JP6610009B2 - 周波数測定システム、周波数測定方法、および周波数測定用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、受信された信号の周波数を測定する周波数測定システム、周波数測定方法、および周波数測定用プログラムに関する。

送信機が変調して送信した信号を監視目的で受信する受信機がある。そのような受信機による監視項目の一つに、当該信号の中心周波数がある。

特許文献１には、入力信号の波形を完全に複製することができるアナライザが記載されている。

特許文献２には、送信信号の複製信号と、測定対象物によって当該送信信号が反射された受信信号とに基づいて、当該測定対象物との間の距離を測定する等の処理を行う装置が記載されている。

特開平５−１９６６４９号公報 特公平５−５３３８１号公報

通信信号は、ＭＳＫ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）や、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）等のように、瞬時周波数が変動する変調方式で変調されている場合がある。そのような変調方式で変調された通信信号の中心周波数を測定する場合に、短い測定期間では、瞬時周波数の偏りが影響して、中心周波数を正確に測定することができない。したがって、そのような変調方式で変調された通信信号の中心周波数を正確に測定するためには、長い測定期間が必要になるという問題がある。

特許文献１に記載されているアナライザは、入力信号の波形を完全に複製するので、やはり、短い測定期間で中心周波数を正確に測定することができない。

特許文献２に記載されている装置は、既知である複製信号を用いた処理を行っており、複製信号が既知でない場合の測定について考慮されていない。

そこで、本発明は、複製信号が既知でない場合であっても、短い測定期間で通信信号の中心周波数を正確に測定することができる周波数測定システムを提供することを目的とする。

本発明による周波数測定システムは、受信機が受信した通信信号に基づくＩＦ信号を復調および変調した複製信号を生成する復変調手段と、ＩＦ信号と複製信号とを乗算して、信号の周波数とＩＦ信号の周波数との差の周波数の信号である乗算信号を生成する乗算手段と、乗算手段が生成した乗算信号のピーク周波数に基づいて、通信信号の中心周波数を特定する中心周波数特定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明による周波数測定方法は、受信機が受信した通信信号に基づくＩＦ信号を復調および変調した複製信号を生成する復変調ステップと、ＩＦ信号と複製信号とを乗算して、信号の周波数とＩＦ信号の周波数との差の周波数の信号である乗算信号を生成する乗算ステップと、乗算ステップで生成した乗算信号のピーク周波数に基づいて、通信信号の中心周波数を特定する中心周波数特定ステップとを含むことを特徴とする。

本発明による周波数測定用プログラムは、コンピュータに、受信機が受信した通信信号に基づくＩＦ信号を復調および変調した複製信号を生成する復変調処理と、ＩＦ信号と複製信号とを乗算して、信号の周波数とＩＦ信号の周波数との差の周波数の信号である乗算信号を生成する乗算処理と、乗算処理で生成した乗算信号のピーク周波数に基づいて、通信信号の中心周波数を特定する中心周波数特定処理とを実行させることを特徴とする。

本発明によれば、短い測定期間で通信信号の中心周波数を正確に測定することができる。

本発明の第１の実施形態の周波数測定システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の周波数測定システムの動作を示すフローチャートである。 本例のＩＦ信号の周波数の変化を示す説明図である。 図３に例示したＩＦ信号の周波数成分を示す説明図である。 本例の分析結果情報の例を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態の周波数測定システムの構成例を示すブロック図である。

実施形態１．
本発明の第１の実施形態の周波数測定システム１００について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の周波数測定システム１００の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態の周波数測定システム１００は、受信機２００に接続されている。そして、図１に示すように、本発明の第１の実施形態の周波数測定システム１００は、復調器１２０、変調器１３０、乗算器１４０、周波数分析器１５０、およびピーク検出器１６０を含む。

受信機２００は、受信した通信信号を所定の中間周波数帯のＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換して周波数測定システム１００に入力する。当該ＩＦ信号は、復調器１２０および乗算器１４０に入力される。

復調器１２０は、入力されたＩＦ信号を復調し、復調後のデジタルデータを変調器１３０に入力する。

変調器１３０は、復調器１２０が入力したデジタルデータを変調し、変調後の信号を乗算器１４０に入力する。なお、変調器１３０は、受信機２００が受信した通信信号に送信側で施された変調方式と同じ変調方式で、復調器１２０が入力したデジタルデータを変調する。ここで、復調器１２０は、受信機２００が受信した通信信号に施された変調方式で当該通信信号を復調するのであるから、復調器１２０と変調器１３０とには、同じ変調方式が用いられる。なお、変調器１３０による変調後の信号を複製信号ともいう。

乗算器１４０は、入力されたＩＦ信号と複製信号とを互いに乗算し、乗算結果の乗算信号を周波数分析器１５０に入力する。

周波数分析器１５０は、乗算器１４０が入力した乗算信号の周波数分析を行い、分析結果を示す分析結果情報をピーク検出器１６０に入力する。

ピーク検出器１６０は、周波数分析器１５０が入力した分析結果情報に基づいて、電力強度の値が最も大きい周波数に応じた周波数情報を出力する。なお、ピーク検出器１６０には、例えば、受信機２００が通信信号を受信したときの同調周波数を示す情報が記憶されているとする。

なお、復調器１２０、変調器１３０、乗算器１４０、周波数分析器１５０、およびピーク検出器１６０は、例えば、プログラム制御に従って処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって実現される。

次に、本発明の第１の実施形態の周波数測定システム１００の動作について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態の周波数測定システム１００の動作を示すフローチャートである。

図２に示すように、周波数測定システム１００において、まず、復調器１２０が、受信機２００によって入力されたＩＦ信号を復調し（ステップＳ１０１）、復調後のデジタルデータを変調器１３０に入力する。本例では、例えば、受信機２００が、１５０ＭＨｚの同調周波数で通信信号を受信し、１０．７ＭＨｚのＩＦ信号に変換して復調器１２０に入力したとする。

図３は、本例のＩＦ信号の周波数の変化を示す説明図である。なお、本例のＩＦ信号は、「１」よりも「０」が多いデジタルデータがＭＳＫ変調されているとする。すると、図３に示すように、本例のＩＦ信号の瞬時周波数は、ＩＦ信号の所定の中心周波数ｆｃよりも、高い期間より低い期間の方が長い。

図４は、図３に例示したＩＦ信号の周波数成分を示す説明図である。本例のＩＦ信号の瞬時周波数は、ＩＦ信号の所定の中心周波数ｆｃよりも、高い期間より低い期間の方が長いので、図４に示すように、本例のＩＦ信号の周波数成分は、所定の中心周波数ｆｃよりも低い周波数に偏っている。

変調器１３０は、復調器１２０がステップＳ１０１の処理で入力したデジタルデータを変調し、変調後の信号である複製信号を生成して乗算器１４０に入力する（ステップＳ１０２）。本例では、復調器１２０による復調処理および変調器１３０による変調処理によって、ＩＦ信号におけるノイズや歪、周波数オフセットが除去された複製信号が生成され、変調器１３０は、例えば、１０．０ＭＨｚの複製信号を乗算器１４０に入力したとする。

乗算器１４０は、ステップＳ１０２の処理で変調器１３０が入力した複製信号と、受信機２００が入力したＩＦ信号とを乗算する（ステップＳ１０３）。そして、乗算器１４０は、ステップＳ１０３の処理による、複製信号とＩＦ信号との乗算結果である乗算信号を周波数分析器１５０に入力する。本例では、乗算器１４０が低域通過フィルタを備えているとする。当該低域通過フィルタには、１０．０ＭＨｚの複製信号と１０．７ＭＨｚのＩＦ信号との乗算結果として、それら信号の周波数差に応じた０．７ＭＨｚの信号と、それら信号の周波数和に応じた２０．７ＭＨｚの信号とが入力される。そして、当該低域通過フィルタは、０．７ＭＨｚの信号を通過させる。すると、乗算器１４０は、当該０．７ＭＨｚの信号を乗算信号として周波数分析器１５０に入力する。

周波数分析器１５０は、乗算器１４０が入力した乗算信号の周波数分析を行い（ステップＳ１０４）、分析結果を示す分析結果情報をピーク検出器１６０に入力する。本例では、周波数分析器１５０は、乗算器１４０が入力した乗算信号にフーリエ変換を施した結果の周波数スペクトルを示す分析結果情報をピーク検出器１６０に入力する。

図５は、本例の分析結果情報の例を示す説明図である。図５に示すように、本例の分析結果情報によって示される周波数スペクトルのピークの周波数は、０．７ＭＨｚよりも１０Ｈｚ高い周波数になっている。

ピーク検出器１６０は、周波数分析器１５０が入力した分析結果情報に基づいて、電力強度の値が最も大きい周波数に応じた周波数情報を出力する（ステップＳ１０５）。本例では、前述したように、本例の分析結果情報によって示される周波数スペクトルのピークの周波数は、０．７ＭＨｚよりも１０Ｈｚ高い周波数である。したがって、受信機２００が受信した通信信号の中心周波数は、当該受信機２００が当該通信信号を受信したときの同調周波数よりも１０Ｈｚ高い周波数であることがわかる。そして、ピーク検出器１６０には、通信信号が受信されたときの同調周波数である１５０ＭＨｚを示す情報が記憶されているとする。また、ピーク検出器１６０は、例えば、受信機２００によって入力されたＩＦ信号は、１０．７ＭＨｚ帯の信号であること、および変調器１３０が乗算器１４０に入力する複製信号の周波数は１０．０ＭＨｚであることが記憶されているとする。すると、ピーク検出器１６０は、本例では、１５０ＭＨｚに１０Ｈｚを加えた１５０００００１０Ｈｚを示す周波数情報を出力する。

本実施形態によれば、復調器１２０および変調器１３０が、受信機２００が受信した通信信号に基づくＩＦ信号の周波数オフセット等を除去した複製信号を生成する。そして、乗算器１４０によって複製信号とＩＦ信号との差の周波数の乗算信号が入力された周波数分析器１５０が、当該乗算信号の分析結果を示す分析結果情報をピーク検出器１６０に入力し、ピーク検出器１６０が、通信信号の中心周波数を示す周波数情報を出力する。

したがって、本例のように、瞬時周波数に偏りがあっても、短時間の通信信号に基づいて中心周波数を正確に測定することが可能になる。

なお、周波数測定システム１００は、受信機２００を含むように構成されていてもよい。

実施形態２．
次に、本発明の第２の実施形態の周波数測定システム１０について、図面を参照して説明する。図６は、本発明の第２の実施形態の周波数測定システム１０の構成例を示すブロック図である。

図６に示すように、本発明の第２の実施形態の周波数測定システム１０は、復変調部１２、乗算部１４、および中心周波数特定部１５を含む。

復変調部１２は、図１に示す本発明の第１の実施形態の周波数測定システム１００における復調器１２０および変調器１３０に相当する。

乗算部１４は、図１に示す本発明の第１の実施形態の周波数測定システム１００における乗算器１４０に相当する。

中心周波数特定部１５は、図１に示す本発明の第１の実施形態の周波数測定システム１００における周波数分析器１５０およびピーク検出器１６０に相当する。

復変調部１２は、受信機（図１に示す受信機２００に相当）が受信した通信信号に基づくＩＦ信号を復調および変調した複製信号を生成する。

乗算部１４は、ＩＦ信号と複製信号とを乗算して、信号の周波数とＩＦ信号の周波数との差の周波数の信号である乗算信号を生成する。

そして、中心周波数特定部１５は、乗算部１４が生成した乗算信号のピーク周波数に基づいて、通信信号の中心周波数を特定する。

本実施形態によれば、短い測定期間で通信信号の中心周波数を正確に測定することができる。

１０、１００ 周波数測定システム
１２ 復変調部
１４ 乗算部
１５ 中心周波数特定部
１２０ 復調器
１３０ 変調器
１４０ 乗算器
１５０ 周波数分析器
１６０ ピーク検出器
２００ 受信機

Claims (6)

1. 受信機が受信した通信信号に基づくＩＦ信号を復調および変調した複製信号を生成する復変調手段と、
   前記ＩＦ信号と前記複製信号とを乗算して、前記信号の周波数と前記ＩＦ信号の周波数との差の周波数の信号である乗算信号を生成する乗算手段と、
   前記乗算手段が生成した前記乗算信号のピーク周波数に基づいて、前記通信信号の中心周波数を特定する中心周波数特定手段とを備え、
   前記中心周波数特定手段には、前記通信信号が受信されたときの同調周波数が記憶され、
   前記復変調手段は、前記ＩＦ信号の周波数と異なる所定の周波数の前記複製信号を生成し、
   前記中心周波数特定手段は、前記乗算信号のピーク周波数と、前記所定の周波数と、前記通信信号が受信されたときの同調周波数とに基づいて、前記通信信号の中心周波数を特定する
   ことを特徴とする周波数測定システム。
2. 前記中心周波数特定手段は、前記乗算信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを算出する変換手段と、
   前記変換手段による変換後の周波数スペクトルに基づいて、ピーク周波数を測定する測定手段とを含む
   請求項１に記載の周波数測定システム。
3. 前記復変調手段は、送信側で前記通信信号が変調されたときの変調方式に応じた変調方式で、前記ＩＦ信号に復調および変調を施す
   請求項１または請求項２に記載の周波数測定システム。
4. 前記受信機を含む
   請求項１から請求項３のうちいずれかに記載の周波数測定システム。
5. 受信機が受信した通信信号に基づくＩＦ信号を復調および変調した複製信号を生成する復変調ステップと、
   前記ＩＦ信号と前記複製信号とを乗算して、前記信号の周波数と前記ＩＦ信号の周波数との差の周波数の信号である乗算信号を生成する乗算ステップと、
   前記乗算ステップで生成した前記乗算信号のピーク周波数に基づいて、前記通信信号の中心周波数を特定する中心周波数特定ステップとを含み、
   前記通信信号が受信されたときの同調周波数が記憶され、
   前記復変調ステップで、前記ＩＦ信号の周波数と異なる所定の周波数の前記複製信号を生成し、
   前記中心周波数特定ステップで、前記乗算信号のピーク周波数と、前記所定の周波数と、前記通信信号が受信されたときの同調周波数とに基づいて、前記通信信号の中心周波数を特定する
   ことを特徴とする周波数測定方法。
6. コンピュータに、
   受信機が受信した通信信号に基づくＩＦ信号を復調および変調した複製信号を生成する復変調処理と、
   前記ＩＦ信号と前記複製信号とを乗算して、前記信号の周波数と前記ＩＦ信号の周波数との差の周波数の信号である乗算信号を生成する乗算処理と、
   前記乗算処理で生成した前記乗算信号のピーク周波数に基づいて、前記通信信号の中心周波数を特定する中心周波数特定処理とを実行させ、
   前記通信信号が受信されたときの同調周波数が記憶され、
   前記復変調処理で、前記ＩＦ信号の周波数と異なる所定の周波数の前記複製信号を生成させ、
   前記中心周波数特定処理で、前記乗算信号のピーク周波数と、前記所定の周波数と、前記通信信号が受信されたときの同調周波数とに基づいて、前記通信信号の中心周波数を特定させる
   ための周波数測定用プログラム。

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