JP6165348B2 - 干渉識別装置、無線通信装置および干渉識別方法 - Google Patents

Description

本発明は、電波環境を測定して干渉信号を識別する干渉識別装置、無線通信装置および干渉識別方法に関する。

近年の無線通信の急激な発達に伴い、利用可能な周波数の不足が深刻な問題となりつつある。このため、周波数を有効利用することが望まれる。周波数を有効利用する方法として、電波環境に合わせた最適な無線通信方式で伝送を行う方法がある。電波環境に合わせた無線通信方式を選択するにあたり、電波環境における干渉信号の特徴を抽出し、干渉信号を識別する干渉識別装置が重要な役割を果たす。これまで、干渉識別装置に関する各種方式の提案が行われている。

従来の干渉識別装置では、電波環境測定データに対して、干渉信号の波形の特徴量として振幅確率分布等の振幅情報を算出し、振幅情報としきい値とを比較することにより、通信信号に対する干渉の発生の有無を推定していた。例えば、特許文献１を参照されたい。

また、例えば、特許文献２に開示されているように、無線機器が利用する周波数に対して、ノイズのピーク値を取得し、ピーク値が基準値以下なら通信が行えると判断し、通信の品質を確保する方法も提案されている。

特開２０１２−４７７２４号公報 特開２０１４−４５３５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された干渉識別装置では、干渉の特徴量として複数の振幅情報を使用して、通信信号に対する干渉の発生の有無を推定している。また、特許文献２に記載された干渉識別装置では、ノイズのピーク値に基づいて干渉の有無を判断している。振幅情報だけまたはノイズのピーク値だけでは、干渉信号の継続時間、特定の周波数を長時間占有する干渉信号が存在しているのか否か、周波数ホッピングをする干渉信号が存在しているか否かといった干渉信号の特徴まで推定することは困難である。一方、取得電波環境に応じた適切な通信方式を選択するには、時間変化を示す時間領域の特徴、周波数領域における特徴等のより詳細な干渉信号の特徴を把握する必要がある。このため、特許文献１および特許文献２に記載の技術では、適切な通信方式を選択することができないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、干渉信号の時間領域および周波数領域の特徴を識別することが可能な干渉識別装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電磁波の受信により得られた受信信号を取得する取得部と、前記受信信号を用いて前記受信信号の時間および周波数ごとの複素振幅を示す行列データを算出する周波数変換部と、前記行列データを用いて第１の時刻の周波数分布と第２の時刻の周波数分布との相関値を算出する自己相関値計算部と、前記相関値を用いて干渉信号の特徴を識別する識別部と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる干渉識別装置は、干渉信号の時間領域および周波数領域の特徴を識別することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる干渉識別装置の構成例を示す図 実施の形態１の干渉識別装置のハードウェア構成例を示す図 制御回路の構成例を示す図 実施の形態１の自己相関値計算部における自己相関値の算出手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１の度数カウント部における電力値の計数処理手順の一例を示すフローチャート 干渉信号が特定周波数を占有する場合の自己相関値計算部により算出された相関値の例を示す図 干渉信号が周波数ホッピングする場合の自己相関値計算部により算出された相関値の例を示す図 干渉信号が存在しない場合の自己相関値計算部により算出された相関値の例を示す図 干渉信号が全周波数および全時間に存在する場合の自己相関値計算部により算出された相関値の例を示す図 実施の形態１の識別部における自己相関値に基づく干渉信号の識別処理手順の一例を示すフローチャート 干渉信号が特定周波数を占有する場合の電力値の度数分布および度数カウントを示す図 干渉信号が周波数ホッピングしている場合の電力値の度数分布および度数カウントを示す図 干渉信号が存在しない場合および干渉信号が全周波数および全時間に存在する場合の電力値の度数分布および度数カウントを示す図 実施の形態１の識別部における度数カウントに基づく干渉信号の識別処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１の干渉識別装置を搭載した無線通信装置の一例を示す図 実施の形態１の無線通信装置における送受信部の構成例を示す図 実施の形態２にかかる干渉識別装置の構成例を示す図 実施の形態２の干渉識別装置を搭載した無線通信装置の一例を示す図 実施の形態２の周波数および時間判断部における受信タイミングの算出処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態２の自己相関値計算部における自己相関値の算出手順の一例を示すフローチャート 実施の形態２の度数カウント部における電力値の計数処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態３にかかる干渉識別装置の構成例を示す図 実施の形態３の周波数自己相関値計算部における周波数自己相関値の算出手順の一例を示すフローチャート 干渉信号が占有する特定周波数の帯域幅ごとの周波数自己相関値の例を示す図 実施の形態３の識別部における干渉信号の帯域幅の算出方法の一例を示すフローチャート 実施の形態４にかかる干渉識別装置の構成例を示す図 希望波の平均電力値を超える電力値を計数した度数分布の例を示す図 識別部における干渉信号が希望波に影響を与える度合の判定方法の一例を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる干渉識別装置、無線通信装置および干渉識別方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる干渉識別装置の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の干渉識別装置１は、電磁波を受信し、受信信号である時間波形データを取得する取得部１１と、時間波形データをＳＴＦＴ（Short-Time Fourier Transform：短時間フーリエ変換）することにより、時間、周波数、複素振幅の行列データに変換する周波数変換部１２と、行列データの複素振幅から電力値を算出する電力値算出部１３と、行列データを用いて自己相関値を計算する自己相関値計算部１４と、行列データを用いて、平均電力値を算出する平均電力算出部１５と、平均電力値を用いて、平均電力値を超える各周波数および時間の電力値を計数する度数カウント部１６と、自己相関値と、度数カウントと、平均電力値とから干渉信号の特徴を識別する識別部１７と、干渉信号の識別結果を出力する出力部１８とを備える。

干渉識別装置１が単独の装置として構成される場合、または無線通信機能を有しない装置内に実装される場合、取得部１１は受信アンテナなどの電磁波を受信可能な機能部を備え、受信アンテナなどにより電磁波を受信する。

次に動作について説明する。まず、取得部１１は、受信アンテナなどを用いて電磁波を受信し、受信信号を一定時間ごとにサンプリングしてデジタル信号である時間波形データを周波数変換部１２へ入力する。周波数変換部１２は、取得部１１から入力された時間波形データをＳＴＦＴし、ＳＴＦＴの結果である行列データを電力値算出部１３へ入力する。ＳＴＦＴは、一定期間のデータをフーリエ変換することを、時間をずらしながら繰り返し実施する処理であり、ＳＴＦＴにより、スペクトルの時間変化を求めることができる。ＳＴＦＴにより得られる行列データの各要素は複素振幅を表している。したがって、ＳＴＦＴにより得られる行列データは、受信信号の時間および周波数ごとの複素振幅である。

具体的には、ＳＴＦＴは、以下の式（１）に示す処理である。なお、時刻をｔとし、離散化した周波数をｆとし、ｘ（ｔ）を入力である受信信号とし、ｈ（ｔ）を窓関数とする。また、πを円周率とするとき、ω＝２πｆである。

上記式（１）は、ｔ，ｆを連続とした場合の式であるが、ｔを離散化した時刻の番号を示す値とし、ｆを離散化した周波数の番号を示す値としたとき、ｔ＝１からｔ＝Ｎまでの有限区間、すなわち１番目のサンプリング点からＮ番目のサンプリング点までの有限区間におけるＳＴＦＴは、以下の式（２）で示すことができる。Ｎは、２以上の整数である

ＳＴＦＴにより、以下の式（３）に示すように、Ｘ（ｔ，ｆ）を、ｔ＝１からｔ＝ｎｔまで縦方向に並べ、ｆ＝１からｆ＝ｎｆまで横方向に並べた行列データが得られる。ｎｔは、行列データの行数、ｎｆは行列データの列数である。

次に、電力値算出部１３は、周波数変換部１２から入力された行列データの各要素である複素振幅をそれぞれ電力値へ変換する。具体的には、上記式（３）で示す行列データのｔ列ｆ行目の要素である複素振幅Ｘ（ｔ，ｆ）を二乗することにより電力値に変換する。電力値に変換された後の行列データＰは以下の式（４）で表すことができる。行列データＰの行方向は周波数を表し、列方向は時間を表す。行列データの要素P_t,fは、サンプリング番号で示した時刻である時刻ｔ、フーリエ変換後のデータの番号で示した周波数である周波数ｆの電力値を示す。

電力値算出部１３は、電力値に変換された後の行列データを自己相関値計算部１４と、平均電力算出部１５と、度数カウント部１６とへ入力する。自己相関値計算部１４は、電力値算出部１３から入力された行列データを用いて、自己相関値を算出し、算出した自己相関値を識別部１７へ入力する。平均電力算出部１５は、電力値算出部１３から入力された行列データを用いて、平均電力値を算出し、算出した平均電力値を度数カウント部１６へ入力する。平均電力算出部１５は、具体的には、式（４）に示した行列データの各要素Ｐ_t,fの総和を計算し、計算した総和を行列データの要素の個数すなわちｎｆ×ｎｔで割ることにより平均電力値を算出する。度数カウント部１６は、電力値算出部１３から入力された行列データと、平均電力算出部１５から入力された平均電力値とを用いて、平均電力値を超える電力値を計数し、計数結果である度数カウントと平均電力値とを識別部１７へ入力する。識別部１７は、自己相関値計算部１４から入力された自己相関値と度数カウント部１６から入力された度数カウントおよび平均電力値とを用いて干渉信号の特徴を識別し、識別結果を出力部１８へ入力する。出力部１８は、識別部１７から入力された識別結果を出力する。

図２は、本実施の形態の干渉識別装置１のハードウェア構成例を示す図である。図２に示すように干渉識別装置１は、図１の取得部１１に対応する取得部１０１と、処理回路１０２とで構成される。取得部１０１は、例えば、アンテナなど電磁波を受信する装置と、受信した電磁波に増幅およびノイズ除去などの処理を行い、受信した電磁波の電力を一定時間ごとにサンプリングされたデジタル信号として出力する電子回路とで構成される。図１の周波数変換部１２、電力値算出部１３、自己相関値計算部１４、平均電力算出部１５、度数カウント部１６および識別部１７は、処理回路１０２により実現される。

処理回路１０２は、専用のハードウェアであっても、メモリとメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）とを備える制御回路であってもよい。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等が該当する。

上記の処理回路１０２が、専用のハードウェアで実現される場合、これらは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものである。

上記の処理回路１０２が、ＣＰＵを備える制御回路で実現される場合、この制御回路は例えば図３に示す構成の制御回路２００である。図３は、制御回路２００の構成例を示す図である。図３に示すように制御回路２００は、外部から入力されたデータを受信する受信部であり入力ポートおよびインタフェース回路である入力部２０１と、ＣＰＵであるプロセッサ２０２と、メモリ２０３と、データを外部へ送信する送信部である出力部２０４とを備える。入力部２０１は、制御回路２００の外部から入力されたデータを受信してプロセッサ２０２に与えるインタフェース回路であり、出力部２０４は、データを外部へ送信するインタフェース回路である。処理回路１０２が図３に示す制御回路２００により実現される場合、プロセッサ２０２がメモリ２０３に記憶された、周波数変換部１２、電力値算出部１３、自己相関値計算部１４、平均電力算出部１５、度数カウント部１６および識別部１７の各々の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ２０３は、プロセッサ２０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

なお、図２では、周波数変換部１２、電力値算出部１３、自己相関値計算部１４、平均電力算出部１５、度数カウント部１６および識別部１７を１つの処理回路１０２により実現しているが、周波数変換部１２、電力値算出部１３、自己相関値計算部１４、平均電力算出部１５、度数カウント部１６および識別部１７を個別に処理回路として構成してもよい。この場合、これらの処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、図３に示したような制御回路２００により実現されてもよい。また、周波数変換部１２、電力値算出部１３、自己相関値計算部１４、平均電力算出部１５、度数カウント部１６および識別部１７のうち２つ以上を１つの制御回路２００で実現してもよい。

図４は、本実施の形態の自己相関値計算部１４における自己相関値の算出手順の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、自己相関値計算部１４は、行列データから、第１の時刻である時刻ｔ１における電力値の周波数分布であるベクトルｖ_t1＝（Ｐ_t1，1，Ｐ_t1，1，_…，Ｐ_t1，nf）を抽出する（ステップＳ１）。次に、自己相関値計算部１４は、時刻ｔ１における電力値の平均値ｍＰ_t1を算出し、周波数分布から平均値を減算する（ステップＳ２）。具体的には、自己相関値計算部１４は、ベクトルｖ_t1の各要素の平均値ｍＰ_t1を求め、ベクトルｖ_t1と平均値ｍＰ_t1を用いてベクトルｖ＝（Ｐ_t1，1−ｍＰ_t1，Ｐ_t1，1−ｍＰ_t1，_…，Ｐ_t1，nf−ｍＰ_t1）を求める。

同様に、自己相関値計算部１４は、行列データから、第２の時刻である時刻ｔ２における電力値の周波数分布であるベクトルｖ_t2＝（Ｐ_t2，1，Ｐ_t2，1，_…，Ｐ_t2，nf）を抽出する（ステップＳ３）。次に、自己相関値計算部１４は、時刻ｔ２における電力値の平均値ｍＰ_t2を算出し、周波数分布から平均値を減算する（ステップＳ４）。具体的には、自己相関値計算部１４は、ベクトルｖ_t2と平均値ｍＰ_t2を用いてベクトルｗ＝（Ｐ_t2，1−ｍＰ_t2，Ｐ_t2，1−ｍＰ_t2，_…，Ｐ_t2，nf−ｍＰ_t2）を求める。

次に、自己相関値計算部１４は、時刻ｔ１と時刻ｔ２の相関値を算出する（ステップＳ５）。具体的には、自己相関値計算部１４は、ベクトルｖおよびｗを用いて以下の式（５）により、相関値Ｒを計算する。なお、・は内積を表し、＊は乗算を表す。

次に、自己相関値計算部１４は、相関値を累積加算する（ステップＳ６）。具体的には、累積加算値Ｒ_sum＝Ｒ＋Ｒ_sumを計算する。なお、Ｒ_sumは初期状態では０が設定される。例えば、ステップＳ１の前にＲ_sum＝０と設定される。

次に、自己相関値計算部１４は、ｔ２＝ｎｔであるか否かを判断し（ステップＳ７）、ｔ２＝ｎｔでないと判断した場合（ステップＳ７ Ｎｏ）、ｔ２＝ｔ２＋１とし（ステップＳ８）、ステップＳ３へ戻る。ｎｔは、式（１）で示したように、行列データにおける時刻の最大値すなわち離散化された時刻の数である。ステップＳ７でｔ２＝ｎｔであると判断した場合（ステップＳ７ Ｙｅｓ）、ｔ１＝ｎｔであるか否かを判断する（ステップＳ９）。ステップＳ９で、ｔ１＝ｎｔでないと判断した場合（ステップＳ９ Ｎｏ）、自己相関値計算部１４は、ｔ１＝ｔ１＋１，ｔ２＝ｔ１＋２とし（ステップＳ１０）、ステップＳ１へ戻る。ステップＳ９で、ｔ１＝ｎｔであると判断した場合（ステップＳ９ Ｙｅｓ）、処理を終了する。

以上の処理により、行列データ内の全ての時刻の組み合わせの相関値を算出して、相関値の累積加算値を算出する。時刻の組み合わせの数ｎｃは、時刻の数をｎｔとするとき、ｎｃ＝_ntＣ₂となる。なお、_xＣ_yはｘ個から異なるｙ個を選ぶ組み合わせの数を示す。自己相関値計算部１４は、以上の処理で得られた累積加算値を自己相関値として識別部１７へ入力する。

図５は、本実施の形態の度数カウント部１６における電力値の計数処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、度数カウント部１６は、時刻を示す変数であるｔをｔ＝０に設定し、周波数を示す変数であるｆを０に設定し、度数カウントを０に設定する（ステップＳ１１）。次に、度数カウント部１６は、ｔ＝ｔ＋１とし（ステップＳ１２）、ｆ＝ｆ＋１とする（ステップＳ１３）。

度数カウント部１６は、行列データの電力値Ｐ_t,fがしきい値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１４）。ここでは、しきい値に平均電力算出部１５から入力される平均電力値を用いる。行列データの電力値Ｐ_t,fがしきい値より大きいと判断した場合（ステップＳ１４ Ｙｅｓ）、度数カウント部１６は、度数カウントを１増加させる（ステップＳ１５）。次に、度数カウント部１６は、ｆ＝ｎｆであるか否かを判断する（ステップＳ１６）。ｎｆは、式（１）で示したように、行列データにおける周波数の最大値すなわち離散化された周波数の数である。ｆ＝ｎｆであると判断した場合（ステップＳ１６ Ｙｅｓ）、度数カウント部１６は、ｔ＝ｎｔであるか否かを判断する（ステップＳ１７）。ｔ＝ｎｔでないと判断した場合（ステップＳ１７ Ｎｏ）、度数カウント部１６は、ｆ＝０と設定し（ステップＳ１８）、ステップＳ１２へ戻る。

ステップＳ１４で、行列データの電力値Ｐ_t,fがしきい値以下であると判断した場合（ステップＳ１４ Ｎｏ）、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６で、ｆ＝ｎｆでないと判断した場合（ステップＳ１６ Ｎｏ）、ステップＳ１３へ戻る。ステップＳ１７で、ｔ＝ｎｔであると判断した場合（ステップＳ１７ Ｙｅｓ）、度数カウントを総カウント数すなわち行列データの要素数で割ることにより正規化を行い（ステップＳ１９）、処理を終了する。

次に、識別部１７が行う干渉信号の特徴の識別方法について説明する。図６〜図９は、自己相関値計算部１４により算出された相関値の例を示す図である。図６は、干渉信号が特定周波数を占有する場合の相関値を示し、図７は、干渉信号が周波数ホッピングしている場合の相関値を示し、図８は干渉信号が存在しない場合の相関値を示し、図９は干渉信号が全周波数および全時間に存在する場合の相関値を示す。

図６〜図９において、縦軸は時間を示し、横軸は周波数を示す。また、図６〜図９において、角をとった矩形で囲まれた領域は干渉信号が存在する部分を示す。図６〜図９では、行列データの１番目の周波数をＦ０、２番目の周波数をＦ１、…、ｎｆ番目の周波数をＦｎとしている。時刻ｔ１と時刻ｔ２の部分に横方向に広がる太い破線で囲った部分は、１回の相関値の計算対象となる２つのベクトルｖ、ｗに相当する部分を示している。

図６の例では、Ｆ１，Ｆ２の周波数の干渉信号が時刻１および時刻ｔ２で存在し、Ｆ２より高い周波数領域においても干渉信号が時刻１および時刻ｔ２で存在する。このように、特定の周波数の干渉信号が存在する場合、時刻ｔ１と時刻ｔ２のベクトルｖ、ｗを用いて計算した相関値は１に近くなる。時刻ｔ１と時刻ｔ２のベクトルｖ、ｗを用いて計算した相関値は干渉信号の電力値の周波数および時間の類似性を示しており、干渉信号が特定周波数を占有する場合は類似性すなわち相関が高い。

図７の例では、干渉信号は周波数ホッピングしているため、時間により干渉信号の周波数が異なっており、時刻ｔ１と時刻ｔ２のベクトルｖ、ｗを用いて計算した相関値は０に近くなる。図８の例では、干渉信号が存在しないため、時刻ｔ１と時刻ｔ２のベクトルｖ、ｗを用いて計算した相関値は０に近くなる。図９の例では、干渉信号が全周波数および全時間に存在するため、時刻ｔ１と時刻ｔ２のベクトルｖ、ｗを用いて計算した相関値は０に近くなる。したがって、識別部１７は、相関値の累積加算である自己相関値を相関値の総数で割った結果が一定値に近いか否かを判断することにより、干渉信号が特定の周波数を占有するものであるか否かを判断することができる。具体的には、例えば、識別部１７は、相関値の累積加算である自己相関値を相関値の総数で割った結果Ｒ_dと上記の一定値であるＲ_cとの差の絶対値がしきい値以下であるか否かに基づいて干渉信号が特定の周波数を占有するものであるか否かを判断する。しきい値は、例えば、０．１等の値を設定することができる。また、識別部１７は、Ｒ_dがＲ_c以上であるか否かに基づいて干渉信号が特定の周波数を占有するものであるか否かを判断してもよい。なお、一定値は０以上１以下の値であり、例えば、０．８等、０．５より大きく１未満の数値に設定する。

図１０は、本実施の形態の識別部１７における自己相関値に基づく干渉信号の識別処理手順の一例を示すフローチャートである。図１０に示すように、識別部１７は、まず、自己相関値計算部１４により算出された相関値の累積加算である自己相関値を用いて、自己相関値を相関値の総数すなわち累積加算において加算された相関値の数で割った結果Ｒ_dを算出する（ステップＳ１０１）。次に、Ｒ_dとＲ_cとの差の絶対値がしきい値Ｄ_th以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。Ｒ_dとＲ_cとの差の絶対値がＤ_th以下である場合（ステップＳ１０２ Ｙｅｓ）、識別部１７は、干渉信号は特定の周波数を占有するものであると識別し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。Ｒ_dとＲ_cとの差の絶対値がＤ_thより大きい場合（ステップＳ１０２ Ｎｏ）、識別部１７は、干渉信号は特定の周波数を占有するものではないと識別し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。

次に、度数カウントによる干渉信号の識別方法について説明する。図１１〜図１３は、電力値の度数分布と度数カウント部１６により算出された正規化された度数カウントの例を示す図である。図１１は、干渉信号が特定周波数を占有する場合の度数分布および度数カウントを示し、図１２は、干渉信号が周波数ホッピングしている場合の度数分布および度数カウントを示し、図１３は干渉信号が存在しない場合および干渉信号が全周波数および全時間に存在する場合の度数分布および度数カウントを示す。

図１１の例では、度数カウントは０．３になり、図１２の例では、０．７になり、図１３の例では、度数カウントは０．５になる。したがって、識別部１７は、度数カウントの値に基づいて、干渉信号の特徴を識別することができる。例えば、度数カウントが０以上０．４未満の範囲の場合は、干渉信号は特定周波数を占有しており、度数カウントが０．４以上０．７未満の範囲の場合、干渉信号が存在しないまたは干渉信号が全周波数および全時間に存在し、度数カウントが０．７以上の場合に干渉信号は周波数ホッピングしていると識別することができる。なお、図１１〜図１３に示した具体的な度数カウントの数値は例示であり、これらの数値に限定されるものではない。また、干渉信号が存在していれば平均電力値は高くなるため、平均電力値をしきい値と比較することで、干渉信号が存在しない場合と、全周波数および全時間に干渉信号が存在する場合と、を識別することができる。この場合、平均電力算出部１５により算出された平均電力値は、度数カウント部１６を介して識別部１７に入力されるとする。

図１４は、本実施の形態の識別部１７における度数カウントに基づく干渉信号の識別処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、干渉信号を、種別Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４種類の種別を含む複数の種別に分けて識別するとする。種別Ａは、特定周波数を占有する干渉信号であることを示し、種別Ｂは、干渉信号が全周波数および全時間に存在することを示し、種別Ｃは、干渉信号が存在しないことを示し、種別Ｄは、干渉信号が周波数ホッピングしていることを示す。図１４に示すように、識別部１７は、まず、度数カウント部１６により算出された度数カウントが０．４未満であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。度数カウント部１６により算出された度数カウントが０．４未満である場合（ステップＳ１１０ Ｙｅｓ）、識別部１７は、干渉信号は種別Ａであると識別し（ステップＳ１１１）、処理を終了する。度数カウント部１６により算出された度数カウントが０．４以上である場合（ステップＳ１１０ Ｎｏ）、識別部１７は、度数カウント部１６により算出された度数カウントが０．７未満であるか否かを判断する（ステップＳ１１２）。度数カウント部１６により算出された度数カウントが０．７未満である場合（ステップＳ１１２ Ｙｅｓ）、識別部１７は、平均電力算出部１５により算出された平均電力値がしきい値Ｐ_th以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。平均電力算出部１５により算出された平均電力値がしきい値Ｐ_th以上である場合（ステップＳ１１３ Ｙｅｓ）、識別部１７は、干渉信号は種別Ｂであると識別し（ステップＳ１１４）、処理を終了する。平均電力算出部１５により算出された平均電力値がしきい値Ｐ_th未満である場合（ステップＳ１１３ Ｎｏ）、識別部１７は、干渉信号は種別Ｃであると識別し（ステップＳ１１５）、処理を終了する。また、度数カウント部１６により算出された度数カウントが０．７以上である場合（ステップＳ１１２ Ｎｏ）、識別部１７は、干渉信号は種別Ｄであると識別し（ステップＳ１１６）、処理を終了する。

相関値、度数カウント、平均電力値を用いた干渉信号の特徴を識別する際には、相関値、度数カウント、平均電力値を単独で用いて干渉信号の特徴を識別してもよいし、相関値、度数カウント、平均電力値を組み合わせて干渉信号の特徴を識別してもよい。例えば、度数カウントが０以上０．４未満の範囲であり、かつ相関値の累積加算が一定値以上である場合に、干渉信号が特定周波数を占有していると判断する等としてもよい。また、上記の例では、自己相関値の累積加算結果を用いて干渉信号を識別したが、累積加算結果ではなく、自己相関値の平均値等を用いてもよい。自己相関値に基づいて干渉信号を識別する方法は、上記の例に限定されない。

複数の無線通信方式に対応した無線通信装置が、本実施の形態の干渉識別装置１により識別された結果を用いると、無線通信装置が、干渉信号の特徴すなわち電波環境に応じた適切な無線通信方式を選択することができる。干渉識別装置１は無線通信装置とは別に設けられ、干渉識別装置１から無線通信装置へ、無線または有線の通信、あるいはその他の手段により、電波環境を分類した結果を通知するようにしてもよいし、無線通信装置が干渉識別装置１を備えていてもよい。また、干渉識別装置１が、取得部１１を備えずに、外部の無線通信装置を取得部１１として用い、外部の通信装置から電波環境測定データを取得するようにしてもよい。

上述したように、本実施の形態の干渉識別装置は、無線通信装置に搭載することができる。図１５は、本実施の形態の干渉識別装置１を搭載した無線通信装置２の一例を示す図である。無線通信装置２は、本実施の形態の干渉識別装置１と、送受信アンテナを有し送受信アンテナにより電磁波を受信し送受信アンテナから電磁波を送出する送受信部３と、複数の通信方式に対応した通信処理を実施可能な通信処理部４と、通信処理部４が実施する通信処理の通信方式を選択する通信方式選択部５と、を備える。なお、干渉識別装置１が無線通信装置２に搭載される場合、干渉識別装置１は取得部１１を備えずに、送受信部３を取得部１１として用いてもよい。

通信方式選択部５は、干渉識別装置１から出力される干渉信号の識別結果に基づいて、通信処理部４が対応可能な複数の通信方式のうちの１つを選択し、通信処理部４へ選択した通信方式を指示する。通信処理部４は、通信方式選択部５により指示された通信方式の通信処理を実施する。具体的には、通信処理部４は、通信方式選択部５により指示された通信方式に従って送信信号を生成して、送受信部３へ出力する。送受信部３は、通信処理部４から出力された送信信号を電磁波として送出する。また、送受信部３は、受信信号を通信処理部４へ出力する。通信処理部４は、送受信部３から出力された受信信号に対して、通信方式選択部５により指示された通信方式の通信処理を実施する。

送受信部３は、例えば、図１６に示すように、送受信アンテナ３１と処理回路３２とで構成される。図１６は、本実施の形態の無線通信装置２における送受信部３の構成例を示す図である。処理回路３２は、受信した電磁波の電力を一定時間ごとにサンプリングされたデジタル信号として出力する電子回路である。処理回路３２は、増幅器、アナログデジタルコンバータ等を含む。

通信処理部４は、複数の無線通信方式に対応した送受信処理を行う電子回路である。通信方式選択部５は、専用のハードウェアであってもよいし、図３に示したような制御回路２００により実現されてもよい。通信方式選択部５は、干渉信号を識別したすなわち分類した結果と通信処理部４における無線通信方式との対応をあらかじめ保持しておき、通信処理部４は、この対応に従って干渉識別装置１による識別結果に応じて無線通信方式を選択し、選択結果を通信処理部４へ通知する。例えば、通信方式選択部５は、この対応をテーブルとして保持して、干渉識別装置１による識別結果に応じた無線通信方式をこのテーブルに従って選択する。この場合、通信方式選択部５は、このテーブルを保持する回路と干渉識別装置１から受け取った識別結果およびテーブルに基づいて通信方式を選択し、通信処理部４に選択結果を通知する回路とで構成することができる。このテーブルは、例えば、干渉信号の識別結果ごとに対応する無線通信方式が格納されたテーブルである。通信処理部４は、通信方式選択部５により通知された無線通信方式により送受信処理を行う。

例えば、通信処理部４は、１６ＱＡＭ変調（Quadrature Amplitude Modulation）と１６ＱＡＭ変調に対応した復調とを行う第１の無線通信方式と、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調とＱＰＳＫ変調に対応した復調を行う第２の無線通信方式との送受信処理を実施可能であるとする。１６ＱＡＭ変調は、直角位相の関係にある２つの搬送波の振幅をそれぞれ４段階に変更することにより４×４の１６の状態に１６値を対応させる変調であり、ＱＰＳＫ変調は搬送波の４種類の位相に４値を対応させる変調である。そして、干渉識別装置１により識別結果として、干渉波が存在しない環境と干渉波が存在する環境とのうちのいずれであるかを示す情報が得られるとする。通信方式選択部５は、上述したテーブルにおいて、干渉波が存在しない環境に第１の無線通信方式を対応させ、干渉波が存在する環境に第２の無線通信方式を対応させることを示す情報を保持しておく。１６ＱＡＭ変調を用いた通信では、伝送速度はＱＰＳＫ変調による通信より高くなるが、干渉波が存在する環境では干渉波による誤りがＱＰＳＫ変調による通信より発生しやすい。本実施の形態では、通信方式選択部５が、干渉識別装置１により識別結果と上述のテーブルとを用いて、干渉波が存在しない環境では１６ＱＡＭ変調に対応する第２の無線通信方式を選択し、干渉波が存在する環境ではＱＰＳＫ変調に対応する第１の無線通信方式を選択することができる。これにより、干渉波が少ない環境では、伝送速度を高めることができ、一方で、干渉波が存在する環境では、伝送速度は低下するものの誤りの発生しにくいＱＰＳＫ変調を用いることで信号の信頼度を高めることができ、データの再送回数等を減らしてシステム全体としてスループットを向上させることができる。

なお、本実施の形態では、受信信号である時間波形データをＳＴＦＴすることにより受信信号の時間および周波数ごとの複素振幅を求めたが、受信信号の時間および周波数ごとの複素振幅を求める方法はＳＴＦＴに限定されない。例えば、他のスペクトル解析法として、ウェーブレット変換により、時間および周波数ごとの複素振幅を求めてもよい。

以上のように、本実施の形態の干渉識別装置１は、受信信号の時間および周波数ごとの電力値を算出し、算出した電力値の自己相関値を求め、自己相関値に基づいて、干渉信号の特徴を識別するようにした。または、受信信号の時間および周波数ごとの電力値がしきい値を超える数を計数した値である度数カウントに基づいて干渉信号の特徴を識別するようにした。このため、干渉信号の時間領域および周波数領域の特徴を識別することができ、従来に比べより干渉信号の特徴を詳細に識別することが可能になる。干渉信号の特徴を詳細に識別することにより、無線通信装置２が識別結果を用いて通信方式を選択する際に、周波数を有効利用できる適切な通信方式を選択することができる。なお、上述したように、自己相関値と度数カウントの両方を用いて干渉信号の時間領域および周波数領域の特徴を識別するようにしてもよい。

実施の形態２．
図１７は、本発明の実施の形態２にかかる干渉識別装置１ａの構成例を示す図である。本実施の形態の干渉識別装置１ａは、無線通信装置に搭載されることを前提としている。図１７に示すように、本実施の形態の干渉識別装置１ａは、実施の形態１と同様の取得部１１、周波数変換部１２、電力値算出部１３、識別部１７および出力部１８を備える。本実施の形態の干渉識別装置１ａは、さらに、自装置が搭載される無線通信装置の使用周波数と、送信間隔等の送信時間に関する情報とである通信情報を取得する送信周波数情報取得部１９と、無線通信装置の通信情報に基づいて、希望波の受信周波数と受信タイミングすなわち受信時間帯とを算出する周波数および時間判断部２０と、希望波の成分を除いた行列データを用いて自己相関値を計算する自己相関値計算部１４ａと、希望波の成分を除いた行列データを用いて平均電力値を算出する平均電力算出部１５ａと、平均電力値を用いて、平均電力値を超える希望波の成分を除いた各周波数および時間の電力値を計数する度数カウント部１６ａと、を備える。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

図１８は、本実施の形態の干渉識別装置１ａが搭載される無線通信装置２ａの構成例を示す図である。無線通信装置２ａは、干渉識別装置１ａと、実施の形態１の図１１の無線通信装置２と同様の送受信部３と、通信処理部４および通信方式選択部５を備える。無線通信装置２ａでは、干渉識別装置１ａは、通信処理部４から無線通信装置２ａの使用周波数、送信間隔等の通信情報を取得する。

次に動作について説明する。送信周波数情報取得部１９は、無線通信装置２ａの使用送信周波数と送信間隔等の通信情報を通信処理部４から取得し、周波数および時間判断部２０へ入力する。周波数および時間判断部２０は、送信周波数情報取得部１９から入力された通信情報に基づき、希望波の受信周波数および受信タイミングを求め、自己相関値計算部１４ａ、平均電力算出部１５ａおよび度数カウント部１６ａへ入力する。例えば、無線通信装置２ａが、通信相手のとの間で送受信で同じ周波数を用い、無線通信装置２ａから通信相手への送信と通信相手からの受信とで同じ送信間隔を用いるとする。この場合、通信処理部４から取得した送信周波数が希望波の受信周波数である。また、さらに通信処理部４から基準となる受信時刻、すなわち過去に実際に希望波を受信した時刻を取得すれば、基準となる受信時刻と送信間隔とに基づいて、受信タイミングすなわち受信時間帯を求めることができる。また、無線通信装置２ａが、無線通信装置２ａから通信相手装置への送信と、通信相手からの受信とで異なる周波数を用いる場合には、通信相手装置から通知された通信相手装置における送信周波数を通信処理部４から取得して、受信周波数として用いればよい。なお、通信処理部４は、通信相手装置からの受信のために、通信相手装置から通知された送信周波数および送信間隔等の通信情報を抽出して保持している。このため、送信周波数情報取得部１９は、通信処理部４により抽出された通信情報を通信処理部４から取得すればよい。また、受信タイミングについても同様に、通信相手から通知された通信相手装置における送信間隔を通信処理部４から取得して、過去に実際に希望波を受信した時刻と通信相手装置における送信間隔とに基づいて受信タイミングを算出してもよい。

送信周波数情報取得部１９および周波数および時間判断部２０は、専用のハードウェアであってもよいし、図３に示したような制御回路２００により実現されてもよい。

図１９は、周波数および時間判断部２０における受信タイミングの算出処理手順の一例を示すフローチャートである。周波数および時間判断部２０は、受信基準時刻に送信間隔Ｔ_iを加算して受信タイミングＴ_rを算出する（ステップＳ１２１）。ステップＳ１２１で算出する受信タイミングＴ_rは行列データに対応する最初の受信タイミングである。受信基準時刻は、例えば、過去に希望波を実際に受信した時刻であり、受信基準時刻に送信間隔Ｔ_iを加算した値が行列データに対応する時刻より前である場合には、受信タイミングに送信間隔Ｔ_iの整数倍を加算して行列データに対応する最初の受信タイミングを求める。次に、周波数および時間判断部２０は、Ｔ_rを自己相関値計算部１４ａへ出力する（ステップＳ１２２）。次に、周波数および時間判断部２０は、１つの行列データの期間に対応するＴ_rを全て出力済みであるか否かを判断する（ステップＳ１２３）。１つの行列データの期間に対応するＴ_rを全て出力済みである場合（ステップＳ１２３ Ｙｅｓ）、処理を終了する。例えば、周波数および時間判断部２０は、１つの行列データの期間の最後の時刻と、受信タイミングとの差が送信間隔Ｔ_i未満である場合、１つの行列データの期間に対応するＴ_rを全て出力済みであると判断する。１つの行列データの期間に対応するＴ_rのうち出力済みでないものがある場合（ステップＳ１２３ Ｎｏ）、Ｔ_r＝Ｔ_r＋Ｔ_iとし（ステップＳ１２４）、ステップＳ１２２へ戻る。なお、周波数および時間判断部２０は、受信周波数については、上述した通り、送信周波数情報取得部１９から入力される周波数、すなわち通信処理部４が送信に用いる送信周波数または通信処理部４が取得した通信相手装置から通知された送信周波数をそのまま受信周波数として自己相関値計算部１４ａへ入力する。

自己相関値計算部１４ａは、周波数および時間判断部２０から入力された希望波の受信周波数および受信タイミングに基づき、電力値算出部１３から入力された行列データから希望波の受信周波数および受信タイミングに対応する要素を除いた行列データを用いて、自己相関値を計算する。平均電力算出部１５ａは、周波数および時間判断部２０から入力された希望波の受信周波数および受信タイミングに基づき、電力値算出部１３から入力された行列データのうち希望波の受信周波数および受信タイミングに対応する要素を除いて平均電力値を算出し、度数カウント部１６ａへ入力する。度数カウント部１６ａは、周波数および時間判断部２０から入力された希望波の受信周波数および受信タイミングに基づき、電力値算出部１３から入力された行列データから希望波の受信周波数および受信タイミングに対応する要素を除いた行列データを用いて、平均電力値を超える希望波を除いた各周波数および時間の電力値をカウントする。

図２０は、本実施の形態の自己相関値計算部１４ａにおける自己相関値の算出手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１は実施の形態１と同様である。ステップＳ１の後、行列データの時刻ｔ１の要素すなわち時刻ｔ１における電力値の周波数分布に、希望波に対応する周波数および時間の要素が含まれているか否かを判断する（ステップＳ２１）。行列データの時刻ｔ１の要素に、希望波に対応する周波数および時間の要素が含まれている場合（ステップＳ２１ Ｙｅｓ）、希望波に対応する周波数および時間の要素を除いた時刻ｔ１における電力値の平均値を算出し、時刻ｔ１における電力値の周波数分布から平均値を減算する（ステップＳ２２）。具体的には、実施の形態１で説明したベクトルｖ_t1のうち希望波に対応する周波数および時間の要素を除いた要素の数をｆｃとするとき、希望波に対応する周波数および時間の要素を除いたｆｃ個の要素すなわち電力値の平均値ｍＰ_t1を求める。そして、ベクトルｖ＝（Ｐ_t1，1−ｍＰ_t1，Ｐ_t1，1−ｍＰ_t1，_…，Ｐ_t1，nf−ｍＰ_t1）を求める。

次に、自己相関値計算部１４ａは、希望波部分すなわち希望波に対応する周波数および時間の要素を、希望波−平均値＝０とする（ステップＳ２３）。具体的には、希望波に対応する周波数および時間に対応する行列データの要素をＰ_t1，kとするとき、ベクトルｖの要素のうち、Ｐ_t1，k−ｍＰ_t1の要素を０にする。

次に、実施の形態１と同様にステップＳ３を実施する。そして、自己相関値計算部１４ａは、行列データの時刻ｔ２の要素すなわち時刻ｔ２における電力の周波数分布に、希望波に対応する周波数および時間の要素が含まれているか否かを判断する（ステップＳ２４）。行列データの時刻ｔ２の要素に、希望波に対応する周波数および時間の要素が含まれている場合（ステップＳ２４ Ｙｅｓ）。希望波に対応する周波数および時間の要素を除いたｔ２における電力値の平均値を算出し、時刻ｔ２における電力の周波数分布から平均値を減算する（ステップＳ２５）。具体的には、実施の形態１で説明したベクトルｖ_t2のうち希望波に対応する周波数および時間の要素を除いた要素の数をｆｄとするとき、希望波に対応する周波数および時間の要素を除いたｆｄ個の要素すなわち電力値の平均値ｍＰ_t2を求める。そして、ベクトルｗ＝（Ｐ_t2，1−ｍＰ_t2，Ｐ_t2，1−ｍＰ_t2，_…，Ｐ_t2，nf−ｍＰ_t2）を求める。

次に、自己相関値計算部１４ａは、希望波部分すなわち希望波に対応する周波数および時間の要素を、希望波−平均値＝０とする（ステップＳ２６）。具体的には、希望波に対応する周波数および時間に対応する行列データの要素をＰ_t2，kとするとき、ベクトルｗの要素のうち、Ｐ_t2，k−ｍＰ_t2の要素を０にする。

以降、実施の形態１と同様に、ステップＳ５〜Ｓ１０を実施する。ステップＳ２１で、行列データの時刻ｔ１の要素に、希望波に対応する周波数および時間の要素が含まれていない場合（ステップＳ２１ Ｎｏ）、実施の形態１と同様のステップＳ２を実施し、ステップＳ２４へ進む。ステップＳ２４で、行列データの時刻ｔ２の要素に、希望波に対応する周波数および時間の要素が含まれていない場合（ステップＳ２４ Ｎｏ）、実施の形態１と同様のステップＳ４を実施し、ステップＳ２６へ進む。

図２１は、本実施の形態の度数カウント部１６ａにおける電力値の計数処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、実施の形態１と同様にステップＳ１１〜ステップＳ１３を実施する。ステップＳ１３の後、度数カウント部１６ａは、行列データの電力値Ｐ_t,fは希望波であるか否か、すなわちｔ、ｆは希望波に対応する受信周波数および受信タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ３１）。行列データの電力値Ｐ_t,fは希望波であると判断した場合（ステップＳ３１ Ｙｅｓ）、度数カウント部１６ａは実施の形態１と同様のステップＳ１６へ進む。ステップＳ１４〜ステップＳ１８は実施の形態１と同様である。ただし、ステップＳ１７で、ｔ＝ｎｔであると判断した場合（ステップＳ１７ Ｙｅｓ）は、後述のステップＳ３２へ進む。ステップＳ３１で、行列データの電力値Ｐ_t,fは希望波でないと判断した場合（ステップＳ３１ Ｎｏ）、ステップＳ１４へ進む。

ステップＳ３２では、度数カウント部１６ａは、度数カウントを総カウント数で割ることにより正規化を行うが、このときの総カウント数は、行列データの要素数から希望波に対応する要素の数を除いた数である。

以上述べた本実施の形態の動作以外の動作は、実施の形態１と同様である。ただし、本実施の形態では、識別部１７は、希望波の成分を除いて計算した自己相関値、希望波の成分を除いて計算した度数カウント、希望波の成分を除いて計算した平均電力値に基づいて干渉信号の識別を行うことになる。

以上のように、本実施の形態の干渉識別装置１ａは、受信信号の時間および周波数ごとの電力値を算出し、算出した電力値のうち希望波に対応する部分を除いて自己相関値を求め、自己相関値に基づいて、干渉信号の特徴を識別するようにした。または、受信信号の時間および周波数ごとの電力値のうち希望波に対応する部分を除いた電力値がしきい値を超える数を計数した値である度数カウントに基づいて干渉信号の特徴を識別するようにした。このため、干渉信号の時間領域および周波数領域の特徴を識別することができ、さらに希望波を除いて干渉信号を識別するための計算を行うことで、より的確な電波環境中の干渉信号の識別が可能になる。なお、実施の形態１で述べたように、自己相関値と度数カウントの両方を用いて干渉信号の時間領域および周波数領域の特徴を識別するようにしてもよい。

実施の形態３．
図２２は、本発明の実施の形態３にかかる干渉識別装置１ｂの構成例を示す図である。図２２に示すように、本実施の形態の干渉識別装置１ｂは、実施の形態１の干渉識別装置１に、周波数自己相関値を算出する周波数自己相関値計算部２１を追加し、識別部１７の替わりに識別部１７ａを備える以外は実施の形態１の干渉識別装置１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

周波数自己相関値計算部２１および識別部１７ａは、専用のハードウェアであってもよいし、図３に示したような制御回路２００により実現されてもよい。

実施の形態１、２において、自己相関値計算部１４が、異なる時間の周波数分布すなわちスペクトル間の自己相関値すなわち時間方向の自己相関値を求めることを説明した。本実施の形態では、時間方向の自己相関値だけでなく、周波数方向の自己相関値である周波数自己相関値を算出することにより、より詳細な干渉信号の識別を可能とする。本実施の形態は、特に、特定周波数を占有するような場合の干渉信号の帯域幅を識別するために有効である。

次に動作について説明する。周波数自己相関値計算部２１は、電力値算出部１３から入力された行列データを用いて、周波数自己相関値を算出し、周波数自己相関値を識別部１７ａへ入力する。識別部１７ａは、自己相関値計算部１４から入力される自己相関値と、周波数自己相関値計算部２１から入力される周波数自己相関値と、度数カウント部１６から入力される度数カウントと、平均電力値とを用いて干渉信号の特徴を識別する。

図２３は、本実施の形態の周波数自己相関値計算部２１における周波数自己相関値の算出手順の一例を示すフローチャートである。図２３に示すように、まず、周波数自己相関値計算部２１は、行列データから、第１の周波数である周波数ｆ１における電力値の時間分布であるベクトルｖ_f1＝（Ｐ_1，f1，Ｐ_2，f1，_…，Ｐ_nt，f1）を抽出する（ステップＳ４１）。次に、周波数自己相関値計算部２１は、周波数ｆ１における電力値の平均値ｍＰ_f1を算出し、時間分布から平均値を減算する（ステップＳ４２）。具体的には、周波数自己相関値計算部２１は、ベクトルｖ_f1の各要素の平均値ｍＰ_f1を求め、ベクトルｖ_f1と平均値ｍＰ_f1を用いてベクトルｖ＝（Ｐ_1，f1−ｍＰ_f1，Ｐ_2，f1−ｍＰ_f1，_…，Ｐ_nt，f1−ｍＰ_f1）を求める。

同様に、周波数自己相関値計算部２１は、行列データから、第２の周波数である周波数ｆ２における電力値の時間分布であるベクトルｖ_f2＝（Ｐ_1，f2，Ｐ_2，f2，_…，Ｐ_nt，f2）を抽出する（ステップＳ４３）。周波数自己相関値計算部２１は、周波数ｆ２における電力値の平均値ｍＰ_f2を算出し、時間分布から平均値を減算する（ステップＳ４４）。具体的には、周波数自己相関値計算部２１は、ベクトルｖ_f2と平均値ｍＰ_f2を用いてベクトルｗ＝（Ｐ_1，f2−ｍＰ_f2，Ｐ_1，f2−ｍＰ_f2，_…，Ｐ_1，f2−ｍＰ_f2）を求める。

次に、周波数自己相関値計算部２１は、周波数ｆ１と周波数ｆ２の相関値を算出する（ステップＳ４５）。具体的には、周波数自己相関値計算部２１は、ベクトルｖおよびｗを用いて実施の形態１で述べた式（５）により、相関値Ｒすなわち周波数相関値を計算する。

次に、周波数自己相関値計算部２１は、相関値を累積加算する（ステップＳ４６）。具体的には、累積加算値Ｒ_sum＝Ｒ＋Ｒ_sumを計算する。なお、Ｒ_sumは初期状態では０が設定される。例えば、ステップＳ４１の前にＲ_sum＝０と設定される。

次に、周波数自己相関値計算部２１は、ｆ２＝ｎｆであるか否かを判断し（ステップＳ４７）、ｆ２＝ｎｆでないと判断した場合（ステップＳ４７ Ｎｏ）、ｆ２＝ｆ２＋１とし（ステップＳ４８）、ステップＳ４３へ戻る。ステップＳ４７でｆ２＝ｎｆであると判断した場合（ステップＳ４７ Ｙｅｓ）、ｆ１＝ｎｆであるか否かを判断する（ステップＳ４９）。ステップＳ４９で、ｆ１＝ｎｆでないと判断した場合（ステップＳ４９ Ｎｏ）、周波数自己相関値計算部２１は、ｆ１＝ｆ１＋１，ｆ２＝ｆ１＋２とし（ステップＳ５０）、ステップＳ４１へ戻る。ステップＳ４９で、ｆ１＝ｎｆであると判断した場合（ステップＳ４９ Ｙｅｓ）、処理を終了する。

以上の処理により、行列データ内の全ての周波数の組み合わせの相関値を算出して、相関値の累積加算値を算出する。周波数自己相関値計算部２１は、以上の処理で得られた累積加算値を周波数自己相関値として識別部１７ａへ入力する。

次に、本実施の形態の識別部１７ａにおける干渉信号の帯域幅の算出方法について説明する。図２４は、干渉信号が占有する特定周波数の帯域幅ごとの周波数自己相関値の例を示す図である。図２４の上側には、干渉信号が狭い帯域例えば第１の帯域幅以下の帯域で周波数を占有している場合を示し、図２４の下側には、干渉信号が広い帯域で周波数を占有している場合を示している。干渉信号が狭い帯域で周波数を占有している場合、周波数自己相関値は０．３となり、干渉信号が広い帯域例えば第１の帯域幅より広い帯域で周波数を占有している場合、周波数自己相関値は０．７となる。なお、図２４の周波数自己相関値は一例であり、周波数自己相関値の値は図２４の例に限定されない。

干渉信号が特定周波数を占有するような場合、周波数自己相関値は干渉信号の電力値の周波数方向の連続性を示している。このため、干渉信号が特定周波数を占有するような場合、周波数自己相関値は干渉信号が占有している帯域幅を示す情報になる。したがって、例えば、実施の形態１または実施の形態２の干渉識別方法により、時間方向の自己相関値を用いて干渉信号が特定周波数を占有していると識別された場合に、周波数自己相関値に基づいて干渉信号が占有している帯域幅を算出することができる。以上述べた以外の本実施の形態の動作は、実施の形態１と同様である。

図２５は、本実施の形態の識別部１７ａにおける干渉信号の帯域幅の算出方法の一例を示すフローチャートである。識別部１７ａは、周波数自己相関値が０．６より大きいか否かを判断する（ステップＳ１３１）。周波数自己相関値が０．６より大きい場合（ステップＳ１３１ Ｙｅｓ）、識別部１７ａは、干渉信号の帯域幅は第１の帯域幅より広いと判定し（ステップＳ１３２）、処理を終了する。周波数自己相関値が０．６以下の場合（ステップＳ１３１ Ｎｏ）、識別部１７ａは、干渉信号の帯域幅は第１の帯域幅以下である判定し（ステップＳ１３３）、処理を終了する。なお、図２５に示したステップＳ１３１における判定のためのしきい値は一例であり、しきい値の値はこの例に限定されない。また、図２５の例では、帯域幅が第１の帯域幅以下であるか否かの２段階に判別する例を示したが、複数の帯域幅に対応する複数のしきい値を設定して、帯域幅を３段階以上に分類してもよい。

なお、ここでは、実施の形態１の干渉識別装置１に周波数自己相関値計算部２１を追加し、識別部１７の替わりに識別部１７ａを備えるようにしたが、実施の形態２の干渉識別装置１ａに周波数自己相関値計算部２１を追加し、識別部１７の替わりに識別部１７ａを備えてもよい。実施の形態２に周波数自己相関値計算部２１を追加する場合にも、同様にさらに、周波数自己相関値を用いることにより、干渉信号が占有する帯域幅を求めることができる。また、実施の形態１、実施の形態２で述べたように、本実施の形態の干渉識別装置１ｂを無線通信装置に搭載することができる。

以上のように、本実施の形態では、周波数自己相関値を用いることにより、時間・周波数の情報を用いて、自己相関値、平均電力、度数カウントに加え、周波数自己相関値で、電波環境測定データ中の干渉の特徴のより的確な識別が可能となる。

実施の形態４．
図２６は、本発明の実施の形態４にかかる干渉識別装置１ｃの構成例を示す図である。図２６に示すように、本実施の形態の干渉識別装置１ｃは、実施の形態２の干渉識別装置１ａの平均電力算出部１５ａ，識別部１７の替わりに、平均電力算出部１５ｂ，識別部１７ｂを備える以外は、実施の形態２の干渉識別装置１ａと同様である。実施の形態２と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態２と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態２と異なる部分について説明する。

平均電力算出部１５ｂは、希望波の平均電力値を算出する。識別部１７ｂは、自己相関値と度数カウントと希望波の平均電力値とに基づいて、希望波に影響を与える干渉信号を識別する。

平均電力算出部１５ｂおよび識別部１７ｂは、専用のハードウェアであってもよいし、図３に示したような制御回路２００により実現されてもよい。

次に動作について説明する。平均電力算出部１５ｂは、周波数および時間判断部２０から入力された希望波の受信周波数および受信タイミングに基づき、行列データのうち、希望波に対応する要素を用いて平均電力値を算出する。具体的には、平均電力算出部１５ｂは、式（４）に示した行列データの各要素Ｐ_t,fのうち希望波の受信周波数および受信タイミングに対応する要素を抽出し、抽出した要素の総和を計算し、計算した総和を希望波の受信周波数および受信タイミングに対応する要素の個数で割ることにより平均電力値を算出する。これにより希望波の平均電力値を求めることができる。度数カウント部１６ａは、実施の形態２と同様に、入力される平均電力値をしきい値として用いてしきい値を超える電力値を計数する。これにより、希望波の平均電力値を超える電力値の度数カウントが算出される。

次に、識別部１７ｂにおける干渉信号の識別方法について説明する。識別部１７ｂは、実施の形態２と同様に干渉信号を識別する。また、上述したように、本実施の形態では、度数カウント部１６ａは、希望波の平均電力値を超える電力値の度数カウントを算出する。すなわち、度数カウント部１６ａにより算出された度数カウントは、干渉信号のうちの希望波の平均電力値を超える干渉信号の度数を示すことになる。干渉信号が希望波に比べて小さい場合には、希望波に与える影響は小さい。本実施の形態では、実施の形態２と同様に干渉信号を識別するとともに、希望波の平均電力値を超える電力値を計数した度数カウントを、希望波に影響を与える度合を示す指標に用いる。

図２７は、希望波の平均電力値を超える電力値を計数した度数分布の例を示す図である。図２７において、横軸は電力すなわち電力値を示し、縦軸は度数を示す。図２７の上側の電波環境＃１と記載した例では、図２７の下側の電波環境＃２と記載した例に比べ電力値の高い度数が多い。本実施の形態の度数カウント部１６ａが算出する度数カウントは、左側の例では０．４５となり、右側の例では０．３０となる。したがって、度数カウントを参照することで、図２７の下側に示した電波環境＃２より上側に示した電波環境＃１の方が、希望波に影響を与える干渉信号が多いことがわかる。

図２８は、識別部１７ｂにおける干渉信号が希望波に影響を与える度合の判定方法の一例を示すフローチャートである。識別部１７ｂは、度数カウント部１６ａにより算出された度数カウントが０．４より小さいか否かを判断する（ステップＳ１４１）。度数カウント部１６ａにより算出された度数カウントが０．４より小さい場合（ステップＳ１４１ Ｙｅｓ）、干渉信号が希望波に与える影響は少ないと判定し（ステップＳ１４２）、処理を終了する。干渉信号が希望波に与える影響は少ないとは、例えば、干渉信号の希望波に対する比率が予め定めた値以下となる状態である。この予め定めた値は、設計値またはシミュレーション等により定めておく。そして、ステップＳ１４１の判定で用いるしきい値は、実測またはシミュレーション等により求めた、干渉信号の希望波に対する比率が予め定めた値となる状態における度数カウントを用いることができる。

度数カウント部１６ａにより算出された度数カウントが０．４以上である場合（ステップＳ１４１ Ｎｏ）、干渉信号が希望波に与える影響は少なくないと判定し（ステップＳ１４３）、処理を終了する。

なお、本実施の形態の干渉識別装置１ｃに、実施の形態３の周波数自己相関値計算部２１を追加し、識別部１７ｂが実施の形態３の識別部１７ａと同様に、周波数自己相関値を用いた干渉信号の識別も行うようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態の干渉識別装置によれば、希望波の平均電力値を超える干渉信号の割合を評価しているため、実施の形態２と同様の効果が得られるとともに、電波環境中の希望波に影響を与える干渉信号の識別が可能になる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 干渉識別装置、２，２ａ 無線通信装置、３ 送受信部、４ 通信処理部、５ 通信方式選択部、１１ 取得部、１２ 周波数変換部、１３ 電力値算出部、１４，１４ａ 自己相関値計算部、１５，１５ａ，１５ｂ 平均電力算出部、１６，１６ａ 度数カウント部、１７，１７ａ，１７ｂ 識別部、１８ 出力部、１９ 送信周波数情報取得部、２０ 周波数および時間判断部、２１ 周波数自己相関値計算部。

Claims (12)

1. 電磁波の受信により得られた受信信号を取得する取得部と、
   前記受信信号を用いて前記受信信号の時間および周波数ごとの複素振幅を示す行列データを算出する周波数変換部と、
   前記行列データを用いて第１の時刻の周波数分布と第２の時刻の周波数分布との相関値を算出する自己相関値計算部と、
   前記相関値を用いて干渉信号の特徴を識別する識別部と、
   を備えることを特徴とする干渉識別装置。
2. 前記行列データの要素である複素振幅から電力値を算出する電力値算出部と、
   前記電力値算出部から出力される電力値に基づいて平均電力値を算出する平均電力算出部と、
   前記電力値算出部から出力される電力値が前記平均電力値を超えた度数を計数する度数カウント部と、
   を備え、
   前記識別部は、さらに前記度数カウント部により計数された度数に基づいて干渉信号の特徴を識別することを特徴とする請求項１に記載の干渉識別装置。
3. 前記識別部は、前記平均電力値に基づいて干渉信号の有無を識別することを特徴とする請求項２に記載の干渉識別装置。
4. 前記干渉識別装置は、無線通信装置内に設置され、
   前記無線通信装置が使用する送信周波数および送信時間に関する情報である通信情報を取得する送信周波数情報取得部と、
   前記通信情報に基づいて希望波を受信する受信周波数および受信時間帯を算出する周波数および時間判断部と、
   を備え、
   前記自己相関値計算部は、前記受信周波数および前記受信時間帯に対応する要素を除いた前記行列データを用いて前記相関値を算出することを特徴とする請求項１に記載の干渉識別装置。
5. 前記行列データの要素である複素振幅から電力値を算出する電力値算出部と、
   前記電力値算出部から出力される電力値のうち前記受信周波数および前記受信時間帯に対応する電力値を除いた電力値に基づいて平均電力値を算出する平均電力算出部と、
   前記電力値算出部から出力される電力値のうち前記受信周波数および前記受信時間帯に対応する電力値を除いた電力値が前記平均電力値を超えた度数を計数する度数カウント部と、
   を備え、
   前記識別部は、さらに前記度数カウント部により計数された度数に基づいて干渉信号の特徴を識別することを特徴とする請求項４に記載の干渉識別装置。
6. 前記識別部は、前記平均電力値に基づいて干渉信号の有無を識別することを特徴とする請求項５に記載の干渉識別装置。
7. 前記行列データの要素である複素振幅から電力値を算出する電力値算出部と、
   前記電力値算出部から出力される電力値のうち前記受信周波数および前記受信時間帯に対応する電力値に基づいて平均電力値を算出する平均電力算出部と、
   前記電力値算出部から出力される電力値のうち前記受信周波数および前記受信時間帯に対応する電力値を除いた電力値が前記平均電力値を超えた度数を計数する度数カウント部と、
   を備え、
   前記識別部は、さらに前記度数カウント部により計数された度数に基づいて希望波に影響を与える干渉信号の割合を算出することを特徴とする請求項４に記載の干渉識別装置。
8. 前記行列データを用いて第１の周波数の時間分布と第２の周波数の時間分布との相関値である周波数相関値を算出する周波数自己相関値計算部、
   をさらに備え、
   前記識別部は、さらに前記周波数自己相関値計算部により算出された前記周波数相関値に基づいて干渉信号の特徴を識別することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の干渉識別装置。
9. 前記周波数変換部は、前記受信信号を短時間フーリエ変換することにより前記行列データを算出することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の干渉識別装置。
10. 前記自己相関値計算部は、前記行列データに対応する全ての時刻の組み合わせについて、前記相関値を算出し、算出した前記相関値の累積加算結果を算出し、
    前記識別部は、前記累積加算結果に基づいて干渉信号の特徴を識別することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の干渉識別装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の干渉識別装置を備えることを特徴とする無線通信装置。
12. 電磁波の受信により得られた受信信号を取得する第１のステップと、
    前記受信信号を用いて前記受信信号の時間および周波数ごとの複素振幅を示す行列データを算出する第２のステップと、
    前記行列データを用いて第１の時刻の周波数分布と第２の時刻の周波数分布との相関値を算出する第３のステップと、
    前記相関値を用いて干渉信号の特徴を識別する第４のステップと、
    を含むことを特徴とする干渉識別方法。

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