JPH1130661A

JPH1130661A - 受信装置

Info

Publication number: JPH1130661A
Application number: JP9184087A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Fujisaka; 貴彦藤坂; Fuyuki Fukushima; 冬樹福島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】信号対雑音電力比の小さな電波の受信信号で
あっても、高い確率で検出することができ、電波の検出
性能を改善することのできる受信装置を提供すること。【解決手段】受信アンテナ１により電波を受信して得
られる受信信号は、受信機２により帯域制限されて位相
検波された後、振幅検波回路３により振幅検波されて、
Ａ／Ｄ変換器４に与えられる。Ａ／Ｄ変換器４は、振幅
検波回路３の出力振幅をＡ／Ｄ変換してセル単位でディ
ジタル信号を出力する。検出回路５は、受信信号のパル
ス幅として想定した異なる複数の時間幅のそれぞれにお
いて、上記ディジタル信号をサンプリングしてノンコヒ
ーレント積分を行い、この積分結果を所定のスレッショ
ルドと比較して受信信号を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、目標から空間を伝
搬して来た電波を検出するレーダーなどの受信装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーダーに代表されるように、目
標から空間を伝搬して来た電波を検出するための受信装
置がある。この受信装置の第１の従来例として、図１１
に示すものがある。同図に示す受信装置は、目標から空
間を伝搬して来た電波を受信するための受信アンテナ１
と、該受信アンテナ１により上記電波を受信して得られ
る受信信号について位相検波を行ないＩ成分およびＱ成
分からなる複素信号を出力する受信機２と、該複素信号
について振幅検波を行う振幅検波回路３と、該振幅検波
回路３の出力振幅をＡ／Ｄ変換してセル単位でディジタ
ル信号を出力するＡ／Ｄ変換器４と、該ディジタル信号
から上記受信信号の信号成分を検出する目標検出回路８
とを備えて構成されている。

【０００３】また、上記受信機２は、例えば「Rader Ra
nge-Performance Analysis, P36,Fig.2-2」に開示され
ているものであって、図１２にその詳細な構成を示すよ
うに、受信機雑音が重畳された受信信号に所定の周波数
成分を有する余弦関数cos(ωt)および正弦関数sin(ωt)
の信号をそれぞれ乗じるミキサー１９ａおよび１９ｂ
と、該ミキサー１９ａおよび１９ｂの出力信号から上記
Ｉ成分およびＱ成分としての低周波成分をそれぞれ取り
出す低域通過フィルタ１８ａおよび１８ｂとから構成さ
れている。

【０００４】以下、第１の従来例にかかる受信装置の動
作を説明する。図１１において、目標から空間を伝搬し
てきた電波は、受信アンテナ１により受信される。受信
アンテナ１により電波を受信して得られる受信信号は、
受信機２により帯域制限された後に位相検波され、Ｉ成
分およびＱ成分からなる複素信号が取り出される。

【０００５】ここで、図１２において、受信機２では、
受信アンテナ１からの受信信号に受信機の雑音が重畳さ
れる。この雑音が重畳された受信信号は、ミキサー１９
ａ，１９ｂにより所定の周波数成分を有する余弦関数お
よび正弦関数の信号が乗じられた後、低域通過フィルタ
１８ａおよび１８ｂによりそれぞれの低周波成分のみが
取り出され、Ｉ成分およびＱ成分からなる複素信号が得
られる。

【０００６】受信機２により得られた複素信号は、振幅
検出回路３により振幅検波される。Ａ／Ｄ変換器４は、
振幅検波回路３の出力振幅をサンプリングしてＡ／Ｄ変
換し、セル単位でディジタル信号を出力する。

【０００７】次に、目標検出回路８は、Ａ／Ｄ変換器４
から出力されるセルのそれぞれの信号電力を、スレッシ
ョルドと比較して、各セルについて受信信号の有無を判
定する。このスレッショルドは、雑音信号を誤って受信
信号と判定して警報が発生される確率（頻度）（以下、
「誤警報確率」と記す）を基に設定される。

【０００８】目標検出回路６は、各セルの信号電力がス
レッショルドを超える場合に受信信号有りと判定し、ス
レッショルド以下の場合に受信信号無しと判定する。受
信装置は、受信信号有りと判定されたセルについて警報
を発生し、電波を検出したことを告げる。

【０００９】また、第２の従来例として、特開昭５２−
４４５９０号公報に開示された装置がある。この装置
は、レーダ装置に対する妨害電波の到来方向を検出する
ものであって、具体的には、レーダ装置の送信信号に対
応した受信信号が存在しない領域に現れる妨害信号につ
いてノンコヒーレント積分を行って、妨害信号の電力の
平均値を求め、この電力の平均値が最大となる受信ビー
ム方向を妨害電波の到来方向として確定するものであ
る。

【００１０】さらに、第３の従来例として、特開昭６２
−１５６５８６号公報に開示された装置がある。この装
置は、Ｎ個（Ｎは自然数）の互いに送信間隔が異なる短
パルス状の電波を繰り返し送信し、送信信号を基準とし
てその受信信号を重畳積分して検出する。これにより、
送信繰り返し周波数を高くして情報量を増やしても、受
信信号を識別することができ、目標までの距離や方位の
確定を可能とする。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーダなど
から送信される電波は、パルス圧縮やスペストル拡散な
どにより送信尖頭電力の低減が図られている場合があ
る。この場合、上述の第１の従来例の受信装置によれ
ば、Ａ／Ｄ変換器４から出力される各セルの信号電力が
低下して、受信信号が存在するにもかかわらずスレッシ
ョルドを超えない場合が生じ、送信尖頭電力の小さいパ
ルス状の電波については検出が困難になるという問題が
ある。

【００１２】また、上述の第２の従来例の装置は、妨害
電波の存在が既知であることを前提として、その妨害電
波の到来方向を確定するものであって、そもそも妨害電
波が存在するか否かについては判定できないという問題
がある。

【００１３】さらに、上述の第３の従来例の装置は、送
信信号のパルスの繰り返し周波数が既知である場合に受
信信号を検出し得るものであって、このパルスの状態が
未知の場合には検出できないという問題がある。

【００１４】本発明は、かかる問題に鑑みてなされたも
のであり、信号対雑音電力比の小さな電波やパルスの状
態が未知の電波であっても、高い確率で検出することが
でき、検出性能を改善することのできる受信装置を提供
することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決達成するため、以下の構成を有する。すなわち、本発
明は、空間を伝搬してきた電波を受信する受信アンテナ
と、上記受信アンテナにより上記電波を受信して得られ
る受信信号について帯域制限して位相検波を行う第１の
検波手段と、上記第１の検波手段の出力信号について振
幅検波を行う第２の検波手段と、上記第２の検波手段の
出力振幅をＡ／Ｄ変換してセル単位でディジタル信号を
出力するＡ／Ｄ変換手段と、上記Ａ／Ｄ変換手段から上
記ディジタル信号として現れる上記受信信号のパルス幅
として想定した異なる複数の時間幅において上記ディジ
タル信号をサンプリングして、上記異なる複数の時間幅
のそれぞれに応じたセル数からなる複数のディジタル信
号を求め、該複数のディジタル信号のそれぞれから上記
受信信号を検出する検出手段と、を備えたことを特徴と
する。

【００１６】また、上記検出手段は、上記異なる複数の
時間幅のそれぞれに応じたセル数からなる複数のディジ
タル信号のそれぞれについてノンコヒーレント積分を行
う複数の積分手段と、上記複数の積分手段の積分結果の
それぞれについて上記受信信号の有無をそれぞれ判定す
る複数の判定手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１７】さらに、上記複数の判定手段は、上記複数
の積分手段の積分結果のそれぞれと所定のスレッショル
ドとを比較して上記受信信号の有無を判定することを特
徴する。

【００１８】上記検出手段は、上記異なる複数の時間幅
に応じたセル数からなるディジタル信号についてノンコ
ヒーレント積分を行って得られる積分結果を注目セルと
し、上記異なる複数の時間幅に応じたセル数からなるデ
ィジタル信号の近辺に位置するセル単位のディジタル信
号を参照セルとして、上記注目セルおよび上記参照セル
の組を出力する複数の積分手段と、上記複数の積分手段
からそれぞれ出力される上記注目セルおよび上記参照セ
ルの組について、上記注目セルの電力と上記参照セルの
平均電力とを比較して上記受信信号の有無をそれぞれ判
定する複数の判定手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１９】さらにまた、上記複数の判定手段は、上記
参照セルに含まれる雑音信号の電力を上記注目セルの電
力と誤って判定する確率に基づき、上記注目セルの電力
または上記参照セルの平均電力を重みづけして、上記注
目セルの電力と上記参照セルの平均電力とを比較するこ
とを特徴する。

【００２０】さらにまた、上記検出手段は、上記Ａ／Ｄ
変換手段から上記ディジタル信号として現れる上記受信
信号のパルス幅として想定した異なる複数の時間幅にお
いて上記ディジタル信号をサンプリングして得られるセ
ルの中に上記受信信号の信号成分が存在するまたは存在
しないという仮説に対して、少なくとも上記受信信号の
振幅をパラメータとすると共に雑音が重畳された上記受
信信号の信号成分を変数とする確率密度関数を用いて上
記受信信号の振幅を推定して検定を行い、該検定の結果
に基づき上記受信信号の有無を判定して上記受信信号を
検出することを特徴とする。

【００２１】さらにまた、上記第２の検波手段として、
上記第１の検波手段の出力信号について対数変換して振
幅検波を行う対数検波手段を備えたことを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．まず、図１ないし図３を参照して、本発
明の実施の形態１を説明する。図１にその構成を示す本
実施の形態の受信装置は、空間を伝搬してきた電波を受
信する受信アンテナ１と、該受信アンテナ１により上記
電波を受信して得られる受信信号について帯域制限して
位相検波を行う受信機２（第１の検波手段）と、該受信
機２の出力信号について振幅検波を行う振幅検波回路３
（第２の検波手段）と、該振幅検波回路３の出力振幅を
Ａ／Ｄ変換してセル単位でディジタル信号を出力するＡ
／Ｄ変換器４（Ａ／Ｄ変換手段）と、該Ａ／Ｄ変換器４
から出力されるディジタル信号から上記受信信号の信号
成分を検出する検出回路５（検出手段）とを備えて構成
される。

【００２３】ここで、上記検出回路５は、Ａ／Ｄ変換器
４からディジタル信号として現れる上記受信信号のパル
ス幅としてｒ種類（ｒは自然数）の異なる複数の時間幅
を想定し、この複数の時間幅においてＡ／Ｄ変換器４か
ら出力されるディジタル信号をサンプリングして、上記
ｒ種類の複数の時間幅のそれぞれに応じたセル数からな
る複数のディジタル信号を求め、該複数のディジタル信
号のそれぞれから上記受信信号を検出するものであっ
て、具体的には以下のように構成される。

【００２４】すなわち、検出回路５は、Ａ／Ｄ変換器４
から出力されるディジタル信号を上記ｒ種類の時間幅に
おいてサンプリングして、ｒ種類の各時間幅に応じたセ
ル数からなる複数のディジタル信号を求め、該複数のデ
ィジタル信号のそれぞれについてノンコヒーレント積分
を行うノンコヒーレント積分回路５Ａ₁〜５Ａ_rからなる
ノンコヒーレント積分回路群５Ａ（複数の積分手段）
と、上記ノンコヒーレント積分回路５Ａ₁〜５Ａ_rの積分
結果のそれぞれについて受信信号の有無をそれぞれ判定
する目標検出回路５Ｂ₁〜５Ｂ_rからなる目標検出回路群
５Ｂ（複数の判定手段）とから構成される。

【００２５】以下、本実施の形態１にかかる受信装置の
動作を説明する。前述の第１の従来例と同様に、受信ア
ンテナ１により電波を受信して得られる受信信号は、受
信機２により帯域制限されて位相検波された後、振幅検
波回路３により位相検波される。Ａ／Ｄ変換器４は、振
幅検波回路３の出力振幅をＡ／Ｄ変換してセル単位でデ
ィジタル信号を出力する。

【００２６】ノンコヒーレント積分回路群５Ａを構成す
るノンコヒーレント積分回路５Ａ₁〜５Ａ_rは、図２に示
すように、Ａ／Ｄ変換器４からディジタル信号として現
れる受信信号のパルス幅ｐとしてｒ種類の時間幅ｔ
_s（ｔ_s1〜ｔ_sr）をそれぞれ想定する。そして、このｒ
種類の各時間幅ｔ_sにおいてＡ／Ｄ変換器４から出力さ
れるディジタル信号をサンプリングして、このノンコヒ
ーレント積分の結果ｓ₁〜ｓ_rをそれぞれ出力する。

【００２７】ここで、上記パルス幅ｐとして想定された
時間幅ｔ_sは、ノンコヒーレント積分回路５Ａ₁〜５Ａ_r
がＡ／Ｄ変換器４からディジタル信号をサンプリングす
る周期を与える最小パルス幅τを単位として設定され、
ｔ_s＝ｍ×τと表される。ただし、ｍは時間幅ｔ_sにおけ
るサンプリング数であって、各ノンコヒーレント積分回
路５Ａ₁〜５Ａ_rがそれぞれ想定する時間幅ｔ_s1〜ｔ_srに
応じて選ばれる自然数である。

【００２８】ノンコヒーレント積分回路５Ａ₁〜５Ａ
_rは、パルス幅ｐとして想定した時間幅ｔ_s1〜ｔ_srと最
小パルス幅τとから逆算して得られるサンプリング数ｍ
だけ、Ａ／Ｄ変換器４から出力されるディジタル信号を
それぞれサンプリングする。そして、時間幅ｔ_s1〜ｔ_sr
のそれぞれに応じたｍ個のセルからなる複数のディジタ
ル信号を求め、これら複数のディジタル信号のそれぞれ
についてノンコヒーレント積分を行う。

【００２９】なお、説明の便宜上、ノンコヒーレント積
分回路５Ａ₁〜５Ａ_rにおけるサンプリング数ｍを、それ
ぞれ１〜ｒと仮定して、時間幅ｔ_s1〜ｔ_srを想定する。
ただし、ここで仮定するサンプリング数ｍは、説明の便
宜のためのものであって、実際には、得ようとする検出
性能などを配慮して適切に定められる。

【００３０】ここで、図１に示すノンコヒーレント積分
回路５Ａ₃を例として、図３を参照しながら、さらに具
体的に説明する。ノンコヒーレント積分回路５Ａ₃は、
時間幅ｔ_s3(m=3)において、Ａ／Ｄ変換器４からセル単
位で出力されるディジタル信号を最小パルス幅τを周期
として３点だけサンプリングして３個のセルからなるデ
ィジタル信号を求め、これについてノンコヒーレント積
分を行い、積分値ｓ₃₁を出力する。

【００３１】次に、ノンコヒーレント積分回路５Ａ
₃は、時間幅ｔ_s3の時間位置を最小パルス幅τだけずら
して、同様に３点だけサンプリングして、この積分値ｓ
₃₂を出力する。以下同様にして、順次時間幅ｔ_s3の時間
位置を最小パルス幅τだけずらしてノンコヒーレント積
分を行い、積分値ｓ₃₁，ｓ₃₂〜ｓ_3k〜ｓ_3nを積分結果ｓ
₃として順次出力する。

【００３２】目標検出回路５Ｂ₃は、ノンコヒーレント
積分回路５Ａ₃から積分結果ｓ₃を入力すると、この積分
値ｓ₃₁，ｓ₃₂〜ｓ_3k〜ｓ_3nを各セルの信号電力として、
それぞれを所定のスレッショルドと順次比較する。この
比較の結果、積分値が所定のスレッショルドを超えた場
合、受信装置は警報を発生し、電波を検出したことを告
げる。

【００３３】なお、各セルの信号の電力（積分値）が比
較される所定のスレッショルドは、雑音信号が誤って受
信信号と判定されて警報が発生する確率（誤警報確率）
を基に設定されている。すなわち、雑音信号の電力は、
或る頻度でスレッショルドを超す場合が生じる。このと
き、スレッショルドを大きく設定すれば、誤警報確率を
低く抑えることはできるが、電力の小さな電波（受信信
号）を検出できなくなる。そこで、このスレッショルド
は、使用する上で許容される誤警報確率に基づいて設定
される。

【００３４】ここで、上述のノンコヒーレント積分回路
５Ａ₃が出力する積分値ｓ₃₁，ｓ₃₂〜ｓ_3k〜ｓ_3nのう
ち、実際にパルスが発生している時間帯でサンプリング
されたディジタル信号から求められた積分値ｓ_3kに最も
多く受信信号の信号成分が反映される。また、仮に、パ
ルス幅ｐとして想定した時間幅ｔ_s3が、実際にＡ／Ｄ変
換器４からディジタル信号として出力される受信信号の
パルス幅と一致するものである場合には、この積分値ｓ
_3kは、サンプリングされた信号の分散や雑音の影響が最
も抑えられたものとなる。

【００３５】したがって、時間幅ｔ_s3が受信信号のパル
ス幅ｐと一致したものである場合、積分値ｓ_3kを含む積
分結果ｓ₃を入力する目標検出回路５Ｂ₃は、上述の信号
の分散や雑音の影響が抑えられ、しかも受信信号の信号
成分が最も多く反映された積分値ｓ_3kを所定のスレッシ
ョルドとを比較するので、この受信信号を高い確率で検
出することができる。

【００３６】なお、この場合、他のノンコヒーレント積
分回路５Ａ₄〜５Ａ_rは、実際のパルス幅ｐよりも大きな
時間幅ｔ_s4〜ｔ_srにおいてＡ／Ｄ変換器４からのディジ
タル信号をサンプリングするので、これらノンコヒーレ
ント積分回路５Ａ₄〜５Ａ_rによりサンプリングして得ら
れるディジタル信号の中には、受信信号以外の雑音信号
が多く含まれることとなる。

【００３７】また、ノンコヒーレント積分回路５Ａ₁，
５Ａ₂は、実際のパルス幅ｐよりも小さな時間幅ｔ_s1，
ｔ_s2においてサンプリングするので、サンプリング数ｍ
が減少し、これらノンコヒーレント積分回路５Ａ₁，５
Ａ₂によりサンプリングして得られるディジタル信号の
分散は大きくなる。したがって、時間幅ｔ_s3が受信信号
のパルス幅ｐと一致したものである場合、ノンコヒーレ
ント積分回路５Ａ₃以外の積分結果には、上述の分散や
雑音の影響がより多く反映されるので、目標検出回路５
Ｂ₃での検出確率が最も高くなる。

【００３８】このように、パルス幅ｐとして複数の時間
幅ｔ_sを想定し、各時間幅においてノンコヒーレント積
分を行うので、このパルス幅ｐと一致する時間幅ｔ_sを
想定したノンコヒーレント積分回路の積分結果に、受信
信号の信号成分を最も多く含み、信号の分散や雑音の影
響が最も抑えられた積分値が現れる。

【００３９】したがって、受信信号のパルス幅ｐ（パル
ス状態）が未知であっても、ノンコヒーレント積分回路
５Ａ₁〜５Ａ_rのいずれかで想定された時間幅ｔ_sに応じ
たものであれば、雑音の影響などを抑えることができ、
いずれかの目標検出回路で高い確率で検出することがで
きることとなる。

【００４０】なお、本実施の形態では、ディジタル信号
として現れる電波のパルス幅ｐがノンコヒーレント積分
回路５Ａ₃が想定する時間幅ｔ_s3に一致する場合を例と
して説明したが、必ずしも想定した時間幅ｔ_sに一致す
る必要はなく、これに近似したものであれば、上述の雑
音などの影響を有効に抑えて受信信号を検出することが
できる。

【００４１】また、実際のパルス幅ｐが時間幅ｔ_sと異
なったものであっても、このパルス幅ｐに最も近い時間
幅ｔ_sを想定したノンコヒーレント積分回路の積分結果
に受信信号の信号成分が多く反映されるため、これを検
出することができる。さらに、受信信号がパルス状のも
のでない場合であっても、信号成分さえ存在すれば、ノ
ンコヒーレント積分値として現れるので、これを検出す
ることができる。

【００４２】実施の形態２．次に、図４および図５を参
照して、本発明の実施の形態２を説明する。本実施の形
態にかかる受信装置は、図１に示す上述の実施の形態１
の受信装置の構成において、ノンコヒーレント積分回路
群５Ａおよび目標検出回路群５Ｂに代えて、ノンコヒー
レント積分回路群６Ａおよび目標検出回路群６Ｂを備え
て構成される。

【００４３】ここで、図４に示すノンコヒーレント積分
回路群６Ａは、Ａ／Ｄ変換器４からディジタル信号とし
て現れる受信信号のパルス幅ｐに応じて想定した異なる
複数の時間幅ｔ_sに応じたセル数からなるディジタル信
号についてノンコヒーレント積分を行って得られる積分
結果を注目セルとし、上記異なる複数の時間幅に応じた
セル数からなるディジタル信号の近辺に位置するセル単
位のディジタル信号を参照セルとして、上記注目セルお
よび上記参照セルの組ｓｓ₁〜ｓｓ_rをそれぞれ出力する
ノンコヒーレント積分回路６Ａ₁〜６Ａ_r（複数の積分手
段）から構成される。

【００４４】また、目標検出回路群６Ｂは、上記ノンコ
ヒーレント積分回路６Ａ₁〜６Ａ_rから出力される注目セ
ルおよび参照セルの組ｓｓ₁〜ｓｓ_rのそれぞれについ
て、注目セルの電力と参照セルの平均電力とを比較して
受信信号の有無をそれぞれ判定する目標検出回路６Ｂ₁
〜６Ｂ_rから構成される。

【００４５】以下、本実施の形態２にかかる受信装置の
動作を説明する。図４において、前述の第１の従来例と
同様に、受信アンテナ１により電波を受信して得られた
受信信号は、受信機２により帯域制限されて位相検波さ
れた後、振幅検波回路３により位相検波される。Ａ／Ｄ
変換器４は、振幅検波回路３の出力振幅をＡ／Ｄ変換し
てセル単位でディジタル信号を出力する。

【００４６】ノンコヒーレント積分回路群６Ａを構成す
るノンコヒーレント積分回路６Ａ₁〜６Ａ_rは、上述の第
１の実施形態の受信装置を構成するノンコヒーレント積
分回路５Ａ₁〜５Ａ_rと同様に、Ａ／Ｄ変換器４からディ
ジタル信号として現れる受信信号のパルス幅ｐとしてｒ
種類の時間幅ｔ_s（ｔ_s1〜ｔ_sr）をそれぞれ想定する。
そして、この時間幅ｔ_sにおいてＡ／Ｄ変換器４から出
力されるディジタル信号をサンプリングして、時間幅ｔ
_sに応じたセル数からなる複数のディジタル信号を求
め、これら複数のディジタル信号についてそれぞれノン
コヒーレント積分を行う。

【００４７】その後、ノンコヒーレント積分回路６Ａ₁
〜６Ａ_rは、その積分値を注目セルとし、上記複数の時
間幅のそれぞれに対応するセルの集合の近辺に位置する
セル単位のディジタル信号を参照セルとして、これら注
目セルおよび参照セルの組を出力する。目標検出回路群
６Ｂを構成する目標検出回路６Ｂ₁〜６Ｂ_rは、注目セル
の電力と参照セルの平均電力とを比較して上記受信信号
の有無を判定する。

【００４８】ここで、ノンコヒーレント積分回路６Ａ₃
および目標検出回路６Ｂ₃を例として、図５を参照しな
がら、さらに具体的に説明する。ノンコヒーレント積分
回路６Ａ₃は、受信信号のパルス幅ｐとして想定した時
間幅ｔ_s3(m=3)において、Ａ／Ｄ変換器４から出力され
るディジタル信号について３点だけサンプリングして、
ノンコヒーレント積分を行い、この積分値をサンプリン
グ数ｍで除して平均値を求め、これを注目セルＣとす
る。

【００４９】また、上記時間幅ｔ_s3においてサンプリン
グされたディジタル信号の近辺に位置するセル単位のデ
ィジタル信号を参照セルＣ_refとする。そして、これら
注目セルＣおよび参照セルＣ_refの組ｓｓ₃₁を出力す
る。この後、時間幅ｔ_s3の時間位置を最小パルス幅τだ
けずらして、同様に注目セルＣおよび参照セルＣ_refを
求めて、これらの組ｓｓ₃₂〜ｓｓ_3nを順次出力する。

【００５０】目標検出回路６Ｂ₃は、注目セルおよび参
照セルの組ｓｓ₃₁〜ｓｓ_3nを順次入力して、各組につい
て、注目セルＣの電力ｐ_sと参照セルＣ_refの平均電力ｐ
_rとを比較して、受信信号の有無をそれぞれ判定する。
ここで、注目セルＣの電力ｐ_sと参照セルＣ_refの平均電
力ｐ_rとの比較にあたっては、前述の誤警報確率に基づ
いて定められるスレッショルド係数Ｋを用いて参照セル
Ｃ_refに対して重みづけを行う。受信装置は、判定結果
がｐ_s＞Ｋ×ｐ_rの場合に、電波が検出されたものとして
警報を発生する。

【００５１】前述の実施の形態１のように、異なる複数
の時間幅ｔ_s1〜ｔ_srを想定して、ノンコヒーレント積分
回路６Ａ₁〜６Ａ_rのいずれかで、実際のパルス幅ｐと一
致または近似した時間幅でノンコヒーレント積分が行わ
れるので、同様に雑音などの影響を抑えて注目セルＣの
電力ｐ_sを求めることができ、これと参照セルとを比較
することにより、高い確率で受信信号を検出できる。

【００５２】なお、本実施の形態２では、注目セルＣの
電力ｐ_sと参照セルＣ_refの平均電力ｐ_rとを比較する際
に、参照セルＣ_refに対して重みづけを行うものとした
が、注目セルＣの電力ｐ_sに対して重みづけを行うもの
としてもよい。また、重みづけは、スレッショルド係数
を乗じる以外に、適切に設定されたスレッショルド係数
を加算することによって行ってもよい。

【００５３】実施の形態３．次に、図６を参照して、本
発明の実施の形態３を説明する。図６に示す本実施の形
態３の受信装置は、図１に示す前述の実施の形態１の受
信装置の構成において、振幅検波回路３として、受信機
２の出力信号について対数変換して振幅検波する対数検
波回路３Ａを備える。

【００５４】このように、対数検波回路３により受信機
２の出力信号について対数変換して振幅検波することに
より、後段側のＡ／Ｄ変換器４が入力する信号振幅の最
大値が抑えられ、Ａ／Ｄ変換器４以降の回路が取り扱う
信号のビット長が抑えられる。したがって、前述の実施
の形態１の受信装置に比較して、微弱な電力の電波から
大きな電力の電波まで処理することが可能となり、受信
信号に対するダイナミックレンジを拡大することができ
る。

【００５５】実施の形態４．次に、図７を参照して、本
発明の実施の形態４を説明する。図７に示す本実施の形
態の受信装置は、図４に示す前述の実施の形態２の構成
において、振幅検波回路３として、受信機２の出力信号
について対数変換して振幅検波する対数検波回路３Ａを
備える。

【００５６】このように、対数検波回路３により受信機
２の出力信号について対数変換して振幅検波することに
より、後段側のＡ／Ｄ変換器４が入力する信号振幅の最
大値が抑えられ、Ａ／Ｄ変換器４以降の回路が取り扱う
信号のビット長が抑えられる。したがって、前述の第２
の実施形態の受信装置に比較して、微弱な電力の電波か
ら大きな電力の電波まで処理することが可能となり、受
信信号に対するダイナミックレンジを拡大することがで
きる。

【００５７】実施の形態５．次に、図８を参照して、本
発明の実施の形態５を説明する。図８に示す本実施の形
態の受信装置は、図１に示す前述の実施の形態１の構成
において、ノンコヒーレント積分回路群５Ａおよび目標
検出回路群５Ｂに代えて、Ａ／Ｄ変換器４から出力され
るディジタル信号をサンプリングして仮説検定を行う検
定回路７Ａ₁〜７Ａ_rからなる検定回路群７Ａを備えて構
成される。

【００５８】以下、本実施の形態５の受信装置の動作を
説明する。前述の実施の形態１と同様に、受信アンテナ
１により電波を受信して得られる受信信号は、受信機２
により帯域制限されて位相検波された後、振幅検波回路
３により位相検波される。Ａ／Ｄ変換器４は、振幅検波
回路３の出力振幅をＡ／Ｄ変換してセル単位でディジタ
ル信号を出力する。

【００５９】検定回路群７Ａを構成する検定回路７Ａ₁
〜７Ａ_rのそれぞれは、図９に示すように、Ａ／Ｄ変換
器４からディジタル信号として現れる受信信号のパルス
幅ｐとして想定した時間幅ｔ_s（ｔ_s1〜ｔ_sr）におい
て、Ａ／Ｄ変換器４から出力されるディジタル信号を、
時間幅ｔ_sに応じたサンプリング数ｍだけサンプリング
して、セル数ｍからなるディジタル信号ｄ₁を取り込
む。同様に、時間幅ｔ_sの時間位置を最小パルス幅τだ
けずらしてサンプリングを行い、順次ディジタル信号ｄ
₂〜ｄ_rを取り込む。

【００６０】次に、検定回路７Ａ₁〜７Ａ_rは、ディジタ
ル信号ｄ₁〜ｄ_rのそれぞれについて、受信信号の信号成
分が存在するという仮説に対して検定（仮説検定）を行
い、この検定の結果に基づき受信信号の有無を判定す
る。そして、受信信号有りと判定された場合、受信装置
は警報を発生して、電波を検出したことを告げる。

【００６１】ここで、検定回路７Ａ₁〜７Ａ_rが行う上記
の仮説検定について、さらに説明する。この仮説検定
は、本来の受信信号の振幅をパラメータａとし、かつ雑
音が重畳された受信信号の信号成分を変数ｘとする確率
密度関数ｆ（ｘ｜ａ）を用いて、例えば最尤推定などに
より、雑音を含む受信信号から雑音を含まない本来の受
信信号の振幅を推定して行う。

【００６２】たとえば、最尤推定を用いて推定する場
合、各時間幅ｔ_sにおいてサンプリングして得られた各
セルのディジタル信号を、上記確率密度関数ｆ（ｘ｜
ａ）の変数ｘとして代入し、振幅をパラメータａとして
有するｍ個の関数を得る。雑音を含まない本来の受信信
号の振幅は、これらｍ個の関数の積を最大とするパラメ
ータａとして推定される（以下、推定された振幅を「振
幅ａ_p」と記す）。

【００６３】次に、推定された振幅ａ_pを所定の上限値
ａ_maxと比較し、ａ_p＜ａ_maxの場合は上記仮説を棄却
し、ａ_p≧ａ_maxの場合は上記仮説を容認して検定を行
う。この上限値ａ_maxは、例えば雑音に起因した受信信
号のゆらぎに対するマージンとして設定される。検定の
結果、仮説が容認された場合には、受信装置は警報を発
生させ、電波を検出したことを告げる。

【００６４】ここで、検定回路群７Ｂは、それぞれ異な
るパルス幅ｐを想定した検定回路７Ｂ₁〜７Ｂ_rから構成
されているので、Ａ／Ｄ変換器４からディジタル信号と
して現れる実際の受信信号のパルス幅ｐは、検定回路７
Ｂ₁〜７Ｂ_rのいずれかが想定するパルス幅と一致または
近似する。

【００６５】したがって、実際のパルス幅ｐと一致また
は近似する時間幅ｔ_sでサンプリングを行う検定回路
は、受信信号の信号成分を最も多く含み、かつ雑音が最
も少なく抑えられたセルについて検定を行うこととな
る。この結果、雑音などの影響を抑えて検定することが
でき、受信信号の検出確率が改善される。

【００６６】なお、本実施の形態では、受信信号の信号
成分が存在するという仮説に対して仮説検定を行うもの
としたが、受信信号の信号成分が存在しないという仮説
に対して行うものとしてもよい。

【００６７】実施の形態６．次に、図１０を参照して、
本発明の実施の形態６を説明する。図１０に示す本実施
の形態の受信装置は、図８に示す前述の実施の形態５の
構成において、振幅検波回路３として、受信機２の出力
信号について対数変換して振幅検波する対数検波回路３
Ａを備え、検定回路群７Ａに対応する検定回路群７Ｂを
備える。

【００６８】このように、対数検波回路３により受信機
２の出力信号について対数変換して振幅検波することに
より、後段側のＡ／Ｄ変換器４が入力する信号振幅の最
大値が抑えられ、Ａ／Ｄ変換器４以降の回路が取り扱う
信号のビット長が抑えられる。したがって、前述の第５
の実施形態の受信装置に比較して、微弱な電力の電波か
ら大きな電力の電波まで処理することが可能となり、受
信信号に対するダイナミックレンジを拡大することがで
きる。

【００６９】以上説明した本発明は、空間を伝搬して来
た電波を検出するものであるが、例えば通信ケーブルな
どを介して伝送される電気信号や、光信号を検出する装
置に転用できることは言うまでもない。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば以下のような効果を得ることができる。即ち、
本発明によれば、電波を受信して得られる受信信号のパ
ルス幅として想定した異なる複数の時間幅においてサン
プリングして得られる信号から上記受信信号を検出する
ように構成したので、受信信号の信号成分を最も多く反
映させ、しかも雑音などの影響を最小限に抑えて、電波
を検出することができる。したがって、信号対雑音電力
比の小さな電波やパルス状態が未知の電波であっても、
高い確率で検出することができ、検出性能を改善するこ
とができる。

【００７１】また、受信信号のパルス幅として想定した
異なる複数の時間幅においてノンコヒーレント積分を行
なうように構成したので、積分結果に現れる積分対象の
信号の分散や雑音の影響を最小限に抑えることができ、
上記積分結果に受信信号の信号成分を最も多く反映させ
ることができる。

【００７２】さらに、雑音信号を受信信号の信号成分と
誤って判定する確率（頻度）に基づいて判定手段のスレ
ッショルドを定めれば、雑音に起因して誤判定する確率
を一定値に抑えることができる。

【００７３】さらにまた、注目セルの電力と、その近辺
に位置する参照セルの平均電力とを比較して、受信信号
の有無を判定するように構成したので、受信信号に重畳
された雑音信号の電力が未知の場合であっても、受信信
号の検出確率を改善することができる。

【００７４】さらにまた、受信信号に含まれる雑音の電
力により誤判定を生じる確率に基づいて注目セルまたは
参照セルを重みづけして、受信信号の有無を判定するよ
うに構成したので、雑音に起因して判定手段が誤判定す
る確率を一定値以下に保証することができる。

【００７５】さらにまた、仮説検定を行って受信信号の
有無を判定するように構成したので、受信信号に重畳す
る雑音の状態に応じて検定に用いる関数を修正すること
により、雑音の状態変化に柔軟に対応することができ
る。したがって、電波の検出性能を改善することができ
ると共に、雑音の状態が変化しても検出性能を維持する
ことができる。

【００７６】さらにまた、受信信号を対数検波するよう
に構成したので、ダイナミックレンジを拡大することが
でき、電力の小さな受信信号から大きな受信信号まで対
応することができ、検出性能を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかる受信装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態１にかかる受信装置を構
成するノンコヒーレント積分回路群の動作の説明図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態１にかかる受信装置のノ
ンコヒーレント積分回路群を構成するノンコヒーレント
積分回路の動作の説明図である。

【図４】本発明の実施の形態２にかかる受信装置の構
成を示すブロック図である。

【図５】本発明の実施の形態２にかかる受信装置を構
成するノンコヒーレント積分回路群の動作の説明図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態３にかかる受信装置の構
成を示すブロック図である。

【図７】本発明の実施の形態４にかかる受信装置の構
成を示すブロック図である。

【図８】本発明の実施の形態５にかかる受信装置の構
成を示すブロック図である。

【図９】本発明の実施の形態５にかかる受信装置の動
作の説明図である。

【図１０】本発明の実施の形態６にかかる受信装置の
構成を示すブロック図である。

【図１１】第１の従来例の受信装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図１２】第１の従来例の受信装置の受信機の詳細な
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１受信アンテナ、２受信機、３振幅検波回路、３
Ａ対数検波回路、４Ａ／Ｄ変換器、５，６検出回
路、５Ａ，６Ａノンコヒーレント積分回路群、５Ｂ，
６Ｂ目標検出回路群、５Ａ₁〜５Ａ_r，６Ａ₁〜６Ａ_r
ノンコヒーレント積分回路、５Ｂ₁〜５Ｂ_r，６Ｂ₁〜６
Ｂ_r 目標検出回路、７Ａ，７Ｂ検定回路群、７Ａ₁〜
７Ａ_r，７Ｂ₁〜７Ｂ_r 検定回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間を伝搬してきた電波を受信する受信
アンテナと、上記受信アンテナにより上記電波を受信して得られる受
信信号について帯域制限して位相検波を行う第１の検波
手段と、上記第１の検波手段の出力信号について振幅検波を行う
第２の検波手段と、上記第２の検波手段の出力振幅をＡ／Ｄ変換してセル単
位でディジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換手段と、上記Ａ／Ｄ変換手段から上記ディジタル信号として現れ
る上記受信信号のパルス幅として想定した異なる複数の
時間幅において上記ディジタル信号をサンプリングし
て、上記異なる複数の時間幅のそれぞれに応じたセル数
からなる複数のディジタル信号を求め、該複数のディジ
タル信号のそれぞれから上記受信信号を検出する検出手
段と、を備えたことを特徴とする受信装置。
【請求項２】上記検出手段は、上記異なる複数の時間幅のそれぞれに応じたセル数から
なる複数のディジタル信号のそれぞれについてノンコヒ
ーレント積分を行う複数の積分手段と、上記複数の積分手段の積分結果のそれぞれについて上記
受信信号の有無をそれぞれ判定する複数の判定手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項３】上記複数の判定手段は、上記複数の積分
手段の積分結果のそれぞれと所定のスレッショルドとを
比較して上記受信信号の有無を判定することを特徴する
請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】上記検出手段は、上記異なる複数の時間幅に応じたセル数からなるディジ
タル信号についてノンコヒーレント積分を行って得られ
る積分結果を注目セルとし、上記異なる複数の時間幅に
応じたセル数からなるディジタル信号の近辺に位置する
セル単位のディジタル信号を参照セルとして、上記注目
セルおよび上記参照セルの組を出力する複数の積分手段
と、上記複数の積分手段からそれぞれ出力される上記注目セ
ルおよび上記参照セルの組について、上記注目セルの電
力と上記参照セルの平均電力とを比較して上記受信信号
の有無をそれぞれ判定する複数の判定手段と、を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
【請求項５】上記複数の判定手段は、上記参照セルに
含まれる雑音信号の電力を上記注目セルの電力と誤って
判定する確率に基づき、上記注目セルの電力または上記
参照セルの平均電力を重みづけして、上記注目セルの電
力と上記参照セルの平均電力とを比較することを特徴す
る請求項４に記載の受信装置。
【請求項６】上記検出手段は、上記Ａ／Ｄ変換手段から上記ディジタル信号として現れ
る上記受信信号のパルス幅として想定した異なる複数の
時間幅において上記ディジタル信号をサンプリングして
得られるセルの中に上記受信信号の信号成分が存在する
または存在しないという仮説に対して、少なくとも上記
受信信号の振幅をパラメータとすると共に雑音が重畳さ
れた上記受信信号の信号成分を変数とする確率密度関数
を用いて上記受信信号の振幅を推定して検定を行い、該
検定の結果に基づき上記受信信号の有無を判定して上記
受信信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の
受信装置。
【請求項７】上記第２の検波手段として、上記第１の
検波手段の出力信号について対数変換して振幅検波を行
う対数検波手段を備えたことを特徴とする請求項１ない
し６のいずれかに記載の受信装置。