(57)【要約】【課題】変調指数の推定精度を高めること。【解決手段】ベースバンド信号の周波数偏移変調により生成される無線信号を受信し、無線信号の位相変化量Ｘに基づいて無線信号の変調指数を算出する無線解析装置１０が提供される。無線解析装置１０は、ベースバンド信号のビットパターンと、該ベースバンド信号の帯域制限により生じる位相変化量Ｘの減少を補正するための補正値とを対応付けて記憶する記憶部１３と、無線信号の位相変化量Ｘに基づいてベースバンド信号のビットパターンを復元し、復元したビットパターンに対応する補正値Ｗを用いて無線信号の位相変化量Ｘを補正し、補正した位相変化量に基づいて変調指数を算出する演算部１２とを有する。【選択図】図１
2018029224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンド信号の周波数偏移変調により生成される無線信号を受信し、前記無線信号の位相変化量に基づいて前記無線信号の変調指数を算出する無線解析装置であって、
前記ベースバンド信号のビットパターンと、該ベースバンド信号の帯域制限により生じる前記位相変化量の減少を補正するための補正値とを対応付けて記憶する記憶部と、
前記無線信号の位相変化量に基づいて前記ベースバンド信号のビットパターンを復元し、復元したビットパターンに対応する前記補正値を用いて前記無線信号の位相変化量を補正し、補正した前記位相変化量に基づいて前記変調指数を算出する演算部と
を有する、無線解析装置。
【請求項２】
前記記憶部は、所定長のビット列における全てのビットパターンに対応する前記補正値を記憶し、
前記演算部は、前記ベースバンド信号が有するビット列のうち、予め設定されたビット長のビット列に対応する前記無線信号の位相変化量を前記補正値により全て補正し、補正した前記位相変化量に基づいて前記変調指数を算出する
請求項１に記載の無線解析装置。
【請求項３】
前記補正値は、前記ベースバンド信号の帯域制限に用いられるフィルタの種類及び前記フィルタのタップ係数に基づいて算出される
請求項１に記載の無線解析装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記位相変化量と前記補正値との積和を算出し、該積和の演算に用いた前記補正値の二乗和を算出し、前記積和を前記二乗和で除算した値を、前記帯域制限がない場合の前記位相変化量とみなして前記変調指数を算出する
請求項１に記載の無線解析装置。
【請求項５】
ベースバンド信号の周波数偏移変調により生成される無線信号を受信し、前記無線信号の位相変化量に基づいて前記無線信号の変調指数を算出する無線解析装置が、
記憶部から、前記ベースバンド信号のビットパターンと、該ベースバンド信号の帯域制限により生じる前記位相変化量の減少を補正するための補正値とを対応付ける情報を取得し、
前記無線信号の位相変化量に基づいて前記ベースバンド信号のビットパターンを復元し、復元したビットパターンに対応する前記補正値を用いて前記無線信号の位相変化量を補正し、補正した前記位相変化量に基づいて前記変調指数を算出する
無線解析方法。
【請求項６】
ベースバンド信号の周波数偏移変調により生成される無線信号を受信し、前記無線信号の位相変化量に基づいて前記無線信号の変調指数を算出するコンピュータに、
記憶部から、前記ベースバンド信号のビットパターンと、該ベースバンド信号の帯域制限により生じる前記位相変化量の減少を補正するための補正値とを対応付ける情報を取得し、
前記無線信号の位相変化量に基づいて前記ベースバンド信号のビットパターンを復元し、復元したビットパターンに対応する前記補正値を用いて前記無線信号の位相変化量を補正し、補正した前記位相変化量に基づいて前記変調指数を算出する
処理を実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線解析装置、無線解析方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信を行う際、干渉電波の存在が通信品質を低下させる要因となる。そのため、電波の干渉状況を監視し、電波の干渉を低減する対策がとられる。干渉を低減する対策としては、例えば、電波の出力を制御する方法や、電波を出力する機器の設置場所を変更する方法などがある。効果的な対策は、干渉する電波の性質によって異なる。
【０００３】
電波の性質は、変調に用いるパラメータや電波の制御方法など、無線規格で定められた仕様に依存する。そのため、空中を飛び交う電波の無線規格を検出できれば、電波の干渉を低減する効果的な対策をとれると期待される。しかし、電波を受信してデータを復元しても、そのデータから無線規格を詳細に判別できないことがある。
【０００４】
例えば、復元したデータから、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ＢＴ；登録商標）とＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）とを判別することは難しい。但し、無線規格によって変調に利用されるパラメータの範囲が異なることがある。一例として、ＧＦＳＫ（Gaussian Frequency-Shift Keying）を採用するＢＴでは０．２８から０．３５の範囲にある変調指数が利用され、ＢＬＥでは０．４５から０．５５の範囲にある変調指数が利用される。なお、変調指数はシンボル周期と周波数変化量との乗算値として定義される。
【０００５】
無線通信に利用する変調指数の範囲が異なる無線規格については、受信電波から変調指数を検出することで無線規格を判別することができる。そして、判別した無線規格に応じた干渉対策をとることが可能になる。従って、変調指数を正しく推定することが効果的な干渉対策に寄与する。変調指数の推定精度は、位相変化量の検出精度（周波数変化量の検出精度に相当）に依存する。しかし、ＧＦＳＫのようにベースバンド信号に帯域制限を施す変調方式の場合、送信するビットパターンに応じて位相変化量が変動する。
【０００６】
例えば、ビット値１に対してシンボル周期毎に＋Δだけ位相が増加し、ビット値０に対してシンボル周期毎に−Δだけ位相が減少する設定の場合、ベースバンド信号の帯域制限がなければ、ビットパターンによらず位相変化量はΔとなる。上記の帯域制限がある場合、例えば、ビットパターンが００１のときに末尾２ビットの部分で生じる位相変化量と、ビットパターンが１０１のときに末尾２ビットの部分で生じる位相変化量とは異なる。
【０００７】
上記の帯域制限がある場合に変調指数を推定する方法として、同じビット値が並ぶ特殊なビットパターン（０００…、１１１…）になる部分で、位相変化量Δを推定する方法が提案されている。この特殊なビットパターンの場合には位相変化量が最大になる。そのため、上記の帯域制限がある場合でも、ビットパターンを正しく復元できれば変調指数を精度良く推定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２３４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特殊なビットパターンが無線パケットの中に含まれる頻度は低い。ビットパターンを復元する際、実際には復元時に誤りが生じるため、特殊なビットパターンでない部分の位相変化量を推定に利用してしまうリスクがある。特殊なビットパターンの出現頻度が低いと、こうしたリスクが推定精度に及ぼす影響は小さくない。そのため、上記の提案方式を採用しても十分に変調指数の推定精度が得られないことがある。
【００１０】
１つの側面によれば、本開示の目的は、変調指数の推定精度を高めることが可能な無線解析装置、無線解析方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一態様によれば、ベースバンド信号の周波数偏移変調により生成される無線信号を受信し、無線信号の位相変化量に基づいて無線信号の変調指数を算出する無線解析装置が提供される。無線解析装置は、ベースバンド信号のビットパターンと、該ベースバンド信号の帯域制限により生じる位相変化量の減少を補正するための補正値とを対応付けて記憶する記憶部と、無線信号の位相変化量に基づいてベースバンド信号のビットパターンを復元し、復元したビットパターンに対応する補正値を用いて無線信号の位相変化量を補正し、補正した位相変化量に基づいて変調指数を算出する演算部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
変調指数の推定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る無線解析装置の一例を示した図である。
【図２】第２実施形態に係るシステムの一例を示した図である。
【図３】ＢＴパケットフォーマットの一例を示した図である。
【図４】ＢＬＥパケットフォーマットの一例を示した図である。
【図５】ＦＳＫ方式におけるＢＢ信号のビットパターンとＲＦ信号の位相遷移（トレリスダイアグラム）との関係を示した図である。
【図６】ＧＦＳＫ方式におけるＢＢ信号のビットパターンとＲＦ信号の位相遷移（トレリスダイアグラム）との関係を示した図である。
【図７】第２実施形態に係る無線解析装置の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【図８】第２実施形態に係る無線解析装置が有する機能の一例を示したブロック図である。
【図９】第２実施形態に係る補正値テーブルの一例を示した図である。
【図１０】第２実施形態に係る補正値の選択方法について説明するための図である。
【図１１】ＧＦＳＫ方式で通信する通信機器が有する機能の一例を示したブロック図である。
【図１２】第２実施形態に係る補正値テーブルの生成方法について説明するための図である。
【図１３】ガウシアンフィルタが有するフィルタ特性の一例を示した図である。
【図１４】帯域制限による影響が及ぶビット間の距離と正規化半値幅との関係について説明するための図である。
【図１５】第２実施形態に係る変調指数の推定方法を適用した場合のシミュレーション結果及び比較例のシミュレーション結果を示した図である。
【図１６】第２実施形態の一変形例（偏差補正）に係る無線解析装置の機能について説明するための図である。
【図１７】第２実施形態の一変形例（到来波判定）に係る無線解析装置の機能について説明するための図である。
【図１８】第２実施形態に係る変調指数の推定方法を示したフロー図である。
【図１９】第２実施形態の一変形例（偏差補正・到来波判定）に係る変調指数の推定方法を示したフロー図である。
【図２０】ＥＤＲパケットフォーマットの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において実質的に同一の機能を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００１５】
＜１．第１実施形態＞
図１を参照しながら、第１実施形態について説明する。第１実施形態は、帯域制限されたベースバンド信号（ＢＢ（Base-Band）信号）を周波数偏移変調（ＦＳＫ）して生成される無線信号（ＲＦ（Radio Frequency）信号）から変調指数を推定する方法に関する。特に、第１実施形態は、ＲＦ信号の位相変化量を補正し、補正後の位相変化量に基づいて変調指数の推定値を算出する方法に関する。
【００１６】
図１は、第１実施形態に係る無線解析装置の一例を示した図である。図１に示した無線解析装置１０は、第１実施形態に係る無線解析装置の一例である。
無線解析装置１０は、ＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号の位相変化量から変調指数を算出する。例えば、図１に示すように、無線解析装置１０は、無線装置２０が送信したＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号から無線装置２０が利用した変調指数を算出する。
【００１７】
無線装置２０は、ＢＢ処理部２１、フィルタ２２、及びＲＦ処理部２３を有する。ＢＢ処理部２１は、送信データのビット列に基づいてＢＢ信号を生成する。ＢＢ信号は、フィルタ２２に入力される。フィルタ２２としては、例えば、ガウシアンフィルタやコサインフィルタ（ex. raised cosine filters, square-root raised cosine filters）などが利用される。フィルタ２２は、ＢＢ信号の帯域を制限する。
【００１８】
図１（Ａ）に示すように、ＢＢ処理部２１から出力されるＢＢ信号は、例えば、ビット値（０又は１）に応じた振幅を持つ矩形波で表現される。一方、フィルタ２２により帯域制限されたＢＢ信号の波形は、図１（Ｂ）に示すように、振幅の立ち上がり又は立ち下がり部分（ビット値が０から１又は１から０に変化する部分）のエッジが滑らかな曲線になる。帯域制限によりＢＢ信号のエッジを滑らかにすることで、ＲＦ信号における周波数の偏移部分で生じる位相の不連続性を緩和でき、スプリアス（帯域外への不要輻射成分）を抑制することができる。
【００１９】
また、ＢＢ信号の帯域制限はＲＦ信号の位相変化量に影響を与える。
例えば、ＢＢ信号の帯域制限がない場合、ＲＦ信号の位相は、図１（Ａ）に示すトレリス図（トレリスダイアグラム）のように遷移する。つまり、ＲＦ信号の位相は、ビット値０に対応する区間で所定量ｄ（この例では２）だけ下降し、ビット値１に対応する区間でｄだけ上昇する。この例では、ビット列００１０に対応し、ＲＦ信号の位相は、トレリス図に記載した太線に沿って、下降（位相変化量：−２）、下降（位相変化量：−２）、上昇（位相変化量：＋２）、下降（位相変化量：−２）と順に変化する。
【００２０】
一方、ＢＢ信号の帯域制限がある場合、ＲＦ信号の位相は、図１（Ｂ）に示すトレリス図（トレリスダイアグラム）のように遷移する。図１（Ｂ）のトレリス図から明らかなように、前後のビット値に応じて位相変化量の大きさが異なる。例えば、ビット値が０から１に変化するエッジの部分に注目すると、ビット値０に対応する区間の位相変化量の大きさがｄより小さい。また、ビット値１に対応する区間の位相変化量の大きさは、ビット値１の後にビット値０が続くため、前のビット値１に対応する区間よりも小さい。
【００２１】
上記のように、ＢＢ信号の帯域制限がある場合、位相変化量の大きさがビットパターン（対象のビット値と前後のビット値との組み合わせ）に依存する。なお、位相変化量の大きさが低減しても、位相が変化する向き（上昇、下降；位相変化量の符号に対応）に与える影響は小さいため、位相変化量の符号に基づいて元のビット列を復元しうる。
【００２２】
しかし、変調指数の推定に与える影響は小さくない。変調指数は、ＲＦ信号のシンボル周期（シンボルレートの逆数）と、周波数変化量（単位シンボル区間における位相変化量の大きさ）との積で与えられる。シンボルレートが既知であれば、位相変化量の大きさを検出することで、そのＲＦ信号の変調に利用された変調指数を算出することができる。しかし、上記のように位相変化量の大きさがビットパターンに依存する場合、ＲＦ信号から精度良く変調指数を推定することは容易でない。
【００２３】
特殊なビットパターン０００や１１１の部分では、ＢＢ信号の帯域制限による位相変化量への影響が小さい（図１（Ｂ）のトレリス図を参照）。そのため、復元したビット列の中から、これら特殊なビットパターンを特定し、そのビットパターンに対応する区間の位相変化量を利用すれば変調指数を推定しうる。しかし、変調指数の推定に利用されるビット列の中に特殊なビットパターンが含まれる確率の低さから、ビット値の復元誤りによる影響が大きいなど、十分な推定精度が得られないことがある。
【００２４】
そこで、無線解析装置１０は、ビットパターンに応じて位相変化量を補正し、補正した位相変化量に基づいて変調指数を算出する。この方法によれば、変調指数の推定に利用されるビット列を全て利用することができ、上述したリスクを低減することができる。
【００２５】
図１に示すように、無線解析装置１０は、無線部１１、演算部１２、及び記憶部１３を有する。なお、説明の都合上、無線解析装置１０がアンテナを介して無線装置２０から送信されるＲＦ信号を受信する例について説明する。
【００２６】
無線部１１は、アンテナを介してＲＦ信号を受信する。また、無線部１１は、受信したＲＦ信号から位相変化量を検出する。なお、以下では、説明の都合上、ＲＦ信号から順次検出される位相変化量の集合を、ベクトルＸを用いて位相変化量Ｘと表現する場合がある。位相変化量Ｘの情報は演算部１２に入力される。
【００２７】
演算部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのプロセッサである。演算部１２は、例えば、記憶部１３又は他のメモリに記憶されたプログラムを実行する。記憶部１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性記憶装置、或いは、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの不揮発性記憶装置である。
【００２８】
記憶部１３は、ＢＢ信号のビットパターンと、ＢＢ信号の帯域制限により生じる位相変化量の減少を補正するための補正値とを対応付ける情報を記憶する。図１の例では、３ビットのビットパターンと補正値とを対応付けるテーブルが例示されている。例えば、ビットパターン１１１には補正値＋１、ビットパターン０００には補正値−１が対応付けられている。
【００２９】
上記の補正値は、ＢＢ信号の帯域制限に利用されるフィルタのフィルタ特性に基づいて決定される。例えば、ＧＦＳＫ方式の場合、ＢＢ信号の帯域制限にガウシアンフィルタが利用される。ガウシアンフィルタのフィルタ特性は、ガウス関数の形状を有する通過スペクトルの正規化半値幅（フィルタバンド幅）に依存するフィルタバンド幅パラメータαで表現される。αが大きいほど、帯域制限されたＢＢ信号のエッジが緩やかになる。この例では、αに基づいて上記の補正値が決定される。なお、他のフィルタを適用する場合も同様にフィルタバンド幅パラメータαに基づいて上記の補正値が決定されうる。
【００３０】
演算部１２は、ＲＦ信号の位相変化量Ｘに基づいてＢＢ信号のビットパターンを復元する。例えば、演算部１２は、位相変化量の符号が正の場合にビット値を１、位相変化量の符号が負の場合にビット値を０と判定する。例えば、図１（Ｃ）に示すように、位相変化量が−２、−１．２、＋０．８の場合、それぞれビット値０、０、１と判定される。
【００３１】
また、演算部１２は、上記の判定により得られたビット列の先頭から順に１ビットずつずらしながら所定ビット（図１の例では３ビット）のビットパターンを抽出する。そして、演算部１２は、記憶部１３の情報を参照し、抽出したビットパターンに対応する補正値を特定する。なお、以下では、説明の都合上、各ビットパターンに対応する補正値の集合を、ベクトルＷを用いて補正値Ｗと表現する場合がある。
【００３２】
例えば、図１（Ｃ）に示すように、ビットパターン００１が抽出された場合、演算部１２は、そのビットパターン００１に対応する補正値−０．６を特定する。この補正値−０．６は、ビットパターン００１の中央にあるビット値０に対応する位相変化量−１．２の補正に用いられる。上記の方法で補正値を順次特定することで、補正値Ｗが得られる。補正値Ｗが得られると、演算部１２は、位相変化量Ｘと補正値Ｗとを用いて補正後の位相変化量（位相変化量の基準値Ｘmod；Ｘmodはスカラー量）を算出する。
【００３３】
位相変化量の基準値Ｘmodは、例えば、下記の式（１）で与えられる。演算部１２は、帯域制限がない場合の位相変化量の推定値である位相変化量の基準値Ｘmodに基づいて変調指数を算出する。上記の方法を適用すると、上述した特殊なビットパターンとならない部分を変調指数の推定に利用することができる。そのため、より多くの位相変化量を変調指数の推定に利用でき、ビット値の復元誤りによる推定精度への影響が低減される。その結果、特殊なビットパターンを利用する方法に比べて高い推定精度が得られる。
【００３４】
【数１】
2018029224.tif 000003
【００３５】
なお、変調指数が推定できると、その変調指数から無線規格を特定することができる場合がある。例えば、ＢＴでは０．２８から０．３５の範囲にある変調指数が利用され、ＢＬＥでは０．４５から０．５５の範囲にある変調指数が利用される。周波数帯やヘッダ情報などからＢＴとＢＬＥとを判別することは容易でないため、変調指数を精度良く推定できれば、その変調指数を利用して両者を判別することが可能になる。ＦＳＫを採用する無線規格のうち、判別が難しい無線規格としては、例えば、超低消費電力型の近距離通信プロトコルであるＡＮＴ／ＡＮＴ＋などがある。
【００３６】
上記のような無線規格を採用する複数の無線装置が混在する環境で、電波の干渉要因を分析する際や干渉を抑制する制御を実施する際、無線規格が特定できれば分析や制御が容易になる。上述した第１実施形態の技術を適用することで、周波数帯やヘッダ情報などから判別が難しい無線規格を精度良く判別することが可能になり、無線環境の分析や管理が容易になる結果、環境改善への寄与が期待される。
【００３７】
以上、第１実施形態について説明した。
＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、帯域制限されたＢＢ信号に基づいて生成されたＲＦ信号から変調指数を推定する方法に関する。特に、第２実施形態は、ＲＦ信号の位相変化量を補正し、補正後の位相変化量に基づいて変調指数を推定する方法に関する。
【００３８】
［２−１．システム］
以下では、説明の都合上、図２に示したシステムを例に説明を進める。図２は、第２実施形態に係るシステムの一例を示した図である。
【００３９】
図２に例示したシステムは、通信機器５１、５２、５３、５４、５５と、無線解析装置１００とを含む。通信機器５１、５２、５３、５４、５５は、アンテナを用いて無線通信する機能を持つ電子機器である。なお、電子機器には、例えば、携帯電話やスマートフォンなどの無線端末、ＰＣ（Personal Computer）やサーバなどのコンピュータ、基地局や中継局などの無線通信装置、無線方式を採用するキーボードやマウスなどの周辺機器が含まれる。
【００４０】
例えば、通信機器５１、５２、５５は、ＢＴを用いて無線通信する。通信機能５３は、ＢＬＥを用いて無線通信する。通信機器５４は、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）を用いて無線通信する。ＢＴ、ＢＬＥでは、変調方式としてＧＦＳＫが採用されている。例えば、通信機器５５は、ガウシアンフィルタ（Filter）を用いてＢＢ信号を帯域制限し、帯域制限後のＢＢ信号をＦＳＫ変調してＲＦ信号を生成する。
【００４１】
ＢＴのパケットは、図３に示すようなフォーマット（ＢＴパケットフォーマット）を有する。図３は、ＢＴパケットフォーマットの一例を示した図である。図３に示すように、ＢＴパケットフォーマットは、ＡＣＣＥＳＳ  ＣＯＤＥ、ＨＥＡＤＥＲ、ＰＡＹＬＯＡＤの領域からなる。ＡＣＣＥＳＳ  ＣＯＤＥの領域は、さらに、ＰＲＥＡＭＢＬＥ、ＳＹＮＣ  ＷＯＲＤ、ＴＲＡＩＬＥＲの領域からなる。既知信号（１０１０又は０１０１）であるＰＲＥＡＭＢＬＥの領域は４ビットの長さである。
【００４２】
一方、ＢＬＥのパケットは、図４に示すようなフォーマット（ＢＬＥパケットフォーマット）を有する。図４は、ＢＬＥパケットフォーマットの一例を示した図である。図４に示すように、ＢＬＥパケットフォーマットは、ＰＲＥＡＭＢＬＥ、ＡＣＣＥＳＳ  ＡＤＤＲＥＳＳ、ＰＤＵ、ＣＲＣの領域からなる。既知信号（１０１０１０１０又は０１０１０１０１）であるＰＲＥＡＭＢＬＥの領域は８ビットの長さである。
【００４３】
上記のように、ＢＴ及びＢＬＥのパケットに含まれる既知信号（ＰＲＥＡＭＢＬＥ）は長さが短く、両者の既知信号に含まれるビットパターンには共通する部分が多い。そのため、既知信号から両者を判別することは容易でない。しかし、ＢＴで規定されている変調指数の範囲（０．２８から０．３５）と、ＢＬＥで規定されている変調指数の範囲（０．４５から０．５５）とは異なる。そのため、変調指数の差異を利用すれば、ＢＴとＢＬＥとを判別することができる。
【００４４】
無線解析装置１００は、通信機器５１、５２、５３、５４、５５が送信するＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号の変調指数に基づいて無線規格を特定する。そして、無線解析装置１００は、特定した無線規格をユーザ（システム管理者など）に通知する。例えば、通信機器５１、５２間の通信品質が劣化した場合に、通信品質の劣化を招いている干渉波の無線規格を特定できれば、ユーザは、その無線規格の通信機器に対して出力の抑制を指示して干渉波を抑制することなどが可能になる。
【００４５】
変調指数は、ＲＦ信号のシンボル周期（シンボルレートの逆数）と、周波数変化量（単位シンボル区間における位相変化量の大きさ）との積で与えられる。シンボルレートが既知であれば、位相変化量の大きさを検出することで、そのＲＦ信号の変調に利用された変調指数を算出することができる。
【００４６】
ＦＳＫ方式の場合、ＢＢ信号のビットパターンとＲＦ信号の位相との関係は、図５に示すようなトレリスダイアグラムで表現される。図５は、ＦＳＫ方式におけるＢＢ信号のビットパターンとＲＦ信号の位相遷移（トレリスダイアグラム）との関係を示した図である。ＦＳＫ方式の場合、ビット値が１の場合、そのビット値に対応する区間でＲＦ信号の位相が所定量だけ上昇する。一方、ビット値が０の場合、そのビット値に対応する区間でＲＦ信号の位相が所定量だけ下降する。
【００４７】
図５には、ビット列０００１０のＢＢ信号と、そのＢＢ信号に対応するＲＦ信号の位相遷移（太線）とが示されている。区間Ｔ1は最初のビット値０に対応するため、区間Ｔ1では位相が−２だけ変化する。同様に、区間Ｔ2、Ｔ3でも−２ずつ位相が変化する。区間Ｔ4はビット値１に対応するため、区間Ｔ4では位相が＋２だけ変化する。そして、ビット値０に対応する区間Ｔ5では位相が−２だけ変化する。
【００４８】
図５の例では、いずれの区間でも位相変化量の大きさは２であり、その位相変化量を検出すれば、変調指数を算出することができる。しかし、ＢＴやＢＬＥが採用するＧＦＳＫ方式の場合、ガウシアンフィルタによりＢＢ信号の帯域が制限される。この場合、ＢＢ信号の波形及びＲＦ信号の位相遷移は図６のようになる。図６は、ＧＦＳＫ方式におけるＢＢ信号のビットパターンとＲＦ信号の位相遷移（トレリスダイアグラム）との関係を示した図である。
【００４９】
ガウシアンフィルタにより帯域制限されたＢＢ信号は、ビット値が変化するエッジの部分で波形が緩やかな曲線になる。曲線の緩やかさは、ガウシアンフィルタのフィルタバンド幅パラメータαに依存する。αが大きいほど曲線が緩やかになる（α1＜α2＜α3）。ＢＢ信号のエッジが緩やかになることで、ＲＦ信号の周波数偏移部分に生じる位相の不連続性が緩和されてスプリアスの抑制に寄与する。
【００５０】
一方、図６に示すように、ＢＢ信号に対する帯域制限がＲＦ信号の位相変化量に影響する。図６の例では、区間Ｔ1、Ｔ2における位相変化量が−２、区間Ｔ3における位相変化量が−１．２、区間Ｔ4における位相変化量が＋０．８、区間Ｔ5における位相変化量が−１．２となっている。図６に示した区間Ｔ3、Ｔ4、Ｔ5における位相変化量の大きさが、図５に示した同区間における位相変化量の大きさに比べると小さい。
【００５１】
また、前後のビット値に応じて位相変化量の大きさが変化している。例えば、ビット値０に対応する区間Ｔ3は、前の区間Ｔ2に対応するビット値が０、後の区間Ｔ4に対応するビット値が１である。つまり、区間Ｔ3は、前後のビット値を含めたビット列のビットパターンが００１となる区間である。そして、ビットパターン００１に対応する区間Ｔ3の位相変化量は−１．２である。
【００５２】
他方、ビットパターン０１０に対応する区間Ｔ4の位相変化量は＋０．８、ビットパターン１００に対応する区間Ｔ5の位相変化量は−１．２である。また、ビットパターン０００に対応する区間Ｔ2の位相変化量は−２である。このように、ＢＢ信号の帯域を制限すると、ビットパターンに応じて位相変化量の大きさが変化する。そのため、任意の区間で検出された位相変化量をそのまま用いて変調指数を計算すると、変調指数の推定を誤ることになる。そこで、無線解析装置１００は、ＢＢ信号の帯域制限に起因して生じる位相変化量の変化を補正し、補正誤の位相変化量に基づいて変調指数を算出する。
【００５３】
以下、無線解析装置１００について、さらに説明する。
［２−２．ハードウェア］
無線解析装置１００の機能は、例えば、図７に示すようなハードウェアを用いて実現可能である。図７は、第２実施形態に係る無線解析装置の機能を実現可能なハードウェアの一例を示したブロック図である。
【００５４】
図７に示すように、無線解析装置１００は、アンテナ１０１と、ＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）１０２と、ＣＰＵ１０３と、ＲＯＭ１０４と、ＲＡＭ１０５と、Ｉ／Ｆ（Interface）１０６と、ディスプレイ（ＤＩＳＰ）１０７とを有する。
【００５５】
アンテナ１０１は、ＲＦ信号の送受信に用いるアンテナである。なお、アンテナ１０１の本数は２本以上であってもよい。ＲＦＩＣ１０２は、ＢＢ信号とＲＦ信号とを変換する回路である。ＣＰＵ１０３は、各種の計算を実行するプロセッサである。なお、ＣＰＵ１０３は、マルチプロセッサやマルチコアプロセッサなどの複数の演算ユニットを有するプロセッサであってもよい。
【００５６】
ＲＯＭ１０４は、ＣＰＵ１０３が演算に利用するプログラムを記憶するメモリである。ＲＡＭ１０５は、ＣＰＵ１０３が演算の実行中に利用するデータや、演算の途中で一時的に発生したデータなどの各種データを一時的に記憶するメモリである。
【００５７】
Ｉ／Ｆ１０６は、着脱可能な記録メディア１０８を接続するためのインターフェースである。記録メディア１０８は、例えば、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどである。ディスプレイ１０７は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＥＬＤ（Electro-Luminescence Display）などの表示装置である。
【００５８】
［２−３．機能］
無線解析装置１００は、図８のブロック図に示される機能を有する。図８は、第２実施形態に係る無線解析装置が有する機能の一例を示したブロック図である。
【００５９】
図８に示すように、無線解析装置１００は、記憶部１１１、受信部１１２、位相変化検出部１１３、ビット列復元部１１４、及び変調指数計算部１１５を有する。
なお、記憶部１１１の機能は、上述したＲＡＭ１０５などを用いて実現できる。受信部１１２、位相変化検出部１１３の機能は、上述したＲＦＩＣ１０２などを用いて実現できる。ビット列復元部１１４、変調指数計算部１１５の機能は、上述したＣＰＵ１０３などを用いて実現できる。
【００６０】
記憶部１１１には、補正値テーブル１１１ａが格納される。補正値テーブル１１１ａは、図９に示すように、ビットパターンと、位相変化量の補正に用いる補正値とを対応付けるテーブルである。図９は、第２実施形態に係る補正値テーブルの一例を示した図である。この例では、補正対象の位相変化量に対応するビット値を基準に前後１ビットずつのビット値を含む３ビットのビットパターンと、補正値とが対応付けられている。
【００６１】
３ビットのビットパターンは、１１１、１１０、０１１、０１０、０００、００１、１００、１０１の８通りである。補正値テーブル１１１ａでは、これら８通りのビットパターンに対して補正値が対応付けられている。
【００６２】
但し、ビットパターンが１１０、０１１の場合、トレリスダイアグラム（図６を参照）から明らかなように、これら２つのビットパターンに対応する位相変化量は同じになる。ビットパターンが００１、１００の場合も同様に、これら２つのビットパターンに対応する位相変化量は同じになる。そのため、補正値テーブル１１１ａにおいて、ビットパターン１１０、０１１には同じ補正値が対応付けられている。また、ビットパターン００１、１００には同じ補正値が対応付けられている。
【００６３】
受信部１１２は、ＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号を位相変化検出部１１３に入力する。ここでは、説明の都合上、ＧＦＳＫ方式を採用するＢＴでデータを送信する通信機器５５からＲＦ信号を受信する例について説明する。位相変化検出部１１３は、各シンボル区間におけるＲＦ信号の位相変化量を検出する。以下、区間Ｔn（ｎ＝０，１，２，…）で検出された位相変化量をＸnと表現し、ベクトルＸを用いて位相変化量の組｛Ｘ1，Ｘ2，…｝を位相変化量Ｘ（Ｘ＝（Ｘ1，Ｘ2，…））と表現する場合がある。
【００６４】
位相変化量Ｘは、ビット列復元部１１４に入力される。ビット列復元部１１４は、位相変化量Ｘに基づいてＢＢ信号のビット列を復元する。例えば、ビット列復元部１１４は、位相変化量Ｘn（ｎ＝０，１，２，…）の符号が正の場合にビット値１と判定し、符号が負の場合にビット値０と判定し、判定したビット値の組を復元したビット列として出力する。ビット列復元部１１４が出力したビット列は、変調指数計算部１１５に入力される。
【００６５】
変調指数計算部１１５は、位相変化検出部１１３が検出した位相変化量Ｘと、ビット列復元部１１４が復元したビット列とを用いて、変調指数の計算に利用する位相変化量の基準値Ｘmod（Ｘmodはスカラー量）を計算する。そして、変調指数計算部１１５は、位相変化量の基準値Ｘmodを用いて変調指数を計算する。
【００６６】
ここで、図１０の例を参照しながら、変調指数計算部１１５による計算の工程について、さらに説明する。図１０は、第２実施形態に係る補正値の選択方法について説明するための図である。図１０の例では、位相変化量の組｛−２．０，−２．０，−１．２，＋０．８，−１．２，…｝が得られている。この位相変化量の組に対応するビット列は０００１０…となる。
【００６７】
変調指数計算部１１５は、ビット列の先頭を基準に３ビットのビットパターンを抽出する。この例では、ビットパターン０００が抽出される。変調指数計算部１１５は、補正値テーブル１１１ａ（図９を参照）を参照し、ビットパターン０００に対応する補正値−１．０を選択する。そして、変調指数計算部１１５は、選択した補正値を、ビットパターン０００の中心ビットに対応する位相変化量Ｘ1の補正値とする。
【００６８】
次に、変調指数計算部１１５は、ビット列の先頭から１ビット右に移動したビットを基準に３ビットのビットパターンを抽出する。この例では、ビットパターン００１が抽出される。変調指数計算部１１５は、補正値テーブル１１１ａ（図９を参照）を参照し、ビットパターン００１に対応する補正値−０．６を選択する。そして、変調指数計算部１１５は、選択した補正値を、ビットパターン００１の中心ビットに対応する位相変化量Ｘ2の補正値とする。
【００６９】
同様に、変調指数計算部１１５は、１ビットずつ基準を移動させながらビットパターンを抽出し、抽出したビットパターンに対応する補正値を補正値テーブル１１１ａから選択する。そして、変調指数計算部１１５は、選択した補正値を、ビットパターンの中心ビットに対応する位相変化量の補正値とする。以下、位相変化量Ｘn（ｎ＝１，２，…）に対応する補正値をＷnと表記し、ベクトルＷ（Ｗ＝（Ｗ1，Ｗ2，…））を用いて補正値の組｛Ｗ1，Ｗ2，…｝を補正値Ｗと表現する場合がある。
【００７０】
変調指数計算部１１５は、位相変化量Ｘと補正値Ｗとを用いて位相変化量の基準値Ｘmodを計算する。例えば、変調指数計算部１１５は、下記の式（２）に基づいて位相変化量の基準値Ｘmodを計算する。つまり、変調指数計算部１１５は、位相変化量Ｘn（ｎ＝１，２，…）と補正値Ｗnとの積和を補正値Ｗnの二乗和で除算し（最適フィルタの処理に相当）、除算後の積和を位相変化量の基準値Ｘmodとする。
【００７１】
【数２】
2018029224.tif 000004
【００７２】
変調指数計算部１１５は、位相変化量の基準値Ｘmod（正値）と既知のシンボル周期（シンボルレートの逆数）との積を計算し、その積を変調指数として出力する。なお、位相変化量Ｘnのサンプリングタイミングがシンボルレートに等しく、位相変化量の基準値が位相変化量の最大値である場合、変調指数はＸmod／πとなる。この場合、変調指数計算部１１５は、Ｘmod／πを変調指数として出力する。変調指数の出力先は、例えば、ディスプレイ１０７などである。
【００７３】
ここで、基準値Ｘmodの計算について説明を補足する。
位相変化量Ｘは、補正値Ｗと基準値Ｘmodとを用いて下記の式（３）のように表現される。無線解析装置１００が受信する信号Ｓｉｇは、ノイズηを用いて下記の式（４）のように表現される。ＳＮ（Signal to Noise）が最良で正しくビット列が復元される場合にはノイズηを無視できるため、ＷとＳｉｇとの内積（下記の式（５）参照）から基準値Ｘmodが得られる。つまり、上記の式（２）に示す関係式が得られる。
【００７４】
【数３】
2018029224.tif 000005
【００７５】
（通信機器の機能）
ここで、図１１を参照しながら、通信機器５５の機能について述べる。図１１は、ＧＦＳＫ方式で通信する通信機器が有する機能の一例を示したブロック図である。
【００７６】
図１１に示すように、通信機器５５は、ＢＢ処理部５５ａ、帯域制限部５５ｂ、ＦＳＫ変調部５５ｃ、及び送信部５５ｄを有する。ＢＢ処理部５５ａは、送信するビット列に基づいてＢＢ信号を生成する。帯域制限部５５ｂは、ガウシアンフィルタによりＢＢ信号の帯域を制限する。ＦＳＫ変調部５５ｃは、帯域が制限されたＢＢ信号をＦＳＫ方式で変調してＲＦ信号を生成する。送信部５５ｄは、アンテナを介してＲＦ信号を送信する。
【００７７】
無線解析装置１００は、上記のような通信機器５５が送信したＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号に基づいて通信機器５５が利用した変調指数を推定する。既に述べたように、無線解析装置１００はＲＦ信号の位相変化量を補正し、補正後の位相変化量に基づいて変調指数を推定する。そのため、通信機器５５のようにＢＢ信号の帯域を制限する通信機器から送信されたＲＦ信号についても、変調指数を精度良く推定することが可能になる。
【００７８】
（補正値テーブルの生成方法）
ここで、図１２及び図１３を参照しながら、補正値テーブル１１１ａの生成方法について説明する。図１２は、第２実施形態に係る補正値テーブルの生成方法について説明するための図である。図１３は、ガウシアンフィルタが有するフィルタ特性の一例を示した図である。
【００７９】
補正値テーブル１１１ａに記載されている補正値は、図１２に示すように、フィルタバンド幅パラメータαに基づいて決定される。ガウシアンフィルタの場合、フィルタバンド幅パラメータαと、ガウス関数で表現される通過帯域のスペクトルにおける正規化半値幅とは、図１３に示すような関係を有する。図１３に示すように、αが大きいほど正規化半値幅が小さくなる。つまり、ＢＢ信号に対する帯域制限の影響が大きくなり、ＢＢ信号のエッジ（図６を参照）が緩やかになる。
【００８０】
一般に、フィルタのタップ係数（離散フィルタのインパルス応答）をｈ（ｔ）と表し、ＢＢ信号ｑ（ｔ）が＋１又は−１のレベルをとるとすると、フィルタを通過後のＢＢ信号ｙ（ｔ）は、下記の式（６）のように表現される。ここで、１シンボル分の長さをＴと表すと、ＦＳＫ方式で変調されたＦＳＫ信号（上記のＲＦ信号に対応）における（ｉ−１）ＴからｉＴまでの位相変化量ｐ（ｉ）は、下記の式（７）のように表現される。但し、ｚ（ｉ）は下記の式（８）で与えられ、ｇ（ａ）は下記の式（９）で与えられる。また、Ａはスカラー量である。
【００８１】
【数４】
2018029224.tif 000006
【００８２】
上記の式（７）から、補正値ｒ（ｉ）は、下記の式（１０）で与えられる。但し、位相変化量の基準値Ｘmodは、下記の式（１１）で与えられる。ｇ（ａ）は、ＢＢ信号の帯域制限に利用するフィルタの設定に基づいて定義される。なお、ｇ（ａ）は、対象シンボルのａシンボル後に対応するビット値が、対象シンボルにおける位相変化量ｐ（ｉ）に及ぼす影響の大きさを表している。正規化半値幅（3dB bandwidth symbol time product）が０．５のガウシアンフィルタの場合、ｇ（ａ）＝ｇ（−ａ）、ｇ（ａ）｜a≧2≪１となる。そして、αは、下記の式（１２）で与えられる。
【００８３】
【数５】
2018029224.tif 000007
【００８４】
なお、図１３に示すように、ガウシアンフィルタにおける正規化半値幅が０．４より小さい場合、対象シンボルから２シンボル離れた位置にあるビット値が、対象シンボルに対応する位相変化量に与える影響を無視できない。
【００８５】
対象シンボルに対応する位相変化量に影響するビット値までの距離（ビット間距離）ａと、その影響の大きさ（ｇ（ａ）／ｇ（０））との関係は図１４のようになる。図１４は、帯域制限による影響が及ぶビット間の距離と正規化半値幅との関係について説明するための図である。図１４において、ａが２の場合に注目すると、正規化半値幅（ＢＷf）が０．５の場合に比べ、ＢＷfが０．３の場合に２桁、ＢＷfが０．２の場合に３桁、ｇ（ａ）／ｇ（０）の値が大きくなっている。
【００８６】
ＢＷfが小さく、２ビット隣にあるビット値が対象シンボルに対応する位相変化量に影響する場合、ビットパターンの大きさを３ビットから５ビットに伸ばし、各ビットパターンに対応する補正値を利用すれば、上記の影響を考慮した補正が可能になる。この場合、補正値テーブル１１１ａには、５ビットのビットパターンと、そのビットパターンに対応する補正値とが記載される。そして、その補正値テーブル１１１ａに記載されている補正値を利用して、上記の式（２）に基づいて位相変化量の基準値Ｘmodが計算される。
【００８７】
（シミュレーション）
ここで、図１５を参照しながら、上述した第２実施形態の技術（提案方式）を適用した場合に得られる効果を確認するために実施したシミュレーションの結果を紹介する。図１５は、第２実施形態に係る変調指数の推定方法を適用した場合のシミュレーション結果及び比較例のシミュレーション結果を示した図である。
【００８８】
図１５には、比較例として、特殊なビットパターン０００又は１１１の部分で位相変化量を検出し、検出した位相変化量に基づいて変調指数を推定する方式のシミュレーション結果（白丸・破線）も併せて記載している。このシミュレーションでは、ＲＦ信号の位相変化量から復元するビット列の長さ（サンプル長）を７０ビットとし、そのうち６８ビットを変調指数の推定に利用している。また、変調方式として、変調指数が０．３５、ＢＷfが０．５のＧＦＳＫが採用されている。
【００８９】
上記の条件で比較すると、提案方式は、図１５に示すように、変調指数の推定誤り率が１０％程度の領域で比較例に比べてＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）が４ｄＢ〜５ｄＢほど良い値を示している。また、ＣＮＲが１０ｄＢのパケットを検知する場合に、変調指数の推定誤り率を２桁程度改善する効果が見てとれる。このように、上述した第２実施形態の技術を適用することで、比較例に比べて大きな改善効果が期待できる。
【００９０】
（変形例＃１：偏差補正）
ここで、図１６を参照しながら、第２実施形態の一変形例（変形例＃１）について説明する。図１６は、第２実施形態の一変形例（偏差補正）に係る無線解析装置の機能について説明するための図である。
【００９１】
上記のように、無線解析装置１００が実施する変調指数の推定には、受信されたＲＦ信号の復調処理によって復元されるビット列が利用される。そのため、ビット列の復元精度が変調指数の推定精度に影響する。
【００９２】
無線通信に利用する電波として指定された電波の周波数と、実際に通信機器から出力される電波の周波数とは完全に一致させておくのが理想である。しかし、両周波数を常に完全一致させることは技術的に困難であるため、無線規格では一定限度の偏差（周波数偏差）が許容されている。そのため、送信機と受信機との間で実際に利用される周波数に偏差が生じており、この偏差がビット列の復元精度を劣化させる要因となりうる。
【００９３】
図１６には、一例として、周波数偏差が０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、７０ｋＨｚ、１１５ｋＨｚの場合に推定される変調指数の確率密度分布が示されている。なお、変調方式としては、変調指数０．３５のＧＦＳＫが採用されている。図１６から明らかなように、周波数偏差が大きくなるほど確率密度分布の広がりが大きくなる。
【００９４】
例えば、ＢＴとＢＬＥとを判別する場合、変調指数が０．３５以下の領域（ＢＴ）と、０．４５以上の領域（ＢＬＥ）との判別が求められる。判別に用いる閾値を０．４に設定した場合、確率密度分布が変調指数０．４以上の領域に広がった部分で誤判定が生じる。
【００９５】
図１６の例では、周波数偏差が５０ｋＨｚ以上で、ある程度誤判定が生じることになる。なお、図１６の例は周波数偏差の範囲を１１５ｋＨｚまでに設定しているが、無線規格が定める周波数偏差の許容上限が大きい場合、誤判定の確率がさらに増大する。
【００９６】
変形例＃１に係る無線解析装置１００は、既知信号（例えば、図３又は図４のＰＲＥＡＭＢＬＥ）から周波数偏差の値を取得し、その値を用いて周波数偏差を補正する。つまり、変形例＃１に係る無線解析装置１００には、図１６に示すように、偏差補正部１１６の機能が追加される。偏差補正部１１６は、ＲＦ信号の既知信号から周波数偏差の値を取得し、その値を用いて復調時に用いる周波数を補正する。
【００９７】
上記の補正により、ビット列復元部１１４によるビット列の復元精度が向上し、変調指数計算部１１５により正しい補正値Ｗが選択され、位相変化量の基準値Ｘmodが精度良く計算される。その結果、変調指数の推定精度がさらに向上する。
【００９８】
（変形例＃２：到来波判定）
次に、図１７を参照しながら、第２実施形態の他の一変形例（変形例＃２）について説明する。図１７は、第２実施形態の一変形例（到来波判定）に係る無線解析装置の機能について説明するための図である。
【００９９】
これまで、ＦＳＫ方式で生成されたＲＦ信号（ＦＳＫ信号）を無線解析装置１００が受信する場合の処理について説明してきた。しかし、実際には他の変調方式で生成されたＲＦ信号（ノイズ信号）が無線解析装置１００に到来する場合がある。また、上述した第２実施形態の技術を適用してノイズ信号から変調指数を計算した場合、変調指数が特定の無線規格が採用する変調指数の範囲に含まれることがある。
【０１００】
図１７には、変調方式をＧＦＳＫとし、変調指数を０．２８、０．３５、０．４５、０．５５とした場合（ＢＴ、ＢＬＥに相当）のＦＳＫ信号から計算される変調指数の確率密度分布と、ノイズ信号から計算される変調指数の確率密度分布とを示した。この図では、ＢＬＥがとる変調指数の範囲（０．４５から０．５５）にノイズ信号から計算された変調指数の確率分布が含まれている。そのため、ノイズ信号をＢＬＥのＦＳＫ信号と誤判定するリスクがある。
【０１０１】
そこで、変形例＃２に係る無線解析装置１００は、推定した変調指数に基づいて再現したＦＳＫ信号（再現信号）と、実際に受信した信号との相互相関値を用いてノイズ信号を除外する。図１７に示すように、変形例＃２に係る無線解析装置１００には、相関計算部１１７、及び到来波判定部１１８が追加される。
【０１０２】
相関計算部１１７は、変調方式としてＦＳＫを用い、変調指数計算部１１５が計算した変調指数に基づいて、ビット列復元部１１４が復元したビット列を変調してＲＦ信号（再現信号）を生成する。例えば、相関計算部１１７は、復元されたビット列のビットパターンに基づいて補正値テーブル１１１ａから補正値Ｗn（ｎ＝１，２，…）を選択し、計算された変調指数（基準値）Ｘmodを用いて再現信号ｅｘｐ［ｊＸmodＷn］（ｊは虚数単位）を生成する。
【０１０３】
相関計算部１１７は、受信部１１２が受信したＲＦ信号と、生成した再現信号との相互相関値を計算する。図１７に示した相互相関値の確率密度分布から明らかなように、受信したＲＦ信号がＦＳＫ信号（ＢＴ、ＢＬＥのＲＦ信号）である場合、相互相関値は１．０に近い値になる。一方、受信したＲＦ信号がノイズ信号である場合、相互相関値は１．０より十分に小さい値（例えば、０．８以下）になる。
【０１０４】
到来波判定部１１８は、相関計算部１１７が計算した相互相関値が閾値（例えば、０．８）未満の場合に到来波（受信されたＲＦ信号）がノイズ信号であると判定する。一方、到来波判定部１１８は、相互相関値が閾値以上の場合、到来波がＦＳＫ信号であると判定する。到来波がノイズ信号であると判定された場合、変調指数計算部１１５が計算した変調指数は出力されない。このように、ノイズ信号を排除することで、無線規格の誤判定を回避することが可能になる。
【０１０５】
（その他：推定に用いるビット長）
変調指数の推定に用いるビット列の長さが長いほど推定精度が向上する。ＲＦ信号のうち特殊なビットパターンの部分から抽出した位相変化量に基づいて変調指数を推定しようとすると、１パケット中に特殊なビットパターンが現われる確率が低いため、推定に用いるビット列の長さが短くなり、十分な推定精度が得られないことがある。一方、上述した無線解析装置１００は、ビットパターンによらずＢＢ信号が示すビット列の全てを変調指数の推定に利用することができ、より高い精度で変調指数を推定できる。
【０１０６】
但し、変調指数の推定に用いるビット列の長さが長くなると推定処理にかかる負荷も増加する。そのため、無線解析装置１００の負荷状況などを考慮して、推定に用いるビット列の長さを上限値以下に設定してもよい。なお、上限値としては、無線規格で規定されている最短パケット長や、ヘッダ情報から得られるパケット長などを採用できる。例えば、ＢＴの最短パケット長である６８ビットや、ＢＬＥの最短パケット長である８０ビットなどを上限値として採用することができる。
【０１０７】
上記のように、無線解析装置１００には、各種の変形例や様々なビット長の設定例を適用可能であり、これら変形例や設定例も当然に第２実施形態の技術範囲に属する。また、上述した変形例＃１、＃２は組み合わせ可能であり、例えば、偏差補正部１１６、相関計算部１１７、及び到来波判定部１１８を共に含む無線解析装置１００も実現しうる。このような変形例の組み合わせについても第２実施形態の技術的範囲に属する。
【０１０８】
［２−４．処理の流れ］
次に、図１８を参照しながら、第２実施形態に係る変調指数の推定方法に関して、無線解析装置１００が実行する処理の流れについて説明する。図１８は、第２実施形態に係る変調指数の推定方法を示したフロー図である。
【０１０９】
（Ｓ１０１）位相変化検出部１１３は、受信部１１２が受信したＲＦ信号（受信信号）から位相変化量を検出する。また、ビット列復元部１１４は、位相変化検出部１１３が検出した位相変化量を用いて受信信号からＢＢ信号を復調し、元のビット列を復元する。例えば、ビット列復元部１１４は、位相変化量の符号に基づいて元のビット列を復元する。
【０１１０】
なお、復元されるビット列の長さ（サンプル長）を（Ｎ＋１）ビットとする。また、ｎ番目のサンプリングタイミングで検出された位相変化量をＸn（ｎ＝０，１，…，Ｎ）と表記する。また、変調指数の計算に用いる位相変化量の基準値をＸmodと表記する。
【０１１１】
（Ｓ１０２、Ｓ１０４）変調指数計算部１１５は、ｎを１からＮ−１まで変化させながら、Ｓ１０３の処理を繰り返し実行する。
（Ｓ１０３）変調指数計算部１１５は、ビット列復元部１１４が復元したビット列のうち、（ｎ−１）番目のビット値、ｎ番目のビット値、（ｎ＋１）番目のビット値を選択する。そして、変調指数計算部１１５は、選択したビット値の組（ビットパターン）に対応する補正値Ｗnを補正値テーブル１１１ａから抽出する。
【０１１２】
（Ｓ１０５）変調指数計算部１１５は、受信信号の位相変化量Ｘn、及び補正値Ｗn（ｎ＝１，…，Ｎ−１）に基づいて位相変化量の基準値Ｘmodを計算する。例えば、ベクトルＸ＝（Ｘ1，Ｘ2，…，ＸN-1）、ベクトルＷ＝（Ｗ1，Ｗ2，…，ＷN-1）を用いると、位相変化量の基準値Ｘmodは、上記の式（２）で与えられる。つまり、変調指数計算部１１５は、上記の式（２）に基づいて位相変化量の基準値Ｘmodを計算できる。
【０１１３】
（Ｓ１０６、Ｓ１０７）変調指数計算部１１５は、Ｓ１０５で計算した位相変化量の基準値Ｘmodを用いて変調指数を計算する。位相変化量Ｘnのサンプリングタイミングがシンボルレートに等しく、位相変化量の基準値が位相変化量の最大値である場合、変調指数はＸmod／πとなる。従って、変調指数計算部１１５は、Ｘmod／πを変調指数として出力する。変調指数の出力先は、例えば、ディスプレイ１０７などである。
【０１１４】
（Ｓ１０８）変調指数計算部１１５は、変調指数の推定を終了するか否かを判定する。変調指数の推定を終了する場合、図１８に示した一連の処理は終了する。一方、変調指数の推定を継続する場合、処理はＳ１０１へと進む。
【０１１５】
（変形例：偏差補正・到来波判定）
上述した周波数偏差の補正（変形例＃１）や到来波の判定（変形例＃２）などの変形を適用する場合、変調指数の推定に関する処理の流れは、図１９のように変形される。図１９は、第２実施形態の一変形例（偏差補正・到来波判定）に係る変調指数の推定方法を示したフロー図である。
【０１１６】
（Ｓ１１１、Ｓ１１２）偏差補正部１１６は、既知信号（プリアンブル）の相関を検出する。例えば、偏差補正部１１６は、復調に用いる周波数で既知信号を生成し、生成した既知信号と受信された既知信号との相関から周波数偏差の値を取得する。そして、偏差補正部１１６は、取得した値を用いて復調に用いる周波数を補正する。
【０１１７】
（Ｓ１１３）位相変化検出部１１３は、受信部１１２が受信したＲＦ信号（受信信号）から位相変化量を検出する。また、ビット列復元部１１４は、位相変化検出部１１３が検出した位相変化量を用いて受信信号からＢＢ信号を復調し、元のビット列を復元する。例えば、ビット列復元部１１４は、位相変化量の符号に基づいて元のビット列を復元する。
【０１１８】
（Ｓ１１４、Ｓ１１５）変調指数計算部１１５は、受信信号に含まれるヘッダ情報から推定用のサンプル長を決定する。なお、変調指数計算部１１５は、無線規格で規定されている最短パケット長をサンプル長にしてもよい。例えば、ＢＴの最短パケット長である６８ビットや、ＢＬＥの最短パケット長である８０ビットなどをサンプル長としてもよい。次いで、変調指数計算部１１５は、図１８の符号Ｑで示した処理を実行する。
【０１１９】
（Ｓ１１６、Ｓ１１７）相関計算部１１７は、変調方式としてＦＳＫを用い、変調指数計算部１１５が計算した変調指数に基づいて、ビット列復元部１１４が復元したビット列を変調してＲＦ信号（再現信号）を生成する。
【０１２０】
例えば、相関計算部１１７は、復元されたビット列のビットパターンに基づいて補正値テーブル１１１ａから補正値Ｗn（ｎ＝１，２，…，Ｎ−１）を選択し、計算された変調指数（基準値）Ｘmodを用いて再現信号ｅｘｐ［ｊＸmodＷn］（ｊは虚数単位）を生成する。そして、相関計算部１１７は、受信信号と再現信号との相互相関値を計算する。
【０１２１】
（Ｓ１１８）到来波判定部１１８は、相関計算部１１７が計算した相互相関値が閾値（例えば、０．８）より大きいか否かを判定する。なお、閾値は予め設定される。相互相関値が閾値より大きい場合、処理はＳ１１９へと進む。一方、相互相関値が閾値より小さい場合、処理はＳ１２０へと進む。
【０１２２】
（Ｓ１１９）変調指数計算部１１５は、計算した変調指数をディスプレイ１０７などに出力する。
（Ｓ１２０）変調指数計算部１１５は、変調指数の推定を終了するか否かを判定する。変調指数の推定を終了する場合、図１９に示した一連の処理は終了する。一方、変調指数の推定を継続する場合、処理はＳ１１１へと進む。
【０１２３】
（応用）
ところで、上述した第２実施形態に係る技術は、ＥＤＲ（Enhanced Data Rate）パケット（図２０を参照）のように、変調方式が途中で切り替わる仕様にも好適に用いることができる。図２０は、ＥＤＲパケットフォーマットの一例を示した図である。
【０１２４】
ＥＤＲパケットの場合、ＡＣＣＥＳＳ  ＣＯＤＥ、ＨＥＡＤＥＲはＧＦＳＫで変調され、変調方式の変更時間にあたるＧＵＡＲＤを挟んで、ＳＹＮＣ以降はＤＰＳＫで変調される。つまり、変調指数の推定に利用できる区間（ＧＦＳＫで変調される区間）が短い。しかし、第２実施形態の技術を適用すれば、短い区間のビット列を全て変調指数の推定に利用できるため、許容可能な推定精度で変調指数を推定することが可能になる。
【０１２５】
また、これまでは、説明の都合上、ＢＴ、ＢＬＥを例に説明を進めてきたが、例えば、超低消費電力型の近距離通信プロトコルであるＡＮＴ／ＡＮＴ＋などにも第２実施形態の技術を適用できる。
【０１２６】
以上、第２実施形態について説明した。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  無線解析装置
１１  無線部
１２  演算部
１３  記憶部
２０  無線装置
２１  ＢＢ処理部
２２  フィルタ
２３  ＲＦ処理部
Ｘ  位相変化量
Ｘmod  基準値
Ｗ  補正値
【図１】
2018029224.tif 000008
【図２】
2018029224.tif 000009
【図３】
2018029224.tif 000010
【図４】
2018029224.tif 000011
【図５】
2018029224.tif 000012
【図６】
2018029224.tif 000013
【図７】
2018029224.tif 000014
【図８】
2018029224.tif 000015
【図９】
2018029224.tif 000016
【図１０】
2018029224.tif 000017
【図１１】
2018029224.tif 000018
【図１２】
2018029224.tif 000019
【図１３】
2018029224.tif 000020
【図１４】
2018029224.tif 000021
【図１５】
2018029224.tif 000022
【図１６】
2018029224.tif 000023
【図１７】
2018029224.tif 000024
【図１８】
2018029224.tif 000025
【図１９】
2018029224.tif 000026
【図２０】
2018029224.tif 000027