(57)【要約】【課題】電波解析の処理負荷を抑制すること。【解決手段】信号解析装置１０は、複数のシンボルを含む信号と該複製信号の間で複製信号を所定の時間幅にわたって遅延させて相関値を求める。信号解析装置１０は、最大の相関値をとる遅延量から得た有効シンボル長及び複数の長さに設定されたＧＩ長のうちの１つのＧＩ長の組を用いて信号を分割する。信号解析装置１０は、全ての組について、信号分割後のセグメントごとにセグメントと該複製信号の間で複製信号を所定の時間幅にわたって遅延させて相関値を求める。信号解析装置１０は、相関値のピーク値をとる遅延量をもとに生成されるヒストグラム及び各セグメント間で平均化された相関値のピークから信号の有効シンボル長及びＧＩ長を推定する。信号解析装置１０は、信号のスペクトラムから得られる帯域幅と、推定で得た有効シンボル長及びＧＩ長から得られるシンボルレートとから信号のサブキャリア数を推定する。【選択図】図１
2015035664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシンボルを含む信号と該信号の複製信号との間で前記信号の複製信号を所定の時間幅にわたって遅延させて互いの相関値を求める第１の相関処理を実行する第１相関処理部と、
前記第１の相関処理によって算出された相関値のうち最大の相関値をとる遅延量から得た有効シンボル長及び複数の長さに設定されたガードインターバル長のうちの１つのガードインターバル長の組を用いて前記信号を分割する分割部と、
前記有効シンボル長及びガードインターバル長のすべての組について、前記信号が分割されたセグメントごとに、前記セグメントと前記セグメントの複製信号との間で前記セグメントの複製信号を所定の時間幅にわたって遅延させて互いの相関値を求める第２の相関処理を実行する第２相関処理部と、
前記第２の相関処理によって算出された相関値のピーク値をとる遅延量をもとに生成されるヒストグラム及び各セグメント間で平均化された相関値のピークから前記信号の有効シンボル長及びガードインターバル長を推定する第１推定部と、
前記信号のスペクトラムから得られる帯域幅と、推定が行われた有効シンボル長及びガードインターバル長から得られるシンボルレートとから前記信号のサブキャリア数を推定する第２推定部と
を有することを特徴とする信号解析装置。
【請求項２】
前記第２推定部は、
前記信号のスペクトラムから得られる２つの第１サイドローブのピーク間の帯域幅と、前記シンボルレートとから前記信号のサブキャリア数を推定することを特徴とする請求項１に記載の信号解析装置。
【請求項３】
前記信号に帯域制限を行う帯域制限部をさらに有し、
前記第２推定部は、
前記帯域制限部によって帯域制限が行われた場合に、前記信号のスペクトラムの波形上でノイズフロアの境界となる信号強度を持つ境界点間の帯域幅と、前記シンボルレートとから前記信号のサブキャリア数を推定することを特徴とする請求項１に記載の信号解析装置。
【請求項４】
コンピュータに、
複数のシンボルを含む信号と該信号の複製信号との間で前記信号の複製信号を所定の時間幅にわたって遅延させて互いの相関値を求める第１の相関処理を実行し、
前記第１の相関処理によって算出された相関値のうち最大の相関値をとる遅延量から得た有効シンボル長及び複数の長さに設定されたガードインターバル長のうちの１つのガードインターバル長の組を用いて前記信号を分割し、
前記有効シンボル長及びガードインターバル長のすべての組について、前記信号が分割されたセグメントごとに、前記セグメントと前記セグメントの複製信号との間で前記セグメントの複製信号を所定の時間幅にわたって遅延させて互いの相関値を求める第２の相関処理を実行し、
前記第２の相関処理によって算出された相関値のピーク値をとる遅延量をもとに生成されるヒストグラム及び各セグメント間で平均化された相関値のピークから前記信号の有効シンボル長及びガードインターバル長を推定し、
前記信号のスペクトラムから得られる帯域幅と、推定が行われた有効シンボル長及びガードインターバル長から得られるシンボルレートとから前記信号のサブキャリア数を推定する
処理を実行させることを特徴とする信号解析プログラム。
【請求項５】
コンピュータが、
複数のシンボルを含む信号と該信号の複製信号との間で前記信号の複製信号を所定の時間幅にわたって遅延させて互いの相関値を求める第１の相関処理を実行し、
前記第１の相関処理によって算出された相関値のうち最大の相関値をとる遅延量から得た有効シンボル長及び複数の長さに設定されたガードインターバル長のうちの１つのガードインターバル長の組を用いて前記信号を分割し、
前記有効シンボル長及びガードインターバル長のすべての組について、前記信号が分割されたセグメントごとに、前記セグメントと前記セグメントの複製信号との間で前記セグメントの複製信号を所定の時間幅にわたって遅延させて互いの相関値を求める第２の相関処理を実行し、
前記第２の相関処理によって算出された相関値のピーク値をとる遅延量をもとに生成されるヒストグラム及び各セグメント間で平均化された相関値のピークから前記信号の有効シンボル長及びガードインターバル長を推定し、
前記信号のスペクトラムから得られる帯域幅と、推定が行われた有効シンボル長及びガードインターバル長から得られるシンボルレートとから前記信号のサブキャリア数を推定する
処理を実行することを特徴とする信号解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号解析装置、信号解析プログラム及び信号解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル信号の変調方式の一例として、直交周波数分割多重方式、いわゆるＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）が知られている。かかるＯＦＤＭは、高速伝送、周波数の利用効率の高さ、さらには、マルチパスに対する強さといった長所を有することから、移動体通信や放送電波など様々な方面で利用される。
【０００３】
ＯＦＤＭ信号解析技術は、不法電波を捜索・分析する不法電波監視分野や周囲の無線環境に応じてキャリア周波数や変調方式等のパラメータを変えるソフトウェア無線分野で利用可能である。
【０００４】
かかる解析技術の一例として、変調方式識別装置が挙げられる。この変調方式識別装置は、未知の通信信号に対し、相関処理用に通信信号から複製された複製信号をスライディングさせるスライディング処理を行った上で自己相関処理を実行する。その後、変調方式識別装置は、ガードインターバルシンボルのピークの有無からＯＦＤＭ変調か否かを判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１８６１９号公報
【特許文献２】特開２００５−２６０９２１号公報
【特許文献３】特開２００４−２１４９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の技術では、ＯＦＤＭ変調信号かどうか不明の通信信号に対し、スライディング処理を実行するため、適当なサンプルデータ長を特定できず、不必要な長さのサンプルデータでスライディング処理がなされるので、処理負荷が増大してしまう。
【０００７】
１つの側面では、本発明は、電波解析の処理負荷を抑制できる信号解析装置、信号解析プログラム及び信号解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様の信号解析装置は、複数のシンボルを含む信号と該信号の複製信号との間で前記信号の複製信号を所定の時間幅にわたって遅延させて互いの相関値を求める第１の相関処理を実行する第１相関処理部を有する。さらに、前記信号解析装置は、前記第１の相関処理によって算出された相関値のうち最大の相関値をとる遅延量から得た有効シンボル長及び複数の長さに設定されたガードインターバル長のうちの１つのガードインターバル長の組を用いて前記信号を分割する分割部を有する。さらに、前記信号解析装置は、前記有効シンボル長及びガードインターバル長のすべての組について、前記信号が分割されたセグメントごとに、前記セグメントと前記セグメントの複製信号との間で前記セグメントの複製信号を所定の時間幅にわたって遅延させて互いの相関値を求める第２の相関処理を実行する第２相関処理部を有する。さらに、前記信号解析装置は、前記第２の相関処理によって算出された相関値のピーク値をとる遅延量をもとに生成されるヒストグラム及び各セグメント間で平均化された相関値のピークから前記信号の有効シンボル長及びガードインターバル長を推定する第１推定部を有する。さらに、前記信号解析装置は、前記信号のスペクトラムから得られる帯域幅と、推定が行われた有効シンボル長及びガードインターバル長から得られるシンボルレートとから前記信号のサブキャリア数を推定する第２推定部を有する。
【発明の効果】
【０００９】
電波解析の処理負荷を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１に係る信号解析装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１推定部の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、遅延量の一例を示す図である。
【図４】図４は、有効シンボル長の概算方法の一例を示す図である。
【図５】図５は、セグメント別の遅延量および相関値の関係の一例を示す図である。
【図６】図６は、ヒストグラムの一例を示す図である。
【図７】図７は、サブキャリア数の推定方法の一例を示す図である。
【図８】図８は、サブキャリア数の推定方法の一例を示す図である。
【図９】図９は、実施例１に係る信号解析処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、信号解析装置のハードウェア構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して本願に係る信号解析装置、信号解析プログラム及び信号解析方法について説明する。なお、この実施例は開示の技術を限定するものではない。そして、各実施例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【００１２】
［信号解析装置の構成］
図１は、実施例１に係る信号解析装置の機能的構成を示すブロック図である。図１に示す信号解析装置１０は、変調方式を始め、各種の伝送パラメータ、例えばシンボルレート、ガードインターバル（ＧＩ：Guard  Interval）長やサブキャリア数などが未知である電波を解析するものである。かかる信号解析装置１０は、電波解析の一環として、ＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）信号と判断された受信信号に関する伝送パラメータを推定する。
【００１３】
図１に示すように、信号解析装置１０は、受信部１１と、記憶部１２と、解析部１３と、帯域制限部１４と、第１推定部１５と、第２推定部１６とを有する。なお、信号解析装置１０は、図１に示した機能部以外にも既知の携帯端末装置が有する各種の機能部を有することとしてもかまわない。
【００１４】
受信部１１は、図示しないアンテナを介して信号を受信する処理部である。一態様としては、受信部１１は、アンテナを介して受信される信号を増幅し、増幅された信号を所定の発振器によって生成されるクロックにしたがってダウンコンバートする。その上で、受信部１１は、ダウンコンバートされた信号にＡ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換を実行することによってアナログ信号からデジタル信号へ変換する。その後、受信部１１は、増幅、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換が実行された受信信号を記憶部１２へ格納する。このとき、受信部１１は、後述の第１推定部１５によってシンボルレートが推定できるように、少なくとも複数の有効シンボルが含まれる程度の信号長を持つ受信信号を記憶部１２へ格納することとする。
【００１５】
記憶部１２は、各種のデータを記憶する記憶デバイスである。一例としては、記憶部１２には、受信部１１によって受信された受信信号が記憶される。かかる記憶部１２の一態様としては、ＤＲＦＭ（Digital  Radio  Frequency  Memory）を採用することができる。なお、記憶部１２の実装例は、ＤＲＦＭに限定されず、ＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）やＳＲＡＭ（Static  Random  Access  Memory）などを採用することもできる。
【００１６】
解析部１３は、受信信号のスペクトラム解析を実行するする処理部である。一態様としては、解析部１３は、記憶部１２に記憶された受信信号のスペクトラム形状やスペクトルの位相の分散度合いから、受信信号がＯＦＤＭ変調されたＯＦＤＭ信号であるか否かを判定する。この結果、受信信号がＯＦＤＭ信号であると判定された場合に、スペクトラム形状からシンボル長を見積もり、見積もったシンボル長を、次に説明する一括してＧＩの相関処理をすべき複数のシンボルを含むＯＦＤＭ信号のサンプリング長の目安とする。以降の第１推定部１５及び第２推定部１６によって受信信号の伝送パラメータを推定する処理が実行されることになる。
【００１７】
帯域制限部１４は、受信信号の帯域幅を制限する処理部である。一態様としては、帯域制限部１４は、記憶部１２に記憶された受信信号のうち解析部１３によってＯＦＤＭ信号であると判定された受信信号を読み出す。その上で、帯域制限部１４は、記憶部１２から読み出したＯＦＤＭ信号に高速フーリエ変換、いわゆるＦＦＴ（Fast  Fourier  Transform）を実行する。これによって、ＯＦＤＭ信号の帯域幅が制限されることとなる。なお、図１の例では、信号解析装置１０に帯域制限部１４を採用することによって帯域制限を実行する場合を例示したが、必ずしも帯域制限を実行せずともよい。
【００１８】
第１推定部１５は、ＯＦＤＭ信号の有効シンボル長を推定する処理部である。一態様としては、第１推定部１５は、解析部１３で見積もったシンボル長を目安にしたサンプリング長である複数のシンボルを含むＯＦＤＭ信号を一括でＧＩの相関処理を実行することによってＯＦＤＭ信号の有効シンボル長を概算した上でＯＦＤＭ信号を概算の有効シンボル長ごとに分割する。そして、第１推定部１５は、ＯＦＤＭ信号が分割されたセグメントごとにＧＩの相関処理を実行した上でＧＩの相関値がピークとなる遅延量をセグメントごとに算出する。その上で、第１推定部１５は、各セグメントの遅延量のヒストグラムから有効シンボル長を推定する。
【００１９】
図２は、第１推定部１５の機能的構成を示すブロック図である。図２に示すように、第１推定部１５は、分配部１５０と、ＧＩ設定部１５１Ａ〜１５１Ｃと、相関処理部１５２Ａ−１〜１５２Ａ−ｘと、相関処理部１５２Ｂ−１〜１５２Ｂ−ｘと、相関処理部１５２Ｃ−１〜１５２Ｃ−ｘとを有する。さらに、第１推定部１５は、分割部１５３Ａ〜１５３Ｃと、ピーク算出部１５４Ａ〜１５４Ｃと、遅延量算出部１５５Ａ〜１５５Ｃと、統計処理部１５６Ａ〜１５６Ｃと、シンボル長算出部１５７Ａ〜１５７Ｃと、判定部１５８Ａ〜１５８Ｃと、シンボルレート算出部１５９とを有する。
【００２０】
ここで、図２には、ＧＩ長を「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」と仮定して有効シンボル長の推定を並列に実行する場合の第１推定部１５の機能的構成が図示されている。これら３つの処理系のうちＧＩ長を「Ａ」と仮定して有効シンボル長の推定を実行する処理系Ａの機能部には、「Ａ」を含む符号が付与されている。同様に、ＧＩ長を「Ｂ」と仮定して有効シンボル長の推定を実行する処理系Ｂの機能部には、「Ｂ」を含む符号が付与されている。同様に、ＧＩ長を「Ｃ」と仮定して有効シンボル長の推定を実行する処理系Ｃの機能部には、「Ｃ」を含む符号が付与されている。なお、ここでは、３種類のＧＩ長を仮定する場合を例示したが、ＯＦＤＭ信号の伝送パラメータの推定に用いるＧＩ長は１つでも複数であってもかまわない。
【００２１】
分配部１５０は、ＯＦＤＭ信号を分配する処理部である。一態様としては、分配部１５０は、上記の３つの処理系で並列処理を実行させるために、帯域制限部１４によって出力されたＯＦＤＭ信号を、相関処理部１５２Ａ−ｘ、相関処理部１５２Ｂ−ｘ及び相関処理部１５２Ｃ−ｘに分配する。なお、各々の相関処理部には、同一のＯＦＤＭ信号が出力されることは言うまでもない。
【００２２】
ＧＩ設定部１５１Ａ〜１５１Ｃは、いずれもＧＩ長を設定する処理部である。このうち、ＧＩ設定部１５１Ａは、相関処理部１５２Ａ−１〜１５２Ａ−ｘにＧＩ長として「Ａ」を設定する。また、ＧＩ設定部１５１Ｂは、相関処理部１５２Ｂ−１〜１５２Ｂ−ｘにＧＩ長として「Ｂ」を設定する。また、ＧＩ設定部１５１Ｃは、相関処理部１５２Ｃ−１〜１５２Ａ−ｘにＧＩ長として「Ｃ」を設定する。これらＧＩ長「Ａ」、「Ｂ」及び「Ｃ」には、電磁波を発信する対象、例えば航空機や盗聴器などによって対象が使用することを想定できる複数種類のＧＩ長を準備しておくことができる。
【００２３】
相関処理部１５２Ａ−１〜１５２Ａ−ｘ、相関処理部１５２Ｂ−１〜１５２Ｂ−ｘ及び相関処理部１５２Ｃ−１〜１５２Ｃ−ｘは、ＯＦＤＭ信号に関するＧＩの相関処理を実行する処理部である。なお、以下では、相関処理部１５２Ａ−１〜１５２Ａ−ｘ、相関処理部１５２Ｂ−１〜１５２Ｂ−ｘ及び相関処理部１５２Ｃ−１〜１５２Ｃ−ｘを総称する場合に「相関処理部１５２」と記載する場合がある。
【００２４】
ここで、上記の相関処理部１５２は、有効シンボル長を概算する段階（１）と、概算された有効シンボル長を用いて有効シンボル長を推定する段階（２）とで、異なるＧＩの相関処理を実行する。
【００２５】
このうち、段階（１）では、分配部１５０によって分配されたＯＦＤＭ信号を一括でＧＩの相関処理を実行する。このように、ＯＦＤＭ信号が一括でＧＩの相関処理を実行される場合には、各処理系において相関処理部１５２のうちいずれかの相関処理部で自己相関を行う対象を複数のシンボルを含むＯＦＤＭ信号全体とし、ＧＩの相関処理が実行される。なお、以下では、段階（１）で実行されるＧＩの相関処理のことを「第１のＧＩ相関処理」と記載するとともに、段階（２）で実行されるＧＩの相関処理のことを「第２のＧＩ相関処理」と記載する場合がある。
【００２６】
例えば、処理系Ａを例に挙げて第１のＧＩ相関処理について説明する。処理系Ａの場合には、当該処理系Ａに含まれる相関処理部１５２Ａ−１〜１５２Ａ−ｘのうちいずれかの相関処理部１５２Ａによって第１のＧＩ相関処理が実行される。なお、ここでは、相関処理部１５２Ａを例に挙げて第１のＧＩ相関処理を説明するが、相関処理部１５２Ｂ及び１５２Ｃにおいても同様の処理が実行される。
【００２７】
具体的には、相関処理部１５２Ａは、複数のシンボルを含むＯＦＤＭ信号に対し、当該ＯＦＤＭ信号の複製信号の全体を時間軸方向へ遅延させながら、ＯＦＤＭ信号及び複製信号の間の相関係数を算出する自己相関を行う。このとき、相関処理部１５２Ａは、信号解析装置１０のサンプリングクロック周期の分解能で複製信号を遅延させる。このようにして複製信号を遅延させながら遅延量別に繰り返し算出されたＯＦＤＭ信号及び複製信号の相関値のうち最大の相関値を持つとなる遅延量が概算の有効シンボル長として用いられる。
【００２８】
図３は、遅延量の一例を示す図であり、図４は、有効シンボル長の概算方法の一例を示す図である。かかる図３の例では、説明の便宜上、実際には未知であるＯＦＤＭ信号に含まれるシンボル及びガードインターバルを明示している。また、図４に示すグラフの縦軸は、相関値を指し、横軸は、遅延量を指す。
【００２９】
ＯＦＤＭ信号には、データシンボルの先頭に当該データシンボルの一部、例えば後尾のデータが複製された信号がガードインターバルとして付加される。図３の例で言えば、データシンボルのうち塗りつぶしがなされた一部の信号が当該データシンボルの先頭に付加されたＧＩの信号と一致する。このため、図３に示すように、ＯＦＤＭ信号に対する複製信号の遅延量が「τ」となった段階で、ＯＦＤＭ信号の有効シンボルの後尾と複製信号のＧＩとが各々のＯＦＤＭシンボルで一致し、図４に示すように、相関値がピークとなる。かかる遅延量τは、複製信号を１有効シンボル分にわたって遅延させたときの遅延量と等価である公算が高い。よって、相関値が最高となる遅延量τを有効シンボル長として概算することができる。
【００３０】
分割部１５３Ａ〜１５３Ｃは、いずれもＯＦＤＭ信号を分割する処理部である。ここでも、分割部１５３Ａ〜１５３Ｃを代表して分割部１５３Ａが実行する処理について説明するが、分割に使用するＧＩ長が異なる他の処理内容については同様である。一態様としては、分割部１５３Ａは、相関処理部１５２Ａによって概算された有効シンボル長及びＧＩ設定部１５１Ａによって設定されたＧＩ長を用いて、分配部１５０によって分配されたＯＦＤＭ信号を分割する。例えば、分割部１５３Ａは、概算の有効シンボル長「τ」およびＧＩ長「Ａ」が足し合わされた信号長、すなわちＯＦＤＭシンボル長に対応する長さごとにＯＦＤＭ信号を時間軸方向に区切ることによってＯＦＤＭ信号をセグメントへ分割する。
【００３１】
ここで、第２のＧＩ相関処理が相関処理部１５２Ａ−１〜１５２Ａ−ｘによって上記のセグメントごとに実行される。このうち、相関処理部１５２Ａ−１は、ＯＦＤＭ信号から分割されたセグメント１〜セグメントｘのうち最初に受信されたセグメント１を処理対象として次のようなＧＩの自己相関を行う。すなわち、相関処理部１５２Ａ−１は、処理対象とするセグメント１に対し、当該セグメント１の複製信号を時間軸方向へ遅延させながら、セグメント１の信号及び複製信号の間の相関係数を算出する自己相関を行う。また、相関処理部１５２Ａ−２は、セグメント１に後続して受信されたセグメント２に対し、上記の相関処理部１５２Ａ−１と同様の自己相関を行う。また、相関処理部１５２Ａ−（ｘ−１）は、セグメント（ｘ−２）に後続して受信されたセグメント（ｘ−１）に対し、上記の相関処理部１５２Ａ−１と同様の自己相関を行う。同様に、相関処理部１５２Ａ−ｘは、セグメント（ｘ−１）に後続して受信されたセグメントｘに対し、上記の相関処理部１５２Ａ−１と同様の自己相関を行う。このようにして、各々のセグメント１〜ｘごとに当該セグメントにおける遅延量別の相関値が算出されることになる。なお、ここでは、相関処理部１５２Ａ−１〜１５２Ａ−ｘが第２のＧＩ相関処理を実行する場合を説明したが、相関処理部１５２Ｂ−１〜１５２Ｂ−ｘ及び相関処理部１５２Ｃ−１〜１５２Ｃ−ｘにおいても同様の自己相関が行われる。
【００３２】
このようにして、各々のセグメント１〜ｘごとに相関値が算出されることになる。なお、ここでは、相関処理部１５２Ａ−１〜１５２Ａ−ｘが第２のＧＩ相関処理を実行する場合を例示したが、相関処理部１５２Ｂ−１〜１５２Ｂ−ｘ及び相関処理部１５２Ｃ−１〜１５２Ｃ−ｘにおいても同様の自己相関が行われる。
【００３３】
ピーク算出部１５４Ａ〜１５４Ｃは、いずれも相関値のピークを算出する処理部である。ここでも、ピーク算出部１５４Ａ〜１５４Ｃを代表してピーク算出部１５４Ａが実行する処理について説明するが、他のピーク算出部１５４Ｂ及び１５４Ｃについても同様の処理が実行される。一態様としては、ピーク算出部１５４Ａは、相関処理部１５２Ａ−１によって算出されたセグメント１における相関値のうちピークとなる相関値を算出する。また、ピーク算出部１５４Ａは、相関処理部１５２Ａ−２によって算出されたセグメント２における相関値のうちピークとなる相関値を算出する。このようにして、ピーク算出部１５４Ａは、セグメント１〜ｘごとに相関値のピークを算出する。
【００３４】
図５は、セグメント別の遅延量および相関値の関係の一例を示す図である。図５には、手前から順に奥行き方向に向かって、１回目に分割されたセグメント１における遅延量および相関値のグラフ、２回目に分割されたセグメント２における遅延量および相関値のグラフが図示されている。図５に示すグラフの縦軸は、相関値を指し、横軸は、遅延量を指す。図５に示すように、１回目に分割されたセグメント１の相関値のピークが算出されるとともに、２回目に分割されたセグメント２の相関値のピークが算出される。このようにしてセグメント１〜ｘごとに相関値のピークが算出される。図５の例で言えば、各セグメント間で相関値のピークがＮ〜Ｎ＋１に集中していることがわかる。
【００３５】
遅延量算出部１５５Ａ〜１５５Ｃは、いずれもセグメント別の相関値のピークに対応する遅延量を算出する処理部である。ここでも、遅延量算出部１５５Ａ〜１５５Ｃを代表して遅延量算出部１５５Ａが実行する処理について説明するが、他の遅延量算出部１５５Ｂ及び１５５Ｃについても同様の処理が実行される。一態様としては、遅延量算出部１５５Ａは、ピーク算出部１５４Ａによって算出されたセグメント１の相関値のピークをとる遅延量を算出する。また、遅延量算出部１５５Ａは、ピーク算出部１５４Ａによって算出されたセグメント２の相関値のピークをとる遅延量を算出する。このようにして、遅延量算出部１５５Ａは、セグメント１〜ｘごとに相関値のピークをとる遅延量を算出する。
【００３６】
統計処理部１５６Ａ〜１５６Ｃは、いずれも相関値のピークをとる遅延量を統計処理する処理部である。ここでも、統計処理部１５６Ａ〜１５６Ｃを代表して統計処理部１５６Ａが実行する処理について説明するが、他の統計処理部１５６Ｂ及び１５６Ｃについても同様の処理が実行される。一態様としては、統計処理部１５６Ａは、遅延量算出部１５５Ａによってセグメント１〜ｘごとに算出された相関値のピークをとる遅延量をヒストグラム化する。図６は、ヒストグラムの一例を示す図である。図６には、図５に示した相関値のピークをとる遅延量から生成されたヒストグラムが図示されている。図６に示すグラフの縦軸は、頻度を指し、横軸は、遅延量を指す。図６に示すように、セグメント１〜ｘを総合すると、相関値のピークが遅延量Ｎをピークとし、その近傍に集中していることがわかる。
【００３７】
シンボル長算出部１５７Ａ〜１５７Ｃは、いずれも遅延量のヒストグラムからシンボル長を算出する処理部である。ここでも、シンボル長算出部１５７Ａ〜１５７Ｃを代表してシンボル長算出部１５７Ａが実行する処理について説明するが、他のシンボル長算出部１５７Ｂ及び１５７Ｃについても同様の処理が実行される。一態様としては、シンボル長算出部１５７Ａは、統計処理部１５６Ａによってヒストグラム化された遅延量別の頻度をサンプルとし、遅延量の期待値を算出する。このようにして算出された期待値が最高値をとる遅延量を有効シンボル長として推定する。例えば、図６に示す遅延量のヒストグラムの場合には、図６に示すように、期待値として「ＮＥ」が算出されることになる。この場合には、遅延量の期待値「ＮＥ」が有効シンボル長として推定される。
【００３８】
判定部１５８Ａ〜１５８Ｃは、いずれも相関の有無を判定する処理部である。ここでも、判定部１５８Ａ〜１５８Ｃを代表して判定部１５８Ａが実行する処理について説明するが、他の判定部１５８Ｂ及び１５８Ｃについても同様の処理が実行される。一態様としては、判定部１５８Ａは、相関処理部１５２Ａ−１〜１５２Ａ−ｘによってセグメントごとに算出された相関値のピークをセグメント間で平均化する。その上で、判定部１５８Ａは、各セグメント間で平均化された相関値のピークが所定の閾値以上であるか否かを判定する。このとき、各セグメント間で平均化された相関値のピークが所定の閾値以上である場合には、ＧＩ設定部１５１Ａによって設定されたＧＩ長を用いて分割されたセグメントの分割が適切である公算が高いと推定できる。この場合には、判定部１５８Ａは、シンボル長算出部１５７Ａによって算出された有効シンボル長を後段のシンボルレート算出部１５９へ出力させる。一方、各セグメント間で平均化された相関値のピークが所定の閾値未満である場合には、ＧＩ設定部１５１Ａによって設定されたＧＩ長による分割が不適切である公算が高いと推定できる。この場合には、判定部１５８Ａは、シンボル長算出部１５７Ａによって算出された有効シンボル長を後段のシンボルレート算出部１５９には出力させない。
【００３９】
シンボルレート算出部１５９は、シンボル長算出部１５７Ａ〜１５７Ｃによって算出された有効シンボル長を用いて、ＯＦＤＭ信号のシンボルレートを算出する処理部である。ここでは、一例として、シンボル長算出部１５７Ａによって算出された有効シンボル長からシンボルレートを算出する場合を例示する。この場合には、シンボルレート算出部１５９は、シンボル長算出部１５７Ａによって算出された有効シンボル長と、ＧＩ設定部１５１Ａによって設定されたＧＩ長とを含むＯＦＤＭシンボル長で単位時間を除することによってＯＦＤＭ信号のシンボルレートを算出する。
【００４０】
図１の説明に戻り、第２推定部１６は、第１推定部１５によって推定されたＯＦＤＭ信号のシンボルレートを用いて、ＯＦＤＭ信号のサブキャリア数を推定する処理部である。一態様としては、第２推定部１６は、前段の機能部、すなわち帯域制限部１４によってＯＦＤＭ信号の帯域制限が行われたか否かによって異なるサブキャリア数の推定を行う。以下では、ＯＦＤＭ信号に帯域制限がなされていない場合のサブキャリア数の推定１を説明した後に、ＯＦＤＭ信号に帯域制限がなされていない場合及びＯＦＤＭ信号に帯域制限がなされた場合の両方に適用できるサブキャリア数の推定２について説明する。
【００４１】
（１）サブキャリア数の推定１
ＯＦＤＭ信号に帯域制限がなされていない場合には、第１サイドローブがＯＦＤＭスペクトルの両端に現れることに着眼し、ＯＦＤＭ信号のサブキャリア数を推定する。
【００４２】
図７は、サブキャリア数の推定方法の一例を示す図である。図７には、ＯＦＤＭ信号に帯域制限がなされていない場合のＯＦＤＭスペクトラムの波形が図示されている。図７に示すグラフの縦軸は、パワーを指し、横軸は、周波数を指す。図７に示すように、第２推定部１６は、ＯＦＤＭ信号が周波数領域に変換されたＯＦＤＭスペクトルの波形のピーク点を検出する。続いて、第２推定部１６は、先に検出されたＯＦＤＭスペクトルの波形のピーク点ごとに、次のような処理を実行する。すなわち、第２推定部１６は、ピーク点から周波数軸方向に第１推定部１５によって推定されたシンボルレートに所定の係数αが乗算された乗算値にわたって離れたＯＦＤＭスペクトルの波形上の点を特定する。かかる係数αの一例としては、１．５ＫＨｚを採用することができる。その上で、第２推定部１６は、先に特定されたＯＦＤＭスペクトルの波形上の点が当該ピーク点の強度に所定の強度βが加算された加算値と同等であるか否かを判定する。かかる強度βの一例としては、１．４ｄＢを採用することができる。なお、ここで言う「同等」とは、加算値から一定のズレ、例えば±γを許容できることを意味する。
【００４３】
このとき、ＯＦＤＭスペクトルの波形上の点が加算値と同等である場合には、当該ピーク点が第１サイドローブであると推定できる。このようにして第１サイドローブが２つ推定されるまで、ピーク点ごとに第１サイドローブの推定を繰り返す。その後、第１サイドローブが２つ推定されると、第２推定部１６は、第１サイドローブのピーク点の間隔によって定まる帯域幅を、第１推定部１５によって推定されたシンボルレートで除算することによってサブキャリア数を推定する。
【００４４】
このように、第２推定部１６は、第１サイドローブのピーク点の間隔によって定まる帯域幅をシンボルレートで除算してサブキャリア数を推定する。これによって、フェーディングによる受信レベルの変動が生じる場合でも、サブキャリア数を推定することできる。すなわち、理想的なＯＦＤＭ信号が受信される場合には、スペクトラムの形状がフラットであるので、波形に含まれるフラットな部分の強度から３ｄＢダウンの帯域幅を測定してシンボルレートで除算することによってサブキャリア数を推定できるが、実際の空間放射電波を受信する場合には、フェーディングによる受信レベルの変動が起こりうる。ところが、第１サイドローブを用いてサブキャリア数を推定する場合には、受信レベルの変動が起こる場合にも、サブキャリア数の推定精度の低下を抑制できる。なお、受信レベルの変動が少ない無線環境で推定を行う場合には、３ｄＢダウンの帯域幅を測定することによってサブキャリア数を推定することとしてもかまわない。
【００４５】
（２）サブキャリア数の推定２
ＯＦＤＭ信号に帯域制限がなされている場合には、高分解能なスペクトラム解析を実行することによってノイズフロアの境界点間の帯域幅からサブキャリア数を推定することもできる。ここで言う「境界点」とは、ＯＦＤＭスペクトラムの波形上の点のうちノイズフロアレベルから所定値Ｎ（ｄＢ）高い点を指す。
【００４６】
図８は、サブキャリア数の推定方法の一例を示す図である。図８には、ＯＦＤＭ信号に帯域制限がなされた場合のＯＦＤＭスペクトラムの波形が図示されている。図８に示すグラフの縦軸は、パワーを指し、横軸は、周波数を指す。図８に示すように、ＯＦＤＭ信号に帯域制限がなされた場合には、図７に示したＯＦＤＭスペクトラムとは異なり、サイドローブが生じない。このため、サイドローブの代わりにノイズフロアの境界点をサブキャリア数の推定に用いる。すなわち、第２推定部１６は、ＯＦＤＭスペクトルの主成分以外のノイズの強度の平均値を算出することによってノイズフロアレベルを算出する。そして、第２推定部１６は、ＯＦＤＭスペクトラムの波形上の点のうちノイズフロアレベルからＮｄＢ高い点を境界点として特定する。その上で、第２推定部１６は、ノイズフロアの境界点間の帯域幅を、第１推定部１５によって推定されたシンボルレートで除算することによってサブキャリア数を推定する。
【００４７】
このように、第２推定部１６は、ノイズフロアの境界点間の帯域幅からサブキャリア数を推定する。これによって、上記のサブキャリア数の推定１と同様に、フェーディングによる受信レベルの変動が生じる場合でも、サブキャリア数を推定することできる。また、サブキャリア数の推定２の場合には、ＯＦＤＭ信号に帯域制限がなされている場合およびＯＦＤＭ信号に帯域制限がされていない場合のどちらでも、ＯＦＤＭ信号のサブキャリア数を推定することができる。
【００４８】
なお、上記の各機能部、すなわち第１推定部１５及び第２推定部１６は、一例として、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）やＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）などのハードワイヤードロジックによって実現できる。また、上記の各機能部は、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）を始めとするＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）、あるいはＣＰＵ（Central  Processing  Unit）などに信号解析プログラムを実行させることによっても実現できる。
【００４９】
［処理の流れ］
図９は、実施例１に係る信号解析処理の手順を示すフローチャートである。この信号解析処理は、一例として、解析部１３によって受信信号がＯＦＤＭ信号であると判定された場合に、記憶部１２からＯＦＤＭ信号が読み出されるか、あるいは帯域制限部１４によって帯域制限が行われたＯＦＤＭ信号が第１推定部１５へ入力されることによって処理が起動する。
【００５０】
図９に示すように、各処理系の相関処理部１５２は、複数のシンボルを含むＯＦＤＭ信号に対し、当該ＯＦＤＭ信号の複製信号の全体を時間軸方向へ遅延させながら、ＯＦＤＭ信号及び複製信号の自己相関の係数を算出する第１のＧＩ相関処理を実行する（ステップＳ１０１）。
【００５１】
このようにして複製信号を遅延させながら遅延量別に繰り返し算出されたＯＦＤＭ信号及び複製信号の相関値のうち最大の相関値を持つとなる遅延量が概算の有効シンボル長として用いられる。
【００５２】
その後、各処理系の分割部１５３は、ステップＳ１０１で概算された有効シンボル長及びＧＩ設定部１５１Ａによって設定されたＧＩ長を用いて、分配部１５０によって分配されたＯＦＤＭ信号を分割する（ステップＳ１０２）。
【００５３】
続いて、各処理系の相関処理部１５２−１〜１５２−ｘは、ステップＳ１０２でＯＦＤＭ信号から分割されたセグメント１〜セグメントｘのうち処理対象とするセグメントに対し、当該セグメントの複製信号を時間軸方向へ遅延させながら、セグメントの信号及び複製信号の自己相関の係数を算出する第２のＧＩ相関処理を実行する（ステップＳ１０３）。
【００５４】
そして、各処理系のピーク算出部１５４は、ステップＳ１０３で算出された相関値のうちピークとなる相関値をセグメント１〜ｘごとに算出する（ステップＳ１０４）。さらに、各処理系の遅延量算出部１５５は、ステップＳ１０４で算出された相関値のピークをとる遅延量をセグメント１〜ｘごとに算出する（ステップＳ１０５）。
【００５５】
続いて、各処理系の統計処理部１５６は、ステップＳ１０５でセグメント１〜ｘごとに算出された相関値のピークをとる遅延量のヒストグラムを生成する（ステップＳ１０６）。その後、各処理系のシンボル長算出部１５７は、ステップＳ１０６で生成された遅延量のヒストグラムから算出される期待値のうち最高の期待値に対応する遅延量を有効シンボル長として推定する（ステップＳ１０７）。
【００５６】
そして、シンボルレート算出部１５９は、ステップＳ１０７で算出された有効シンボル長と、ＧＩ設定部１５１Ａによって設定されているＧＩ長とからＯＦＤＭ信号のシンボルレートを算出する（ステップＳ１０８）。
【００５７】
その後、第２推定部１６は、ステップＳ１０８で推定されたＯＦＤＭ信号のシンボルレートと、ＯＦＤＭ信号のスペクトラムから得られる帯域幅とを用いて、ＯＦＤＭ信号のサブキャリア数を推定し（ステップＳ１０９）、処理を終了する。
【００５８】
［処理の流れ］
上述してきたように、本実施例に係る信号解析装置１０は、複数シンボルを含むＯＦＤＭ信号を一括でＧＩ相関処理することによって有効シンボル長を概算する。その後、本実施例に係る信号解析装置１０は、概算の有効シンボル長を用いてＯＦＤＭ信号を分割したセグメントごとにＧＩ相関処理することで得た遅延量のヒストグラムから有効シンボル長を推定する。その上で、本実施例に係る信号解析装置１０は、ＯＦＤＭ信号のスペクトラムから得られる帯域幅と、推定の有効シンボル長とからＯＦＤＭ信号のサブキャリア数を推定する。
【００５９】
したがって、本実施例に係る信号解析装置１０によれば、電波解析の処理負荷を抑制できる。さらに、周囲の電波環境が未知の環境でも解析する対象物を正確に特定する事ができ、電波法に違反した電波を捜索・分析する不法電波監視分野や周囲の無線環境に応じてキャリア周波数や変調方式等のパラメータを変えるソフトウェア無線の分野で有効活用できる。
【実施例２】
【００６０】
さて、これまで開示の装置に関する実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本発明に含まれる他の実施例を説明する。
【００６１】
［分散および統合］
また、図示した各装置の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、解析部１３、帯域制限部１４、第１推定部１５及び第２推定部１６を信号解析装置１０の外部装置としてネットワーク経由で接続するようにしてもよい。また、解析部１３、帯域制限部１４、第１推定部１５及び第２推定部１６を別の装置がそれぞれ有し、ネットワーク接続されて協働することで、上記の信号解析装置１０の機能を実現するようにしてもよい。
【００６２】
［信号解析プログラム］
また、上記の実施例で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをプロセッサに実行させることによって実現することもできる。そこで、以下では、図１０を用いて、上記の実施例１に係る信号解析装置のハードウェア構成例について説明する。
【００６３】
図１０は、信号解析装置１０のハードウェア構成例を示す図である。図１０に示すように、ＲＦ（Radio  Frequency）回路１０１と、ＤＲＦＭ１０２と、プロセッサ１０３と、メモリ１０４とを有する。
【００６４】
プロセッサ１０３の一例としては、ＤＳＰを始めとするＭＰＵの他、ＣＰＵなどを採用できる。また、メモリ１０４の一例としては、ＳＤＲＡＭ（Synchronous  Dynamic  Random  Access  Memory）等のＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ等を採用できる。
【００６５】
このようなハードウェア構成の下、一例として、解析部１３、帯域制限部１４と、第１推定部１５と、第２推定部１６とによって実行される各処理に対応するプログラムがメモリ１０４に記録され、各プログラムがプロセッサ１０３で実行される。また、受信部１１は、ＲＦ回路１０１によって実現されるとともに、記憶部１２は、ＤＲＦＭ１０２によって実現される。
【００６６】
また、実施例１に係る信号解析装置１０で実行される機能部の一部は、信号解析装置１０を搭載する装置が有する他のプロセッサで実行させることによって実現してもよい。例えば、上記の実施例１に係る信号解析装置１０が有する機能部のうち解析部１３と、帯域制限部１４とによって実行される各処理に対応するプログラムを他のプロセッサで実行させるとともに、第１推定部１５と、第２推定部１６とによって実行される各処理に対応するプログラムをプロセッサ１０３で実行させることとしてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０    信号解析装置
１１    受信部
１２    記憶部
１３    解析部
１４    帯域制限部
１５    第１推定部
１５０    分配部
１５１Ａ〜１５１Ｃ    ＧＩ設定部
１５２Ａ−１〜１５２Ａ−ｘ，１５２Ｂ−１〜１５２Ｂ−ｘ，１５２Ｃ−１〜１５２Ｃ−ｘ    相関処理部
１５３Ａ〜１５３Ｃ    分割部
１５４Ａ〜１５４Ｃ    ピーク算出部
１５５Ａ〜１５５Ｃ    遅延量算出部
１５６Ａ〜１５６Ｃ    統計処理部
１５７Ａ〜１５７Ｃ    シンボル長算出部
１５８Ａ〜１５８Ｃ    判定部
１５９    シンボルレート算出部
１６    第２推定部
【図１】
2015035664.tif 000003
【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】
2015035664.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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