(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力する第１のフィルタと、
前記第１のフィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第３の信号を出力するＡＤコンバータと、
前記ＡＤコンバータの出力側に接続され、前記第３の信号と前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いてスライディング相関を部分的に再度計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いて前記第３の信号の前記リファレンス信号との時間オフセットを見積もり、該時間オフセットの補正がなされた第４の信号を出力する時間オフセット補正部と、
前記時間オフセット補正部の出力側に接続されて、バファリングのされた第５の信号を出力する第１のバッファと、
前記第１のバッファの出力側に接続された、前記リファレンス信号との相関を計算して第６の信号を出力する相関算出部と、
前記相関算出部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部と
を具備することを特徴とするスペクトラム検知装置。
【請求項２】
前記相関算出部が、前記時間オフセット補正部において前記時間オフセットが見積もられたときのスライディング値の前記範囲を用いて、前記リファレンス信号とのスライディング相関を部分的に計算し、得られた各相関値を前記第６の信号として出力し、
前記相関算出部の出力側でかつ前記判定部の前段側に接続された、前記第６の信号たる各相関値のうちの最大値を選択して第７の信号を出力するピーク相関出力検出部をさらに具備すること
を特徴とする請求項１記載のスペクトラム検知装置。
【請求項３】
前記相関算出部の出力側でかつ前記判定部の前段側に接続されて、バファリングのされた第８の信号を出力する第２のバッファと、
前記第２のバッファの出力側でかつ前記判定部の前段側に接続されて、平均化のされた第９の信号を出力する平均化部と
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のスペクトラム検知装置。
【請求項４】
前記相関算出部の出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、バファリングのされた第８の信号を出力する第２のバッファと、
前記第２のバッファの出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、平均化のされた第９の信号を出力する平均化部と、
前記平均化部の出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、絶対値への変換を行って第１０の信号を出力する絶対値出力計算部と
をさらに具備することを特徴とする請求項２記載のスペクトラム検知装置。
【請求項５】
前記相関算出部の出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、バファリングのされた第８の信号を出力する第２のバッファと、
前記第２のバッファの出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、絶対値への変換を行って第９の信号を出力する絶対値出力計算部と
前記絶対値出力計算部の出力側でかつ前記ピーク相関出力検出部の前段側に接続されて、平均化のされた第１０の信号を出力する平均化部と、
をさらに具備することを特徴とする請求項２記載のスペクトラム検知装置。
【請求項６】
前記第１のフィルタの出力側でかつ前記ＡＤコンバータの前段側に接続された、前記第１のフィルタより狭帯域特性を有して該狭帯域特性でフィルタリングのされたろ過信号を出力する第２のフィルタをさらに具備することを特徴とする請求項１記載のスペクトラム検知装置。
【請求項７】
前記第１のフィルタの出力側でかつ前記ＡＤコンバータの前段側に接続された、ベースバンド信号への変換を行って変換信号を出力するベースバンド変換部をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のスペクトラム検知装置。
【請求項８】
前記時間オフセット補正部の出力側でかつ前記第１のバッファの前段側に接続され、前記第４の信号に時間周波数変換を行い、得られた信号の周波数と規格周波数とのマッチング結果を用いて前記第４の信号の周波数オフセットを見積もり、前記第４の信号に該周波数オフセットの補正を行って周波数補正済み信号を出力する周波数オフセット補正部をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のスペクトラム検知装置。
【請求項９】
前記第１のバッファの出力側でかつ前記相関算出部の前段側に接続されて、平均化のされた信号を出力する平均化部をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のスペクトラム検知装置。
【請求項１０】
検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有するフィルタで受信信号たる第１の信号をフィルタリングして第２の信号を得、
前記フィルタの出力側に設けられたＡＤコンバータでディジタル値への変換を行って第３の信号を得、
前記ＡＤコンバータの出力側に設けられた時間オフセット補正部で、前記第３の信号と前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いてスライディング相関を部分的に再度計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いて前記第３の信号の前記リファレンス信号との時間オフセットを見積もり、該時間オフセットを用いて時間オフセット補正を行って第４の信号を得、
前記時間オフセット補正部の出力側に設けられたバッファで、バファリングのされた第５の信号を得、
前記バッファの出力側に設けられた相関算出部で、前記リファレンス信号との相関を計算して第６の信号を得、
前記相関算出部の出力側に設けられた判定部で、スレッショルド値との比較を行って前記検知対象信号のありなしの判定を行うこと
を特徴とするスペクトラム検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペクトラムを検知する装置および方法に係り、特に、テレビジョン信号のスペクトラム検知に好適な、スペクトラムを検知する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
免許事業のテレビ放送と同じ周波数帯を使用する、そのような免許不要で運用できる無線通信規格（例えばＩＥＥＥ ８０２、ＥＣＭＡ、ＩＥＥＥ ＳＣＣ４１など）が検討されている。これらの規格では、テレビ事業者を１次ユーザとして、１次ユーザの免許周波数帯が使用されていない場合に限り、その周波数帯（使用されていない免許周波数帯＝ホワイトスペース）で２次ユーザが無線通信を運用することを容認する。したがって、これらの免許不要の無線通信では、その免許周波数帯が１次ユーザにより使われていないことの検知をまず行うことが前提になる。
【０００３】
１次ユーザにより使われていないことの検知は、その結果に基づいて２次ユーザが行う無線通信の運用が、１次ユーザにまったく影響を与えないものとなるように、通常のテレビ受信機では検知できないような非常に低いパワーの検知まで可能であることを要する（例えば−１２０ｄＢｍ（８ＭＨｚ帯域））。また、その検知の際に合理的な時間内で検知ができ、さらにコスト的にも実現性の高いことが重要な要素になる。
【０００４】
２００７年には、ＮＴＳＣ（米国等のアナログＴＶ規格）、ＡＴＳＣ（米国等のディジタルＴＶ規格）のテレビ信号の検知に適用して、例えば、−１１４ｄＢｍ（６ＭＨｚ帯域）程度のパワー検知が可能な試作品が試験されている。ＮＴＳＣ信号のスペクトラムを検知するこの方法では、スペクトラム相互相関およびエネルギー検知を用いている。ＰＡＬ（フランス等除く欧州等のアナログＴＶ規格）およびＳＥＣＡＭ（フランス等のアナログＴＶ規格）のテレビ信号については報告がない。
【０００５】
ＤＶＢ−Ｔ（欧州等のディジタルＴＶ規格）における検知方法については、下記非特許文献１ないし４の報告がある。非特許文献１、２は、信号の周期的静止特性を利用しているが、ＳＮＲが−１０ｄＢより悪い場合にロバストでなく課題が残る。非特許文献３は、パイロットシーケンス（ＤＶＢ−Ｔ信号で用いられる既知のシーケンス）との受信ＴＶ信号の相関の出力を用いこれをあらかじめ設定されたスレッショルド（しきい値）と比較して判定を行う。非特許文献４は、周波数オフセット見積もりと信号電力平均化とを相関を取る前に行うことで、上記相関に基づく検知の信頼性を向上するので、さらによい結果が得られる。
【０００６】
しかしながら、課題として残る点は以下である。１）相関出力の最大値に基づいて（ＴＶ信号があるかないかを）判断することで、特にＴＶ信号が放送されていない場合においては最大電力の雑音が含まれている相関出力を利用してしまい、検知性能が実質的に低下し得る。２）受信信号の全期間に対してパイロット信号と相関を取るのが必要となっているため、システムに演算負担をかけるとともにシステムが複雑になりコストを抑えることも難しくなってしまう。３）時間同期が適用されないので、検知性能が実質的に低下し得る。４）検知性能が信号電力の平均化に依存しているため、連続する非常に大きな数のシンボルをバファリングする必要があり、コストと処理時間がかかる。５）平均化されたＤＶＢ−Ｔ信号のパイロット信号に対する位相偏差が相互相関を取ったあとの結果に実質的影響を与え、検知の信頼性を悪化させ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５５９６４２２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／０１４３０１９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０１０２９８１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／００２８２５６号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１０／００３５５６８号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００７／０１５７２６９号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００８／０１１８００６号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】チェン、ガオ、ダウト（H.S.Chen, W.Gao, D.G.Daut）,“Spectrum sensing using cyclostationary properties and application to IEEE 802.22 WRAN”, Proc.IEEE GLOBECOM 2007, ２００７年１１月、ＰＰ３１３３-３１３８
【非特許文献２】リン、ほか（Yingpei Lin, et al）, “A Cyclostationary-Based Spectrum sensing Method Using Stochastic Resonance in Cognitive Radio”, Proc.IEEE ICC 2010, ２０１０年５月、ＰＰ１−５
【非特許文献３】ダネブ（Danyo Danev）, “On Signal Detection Technique for the DVB-T Standard”, Proc. ISCCSP 2010, ２０１０年３月、ＰＰ１−５
【非特許文献４】ゴッダム、ゴーシュ（Vasanth Godam and Monisha Ghosh）, “Robust Sensing of DVB-T Signals”, IEEE DySPAN 2010, ２０１０年４月、ＰＰ１−８
【非特許文献５】IEEE P802.22 standard
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、処理時間の短縮、低コスト性、および複雑化の回避を考慮に入れつつ、非常に低いパワーレベルのＴＶ信号を低ＳＮＲにおいても検知できる、スペクトラムを検知する装置および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】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の態様であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力する第１のフィルタと、前記第１のフィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第３の信号を出力するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力側に接続され、前記第３の信号と前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いてスライディング相関を部分的に再度計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いて前記第３の信号の前記リファレンス信号との時間オフセットを見積もり、該時間オフセットの補正がなされた第４の信号を出力する時間オフセット補正部と、前記時間オフセット補正部の出力側に接続されて、バファリングのされた第５の信号を出力する第１のバッファと、前記第１のバッファの出力側に接続された、前記リファレンス信号との相関を計算して第６の信号を出力する相関算出部と、前記相関算出部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備することを特徴とする
【００１１】
これによれば、時間オフセット補正部によって受信信号がリファレンス信号との時間同期を有するものとなるので、算出された相関値がノイズに埋もれ難くかつ（ほぼ）最大になり、検知性能が顕著に向上する。
【００１２】
また、第２の態様（参考態様）であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第３の信号を出力するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力側に接続されて、バファリングのされた第４の信号を出力するバッファと、前記バッファの出力側に接続された、前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号との乗算を行いさらに乗算結果の絶対値を第５の信号として出力する乗算部と、前記乗算部の出力側に接続されて、前記リファレンス信号の長さに応じた積算演算を行い第６の信号を出力する積算部と、前記積算部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。
【００１３】
これによれば、Ｉ信号、Ｑ信号を有する受信信号のうちの一方の信号のみを検知に用い、リファレンス信号に対する位相偏差が生じる場合であっても、絶対値を出力する乗算部および積算部を設けたことにより、検知の信頼性を維持し得る。
【００１４】
また、第３の態様（参考態様）であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第３の信号を出力するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力側に接続されて、バファリングのされた第４の信号を出力する第１のバッファと、前記第１のバッファの出力側に接続された、前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算して各相関値たる第６の信号を出力するスライディング相関算出部と、前記スライディング相関算出部の出力側に接続されて、バファリングのされた第７の信号を出力する第２のバッファと、前記第２のバッファの出力側に接続されて、平均化のされた第８の信号を出力する平均化部と、前記平均化部の出力側に接続されて、絶対値への変換を行って第９の信号を出力する絶対値出力計算部と、前記絶対値出力計算部の出力側に接続されて、平均化され絶対値に変換された各相関値のうちの最大値を選択して第１０の信号を出力するピーク相関出力検出部と、前記ピーク相関出力検出部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。
【００１５】
これによれば、第２のバッファおよび平均化部によりスライディング相関の算出結果がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。また、絶対値出力計算部を設けたことにより、Ｉ信号、Ｑ信号を有する受信信号のうちの一方の信号のみを検知に用い、リファレンス信号に対する位相偏差が生じる場合であっても、検知の信頼性を維持し得る。
【００１６】
また、第４の態様（参考態様）であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第３の信号を出力するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力側に接続されて、バファリングのされた第４の信号を出力する第１のバッファと、前記第１のバッファの出力側に接続された、前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算して各相関値たる第６の信号を出力するスライディング相関算出部と、前記スライディング相関算出部の出力側に接続されて、バファリングのされた第７の信号を出力する第２のバッファと、前記第２のバッファの出力側に接続されて、絶対値への変換を行って第８の信号を出力する絶対値出力計算部と、前記絶対値出力計算部の出力側に接続されて、平均化のされた第９の信号を出力する平均化部と、前記平均化部の出力側に接続されて、絶対値が平均化された各相関値のうちの最大値を選択して第１０の信号を出力するピーク相関出力検出部と、前記ピーク相関出力検出部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。
【００１７】
これによれば、絶対値出力計算部、およびその出力を複数集めて平均化する平均化部を設けたことにより、Ｉ信号、Ｑ信号を有する受信信号のうちの一方の信号のみを検知に用い、リファレンス信号に対する位相偏差が生じる場合であっても、検知の信頼性を維持し得る。
【００１８】
また、第５の態様（参考態様）であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力する第１のフィルタと、前記第１のフィルタの出力側に接続された、前記第１のフィルタより狭帯域特性を有して該狭帯域特性でフィルタリングのされた第３の信号を出力する第２のフィルタと、前記第２のフィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第４の信号を出力するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力側に接続されて、バファリングのされた第５の信号を出力するバッファと、前記バッファの出力側に接続された、前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号との相関を計算して第６の信号を出力する相関算出部と、前記相関算出部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。
【００１９】
これによれば、狭帯域の第２のフィルタを設けたことにより、相関を取る受信信号の対象周波数が制限されるので、検知にあまり影響がない帯域が取り除かれ、これにより、ノイズの影響を受け難くなり、検知対象信号が存在すればその存在が相関算出結果に反映されやくなる。よって、検知の性能を向上できる。
【００２０】
また、第６の態様（参考態様）であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第３の信号を出力するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力側に接続されて、バファリングのされた第４の信号を出力する第１のバッファと、前記第１のバッファの出力側に接続された、前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号との相関を計算して第５の信号を出力する相関算出部と、前記相関算出部の出力側に接続されて、バファリングのされた第６の信号を出力する第２のバッファと、前記第２のバッファの出力側に接続されて、平均化のされた第７の信号を出力する平均化部と、前記平均化部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。
【００２１】
これによれば、バッファおよび平均化部を設けたことにより、相関の算出結果がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。よって、検知の性能を向上できる。
【００２２】
また、第７の態様（参考態様）であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力する第１のフィルタと、前記第１のフィルタの出力側に接続された、前記第１のフィルタより狭帯域特性を有して該狭帯域特性でフィルタリングのされた第３の信号を出力する第２のフィルタと、前記第２のフィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第４の信号を出力するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力側に接続された、自乗加算の演算を行い第５の信号を出力する自乗加算部と、前記自乗加算部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。
【００２３】
これによれば、狭帯域の第２のフィルタを設けたことにより、自乗加算を行う受信信号の対象周波数が制限されるので、検知対象信号が存在することに応じて自乗加算結果に反映されやくなる。よって、検知の性能を向上できる。
【００２４】
また、第８の態様（参考態様）であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第３の信号を出力するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力側に接続されて、平均化のされた第４の信号を出力する平均化部と、前記平均化部の出力側に接続された、自乗加算の演算を行い第５の信号を出力する自乗加算部と、前記自乗加算部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。
【００２５】
これによれば、平均化部を設けたことにより、信号がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。よって、検知の性能を向上できる。
【００２６】
また、第９の態様（参考態様）であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力する第１のフィルタと、前記第１のフィルタの出力側に接続された、前記第１のフィルタより狭帯域特性を有して該狭帯域特性でフィルタリングのされた第３の信号を出力する第２のフィルタと、前記第２のフィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第４の信号を出力するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力側に接続された、絶対値加算の演算を行い第５の信号を出力する絶対値加算部と、前記絶対値加算部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。
【００２７】
これによれば、狭帯域の第２のフィルタを設けたことにより、絶対値加算を行う受信信号の対象周波数が制限されるので、検知対象信号が存在することに応じて絶対値加算結果に反映されやくなる。よって、検知の性能を向上できる。
【００２８】
また、第１０の態様（参考態様）であるスペクトラム検知装置は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、第１の信号を入力として受け入れ第２の信号を出力するフィルタと、前記フィルタの出力側に接続された、ディジタル値への変換を行って第３の信号を出力するＡＤコンバータと、前記ＡＤコンバータの出力側に接続されて、平均化のされた第４の信号を出力する平均化部と、前記平均化部の出力側に接続された、絶対値加算の演算を行い第５の信号を出力する絶対値加算部と、前記絶対値加算部の出力側に接続された、スレッショルド値との比較から前記検知対象信号のありなしの判定を行って判定結果信号を出力する判定部とを具備する。
【００２９】
これによれば、平均化部を設けたことにより、信号がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。よって、検知の性能を向上できる。
【００３０】
また、第１１の態様であるスペクトラム検知方法は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有するフィルタで受信信号たる第１の信号をフィルタリングして第２の信号を得、前記フィルタの出力側に設けられたＡＤコンバータでディジタル値への変換を行って第３の信号を得、前記ＡＤコンバータの出力側に設けられた時間オフセット補正部で、前記第３の信号と前記検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンス信号とのスライディング相関を計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いてスライディング相関を部分的に再度計算し、得られた各相関値が最大近くになるスライディング値の範囲を用いて前記第３の信号の前記リファレンス信号との時間オフセットを見積もり、該時間オフセットを用いて時間オフセット補正を行って第４の信号を得、前記時間オフセット補正部の出力側に設けられたバッファで、バファリングのされた第５の信号を得、前記バッファの出力側に設けられた相関算出部で、前記リファレンス信号との相関を計算して第６の信号を得、前記相関算出部の出力側に設けられた判定部で、スレッショルド値との比較を行って前記検知対象信号のありなしの判定を行う。
【００３１】
これによれば、時間オフセット補正部によって受信信号がリファレンス信号との時間同期を有するものとなるので、算出された相関値がノイズに埋もれ難くかつ最大になり、検知性能が実質的に向上する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、処理時間の短縮、低コスト性、および複雑化の回避を考慮に入れつつ、非常に低いパワーレベルのＴＶ信号を低ＳＮＲにおいても検知できる、スペクトラムを検知する装置および方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
以下での記載にかかわらず、図５、図６、図８、図９、図１０、図１２、図１４、図１５、およびそれらを参照する説明自体は実施形態ではなく参考例としての記載である。ただし、発明の実施形態として参照すべき事項を含んではいる。
【図１】一実施形態（第１の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図２】ＤＶＢ−Ｔの２Ｋモードにおける連続パイロット（ＣＰ）のサブキャリア位置を示す表。
【図３】各実施形態で用いられ得るリファレンスシーケンスの一例（ＰＡＬ等の場合）を示す波形図。
【図４】別の（第２の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図５】さらに別の（第３の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図６】さらに別の（第４の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図７】さらに別の（第５の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図８】さらに別の（第６の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図９】さらに別の（第７の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図１０】さらに別の（第８の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図１１】さらに別の（第９の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図１２】さらに別の（第１０の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図１３】さらに別の（第１１の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図１４】さらに別の（第１２の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図１５】さらに別の（第１３の）実施形態であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図。
【図１６】第１ないし第１１の実施形態で用いることができる周波数オフセット補正部の構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。まず、各実施形態で用いられ得る主要な構成部分についてその原理的な説明を包括的に行う。そのあと、個別的な例を説明する。
【００３５】
（時間オフセットの見積りおよび補正）
受信信号とリファレンスシーケンスとのスライディング相関を算出し、以下のステップを踏んで時間オフセットの見積りおよび補正を行う。
１．ピークになっているスライディング相関出力の位置ｍ（シーケンス順）を見つけ、これを記録する（判定は行わない）。検知対象信号（ＤＶＢ−Ｔ信号）の繰り返し時間で割れるインターバルで、これをＭ回（Ｍ＞１）繰り返す。そして、得られたＭ個の位置ｍの分布に基づいて、発生頻度の高いｍの範囲として時間オフセットの範囲を見積もる。
２．一部のスライディング相関の出力のうちで、ピークになっている位置ｍを見つけ、これを記録する（判定は行わない）。ここでの一部のスライディング相関は、１．での時間オフセットの範囲見積り結果により決める（つまり１．での発生頻度の高いｍの範囲を用いる）。検知対象信号（ＤＶＢ−Ｔ信号）の繰り返し時間で割れるインターバルで、これをＫ回（Ｋ＞１）繰り返す。そして、得られたＫ個の位置ｍの分布に基づいて、発生頻度の高いｍの範囲として時間オフセットの範囲を再度見積もる。
３．時間オフセットの正確性に精度を要する場合は、さらに一部のスライディング相関について２．を同様に行う。ここで、さらに一部のスライディング相関は、前回の時間オフセットの範囲見積り結果により決める（つまり前回において発生頻度の高いｍの範囲を用いる）。
４．見積もられた時間オフセットの値に基づいて受信信号を時間補正（タイムシフト）する。
時間オフセットの見積りおよび補正は、実施形態上でのひとつの特徴点である。
【００３６】
（選択的（＝部分的）スライディング相関の算出結果による判定）
スライディング相関の算出を選択的に（部分的に）行い、その算出結果を用いて受信信号に検知対象信号が存在するか、しないかの判定を行う。
【００３７】
純粋なＴＶ信号ｘ０と、これと時間オフセットのないリファレンスシーケンスｒｅｆとの相関を取った結果は、時間オフセットのある場合に比較して大きく、最大（ピーク値）になる。これと同等の（同等に近い）相関結果を得て、スレッショルドに達しているかどうかの判定を行うとする。受信ＴＶ信号ｘは、純粋なＴＶ信号ｘ０とノイズｎとからなる。受信信号とレファレンスシーケンスｒｅｆとのスライディング相関は、次のように表わすことができる。
ＴＶ信号ｘ０が存在しないとき：
Ｒｎ・ｒｅｆ（ｍ）＝Σｉ＝０Ｎ−１ｒｅｆ（ｉ）ｎ（ｉ＋ｍ），
ｉ＝０，１，…，Ｎ−１；ｍ＝０，１，…，Ｎ−１
・・・（１）
ＴＶ信号ｘ０が存在するとき：
Ｒｘ・ｒｅｆ（ｍ）
＝Ｒｘ０・ｒｅｆ（ｍ）＋Ｒｎ・ｒｅｆ（ｍ）
＝Σｉ＝０Ｎ−１ｒｅｆ（ｉ）ｘ０（ｉ＋ｍ）＋Σｉ＝０Ｎ−１ｒｅｆ（ｉ）ｎ（ｉ＋ｍ）
・・・（２）
ただし、Ｎは繰り返しパターンであるリファレンスシーケンスのサンプル数、ｍは０以上Ｎ未満の整数で示されるスライディング値、ｉはΣについての加算パラメータである。
【００３８】
現実の受信ＴＶ信号ｘが有する、リファレンスシーケンスｒｅｆとの時間オフセット（つまり等価的に、相関Ｒｘ・ｒｅｆが最大となる位置ｍ［なお、このｍはノイズの影響で、異なる時刻での相関算出のたび変動する可能性がある］）から、Ｒｘ０・ｒｅｆが最大となる位置ｍを見積もりたい。（なお、Ｒｘ０・ｒｅｆを最大値Ｒｘ０・ｒｅｆｍａｘとするような位置ｍを、Ｎ個の出力シーケンスの中で、Ｌ［Ｒｘ０・ｒｅｆｍａｘ］と表わす。）そこで、得られたＲｘ・ｒｅｆｍａｘの位置ｍの情報から、Ｒｘ０・ｒｅｆｍａｘの位置ｍを見積もる。正しい位置ｍを選ぶことにより、式（１）の結果をＴＶ信号が存在しないと確実に決するスレッショルドを用いて、式（２）の結果に対しては最高ＳＮＲの出力に基づいてスレッショルドに達しているかどうかの判定ができることになる。これは明らかに検知性能の向上になる。位置ｍの見積り精度から生じる制限で、正確な位置ではなくある範囲内として位置が分かるならば、スレッショルドに達しているかどうかの判定は、その範囲内の出力の中のピークを選ぶことで行う。
【００３９】
そして、ここでは、もう少し進んだ方法を用い得る。まず、完全なスライディング相関（つまりｍ＝０，１，…，Ｎ−１のすべての場合についてそれぞれ計算）の出力であるＲｘ・ｒｅｆのうちの最大値（ピーク値）を有するものの位置ｍの分布（異なる時刻で繰り返し計算したものの分布）に基づいて、相対的に大きな範囲で時間オフセット（つまり、あるｍの範囲）をラフに見積もる。その後、一部の（つまりその範囲のｍについての）スライディング相関から得られるＲｘ・ｒｅｆのうちのピーク値を有するものの位置ｍの分布（異なる時刻で繰り返し計算したものの分布）に基づいて、時間オフセット（つまり、あるｍの範囲）を徐々に小さな範囲で正確に見積もる。このように一部のスライディング相関計算を何度も行ってスライディング相関を取る一部範囲を狭めることができ、これにより得られた位置ｍ（の範囲）を適用すれば、Ｒｘ０・ｒｅｆもピークになる可能性が非常に高くなる。
【００４０】
完全なスライディング相関を取ることに比較して、選択的な（＝部分的な）スライディング相関を取ることは次の２つのアドバンテージがある。ひとつは、計算負荷の軽減およびシステムの複雑化回避である。もうひとつは、検知性能の向上であり、これは上記ですでに記載した理由による。スライディング相関を取る一部範囲は、時間オフセットの見積り結果に依存している。見積り結果は、正確な値として求めるのは困難で、通常は、ある範囲で示される。選択的（部分的）スライディング相関の結果による判定は、実施形態上でのひとつの特徴点である。
【００４１】
（受信信号のシーケンスの一部の平均化）
（相関または相関に相当する算出結果の平均化）
受信信号のシーケンスの一部を平均化する。この一部はリファレンスシーケンスとの相関が取られるべきものである。また、相関または相関に相当する算出結果についてこれを平均化し、判定に供する。これらにより、ＳＮＲを向上する。また、意味ある程度で、計算負荷の軽減およびシステムの複雑化回避が達せられる場合もある。平均化は、理想的には、平均化の結果が次のデータを加えて算出し直した結果と変わらなくなるまで行うことができるが、そこまで待たず適当な数のデータの平均化を用いることもできる。平均化を適宜用いることは、実施形態上でのひとつの特徴点である。
【００４２】
（相関がＩ、Ｑチャンネルの一方だけで算出される場合についての対処）
相関がＩチャンネル、Ｑチャンネルのうちの一方だけでなされる場合についての対処については以下である。
【００４３】
受信ＴＶ信号がＤＶＢ−Ｔ信号の場合、相関（あるいはスライディング相関）がＩチャンネル、Ｑチャンネルの両チャンネルでなく一方だけでなされるなら、検知対象信号（ＤＶＢ−Ｔ信号）の位相偏差が実質的に検知性能を劣化させる。すなわち、
Ｒｘ・ｒｅｆ＝Ｒｘ０・ｒｅｆ＋Ｒｎ・ｒｅｆ＝｜Ｒｘ０・ｒｅｆ｜ｃｏｓ（φ）＋Ｒｎ・ｒｅｆ
Ｒｘ・ｒｅｆ：ノイズを含むＤＶＢ−Ｔの、リファレンスシーケンスとの相関
Ｒｘ０・ｒｅｆ：純粋なＤＶＢ−Ｔ信号の、リファレンスシーケンスとの相関（ｘ０は純粋なＤＶＢ−Ｔ信号）
Ｒｎ・ｒｅｆ：ノイズとリファレンスシーケンスとの相関
φ：純粋なＤＶＢ−Ｔ信号の、リファレンスシーケンスとの位相偏差
φ＝２ｋπ±（１／２）π（ｋ＝０，１，…）でＲｘ０・ｒｅｆはゼロである。このような影響は、例えば、相関出力の絶対値を平均化することで軽減できる。すなわち、
／Ｒｘ・ｒｅｆ＝Σｉ｜Ｒｉｘ・ｒｅｆ｜＝Σｉ｜Ｒｉｘ０・ｒｅｆ｜｜ｃｏｓ（φｉ）｜＋Σｉ｜Ｒｉｎ・ｒｅｆ｜
この方法でノイズをキャンセルできないが、Ｒｘ０・ｒｅｆ＝０となる最悪のケースに陥るのを避けることができる。位相偏差が生じることへの対処は、実施形態上でのひとつの特徴点である。
【００４４】
（特定帯域抽出フィルタリング）
また、例えばＰＡＬ信号の場合のような周波数領域でパワー分布が変化する信号に対しては、受信信号の電力の高い帯域に対して狭帯域のフィルタリングをすることでＳＮＲを向上することができる。また、例えばＤＶＢ−Ｔ信号の場合は、ＴＶ信号に割り当てられた帯域のうちで特に信号帯域に対して狭帯域のフィルタリングをすることでＳＮＲを向上することができる。あるいは、ＤＶＢ−Ｔ信号の場合、パイロット電力が高められたサブキャリアの周波数帯を抽出できるくし型フィルタを用いてフィルタリングし、ＳＮＲを向上することも考えられる。これらにより、検知性能を高めることができる。このような特定帯域のフィルタリングは、実施形態上でのひとつの特徴点である。
【００４５】
各実施形態は、特に、テレビジョンホワイトスペース（ＴＶＷＳ）周波数帯における通信環境下、非常に低レベルのＴＶ信号を検出するため用いられ、コグニティブ無線通信およびそのネットワークに適用することができる。
【００４６】
図１は、一実施形態（第１の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、このスペクトラム検知装置は、ＴＶチャンネルＢＰＦ、特定帯域抽出フィルタ１２（随意的構成）、ベースバンド変換部１３（随意的構成）、ＡＤコンバータ１４、時間オフセット補正部１５、周波数オフセット補正部１６（随意的構成）、バッファ１７、平均化部１８（随意的構成）、選択的スライディング相関算出部１９、ピーク相関出力検出部２０、判定部２１を有する。図中に示した構成のうち破線で描いたものは、随意的に設けることができるものである。この点は、ほかの図においても同じである。
【００４７】
ＴＶチャンネルＢＰＦ１１は、検知対象信号が存在し得る周波数帯域に通過特性を有する、ＲＦ信号を入力として受け入れ、これに対応してフィルタリングされた信号を出力する帯域通過フィルタである。その帯域幅は、各ＴＶ信号のそれぞれの規格に応じて、例えば、６ＭＨｚ、７ＭＨｚ、８ＭＨｚなどと設定し得る。
【００４８】
特定帯域抽出フィルタ１２は、ＴＶチャンネルＢＰＦ１１より狭い通過帯域特性を有するフィルタである。検知対象信号の周期性に鑑みて、それと同様の通過帯域幅を有するフィルタとすることができる。例えば、検知対象信号がＰＡＬである場合には、１５ｋＨｚ（水平同期周波数）の通過帯域のＢＰＦを用いることができる。また、例えばＤＶＢ−Ｔ信号の場合は、ＴＶ信号に割り当てられた帯域のうちで特に信号帯域に対しての狭帯域フィルタとすることができる。あるいは、ＤＶＢ−Ｔ信号の場合、パイロット電力が高められたサブキャリアの周波数帯を抽出できるくし型フィルタを用いることも考えられる。このような特定帯域抽出のフィルタリングをすることで信号の検知に用いない帯域を実質的にカットし、これにより、結果的にスペクトラムの検知性能を高めることができる。
【００４９】
ベースバンド変換部１３は、ＲＦ信号をベースバンド帯域の信号に周波数変換するものである。これは、ＴＶチャンネルＢＰＦ１１に入力されるＲＦ信号が、伝送のため変調された信号になっていることに応じたものであるが、設けることは必須ではなく、以降の信号処理をＲＦ帯でなすことも可能である。
【００５０】
ＡＤコンバータ１４は、入力のアナログ信号を所定の周波数でサンプリングし、さらにディジタル信号に変換するものである。ディジタル信号に変換することで、以降の信号処理（とりわけ時間オフセット補正部１５での処理）をソフトウエアで行うことが容易になる。
【００５１】
時間オフセット補正部１５は、選択的スライディング相関算出部１９でのリファレンスシーケンスとの相関算出動作に先立ち、リファレンスシーケンスとの時間差（時間オフセット）を取り除くように入力のディジタル信号を補正（タイムシフト）するものである。そこで、リファレンスシーケンスについて、まず説明する。リファレンスシーケンスは、検知対象信号が持っている周期性と同様の周期性を有してこの装置でローカルに発生されている信号である。
【００５２】
リファレンスシーケンスのローカルな生成については以下である。
【００５３】
１）検知対象信号がＤＶＢ−Ｔおよび同様のＴＶ信号の場合：
ＤＶＢ−Ｔでは、大雑把にサブキャリアのトータルの１０％がブーストされたパイロットのため当てられている。ブーストされたパイロットは、連続パイロット（continual pilot:ＣＰ）と分散パイロット（scatter pilot:ＳＰ）とを含み、それらの位置と大きさとは、次のようになっている。すなわち、
Ｃｐ，ｌ，ｋ＝４（１−２ωｋ）／３
ここで、シーケンスωｋは、多項式Ｘ１１＋Ｘ２＋１を使いその初期状態を（１１１１１１１１１１１）とした擬似ランダム２進シーケンス（pseudo random binary sequence:ＰＲＢＳ）発生器によって得られる。ｋは、ＣＰ、ＳＰが置かれたサブキャリアの位置で次のようになっている。すなわち、２ＫモードにおけるＣＰのサブキャリア位置が図２に示される。ＳＰは、ｋ−３ （ｌ ｍｏｄ ４）の計算値が１２で割れる数の、残ったサブキャリアに置かれる（なお「ｌ ｍｏｄ ４」は、ｌを被除数とした４を法とする剰余数）。
【００５４】
ＤＶＢ−Ｔでは、このように配置されたパイロット信号により、４シンボルで周期性の信号となる。リファレンスシーケンスは、このような４シンボルに倣った繰り返し信号として発生する。
【００５５】
２）ＰＡＬ、ＮＴＳＣ、ＳＥＣＡＭ、およびほかの同様のＴＶ信号の場合：
生成された信号の例を図３に示す。これは、水平同期パルスおよび中程度の値に設定された輝度信号（Ｙ信号）を有する。すなわち、この場合のリファレンスシーケンスは、水平同期周波数の繰り返し信号として発生する。なお、輝度信号レベルは可変である。
【００５６】
以上のように発生されているローカルのリファレンスシーケンスに対して時間差がなくなるように、ＡＤコンバータ１４からのディジタル信号を補正（タイムシフト）するのが時間オフセット補正部１５の機能である。
【００５７】
時間オフセット補正部１５は、その機能としてソフトウエアを用いて構成することができる。時間オフセット補正部１５には、図示していないが、リファレンスシーケンスの生成部が設けられており、さらに、時間オフセット補正部１５へ入力されたディジタル信号とリファレンスシーケンスとのスライディング相関を算出するスライディング相関算出部が存在する。時間オフセット補正部１５の中でのその処理過程は、以下のようになる。
１．ピークになっているスライディング相関出力の位置ｍ（シーケンス順）を見つけ、これを記録する（判定は行わない）。検知対象信号（ＤＶＢ−Ｔ信号）の繰り返し時間で割れるインターバルで、これをＭ回（Ｍ＞１）繰り返す。そして、得られたＭ個の位置ｍの分布に基づいて、発生頻度の高いｍの範囲として時間オフセットの範囲を見積もる。
【００５８】
上記で「スライディング相関」については以下である。
ＡＤコンバータ１４から得たディジタル信号とレファレンスシーケンスｒｅｆとのスライディング相関は、次のように表わすことができる。
ＴＶ信号ｘ０が存在しないとき：
Ｒｎ・ｒｅｆ（ｍ）＝Σｉ＝０Ｎ−１ｒｅｆ（ｉ）ｎ（ｉ＋ｍ），
ｉ＝０，１，…，Ｎ−１；ｍ＝０，１，…，Ｎ−１
・・・（１）
ＴＶ信号ｘ０が存在するとき：
Ｒｘ・ｒｅｆ（ｍ）
＝Ｒｘ０・ｒｅｆ（ｍ）＋Ｒｎ・ｒｅｆ（ｍ）
＝Σｉ＝０Ｎ−１ｒｅｆ（ｉ）ｘ０（ｉ＋ｍ）＋Σｉ＝０Ｎ−１ｒｅｆ（ｉ）ｎ（ｉ＋ｍ）
・・・（２）
ただし、Ｎは繰り返しパターンであるリファレンスシーケンスのサンプル数、ｍは０以上Ｎ未満の整数で示されるスライディング値、ｉはΣについての加算パラメータである。
【００５９】
上記１．に続いて次を行う。
２．一部のスライディング相関の出力のうちで、ピークになっている位置ｍを見つけ、これを記録する（判定は行わない）。ここでの一部のスライディング相関は、１．での時間オフセットの範囲見積り結果により決める（つまり１．での発生頻度の高いｍの範囲を用いる）。検知対象信号（ＤＶＢ−Ｔ信号）の繰り返し時間で割れるインターバルで、これをＫ回（Ｋ＞１）繰り返す。そして、得られたＫ個の位置ｍの分布に基づいて、発生頻度の高いｍの範囲として時間オフセットの範囲を再度見積もる。
【００６０】
上記２．に続いて次を行う。
３．時間オフセットの正確性に精度を要する場合は、さらに一部のスライディング相関について２．を同様に行う。ここで、さらに一部のスライディング相関は、前回の時間オフセットの範囲見積り結果により決める（つまり前回において発生頻度の高いｍの範囲を用いる）。
【００６１】
上記３．に続いて次を行う。
４．見積もられた時間オフセットの値に基づいて（時間オフセットが範囲として得られた場合はその代表値（例えば平均値、モード、メジアンなど）を用いて）、ＡＤコンバータ１４から得たディジタル信号を時間補正（タイムシフト）し、出力する。
【００６２】
時間オフセット補正部１５により、ＡＤコンバータ１４からのディジタル信号は、ローカルのリファレンスシーケンスに対して時間差がなくなるように補正される（その際に実際に用いられたｍは、ノイズの影響で正しい値ではない可能性があるが、少なくともそれに近い値にはなる）。これにより、後述する選択的スライディング相関算出部１９での相関算出結果は、時間オフセットを維持した場合に比較して大きな値になり、ノイズに埋もれ難く判定に適したものになる。
【００６３】
周波数オフセット補正部１６は、これに入力される信号が有する周波数オフセットを補正するものである。周波数オフセットは、ＴＶ信号がＴＶチャンネルＢＰＦ１１に届くまでの間で一定の伝送媒体を経ているため発生している可能性がある。このような周波数オフセットを放置するよりもこれを補正すれば、選択的スライディング相関１９などの以降の処理結果は、改善する。周波数オフセット補正部１６の具体的な構成例については、後述する（図１６）。
【００６４】
バッファ１７は、これに入力される信号を一定時間貯めておくものである。平均化部１８は、これに入力される信号を平均化してＳＮＲを改善するための構成である。
【００６５】
選択的スライディング相関算出部１９は、これに入力される信号とリファレンスシーケンスとの相関を算出するものである。ここで、これに入力される信号とリファレンスシーケンスとは、すでに時間オフセット補正部１５のはたらきにより、それらの間の時間オフセットが（ほぼ）補正された関係の信号になっている。したがって、スライディング相関といってもｍ＝０からｍ＝Ｎ−１までの（すなわち完全な）スライディング相関値のそれぞれを計算するには及ばず、ｍ＝０前後の一部のスライディング相関値を計算すれば、これが、すべてのｍで計算した各値の中でのピーク値を可能性高く含んでいる。
【００６６】
ここで、一部のスライディング相関値の計算は、すでに時間オフセット補正部１５で最終的に見積もられたｍの範囲に基づいて、その計算の範囲を決めることができる。
【００６７】
完全なスライディング相関を取ることに比較して、一部の選択的な（＝部分的な）スライディング相関を取ることは次の２つのアドバンテージがある。ひとつは、計算負荷の軽減およびシステムの複雑化回避である。もうひとつは、相関算出のピーク値を確率高く得ることによる、検知性能の向上である。
【００６８】
ピーク相関出力検出部２０は、選択的スライディング相関算出部１９の算出結果のうちから、ピークとなっている値を選択するものである。判定部２１は、ピーク相関出力検出部２０の出力側に位置して、あらかじめ決められたスレッショルド値との比較から検知対象信号のありなしの判定を行い、判定結果信号を出力するものである。
【００６９】
この実施形態によれば、必須的に、以下の利点がある。まず、時間オフセット補正部１５によって検知対象信号がリファレンスシーケンスとの時間同期を有するものとなるので、算出された相関値がノイズに埋もれ難くかつ（ほぼ）最大になり、検知性能が顕著に向上する。また、選択的スライディング相関算出部１９で、一部の選択的な（＝部分的な）スライディング相関の算出を行うので、計算負荷の軽減およびシステムの複雑化回避が実現するとともに、相関算出のピーク値を確率高く得ることによって検知性能が向上する。
【００７０】
次に、図４は、別の実施形態（第２の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【００７１】
このスペクトラム検知装置では、図１中の選択的スライディング相関算出部１９に代えて、単純な相関算出部１９Ａを用いる。また、相関算出部１９Ａの算出結果はひとつの値の出力となるので、図１中のピーク相関出力検出部２０は不要になる。
【００７２】
このスペクトラム検知装置は、図１に示したものをシンプル化したものと言える。すなわち、相関算出部１９Ａに入力される信号とリファレンスシーケンスとは、すでに時間オフセット補正部１５のはたらきにより、それらの間の時間オフセットが（ほぼ）補正された関係の信号になっている。これは、図１を参照して説明した点である。したがって、相関算出部１９Ａに入力される信号とリファレンスシーケンスとを用いて単純に相関値を計算すれば、スライディング相関の中のピークを得ている可能性が非常に高い。そこで、このようにして得た相関値を判定部２１に出力して判定を行う。
【００７３】
このスペクトラム検知装置も、時間オフセット補正部１５によって検知対象信号がリファレンスシーケンスとの時間同期を有するものとされているので、算出された相関値がノイズに埋もれ難くかつ（ほぼ）最大になり、検知性能が顕著に向上している。
【００７４】
次に、図５は、さらに別の実施形態（第３の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【００７５】
このスペクトラム検知装置では、特定帯域抽出フィルタ１２を必須的に設けることにする一方、時間オフセット補正部１５を随意的な構成としている。その他の点は図４に示したスペクトラム検知装置と同じである。
【００７６】
これによれば、特定帯域抽出フィルタ１２を設けたことにより、相関を取る検知対象信号の対象周波数が制限される。よって、検知にあまり影響を与えない帯域が取り除かれ、ノイズの影響を受け難く、検知対象信号が存在すればその存在が相関算出結果に反映されやくなる。これにより、スペクトラム検知の性能を向上できる。なお、時間オフセット補正部１５を設けない場合、相関算出部１９Ａでの相関算出は、一般に、時間オフセットがある信号どうしの相関算出になるので、必ずしもピーク値を得ることにはならない。しかしながら一定の相関値を算出することはできるので、これにより判定を行うことができる。
【００７７】
次に、図６は、さらに別の実施形態（第４の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【００７８】
このスペクトラム検知装置は、図５に示したものと比較して、特定帯域抽出フィルタ１２を随意的な構成に戻す一方、相関算出部１９Ａに代えて、乗算部１９Ｂ、積算部２２を設けた構成になっている。
【００７９】
乗算部１９Ｂは、検知対象信号が有する周期性と同様の周期性を有するリファレンスシーケンスとの乗算を行いさらに乗算結果の絶対値を出力するものである。積算部１９Ｂは、リファレンスシーケンスの長さに応じた積算演算を行いその結果を出力するものである。すなわち、乗算部１９Ｂおよび積算部２２は、図５における相関算出部１９Ａとの比較において、積を計算し続いて和を計算する過程で、積を絶対値に変換してから和を計算するように変更したものと言える。
【００８０】
このスペクトラム検知装置は、例えば検知対象信号がＤＶＢ−Ｔ信号のような信号の場合であって、相関算出がＩチャンネル、Ｑチャンネルの両チャンネルでなく一方だけでなされる場合にも有用になる構成である。このような場合、検知対象信号の、リファレンスシーケンスとの位相偏差により、最悪の場合、通常の相関算出ではその値はゼロになってしまう。そこで、相関を算出する過程で積を算出したらこれを絶対値に変換し、しかるのち和を計算する。これによれば、相関算出値がゼロになるような最悪の場合を回避できるので、検知性能を維持することができる。
【００８１】
次に、図７は、さらに別の実施形態（第５の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【００８２】
このスペクトラム検知装置は、図４に示したものをさらに改善したものである。すなわち、相関算出部１９Ａの出力側でかつ判定部２１の前段部に、バッファ２３、およびさらにその出力側に平均化部２４を新たに設けている。なお、図４においてバッファ１７の出力側で相関算出部１９Ａの前段側に設けられていた平均化部１８は、設けないことにする。平均化部１８を設けない代わりに相関算出部１９Ａの出力側に平均化部２４を設けた構成とも言える。
【００８３】
バッファ２３は、相関算出部１９Ａで算出された相関値を、その算出のたび（つまり複数回）蓄える。平均化部２４は、バッファ２３に蓄えられた複数の相関値を用い、その平均を計算して出力する。このような構成によれば、平均化部２４の出力において、検知対象信号が存在しない場合と存在する場合とにおける、それらの出力値の違いは、１回のみの相関値を用いた場合より非常に顕著になる。したがって、信頼性の高い判定が可能になる。
【００８４】
なお、図４に示したように相関算出部１９Ａの前段側にも平均化部１８を設けてもよいが、一般に平均化部を設けるとその前段で必要なバッファにより、コストと処理時間がかかる。そこで、この図７に示すスペクトラム検知装置では、相関算出部１９Ａの出力側だけに平均化部２４を設けている。
【００８５】
次に、図８は、さらに別の実施形態（第６の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【００８６】
このスペクトラム検知装置は、図７に示したスペクトラム検知装置と比較して、時間オフセット補正部１５を随意的な構成としている。その他の点は図７に示したものと同じである。時間オフセット補正部１５を設けない場合、相関算出部１９Ａでの相関算出は、一般に、時間オフセットがある信号どうしの相関算出になるので、必ずしもピーク値を得ることにはならない。しかしながら一定の相関値を算出することはできるので、これにより判定を行うことができる。
【００８７】
そして、すでに図７を参照して説明したように、バッファ２３および平均化部２４を設けているので、検知対象信号が存在しない場合と存在する場合とにおける、それらの出力値の違いは、１回のみの相関値を用いた場合より非常に顕著になる。したがって、信頼性の高い判定が可能になる。
【００８８】
次に、図９は、さらに別の実施形態（第７の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【００８９】
このスペクトラム検知装置は、上記で説明した各実施形態での一部要素を選択的に採り入れて構成している。すなわち、乗算部１９Ｂおよび積算部２２については、図６に示したスペクトラム検知装置と同じである。作用および効果も同様である。また、バッファ２５および平均化部２６については、図８中に示したバッファ２３および平均化部２４と同じである。作用および効果も同様である。
【００９０】
次に、図１０は、さらに別の実施形態（第８の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【００９１】
このスペクトラム検知装置を、図６に示したものとの比較で説明する。図１０に示すスペクトラム検知装置は、図６における乗算部１９Ｂおよび積算部２２に代えて、スライディング相関算出部１９Ｃ、バッファ２７、平均化部２８、絶対値出力計算部２９、およびピーク出力検出部３０を設けた構成になっている。
【００９２】
スライディング相関算出部１９Ｃは、リファレンス信号とのスライディング相関を計算して各相関値（ｍ＝０からＮ−１）を出力する。バッファ２７は、スライディング相関算出部１９Ｃの出力側に接続されて、バファリングのされた信号を出力する。平均化部２８は、バッファ２７の出力側に接続されて、平均化のされた信号を出力する。絶対値出力計算部２９は、平均化部２８の出力側に接続されて、絶対値への変換を行って信号を出力する。ピーク出力検出部３０は、絶対値出力計算部２９の出力側に接続されて、平均化され絶対値に変換された各相関値のうちの最大値を選択して、これを判定部２１に出力する。
【００９３】
これによれば、バッファ２７および平均化部２８によりスライディング相関の各算出結果がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。また、絶対値出力計算部２９を設けたことにより、Ｉ信号、Ｑ信号を有する受信信号のうちの一方の信号のみを検知に用い、リファレンス信号に対する位相偏差が生じて相関の算出結果が例えマイナスの値になっても、これを直ちに棄却せず意味あるものとして扱うので、検知の信頼性を向上できる。
【００９４】
次に、図１１は、さらに別の実施形態（第９の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【００９５】
このスペクトラム検知装置を、図１０に示したものとの比較で説明する。図１１に示すスペクトラム検知装置は、時間オフセット補正部１５を随意的構成から必須的構成に変え、加えてスライディング相関算出部１９Ｃに代えて選択的スライディング相関算出部１９を設けた点が、図１０に示したものとの違いである。
【００９６】
したがって、選択的スライディング相関算出部１９を備えていることによる利点は、図１での説明ですでに述べたとおりである。時間オフセット補正部１５を必須的に有しているため、スライディング相関算出部１９Ｃではなく選択的スライディング相関算出部１９を設けることができる。
【００９７】
次に、図１２は、さらに別の実施形態（第１０の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【００９８】
スライディング相関算出部１９Ｃは、バッファ１７の出力側に接続され、リファレンス信号とのスライディング相関を計算して各相関値たる信号を出力する。バッファ２７は、スライディング相関算出部１９Ｃの出力側に接続されて、バファリングのされた信号を出力する。絶対値出力計算部２９は、バッファ２７の出力側に接続されて、絶対値への変換を行う。平均化部３１は、絶対値出力計算部２９の出力側に接続されて、平均化のされた信号を出力する。ピーク出力検出部３０は、平均化部３１の出力側に接続されて、絶対値が平均化された各相関値のうちの最大値を選択して、これを判定部２１に出力する。
【００９９】
これによれば、絶対値出力計算部２９、およびその出力を複数集めて平均化する平均化部３１を設けたことにより、Ｉ信号、Ｑ信号を有する受信信号のうちの一方の信号のみを検知に用い、リファレンス信号に対する位相偏差が生じる場合であっても、検知の信頼性を維持し得る。すなわち、平均化部３１の出力は、
／Ｒｘ・ｒｅｆ＝Σｉ｜Ｒｉｘ・ｒｅｆ｜＝Σｉ｜Ｒｉｘ０・ｒｅｆ｜｜ｃｏｓ（φｉ）｜＋Σｉ｜Ｒｉｎ・ｒｅｆ｜
となり、平均値／Ｒｘ・ｒｅｆとして、位相偏差φでＲｘ０・ｒｅｆがゼロになる場合を避けることができる。
【０１００】
次に、図１３は、さらに別の実施形態（第１１の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【０１０１】
このスペクトラム検知装置を、図１２に示したものとの比較で説明する。図１３に示すスペクトラム検知装置は、時間オフセット補正部１５を随意的構成から必須的構成に変え、加えてスライディング相関算出部１９Ｃに代えて選択的スライディング相関算出部１９を設けた点が、図１２に示したものとの違いである。
【０１０２】
したがって、選択的スライディング相関算出部１９を備えていることによる利点は、図１での説明ですでに述べたとおりである。時間オフセット補正部１５を必須的に有しているため、スライディング相関算出部１９Ｃではなく選択的スライディング相関算出部１９を設けることができる。
【０１０３】
次に、図１４は、さらに別の実施形態（第１２の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、このスペクトラム検知装置は、入力増幅部およびＢＰＦ５１、狭帯域ＢＰＦ５５、サンプリング部およびＡＤコンバータ５２、信号平均化部５６、自乗加算部５３、判定部５４を有する。狭帯域ＢＰＦ５５と信号平均化部５６とは、少なくもその一方を備えるように構成する。検知対象信号としては、特に、ＰＡＬ／ＮＴＳＣ／ＳＥＣＡＭを対象として考える。
【０１０４】
入力増幅部およびＢＰＦ５１は、図１に示したスペクトラム検知装置におけるＴＶチャンネルＢＰＦ１１と同様の機能を有するものである。狭帯域ＢＰＦ５５は、例えば、１５ｋＨｚ（水平同期周波数）の通過帯域のＢＰＦである。サンプリング部およびＡＤコンバータ５２は、同様に、図１におけるＡＤコンバータ１４と同様の機能を有するものである。信号平均化部５６は、サンプリング部およびＡＤコンバータ５２の出力側に接続されて、平均化のされた信号を出力するものである。
【０１０５】
自乗加算部５３は、サンプリング部およびＡＤコンバータ５２の出力側に接続され、自乗加算の演算を行うものである。判定部５４は、図１に示したスペクトラム検知装置における判定部２１と同様の機能を有するものである。すなわち、判定部５４は、自乗加算部５３の出力側に位置して、あらかじめ決められたスレッショルド値との比較から検知対象信号のありなしの判定を行い、判定結果信号を出力するものである。
【０１０６】
図１４に示すスペクトラム検知装置は、リファレンスシーケンスとの相関値を算出するという処理は行わず、代わりに、信号の自乗加算を自乗加算部５３で行う。すなわち、パワー検知によって検知対象信号のありなしの判定を行う。
【０１０７】
このようにパワー検知で検知対象信号のありなしの判定を行うスペクトラム検知装置において、狭帯域ＢＰＦ５５および信号平均化部５６のうちの少なくとも一方を備えるようにしたことの利点は以下である。狭帯域ＢＰＦ５５を設けたことにより、自乗加算を行う受信信号の対象周波数が制限されるので、検知対象信号が存在することに応じて自乗加算結果に反映されやくなる。よって、検知の性能を向上できる。また、信号平均化部５６を設けた場合は、信号がノイズに埋もれにくく信頼性の高いものになる。よって、検知の性能を向上できる。
【０１０８】
次に、図１５は、さらに別の実施形態（第１３の実施形態）であるスペクトラム検知装置の構成を示すブロック図である。同図において、すでに説明した図中に示したものと同一のものには同一符号を付し、その説明は加えるべき事項がない限り省略する。
【０１０９】
このスペクトラム検知装置は、図１４に示したものと比較して、自乗加算部５３に代えて絶対値加算部５７を設けている点が異なる。このほかの構成については同じである。絶対値加算部５７は、サンプリング部およびＡＤコンバータ５２の出力側に接続され、絶対値加算の演算を行う。絶対値加算を行うことは、実質的には、自乗加算を行ってパワーを計算していることと等価と考えられる。
【０１１０】
次に、図１６を参照して、第１ないし第１１の実施形態で用いることができる周波数オフセット補正部１６の構成例を説明する。図１６は、第１ないし第１１の実施形態で用いることができる周波数オフセット補正部１６の構成例を示すブロック図である。
【０１１１】
この周波数補正部１６は、ＦＦＴ部６１、バッファ６２、周波数補正部６３、逆ＦＦＴ部６４、周波数オフセット見積り部６５を有する。ＦＦＴ部６１にＡＤコンバータ１４の出力側の信号が導かれ、逆ＦＦＴ部６４の出力側の信号がバッファ１７に対して出力される。
【０１１２】
ＦＦＴ部６１は、入力された信号（時間領域の信号）に対してＦＦＴの処理を行い、周波数軸上のスペクトラム情報に変換する。バッファ６２は、ＴＴＦ部６１の出力側に設けられて、バッファリングのされた信号を出力する。周波数補正部６３は、バッファ６２の出力側に設けられ、周波数オフセット見積り部６５から供給されている周波数オフセットの見積り値に基づいて、周波数軸上で周波数オフセットを補正する。逆ＦＦＴ部６４は、周波数補正部６３の出力側に設けられて、与えられた信号を時間領域の信号に変換する。
【０１１３】
周波数オフセット見積り部６５は、ＦＦＴ部６１の出力側に設けられて、ＦＦＴ部６１から与えられたスペクトラム情報を規格の周波数情報と比較し（マッチングを行い）、ＦＦＴ部６１から与えられたスペクトラム情報の周波数オフセットを見積もる。見積りで得られた周波数オフセットの情報は、周波数補正部６３に供給される。上記で、規格の周波数情報とは、検知対象信号である例えばＤＶＢ−Ｔのような信号において定められているＯＦＤＭ（orthogonal frequency-division multiplexing）方式の各サブキャリアについての周波数情報である。
【０１１４】
周波数オフセット補正部１６を、第１ないし第１１の実施形態のスペクトラム検知装置に設けることの利点は、図１に示したスペクトラム検知装置においてすでに説明したとおりである。
【符号の説明】
【０１１５】
１１…ＴＶチャンネルＢＰＦ、１２…特定帯域抽出フィルタ、１３…ベースバンド変換部、１４…ＡＤコンバータ、１５…時間オフセット補正部、１６…周波数オフセット補正部、１７…バッファ、１８…平均化部、１９…選択的スライディング相関算出部、１９Ａ…相関算出部、１９Ｂ…乗算部、１９Ｃ…スライディング相関算出部、２０…ピーク相関出力検出部、２１…判定部、２２…積算部、２３…バッファ、２４…平均化部、２５…バッファ、２６…平均化部、２７…バッファ、２８…平均化部、２９…絶対値出力計算部、３０…ピーク出力検出部、３１…平均化部、５１…入力増幅部およびＢＰＦ、５２…サンプリング部およびＡＤコンバータ、５３…自乗加算部、５４…判定部、５５…狭帯域ＢＰＦ、５６…信号平均化部、５７…絶対値加算部、６１…ＦＦＴ部、６２…バッファ、６３…周波数補正部、６４…逆ＦＦＴ部、６５…周波数オフセット見積り部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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