(57)【要約】【課題】信号処理においてインコヒーレント積分による損失を低減する。【解決手段】Ａ−Ｄ変換器１は、受信信号をＡ−Ｄ変換して、ディジタル信号を生成する。ＦＦＴ部２は、Ａ−Ｄ変換器１で生成されたディジタル信号を、所定の時間ごとの区間に分けて、区間ごとに高速フーリエ変換して周波数領域の区間周波数データを生成する。乗算部３は、受信信号の区間ごとの定めた時間遅れに相当する周波数領域における位相差を、区間周波数データに乗算して、補正区間周波数データを生成する。加算部６は、補正区間周波数データの絶対値を、周波数ごとに所定の区間分加算して、補正周波数データを算出する。【選択図】図１
2014178163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号をＡ−Ｄ変換して、ディジタル信号を生成するＡ−Ｄ変換部と、
前記Ａ−Ｄ変換部で生成されたディジタル信号を、所定の時間ごとの区間に分けて、区間ごとに高速フーリエ変換して周波数領域の区間周波数データを生成するＦＦＴ部と、
前記受信信号の前記区間ごとの定めた時間遅れに相当する周波数領域における位相差を、前記区間周波数データに乗算して、補正区間周波数データを生成する乗算部と、
前記補正区間周波数データの絶対値を、周波数ごとに所定の区間分加算して、補正周波数データを算出する加算部と、
を備える信号処理装置。
【請求項２】
前記乗算部は、前記区間ごとの所定の変調の時間遅れに相当する周波数領域における位相差を、前記区間周波数データに乗算して、前記補正区間周波数データを生成する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記乗算部は、複数の変調の時間遅れに相当する周波数領域の位相差を、前記区間周波数データに前記変調ごとに乗算して、前記変調ごとの補正区間周波数データを生成し、
前記加算部は、前記変調ごとの補正区間周波数データの絶対値を、周波数ごとに所定の区間分加算して、前記変調ごとの補正周波数データを算出する、
請求項１または２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記複数の変調に対する補正周波数データのうち、最も高い値を示す補正周波数データに対する変調のパラメータを含む、所定のパラメータ領域で複数のパラメータを設定し、前記複数のパラメータに対して、前記乗算部と前記加算部の処理を行う、イテレーション部を備える、請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
受信した信号を分析処理する信号処理装置が行う信号処理方法であって、
受信信号をＡ−Ｄ変換して、ディジタル信号を生成するＡ−Ｄ変換ステップと、
前記Ａ−Ｄ変換ステップで生成されたディジタル信号を、所定の時間ごとの区間に分けて、区間ごとに高速フーリエ変換して周波数領域の区間周波数データを生成するＦＦＴステップと、
前記受信信号の前記区間ごとの定めた時間遅れに相当する周波数領域における位相差を、前記区間周波数データに乗算して、補正区間周波数データを生成する乗算ステップと、
前記補正区間周波数データの絶対値を、周波数ごとに所定の区間分加算して、補正周波数データを算出する加算ステップと、
を備える信号処理方法。
【請求項６】
前記乗算ステップでは、前記区間ごとの所定の変調の時間遅れに相当する周波数領域における位相差を、前記区間周波数データに乗算して、前記補正区間周波数データを生成する、請求項５に記載の信号処理方法。
【請求項７】
前記乗算ステップでは、複数の変調の時間遅れに相当する周波数領域の位相差を、前記区間周波数データに前記変調ごとに乗算して、前記変調ごとの補正区間周波数データを生成し、
前記加算ステップでは、前記変調ごとの補正区間周波数データの絶対値を、周波数ごとに所定の区間分加算して、前記変調ごとの補正周波数データを算出する、
請求項５または６に記載の信号処理方法。
【請求項８】
前記複数の変調に対する補正周波数データのうち、最も高い値を示す補正周波数データに対する変調のパラメータを含む、所定のパラメータ領域で複数のパラメータを設定し、前記複数のパラメータに対して、前記乗算ステップと前記加算ステップの処理を行う、イテレーションステップを備える、請求項７に記載の信号処理方法。
【請求項９】
コンピュータに、
受信信号をＡ−Ｄ変換して生成されたディジタル信号を、所定の時間ごとの区間に分けて、区間ごとに高速フーリエ変換して生成された周波数領域の区間周波数データに、前記受信信号の前記区間ごとの定めた時間遅れに相当する周波数領域における位相差を乗算して、補正区間周波数データを生成する乗算ステップと、
前記補正区間周波数データの絶対値を、周波数ごとに所定の区間分加算して、補正周波数データを算出する加算ステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波の信号を受信して分析する信号処理装置、信号処理方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信波やレーダ波などの電波は、その用途に応じてさまざまな周波数や変調（振幅／周波数）で送信している。これらの電波を受信して弁別する電波測定装置等は、電波監視や電波干渉の抑圧等を行うために必須の技術であり、各種装置が稼動している。
【０００３】
このような装置では、空間的（方位／強度）、時間的（振幅変調）または周波数的（周波数変調）特徴を用いて、多数の方位から飛来する多数の電波を分離し、それぞれを識別する必要がある。稠密な電波環境では、高精度に分析するとともに、雑音に埋もれてしまうような微弱な電波でも正確に検出することが大きな課題である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、信号対雑音電力比を改善するレーダ装置が記載されている。特許文献１のレーダ装置では、受信信号を２組のデータに分割してそれぞれ高速フーリエ変換し、一方のデータの複素共役をとる。そして、それぞれ同一のドップラー周波数成分毎に複素乗算を行って、同一のドップラー周波数成分についてコヒーレント加算する。
【０００５】
特許文献２には、観測装置と物標の間に相対速度がある場合にも、コヒーレント積分を行う技術が記載されている。特許文献２の観測信号処理装置では、探査すべき物標の概算相対速度および相対速度不確かさの値から、要求プロセスゲインを満足するコヒーレント積分回数を決定する。そして、概算相対速度から演算した位相補正量に基づいて、コヒーレント積分回数分の観測値について位相重み付きコヒーレント積分をコヒーレント積分回数分行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１３３５４４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３３４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
広帯域の信号を受信して分析するためには、アナログ回路であれば、広帯域周波数特性を持つ検波器などの回路を実装することで実現することが可能である。しかし、複数の信号や周波数の違う信号を受信した場合には、混信して検出してしまうために、信号の分離を検出後に行うことが困難である。また、等価雑音帯域幅はその検出周波数範囲に応じて増大するため、広帯域の検波器を用いると受信感度が低下するという問題がある。
【０００８】
この問題を解決するために、近年ディジタル処理を行う方式が主流となってきている。まず、広帯域のＡ−Ｄ変換器を用いて信号をサンプリングし、量子化したディジタルデータをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行うことで、周波数分解能を高め、等価雑音帯域幅を低減することが可能である。サンプリング間隔をＴｓ[ｓ]、ＦＦＴ処理ポイント数をｎとおくと、ＦＦＴ処理後の１周波数ビンの等価雑音帯域幅Ｂｗは、
Ｂｗ ＝ １／(ｎ・Ｔｓ)      （式１）
となる。すなわち、ＦＦＴ処理ポイント数ｎを増加することで、等価雑音帯域幅を低減することが可能である。
【０００９】
受信したい周波数の上限値をｆ[Ｈｚ]とすると、サンプリング定理によりサンプリング間隔Ｔｓ[ｓ]は、
Ｔｓ ＝ ２／ｆ              （式２）
で求めることができる。
【００１０】
しかしながら、ベースバンドまで周波数変換する受信機を用いたとしても、受信帯域を増大することは、上限周波数fが高くなることと等価であるので、サンプリング間隔を短くする必要がある。そうすると、（式１）により等価雑音帯域幅を一定にして広帯域にした場合、単位時間当たりのサンプル数が増えるため、演算量が増大する。
【００１１】
特許文献１のレーダ装置では、受信信号の帯域は限定されているので、通常のＦＦＴ処理を行うことができる。また、特許文献２の観測信号処理装置では、対象の概算相対速度と不確かさが分かっていることが前提である。いずれも、広帯域の電波監視には適用できない。
【００１２】
上記の演算量を削減するためには、ＦＦＴのサンプル数を低減して短時間ＦＦＴ（ＳＴ(Short Time)−ＦＦＴ）処理による方法などがあるが、ＦＦＴ処理ポイント数ｎが減少することになり、（式１）により等価雑音帯域幅が増大するので、この問題の解決にはならない。また、ＳＴ−ＦＦＴ後の周波数各ビンの電力値を加算するインコヒーレント積分により雑音を低減することが可能であるが、通常のＦＦＴ処理よりも雑音抑圧性能が低いという問題がある。
【００１３】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、信号処理においてインコヒーレント積分による損失を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の信号処理装置は、Ａ−Ｄ変換部、ＦＦＴ部、乗算部および加算部を備える。Ａ−Ｄ変換部は、受信信号をＡ−Ｄ変換して、ディジタル信号を生成する。ＦＦＴ部は、Ａ−Ｄ変換部で生成されたディジタル信号を、所定の時間ごとの区間に分けて、区間ごとに高速フーリエ変換して周波数領域の区間周波数データを生成する。乗算部は、受信信号の区間ごとの定めた時間遅れに相当する周波数領域における位相差を、区間周波数データに乗算して、補正区間周波数データを生成する。加算部は、補正区間周波数データの絶対値を、周波数ごとに所定の区間分加算して、補正周波数データを算出する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、各短時間ＦＦＴの処理フレーム時間に応じた時間遅れに相当する位相差を乗算してから、加算（インコヒーレント積分）を行うので、インコヒーレント積分による損失を低減することができる。その結果、受信感度を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】短時間ＦＦＴの概念を示す図である。
【図３】短時間ＦＦＴにおけるフレーム番号とそれぞれの位相乗算値を示す図である。
【図４】実施の形態１の信号処理動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】実施の形態２の信号処理動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３に係る信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】実施の形態３の信号処理動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態に係る信号処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図中、同一または相当する部分には同じ符号を付す。
【００１８】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る信号処理装置の構成例を示すブロック図である。信号処理装置１０は、Ａ−Ｄ変換器１、ＦＦＴ部２、乗算部３、位相差データ記憶部４、メモリ５および加算部６を備える。Ａ−Ｄ変換器１には、受信したＲＦまたはＩＦ（中間周波数）の信号が入力される。Ａ−Ｄ変換器１は、受信信号を所定のサンプリング周期でディジタル化し、ディジタル信号を生成する。Ａ−Ｄ変換器１は、ディジタル信号をＦＦＴ部２に入力する。
【００１９】
ＦＦＴ部２では、高速フーリエ変換を行う。乗算部３は、高速フーリエ変換の結果を位相差データ記憶部４の位相差データと乗算し、メモリ５に蓄積する。加算部６は、メモリ５に蓄積したデータを加算して周波数データを生成する。生成された周波数データを用いて、周波数の分析および信号の検出を行うことができる。以下、各部の処理を詳述する。
【００２０】
ＦＦＴ部２では、入力されるディジタル信号を、所定の時間ごとの区間に分けて、区間ごとに高速フーリエ変換、すなわち短時間ＦＦＴ（以下、ＳＴ−ＦＦＴという）を行う。区間ごとに高速フーリエ変換した周波数領域のデータを、ここでは区間周波数データという。ＳＴ−ＦＦＴとは、離散化した信号を区間に分割して、総サンプルの時間よりも短い時間でＦＦＴ処理を行う方式である。図２にＳＴ−ＦＦＴの概念を示す。図２の縦棒は、サンプリングしたディジタル信号を表す。
【００２１】
位相差データ記憶部４は、ＳＴ−ＦＴＴを行った結果でフレーム分の時間遅れ量を位相差として乗算するための位相差データを記憶する。図２に示すように、ＳＴ−ＦＦＴ処理を行うフレームの時間をΔｔとすると、ＳＴ−ＦＦＴ処理を実施するフレームごとに、サンプル信号はΔｔずつ時間が遅れている。ＦＦＴ部２では、フレームごとにΔＴずつ時間遅れの信号をＦＦＴ処理している。
【００２２】
ＳＴ−ＦＦＴで、ｎ個のサンプル（離散化した時刻がｔ１、ｔ２、．．．、ｔｋ、．．．、ｔｎのデータ）を処理すると考えると、ＳＴ−ＦＦＴの結果はｎ個の周波数（ω１、ω２、・・・、ωｋ、・・・ωｎ）ごとの複素数値となる。ここで、ωｋは角周波数であり、単位は[ｒａｄ／ｓ]である。周波数ｆｋ[Ｈｚ]との関係は、
ωｋ ＝ ２π・ｆｋ
である。
【００２３】
フーリエ変換の基本性質として、時間遅れΔｔは、位相遅れφとなる。この位相遅れφの値は、対象とする角周波数をωとすると、
φ ＝ ω・Δｔ
と表すことができる。ここで、元の信号の時間波形をｆ(ｔ)、フーリエ変換の結果を角周波数の関数Ｆ(ω)と書くと、フーリエ変換の定義により、
【数１】
2014178163.tif 000003
である。このとき、時間遅れΔtによる位相遅れφは、フーリエ変換の性質から、
【数２】
2014178163.tif 000004
となる。ＳＴ−ＦＦＴの場合には、離散化した周波数に対応するため、離散化した時間波形をｆ[ｋ]、ＦＦＴの結果をＦ[ωｋ]と置くと、
ｆ[ｋ−Δｔ] ＝ ｅｘｐ[−ｊωｋΔｔ]・Ｆ[ωｋ]
となる。すなわち、各周波数ωkに時間遅れ成分Δtをかけた位相を乗算することで求めることができる。上述の考え方に基づき、ＳＴ−ＦＦＴのフレーム毎に乗算する複素数値を設定する。
【００２４】
図３は、短時間ＦＦＴにおけるフレーム番号とそれぞれの位相乗算値を示す図である。ＳＴ−ＦＦＴのフレーム番号＝１、２、・・・ｉ・・・ｎとして、それぞれのＳＴ−ＦＦＴのフレーム時間をΔｔと置くと、ｉ番目のフレームの時間遅れ成分は、
ｅｘｐ[−ｊωｋ((ｉ−１)・Δｔ)]
として表現することができる。このことから、ＳＴ−ＦＦＴの結果の各フレームに対応して、その時間遅れ分を乗算すれば、フレーム番号１を基準として時間遅れ分の影響を加味した周波数情報を求めることができる。
【００２５】
これは、後段で加算処理する際に重要な性質である。なぜなら、送信された信号は搬送波成分に変調成分を加えた周波数スペクトルを有しているが、これらの信号は高い周波数安定度を持った信号源から送信されている。そのため、時間が変化しても位相のずれ量はほとんど時間遅れの成分のみであり、時間遅れに由来しない成分（いわゆる位相雑音）はほんの少しである。一方、雑音信号は基本的に位相に関しては時間ごとにランダムな値を取りうる。
【００２６】
このことから、信号と雑音が混じった信号をＳＴ−ＦＦＴ処理により、フレーム毎に分割し、時間遅れ分の補償を行って加算すると、信号成分は位相がそろうので、加算によりそのまま加算分だけ成分が増加することになる。一方、雑音はランダムな位相成分を持っているため、位相遅れの補償を行っても位相は依然としてランダムなままである。従って、加算処理しても統計的にはほとんど積みあがらない。
【００２７】
より正確に説明すると、一般に雑音信号の振幅値は、平均値ゼロの正規分布に従うと考えることが可能である。そのことから、大数の法則により、振幅値の加算値の期待値は平均値すなわちゼロに収束することが証明されている。これが、信号と雑音の電力比（Ｓ／Ｎ比）の改善効果である。
【００２８】
時間遅れに相当する周波数領域における位相差を、区間周波数データに乗算した結果を、ここでは補正区間周波数データという。補正区間周波数データの角周波数ωｋの複素数値を、実数成分Ｉｋと虚数成分Ｑｋ、すなわち虚数単位をｊとしてＩｋ＋ｊＱｋで表す。補正区間周波数データは、メモリ５に記憶される。
【００２９】
図１の加算部６は、補正区間周波数データの絶対値を、周波数ごとに所定の区間分加算して、補正周波数データを算出する。補正区間周波数データは、メモリ５に複素数Ｉｋ＋ｊＱｋとして蓄積されている。加算部６において、加算処理する際には、そのまま複素数加算しない。例えば、位相遅れ分を補償しない場合でもそのまま加算すれば、時間遅れによる位相遅れの周期とＳＴ−ＦＦＴの周期（フレーム）は一般的に一致しないので、加算結果は互いにランダムな位相成分となって打ち消しあってしまい、かえって信号成分を消してしまうことになる。従って、通常は検波処理と同等のエネルギー成分の検出処理を行う。
【００３０】
具体的には、
【数３】
2014178163.tif 000005
として、ＩｋとＱｋで表される複素平面上の複素ベクトルの大きさを求めてから加算処理する。この処理方法は、レーダ信号処理などでインコヒーレント積分と呼ばれる信号処理方式である。インコヒーレントという意味は、搬送波の時間遅れによる位相成分の補正をせず、瞬時の複素ベクトルの大きさ（絶対値）のみで演算処理をしており、位相成分の同期（コヒーレント性）を加味していないということである。
【００３１】
加算部６は、所定の区間分の補正区間周波数データのインコヒーレント積分を行って、補正周波数データを生成する。加算部６からは、離散化された周波数（ω１、ω２、・・・、ωｋ、．．．ωｎ）に対応した各周波数ビンに補正周波数データの値Ｓｋ（ｋ＝１、２、．．．ｎ）が出力される。
【００３２】
出力された補正周波数データを用いて、周波数の分析および信号の検出を行うことができる。例えば、周波数分析・信号検出回路（図示せず）では、各周波数成分の有無を規定レベル以上の値かどうかのスレッショルド判定により、検出したり、例えばピークの値を取る周波数ビン等を検出することで目標の信号が存在するかしないかなどを判定することができる。
【００３３】
図４は、実施の形態１の信号処理動作の一例を示すフローチャートである。信号処理装置１０は、フレームカウントを初期化して（ステップＳ１０）、信号受信を開始する。Ａ−Ｄ変換器１は、受信した信号を所定のサンプリングレートでＡ−Ｄ変換し、ディジタル信号を生成する（ステップＳ１１）。ＦＦＴ部２は、ディジタル信号をフレームごとに高速フーリエ変換して、区間周波数データを生成する（ステップＳ１２）。
【００３４】
乗算部３は、区間周波数データに、そのフレームの時間遅れに相当する位相差データを乗算する（ステップＳ１３）。加算部６は、所定のフレーム数に亘って、補正区間周波数データの絶対値を周波数ごとに加算する（ステップＳ１４）。同時に、信号処理装置１０はフレームごとにフレームカウントをインクリメントする。所定のフレーム数に達していなければ（ステップＳ１５；ＮＯ）、受信信号のＡ−Ｄ変換から繰り返す。
【００３５】
所定のフレーム数分の加算を行ったら（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、加算して生成した補正周波数データを出力する（ステップＳ１６）。そして、ステップＳ１０に戻って、フレームカウントの初期化から繰り返す。
【００３６】
以上説明したように、実施の形態１の信号処理装置１０では、受信した信号の処理を行う際に、短時間ＦＦＴ処理後に、各短時間ＦＦＴの処理フレーム時間に応じた時間遅れに相当する位相差を乗算してから、加算（インコヒーレント積分）を行う。それによって、インコヒーレント積分による損失を低減することができる。その結果、受信感度を改善できる。
【００３７】
実施の形態２
図５は、本発明の実施の形態２に係る信号処理装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態２では、受信信号が周波数変調または位相変調されている場合を想定して、位相差データを設定する。実施の形態２の信号処理装置１０は、実施の形態１の構成に位相差設定部７が追加されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３８】
実施の形態１では、位相差データは時間遅れによる位相のみを乗算するように説明していたが、これは例えばレーダ信号が位相や周波数変調を行わない方式の場合である。レーダが位相や周波数変調を行う場合には、その変調による影響も加味することができる。
【００３９】
例えば、チャープ方式（リニア、アップチャープ）の周波数変調を行うレーダを考えると、レーダの搬送波Ｓ（ｔ）は、
Ｓ(ｔ) ＝ ｅｘｐ[ｊ(２παｔ)・ｔ] ＝ ｅｘｐ[ｊ２παｔ２]
と表現することができる。ここで、αはチャープ率［Ｈｚ／ｓ］である。このようなチャープ信号を受信する際には、実施の形態１で説明した位相差にチャープ分を加味して、ｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）のフレームの周波数ωｋ（ｋ＝１〜ｎ）の位相差データを、
ｅｘｐ[−ｊωｋ((ｉ−１)α・Δｔ)]
とすることで、チャープ信号を雑音から分離して検出することができる。位相差設定部７は、例えば、所定のチャープ率の位相差データを設定する。
【００４０】
同様に、他のチャープ変調やその他の周波数／位相変調のレーダ信号に対しても、その変調の時間関数を定義することができれば、その関数を模擬した位相成分を加味して乗算することで、それらの信号を検出して分析することが可能である。位相差設定部７は、上述のリニア、アップチャープに限らず、他のチャープ変調やその他の周波数／位相変調に応じた位相差データを設定できるように構成するのが望ましい。
【００４１】
図６は、実施の形態２の信号処理動作の一例を示すフローチャートである。位相差設定部７は、信号受信に先立って、例えば、所定のチャープ率の位相差データを設定する（ステップＳ２０）。その後、図４の信号処理と同様に、ステップＳ１０〜ステップＳ１６の処理を行う。位相差設定部７によって、任意の変調の位相差を設定することができる。その結果、任意の変調の信号を雑音から分離して検出することができる。
【００４２】
実施の形態３
実施の形態２では、信号の周波数／位相変調を想定して、それを加味した位相差データを設定した。しかし、例えば未知のレーダ信号を受信する場合には、あらかじめどのような周波数／位相変調が受信信号に加わっているか知ることができない。このような場合には、あらかじめいくつかの想定する候補の周波数／位相変調パターンを準備しておき、それらの変調パターンの位相差データを乗算して加算した補正周波数データのうち、最も高い値をとるものを、受信信号の変調に近いものとして推定することができる。さらに、補正周波数データで最も高い値を出すものを選び出して、またその変調のパラメータに近い値でさらに計算していくなどのイテレーションにより、パラメータを推定していくことも可能である。
【００４３】
図７は、本発明の実施の形態３に係る信号処理装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態３の信号処理装置１０は、実施の形態２の構成に加えて、ＦＦＴ部２で生成する区間周波数データを記憶する区間周波数記憶部９と、イテレーション部８を備える。その他の構成は、実施の形態２と同様である。
【００４４】
区間周波数記憶部９は、ＦＦＴ部２で生成する区間周波数データを順次、蓄積記憶する。乗算部３は、区間周波数記憶部９に蓄積された区間周波数データにそのフレームに設定された位相差データを乗算する。メモリ５および加算部６の処理は、実施の形態２と同様である。
【００４５】
イテレーション部８は、変調のパターンとそのパラメータを選択または算出して、位相差設定部７に設定する。位相差設定部７は、設定された変調のパターンとそのパラメータに従って、フレームごとの位相差データを設定する。
【００４６】
乗算部３は、位相差データが設定されるごとに、区間周波数記憶部９に蓄積された区間周波数データに位相差データを乗算し、補正区間周波数データを生成してメモリ５に蓄積する。加算部６は、位相差データが設定されるごとに、補正区間周波数データの絶対値をとって所定のフレーム数分、周波数ごとに加算する。加算部６は、生成した補正周波数データをイテレーション部８に送る。イテレーション部８は、変調のパターンとそのパラメータを変えて、位相差設定部７に設定し、乗算部３と加算部６は処理を繰り返す。
【００４７】
イテレーション部８は、設定した複数の変調のパターンとそのパラメータについて加算された補正周波数データのうち、最も高い値を示す補正周波数データに対する変調のパラメータを選択する。そしてそのパラメータを含む、所定のパラメータ領域で複数のパラメータを設定し、それぞれのパラメータを位相差設定部７に送る。位相差設定部７、乗算部３および加算部６は、前と同じ区間周波数データに対して、設定されたパラメータごとに同じ処理を繰り返す。
【００４８】
イテレーション部８は、所定の条件に適合するまで、例えば、前回の繰り返しの補正周波数データとの差が閾値以下になるまで、パラメータ領域を小さくして複数のパラメータの設定をくりかえし行う。こうして、所望の精度で受信信号に含まれる特定の変調の信号を検出することができる。
【００４９】
受信信号に含まれるのは、１つの変調の信号とは限らないので、変調のパターンを変えて、さらに上述のイテレーション処理を繰り返してもよい。
【００５０】
図８は、実施の形態３の信号処理動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、所定のフレーム数分の受信信号が、Ａ−Ｄ変換器１で変換され、ＦＦＴ部２で区間周波数データが生成されて区間周波数記憶部９に蓄積された状態であることを想定する。
【００５１】
イテレーション部８は、変調とパラメータの複数の組を設定する（ステップＳ３０）。そして、その組の１つを選択して位相差設定部７に送る（ステップＳ３１）。位相差設定部７は、設定された変調とパラメータの組の位相差データを設定する（ステップＳ３２）。
【００５２】
乗算部３は、区間周波数記憶部９に蓄積されている区間周波数データに位相差データを乗算して、補正区間周波数データを生成する（ステップＳ３３）。加算部６は、所定のフレーム数に亘って、補正区間周波数データの絶対値を周波数ごとに加算する（ステップＳ３４）。図８のフローチャートでは、図４または図６のフレームごとの繰り返しループの記載を省略している。
【００５３】
設定した変調とパラメータの組の残りがまだあれば（ステップＳ３５；ＹＥＳ）、ステップＳ３１に戻って、まだ位相差データを設定していないパラメータを選択して、乗算と加算を繰り返す。
【００５４】
設定した変調とパラメータの組のすべてについて、乗算と加算を終えたら（ステップＳ３５；ＮＯ）、生成した補正周波数データのうち最も高い値を示す補正周波数データに対する変調とパラメータを選択する（ステップＳ３６）。その補正周波数データが演算を終了する（収束する）条件に適合しなければ（ステップＳ３７；ＮＯ）、ステップＳ３０に戻る。選択した変調とパラメータを含むパラメータ領域で複数のパラメータ（変調とパラメータの組）を設定する。そして、ステップＳ３１〜ステップＳ３７の処理を繰り返す。
【００５５】
生成した補正周波数データが条件に適合するまで、変調とパラメータの複数の組の設定を繰り返す。生成した補正周波数データが条件に適合したら（ステップＳ３７；ＹＥＳ）、最終的な補正周波数データを出力して（ステップＳ３８）、信号処理を終了する。
【００５６】
以上説明したように、実施の形態３の信号処理装置１０によれば、受信信号に含まれる未知の変調の信号を、雑音から分離して検出することができる。
【００５７】
実施の形態の信号処理装置１０のうち、ＦＦＴ部２、乗算部３、加算部６、位相差設定部７およびイテレーション部８は、コンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）または専用の電子回路で構成することができる。
【００５８】
図９は、本発明の実施の形態に係る信号処理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図９は、図１、図５または図７の信号処理装置１０の構成を示す。
【００５９】
信号処理装置１０は、図９に示すように、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５、入出力部２６およびＡ−Ｄ変換器１を備える。主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５および入出力部２６はいずれも内部バス２０を介して制御部２１に接続されている。
【００６０】
制御部２１はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されている制御プログラム２９に従って、信号処理を実行する。
【００６１】
主記憶部２２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、外部記憶部２３に記憶されている制御プログラム２９をロードし、制御部２１の作業領域として用いられる。
【００６２】
外部記憶部２３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc ReWritable）等の不揮発性メモリから構成され、上述の処理を制御部２１に行わせるための制御プログラム２９を予め記憶し、また、制御部２１の指示に従って、この制御プログラム２９が記憶するデータを制御部２１に供給し、制御部２１から供給されたデータを記憶する。外部記憶部２３は、例えば、区間周波数データ、補正区間周波数データおよび補正周波数データ、ならびに、位相差データを記憶する。
【００６３】
操作部２４はキーボードおよびマウスまたはタッチパネルなどのポインティングデバイス等と、キーボードおよびポインティングデバイス等を内部バス２０に接続するインタフェース装置から構成されている。操作部２４を介して、例えば、変調パターンとパラメータ、または演算の収束に関する入力操作を受付ける。
【００６４】
表示部２５は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）もしくは有機ＥＬディスプレイなどから構成され、例えば、設定した変調とパラメータ、算出した補正周波数データなどを表示する。
【００６５】
入出力部２６は、Ａ−Ｄ変換器１と接続するシリアルインタフェースまたはＬＡＮ（Local Area Network）インタフェースから構成されている。入出力部２６を介して、Ａ−Ｄ変換器１からディジタル信号を入力する。
【００６６】
信号処理装置１０のＦＦＴ部２、乗算部３、加算部６、位相差設定部７およびイテレーション部８の処理は、制御プログラム２９が、制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、表示部２５および入出力部２６などを資源として用いて処理することによって実行する。
【００６７】
その他、前記のハードウェア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。例えば、ＦＦＴ部２の処理を行う専用の回路またはＤＳＰなどを設けて、ＦＦＴ部２の処理を制御プログラム２９で行わず、専用のハードウェアで行ってもよい。
【００６８】
制御部２１、主記憶部２２、外部記憶部２３、操作部２４、内部バス２０などから構成される制御処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する信号処理装置１０を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで信号処理装置１０を構成してもよい。
【００６９】
信号処理装置１０の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。
【００７０】
また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS：Bulletin Board System)に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１  Ａ−Ｄ変換器、２  ＦＦＴ部、３  乗算部、４  位相差データ記憶部、５  メモリ、６  加算部、７  位相差設定部、８  イテレーション部、９  区間周波数記憶部、１０  信号処理装置、２０  内部バス、２１  制御部、２２  主記憶部、２３  外部記憶部、２４  操作部、２５  表示部、２６  入出力部、２９  制御プログラム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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