(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）未知のデジタル位相変調信号の周波数領域データを生成し、
（ｂ）該周波数領域データから上記未知のデジタル位相変調信号の見積搬送波周波数を求め、
（ｃ）該見積搬送波周波数に基づいて未知のデジタル位相変調信号の時間領域データを検波演算し、時間領域の直交座標データを求め、
（ｄ）該直交座標データの各点において何れか一方の座標が極値となるシンボル点を求め、
（ｅ）これらのシンボル点のみを複数の分割領域で構成された座標平面上にプロットし、
（ｆ）上記複数の分割領域の中で上記シンボル点がプロットされなかった分割領域の数を計数し、
（ｇ）上記見積搬送波周波数を変化させ、
（ｈ）上記ステップ（ｃ）〜（ｇ）を繰り返し、上記シンボル点がプロットされなかった分割領域の数が最大となるときの上記見積搬送波周波数に基づいて、上記未知のデジタル位相変調信号の時間領域データを検波演算し、
（ｉ）この結果得られたデータを表示スクリーン上に表示することを特徴とするデジタル位相変調方式判定表示方法。
【請求項２】
上記ステップ（ａ）において、上記未知のデジタル位相変調信号の時間領域データを生成し、
該時間領域データをＦＦＴ演算することにより上記周波数領域データを生成することを特徴とする請求項１記載のデジタル位相変調方式判定表示方法。
【請求項３】
上記ステップ（ｃ）において、上記周波数領域データを逆ＦＦＴ演算することにより上記時間領域データを求めることを特徴とする請求項１記載のデジタル位相変調方式判定表示方法。
【請求項４】
上記ステップ（ｃ）において、上記未知のデジタル位相変調信号の上記周波数領域データの中心周波数と上記見積搬送波周波数との差で上記時間領域データを検波演算することを特徴とする請求項１記載のデジタル位相変調方式判定表示方法。
【請求項５】
（ａ）未知のデジタル位相変調信号の周波数領域データを生成し、
（ｂ）該周波数領域データから上記未知のデジタル位相変調信号の見積搬送波周波数を求め、
（ｃ）該見積搬送波周波数に基づいて未知のデジタル位相変調信号の時間領域データを検波演算し、時間領域の直交座標データを求め、
（ｄ）該直交座標データの各点において何れか一方の座標が極値となるシンボル点を求め、
（ｅ）上記直交座標データを極座標データに座標変換し、
（ｆ）該極座標データから上記シンボル点に対応するデータ点を抽出し、
（ｇ）これらの抽出したデータ点のみを複数の分割領域で構成された極座標平面上にプロットし、
（ｈ）上記複数の分割領域の中でデータ点がプロットされなかった分割領域の数を計数し、
（ｉ）上記見積搬送波周波数を変化させ、
（ｊ）上記ステップ（ｃ）〜（ｉ）を繰り返し、上記データ点がプロットされなかった分割領域の数が最大となるときの上記見積搬送波周波数に基づいて、上記未知のデジタル位相変調信号の時間領域データを検波演算し、
（ｋ）この結果得られたデータを表示スクリーン上に表示することを特徴とするデジタル位相変調方式判定表示方法。
【請求項６】
上記ステップ（ａ）において、上記未知のデジタル位相変調信号の時間領域データを生成し、
該時間領域データをＦＦＴ演算することにより上記周波数領域データを生成することを特徴とする請求項５記載のデジタル位相変調方式判定表示方法。
【請求項７】
上記ステップ（ｃ）において、上記周波数領域データを逆ＦＦＴ演算することにより上記時間領域データを求めることを特徴とする請求項５記載のデジタル位相変調方式判定表示方法。
【請求項８】
上記ステップ（ｃ）において、上記未知のデジタル位相変調信号の上記周波数領域データの中心周波数と上記見積搬送波周波数との差で上記時間領域データを検波演算することを特徴とする請求項５記載のデジタル位相変調方式判定表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未知の無線機からの受信信号のデジタル位相変調方式を判定するためのデジタル位相変調方式判定表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
無線機のデジタル位相変調方式として、ＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ等の種々のデジタル位相変調方式が存在する。このようなデジタル位相変調方式は、受信信号の搬送波周波数及び位相が既知であれば、その精確な周波数及び位相で受信信号を同期検波し、その検波したデータをグラフ表示することにより容易に確認することができる。すなわち、各デジタル位相変調方式に応じて、位相の変化点に対応した特有のシンボル・パターンが決まっているからである。このように、従来の信号解析システムでは、デジタル位相変調方式が既知の入力信号を解析することにより、精確な搬送波周波数及び位相に基づいて適正な同期検波を行うことができる。
【０００３】
しかし、未知の無線機からの入力信号の場合には、デジタル位相変調方式が不明であり、その信号の搬送波周波数及び位相も未知なので、その入力信号を適正に同期検波することができない。入力信号から搬送波信号を抽出するためには、デジタル位相変調方式が既知でなければならず、未知のデジタル位相変調方式の入力信号に対しては、考えられる全ての方式に夫々対応した多数の回路を用意し、適正な同期検波ができるまで切替使用する如き方法しかないことになるが、このような試行錯誤の解析方法は極めて煩雑でコストも嵩む欠点がある。したがって、未知の無線機からの入力信号を精確に同期検波してグラフ表示することは困難であり、未知の無線機からの受信信号からその未知の無線機のデジタル位相変調方式を判定することも極めて困難であった。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、未知の無線機からの入力信号のデジタル位相変調方式を精確かつ簡単に判定することが可能なデジタル位相変調方式判定表示方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、未知の無線機からの入力信号のデジタル位相変調方式を自動的に判定するデジタル位相変調方式判定表示方法を提供する。前提として、受信信号の同相成分（Ｉ成分）及び直交成分（Ｑ成分）を直交座標平面又は極座標平面上に表示すると、デジタル位相変調方式に応じてシンボル・パターンが異なることを利用するものである。よって、未知の無線機からの入力信号からデジタル位相変調方式を判定するための表示を行うため、以下のような手順を採用した。先ず、未知のデジタル位相変調信号の周波数領域データを生成し、この周波数領域データから上記未知のデジタル位相変調信号の見積搬送波周波数を求める。次に、この見積搬送波周波数に基づいて未知のデジタル位相変調信号の時間領域データを検波演算し、時間領域の直交座標データを求め、この直交座標データの各点において何れか一方の座標が極値となるシンボル点を求め、これらのシンボル点のみを複数の分割領域で構成された座標平面上にプロットし、上記複数の分割領域の中で上記シンボル点がプロットされなかった分割領域の数を計数するという一連の動作を見積搬送波周波数を変化させながら順次繰り返し実行する。この結果、シンボル点がプロットされなかった分割領域の数が最大となるときの見積搬送波周波数が真の搬送波周波数として求められる。この搬送波周波数に基づいて、未知のデジタル位相変調信号の時間領域データを検波演算し、この結果得られたデータを表示スクリーン上に表示する。
【０００６】
本発明によれば、時間領域の直交座標データを求める検波演算は、比較的計算負荷が重いので、計算負荷を低減する方法も採用できる。すなわち、全てのシンボル点を直交座標データから求めるのではなく、直交座標データを極座標データに座標変換し、前に求めたシンボル点に対応するデータを極座標データから抽出する。これにより、直交座標データからシンボル点を直接求める計算負荷が格段に軽減し、処理の高速化が図られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明のデジタル位相変調方式判定表示方法を使用するのに好適な解析システムの構成の一例を示すブロック図である。アンテナ１０は、未知又は既知の無線機の出力信号の電波を受信するものである。このアンテナ１０により受信された信号は、受信器及び周波数変換器として機能するダウンコンバータ１２に供給され、中間周波数信号に変換される。この中間周波数信号は、デジタル・スペクトラム・アナライザ１４に供給され、デジタル・データ列（時間領域）に変換され、更にＦＦＴ処理によりデジタル周波数成分データに変換され、メモリ（図示せず）に記憶される。その後、メモリ内のデジタル周波数成分データは、コンピュータ１６に送られる。このコンピュータ１６は、表示スクリーン１８を有し、測定結果、解析結果、システムの設定状態等のシステム全体の制御に必要な情報の表示をする。ダウンコンバータ１２としては、例えば、ソニー・テクトロニクス社製の２７８４型スペクトラム・アナライザ等が好適であり、デジタル・スペクトラム・アナライザ１４としては、ソニー・テクトロニクス社製の３０５５型リアルタイム・スペクトラム・アナライザ等が好適である。しかし、その他の適当な測定機器を使用できることは勿論である。ただし、デジタル・スペクトラム・アナライザ１４としては、解析精度の向上のために時間的に切れ目なくデータを解析することが望ましいので、リアルタイム解析機能を有することが好適である。なお、デジタル・スペクトラム・アナライザにおけるリアルタイム解析機能については、当業者には周知であり、本願発明と直接関係するものではないので説明は省略する。
【０００８】
データ解析は、コンピュータ１６がソフトウェアに従って実行する。図１及び図２は、本発明のデジタル位相変調方式判定表示方法に従ってコンピュータ１６が実行する処理の流れ図の一例である。先ず、アンテナ１０及びダウン・コンバータ１２を介してデジタル・スペクトラム・アナライザ１４に入力された未知の無線機からの信号の周波数領域データを生成する（ステップ１００）。具体的には、入力信号をデジタイズして時間領域データを生成し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を実行して周波数領域データを生成する。次に、生成した周波数領域データに基づき、見積搬送波周波数を計算する（ステップ１０２）。この搬送波周波数の見積もり計算は、周波数領域データの振幅の全体の累算値の２分の１の値に対応する周波数値を採用する。このような見積もり計算で求めた見積搬送波周波数の値は、実際の入力信号の搬送波周波数に一致するとは限らないが、後述するような処理により、徐々に真の値に近似させていくことができる。
【０００９】
次に、見積搬送波周波数に基づいて入力信号の時間領域データを検波演算し、時間領域の直交座標データを求める（ステップ１０４）。この場合に使用する入力信号の時間領域データは、デジタル・スペクトラム・アナライザ１４で使用したデータをそのまま用いても良いし、ステップ１００で生成した周波数領域データに対して逆ＦＦＴ演算処理を実行して求めても良い。また、検波演算とは、ハードウエアによる検波と類似の処理をコンピュータ１６の演算により行うことを意味する。すなわち、時間領域の直交座標データは、Ｉ（同相）軸とＱ（直交）軸の直交座標平面上で表されるものである。この直交座標データは、入力信号のデジタル位相変調方式が既知であり、搬送波周波数及び位相も既知であれば、精確に同期検波が可能で、Ｉ−Ｑ座標平面上にデータをプロットすると、各デジタル位相変調方式に対応したシンボル・パターンが表示されるものであるが、本発明においては、この時点ではデジタル位相変調方式も搬送波周波数も未知であり、近似的な検波演算を行っているに過ぎない。具体的には、検波演算は、以下のような数式１及び数式２に基づいて実行される。
【００１０】
【数１】
ａ＝ｃｏｓωｘ
ｂ＝ｓｉｎωｘ
ω＝２πＦＴ
Ｆ：周波数領域幅の中心周波数と見積搬送波周波数との差
Ｔ：サンプリング周期
ｘ：データ変数
【数２】
Ｉ（ｘ）＝ａ・ｉ（ｘ）＋ｂ・ｑ（ｘ）
Ｑ（ｘ）＝ａ・ｑ（ｘ）−ｂ・ｉ（ｘ）
ｉ（ｘ）：時間領域の同相成分データ
ｑ（ｘ）：時間領域の直交成分データ
Ｉ（ｘ）：直交座標データのＩ軸成分データ
Ｑ（ｘ）：直交座標データのＱ軸成分データ
上記の検波演算を実行することにより、時間領域の直交座標データＩ（ｘ）及びＱ（ｘ）が得られる。ここで得られた直交座標データは、精確な同期検波により得られたものではなく、近似的な見積もり計算の結果であることに留意されたい。
【００１１】
次に、この直交座標データの各点において、何れか一方の座標が極値となるシンボル点を求める（ステップ１０６）。シンボル点は、位相変調における位相の変化時点に対応すると考えられる点であり、位相の変化時点において、同相成分座標Ｉ（ｘ）又は直交成分データＱ（ｘ）の何れか一方が極値（極大値又は極小値）となると考えられるからである。
【００１２】
次に、ステップ１０６で求めたシンボル点を複数の分割領域で構成された座標平面上にプロットする（ステップ１０８）。この場合の座標平面は、直交座標平面でも極座標平面でも構わない。どのような座標平面でも、複数の小さな分割領域で区分されていれば良い。また、各分割領域の形状も特に限定する必要もないので、採用する座標平面に都合の良い分割領域を採用できる。また、ここで言う「プロット」という処理は、実際に座標平面をスクリーン上に表示して行う必要は全くない。座標平面上の座標データを記録するだけで十分である。つまり、その座標平面上の複数の領域の各々にシンボル点が存在するか否かをコンピュータ１６が判断できれば十分であり、観測者が判断する必要はない。
【００１３】
次に、座標平面を構成する複数の分割領域の中で、シンボル点が１つもプロットされなかった分割領域の数を計数する（ステップ１１０）。その後、見積搬送波周波数を所定値だけ変化させる（ステップ１１２）。以上のステップ１０４から１１２までの処理を見積搬送波周波数の検索範囲に亘って順次繰り返し実行する。検索範囲の全ての処理が終了すると（ステップ１１４）、シンボル点がプロットされなかった分割領域の数が最大となる見積搬送波周波数を求め、これを真の搬送波周波数と見なし（ステップ１１６）、その周波数に基づいて入力信号の時間領域データを再度検波演算する（１１８）。この結果得られたデータを表示スクリーン上の座標平面（Ｉ−Ｑ座標平面）にグラフ表示する（ステップ１２０）。この結果、入力信号のデジタル位相変調方式に対応したシンボル・パターンが表示されるので、通常の知識を有する当業者は、一目瞭然に未知の入力信号のデジタル位相変調方式を判断することができる。
【００１４】
見積搬送波周波数の検索範囲は、最初に求めた見積搬送波周波数を中心とした所定の周波数範囲であり、例えば、周波数領域データ幅が２００ｋＨｚの場合で６．２５ｋＨｚである。そして、検索処理の際の見積搬送波周波数の検索ステップは、例えば、約４Ｈｚである。これらの値は一例であって、他の検索範囲及び検索ステップで実行できることは勿論である。
【００１５】
上述の処理において、ステップ１０４で実行する検波演算の処理は、三角関数の計算を含んでいるので、比較的時間がかかる。そこで、全ての検索範囲内の検索ステップ毎に数式１及び数式２の計算を実行するのは必ずしも適切ではない。勿論、理論的には全てステップ１０４の検波演算を行えば良いのであるが、精度を殆ど犠牲にすることなく、もっと高速に計算を行う方法を採用しても良い。
【００１６】
すなわち、検索範囲の全体に亘り、検索ステップ毎に全て検波演算を実行するのではなく、検索範囲を例えば複数等分し、各検索分割領域毎に１回ずつ検波演算を実行し、その結果得られたシンボル点のデータを利用して、各検索分割領域内の残りの検索ステップの計算を簡単化することができる。一例として、最初に計算した見積搬送波周波数を中心として２０の検索分割領域を設定し、各検索分割領域毎に８０回の検索ステップを実行する場合を説明する。この場合、ステップ１０４の検波演算を実行するのは、全体で２０回（各検索分割領域毎に１回）だけであり、各検索分割領域毎に残りの７９回は、近似計算を行う。この場合の処理手順を図３の流れ図に示す。
【００１７】
図３の流れ図は、図１のステップ１０８〜１１０までの処理に替わるものであり、計算負荷を軽減するための処理である。なお、図２の処理は、２０の分割領域の各々における処理を示すものであり、検索範囲の全体では、図３の処理を検索範囲を変化させつつ２０回繰り返すことになる。
【００１８】
図２において、図１のステップ１０４で求めた直交座標データを極座標データ（ｒ，φ）に座標変換する（ステップ２００）。次に、極座標データから直交座標データのシンボル点に対応するデータ点を抽出する（ステップ２０２）。この処理は、単純に直交座標データのシンボル点と序列が同じ位置にあるデータ点を極座標データから抽出するだけなので、従来のように、面倒な検波演算及びシンボル点の探索処理を省略した極めて簡単な計算である。次に、極座標データから抽出したシンボル点に対応するデータ点を複数の分割領域で構成された座標平面上にプロットする（ステップ２０４）。次に、シンボル点及びシンボル点に対応するデータ点がプロットされなかった分割領域の数を計数する（ステップ２０６）。更に、極座標データ（ｒ，φ）の偏角成分φのみを所定角度だけ変化させた極座標データ（ｒ，φ＋Δφ）を生成する（ステップ２０８）。この処理は、図１の場合には面倒な検波演算を実行して直交座標データを生成するステップ１０４の処理に対応するものであり、極座標データ（ｒ，φ）の動径成分ｒを変化させず、偏角成分φのみを微小変化させるだけで、検索精度を落とさずに計算処理の負荷を大幅に軽減している。
【００１９】
以上のステップ２００〜２０８の処理は、判断ステップ２１０により、１つの検索分割領域の処理が終了するまで繰り返し実行される。すなわち、この例では、１つの検索分割領域の処理が８０回繰り返されることになる。検索分割領域の処理は２０回繰り返されるので、全体では８０×２０＝１６００回の処理が実行される。この処理の中で、図１の検波演算（ステップ１０４）が実行されるのは２０回のみであり、図３の処理が７９×２０＝１５８０回繰り返される。この結果、計算負荷が格段に軽減し、処理の高速化が実現できる。なお、上述の計算処理の実行回数は任意であり、この事例に限定されないことは勿論である。
【００２０】
図５〜図８は、本発明により得られたコンピュータ１６の表示スクリーン１８上における表示結果のハードコピー出力例を示している。「Ｉ−Ｑ」と表示された座標平面表示において、濃度の高い（濃い）点の集合部分がシンボル点又はシンボル点に対応するデータ点を表している。シンボル点以外の線状の表示は、シンボル点以外のデータに基づく表示であり、位相の変化の様子を表しているが、デジタル位相変調方式の判定のためにはシンボル点又はシンボル点に対応するデータ点の表示があれば十分である。図５では、「ＱＰＳＫ」のシンボル・パターン表示が明瞭に示され、図６では、「１６ＱＡＭ」のシンボル・パターンが明瞭に表示され、図７では「６４ＱＡＭ」のシンボル・パターン表示が明瞭に示され、図８では、「１／πシフトＱＰＳＫ」のシンボル・パターン表示が明瞭に示されている。以上の表示から、当業者は一目瞭然に未知の入力信号のデジタル位相変調方式を判定することが可能である。
【００２１】
以上、本発明の好適実施例を説明したが、本発明は、上述の実施例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱することなく、種々の変形及び修正を加え得ることは当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を示す流れ図の一部分である。
【図２】本発明の方法を示す図１の部分以外の流れ図である。
【図３】本発明の方法の他の実施の形態の一例を示す流れ図である。
【図４】本発明を適用するのに好適なシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に基づくコンピュータ・ディスプレイ表示の一例を示す中間調画像である。
【図６】本発明に基づくコンピュータ・ディスプレイ表示の他の例を示す中間調画像である。
【図７】本発明に基づくコンピュータ・ディスプレイ表示の他の例を示す中間調画像である。
【図８】本発明に基づくコンピュータ・ディスプレイ表示の更に別の例を示す中間調画像である。
【符号の説明】
１０  アンテナ
１２  ダウンコンバータ
１４  デジタル・スペクトラム・アナライザ
１６  コンピュータ
１８  表示スクリーン
【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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