WO2018092581A1 - 無線機 - Google Patents

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晃弘 岡
順一 西田
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株式会社日立国際電気
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/02—Amplitude-modulated carrier systems, e.g. using on-off keying; Single sideband or vestigial sideband modulation
    • H04L27/06—Demodulator circuits; Receiver circuits

Definitions

  • This disclosure relates to a wireless device, and can be applied to a receiver that performs interference detection, for example.
  • the radio unit converts an analog signal having an RF frequency, IF frequency, or baseband frequency into a digital signal, and a baseband frequency if the digital signal output from the ADC is an RF frequency or IF frequency.
  • a first rate conversion unit that converts a signal output from the frequency conversion unit to be converted into a signal or a signal output from the ADC into a sampling rate optimum for demodulation processing, and a signal output from the first rate conversion unit
  • An AGC unit for amplifying or attenuating the amplitude to an optimum level for AM revenge tone, a demodulator for demodulating the signal output from the AGC unit into a voice signal, and converting a digital signal resulting from the demodulation of the demodulator into an analog signal
  • a second rate conversion unit for further rate-converting the signal output from the first rate conversion unit.
  • a window function unit for applying window processing to optimize the FFT result of the next processing on the signal output from the second rate conversion unit, and a signal number output from the window function unit.
  • An FFT unit that converts the relationship between frequency and level, and a first interference detection unit that detects a peak power of the carrier signal output from the FFT unit and determines an interference state based on the number of detected peaks.
  • interference can be detected.
  • FIG. 1 is a processing flowchart showing the operation of the digital processing circuit of FIG. Simulation waveform diagram of spectrum without interference Simulation waveform diagram of signal without interference Waveform simulation waveform diagram with interference Simulation waveform diagram of signal when there is interference Diagram showing phase and power with and without interference and their amount of change Voice pitch extraction waveform diagram with and without interference
  • the wireless device determines presence / absence of chaos in the received radio wave by one or a plurality of methods, and notifies it. More specifically, in the embodiment, a weak received signal that cannot be identified by human auditory sense is detected by digital processing, the presence / absence of interference is determined, and notification is made. Furthermore, by implementing a plurality of interference detection methods and determining the total results, the respective disadvantages can be compensated for and false detections and missed detections can be reduced. At the same time, the output voice and power level fluctuations are also used as judgment materials for the presence or absence of interference.
  • FIG. 1 is a system diagram of a digital processing circuit of a wireless device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the digital soot processing circuit of FIG.
  • a receiver 100 which is a radio device includes an analog / digital conversion unit (ADC) 2 to which an analog signal 1 is input, a frequency conversion unit (F_CONV) 3, a first rate conversion unit (R_CONV) 4, and an automatic gain control. (Automatic Gain Control: AGC) section 5, demodulation section 6, and digital / analog conversion section (DAC) 26 that outputs voice signal 7.
  • ADC analog / digital conversion unit
  • F_CONV frequency conversion unit
  • R_CONV first rate conversion unit
  • AGC Automatic Gain Control
  • the receiver 100 further includes a second rate conversion unit 8 to which a signal from the first rate conversion unit 4 is input, a window function unit 9, a fast Fourier transform (FFT) unit 10,
  • the receiver 100 including the interference detection unit 11 further includes a third rate conversion unit 12 to which a signal from the first rate conversion unit 4 is input, a phase detection unit 13, and a first change amount calculation unit 14. , A detection unit 15, a second change amount calculation unit 16, and a second interference detection unit 17.
  • the receiver 100 further includes a fourth rate conversion unit 18, a voice analysis unit 19, and a third interference detection unit 20.
  • the receiver 100 further includes an interference determination unit 21 to which the interference determination results of the first interference detection unit 11, the second interference detection unit 17, and the third interference detection unit 20 are input.
  • the receiver 100 further includes a power detection unit 24 to which signals output from the FFT unit 10 and the first rate conversion unit 4 are input.
  • Step S2 The ADC 2 converts the IF signal analog signal 1 or the orthogonalized baseband frequency analog signal 1 into a digital signal.
  • Step S3 The frequency converter 3 converts the digital signal output from the ADC 2 from the IF frequency to the baseband frequency. However, when the orthogonalized baseband frequency analog signal is converted into a digital signal by the ADC 2, the frequency converter 3 (step S3) can be omitted.
  • Step S4 The first rate conversion unit (R_CONV) 4 converts the signal output from the frequency conversion unit 3 into a sampling rate optimum for demodulation processing.
  • Step S5 The AGC unit 5 amplifies or attenuates the amplitude of the signal output from the first rate conversion unit 4 to a level optimal for AM demodulation.
  • Step S26 The DAC 26 converts the digital signal, which is the demodulation output result, into the audio signal 7 which is an analog signal.
  • Step S8 The second rate conversion unit 8 further performs rate conversion on the signal output from the first rate conversion unit 4.
  • Step S9 The window function unit 9 performs window processing on the signal output from the second rate conversion unit 8 in order to optimize the FFT result of the next processing.
  • Step S10 The FFT unit 10 converts the signal output from the window function unit 9 into a relationship between frequency and level.
  • Step S11 The first interference detection unit 11 detects the peak power of the carrier output from the FFT unit 10, and determines the interference state based on the number of detected peaks.
  • the FFT size When the FFT size is fixed, it is possible to improve the FFT frequency resolution by narrowing the sampling frequency of the received signal further than the bandwidth required for demodulation. This is determined by the frequency deviation of the transmitter.
  • the sampling frequency is adjusted so that the fluctuation of the transmission frequency of the radio can be identified in the FFT frequency resolution, and FFT processing is performed to calculate the relationship between the frequency and the received signal level.
  • the power of the peak power which is the carrier component of the modulation signal, is detected from the FFT output. If the number of peak powers equal to or greater than a certain threshold is two or more, it is determined as interference.
  • a threshold is provided so that only peak power above a certain level is detected. This threshold value can be arbitrarily set and changed by the external signal 23 according to the radio wave reception status (radio wave status).
  • FIG. 3 is a spectrum simulation waveform diagram in which the carrier signal of the AM modulated wave when there is no interference is enlarged and displayed.
  • FIG. 4 is a simulation waveform diagram of FFT when there is no interference.
  • FIG. 5 is a spectrum simulation waveform diagram showing an enlarged display of a carrier signal of an AM modulated wave when there is interference.
  • FIG. 6 is a simulation waveform diagram of FFT when there is interference.
  • interference occurs, even if the transmitting side is transmitting at the same frequency, a plurality of AM modulated wave carrier signals can be confirmed on the receiving side due to the fluctuation of the original oscillation and the Doppler shift.
  • the peak power of the carrier signal is detected, and if there are two or more peak powers higher than a certain threshold, it is determined that interference has been detected.
  • the carrier frequency of the AM modulated wave is very close, the carrier signal of the AM modulated wave overlaps with each other on the frequency axis, so that there is a possibility that detection of the peak power is missed.
  • Step S12 The third rate conversion unit 12 further performs rate conversion on the signal output from the first rate conversion unit 4.
  • Step S13 The phase detector 13 calculates the phase of the signal output from the third rate converter 12.
  • Step S14 The first change amount calculation unit 14 obtains the change amount of the signal output from the phase detection unit 13.
  • Step S15 The detector 15 calculates the power of the signal output from the third rate converter 12.
  • Step S16 The second change amount calculation unit 16 obtains the change amount of the signal output from the detection unit 15.
  • Step S ⁇ b> 17 The second interference detection unit 17 comprehensively determines the interference state from the results of the detection of the change amounts of the first change amount calculation unit 14 and the second change amount calculation unit 16.
  • the second interference detection unit 17 adjusts the sampling frequency of the received signal similarly to the first interference detection operation, and calculates either the phase or power of the carrier, or both. Further, the calculated phase change of the carrier and power are calculated.
  • both of the calculated variation amounts are larger than the case where there is no interference, and thus the peak value of the variation amount is larger. Therefore, it is determined that interference occurs when the peak exceeds a certain threshold value. Since there is a possibility that the amount of change in the presence / absence of interference will be small due to the level difference or phase difference between a plurality of input received signals, it is desirable to detect both power and phase.
  • This threshold value can be arbitrarily set and changed by the external signal 23 according to the radio wave reception status.
  • FIG. 7 is a diagram showing received power amount (A) and phase (B), received power change amount (C), and phase change amount (D) with and without interference.
  • the second interference detection unit 17 can extract only the carrier signal of the AM modulated wave by lowering the sampling frequency to the order of several hundred hertz.
  • the carrier frequencies of a plurality of AM modulated waves are very close to each other at 1 Hz or less, the received power is changed after a pulse is generated in the received power change amount and the phase change amount ⁇ ⁇ as indicated by ⁇ in the figure.
  • the difference frequency appears in each signal of the amount of change and the amount of change in phase. If the fluctuation amount (blurring) of these signals is larger than a certain threshold value, the interference determination block is notified as interference detection.
  • Step S18 The fourth rate converter 18 further performs rate conversion on the demodulation result output from the demodulator 6.
  • the third interference detection unit 20 adjusts the sampling frequency of the demodulation result output from the demodulation unit 6, performs voice analysis, and detects whether there is a plurality of speakers, thereby detecting the presence or absence of interference.
  • speech analysis such as waveform processing, correlation processing, spectrum processing, etc.
  • the most suitable method is determined according to the configuration and purpose of use of the wireless device. For example, it is possible to detect whether or not there are multiple speakers in the speech, that is, whether there is an interference state or not, by the way of peaking in the output of autocorrelation calculation in a specific speech section by the pitch extraction method. .
  • FIG. 8 shows the voice signal (A) of the speaker A, the spectrum (B) of the short voice signal of the speaker A, the voice signal (C) of the speaker B, and the spectrum (D) of the short voice signal of the speaker B.
  • FIG. 5 is a waveform diagram showing a voice spectrum (F) of a voice signal (E) obtained by synthesizing speaker A and speaker B and a short spectrum voice signal of a voice signal obtained by synthesizing speaker A and speaker B.
  • the peak power should appear at a constant interval pitch on the frequency axis.
  • the pitch deviation is detected and notified to the interference determination block.
  • Step S21 The interference determination unit 21 performs the final determination of interference detection based on the interference detection results of the first interference detection operation, the second interference detection operation, and the third interference detection operation, and the determination result ( An interference determination result output signal 22) is output.
  • Interference detection methods differ depending on the processing method and processing amount, and the detection result update period, accuracy, and detection range differ.
  • the method of detecting the power peak of the F FT output in the first interference detection operation can accurately detect the presence or absence of interference by detecting a slight shift in the transmission frequency of each transmitter. If the frequencies are close, detection may be missed.
  • the method for detecting the power peak at the FFT point in the first interference detection operation may take several seconds to detect.
  • the detection results of these three methods are combined to obtain the final interference determination output.
  • the final interference determination is made by combining the detection results of the three methods, any two of the three methods may be one interference determination. In that case, there is no need to use a circuit that is not used for the determination.
  • the power detection unit 24 detects the power difference between the two modulated waves from the amount of fluctuation of the beat and notifies it as an interference level output 25. Since the level of interference can be determined from the power difference, the operator (human) may be used as the final determination result in addition to the interference determination result in step S2 1. When not used for the final determination, the power detection unit 24 may be omitted.
  • the embodiment it is possible to reduce detection misses that often occur in interference detection using human hearing.
  • air traffic control information cannot be exchanged between a plurality of transmission sides and reception sides, and a serious incident occurs in the worst case.
  • the missed detection and false detection of interference according to the embodiment, for example, it leads to the avoidance of serious incidents in air traffic control.
  • the present invention can be used for radio communications and radio communication systems for air traffic control at an airport, and can be used for detection of interference when a plurality of radio stations transmit and receive radio waves at the same frequency.

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Abstract

混信を検出することができる無線機を提供する。 無線機は、ＲＦ周波数、ＩＦ周波数またはベースバンド周波数のアナログ信 号をデジタル信号に変換するＡＤＣと、前記ＡＤＣから出力されたデジタル信号をＲＦ周 波数またはＩＦ周波数からベースバンド周波数に変換する周波数変換部と、前記周波数変 換部から出力された信号を復調処理に最適なサンプリングレートに変換するレート変換部 と、前記レート変換部から出力された信号に対して次処理のＦＦＴ結果を最適化するため に窓処理をかけるための窓関数部と、前記窓関数部から出力された信号を周波数とレベル の関係に変換するＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部から出力されたキャリアのピーク電力を検出 し、検出したピークの数によって混信状態を判定する第一混信検出部と、を備える。

Description

無線機
　本開示は無線機に関し、例えば混信検出を行う受信機に適用可能である。
　航空管制の無線通信において、混信によるトラブルがたびたび報告されている。複数の 無線局が同時に同一周波数で電波を送信することで、受信側で混信する。従来の混信の有 無の判定は、人間の耳で判断している。航空管制の無線通信方式はＡＭ変調が採用されて おり、混信状態では受信側で音声のかぶりや異音が発生するため、それをもとに人間が混 信の有無を識別し、重大インシデントを未然に防いでいる。
米国特許第８，３８５，４４９号明細書 米国特許出願公開第２０１６／０１４９７３７号明細書
　ただし、受信した複数の電波の受信レベルに２０ｄＢ以上のレベル差があると、混信に よる音声のかぶりや異音の影響が極端に小さいため、混信の有無を人間の耳で識別するこ とはほぼ不可能である。さらに、混信を検出する従来の方法は、聴覚のみによる判定のた め、検出見逃しが発生する。   その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ う。
　本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。   すなわち、無線機は、ＲＦ周波数、ＩＦ周波数またはベースバンド周波数のアナログ信 号をデジタル信号に変換するＡＤＣと、前記ＡＤＣから出力されたデジタル信号をＲＦ周 波数またはＩＦ周波数であれば、ベースバンド周波数に変換する周波数変換部から出力さ れた信号または前記ＡＤＣから出力された信号を復調処理に最適なサンプリングレートに 変換する第一レート変換部と、前記第一レート変換部から出力された信号の振幅をＡＭ復 調に最適なレベルに増幅または減衰するＡＧＣ部と、前記ＡＧＣ部から出力された信号を 音声信号に復調する復調部と、前記復調部の復調結果のデジタル信号をアナログ信号に変 換するＤＡＣと、前記第一レート変換部から出力された信号を、さらにレート変換する第 二レート変換部と、前記第二レート変換部から出力された信号に対して次処理のＦＦＴ結 果を最適化するために窓処理をかけるための窓関数部と、前記窓関数部から出力された信 号を周波数とレベルの関係に変換するＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部から出力されたキャリア のピーク電力を検出し、検出したピークの数によって混信状態を判定する第一混信検出部 と、を備える。
　上記無線機によれば、混信を検出することができる。
実施例に係る無線機のデジタル処理回路の系統図 図１のデジタル処理回路の動作を示す処理フロー図 混信無し時のスペクトラムのシミュレーション波形図 混信無し時の信号のシミュレーション波形図 混信有り時のスペクトラムのシミュレーション波形図 混信有り時の信号のシミュレーション波形図 混信有無における位相と電力とそれらの変化量を示す図 混信有無における音声ピッチ抽出波形図
　無線通信において、複数の無線局が同時に同一周波数で電波を送信することで、受信側 で混信する。実施形態に係る無線機は、受信した電波に対して一つまたは複数の方式で混 信の有無を判定し、それを通知するものである。より具体的には、実施形態では、人間の 聴覚では識別できないような微弱な受信信号をデジタル処理にて検出し、混信の有無を判 定し、それを通知するものである。さらに、混信の検出方式を複数実装し、その結果を総 合して判定することで、それぞれのデメリットを補いあい、誤検出や検出見逃しを低減さ せるものである。併せて、出力された音声や電力レベルの変動も混信有無の判断材料とし て用いる。
　以下、実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構 成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。
　図１は実施例に係る無線機のデジタル処理回路の系統図である。図２は図１のデジタル 処理回路の動作を示すフロー図である。
　無線機である受信機１００は、アナログ信号１が入力されるアナログ・デジタル変換部 （ＡＤＣ）２と、周波数変換部（Ｆ＿ＣＯＮＶ）３と、第一レート変換部（Ｒ＿ＣＯＮＶ ）４と、自動利得制御（Automatic Gain Control：ＡＧＣ）部５と、復調部６と、音声信 号７を出力するデジタル・アナログ変換部（ＤＡＣ）２６と、を備える。
　受信機１００は、さらに、第一レート変換部４からの信号が入力される第二レート変換 部８と、窓関数部９と、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）部１０と 、第一混信検出部１１と、を備える
　受信機１００は、さらに、第一レート変換部４からの信号が入力される第三レート変換 部１２と、位相検出部１３と、第一変化量算出部１４と、検波部１５と、第二変化量算出 部１６と、第二混信検出部１７と、を備える。
　受信機１００は、さらに、第四レート変換部１８と、音声解析部１９と、第三混信検出 部２０と、を備える。
　受信機１００は、さらに、第一混信検出部１１と第二混信検出部１７と第三混信検出部 ２０の各混信判定結果が入力される混信判定部２１を備える。
　受信機１００は、さらに、ＦＦＴ部１０や第一レート変換部４から出力される信号が入 力される電力検出部２４を備える。
　次に、受信機１００の動作について説明する。なお、図２のステップ番号（「Ｓ」に続 く番号）と図１の構成要素の符号の番号は対応している。　
　ステップＳ２：ＡＤＣ２はＩＦ周波数のアナログ信号１または直交化されたベースバン ド周波数のアナログ信号１をデジタル信号に変換する。　
　ステップＳ３：周波数変換部３はＡＤＣ２から出力されたデジタル信号をＩＦ周波数か らベースバンド周波数に変換する。ただし、直交化されたベースバンド周波数のアナログ 信号をＡＤＣ２でデジタル信号に変換する場合、周波数変換部３（ステップＳ３）は省略 できる。　
　ステップＳ４：第一レート変換部（Ｒ＿ＣＯＮＶ）４は周波数変換部３より出力された 信号を復調処理に最適なサンプリングレートに変換する。　
　ステップＳ５：ＡＧＣ部５は第一レート変換部４から出力された信号の振幅をＡＭ復調 に最適なレベルに増幅または減衰する。　
　ステップＳ５：復調部６はＡＧＣ部５より出力された信号を音声信号に復調する。
　ステップＳ２６：ＤＡＣ２６は復調出力結果であるデジタル信号をアナログ信号である 音声信号７に変換する。
　以上の動作は通常の受信機の動作である。次に、第一の混信検出動作について説明する 。　
　ステップＳ８：第二レート変換部８は第一レート変換部４より出力された信号を、さら にレート変換する。　
　ステップＳ９：窓関数部９は第二レート変換部８より出力された信号に対して次処理の ＦＦＴ結果を最適化するために窓処理をかける。　
　ステップＳ１０：ＦＦＴ部１０は窓関数部９より出力された信号を周波数とレベルの関 係に変換する。　
　ステップＳ１１：第一混信検出部１１はＦＦＴ部１０より出力されたキャリアのピーク 電力を検出し、検出したピークの数によって混信状態を判定する。
　ＦＦＴのサイズを固定とした場合、受信信号のサンプリング周波数を復調に必要な帯域 よりもさらに狭めることで、ＦＦＴの周波数分解能を向上させることが可能である。これ は送信機の周波数偏差により決定する。ＦＦＴの周波数分解能を無線機の送信周波数の揺 らぎが識別できる程度にサンプリング周波数を調整し、ＦＦＴ処理することで周波数と受 信レベルの関係を算出する。ＦＦＴ出力から変調信号のキャリア成分であるピーク電力の 数を検出し、一定の閾値以上のピーク電力の数が２つ以上であれば混信と判定する。本処 理では、ノイズフロアの微小なレベル増減をピーク電力として検出しないために、ある一 定レベル以上のピーク電力のみ検出するように閾値を設ける。この閾値は電波の受信状況 （電波状況）に応じ、外部信号２３によって任意に設定変更可能である。
　図３は混信が無い場合のＡＭ変調波のキャリア信号を拡大表示したスペクトラムのシミ ュレーション波形図である。図４は混信が無い場合のＦＦＴのシミュレーション波形図で ある。サンプリング周波数を数百ヘルツまで下げることで、ＡＭ変調波のキャリア信号の みを抽出することができる。キャリア信号のピーク出力は１つである。
　図５は混信が有る場合のＡＭ変調波のキャリア信号を拡大表示したスペクトラムのシミ ュレーション波形図である。図６は混信が有る場合のＦＦＴのシミュレーション波形図で ある。混信が起こる場合は、送信側が同一周波数で送信していても、原振の揺れとドップ ラーシフトにより、受信側でＡＭ変調波のキャリア信号が複数確認できる。本処理では、 キャリア信号のピーク電力を検出し、一定の閾値よりも高いピーク電力が２つ以上であれ ば、混信の検出と判断する。ただし、ＡＭ変調波のキャリア周波数が極めて近接している 場合、周波数軸上でＡＭ変調波のキャリア信号がお互いに重なってしまうことで、ピーク 電力の検出見逃しが発生する可能性がある。
　次に、第二の混信検出動作について説明する。　
　ステップＳ１２：第三レート変換部１２は第一レート変換部４より出力された信号をさ らにレート変換する。　
　ステップＳ１３：位相検出部１３は第三レート変換部１２より出力された信号の位相を 算出する。　
　ステップＳ１４：第一変化量算出部１４は位相検出部１３より出力された信号の変化量 を求める。　
　ステップＳ１５：検波部１５は第三レート変換部１２より出力された信号の電力を算出 する。　
　ステップＳ１６：第二変化量算出部１６は検波部１５より出力された信号の変化量を求 める。　
　ステップＳ１７：第二混信検出部１７は第一変化量算出部１４および第二変化量算出部 １６のそれぞれの変化量検出の結果から総合的に混信状態を判定する。
　第二混信検出部１７は第一の混信検出動作と同様に受信信号のサンプリング周波数を調 整し、そのキャリアの位相又は電力のどちらか、またはその両方を算出する。さらに算出 したキャリアの位相及び電力の変化量を算出する。混信すると、それぞれの算出した変化 量はどちらも、混信が無い場合に比べて、変化量のピーク値が大きくなるため、ピークが 一定の閾値を超えることで混信と判断する。入力される複数の受信信号のレベル差や位相 差により、混信有無における変化量が小さくなる可能性があるため、電力と位相の両方に ついて検出することが望ましい。この閾値は電波の受信状況に応じ、外部信号２３によっ て任意に設定変更可能である。
　図７は混信有無における受信電力量（Ａ）と位相（Ｂ）と受信電力の変化量（Ｃ）と位 相の変化量（Ｄ）を示す図である。第二混信検出部１７は、第一の混信検出動作と同様に 、サンプリング周波数を数百ヘルツオーダーまで下げることで、ＡＭ変調波のキャリア信 号のみを抽出することができる。複数のＡＭ変調波のキャリア周波数が、１Ｈｚ以下のよ うに極めて近接している場合、図中の○で示すように、受信電力の変化量と位相の変化量 にパルスが発生した後、受信電力の変化量と位相の変化量の各信号に差分の周波数が表れ る。それらの信号の変動量（ぶれ）がある一定閾値より大きければ混信検出として混信判 定ブロックに通知する。
　次に、第三の混信検出動作について説明する。　
　ステップＳ１８：第四レート変換部１８は復調部６より出力された復調結果をさらにレ ート変換する。　
　ステップＳ１９：音声解析部１９は第四レート変換部１８より出力された信号を音声解 析する。　
　ステップＳ２０：第三混信検出部２０は音声解析部１９より出力された音声解析結果か ら混信の有無を検出する。
　第三混信検出部２０は復調部６から出力された復調結果のサンプリング周波数を調整し 、音声分析を実施し、話者が複数名いるかどうかを検出することにより、混信の有無を検 出する。音声分析には波形処理や相関処理、スペクトル処理等、様々な手法があるが、無 線機の構成や使用目的に応じて最適な手法を決定する。例えば、ピッチ抽出法により、特 定の音声区間での自己相関演算の出力にあるピークの立ち方により、その音声に話者が複 数名いるかどうか、すなわち、混信状態の有無を検出可能である。
　さらに、異なる音声分析の手法として、航空管制では決められたコールサインやフォネ ティックコードを使用した音声通信のため、すべてのコールサイン毎に異なる音声ピッチ をもつ複数のマッチドフィルタを内部に持ち、復調された音声信号と畳み込み演算するこ とで、混信時は複数のコールサインの相関ピークが立ち、それを検出することで混信の有 無を判定することが可能となる。検出や判定のアルゴリズムは外部信号２３によって設定 変更可能である。
　図８は話者Ａの音声信号（Ａ）、話者Ａの短区間音声信号のスペクトラム（Ｂ）、話者 Ｂの音声信号（Ｃ）、話者Ｂの短区間音声信号のスペクトラム（Ｄ）、話者Ａと話者Ｂを 合成した音声信号（Ｅ）、および話者Ａと話者Ｂを合成した音声信号の短区間音声信号の スペクトラム（Ｆ）を示す波形図である。話者Ａの音声信号スペクトラム（Ｂ）と話者Ｂ の音声信号スペクトラム（Ｄ）では、周波数軸上に一定間隔のピッチでピーク電力が立つ 。これに対し、話者Ａと話者Ｂの音声を合成させた音声信号スペクトラム（Ｆ）では、話 者が複数いることにより、異なるピッチでピーク電力が立っており、ピッチずれが確認で きる。ピッチずれを検出することにより、混信を検出し、混信判定ブロックに通知する。
　次に、第一混信検出部、第二混信検出部および第三混信検出部の混信検出の最終判定に いて説明する。
　ステップＳ２１：混信判定部２１は第一の混信検出動作、第二の混信検出動作および第 三の混信検出動作の混信検出結果をもとに、混信検出の最終判定を実施し、その判定結果 （混信判定結果出力信号２２）を出力する。混信検出方法は処理方法や処理量の違いによ り、その検出結果更新周期や確度、検出範囲が異なる。例えば、第一の混信検出動作のＦ ＦＴ出力の電力ピークを検出する方法は、それぞれの送信機の送信周波数の微妙なずれを 検出することで、正確に混信の有無を検出可能だが、２波の周波数が近接していると、検 出見逃しとなる可能性がある。また、サンプリング周波数とＦＦＴポイント数の関係にも よるが、第一の混信検出動作のＦＦＴポイントの電力ピークを検出する方法は、検出まで に数秒程度かかってしまう可能性がある。それに対し、第二の混信検出動作の変化量検出 が可能である。それら３つの方法の検出結果を総合して最終の混信判定出力とする。３つ の方法の検出結果を総合して最終の混信判定をしているが、３つのうちのいずれか２つま たは１つの混信判定であってもよい。その場合、判定に用いない回路はなくてもよい。
　混信すると、それぞれの変調波の電力差にもよるが、ビート（波形の揺れ）が発生する 。電力検出部２４は、ビートの変動量から、２つの変調波の電力差を検出し、混信レベル 出力２５として通知する。その電力差から混信のレベルが判断できるため、ステップＳ２ １の混信判定結果と併せて、操作者（人間）が最終判定の結果に用いてもよい。最終判定 に用いない場合は、電力検出部２４はなくてもよい。
　実施例によれば、人間の聴覚を利用した混信検出にて、しばしば発生していた検出見逃 しを低減させることができる。一例として、航空管制の無線通信において混信すると、複 数の送信側と受信側で航空管制情報を交換できず、最悪の場合は重大インシデントが発生 する。実施例により、混信の検出見逃しと誤検出を低減させることで、一例として、航空 管制の重大インシデントの回避につながる。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は 、上記実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
　本発明は、飛行場の航空管制の無線通信、無線通信システムに利用可能であり、複数の無線局が同一周波数で電波を送信、送受信する場合の混信の検出に利用可能である。 この出願は、２０１６年１１月１６日に出願された日本出願特願２０１６－２２３１９５を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
　１…アナログ信号、２…ＡＤＣ、３…周波数変換部、４…第一レート変換部、５…ＡＧ Ｃ部、６…復調部、７…音声信号、８…第二レート変換部、９…窓関数部、１０…ＦＦＴ 部、１１…第一混信検出部、１２…第三レート変換部、１３…位相検出部、１４…第一変 化量算出部、１５…検波部、１６…第二変化量算出部、１７…第二混信検出部、１８…第 四レート変換部、１９…音声解析部、２０…第三混信検出部、２１…混信判定部、２２… 混信判定結果出力信号、２３…外部信号、２４…電力検出部、２５…混信レベル出力、１ ００…受信機

Claims (6)

  1. 　ＲＦ周波数、ＩＦ周波数またはベースバンド周波数のアナログ信号をデジタル信号に変 換するＡＤＣと、
    　前記ＡＤＣから出力されたデジタル信号をＲＦ周波数またはＩＦ周波数からベースバン ド周波数に変換する周波数変換部から出力された信号または前記ＡＤＣから出力された信 号を復調処理に最適なサンプリングレートに変換する第一レート変換部と、
    　前記第一レート変換部から出力された信号の振幅をＡＭ復調に最適なレベルに増幅また は減衰するＡＧＣ部と、
    　前記ＡＧＣ部から出力された信号を音声信号に復調する復調部と、
    　前記復調部の復調結果のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣと、
    　前記第一レート変換部から出力された信号を、さらにレート変換する第二レート変換部 と、
    　前記第二レート変換部から出力された信号に対して次処理のＦＦＴ結果を最適化するた めに窓処理をかけるための窓関数部と、
    　前記窓関数部から出力された信号を周波数とレベルの関係に変換するＦＦＴ部と、
    　前記ＦＦＴ部から出力されたキャリアのピーク電力を検出し、検出したピークの数によ って混信状態を判定する第一混信検出部と、 を備える無線機。
  2. 　請求項１において、さらに、
    　前記第一レート変換部から出力された信号をさらにレート変換する第三レート変換部と 、
    　前記第三レート変換部から出力された信号の位相を算出する位相検出部と、
    　前記位相検出部から出力された信号の変化量を求める第一変化量算出部と、
    　前記第三レート変換部から出力された信号の電力を算出する検波部と、
    　前記検波部より出力された信号の変化量を求める第二変化量算出部と、
    　前記第一変化量算出部および第二変化量算出部のそれぞれの変化量検出の結果に基づい て混信状態を判定する第二混信検出部と、
    　前記第一混信検出部の混信判定結果および前記第二混信検出部の混信判定結果に基づい て混信の有無を判定する混信判定部と、 を備える無線機。
  3. 　請求項１において、さらに、
    　前記復調部より出力された復調結果をさらにレート変換する第四レート変換部と、
    　前記第四レート変換部より出力された信号を音声解析する音声解析部と、
    　前記音声解析部より出力された音声解析結果から混信の有無を検出する第三混信検出部 と、
    　前記第一混信検出部の混信判定結果および前記第三混信検出部の混信判定結果に基づい て混信の有無を判定する混信判定部と、 を備える無線機。
  4. 　請求項１において、さらに、
    　前記第一レート変換部から出力された信号をさらにレート変換する第三レート変換部と 、
    　前記第三レート変換部から出力された信号の位相を算出する位相検出部と、
    　前記位相検出部から出力された信号の変化量を求める第一変化量算出部と、
    　前記第三レート変換部から出力された信号の電力を算出する検波部と、
    　前記検波部より出力された信号の変化量を求める第二変化量算出部と、
    　前記第一変化量算出部および第二変化量算出部のそれぞれの変化量検出の結果に基づい て混信状態を判定する第二混信検出部と、
    　前記復調部より出力された復調結果をさらにレート変換する第四レート変換部と、
    　前記第四レート変換部より出力された信号を音声解析する音声解析部と、
    　前記音声解析部より出力された音声解析結果から混信の有無を検出する第三混信検出部 と、
    　前記第一混信検出部の混信判定結果、前記第二混信検出部の混信判定結果および第三混 信検出部の混信判定結果に基づいて混信の有無を判定する混信判定部と、 を備える無線機。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか１項において、さらに、
    　前記ＦＦＴ部および第一レート変換部から出力された信号に基づいて複数の電力または 電圧レベルの変動から混信のレベルを検出する電力検出部を備える無線機。
  6. 　請求項１乃至４のいずれか１項において、
    　前記第一混信検出部、第二混信検出部または第三混信検出部の検出の閾値またはアルゴ リズムを設定可能にする無線機。
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