝搬の状況に応じた時空間信号処理を施すことで、Ｋ本のデジタル信号から、Ｍ（Ｍは１以上の自然数）本の独立信号を時空間的に分離・抽出する。時空間信号処理部１１は、分離・抽出したＭ本の独立信号を合成・選択処理部１２へ出力する。 The spatio-temporal signal processing unit 11 applies the spatio-temporal signal processing according to the state of radio wave propagation to the K digital signals supplied from the antenna units 20-1 to 20-K, so that K digital signals are obtained. Thus, M (M is a natural number of 1 or more) independent signals are separated and extracted in space and time. The spatio-temporal signal processing unit 11 outputs the separated and extracted M independent signals to the synthesis / selection processing unit 12.

電波伝搬環境は、極めて多種多様な状態が考えられる。具体的には、例えば、所望波が干渉波により干渉を受ける状態、複雑な経路を電波が通過することによりマルチパスフェージングを受ける状態、及び、自然的・人工的に生じる外来雑音を受ける状態等である。また、現実の環境では、これらの状態が複合的に生じ得る。以下では、所望波がマルチパスフェージングを受ける状態において、時空間信号処理部１１が時空間信号処理を実施する場合を例に説明する。 The radio wave propagation environment can have a very wide variety of states. Specifically, for example, a state in which a desired wave is interfered by an interference wave, a state in which a radio wave passes through a complicated route, multipath fading, and a state in which natural or artificially generated external noise is received. It is. In an actual environment, these states can occur in a complex manner. Hereinafter, a case where the spatiotemporal signal processing unit 11 performs spatiotemporal signal processing in a state where the desired wave is subjected to multipath fading will be described as an example.

図２は、郊外における電波の伝搬経路の例を示す模式図である。図２に示すような郊外では、送信源から送信された無線信号が人工建造物等により反射される。無線信号は、複数の人工建造物に複雑に反射され、遅延波１及び遅延波２として、異なる遅延時間を持って受信装置へ到来する。なお、受信装置が移動しながら無線信号を受信する場合には、無線信号は、時間的なレベル変動を伴う。このように、人工建造物での反射による遅延時間の発生、及び、時間的なレベル変動の発生により、伝搬路応答には、図３に示すように、時間方向及び周波数方向にレベル変動が生じる。なお、図３では示していないが、伝搬路応答には、時間方向及び周波数方向の位相変動が生じることもあり得る。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a radio wave propagation path in a suburb. In the suburbs as shown in FIG. 2, a radio signal transmitted from a transmission source is reflected by an artificial building or the like. The radio signal is reflected in a complex manner by a plurality of artificial buildings, and arrives at the receiving device as delay wave 1 and delay wave 2 with different delay times. In addition, when a receiving device moves and receives a radio signal, the radio signal is accompanied by a temporal level fluctuation. As described above, due to the occurrence of the delay time due to the reflection in the artificial building and the occurrence of the temporal level fluctuation, the propagation path response has a level fluctuation in the time direction and the frequency direction as shown in FIG. . Although not shown in FIG. 3, phase variations in the time direction and the frequency direction may occur in the propagation path response.

図２に示す伝搬路において受信装置で受信される受信信号Ｘ（ｔ）は、

The received signal X (t) received by the receiving device in the propagation path shown in FIG.

と表される。ここで、Ａ_ｉはｉ番目の遅延波のステアリングベクトルを示し、Ｓ（ｔ）は送信信号を示し、τ_ｉ ^ｊはｉ番目の遅延波に属するｊ番目の素波の遅延時間を示し、ａ_ｉ ^ｊはｉ番目の遅延波に属するｊ番目の素波の振幅を示し、δ（ｔ）はデルタ関数を示し、ｆ_ｄ ^ｊはｊ番目の素波のドップラ周波数を示し、Ｎ（ｔ）は熱雑音を示す。 It is expressed. Here, A _i represents the steering vector of the i-th delayed wave, S (t) represents the transmission signal, τ _i ^j represents the delay time of the j-th elementary wave belonging to the i-th delayed wave, and a _i ^j represents the amplitude of the j th elementary wave belonging to the i th delayed wave, δ (t) represents the delta function, f _d ^j represents the Doppler frequency of the j th elementary wave, and N (t) is Indicates thermal noise.

また、受信信号Ｘ（ｔ）の相関行列Ｒ_ｘｘは、

The correlation matrix R _xx of the received signal X (t) is

と表される。ここで、＜・＞はアンサンブル平均を表す。相関行列Ｒ_ｘｘを固有値分解すると、

It is expressed. Here, <•> represents an ensemble average. When eigenvalue decomposition is performed on the correlation matrix R _xx ,

と表される。 It is expressed.

ここで、信号部分空間の最大固有値に属する固有ベクトルをＥ_Ｓ ^１とし、第２固有値に属する固有ベクトルをＥ_Ｓ ^２とする。固有ベクトルＥ_Ｓ ^１，Ｅ_Ｓ ^２を用いて固有ベクトル変換を受信信号Ｘ（ｔ）に対して施すと、固有ベクトル変換された受信信号Ｙは、

Here, the eigenvector belonging to the largest eigenvalue of the signal subspace is E _S ¹ and the eigenvector belonging to the second eigenvalue is E _S ² . When eigenvector conversion is performed on the received signal X (t) using the eigenvectors E _S ¹ and E _S ² , the eigenvector-converted received signal Y is

と表される。ここで、遅延波１の受信電力レベルをｕ_１とし、遅延波２の受信電力レベルをｕ_２とした場合、固有値ｙ_１及びｙ_２は、
ｙ_１＝ａ_１１ｕ_１＋ａ_１２ｕ_２（６）
ｙ_２＝ａ_２１ｕ_１＋ａ_２２ｕ_２（７）
と表される。ここで、ａ_ｉｊは、遅延波１と遅延波２との混合の程度を表すパラメータを示す。この結果から、最大固有値及び第２固有値のＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）は、

It is expressed. Here, when the received power level of the delayed wave 1 is u ₁ and the received power level of the delayed wave 2 is u ₂ , the eigenvalues y ₁ and y ₂ are
y ₁ = a ₁₁ u ₁ + a ₁₂ u ₂ (6)
y ₂ = a ₂₁ u ₁ + a ₂₂ u ₂ (7)
It is expressed. Here, a _ij represents a parameter representing the degree of mixing of the delayed wave 1 and the delayed wave 2. From this result, the SIR (Signal to Interference Ratio) of the maximum eigenvalue and the second eigenvalue is

と表される。ここで、固有値は、互いに直交するように分解される性質がある。つまり、最大固有値と第２固有値との間には、

It is expressed. Here, the eigenvalue has a property of being decomposed so as to be orthogonal to each other. That is, between the maximum eigenvalue and the second eigenvalue,

の関係が成立する。つまり、ＳＩＲ_１及びＳＩＲ_２には、

The relationship is established. That is, SIR ₁ and SIR ₂ include

の関係が成立する。 The relationship is established.

この結果から、固有値のエネルギー収支として、数式（１１）の関係があることがわかる。つまり、図２の電波伝搬環境の固有値は、遅延波１と遅延波２とが数式（１１）の関係で混合されていることがわかる。これにより、固有値を評価することにより、遅延波１と遅延波２との平均電力レベルを推定することが可能である。時空間信号処理部１１は、固有値ｙ_１及びｙ_２に属する固有ベクトルにより生成された信号を合成・選択処理部１２へ出力する。なお、この議論は、２パスを超える遅延波の議論に展開することが可能である。また、時空間信号処理部１１として、固有ベクトルを用いた信号処理について説明したが、アレーアンテナ信号処理に基づくいかなる空間信号処理を適用してもかまわない。 From this result, it can be seen that the energy balance of the eigenvalue has the relationship of Equation (11). In other words, the eigenvalue of the radio wave propagation environment in FIG. 2 indicates that the delay wave 1 and the delay wave 2 are mixed in the relationship of Expression (11). As a result, it is possible to estimate the average power level of the delayed wave 1 and the delayed wave 2 by evaluating the eigenvalue. The spatiotemporal signal processing unit 11 outputs a signal generated by the eigenvectors belonging to the eigenvalues y ₁ and y ₂ to the synthesis / selection processing unit 12. This discussion can be expanded to a discussion of delayed waves exceeding two paths. In addition, although the signal processing using eigenvectors has been described as the spatio-temporal signal processing unit 11, any spatial signal processing based on array antenna signal processing may be applied.

また、時空間信号処理部１１は、分離・抽出した独立信号の本数についての本数情報を合成・選択処理部１２へ出力する。また、時空間信号処理部１１は、独立信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を測定し、測定したＳＮＲについてのＳＮＲ情報を合成・選択処理部１２へ出力する。また、時空間信号処理部１１は、独立信号間の相関関係を計測し、計測した相関関係についての相関関係情報を合成・選択処理部１２へ出力する。ここで、相関関係情報には、相関値、及び、独立信号間の相関関係を間接的に表す観測値が含まれる。なお、相関値は、０から１で表され、１に近いほど相関が高く、信号間の相関関係が高いことをいう。 Further, the spatiotemporal signal processing unit 11 outputs the number information about the number of separated and extracted independent signals to the synthesis / selection processing unit 12. The spatio-temporal signal processing unit 11 measures an SNR (Signal to Noise Ratio) of the independent signal and outputs SNR information about the measured SNR to the synthesis / selection processing unit 12. In addition, the spatiotemporal signal processing unit 11 measures the correlation between the independent signals and outputs correlation information about the measured correlation to the synthesis / selection processing unit 12. Here, the correlation information includes a correlation value and an observation value that indirectly represents the correlation between independent signals. The correlation value is represented by 0 to 1, and the closer to 1, the higher the correlation and the higher the correlation between signals.

図４は、図１に示す合成・選択処理部１２の機能構成を示すブロック図である。図４に示す合成・選択処理部１２は、第１及び第２の切替部１２１，１２２、分析処理部１２３、合成処理部１２４、選択処理部１２５及び選択制御部１２６を備える。 FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the composition / selection processing unit 12 shown in FIG. The synthesis / selection processing unit 12 illustrated in FIG. 4 includes first and second switching units 121 and 122, an analysis processing unit 123, a synthesis processing unit 124, a selection processing unit 125, and a selection control unit 126.

第１の切替部１２１は、選択制御部１２６からの指示に従い、分析処理部１２３、合成処理部１２４又は選択処理部１２５と選択的に接続する。第１の切替部１２１は、時空間信号処理部１１から供給されるＭ本の独立信号を、分析処理部１２３、合成処理部１２４及び選択処理部１２５のうち、接続する処理部へ出力する。 The first switching unit 121 selectively connects to the analysis processing unit 123, the synthesis processing unit 124, or the selection processing unit 125 in accordance with an instruction from the selection control unit 126. The first switching unit 121 outputs the M independent signals supplied from the spatiotemporal signal processing unit 11 to a processing unit to be connected among the analysis processing unit 123, the synthesis processing unit 124, and the selection processing unit 125.

分析処理部１２３は、第１の切替部１２１を介して供給されるＭ本の独立信号を受信し、受信した独立信号に対して、所定の周波数幅でＦＦＴ処理を実行する。ここで、ＦＦＴ処理における周波数幅は、無線信号の検出精度に応じてあらかじめ設定されるものである。分析処理部１２３は、独立信号を狭帯域信号に分割する。分析処理部１２３は、分割した狭帯域信号に基づいて、周波数領域及び時間領域により示される第１のスペクトログラムを作成する。 The analysis processing unit 123 receives M independent signals supplied via the first switching unit 121, and performs FFT processing on the received independent signals with a predetermined frequency width. Here, the frequency width in the FFT processing is set in advance according to the detection accuracy of the radio signal. The analysis processing unit 123 divides the independent signal into narrowband signals. The analysis processing unit 123 creates a first spectrogram indicated by the frequency domain and the time domain based on the divided narrowband signal.

図５は、図４に示す合成処理部１２４の機能構成を示すブロック図である。図５に示す合成処理部１２４は、周波数分析部１２４１−１〜１２４１−Ｍ、合成部１２４２−１〜１２４２−Ｎ（Ｎは１以上の自然数）及び合成分析部１２４３を備える。なお、周波数分析部１２４１−１〜１２４１−Ｍの動作はそれぞれ同様であるため、以下では、周波数分析部１２４１−１について説明する。また、合成部１２４２−１〜１２４２−Ｎの動作はそれぞれ同様であるため、以下では、合成部１２４２−１について説明する。 FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of the composition processing unit 124 shown in FIG. The synthesis processing unit 124 illustrated in FIG. 5 includes frequency analysis units 1241-1 to 1241-M, synthesis units 1242-1 to 1242-N (N is a natural number of 1 or more), and a synthesis analysis unit 1243. Since the operations of the frequency analysis units 1241-1 to 1241-M are the same, the frequency analysis unit 1241-1 will be described below. Since the operations of the combining units 1242-1 to 1242-N are the same, the combining unit 1242-1 will be described below.

周波数分析部１２４１−１は、Ｍ本の独立信号のいずれかを受信し、受信した独立信号に対して、所定の周波数幅でＦＦＴ処理を実行する。ここで、ＦＦＴ処理における周波数幅及び時間幅は、無線信号の検出精度及び電波伝搬の状況に応じて設定されるものである。周波数分析部１２４１−１は、ＦＦＴ処理の結果に基づき、独立信号を上記周波数幅毎のＮ本の狭帯域信号に分割する。周波数分析部１２４１−１は、Ｎ本の狭帯域信号を合成部１２４２−１〜１２４２−Ｎへそれぞれ出力する。なお、周波数分析部１２４１−１は、ＦＦＴ処理により独立信号を分割するようにしているが、周波数分析部１２４１−１での処理は、ＦＦＴ処理に限定されるわけではない。 The frequency analysis unit 1241-1 receives one of the M independent signals, and performs FFT processing on the received independent signal with a predetermined frequency width. Here, the frequency width and time width in the FFT processing are set according to the detection accuracy of the radio signal and the situation of radio wave propagation. The frequency analysis unit 1241-1 divides the independent signal into N narrowband signals for each frequency width based on the result of the FFT processing. The frequency analysis unit 1241-1 outputs the N narrowband signals to the synthesis units 1242-1 to 1242-N, respectively. Note that the frequency analysis unit 1241-1 divides the independent signal by FFT processing, but the processing by the frequency analysis unit 1241-1 is not limited to the FFT processing.

合成部１２４２−１は、Ｎ個の狭帯域の周波数帯のうち、担当する周波数帯が予め設定されている。合成部１２４２−１は、担当する周波数帯の狭帯域信号を周波数分析部１２４１−１〜１２４１−Ｍから受信する。合成部１２４２−１は、受信したＭ本の狭帯域信号を合成し、合成信号を合成分析部１２４３へ出力する。合成部１２４２−１での合成処理における最もシンプルな方法は、狭帯域信号をｘ_ｉとした場合、

The synthesizing unit 1242-1 has a preset frequency band in charge among the N narrowband frequency bands. The synthesizing unit 1242-1 receives the narrowband signal of the frequency band in charge from the frequency analyzing units 1241-1 to 1241-M. The combining unit 1242-1 combines the received M narrowband signals and outputs the combined signal to the combining analysis unit 1243. The simplest way in the synthesis process of the synthesis unit 1242-1, when the narrowband signal is a x _i,

と表される。 It is expressed.

また、合成部１２４２−１は、各狭帯域信号に適切なウェイトｗ_ｉをかける、

In addition, the synthesis unit 1242-1 applies an appropriate weight w _i to each narrowband signal.

の処理を実行するようにしても構わない。なお、合成処理として数式（１２）並びに数式（１３）を例として示したが、公知の如何なる合成方法を適用しても構わない。 The process may be executed. In addition, although Formula (12) and Formula (13) were shown as an example as the synthesis processing, any known synthesis method may be applied.

合成分析部１２４３は、合成部１２４２−１〜１２４２−Ｎから供給されるＮ本の合成信号に基づいて、周波数領域及び時間領域により示される第２のスペクトログラムを作成する。 The synthesis analysis unit 1243 creates a second spectrogram indicated by the frequency domain and the time domain based on the N synthesized signals supplied from the synthesis units 1242-1 to 1242-N.

図６は、図４に示す選択処理部１２５の機能構成を示すブロック図である。図６に示す選択処理部１２５は、周波数分析部１２５１−１〜１２５１−Ｍ、選択部１２５２−１〜１２５２−Ｎ及び選択分析部１２５３を備える。なお、周波数分析部１２５１−１〜１２５１−Ｍの動作はそれぞれ同様であるため、以下では、周波数分析部１２５１−１について説明する。また、選択部１２５２−１〜１２５２−Ｎの動作はそれぞれ同様であるため、以下では、選択部１２５２−１について説明する。 FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of the selection processing unit 125 shown in FIG. The selection processing unit 125 illustrated in FIG. 6 includes frequency analysis units 1251-1 to 1251-M, selection units 1252-1 to 1252-N, and a selection analysis unit 1253. Since the operations of the frequency analysis units 1251-1 to 1251-M are the same, the frequency analysis unit 1251-1 will be described below. Since the operations of the selection units 1252-1 to 1252-N are the same, the selection unit 1252-1 will be described below.

周波数分析部１２５１−１は、Ｍ本の独立信号のいずれかを受信し、受信した独立信号に対して、所定の周波数幅でＦＦＴ処理を実行する。ここで、ＦＦＴ処理における周波数幅及び時間幅は、無線信号の検出精度及び電波伝搬の状況に応じて設定されるものである。周波数分析部１２５１−１は、ＦＦＴ処理の結果に基づき、独立信号を上記周波数幅毎のＮ本の狭帯域信号に分割する。周波数分析部１２５１−１は、Ｎ本の狭帯域信号を選択部１２５２−１〜１２５２−Ｎへそれぞれ出力する。なお、周波数分析部１２５１−１は、ＦＦＴ処理により独立信号を分割するようにしているが、周波数分析部１２５１−１での処理は、ＦＦＴ処理に限定されるわけではない。 The frequency analysis unit 1251-1 receives any of the M independent signals, and performs FFT processing on the received independent signals with a predetermined frequency width. Here, the frequency width and time width in the FFT processing are set according to the detection accuracy of the radio signal and the situation of radio wave propagation. The frequency analysis unit 1251-1 divides the independent signal into N narrowband signals for each frequency width based on the result of the FFT processing. The frequency analysis unit 1251-1 outputs the N narrowband signals to the selection units 1252-1 to 1252-N, respectively. Note that the frequency analysis unit 1251-1 divides the independent signal by FFT processing, but the processing by the frequency analysis unit 1251-1 is not limited to the FFT processing.

選択部１２５２−１は、Ｎ個の狭帯域の周波数帯のうち、担当する周波数帯が予め設定されている。選択部１２５２−１は、担当する周波数帯の狭帯域信号を周波数分析部１２５１−１〜１２５１−Ｍから受信する。選択部１２５２−１は、受信したＭ本の狭帯域信号のうち、例えば、振幅が最大の狭帯域信号を選択する。このとき、選択部１２５２−１での選択処理における最もシンプルな方法は、

The selection unit 1252-1 is preset with a frequency band in charge among the N narrow frequency bands. The selection unit 1252-1 receives from the frequency analysis units 1251-1 to 1251-M the narrowband signal of the frequency band in charge. The selection unit 1252-1 selects, for example, a narrowband signal having the maximum amplitude from the received M narrowband signals. At this time, the simplest method in the selection process in the selection unit 1252-1 is:

と表される。選択部１２５２−１は、選択した選択信号を選択分析部１２５３へ出力する。なお、選択処理として数式（１４）を例として示したが、公知の如何なる選択方法を適用しても構わない。 It is expressed. The selection unit 1252-1 outputs the selected selection signal to the selection analysis unit 1253. Note that although the formula (14) is shown as an example of the selection processing, any known selection method may be applied.

選択分析部１２５３は、選択部１２５２−１〜１２５２−Ｎから供給されるＮ本の選択信号に基づいて、周波数領域及び時間領域により示される第３のスペクトログラムを作成する。 The selection analysis unit 1253 creates a third spectrogram indicated by the frequency domain and the time domain based on the N selection signals supplied from the selection units 1252-1 to 1252-N.

第２の切替部１２２は、選択制御部１２６からの指示に従い、分析処理部１２３、合成処理部１２４及び選択処理部１２５のうち、第１の切替部１２１が接続する処理部と選択的に接続する。第２の切替部１２２は、接続される処理部で作成されるスペクトログラムを検出処理部１３へ出力する。すなわち、第２の切替部１２２は、分析処理部１２３と接続される場合は、第１のスペクトログラムを検出処理部１３へ出力し、合成処理部１２４と接続される場合は、第２のスペクトログラムを検出処理部１３へ出力し、選択処理部１２５と接続される場合は、第３のスペクトログラムを検出処理部１３へ出力する。 The second switching unit 122 is selectively connected to the processing unit to which the first switching unit 121 is connected among the analysis processing unit 123, the synthesis processing unit 124, and the selection processing unit 125 in accordance with an instruction from the selection control unit 126. To do. The second switching unit 122 outputs the spectrogram created by the connected processing unit to the detection processing unit 13. That is, the second switching unit 122 outputs the first spectrogram to the detection processing unit 13 when connected to the analysis processing unit 123, and the second spectrogram when connected to the synthesis processing unit 124. When output to the detection processing unit 13 and connected to the selection processing unit 125, the third spectrogram is output to the detection processing unit 13.

選択制御部１２６は、時空間信号処理部１１から供給される本数情報、ＳＮＲ情報及び相関関係情報を受信し、受信したこれらの情報に基づき、第１及び第２の切替部１２１，１２２の接続先を、分析処理部１２３、合成処理部１２４及び選択処理部１２５のいずれかから選択する。 The selection control unit 126 receives the number information, SNR information, and correlation information supplied from the spatiotemporal signal processing unit 11, and based on the received information, the connection between the first and second switching units 121 and 122 The destination is selected from any one of the analysis processing unit 123, the synthesis processing unit 124, and the selection processing unit 125.

選択制御部１２６が第１及び第２の切替部１２１，１２２を制御する具体的な例を以下に説明する。 A specific example in which the selection control unit 126 controls the first and second switching units 121 and 122 will be described below.

選択制御部１２６は、本数情報が１本である場合、すなわち、時空間信号処理部１１から合成・選択処理部１２へ出力される独立信号の本数が１本である場合、第１及び第２の切替部１２１，１２２が分析処理部１２３と接続するように第１及び第２の切替部１２１，１２２を制御する。なお、独立信号が１本である状況とは、例えば、マルチパス広がりが狭く、角度広がりが狭く、かつ、ドップラ広がりを有する時間選択性フェージング環境が挙げられる。 When the number information is one, that is, when the number of independent signals output from the spatio-temporal signal processing unit 11 to the synthesis / selection processing unit 12 is one, the selection control unit 126 performs the first and second The first and second switching units 121 and 122 are controlled such that the switching units 121 and 122 are connected to the analysis processing unit 123. The situation where there is one independent signal includes, for example, a time-selective fading environment where the multipath spread is narrow, the angular spread is narrow, and the Doppler spread is present.

また、選択制御部１２６は、本数情報が２本以上であり、かつ、ＳＮＲ情報に含まれるＳＮＲ値が予め設定した閾値よりも高い場合、第１及び第２の切替部１２１，１２２が分析処理部１２３と接続するように第１及び第２の切替部１２１，１２２を制御する。ＳＮＲ値の閾値としては、例えば、２０ｄＢ程度が設定される。 In addition, when the number information is two or more and the SNR value included in the SNR information is higher than a preset threshold value, the selection control unit 126 causes the first and second switching units 121 and 122 to perform analysis processing. The first and second switching units 121 and 122 are controlled so as to be connected to the unit 123. For example, about 20 dB is set as the threshold value of the SNR value.

また、選択制御部１２６は、本数情報が２本以上であり、ＳＮＲ値が予め設定した閾値よりも低く、かつ、相関関係情報により信号間の相関関係が低いことが示される場合、第１及び第２の切替部１２１，１２２が合成処理部１２４と接続するように第１及び第２の切替部１２１，１２２を制御する。ここで、相関関係情報により独立信号間の相関関係が低いことが示される場合とは、例えば、相関関係情報に含まれる相関値が予め設定した閾値よりも低い場合、及び、信号間の相関関係を間接的に表す観測値が相関関係が低いことを表す値をとる場合等である。なお、相関値の閾値としては、例えば、０．５程度が設定される。 Further, when the number information is two or more, the SNR value is lower than a preset threshold value, and the correlation information indicates that the correlation between the signals is low, the selection control unit 126 first and The first and second switching units 121 and 122 are controlled so that the second switching units 121 and 122 are connected to the synthesis processing unit 124. Here, the case where the correlation information indicates that the correlation between the independent signals is low is, for example, the case where the correlation value included in the correlation information is lower than a preset threshold, and the correlation between the signals This is the case where the observation value indirectly representing the value represents a low correlation. For example, about 0.5 is set as the threshold value of the correlation value.

また、選択制御部１２６は、本数情報が２本以上であり、ＳＮＲ値が予め設定した閾値よりも低く、かつ、相関関係情報により信号間の相関関係が高いことが示される場合、第１及び第２の切替部１２１，１２２が選択処理部１２５と接続するように第１及び第２の切替部１２１，１２２を制御する。 Further, when the number information is two or more, the SNR value is lower than a preset threshold value, and the correlation information indicates that the correlation between the signals is high, the selection control unit 126 first and The first and second switching units 121 and 122 are controlled so that the second switching units 121 and 122 are connected to the selection processing unit 125.

ここで、選択制御部１２６が相関関係に応じて合成処理部１２４と選択処理部１２５とを切り替える理由について説明する。合成処理部１２４により実行される数式（１２）で示す方法は、電波環境に応じた歪み及び／又は干渉の抑圧度が極めて高い有効な方法であるが、狭帯域信号間の相関が高い場合は適当な方法でない。例えば、狭帯域信号ｘ_１のみのＳＮＲが高く、その他の狭帯域信号ｘ_２〜ＭのＳＮＲが低い場合を想定し、ｘ_１＝ｓ、ｘ_２〜Ｍ＝ｎとした場合、ＸのＳＮＲは、ｓ／ｎ（Ｍ−１）となりＳＮＲが悪化してしまう。このような状態を避けるため、選択制御部１２６は、相関関係情報により信号間の相関関係が高いことが示される場合には、合成処理部１２４ではなく、選択処理部１２５を選択するようにしている。 Here, the reason why the selection control unit 126 switches between the synthesis processing unit 124 and the selection processing unit 125 according to the correlation will be described. The method represented by Expression (12) executed by the synthesis processing unit 124 is an effective method with extremely high distortion and / or interference suppression according to the radio wave environment, but when the correlation between narrowband signals is high. It is not an appropriate method. For example, assuming that the SNR of only the narrowband signal x ₁ is high and the SNRs of the other narrowband signals x 2 to _M are low, and if x ₁ = s and x 2 to _M = n, the SNR of X is , S / n (M-1), and the SNR deteriorates. In order to avoid such a state, the selection control unit 126 selects the selection processing unit 125 instead of the synthesis processing unit 124 when the correlation information indicates that the correlation between the signals is high. Yes.

一方、選択処理部１２５により実行される数式（１４）で示す方法は、狭帯域信号間の相互のレベル差が大きい場合、つまり、狭帯域信号間の相関が大きい場合は、性能改善が大きく期待できる。しかしながら、狭帯域信号間の相互のレベル差が小さい場合、つまり、狭帯域信号間の相関が小さい場合は、性能改善が小さくなる。このような状態を避けるため、選択制御部１２６は、相関関係情報により独立信号間の相関関係が低いことが示される場合には、選択処理部１２５ではなく、合成処理部１２４を選択するようにしている。 On the other hand, the method represented by Expression (14) executed by the selection processing unit 125 is expected to greatly improve performance when the mutual level difference between narrowband signals is large, that is, when the correlation between narrowband signals is large. it can. However, when the mutual level difference between the narrowband signals is small, that is, when the correlation between the narrowband signals is small, the performance improvement becomes small. In order to avoid such a state, the selection control unit 126 selects the synthesis processing unit 124 instead of the selection processing unit 125 when the correlation information indicates that the correlation between the independent signals is low. ing.

検出処理部１３は、合成・選択処理部１２から供給される第１、第２又は第３のスペクトログラムを参照し、スペクトログラムの電力差を利用して信号を検出する。 The detection processing unit 13 refers to the first, second, or third spectrogram supplied from the synthesis / selection processing unit 12 and detects a signal using the power difference of the spectrogram.

次に、以上のように構成された受信装置が信号を検出する動作を、信号検出装置１０の処理手順に従い説明する。図７は、図１に示す信号検出装置１０による処理動作のフローチャートを示す図である。なお、図７では、信号間の相関関係が、相関関係情報に含まれる相関値により判断される場合を例に説明する。 Next, an operation in which the receiving apparatus configured as described above detects a signal will be described in accordance with a processing procedure of the signal detecting apparatus 10. FIG. 7 is a diagram showing a flowchart of processing operations by the signal detection apparatus 10 shown in FIG. Note that FIG. 7 illustrates an example in which the correlation between signals is determined based on the correlation value included in the correlation information.

まず、時空間信号処理部１１は、アンテナ部２０−１〜２０−Ｋから供給されるＫ本のデジタル信号に対して時空間信号処理を施し、Ｋ本のデジタル信号から、Ｍ（Ｍは１以上の自然数）本の独立信号を時空間的に分離・抽出する（ステップＳ７１）。時空間信号処理部１１は、時空間信号処理を実施すると共に、本数情報、ＳＮＲ情報及び相関関係情報を取得し、これらの情報を合成・選択処理部１２へ出力する。 First, the space-time signal processing unit 11 performs space-time signal processing on the K digital signals supplied from the antenna units 20-1 to 20-K, and M (M is 1) from the K digital signals. The above natural number) independent signals are separated and extracted in time and space (step S71). The spatiotemporal signal processing unit 11 performs spatiotemporal signal processing, acquires number information, SNR information, and correlation information, and outputs these information to the synthesis / selection processing unit 12.

選択制御部１２６は、時空間信号処理部１１で取得された本数情報に基づいて、独立信号の本数がＭ＝１であるか否かを判断する（ステップＳ７２）。Ｍ＝１である場合（ステップＳ７２のＹｅｓ）、選択制御部１２６は、独立信号が分析処理部１２３へ供給されるように、第１及び第２の切替部１２１，１２２を切り替える。 The selection control unit 126 determines whether or not the number of independent signals is M = 1 based on the number information acquired by the spatiotemporal signal processing unit 11 (step S72). When M = 1 (Yes in step S <b> 72), the selection control unit 126 switches the first and second switching units 121 and 122 so that the independent signal is supplied to the analysis processing unit 123.

分析処理部１２３は、第１の切替部１２１を介して独立信号が供給されると、供給された独立信号に基づいて第１のスペクトログラムを作成し（ステップＳ７３）、作成した第１のスペクトログラムを検出処理部１３へ出力する。 When the independent signal is supplied via the first switching unit 121, the analysis processing unit 123 creates a first spectrogram based on the supplied independent signal (step S73), and the created first spectrogram is generated. Output to the detection processing unit 13.

ステップＳ７２において、Ｍ＝１でない場合（ステップＳ７２のＮｏ）、選択制御部１２６は、ＳＮＲ値が２０ｄＢを超えるか否かを判断する（ステップＳ７４）。ＳＮＲ値が２０ｄＢを超える場合（ステップＳ７４のＹｅｓ）、選択制御部１２６は、独立信号が分析処理部１２３へ供給されるように、第１及び第２の切替部１２１，１２２を切り替え、処理をステップＳ７３へ遷移させる。 In step S72, if M is not 1 (No in step S72), the selection control unit 126 determines whether or not the SNR value exceeds 20 dB (step S74). When the SNR value exceeds 20 dB (Yes in step S74), the selection control unit 126 switches the first and second switching units 121 and 122 so that the independent signal is supplied to the analysis processing unit 123, and performs processing. The process proceeds to step S73.

ステップＳ７４において、ＳＮＲ値が２０ｄＢ以下である場合（ステップＳ７４のＮｏ）、選択制御部１２６は、相関値が０．５を超えるか否かを判断する（ステップＳ７５）。相関値が０．５を超える場合（ステップＳ７５のＹｅｓ）、選択制御部１２６は、Ｍ本の独立信号が選択処理部１２５へ供給されるように、第１及び第２の切替部１２１，１２２を切り替える。 In step S74, when the SNR value is 20 dB or less (No in step S74), the selection control unit 126 determines whether or not the correlation value exceeds 0.5 (step S75). When the correlation value exceeds 0.5 (Yes in step S75), the selection control unit 126 causes the first and second switching units 121 and 122 so that M independent signals are supplied to the selection processing unit 125. Switch.

選択処理部１２５は、第１の切替部１２１を介してＭ本の独立信号が供給されると、供給された独立信号に基づいて第３のスペクトログラムを作成し（ステップＳ７６）、作成した第３のスペクトログラムを検出処理部１３へ出力する。 When the M independent signals are supplied via the first switching unit 121, the selection processing unit 125 generates a third spectrogram based on the supplied independent signal (step S76), and the generated third spectrogram. Is output to the detection processing unit 13.

ステップＳ７５において、相関値が０．５以下である場合（ステップＳ７５のＮｏ）、選択制御部１２６は、Ｍ本の独立信号が合成処理部１２４へ供給されるように、第１及び第２の切替部１２１，１２２を切り替える。 In step S75, when the correlation value is 0.5 or less (No in step S75), the selection control unit 126 causes the first and second signals so that M independent signals are supplied to the synthesis processing unit 124. The switching units 121 and 122 are switched.

合成処理部１２４は、第１の切替部１２１を介してＭ本の独立信号が供給されると、供給された独立信号に基づいて第２のスペクトログラムを作成し（ステップＳ７７）、作成した第２のスペクトログラムを検出処理部１３へ出力する。 When the M independent signals are supplied via the first switching unit 121, the synthesis processing unit 124 generates a second spectrogram based on the supplied independent signal (step S77), and generates the generated second spectrogram. Is output to the detection processing unit 13.

検出処理部１３は、ステップＳ７３で作成される第１のスペクトログラム、ステップＳ７６で作成される第３のスペクトログラム、又は、ステップＳ７７で作成される第２のスペクトログラムを受信すると、受信したスペクトログラムに基づいて信号を検出する（ステップＳ７８）。なお、ここまでの説明では、相関値の閾値を０．５とし、ＳＮＲ値の閾値を２０ｄＢとしたが、適用する環境等に応じて、これらの閾値は任意の数値を設定することができるものとする。 Upon receiving the first spectrogram created in step S73, the third spectrogram created in step S76, or the second spectrogram created in step S77, the detection processing unit 13 receives the first spectrogram based on the received spectrogram. A signal is detected (step S78). In the description so far, the correlation value threshold is set to 0.5 and the SNR value threshold is set to 20 dB. However, these thresholds can be set to arbitrary numerical values according to the environment to be applied. And

図８は、親局から送信される無線信号に基づいて取得されるスペクトログラムの例を示す図である。図８（ａ）は親局から送信される無線信号のスペクトログラムを示し、図８（ｂ）は分析処理部１２３で作成される第１のスペクトログラムを示し、図８（ｃ）は合成処理部１２４で作成される第２のスペクトログラムを示し、図８（ｄ）は選択処理部１２５で作成される第３のスペクトログラムを示す。合成処理を施した図８（ｃ）に示す第２のスペクトログラムと、選択処理を施した図８（ｄ）に示す第３のスペクトログラムとは、合成処理及び選択処理を施さない図８（ｂ）に示す第１のスペクトログラムと比較して電波環境に応じた歪み及び／又は干渉が抑圧され、図８（ａ）に示すスペクトログラムに近づいていることがわかる。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a spectrogram acquired based on a radio signal transmitted from the master station. 8A shows a spectrogram of a radio signal transmitted from the master station, FIG. 8B shows a first spectrogram created by the analysis processing unit 123, and FIG. 8C shows a synthesis processing unit 124. FIG. 8D shows a third spectrogram created by the selection processing unit 125. FIG. The second spectrogram shown in FIG. 8C subjected to the synthesis process and the third spectrogram shown in FIG. 8D subjected to the selection process are not subjected to the synthesis process and the selection process. It can be seen that distortion and / or interference corresponding to the radio wave environment is suppressed as compared with the first spectrogram shown in FIG. 8 and approaches the spectrogram shown in FIG.

以上のように、本実施形態では、信号検出装置１０は、時空間信号処理部１１により、Ｋ本のデジタル信号からＭ本の独立信号を分離・抽出する。信号検出装置１０は、時空間信号処理部１１で取得される本数情報、ＳＮＲ情報及び相関関係情報を参照し、分析処理部１２３、合成処理部１２４及び選択処理部１２５のいずれかで、Ｍ本の独立信号に基づくスペクトログラムを作成するようにしている。これにより、信号検出装置１０は、電波伝搬環境に応じ、電波環境に応じた歪み及び／又は干渉を抑圧する処理を選択することが可能となる。また、電波伝搬環境に応じた方法で、スペクトログラムを作成することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the signal detection apparatus 10 separates and extracts M independent signals from K digital signals by the spatio-temporal signal processing unit 11. The signal detection apparatus 10 refers to the number information, the SNR information, and the correlation information acquired by the spatio-temporal signal processing unit 11, and uses any one of the analysis processing unit 123, the synthesis processing unit 124, and the selection processing unit 125. The spectrogram based on the independent signal is created. Thereby, the signal detection apparatus 10 can select a process for suppressing distortion and / or interference according to the radio wave environment according to the radio wave propagation environment. In addition, the spectrogram can be created by a method according to the radio wave propagation environment.

また、本実施形態では、時空間信号処理部１１での時空間信号処理に加え、合成・選択処理部１２で合成処理又は選択処理を行うようにしている。これにより、時空間信号処理により時間選択性フェージングを解消すると共に、合成処理又は選択処理により周波数選択性フェージングを解消することが可能となり、伝搬環境をＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise）環境に近い環境に変換することが可能となる。 In this embodiment, in addition to the spatiotemporal signal processing in the spatiotemporal signal processing unit 11, the synthesis / selection processing unit 12 performs synthesis processing or selection processing. This eliminates time-selective fading by spatio-temporal signal processing and frequency-selective fading by combining processing or selection processing, making the propagation environment close to an AWGN (Additive White Gaussian Noise) environment. It becomes possible to convert.

したがって、本実施形態に係る信号検出装置１０によれば、受信した電波に対して電波伝搬環境に応じた適切な前処理を施し、無線信号の自動検出性能を向上させることができる。 Therefore, according to the signal detection apparatus 10 according to the present embodiment, it is possible to improve the automatic detection performance of the radio signal by performing appropriate preprocessing according to the radio wave propagation environment on the received radio wave.

また、従来の受信装置では、異なる送信源から送信される複数の信号が存在する環境下において、信号毎の統計的な独立性を利用することにより各信号を分離し、信号毎の使用周波数帯を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この技術では、信号を分離するために、信号間の統計的な独立性のみに依存しているために、同一の送信源の信号であっても、信号分離される問題がある。このように分離された信号は、独立した信号であると判断されているため、合成されることはなく、ＳＮＲが劣化する要因となる恐れがある。これに対し、本実施形態に係る信号検出装置１０では、時空間信号処理により独立信号を分離・抽出しているため、分離・抽出した独立信号を合成部１２４２−１〜１２４２−Ｎにより合成することが可能となる。これにより、ＳＮＲの劣化を防ぐことが可能となる。また、時空間信号処理、合成処理及び選択処理に係る演算量が少ないため、広帯域の無線信号を検出する場合にも有効である。 Further, in a conventional receiving apparatus, in an environment where there are a plurality of signals transmitted from different transmission sources, each signal is separated by using statistical independence for each signal, and the frequency band used for each signal is separated. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, since this technique relies on only statistical independence between signals in order to separate the signals, there is a problem that the signals are separated even from the same transmission source. Since the separated signals are determined to be independent signals, they are not synthesized and may cause a deterioration in SNR. On the other hand, in the signal detection apparatus 10 according to the present embodiment, the independent signals are separated and extracted by the spatio-temporal signal processing, and therefore the separated and extracted independent signals are synthesized by the synthesis units 1242-1 to 1242-N. It becomes possible. Thereby, it becomes possible to prevent the SNR from deteriorating. Further, since the amount of calculation related to spatio-temporal signal processing, synthesis processing, and selection processing is small, it is also effective when detecting a broadband wireless signal.

また、従来の受信装置では、送信側から受信側までの伝搬路応答が既知である場合に、伝搬路応答の逆行列を用いて信号を分離し、分離した信号を検出する技術も提案されている。信号を検出する際、ＳＮＲの低い環境下において検出性能向上させることが重要である。しかしながら、伝搬路応答の逆行列を用いた自動検出技術では、基本的にＺＦ（Zero Forcing）アルゴリズムがベースとなるために雑音強調による実質的なＳＮＲの低下をもたらすことになる。さらに、伝搬路応答による信号分離は、信号数が既知である前提条件と伝搬路応答が計算可能という前提が必要となる。なお、この前提条件は、コグニティブ無線技術又は電波監視技術の自動検出の実現においては、大きな制約となる。これに対し、本実施形態に係る信号検出装置１０では、ＺＦアルゴリズムがベースになることはなく、また、信号数が既知である前提条件と伝搬路応答が計算可能という前提は不要である。 Also, in the conventional receiving apparatus, when the propagation path response from the transmission side to the reception side is known, a technique for separating the signal using the inverse matrix of the propagation path response and detecting the separated signal has been proposed. Yes. When detecting a signal, it is important to improve detection performance in an environment with a low SNR. However, since the automatic detection technique using the inverse matrix of the channel response is basically based on the ZF (Zero Forcing) algorithm, the SNR is substantially lowered due to noise enhancement. Furthermore, signal separation based on propagation path responses requires a precondition that the number of signals is known and a premise that propagation path responses can be calculated. This precondition is a major limitation in realizing automatic detection of cognitive radio technology or radio wave monitoring technology. On the other hand, in the signal detection device 10 according to the present embodiment, the ZF algorithm is not used as a base, and the precondition that the number of signals is known and the premise that the propagation path response can be calculated are unnecessary.

なお、上記実施形態では、合成処理部１２４が、周波数分析部１２４１−１〜１２４１−Ｍ、合成部１２４２−１〜１２４２−Ｎ及び合成分析部１２４３を有する場合を例に説明したが、これに限定されるわけではない。例えば、合成処理部１２４は、図９に示すように、判断部１２４４−１〜１２４４−Ｎをさらに備えるようにしてもかまわない。判断部１２４４−１〜１２４４−Ｎは、周波数分析部１２４１−１〜１２４１−Ｍから出力される狭帯域信号の振幅が、予め設定した閾値を超えるか否かを判断する。判断部１２４４−１〜１２４４−Ｎは、振幅が閾値を超えない狭帯域信号を廃棄し、振幅が閾値を超える狭帯域信号のみを合成部１２４２−１〜１２４２−Ｎへ出力する。合成部１２４２−１〜１２４２−Ｎは、閾値を超える狭帯域信号のみを合成する。これにより、狭帯域信号間の相関が高い場合であっても、ＳＮＲが悪化することを抑えることが可能となる。 In the above embodiment, the case where the synthesis processing unit 124 includes the frequency analysis units 1241-1 to 1241-M, the synthesis units 1242-1 to 1242-N, and the synthesis analysis unit 1243 has been described as an example. It is not limited. For example, the synthesis processing unit 124 may further include determination units 1244-1 to 1244-N as shown in FIG. Determination units 1244-1 to 1244 -N determine whether the amplitude of the narrowband signal output from frequency analysis units 1241-1 to 1241 -M exceeds a preset threshold value. Determination units 1244-1 to 1244-N discard narrowband signals whose amplitude does not exceed the threshold value, and output only narrowband signals whose amplitude exceeds the threshold value to synthesis units 1242-1 to 1242-N. The synthesis units 1242-1 to 1242-N synthesize only narrowband signals exceeding the threshold value. As a result, even when the correlation between the narrowband signals is high, it is possible to suppress the deterioration of the SNR.

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

１０…信号検出装置、１１…時空間信号処理部、１２…合成・選択処理部、１２１…第１の切替部、１２２…第２の切替部、１２３…分析処理部、１２４…合成処理部、１２４１−１〜１２４１−Ｍ…周波数分析部、１２４２−１〜１２４２−Ｎ…合成部、１２４３…合成分析部、１２４４−１〜１２４４−Ｎ…判断部、１２５…選択処理部、１２５１−１〜１２５１−Ｍ…周波数分析部、１２５２−１〜１２５２−Ｎ…選択部、１２５３…選択分析部、１２６…選択制御部、１３…検出処理部、２０−１〜２０−Ｋ…アンテナ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Signal detection apparatus, 11 ... Spatio-temporal signal processing part, 12 ... Synthesis | combination / selection processing part, 121 ... 1st switching part, 122 ... 2nd switching part, 123 ... Analysis processing part, 124 ... Synthesis processing part, 1241-1 to 1241-M: frequency analysis unit, 1242-1 to 1242-N ... synthesis unit, 1243 ... synthesis analysis unit, 1244-1 to 1244-N ... determination unit, 125 ... selection processing unit, 1251-1 1251-M: Frequency analysis unit, 1252-1 to 1252-N ... Selection unit, 1253 ... Selection analysis unit, 126 ... Selection control unit, 13 ... Detection processing unit, 20-1 to 20-K ... Antenna unit

Claims

In a signal detection apparatus for receiving K received signals (K is a natural number of 1 or more) independent from each other,
Separating and / or extracting M (M is a natural number greater than or equal to 1) independent signals from the K received signals in time and space, and referring to the M independent signals, the number information of the independent signals; A spatio-temporal processing unit for acquiring SNR information about SNR (Signal to Noise Ratio) of the independent signal and information representing correlation information about a correlation between the independent signals ;
When the number indicated by the number information is 1, or when the number is 2 or more and the SNR value indicated by the SNR information is larger than a preset threshold, the first instruction signal is The number indicated by the number information is 2 or more, the SNR value indicated by the SNR information is smaller than a preset threshold value, and the correlation indicated by the correlation information is assumed in advance. If the number is lower than the state, a second instruction signal is generated, the number indicated by the number information is 2 or more, the SNR value indicated by the SNR information is smaller than a preset threshold, and the correlation When the correlation indicated by the relationship information is higher than a preset state, a selection control unit that generates a third instruction signal;
A first processing unit that divides the M independent signals into a plurality of narrowband signals according to the first instruction signal, and creates a first spectrogram based on the divided narrowband signals;
In response to the second instruction signal, the M independent signals are respectively divided into a plurality of narrowband signals, and the divided narrowband signals are combined for each band to form a combined signal, and based on the combined signal A second processing unit for creating a second spectrogram;
In response to the third instruction signal, each of the M independent signals is divided into a plurality of narrowband signals, and a maximum narrowband signal is selected for each band from the divided narrowband signals to be a selection signal. A third processing unit for generating a third spectrogram based on the selection signal;
A signal detection apparatus comprising: a detection processing unit that detects a signal with reference to the first, second, or third spectrogram.

The second processing section, after applying a predetermined weight to each narrowband signal the divided claim 1 Symbol placement of signal and wherein the synthesis of narrow-band signal multiplied by the weight for each band Detection device.

The second processing unit, among the narrowband signal the divided, the narrowband signal having an amplitude that exceeds the amplitude set in advance, the signal according to claim 1 or 2, characterized in that the synthesis for each band Detection device.

In a signal detection method used in a signal detection apparatus that receives K received signals (K is a natural number of 1 or more) independent from each other,
Separating and / or extracting M (M is a natural number greater than or equal to 1) independent signals from the K received signals in space and time;
By referring to the M independent signals, the number information of the independent signals, the SNR information about the SNR (Signal to Noise Ratio) of the independent signals, and the information indicating the correlation information about the correlation between the independent signals are obtained. And
When the number indicated by the number information is 1, or when the number is two or more and the SNR value indicated by the SNR information is larger than a preset threshold, the M independent signals Are each divided into a plurality of narrowband signals, and a first spectrogram is created based on the divided narrowband signals,
When the number indicated by the number information is 2 or more, the SNR value is smaller than the threshold value, and the correlation indicated by the correlation information is lower than a preset state, the M independent numbers The signal is divided into a plurality of narrowband signals, the divided narrowband signals are combined for each band to form a combined signal, and a second spectrogram is created based on the combined signal,
When the number indicated by the number information is 2 or more, the SNR value is smaller than the threshold value, and the correlation is higher than the state, the M independent signals are respectively converted into a plurality of narrowband signals. Dividing, selecting the largest narrowband signal for each band from the divided narrowband signal as a selection signal, creating a third spectrogram based on the selection signal,
A signal detection method for detecting a signal by referring to the first, second or third spectrogram.

In a signal detection program used in a signal detection apparatus that receives K received signals (K is a natural number of 1 or more) independent from each other,
A process of separating and / or extracting M (M is a natural number greater than or equal to 1) independent signals from the K received signals in time and space;
By referring to the M independent signals, the number information of the independent signals, the SNR information about the SNR (Signal to Noise Ratio) of the independent signals, and the information indicating the correlation information about the correlation between the independent signals are obtained. Processing to
When the number indicated by the number information is 1, or when the number is 2 or more and the SNR value indicated by the SNR information is larger than a preset threshold, the M independent signals Each of a plurality of narrowband signals, and a first spectrogram based on the divided narrowband signals,
When the number indicated by the number information is 2 or more, the SNR value is smaller than the threshold value, and the correlation indicated by the correlation information is lower than a preset state, the M independent numbers Dividing each signal into a plurality of narrowband signals, combining the divided narrowband signals for each band to form a combined signal, and generating a second spectrogram based on the combined signal;
When the number indicated by the number information is 2 or more, the SNR value is smaller than the threshold value, and the correlation is higher than the state, the M independent signals are respectively converted into a plurality of narrowband signals. Dividing, selecting a maximum narrowband signal for each band from the divided narrowband signal as a selection signal, and generating a third spectrogram based on the selection signal;
A signal detection program causing a computer of the signal detection apparatus to execute processing for detecting a signal with reference to the first, second, or third spectrogram.