JP6058441B2 - Signal detection apparatus, signal detection method, and signal detection program - Google Patents

Signal detection apparatus, signal detection method, and signal detection program Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、到来波を受信し、受信した到来波に含まれる信号成分を検出する信号検出装置、並びに、この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に関する。   Embodiments described herein relate generally to a signal detection apparatus that receives an incoming wave and detects a signal component included in the received incoming wave, and a signal detection method and a signal detection program used in the apparatus.

無線通信における受信信号は、干渉波・マルチパスフェージング・外来雑音等により劣化することになる。これらの劣化要因は、時間・周波数・空間の領域で多様な変化を呈する。このように電波は、複雑で多様な経路を通過して伝わる。電波が伝わる経路は、電波伝搬路と称される。   A received signal in wireless communication is degraded by interference waves, multipath fading, external noise, and the like. These deterioration factors exhibit various changes in time, frequency, and space. In this way, radio waves travel through complicated and diverse paths. A path through which the radio wave is transmitted is called a radio wave propagation path.

電波伝搬路を通過した送信信号を受信した信号は、一般に信号品質が劣化している。この受信信号に対してスペクトラムセンシングの処理を施した場合、信号の有無の判断を誤ること、例えば、見逃し確率の向上、及び、誤り検出確率の増加等が起こり得る。また、見逃し確率を軽減するために検出しきい値を低く設定すると多重検出が増加する。特に、CNR(Carrier to Noise Ratio)が低い受信信号に対しては、判断の誤りへの影響が極めて大きいため、信号検出装置の性能を著しく劣化させる。   In general, the signal quality of the signal received from the transmission signal that has passed through the radio wave propagation path is degraded. When spectrum sensing processing is performed on this received signal, it is possible to make a mistake in determining the presence or absence of the signal, for example, to improve the miss probability and increase the error detection probability. Also, multiple detection increases if the detection threshold is set low to reduce the missed probability. In particular, for a received signal having a low CNR (Carrier to Noise Ratio), the influence on the determination error is extremely large, so that the performance of the signal detection apparatus is significantly degraded.

このように、信号検出時の問題を解決するため、無線通信においてダイバーシチ技術が、旧来から活用されてきた。このダイバーシチ技術により、フェージングによる受信信号の変動を軽減することが可能である。   As described above, in order to solve the problem at the time of signal detection, diversity technology has been used in wireless communication. With this diversity technique, it is possible to reduce fluctuations in the received signal due to fading.

ところで、無線通信におけるダイバーシチ技術は、復調・復号する際の信号品質改善を前提としている。そのため、ダイバーシチ処理された信号で注目するポイントは、信号が存在する部分になる。つまり、信号が存在しない雑音部分に関しては、興味がないか興味が薄い。   By the way, diversity technology in wireless communication is premised on signal quality improvement upon demodulation and decoding. Therefore, the point of interest in the diversity-processed signal is a portion where the signal exists. That is, there is no interest or little interest in the noise portion where no signal exists.

Abdulsattar A.M. et al., “A New Multiple Antennas Method based Energy Detector for Cognitive Radio over Fading Channels,” IJCA, vol.52, no.5, Aug. 2012.Abdulsattar A.M. et al., “A New Multiple Antennas Method based Energy Detector for Cognitive Radio over Fading Channels,” IJCA, vol.52, no.5, Aug. 2012.

従来の信号検出では、ダイバーシチ処理において注目されるのは信号が存在する部分であるため、雑音区間の電力レベルが大きい場合がある。信号検出は、信号と、雑音との電力レベルの差に基づいて行うため、雑音区間の電力レベルが大きいと、信号の検出性能が劣化するという問題がある。   In conventional signal detection, attention is paid to diversity processing in a portion where a signal is present, and thus the power level of a noise section may be high. Since signal detection is performed based on the difference in power level between the signal and noise, there is a problem that the signal detection performance deteriorates if the power level in the noise section is large.

そこで、目的は、信号が存在しない雑音部分にも着目し、信号の検出性能を向上させることが可能な信号検出装置、信号検出方法及び信号検出プログラムを提供することにある。   Accordingly, an object is to provide a signal detection device, a signal detection method, and a signal detection program capable of improving signal detection performance by paying attention to a noise portion where no signal exists.

実施形態によれば、信号検出装置は、帯域分割部、計算部、選択部及び検出部を具備する。帯域分割部は、複数のアンテナで受信される複数の受信信号を第1の周波数幅毎に分割する。計算部は、前記第1の周波数幅毎に分割した分割信号が第1の受信期間に受信される電力を、前記第1の受信期間をスライディングさせながら、前記複数の受信信号毎に累積する。選択部は、前記複数の受信信号から前記累積電力が最大の受信信号を選択する。検出部は、前記選択した受信信号についての分割信号が、前記受信信号に含まれると想定される信号成分に基づいて設定される第2の受信期間に受信される電力を、前記第2の受信期間をスライディングさせながら累積して基準電力を取得し、前記選択した受信信号についての分割信号が、前記受信信号に含まれると想定される信号成分に基づいて設定される第3の受信期間に受信される電力を、前記第3の受信期間をスライディングさせながら累積して対象電力を取得し、前記基準電力及び前記対象電力に基づき、前記受信信号に含まれる信号成分を検出する。   According to the embodiment, the signal detection apparatus includes a band division unit, a calculation unit, a selection unit, and a detection unit. The band dividing unit divides a plurality of reception signals received by a plurality of antennas for each first frequency width. The calculation unit accumulates, for each of the plurality of reception signals, the power at which the divided signal divided for each first frequency width is received during the first reception period while sliding the first reception period. The selection unit selects a reception signal having the maximum accumulated power from the plurality of reception signals. The detection unit generates power received in a second reception period set based on a signal component that is assumed to be included in the received signal, as a result of the second reception for the selected received signal. The reference power is obtained by accumulating while sliding the period, and the divided signal for the selected reception signal is received in the third reception period set based on the signal component assumed to be included in the reception signal. The target power is acquired by accumulating the power to be performed while sliding the third reception period, and the signal component included in the received signal is detected based on the reference power and the target power.

実施形態に係る信号検出装置を備えるレーダ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 a radar apparatus provided with the signal detection apparatus which concerns on embodiment. 図1のアンテナ部で受信される信号の受信電力の分布例を示す図である。It is a figure which shows the example of distribution of the reception power of the signal received with the antenna part of FIG. 図1に示す計算部によるスライディング処理の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the sliding process by the calculation part shown in FIG. 図1に示す計算部における第1の受信期間と、検出部における第2及び第3の受信期間との関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between the 1st receiving period in the calculation part shown in FIG. 1, and the 2nd and 3rd receiving periods in a detection part. 図1に示す検出部における第2及び第3の受信期間と、到来波に含まれる信号成分との関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between the 2nd and 3rd receiving period in the detection part shown in FIG. 1, and the signal component contained in an incoming wave. 図1に示す信号検出装置における動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement in the signal detection apparatus shown in FIG. 図1に示す信号検出装置についてのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result about the signal detection apparatus shown in FIG. 図1に示す信号検出装置により受信される受信信号の電力レベルと、従来の装置により受信される受信信号の電力レベルとの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the power level of the received signal received by the signal detection apparatus shown in FIG. 1, and the power level of the received signal received by the conventional apparatus.

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備えるレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。図1に示すレーダ装置は、アンテナ部10−1〜10−N、受信処理部20−1〜20−N及び信号検出装置30を具備する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of a radar apparatus including a signal detection apparatus according to the present embodiment. The radar apparatus shown in FIG. 1 includes antenna units 10-1 to 10-N, reception processing units 20-1 to 20-N, and a signal detection device 30.

アンテナ部10−1〜10−Nは、到来波である電波を受信し、受信信号を受信処理部20−1〜20−Nへ出力する。受信信号には、親局(図示せず)から送信された信号成分及び雑音成分が含まれる。   The antenna units 10-1 to 10-N receive radio waves that are incoming waves and output received signals to the reception processing units 20-1 to 20-N. The received signal includes a signal component and a noise component transmitted from a master station (not shown).

受信処理部20−1〜20−Nは、アンテナ部10−1〜10−Nで受信された受信信号を、IF(Intermediate Frequency)帯又はベースバンド帯の信号へ周波数変換する。また、受信処理部20−1〜20−Nは、周波数変換後の信号をデジタル信号へアナログ−デジタル変換する。受信処理部20−1〜20−Nは、デジタル信号を信号検出装置30へ出力する。   The reception processing units 20-1 to 20-N frequency-convert the reception signals received by the antenna units 10-1 to 10-N into signals in an IF (Intermediate Frequency) band or a baseband band. In addition, the reception processing units 20-1 to 20-N perform analog-digital conversion of the frequency-converted signal into a digital signal. The reception processing units 20-1 to 20 -N output digital signals to the signal detection device 30.

信号検出装置30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、並びに、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のCPUが処理を実行するためのプログラムやデータの格納領域等を含む。信号検出装置30は、CPUにアプリケーション・プログラムを実行させることで、帯域分割部31−1〜31−N、計算部32−1〜32−N、選択部33及び検出部34の機能を実現する。   The signal detection device 30 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), and a storage area for programs and data for the CPU to execute processing such as ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory). The signal detection device 30 realizes the functions of the band division units 31-1 to 31 -N, the calculation units 32-1 to 32 -N, the selection unit 33, and the detection unit 34 by causing the CPU to execute an application program. .

帯域分割部31−1は、受信処理部20−1から出力されるデジタル信号を所定の幅の帯域に分割する。帯域分割部31−1は、帯域分割後の分割信号を計算部32−1へ出力する。   The band dividing unit 31-1 divides the digital signal output from the reception processing unit 20-1 into a band having a predetermined width. The band dividing unit 31-1 outputs the divided signal after the band division to the calculating unit 32-1.

以下に、帯域を分割する理由をまず説明する。なお、ここでは、説明の見通しを良くするために、異なる周波数に、平均電力レベルが等しく互いに独立な複数の信号がレイリーフェージング環境を通過して受信されることを想定する。この想定において、複数の信号が受信される環境は周波数幅が広帯域である場合に相当し、少数の信号が受信される環境は周波数幅が狭帯域である場合に相当する。また、受信電力は、正規化複素ガウス分布に従うものとする。このような状態の受信電力は、ガンマ分布で近似することができ、このときのx二乗分布は、次式で与えられる。

Figure 0006058441
The reason for dividing the band will be described first. Here, in order to improve the prospect of explanation, it is assumed that a plurality of signals having the same average power level and independent from each other are received through the Rayleigh fading environment at different frequencies. In this assumption, the environment in which a plurality of signals are received corresponds to a case where the frequency width is wide, and the environment in which a small number of signals are received corresponds to a case where the frequency width is narrow. The received power is assumed to follow a normalized complex Gaussian distribution. The received power in such a state can be approximated by a gamma distribution, and the x-square distribution at this time is given by the following equation.
Figure 0006058441

ただし、xは受信電力であり、nは信号数であるとする。このx二乗分布をグラフ化すると、図2に示すようになる。図2に示すように、信号数が1の場合には、指数分布に従うために、振幅の変動幅が広いことがわかる。一方、信号数が2を超えて大きくなるに従い、振幅変動幅が狭くなっていることがわかる。このように、受信する信号数が多い場合、すなわち、帯域幅が広い場合には、レイリーフェージングに起因する振幅変動幅が小さくなることがわかる。このことは、帯域幅が広いと、フェージング抑圧の効果が低い傾向にあることを表している。したがって、信号の検出性能を向上させるためには、フェージング抑圧の効果が高くなることが期待できる帯域幅まで帯域分割することが必要である。 Here, x is the received power, and n is the number of signals. A graph of this x-square distribution is shown in FIG. As shown in FIG. 2, when the number of signals is 1, it follows that the amplitude fluctuation range is wide in order to follow the exponential distribution. On the other hand, it can be seen that the amplitude fluctuation range becomes narrower as the number of signals exceeds 2 and increases. Thus, it can be seen that when the number of signals to be received is large, that is, when the bandwidth is wide, the amplitude fluctuation width due to Rayleigh fading becomes small. This indicates that when the bandwidth is wide, the effect of fading suppression tends to be low. Therefore, in order to improve the signal detection performance, it is necessary to divide the bandwidth up to a bandwidth that can be expected to increase the effect of fading suppression.

次に、帯域幅の決定方法の例を説明する。一般に、周波数幅が小さくなる程にフェージングが深くなる方向に作用する。他方、アルゴリズムを適用する場合において、一般に、周波数幅を小さくする程に、演算コストが増加する方向に作用する。このために、全ての信号に対して一律に時間幅を設定することは、効果とコストのバランスから良いとはいえない。そこで、以下のように周波数幅を決定する。   Next, an example of a bandwidth determination method will be described. Generally, the fading becomes deeper as the frequency width becomes smaller. On the other hand, when applying the algorithm, generally, the operation cost increases as the frequency width is reduced. For this reason, setting a time width uniformly for all signals is not good from the balance between effect and cost. Therefore, the frequency width is determined as follows.

先ず、最終的に使用するスペクトログラムの時間・周波数分解能をΔtとΔfとする。この時のスペクトログラムを<P>(m・Δf,n・Δt)(ただし、<P>は太文字のP)と表されるものとする。ここでアレイアンテナ信号処理の一例として相関行列に基づいた信号処理を実施する。スペクトログラムを用いた相関行列<R>(ただし、<R>は太文字のR)は、

Figure 0006058441
First, let Δt and Δf be the time / frequency resolution of the spectrogram to be finally used. The spectrogram at this time is expressed as <P> (m · Δf, n · Δt) (where <P> is a bold letter P). Here, signal processing based on the correlation matrix is performed as an example of array antenna signal processing. The correlation matrix <R> using the spectrogram (where <R> is the bold letter R) is
Figure 0006058441

と表される。<P>(m・Δf,n・Δt)を、相関行列<R>の最大固有ベクトル<E>(ただし、<E>は太文字のE)を用いて変換すると、

Figure 0006058441
It is expressed. When <P> (m · Δf, n · Δt) is converted using the maximum eigenvector <E> of the correlation matrix <R> (where <E> is the bold letter E),
Figure 0006058441

と表される。ここで算出されるスペクトログラム<P’>(m・Δf,n・Δt)(ただし、<P’>は太文字のP’)は、SNRが最大化されたスペクトログラムである。帯域分割部31−1は、スペクトログラム<P’>(m・Δf,n・Δt)から規定の電力レベルを上回る部分を抽出する。抽出した部分が電波に含まれる所望の信号である。帯域分割部31−1は、抽出した信号のうち周波数帯が最も低い信号を検出可能な帯域幅を、帯域分割する際の帯域幅とする。なお、帯域分割部31−1は、最小受信感度及びコストパフォーマンスを考慮して帯域分割部31−1における帯域幅を決定するようにしても構わない。 It is expressed. The spectrogram <P ′> (m · Δf, n · Δt) calculated here (where <P ′> is a bold P ′) is a spectrogram in which the SNR is maximized. The band dividing unit 31-1 extracts a portion exceeding a specified power level from the spectrogram <P ′> (m · Δf, n · Δt). The extracted part is a desired signal included in the radio wave. The band dividing unit 31-1 sets the bandwidth in which the signal having the lowest frequency band among the extracted signals can be detected as the bandwidth for band division. Note that the band dividing unit 31-1 may determine the bandwidth in the band dividing unit 31-1 in consideration of the minimum reception sensitivity and cost performance.

帯域分割部31−2〜31−Nの動作は、帯域分割部31−1と同様であるため、ここでは説明を割愛する。   Since the operations of the band dividing units 31-2 to 31-N are the same as those of the band dividing unit 31-1, the description thereof is omitted here.

計算部32−1は、帯域分割部31−1から出力される分割信号を受信する。計算部32−1は、所定の第1の受信期間に受信した分割信号の電力を、第1の受信期間をスライディングさせながら累積する。図3は、帯域分割部31−1から出力される分割信号の一つの帯域であるbinを、時系列に並べた図を示す。スライディング電力Pn,iは、

Figure 0006058441
The calculation unit 32-1 receives the divided signal output from the band dividing unit 31-1. The calculation unit 32-1 accumulates the power of the divided signals received during the predetermined first reception period while sliding the first reception period. FIG. 3 shows a diagram in which bins, which are one band of the divided signals output from the band dividing unit 31-1, are arranged in time series. The sliding power P n, i is
Figure 0006058441

と求められる。ただし、nはアンテナ数を示し、iはサンプル番号を示し、jは電力を累積する信号の番号を示す。図3に示すように、計算部32−1は、累積対象となる信号を、時系列に1信号ずつスライドさせながら累積する。ここで、所定の第1の受信期間Tとは、例えば、帯域幅Bと、第1の受信期間Tとの積であるBT積が4程度となるような期間である。第1の受信期間Tは、周波数帯域が100Hzである場合には、4/100sである。jは、例えば、この4/100sの間に受信される信号の個数を示す。計算部32−1は、受信した分割信号それぞれの電力を累積し、分割帯域毎に累積した電力値を選択部33へ出力する。計算部32−2〜32−Nの動作は、計算部32−1と同様であるため、ここでは説明を割愛する。 Is required. Here, n indicates the number of antennas, i indicates a sample number, and j indicates a signal number for accumulating power. As illustrated in FIG. 3, the calculation unit 32-1 accumulates the signals to be accumulated while sliding the signals one by one in time series. Here, the predetermined first reception period T 1 is, for example, a period in which the BT 1 product, which is the product of the bandwidth B and the first reception period T 1 , is about 4. First reception period T 1, when the frequency band is 100Hz is 4 / 100s. For example, j indicates the number of signals received during this 4/100 s. The calculation unit 32-1 accumulates the power of each received divided signal and outputs the accumulated power value for each divided band to the selection unit 33. Since the operations of the calculation units 32-2 to 32-N are the same as those of the calculation unit 32-1, the description thereof is omitted here.

選択部33は、計算部32−1〜32−Nから出力される分割帯域毎に累積した電力値を受信する。選択部33は、計算部32−1〜32−Nから出力される電力値を、分割帯域毎に比較する。選択部33は、分割帯域毎に電力が最大となるアンテナを、次の通りに選択する。

Figure 0006058441
The selector 33 receives the power value accumulated for each divided band output from the calculators 32-1 to 32-N. The selection unit 33 compares the power values output from the calculation units 32-1 to 32-N for each divided band. The selection unit 33 selects the antenna having the maximum power for each divided band as follows.
Figure 0006058441

選択部33は、式(5)で求められる最大電力となるアンテナ番号についての情報を検出部34へ出力する。 The selection unit 33 outputs information about the antenna number that is the maximum power obtained by Expression (5) to the detection unit 34.

検出部34は、帯域分割部31−1〜31−Nで分割される分割信号と、選択部33から出力される情報とを受信する。検出部34は、選択部33から通知されるアンテナ番号と一致する系統の分割信号を、第2の受信期間で受信する。検出部34は、第2の受信期間で受信した分割信号の電力を、第2の受信期間をスライディングさせながら累積する。このときの電力値は基準電力値PRefと称され、

Figure 0006058441
The detection unit 34 receives the division signal divided by the band division units 31-1 to 31 -N and the information output from the selection unit 33. The detection unit 34 receives the divided signal of the system that matches the antenna number notified from the selection unit 33 in the second reception period. The detection unit 34 accumulates the power of the divided signals received in the second reception period while sliding the second reception period. The power value at this time is called a reference power value P Ref ,
Figure 0006058441

と表される。また、検出部34は、選択部33から通知されるアンテナ番号と一致する系統の分割信号を、第3の受信期間で受信する。検出部34は、第3の受信期間で受信した分割信号の電力を、第3の受信期間をスライディングさせながら累積する。このときの電力は対象電力値PObjと称され、

Figure 0006058441
It is expressed. In addition, the detection unit 34 receives the divided signal of the system that matches the antenna number notified from the selection unit 33 in the third reception period. The detection unit 34 accumulates the power of the divided signals received in the third reception period while sliding the third reception period. The power at this time is called a target power value P Obj ,
Figure 0006058441

と表される。ここで、第2及び第3の受信期間T,Tは、それぞれ時間幅が同じであり、例えば、第1の受信期間T>第2及び第3の受信期間T,T、BT積が4未満、及び、TObj>第2及び第3の受信期間T,Tを満たす時間幅を有する。TObjとは、レーダ装置で受信することが想定されている信号のうち、周期が最も短い信号の周期を指す。第2の受信期間Tと、第3の受信期間Tとは、時系列的にTObj/2だけずれた関係にあり、式(7)におけるxは、TObj/2に含まれる信号数を示す。第1の受信期間Tに受信される電力Pn,i、第2の受信期間Tに受信される電力PRefと、第3の受信期間Tに受信される電力PObjとの関係は、例えば、図4に示すようになる。また、図5に示すように、第2の受信期間に受信される到来波に信号成分が含まれなくなる一方で、第3の受信期間に受信される到来波には信号成分が含まれるようになる。 It is expressed. Here, the second and third reception periods T 2 and T 3 have the same time width. For example, the first reception period T 1 > the second and third reception periods T 2 , T 3 , The BT product has a time width satisfying less than 4 and satisfying T Obj > second and third reception periods T 2 and T 3 . T Obj refers to the cycle of the signal having the shortest cycle among signals that are assumed to be received by the radar apparatus. A second reception period T 2, and the third reception period T 3, is in the time series relationship displaced by T Obj / 2, x in the formula (7), the signal contained in the T Obj / 2 Indicates a number. Relationship between power P n, i received in the first reception period T 1 , power P Ref received in the second reception period T 2 , and power P Obj received in the third reception period T 3 For example, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, the signal component is not included in the incoming wave received in the second reception period, while the signal component is included in the incoming wave received in the third reception period. Become.

検出部34は、算出した基準電力値と、対象電力値とを、

Figure 0006058441
The detection unit 34 calculates the calculated reference power value and the target power value,
Figure 0006058441

のように比較する。検出部34は、比較結果が予め設定した閾値を超える場合、信号成分が出現したと判断し、閾値未満となる場合、信号成分がないと判断する。なお、検出部34は、式(8)の分母と分子との関係を逆にすることで、信号消滅の判定も可能である。 Compare like this. The detection unit 34 determines that a signal component has appeared when the comparison result exceeds a preset threshold value, and determines that there is no signal component when the comparison result is less than the threshold value. Note that the detection unit 34 can also determine the disappearance of the signal by reversing the relationship between the denominator and the numerator in Expression (8).

次に、以上のように構成される信号検出装置30における動作を、図6に示すフローチャートに従い説明する。   Next, the operation of the signal detection device 30 configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、信号検出装置30は、帯域分割部31−1〜31−Nで、受信処理部20−1から出力されるデジタル信号を、所定の幅の帯域に分割する(ステップS61)。信号検出装置30は、計算部32−1〜32−Nで、帯域毎に、分割信号の電力を、受信期間をスライディングさせながら累積する(ステップS62)。   First, the signal detection device 30 divides the digital signal output from the reception processing unit 20-1 into a band having a predetermined width by the band dividing units 31-1 to 31-N (step S61). The signal detection apparatus 30 accumulates the power of the divided signals for each band while sliding the reception period in the calculation units 32-1 to 32-N (step S62).

信号検出装置30は、選択部33で、計算部32−1〜32−Nで計算される電力値のうち、最大の電力値が取得されるアンテナ番号を、帯域毎に選択する(ステップS63)。   In the signal detection device 30, the selection unit 33 selects, for each band, the antenna number from which the maximum power value is obtained among the power values calculated by the calculation units 32-1 to 32-N (step S63). .

信号検出装置30は、検出部34で、選択されたアンテナ番号の分割信号から、基準電力値PRefと、対象電力値PObjとを算出する(ステップS64)。信号検出装置30は、算出した基準電力値PRefと、対象電力値PObjとから、信号成分の発生の有無を判定する(ステップS65)。 In the signal detection device 30, the detection unit 34 calculates the reference power value P Ref and the target power value P Obj from the divided signal of the selected antenna number (step S64). The signal detection device 30 determines whether or not a signal component is generated from the calculated reference power value P Ref and the target power value P Obj (step S65).

図7は、本実施形態に係る時空間型の信号検出装置30の有効性を示すシミュレーション結果を示す図である。本シミュレーションは、無相関なレイリーフェージング環境における検出性能を評価したものである。図7において、実線は、本実施形態に係る信号検出装置30による信号成分の検出結果を示し、破線は、従来の検出方式による検出結果を示す。ここで、従来の検出方式とは、受信信号を帯域分割せずに電力を累積し、累積した電力値が最大のアンテナからの受信信号に基づいて信号成分を検出する方式を指す。また、図7における一点鎖線は、無指向性の単一アンテナによるオムニ方式を用いた検出方式を示す。図7に示す結果から、本実施形態に係る検出方式は、従来の検出方式に対して大きく改善していることがわかる。なお、従来の検出方式は、オムニ方式と比較して、SNRが低い環境では、検出確率が低い部分もある。しかしながら、全体の検出性能(ダイバーシチオーダ等)を比較すると、ダイバーシチ合成の効果を確認することは可能である。   FIG. 7 is a diagram illustrating a simulation result indicating the effectiveness of the spatio-temporal signal detection device 30 according to the present embodiment. This simulation evaluates the detection performance in an uncorrelated Rayleigh fading environment. In FIG. 7, the solid line indicates the detection result of the signal component by the signal detection apparatus 30 according to the present embodiment, and the broken line indicates the detection result by the conventional detection method. Here, the conventional detection method refers to a method of accumulating power without dividing a received signal into bands and detecting a signal component based on a received signal from an antenna having the largest accumulated power value. Moreover, the dashed-dotted line in FIG. 7 shows the detection system using the omni system by a non-directional single antenna. From the results shown in FIG. 7, it can be seen that the detection method according to the present embodiment is greatly improved over the conventional detection method. Note that the conventional detection method has a lower detection probability in an environment where the SNR is lower than the omni method. However, it is possible to confirm the effect of diversity synthesis by comparing the overall detection performance (diversity thioder, etc.).

以上のように、上記実施形態では、帯域分割部31−1〜31−Nは、受信信号を、フェージング抑圧の効果が高くなることが期待できる帯域幅まで分割する。計算部32−1〜32−Nは、第1の受信期間をスライディングさせながら電力値を累積する。選択部33は、複数の受信系統から、電力値が最大の系統を選択し、選択した系等を検出部34へ通知する。検出部34は、選択された系統の分割信号の電力を、第2の受信期間で累積することで、基準電力値を取得し、第3の受信期間で累積することで、対象電力値を取得する。そして、検出部34は、累積したこれらの電力値を比較することで、到来波に含まれる信号成分を検出するようにしている。   As described above, in the above-described embodiment, the band dividing units 31-1 to 31-N divide the received signal up to a bandwidth that can be expected to increase the effect of fading suppression. Calculation units 32-1 to 32-N accumulate power values while sliding the first reception period. The selection unit 33 selects a system having the maximum power value from a plurality of reception systems, and notifies the detection unit 34 of the selected system and the like. The detection unit 34 acquires the reference power value by accumulating the power of the divided signal of the selected system in the second reception period, and acquires the target power value by accumulating in the third reception period. To do. The detection unit 34 detects the signal component included in the incoming wave by comparing the accumulated power values.

ところで、非特許文献1に記載の技術では、2段階の電力検出の概念を導入している。ここで、第1の電力検出では、SLC(Square Law Combining)によるフェージング抑圧を行う。SLCによるフェージング抑圧では、信号成分が含まれない期間における雑音は抑圧されない。また、第2の電力検出では、SLCの出力に対して算術平均を取ることで、雑音抑制を行う。第1の電力検出において、信号成分が含まれない期間における雑音が抑圧されないため、第2の電力検出における雑音抑制の効果は薄い。一方、本実施形態に係る信号検出装置30では、帯域分割部31−1〜31−Nで、帯域分割し、計算部32−1〜32−Nでスライディング計算することで、時空間処理をしているため、信号成分が含まれない期間における雑音を抑圧することが可能となる。図8に、受信信号の電力レベルの例を示す図を提示する。図8において、実線は、本実施形態に対応する方式、つまり、信号検出のウィンドウ幅等の所定の時間窓の区間において2本のアンテナで受信した受信信号の大きい方を選択した際の電力レベルを示す。また、破線は、従来の方式、つまり、2本のアンテナで受信した受信信号をサンプル単位で大きい方を選択した際の電力レベルを示す。また、図8においては、時間50以降で、信号成分が含まれる。図8によれば、信号成分が含まれていない際の雑音成分の電力レベルは、本実施形態に対応する方式の方が、従来の方式よりも小さくなる。これにより、従来の方式に比較して、本実施形態に対応する方式では、検出しきい値を深く設定することができる。すなわち、誤検出を低減して安定した信号検出を提供することが可能となる。   By the way, the technique described in Non-Patent Document 1 introduces the concept of two-stage power detection. Here, in the first power detection, fading suppression by SLC (Square Law Combining) is performed. In fading suppression by SLC, noise during a period in which no signal component is included is not suppressed. In the second power detection, noise suppression is performed by taking an arithmetic average with respect to the output of the SLC. In the first power detection, noise in a period in which no signal component is included is not suppressed, and thus the effect of noise suppression in the second power detection is small. On the other hand, in the signal detection device 30 according to the present embodiment, the band division units 31-1 to 31-N perform band division, and the calculation units 32-1 to 32-N perform sliding calculation, thereby performing space-time processing. Therefore, it is possible to suppress noise during a period in which no signal component is included. FIG. 8 presents a diagram illustrating an example of the power level of the received signal. In FIG. 8, the solid line indicates the power level when a method corresponding to this embodiment, that is, the larger received signal received by two antennas in a predetermined time window section such as the signal detection window width is selected. Indicates. The broken line indicates the power level when the larger one of the received signals received by the two antennas in the conventional method is selected in units of samples. In FIG. 8, signal components are included after time 50. According to FIG. 8, the power level of the noise component when no signal component is included is smaller in the method corresponding to this embodiment than in the conventional method. Thereby, as compared with the conventional method, the detection threshold can be set deeper in the method corresponding to the present embodiment. That is, it is possible to provide a stable signal detection by reducing erroneous detection.

このように、本実施形態に係る信号検出装置30によれば、到来波において信号が存在しない雑音部分が抑圧されることになる。また、雑音成分のみを含む領域における電力値である基準電力値と、信号成分を含む領域における電力値である対象電力値とを比較して信号を検出することで、信号の検出性能が向上することになる。   As described above, according to the signal detection device 30 according to the present embodiment, a noise portion in which no signal exists in the incoming wave is suppressed. Further, signal detection performance is improved by detecting a signal by comparing a reference power value that is a power value in a region including only a noise component and a target power value that is a power value in a region including a signal component. It will be.

したがって、本実施形態に係る信号検出装置によれば、信号が存在しない雑音部分に着目し、信号の検出性能を向上させることができる。   Therefore, according to the signal detection apparatus according to the present embodiment, it is possible to improve the signal detection performance by paying attention to a noise portion where no signal exists.

なお、本実施形態では、計算部32−1〜32−N及び検出部34は、帯域分割部31−1〜31−Nにより所定の周波数帯域で分割された分割信号に対して処理を行う場合を例に説明した。しかしながら、これに限定される訳ではない。例えば、検出部34で処理される分割信号の帯域は、計算部32−1〜32−Nで処理される分割信号の帯域よりも小さくても構わない。   In the present embodiment, the calculation units 32-1 to 32 -N and the detection unit 34 perform processing on the divided signals divided in the predetermined frequency band by the band dividing units 31-1 to 31 -N. Was described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the band of the divided signal processed by the detection unit 34 may be smaller than the band of the divided signal processed by the calculation units 32-1 to 32-N.

例えば、帯域分割部31−1〜31−Nは、想定される周波数帯域Δfの半分の帯域Δf/2で帯域分割する。計算部32−1〜32−Nは、周波数帯域Δfを対象として、スライディング処理を実施する。このとき、計算部32−1〜32−Nによるスライディング幅には、例えば、2つ分の信号が含まれることになる。選択部33は、計算部32−1〜32−Nで計算される累積電力に基づいてアンテナ番号を選択する。検出部34は、周波数帯域Δf/2を対象とした受信期間でスライディング処理を実施することで、基準電力と、対象電力とを取得する。検出部34は、取得した基準電力と、対象電力とに基づいて信号の発生を検出する。   For example, the band division units 31-1 to 31 -N divide the band by a band Δf / 2 that is half of the assumed frequency band Δf. The calculation units 32-1 to 32-N perform a sliding process on the frequency band Δf. At this time, for example, two signals are included in the sliding width by the calculation units 32-1 to 32-N. The selector 33 selects an antenna number based on the accumulated power calculated by the calculators 32-1 to 32-N. The detection unit 34 acquires the reference power and the target power by performing the sliding process in the reception period for the frequency band Δf / 2. The detection unit 34 detects the generation of a signal based on the acquired reference power and target power.

これにより、演算コストを抑えつつ、信号の検出能力を向上させることが可能となる。   Thereby, it is possible to improve the signal detection capability while suppressing the calculation cost.

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.

10−1〜10−N…アンテナ部、20−1〜20−N…受信処理部、30…信号検出装置、31−1〜31−N…帯域分割部、32−1〜32−N…計算部、33…選択部、34…検出部   10-1 to 10-N ... antenna unit, 20-1 to 20-N ... reception processing unit, 30 ... signal detection device, 31-1 to 31-N ... band division unit, 32-1 to 32-N ... calculation Part 33 ... selection part 34 ... detection part

Claims (6)

複数のアンテナで受信される複数の受信信号を第1の周波数幅毎に分割する帯域分割部と、
前記第1の周波数幅毎に分割した分割信号が第1の受信期間に受信される電力を、前記第1の受信期間をスライディングさせながら、前記複数の受信信号毎に累積する計算部と、
前記複数の受信信号から前記計算部で累積された電力が最大の受信信号を選択する選択部と、
前記選択した受信信号についての分割信号が、前記受信信号に含まれると想定される信号成分に基づいて設定される第2の受信期間に受信される電力を、前記第2の受信期間をスライディングさせながら累積して基準電力を取得し、前記選択した受信信号についての分割信号が、前記受信信号に含まれると想定される信号成分に基づいて設定される第3の受信期間に受信される電力を、前記第3の受信期間をスライディングさせながら累積して対象電力を取得し、前記基準電力及び前記対象電力に基づき、前記受信信号に含まれる信号成分を検出する検出部と
を具備し、
前記第2及び第3の受信期間は、前記第1の受信期間よりも短い信号検出装置。
A band dividing unit that divides a plurality of reception signals received by a plurality of antennas for each first frequency width;
A calculation unit that accumulates power received by each of the plurality of received signals for each of the plurality of reception signals while sliding the first reception period, in which the divided signal divided for each first frequency width is received during the first reception period;
A selection unit that selects a reception signal having a maximum power value accumulated in the calculation unit from the plurality of reception signals;
The power received during the second reception period set based on the signal component that is assumed to be included in the reception signal is the divided signal for the selected reception signal is slid through the second reception period. While accumulating a reference power to obtain the power received during the third reception period in which the divided signal for the selected received signal is set based on the signal component assumed to be included in the received signal. A detection unit that acquires the target power by accumulating the third reception period while sliding, and detects a signal component included in the reception signal based on the reference power and the target power,
The signal detection device in which the second and third reception periods are shorter than the first reception period.
前記計算部は、前記第1の周波数幅よりも広い第2の周波数幅に対応した間隔で、前記第1の受信期間をスライディングさせ、
前記検出部は、前記第1の周波数幅に対応した間隔で、前記第2及び第3の受信期間をスライディングさせる請求項1記載の信号検出装置。
The calculation unit slides the first reception period at an interval corresponding to a second frequency width wider than the first frequency width,
The signal detection device according to claim 1, wherein the detection unit slides the second and third reception periods at intervals corresponding to the first frequency width.
複数のアンテナで受信される複数の受信信号を第1の周波数幅毎に分割し、
前記第1の周波数幅毎に分割した分割信号が第1の受信期間に受信される電力を、前記第1の受信期間をスライディングさせながら、前記複数の受信信号毎に累積し、
前記複数の受信信号から前記計算部で累積された電力が最大の受信信号を選択し、
前記選択した受信信号についての分割信号が、前記受信信号に含まれると想定される信号成分に基づいて設定される第2の受信期間に受信される電力を、前記第2の受信期間をスライディングさせながら累積して基準電力を取得し、
前記選択した受信信号についての分割信号が、前記受信信号に含まれると想定される信号成分に基づいて設定される第3の受信期間に受信される電力を、前記第3の受信期間をスライディングさせながら累積して対象電力を取得し、
前記基準電力及び前記対象電力に基づき、前記受信信号に含まれる信号成分を検出する信号検出方法。
Dividing a plurality of reception signals received by a plurality of antennas for each first frequency width;
The power received by the divided signal divided for each first frequency width during the first reception period is accumulated for each of the plurality of reception signals while sliding the first reception period,
Wherein the plurality of received signals, power value accumulated by the calculation unit selects the maximum of the received signal,
The power received during the second reception period set based on the signal component that is assumed to be included in the reception signal is the divided signal for the selected reception signal is slid through the second reception period. While accumulating the reference power,
The power received in the third reception period set based on the signal component that is assumed to be included in the reception signal is the divided signal for the selected reception signal is slid in the third reception period. While accumulating the target power,
A signal detection method for detecting a signal component included in the received signal based on the reference power and the target power.
前記第1の受信期間を、前記第1の周波数幅よりも広い第2の周波数幅に対応した間隔でスライディングさせ、
前記第2及び第3の受信期間を、前記第1の周波数幅に対応した間隔でスライディングさせる請求項3記載の信号検出方法。
Sliding the first reception period at an interval corresponding to a second frequency width wider than the first frequency width;
The signal detection method according to claim 3, wherein the second and third reception periods are slid at intervals corresponding to the first frequency width.
複数のアンテナで受信される複数の受信信号を第1の周波数幅毎に分割する帯域分割処理と、
前記第1の周波数幅毎に分割した分割信号が第1の受信期間に受信される電力を、前記第1の受信期間をスライディングさせながら、前記複数の受信信号毎に累積する計算処理と、
前記複数の受信信号から前記計算部で累積された電力が最大の受信信号を選択する選択処理と、
前記選択した受信信号についての分割信号が、前記受信信号に含まれると想定される信号成分に基づいて設定される第2の受信期間に受信される電力を、前記第2の受信期間をスライディングさせながら累積して基準電力を取得する第1の取得処理と、
前記選択した受信信号についての分割信号が、前記受信信号に含まれると想定される信号成分に基づいて設定される第3の受信期間に受信される電力を、前記第3の受信期間をスライディングさせながら累積して対象電力を取得する第2の取得処理と、
前記基準電力及び前記対象電力に基づき、前記受信信号に含まれる信号成分を検出する検出処理と
を信号検出装置のコンピュータに実行させる信号検出プログラム。
Band division processing for dividing a plurality of received signals received by a plurality of antennas for each first frequency width;
A calculation process for accumulating power received by the divided signal divided for each first frequency width during the first reception period for each of the plurality of reception signals while sliding the first reception period;
A selection process for selecting a received signal having a maximum power value accumulated in the calculation unit from the plurality of received signals;
The power received during the second reception period set based on the signal component that is assumed to be included in the reception signal is the divided signal for the selected reception signal is slid through the second reception period. A first acquisition process for accumulating and acquiring a reference power,
The power received in the third reception period set based on the signal component that is assumed to be included in the reception signal is the divided signal for the selected reception signal is slid in the third reception period. A second acquisition process for accumulating and acquiring the target power,
A signal detection program for causing a computer of a signal detection device to execute a detection process for detecting a signal component included in the received signal based on the reference power and the target power.
前記計算処理では、前記第1の受信期間を、前記第1の周波数幅よりも広い第2の周波数幅に対応した間隔でスライディングさせ、
前記第1及び第2の取得処理では、前記第2及び第3の受信期間を、前記第1の周波数幅に対応した間隔でスライディングさせる請求項5記載の信号検出プログラム。
In the calculation process, the first reception period is slid at an interval corresponding to a second frequency width wider than the first frequency width,
6. The signal detection program according to claim 5, wherein, in the first and second acquisition processes, the second and third reception periods are slid at intervals corresponding to the first frequency width.
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JP3576415B2 (en) * 1998-12-22 2004-10-13 松下電器産業株式会社 OFDM receiver
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