JP6608656B2 - 信号復調システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、信号復調システムに関する。

従来より、到来する電波を受信処理してその方位情報とともに記録し、再生する受信システムが知られている。また、この種の受信システムを異なる複数の地点に設置し、それぞれの受信システムで受信処理し記録して蓄積した信号を再生しつつ、方位情報に基づき抽出して合成し、その結果を後段の、例えば信号復調や分析等の処理に供するシステムもある。

特開２００２−９０４３７号公報

上記のような受信システムにおいては、受信される電波の状態は、周囲の通信環境や伝搬環境等に大きく影響を受けるため、電波の受信品質に頻繁に劣化を生じることがあった。このような場合には、複数の受信システムからの信号を合成することによって、一般には、その受信品質を高められることが知られているが、各受信システムにおける方位情報の確度等によっては、対象の電波以外の、発信源の異なる電波を選択して合成してしまうことがあった。加えて、ＳＮ比（ＳＮＲ；Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）の十分でない電波を合成してしまい、合成後に却ってＳＮ比を劣化させてしまうこともあり、後段での信号復調や分析等に影響を及ぼすおそれがあった。このため、蓄積された記録の中から、対象の電波を確実に抽出しつつ合成し、その受信品質を向上させることが望まれていた。

本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、互いに異なる位置で受信され記録・蓄積された対象の電波を、その蓄積された記録中から確実に抽出して合成し、その受信品質を向上させた上で復調を行う信号復調システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態の信号復調システムは、互いに異なる複数の位置で受信された電波の方位データ、及び信号データを、時間経過に沿って蓄積するとともに、これらの中から対象の電波の方位データ及び信号データを抽出して復調する信号復調システムであって、互いに離間して設置され、空中線装置で受信された所定の周波数帯域の電波を受信処理し、時間経過に沿って信号データとして送出する信号データ取得装置と、前記周波数帯域内の特定の周波数の電波を受信し、その方位及び確度を含む方位データを時間経過に沿って取得して送出する方位データ取得装置とを備えた複数の受信システムと、前記複数の受信システムからの信号データを受けとって蓄積する信号クラウド装置と、前記複数の受信システムからの方位データを受けとって蓄積する方位クラウド装置とを備えた電波クラウドと、受信時刻及び周波数を含む電波の諸元により指定された対象の電波に対する復調の要求に基づいて、この諸元に対応したすべての前記受信システムの方位データを前記方位クラウド装置から抽出し、それらの中から前記方位データ中の確度に基づいて、いずれか２以上の前記受信システムのそれぞれで取得した前記方位データを組み合わせて前記対象の電波の発信源の位置情報を特定するとともに、この発信源の位置情報の特定に際して組み合わせられ、前記方位データの提供元となった前記いずれか２以上の受信システムを、全受信システムの中から特定する方位情報処理装置と、前記対象の電波に対応した信号データを前記信号クラウド装置から抽出し、その中から、前記方位情報処理装置によって方位データの提供元として特定された前記いずれか２以上の受信システムのそれぞれで取得した前記信号データを選択して合成するとともに、この合成後の信号を復調するデモジュレータ装置と、前記復調の要求の操作を受けつけて、自システム内に送出するとともに、前記方位情報処理装置で特定された前記対象の電波の位置情報、及び前記デモジュレータ装置で復調された前記対象の電波の復調結果を表示する操作・表示装置とを備えた分析システムとを備えたことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る信号復調システムの実施例の一例を示すブロック図。 受信システム２０の構成の一例を示すブロック図。 信号クラウド装置３１の蓄積内容をモデル化して例示する概念図。 方位クラウド装置３２の蓄積内容をモデル化して例示する概念図。 ダイバーシチ合成を行うための機能構成の一例をモデル化して例示する概念図。 図１に例示した信号復調システムの動作を説明するためのフローチャート。 対象の電波の発信源の位置情報を特定するための手順を説明するためのフローチャート。

以下に、本発明の実施形態に係る信号復調システムを実施するための最良の形態について、図１〜図７を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る信号復調システムの実施例の一例を示すブロック図である。図１に例示したように、この信号復調システム１は、受信システム群２、電波クラウド３、及び分析システム４から構成されている。

受信システム群２は、互いに離間して設置された複数（ｎ）台の受信システム２０（＃１）〜２０（＃ｎ）から構成され、それぞれの設置位置で受信された電波の方位データ、及び信号データを時間経過に沿って取得し、電波クラウド３に送出する。ここに、ｎ台の受信システム２０（＃１）〜２０（＃ｎ）は、いずれも同様に構成されており、その構成の一例を図２に示す。

図２は、受信システム２０の構成の一例を示すブロック図である。この図２に例示したように、それぞれの受信システム２０は、空中線装置２１、信号データ取得装置２２、及び方位データ取得装置２３を備えている。空中線装置２１は、例えば複数のアンテナ素子を配列して構成された、ビーム制御可能なアレー型の空中線であり、所定のビームで受信された電波を、後段の信号データ取得装置２２、及び方位データ取得装置２３に送出する。

信号データ取得装置２２は、空中線装置２１で受信された所定の周波数帯域の電波を受信処理し、その結果を時間経過に沿って信号データとして出力する。方位データ取得装置２３は、信号データ取得装置２２が受信している周波数帯域内の特定の周波数の電波を受信し、時間経過に沿ってその方位、及び確度を含む方位データを取得して出力する。本実施例においては、方位及びその確度を含むこれらの方位データの取得に際しては、例えば、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法を適用して取得するものとしている。

電波クラウド３は、受信システム群２の各受信システム２０がそれぞれに取得した信号データ、及び方位データを受けとって蓄積するとともに、分析システム４により指定された対象の電波の復調の要求を受けて、この対象の電波の信号データ、及び方位データを分析システム４に出力する。ここに、電波クラウド３は、信号クラウド装置３１、及び方位クラウド装置３２を備えている。

信号クラウド装置３１は、各受信システム２０が取得した信号データを蓄積するとともに、分析システム４からの要求に応じて、対象の信号データを出力する。信号クラウド装置３１の蓄積内容を、概念図としてモデル化して図３に例示する。図３は、信号クラウド装置３１の蓄積内容をモデル化した概念図である。それぞれの受信システム２０の信号データ取得装置２２からは、所定の周波数帯域の電波を受信処理した信号データが出力されるが、信号クラウド装置３１は、図３に例示したように、それぞれの受信システム毎に、所定の周波数帯域内の電波の受信状況や受信された電波の諸元等を信号データとして、時間経過に沿って、例えばウォーターフォール状に蓄積する。

一方、方位クラウド装置３２は、各受信システム２０が取得した方位データを蓄積するとともに、分析システム４からの要求に応じて、対象の方位データを出力する。方位クラウド装置３２の蓄積内容を、信号クラウド装置３１と同様に、概念図としてモデル化して図４に例示する。図４は、方位クラウド装置３２の蓄積内容をモデル化した概念図である。それぞれの受信システム２０の方位データ取得装置２３からは、所定の周波数帯域内の特定の周波数の電波の方位データが出力されるが、方位クラウド装置３１は、これらの方位データを、それぞれの受信システム毎に、さらに特定の周波数毎に、その受信状況を、例えば方位をキーにしてウォーターフォール状に蓄積する。

分析システム４は、受信時刻及び周波数を含む電波の諸元によって復調対象の電波を指定して、この復調対象の電波の信号データ、及び方位データを、受信システム群２内の全受信システム２０（＃１）〜２０（＃ｎ）に亘って電波クラウド３から抽出し、これらの方位データを用いて対象の電波の発信源の位置情報を算出すると同時に、この位置情報の算出の際に方位データの提供元となった、受信システム群２内の複数の受信システム２０を特定する。そして、これら特定された複数の受信システム２０で取得した対象の電波の信号データを合成後、復調する。ここに、分析システム４は、方位情報処理装置４１、デモジュレータ装置４２、及び操作・表示装置４３を備えている。

方位情報処理装置４１は、方位クラウド装置３２から抽出された、全受信システム分の方位データの中から、方位の確度に基づいて、いずれか２以上の受信システム２０で取得した方位データを組み合わせて、対象の電波の発信源の位置情報を算出する。また、この算出の際に、方位データの提供元となったいずれか２以上の受信システム２０を受信システム群２の中から特定する。本実施例においては、上記した発信源の位置情報を、次のような手順により算出し特定している。

すなわち、それぞれの受信システム毎に、方位データ中の確度に着目し、所定の観測時間内において取得した方位データ中の確度を時間経過に沿って統計処理し、その結果、有意な確度を備えた対象の電波の方位データ（方位と確度）を単数、または複数選別し、その結果を異なる２以上の受信システム同士で総当たり的に組み合わせて、例えば交会法等を用いてその交点を算出することによって、発信源の位置情報とそのときの確度の統計値に基づくこの位置情報の評価値を、単数、または複数組算出する。そして、算出した評価値が最良の位置情報を、対象の電波の発信源の位置情報として特定する。なお、この発信源の位置情報を特定するための手法として、例えば、本願出願人が特願２０１４−２１５０７７号で提案を行った手法等を適用することができる。

このようにして、対象の電波の発信源の位置情報を特定する過程においては、例えば、受信システム群２内のいずれかの受信システム２０において、発信源の異なる不要波等が、指定された周波数で受信されている場合等でも、この不要波等の方位データを含む受信システムの組合せでは、位置情報が算出できない、あるいは対応する評価値が低い結果となって、そのような組合せは位置情報の算出から排除される。従って、最終的に特定された位置情報を算出するにあたって、方位データの提供元となった複数の受信システムの組合せには、上記した不要波等を受信している受信システムは含まれていないものとして扱うことができる。

すなわち、対象の電波の発信源の位置情報を特定すると同時に、その際の受信システムの組合せも特定することによって、対象の電波を受信している受信システムとその方位データのみを特定することができるので、後段での信号データの合成の際には、これらの特定した受信システムで受信した対象の電波の信号データのみを選択することによって、後段において不要波等の混入を排除した合成を行うことができる。

デモジュレータ装置４２は、信号クラウド装置３１から抽出された信号データの中から、方位情報処理装置４１で特定された、受信システム群２内のいずれか２以上の受信システム２０のそれぞれで取得した対象の電波を含む信号データを選択し、これらを合成するとともに、合成後の信号を復調して出力する。本実施例においては、上記した信号データの合成は、例えば、周知の最大比合成法によるダイバーシチ合成等の手法を適用することができる。このダイバーシチ合成を行うための機能的な構成の一例をモデル化した概念図を図５に例示する。

図５に例示したように、各受信システム２０からの信号データは、例えば、アレー型の空中線装置２１を構成する各アンテナ素子に対応して信号データ化（図５中ではこれらを受信システム毎にまとめて１つの信号データとして記載）されており、信号クラウド装置３１から抽出され、デモジュレータ装置４２内でそれぞれに位相調整、及び利得調整がされた後、上記した方位情報処理装置４１により特定された受信システムに対応する信号データのみが、合成の対象として切換制御信号により選択されて合成される。これによって、複数の受信システム２０で受信した信号データが合成されてそのＳＮ比が改善され、信号の受信品質を改善することができ、この信号を復調することによって、良好な復調結果を得ることができる。

ただし、信号データの合成対象とする複数の受信システム２０を特定する際には、上記したように、方位情報処理装置４１において、方位データに基づいて特定している。このときに用いられる方位データの品質については、方位の品質は確度で表現されるが、これは必ずしも対応する信号データのＳＮ比等の受信品質の良否と連動するとは限らず、対応する信号データのＳＮ比が良好でないおそれもある。このため、本実施例においては、選択した受信システムの信号データのＳＮ比を測定し、その測定結果を用いて、これらの信号データの中から、さらに、あらかじめ設定された所定のＳＮ比を満たしている信号データのみを選択するように、切換制御信号を生成している。これによって、合成対象の信号データのＳＮ比が劣る場合は、合成の対象としないので、合成時の受信品質の低下要因を低減させることができ、合成後の信号の受信品質をより良好に維持することができる。

操作・表示装置４３は、対象の電波を指定しての復調の要求を含む、この信号復調システム１に対する各種の操作を受けつけて、各部に送出する。また、方位情報処理装置４１で特定された、対象の電波の発信源の位置をグラフィカルに表示するとともに、デモジュレータ装置４２での復調結果を表示または可聴信号等で出力する。

次に、前出の図１〜図５、ならびに図６のフローチャートを参照して、上述のように構成された本発明の実施形態に係る信号復調システム１の動作を説明する。図６は、この信号復調システム１の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、この信号復調システム１が動作を開始すると、受信システム群２内の各受信システム２０（＃１）〜２０（＃ｎ）は、それぞれに所定の周波数帯域の電波を受信し（ＳＴ６０１）、各受信システム内の信号データ取得装置２２、及び方位データ取得装置２３において、信号データ、及び方位データを取得する（ＳＴ６０２）。取得された信号データ及び方位データは、各受信システム２０（＃１）〜２０（＃ｎ）から電波クラウド３に送出され、信号データは信号クラウド装置３１に、また方位データは方位クラウド装置３２に、それぞれ時間経過に沿って蓄積される。なお、これらの電波クラウド３の蓄積内容については、その一例が図３、及び図４に示されている（ＳＴ６０３）。

このようにして、受信システム群２での受信結果が、継続して電波クラウド３に蓄積されていく中で（ＳＴ６０４のＮ）、分析システム４において、復調の要求が発生すると（ＳＴ６０４のＹ）、電波クラウド３内の方位クラウド装置３２から、対象の電波に対応する方位データが抽出されて、分析システム４に送られる。

すなわち、操作・表示装置４３において、例えば操作員等が行う受信時刻、及び周波数を含む諸元等の入力操作によって、復調の対象の電波が指定され、これに基づき復調の要求が発せられると、この復調要求は方位情報処理装置４１に通知される。そして、方位情報処理装置４１は、方位クラウド装置３２に対して、対象の電波に対応する、全ての受信システム分の方位データを送出するように要求し、方位クラウド装置３２は、指定された方位データを抽出する。そして、これらの方位データは方位情報処理装置４１に送出され、その内部に一時保持される（ＳＴ６０５）。

次いで、これらの方位データに基づき、対象の電波の発信源の位置情報が特定される。発信源は、例えば、複数の受信システムのそれぞれで取得された方位を組合せて、その交点を算出する等の手法によって特定することができる。本実施例での位置情報の特定手法については、前述の方位情報処理装置４１の説明中に記載したが、その詳細を、図７のフローチャートに例示する（ＳＴ６０６）。

図７は、本実施例における、対象の電波の発信源の位置情報を特定するための手順を説明するためのフローチャートである。各受信システム２０において、対象の電波に対応した特定の周波数で観測される方位は、例えば、図４の概念図中にあるように、時間経過に沿って複数の方位が観測されるが、まずはこれら方位データ中の確度を時間経過に沿って統計処理等を行った結果から、受信システム２０毎に有意な確度を備えた方位データを選別する。なお、このときには、例えば、対象の周波数に発信源の異なる複数の電波が、不要波として存在する状況等の場合には、複数の異なる方位を持った方位データが選別される（ＳＴ７０１）。

次いで、これら受信システム２０毎に選別された方位データを、異なる受信システム同士で総当たりに組合せる（ＳＴ７０２）。そして、そのそれぞれの組合せに対して、交会法等を用いてそれらの方位の交点から位置情報を算出すると同時に、組み合わせた方位の確度の総和や重み付け平均等の統計値に基づいて、算出した位置情報に対する評価値を算出する。なおこのときに、例えば、特定の受信システム２０でしか取得されないような、上記の発信源の異なる不要波に対応した方位データを用いて算出された位置情報については、評価値が低く算出される（ＳＴ７０３）。

さらに、これらの算出結果の中から、最良の評価値に対応する位置情報を、対象の電波の発信源の位置情報として特定する（ＳＴ７０４）。このように、位置情報を特定する過程において、発信源の異なる不要波等が受信されている受信システム２０を含まない、最良の受信システムの組合せを見いだすことができ、後段においては、不要波の混入を排除した信号データの合成を行うことができる（ＳＴ６０６）。

次いで、位置情報を特定する際に方位データを提供した複数の受信システム２０が特定される。すなわち、対象の電波の発信源の位置情報は、複数の受信システム２０の方位データの組合せに基づき算出されたものであり、方位情報処理装置４１は、この位置情報の特定と同時に、その位置情報を特定する過程において方位データの提供元となった複数の受信システム２０を特定する。これによって、上記したように、信号データを合成するに際して、最良の受信システムの組合せが特定され、その結果は、デモジュレータ装置４２に通知される（ＳＴ６０７）。

次いで、これらの特定された複数の受信システム２０で受信された信号データのＳＮ比が測定され、その中から所定のＳＮ比を有する受信システムの信号データが選択されて合成される。すなわち、デモジュレータ装置４２は、直前の動作ステップで特定された受信システム２０で受信された信号データを信号クラウド装置３１から抽出し、例えば図５に例示した機能構成によってこれらを合成するが、合成に際して、合成対象の信号データのＳＮ比を測定する（ＳＴ６０８）。そして、合成対象の受信システムの信号データの中で、所定のＳＮ比を有する信号データを選択するように、図５中の切換制御信号を生成するとともに、選択した信号データを合成する。これによって、所定のＳＮ比に満たない信号は合成対象にならないので、合成時における受信品質の低下要因を低減させることができる（ＳＴ６０９）。

次いで、合成後の信号が復調される。すなわち、デモジュレータ装置４２は、合成後の信号をその変調形式等に対応した復調手法により復調する。復調にあたっては、対象の信号の受信品質が確保されていることにより、安定した復調結果を得ることができる。復調結果は、デモジュレータ装置４２から操作・表示装置４３に送出される（ＳＴ６１０）。

次いで、デモジュレータ装置４２からの復調結果を受けて、操作・表示装置に４３に復調結果が出力される。またこれと併せて、操作・表示装置に４３には、方位情報処置装置４１で特定された、対象の電波の発信源の位置情報も表示される（ＳＴ６１１）。この後は、動作終了が指示されるまで、上述した動作ステップを繰り返す（ＳＴ６１２）。

以上説明したように、本実施例においては、互いに異なる位置に配置された複数の受信システムで受信して蓄積した信号データの中から、対象の電波を抽出して復調するにあたって、複数の受信システムのそれぞれで信号データと同時に取得した方位データを抽出して総当たり的に組合せ、それぞれの組合せで算出された交点を、さらに方位データに含まれる確度に基づき評価して、対象の電波の発信源の位置情報を確実に特定している。同時に、この位置情報を特定する際に、方位データの提供元となった複数の受信システムを特定し、これら特定された複数の受信システムで取得された信号データを選択して、後段にて合成している。

すなわち、対象の電波の信号データと同時に取得された方位データに基づき、その発信源の位置情報を特定することによって、信号データを合成する際の、最良の受信システムの組合せを見いだし、この組合せを適用して、全受信システムの中から信号データの合成対象とする受信システムを選択し合成している。これによって、不要波等の異なる発信源からの信号データを排除しつつ、対象の電波の受信品質を改善することができる。

さらに、選択された受信システムの信号データのＳＮ比を測定して、ＳＮ比が劣る場合は合成の対象とせず、所定の十分なＳＮ比を有する信号データのみを合成の対象にしている。これによって、合成時の受信品質の低下要因を減らすことができ、合成後の信号の受信品質を良好に維持することができる。そして、このように受信品質を改善した上で、この信号を復調している。

従って、本実施例によれば、互いに異なる位置で受信され記録・蓄積された対象の電波を、その蓄積された記録の中から確実に抽出して合成し、受信品質を向上させた上で復調を行う信号復調システムを得ることができる。

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

１ 信号復調システム
２ 受信システム群
３ 電波クラウド
４ 分析システム
２０ 受信システム
２１ 空中線装置
２２ 信号データ取得装置
２３ 方位データ取得装置
３１ 信号クラウド装置
３２ 方位クラウド装置
４１ 方位情報処置装置
４２ デモジュレータ装置
４３ 操作・表示装置

Claims (4)

1. 互いに異なる複数の位置で受信された電波の方位データ、及び信号データを、時間経過に沿って蓄積するとともに、これらの中から対象の電波の方位データ及び信号データを抽出して復調する信号復調システムであって、
   互いに離間して設置され、空中線装置で受信された所定の周波数帯域の電波を受信処理し、時間経過に沿って信号データとして送出する信号データ取得装置と、
   前記周波数帯域内の特定の周波数の電波を受信し、その方位及び確度を含む方位データを時間経過に沿って取得して送出する方位データ取得装置と
   を備えた複数の受信システムと、
   前記複数の受信システムからの信号データを受けとって蓄積する信号クラウド装置と、
   前記複数の受信システムからの方位データを受けとって蓄積する方位クラウド装置と
   を備えた電波クラウドと、
   受信時刻及び周波数を含む電波の諸元により指定された対象の電波に対する復調の要求に基づいて、この諸元に対応したすべての前記受信システムの方位データを前記方位クラウド装置から抽出し、それらの中から前記方位データ中の確度に基づいて、いずれか２以上の前記受信システムのそれぞれで取得した前記方位データを組み合わせて前記対象の電波の発信源の位置情報を特定するとともに、この発信源の位置情報の特定に際して組み合わせられ、前記方位データの提供元となった前記いずれか２以上の受信システムを、全受信システムの中から特定する方位情報処理装置と、
   前記対象の電波に対応した信号データを前記信号クラウド装置から抽出し、その中から、前記方位情報処理装置によって方位データの提供元として特定された前記いずれか２以上の受信システムのそれぞれで取得した前記信号データを選択して合成するとともに、この合成後の信号を復調するデモジュレータ装置と、
   前記復調の要求の操作を受けつけて、自システム内に送出するとともに、前記方位情報処理装置で特定された前記対象の電波の位置情報、及び前記デモジュレータ装置で復調された前記対象の電波の復調結果を表示する操作・表示装置と
   を備えた分析システムと
   を備えたことを特徴とする信号復調システム。
2. 前記デモジュレータ装置は、前記選択した信号データの中から、さらにあらかじめ設定された所定のＳＮ比を満たしている信号データを選択して合成することを特徴とする請求項１に記載の信号復調システム。
3. 前記方位データに含まれる方位、及び確度は、ＭＵＳＩＣ（ＭＵｌｔｉｐｌｅ ＳＩｇｎａｌ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法を適用して取得することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号復調システム。
4. 前記方位情報処理装置において前記対象の電波の発信源の位置情報を特定する際は、
   前記抽出した方位データを用いて、前記複数の受信システム毎に、所定の観測時間内において取得した前記方位データを統計処理して自受信システムから見た前記対象の電波の方位とその確度を算出し、
   それらの算出結果を異なる２以上の前記受信システムを組み合わせることによって位置情報とそのときの前記確度の統計値に基づくこの位置情報の評価値を算出するとともに、
   これら算出した位置情報の中から、この評価値が最良の前記位置情報を、前記対象の電波の発信源の位置情報として特定する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の信号復調システム。