(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出する特徴パラメータ抽出部と、
前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力する特徴データ生成部と、
既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータが前記既知の無線局の機種に固有の特徴及び前記既知の無線局の個体に固有の特徴と関連づけられ、基準データとして予め登録されたデータベース部と、
識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに基づいて、前記データベース部から前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定する同定処理部と、
を備え、
前記識別対象の無線局の機種に固有の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータは、前記同期信号に含まれる無変調波の長さ、前記同期信号に含まれるプリアンブル信号の長さ、前記同期信号に含まれる同期バーストの繰り返し数のうち少なくとも一つを含む、
識別装置。
【請求項２】
無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出する特徴パラメータ抽出部と、
前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力する特徴データ生成部と、
既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータが前記既知の無線局の機種に固有の特徴及び前記既知の無線局の個体に固有の特徴と関連づけられ、基準データとして予め登録されたデータベース部と、
識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに基づいて、前記データベース部から前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定する同定処理部と、
を備え、
前記識別対象の無線局の個体に固有の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータは、前記同期信号に含まれる無変調波の立ち上がり時間及び前記同期信号に含まれる同期バーストの未定義領域の波形パターンのうち少なくとも一つを含む、
識別装置。
【請求項３】
前記識別対象の無線局の機種に固有の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータは、前記同期信号に含まれる無変調波の長さ、前記同期信号に含まれるプリアンブル信号の長さ、前記同期信号に含まれる同期バーストの繰り返し数のうち少なくとも一つを含む、
請求項２に記載された識別装置。
【請求項４】
同期バーストの未定義領域の波形パターンに対応する前記特徴パラメータは、前記波形パターンを２値化したデータ列である、
請求項２又は３に記載された識別装置。
【請求項５】
無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出する特徴パラメータ抽出部と、
前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力する特徴データ生成部と、
既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータが前記既知の無線局の機種に固有の特徴及び前記既知の無線局の個体に固有の特徴と関連づけられ、基準データとして予め登録されたデータベース部と、
識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに基づいて、前記データベース部から前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定する同定処理部と、
を備え、
前記同定処理部は、
前記識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに含まれる、機種に固有の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータをインデックスに用いることにより、前記データベース部に登録されている前記基準データから特定の機種に対応する前記基準データを検索し、
前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別し、
前記検索された基準データに含まれる個体の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータと前記特徴データに含まれる前記識別対象の無線局の個体に固有の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータとの比較結果に基づいて前記識別対象の無線局の個体を同定する、
識別装置。
【請求項６】
無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出する特徴パラメータ抽出部と、
前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力する特徴データ生成部と、
既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータが前記既知の無線局の機種に固有の特徴及び前記既知の無線局の個体に固有の特徴と関連づけられ、基準データとして予め登録されたデータベース部と、
識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに基づいて、前記データベース部から前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定する同定処理部と、
を備え、
前記同定処理部は、前記特徴データに含まれる前記機種に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータと、前記データベース部に登録されている前記基準データに含まれる前記機種に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータと、の類似度である第１の類似度に基づいて前記基準データを検索し、
前記第１の類似度は、複数の前記機種に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータのそれぞれに重み付けを行った上で求められる、
識別装置。
【請求項７】
無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出する特徴パラメータ抽出部と、
前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力する特徴データ生成部と、
既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータが前記既知の無線局の機種に固有の特徴及び前記既知の無線局の個体に固有の特徴と関連づけられ、基準データとして予め登録されたデータベース部と、
識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに基づいて、前記データベース部から前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定する同定処理部と、
を備え、
前記同定処理部は、前記検索された基準データに含まれる個体に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータと、前記特徴データに含まれる前記識別対象の無線局の個体に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータと、の類似度である第２の類似度に基づいて前記識別対象の無線局の個体を同定し、
前記第２の類似度は、複数の前記個体の特徴と関連づけられた特徴パラメータのそれぞれに重み付けを行った上で求められる、
識別装置。
【請求項８】
前記データベース部に登録される前記基準データに含まれる前記特徴パラメータは、前記既知の無線局から受信した無線信号から得られる複数の前記特徴パラメータを平均化して生成された特徴パラメータである、
請求項１乃至７のいずれかに記載された識別装置。
【請求項９】
前記既知の無線局から受信した無線信号から得られる複数の前記特徴パラメータに基づいて前記基準データを生成する基準データ生成部をさらに備える、
請求項１乃至８のいずれかに記載された識別装置。
【請求項１０】
無線局から無線信号を受信し、前記無線信号を中間周波数信号に変換して出力する受信部と、
前記中間周波数信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と、
前記デジタル信号が特徴パラメータ抽出部に入力されるように接続された請求項１乃至９のいずれかに記載された識別装置と、
を備える無線局識別装置。
【請求項１１】
無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出し、
前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力し、
既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータを、前記既知の無線局の機種に固有の特徴及び前記既知の無線局の個体に固有の特徴と関連づけて基準データとして登録し、
識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに基づいて、前記登録された基準データから前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、
前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定し、
前記識別対象の無線局の機種に固有の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータは、前記同期信号に含まれる無変調波の長さ、前記同期信号に含まれるプリアンブル信号の長さ、前記同期信号に含まれる同期バーストの繰り返し数のうち少なくとも一つを含む、
識別方法。
【請求項１２】
無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出し、
前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力し、
既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータを、前記既知の無線局の機種に固有の特徴及び前記既知の無線局の個体に固有の特徴と関連づけて基準データとして登録し、
識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに基づいて、前記登録された基準データから前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、
前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定し、
前記識別対象の無線局の個体に固有の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータは、前記同期信号に含まれる無変調波の立ち上がり時間及び前記同期信号に含まれる同期バーストの未定義領域の波形パターンのうち少なくとも一つを含む、
識別方法。
【請求項１３】
無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出し、
前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力し、
既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータを、前記既知の無線局の機種に固有の特徴及び前記既知の無線局の個体に固有の特徴と関連づけて基準データとして登録し、
識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに含まれる、機種に固有の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータをインデックスに用いることにより、前記登録された基準データから前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、
前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別し、
前記検索された基準データに含まれる個体の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータと前記特徴データに含まれる前記識別対象の無線局の個体に固有の特徴と関連づけられた前記特徴パラメータとの比較結果に基づいて前記識別対象の無線局の個体を同定する、
識別方法。
【請求項１４】
無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出し、
前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力し、
既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータを、前記既知の無線局の機種に固有の特徴及び前記既知の無線局の個体に固有の特徴と関連づけて基準データとして登録し、
識別対象の無線局から受信した前記無線信号に含まれる前記機種に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータと、前記登録された基準データに含まれる前記機種に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータと、の類似度である第１の類似度に基づいて、前記登録された基準データから前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、
前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定し、
前記第１の類似度を、複数の前記機種に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータのそれぞれに重み付けを行った上で求める、
識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、識別装置、識別方法及び識別装置のプログラムに関し、特に、デジタル無線通信で用いられる無線局を識別するための識別装置、識別方法及び識別装置のプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
未知の無線局が送信した電波を受信し、受信した信号の周波数変動波形の特徴を分析することにより未知の無線局を識別する機能を備える無線局識別装置が知られている。識別の対象となる無線局が送信する電波の周波数変動波形には、電波の伝搬特性や、無線局の部品の過渡応答が反映される。
【０００３】
本発明に関連して、特許文献１及び特許文献２には、受信信号の立ち上がり又は立ち下がり時の、受信信号の周波数変動波形を抽出する機能を備える無線局識別装置が記載されている。特許文献３には、受信信号のシンボルレートのずれを特徴として用いることによって無線局を識別する、無線局識別装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５４３２８３号公報
【特許文献２】特開２０１１−０４４９３７号公報
【特許文献３】特許第４３６７４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び２に記載された無線局識別装置は、受信信号の立ち上がり時又は立ち下がり時の周波数変動波形、すなわち、受信信号の送信元である無線局の電波の発射時又は停止時の受信信号の周波数変動波形を抽出する。受信信号の周波数変動波形と、データベースに登録された、基準となる既知の無線局の周波数変動波形（以下、「教師データ」という。）との類似度に基づいて、未知の無線局が識別される。
【０００６】
受信信号の周波数変動波形は、電波の発射時または停止時における電波の状態が過渡的に変化する状態から抽出される。このため、電波が安定して送信されている状態とは異なり、電波の過渡的な状態は無線局の電源の状態や経年劣化などの影響を受けやすい。その結果、電波の過渡的な変化に基づく無線局の特徴の再現性は高くない。さらに、デジタル変調方式の無線局（以下、「デジタル無線局」という。）は、一般的に用いられてきたアナログＦＭ（frequency modulation）変調方式の無線局（以下、「アナログ無線局」という。）に比べて周波数帯域幅が狭い。このためデジタル無線局から発射される電波は周波数変動が小さく、受信周波数変動に基づく無線局の識別が困難である。
【０００７】
また、特許文献３には、シンボルレートのずれを特徴に利用した無線局識別装置が記載されている。しかし、特許文献３に記載された技術において、例えばシンボルレートの設計値が１Ｍｂｐｓ（メガビット毎秒）とすると、シンボルレートのばらつきは一般的に１Ｍｂｐｓを中心に±１０ｂｐｓ程度でしかない。その結果、このような小さいシンボルレートのばらつきを測定するために複雑で高価な測定回路を備える受信機が必要になる。さらに、識別しようとする無線局を１ｂｐｓのシンボルレートのずれ毎に割り当てると仮定すると、データベースに登録できる無線局は高々２０台前後となるため、特許文献３に記載された技術では多数の無線局を識別できない。
【０００８】
このように、特許文献３に記載された無線局識別装置は、無線局の高精度な識別が難しいという課題があった。また、特許文献３に記載された無線局識別装置は複雑で高価であり、さらに、多数の無線局のデータベースを構築するのが難しいという課題があった。
【０００９】
加えて、未知の無線局の識別のために機種に固有の特徴ではなく個体に固有な特徴が用いられた場合には、その特徴に基づいて無線局の機種毎の受信信号の特徴をデータベース化することは困難である。従って、個体に特有な特徴によって無線局を識別した結果からは無線局のメーカーや機種を特定することも困難である。その結果、一般的な無線局識別装置の利用者は、受信信号の音声や周波数スペクトラムなどの情報を総合して識別結果の妥当性を判断しなければならず、無線局の機種を識別する場合に無線局識別装置の利用者の負担が大きいという課題があった。
【００１０】
（発明の目的）
本発明は、無線局の機種及び個体を高精度、高速かつ容易に識別するための技術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】
【００１１】
本発明の識別装置は、無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出する特徴パラメータ抽出部と、前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力する特徴データ生成部と、既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータが前記既知の無線局の機種及び前記既知の無線局の個体の特徴と関連づけられ、基準データとして予め登録されたデータベース部と、識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに基づいて、前記データベース部から前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定する同定処理部と、を備える。
【００１２】
本発明の識別方法は、無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出し、前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力し、既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータを、前記既知の無線局の機種及び個体の特徴と関連づけて基準データとして登録し、識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに基づいて前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索し、前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定する、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の識別装置のプログラムは、識別装置が備えるコンピュータに、無線信号から生成されたデジタル信号に含まれる同期信号の特徴を示す特徴パラメータを抽出する手順、前記特徴パラメータを組み合わせて特徴データとして出力する手順、既知の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴パラメータを、前記既知の無線局の機種及び個体の特徴と関連づけて基準データとして登録する手順、識別対象の無線局から受信した前記無線信号に基づく前記特徴データに基づいて、前記基準データから前記識別対象の無線局の機種に対応する前記基準データを検索する手順、前記検索された基準データに基づいて前記識別対象の無線局の機種を識別するとともに前記識別対象の無線局の個体を同定する手順、を実行させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の識別装置、識別方法及び識別装置のプログラムは、無線局の機種及び個体を高精度、高速かつ容易に識別できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態の無線局識別装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】無線局が同期信号の送信するタイミングを説明するための図である。
【図３】同期信号の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】同期信号に含まれる無変調波の立ち上がり時間の例及びＣＷ長の例を示す図である。
【図５】同期信号に含まれるプリアンブルの長さの例を示す図である。
【図６】同期信号の未定義領域の波形パターンの例を示す図である。
【図７】無線局識別処理の例を示すフローチャートである。
【図８】教師データの生成処理の例を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施形態の無線局識別装置２００の構成を示すブロック図である。
【図１０】第２の実施形態の無線局識別装置２００の無線局識別処理の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
第１の実施形態で説明する無線局識別装置は、安定な信号波形を持つ同期信号から送信元の無線局の特徴を抽出することで、再現性の高い特徴に基づく無線局の識別を可能とする。デジタル無線局では、無線システムの仕様に応じた同期性能を実現するために、同期信号は仕様に基づいて設計された電子回路や電子部品を用いて生成される。このため、同期信号の波形から抽出されるパラメータから、デジタル無線局の回路構成に起因する無線局の機種に固有の特徴や、電子部品の個体差に起因する無線局の個体に固有の特徴を抽出できる。
【００１７】
具体的には、同期信号から生成されるＩＱ（in-phase/quadrature-phase）信号やＦＭ（frequency modulation）検波信号の波形を解析して、それらの信号長や立ち上がり時間、波形パターンなどのパラメータを抽出することで、無線局の機種および個体に固有の特徴をそれぞれ抽出することが可能である。
【００１８】
本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の無線局識別装置１００の構成を示すブロック図である。無線局識別装置１００は、アンテナ２、受信部３、Ａ／Ｄ（analog to digital）変換部４、パラメータ抽出部５、特徴データ生成部６、同定処理部７、データベース部８、教師データ生成部９を備える。
【００１９】
アンテナ２は、識別の対象となる無線局から送信された電波を受信して受信信号を出力する。受信部３は、受信信号の周波数を、無線周波数から中間周波数へ変換して中間周波数信号を生成する、周波数変換回路である。中間周波数は、無線周波数よりも低い周波数の信号である。受信部３は、中間周波数信号をＡ／Ｄ変換部４に出力する。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換部４は、受信部３から入力された中間周波数信号を、デジタル信号であるデジタル複素包絡信号に変換する、Ａ／Ｄ変換回路である。Ａ／Ｄ変換部４は、デジタル複素包絡信号をパラメータ抽出部５へ出力する。
【００２１】
パラメータ抽出部５は、Ａ／Ｄ変換部４から入力されたデジタル複素包絡信号を解析して、デジタル複素包絡信号の同期信号が備える特徴的なパラメータ（以下、「特徴パラメータ」という。）を抽出する、電子回路である。パラメータ抽出部５は、特徴パラメータを特徴データ生成部６へ出力する。特徴パラメータについては後述する。
【００２２】
図２は、送信機が同期信号の送信するタイミングを説明するための図である。送信機は、電波を送信する無線局である。同期信号は、受信機が送信機と同期を取るための信号である。同期信号は、音声などのデータに先立って、送信機の電波送信開始時（図２の「ＯＮ」）に発射される。
【００２３】
図３は、同期信号の構成の一例を示すブロック図である。図３に示されるように、同期信号は、無変調波（continuous wave、ＣＷ）、プリアンブル、同期ワード、同期バーストなどを含むフレーム構造を持つ。同期バーストは、制御チャンネル（制御ＣＨ）や呼出名称の情報を含む。また、同期バーストは、情報が定義されていない領域（未定義領域）を持つ。同期信号の構成は一般的に知られているので、詳細な説明は省略する。同期信号に続いて、音声などのデータが送信される。
【００２４】
特徴パラメータとしては、無線局で用いられる伝送方式において定義されていないパラメータ（未定義パラメータ）を用いることができる。同期信号から抽出される特徴パラメータには、無変調波の長さ、無変調波の立ち上がり時間、プリアンブル信号の長さ、同期バーストの繰り返し数、同期バースト内の未定義領域の波形パターンなどがある。特徴パラメータは、受信信号の送信元である無線局の機種に固有の特徴パラメータと、その無線局の個体に固有の特徴パラメータとに分類される。特徴データ生成部６は、パラメータ抽出部５から入力された複数の特徴パラメータを組み合わせて、無線局の識別に用いられる特徴データを生成する。
【００２５】
同定処理部７は、特徴データ生成部６から入力された特徴データのうち、機種に固有の特徴パラメータをデータベース部８に通知する。データベース部８は、同定処理部７から入力された特徴データに含まれる特徴パラメータに基づいてデータベース内を検索して、入力された特徴パラメータに対応する機種の教師データを検索する。同定処理部７は、データベース部８で検索された教師データを、無線局の識別に用いる教師データとして受け取る。
【００２６】
データベース部８は、教師データ生成部９が生成した教師データを保存する。教師データは、機種ごとに、機種に固有な特徴パラメータ及び個体に固有な特徴パラメータを含んで記録される、基準データである。無線局の個体に固有な特徴パラメータは、無線局の機種毎に、機種に固有な教師データの一部（サブセット）として、データベース部８に格納される。すなわち、個体に固有な特徴パラメータは、機種に固有な特徴パラメータの下位のデータである。
【００２７】
データベース部８は、無線局から受信した信号から抽出された、機種に固有な特徴パラメータを同定処理部７から受け取り、これをキーにしてデータベース部８を検索する。データベース部８は、データベースに保存されている教師データからキーにヒットする機種の教師データを検索し、同定処理部７へ通知する。
【００２８】
機種に固有な特徴パラメータの種類としては、無変調波の長さ、プリアンブル信号の長さ、同期バーストの繰り返し数などがある。これらはいずれも同期信号から得られる数値であり、データベース部８は、同定処理部７から通知された特徴パラメータをキーとして、相関処理などの複雑な演算を行うことなく、データベースが通常備える検索機能を用いて容易にデータベースから教師データを抽出できる。例えば、データベース部８は、同定処理部７から入力された特徴パラメータの種類ごとに、特徴パラメータの値の差分が所定の閾値以下である機種の教師データを検索する。あるいは、一部の特徴パラメータの値の差分のみが当該閾値以下である機種の教師データが検索されてもよい。閾値の範囲内で検索された教師データが複数ある場合は、データベース部８は、検索された全ての機種の教師データを同定処理部７に通知してもよい。
【００２９】
同定処理部７から通知された特徴パラメータの値と教師データの値との比較に用いられる閾値は、一般に、特徴パラメータの種類ごとに異なる。また、閾値は特徴パラメータの種類ごとに複数あってもよい。例えば、閾値を比較的大きめの値として、同定処理部７から通知された全ての種類の特徴パラメータの値との差分が閾値以下である教師データが検索されてもよい。あるいは、閾値を比較的小さめの値として、同定処理部７から通知された特徴パラメータのうち、一部の種類の特徴パラメータの値との差分が閾値以下である教師データが検索されてもよい。
【００３０】
このように、同定処理部７は、特徴データに含まれる、機種に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータと、教師データに含まれる、機種に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータと、の類似度に基づいて教師データを検索する。機種に固有の特徴としては無線局のメーカー名や機種名があるが、これらには限定されない。
【００３１】
同定処理部７は、データベース部８で検索された教師データの機種が１種類のみである場合には、当該機種を無線局の識別結果とする。データベース部８から通知された教師データの機種が２種類以上である場合には、同定処理部７は、特徴データに含まれる複数の特徴パラメータを、特徴パラメータの種類毎に重み付けして、特徴データと最も近い教師データに対応する機種を、無線局の識別結果としてもよい。あるいは、同定処理部７は、複数の機種を無線局の識別結果としてもよい。
【００３２】
無線局の個体に固有の特徴パラメータの種類の例としては、無変調波の立ち上がり時間や、同期バーストの未定義領域の波形パターンがある。教師データには、当該教師データの機種に関連づけられた、個体に固有な特徴パラメータが含まれる。同定処理部７は、データベース部８の検索結果に基づいて無線局の機種を識別した後に、特徴データに含まれる無線局の個体に固有の特徴パラメータと教師データに含まれる無線局の個体に固有の特徴パラメータとを比較することで、無線局の個体を同定し、その結果を出力する。
【００３３】
無線局の個体の同定は、データベース部８における無線局の機種の識別と類似した手順で行うことができる。例えば、同定処理部７は、特徴データ生成部６から入力された特徴データに含まれる、個体に固有の特徴パラメータの種類ごとに、データベース部８で検索された教師データから、さらに、個体に固有の特徴パラメータの値との差分が所定の閾値以下である特徴パラメータを検索する。あるいは、一部の個体に固有の特徴パラメータの値の差分のみが当該閾値以下である特徴パラメータが検索されてもよい。検索された特徴パラメータに教師データ内で関連づけられている個体が、受信信号の送信元の無線局であると同定される。
【００３４】
このように、同定処理部７は、検索された教師データに含まれる、個体に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータと、特徴データに含まれる、個体に固有の特徴と関連づけられた特徴パラメータと、の類似度に基づいて無線局を同定する。個体に固有の特徴は、同位置の機種で異なる個体を区別できる特徴である。例えば、個体に固有の特徴としては個体ごとに付与される製造番号がある。
【００３５】
閾値の範囲内で検索された特徴パラメータに対応する個体が複数ある場合は、同定処理部７は、検索された全ての個体を同定結果としてもよい。特徴データに含まれる特徴パラメータの値と教師データの特徴パラメータとの比較に用いられる閾値は、一般に、特徴パラメータの種類ごとに異なる。また、閾値は特徴パラメータの種類ごとに複数あってもよい。例えば、閾値を比較的大きめの値として、特徴データに含まれる、個体に固有の全ての種類の特徴パラメータの値との差分が閾値以下である個体の特徴パラメータが、教師データから検索されてもよい。あるいは、閾値を比較的小さめの値として、個体に固有の特徴パラメータのうち、一部の種類の特徴パラメータの値との差分が閾値以下である個体の特徴パラメータが検索されてもよい。さらに、同定処理部７は、特徴データに含まれる、無線局の個体に固有な特徴パラメータの値と、教師データに含まれる個体に固有な特徴パラメータの値との合致度に重みづけして、無線局の個体を同定してその結果を出力してもよい。
【００３６】
図４〜図６は、特徴パラメータの例を説明するための図である。図４〜図６では、特徴パラメータの種類の例として、無変調波の立ち上がり時間、無変調波の長さ、同期信号に含まれるプリアンブルの長さ及び同期信号の未定義領域の波形パターンが示される。図４〜図６では、同期信号の波形は、アナログ信号の波形として表現される。図４〜図６の波形の横軸は時間、縦軸は振幅である。
【００３７】
図４は、同期信号に含まれる無変調波の立ち上がり時間の例及び無変調波の長さ（ＣＷ長）の例を示す図である。図４では、無変調波は位相が互いに９０度異なるＩＱ信号の波形として示される。機種Ａの無変調波の立ち上がり時間はＴ１、ＣＷ長はＴ３である。機種ＢのＣＷ信号の立ち上がり時間はＴ２、ＣＷ長はＴ４である。Ｔ１〜Ｔ４は、無変調波の包絡線の波形から求められる。典型的な数値は、Ｔ１及びＴ２は１ｍｓ（ミリ秒）〜５０ｍｓ、Ｔ３及びＴ４は１０〜１００ｍｓであるが、これらには限定されない。
【００３８】
図５は、同期信号に含まれるプリアンブルの長さの例を示す図である。機種Ａのプリアンブル長はＴ５、機種Ｂのプリアンブル長はＴ６である。Ｔ５及びＴ６の典型的な数値は１０ｍｓ〜５０ｍｓであるが、これらには限定されない。
【００３９】
図６は、同期信号の未定義領域の波形パターンの例を示す図である。波形パターンの振幅を一定の時間間隔で「０」または「１」として表現することにより、波形パターンの時間的な振幅変化を２値のデータで表現できる。波形から２値データへの変換は、波形の振幅を所定の時間間隔で閾値と比較することで行われてもよい。図６では、例として、機種Ａの波形をデータ列Ｄ１：００１１０１００００１００１０１１０１０１１１１、機種Ｂの波形をデータ列Ｄ２：１０００１００１１１１１０１１１０１１１１０１１とした。波形データを２値化することで、波形パターンの特徴パラメータをデータ列として扱うことができる。そして、波形パターンの特徴パラメータを教師データと特徴データとの間で比較する際に、特徴パラメータのデータ列の符号間距離を、波形の類似度として使用できる。
【００４０】
このようにして抽出された時間Ｔ１〜Ｔ６及びデータ列Ｄ１〜Ｄ２が、未知の無線局の特徴パラメータとしてパラメータ抽出部５において同期信号から抽出される。特徴パラメータの種類は上記に限られるものではなく、同期信号から抽出可能な他のパラメータを特徴パラメータとして用いてもよい。
【００４１】
無線局識別装置１００が受信している電波の送信元の無線局が既知である場合には、特徴データ生成部６で生成された特徴データを、当該既知の無線局の教師データとしてデータベース部８に保存することができる。教師データ生成部９には、特徴データ生成部６において生成された特徴データが入力される。教師データ生成部９は、入力された特徴データを蓄積する機能を備えてもよい。教師データ生成部９は、外部から教師データの登録指示を受けると、特徴データに含まれる特徴パラメータと、既知の無線局の機種に固有の特徴及び個体に固有の特徴とを関連づけて教師データを生成する。生成された教師データは、データベース部８に保存される。
【００４２】
既知の無線局の機種に固有の特徴及び個体に固有の特徴は、無線局識別装置１００の利用者が教師データ生成部９に入力してもよい。無線局識別装置１００の利用者が、教師データの生成及び登録指示を行ってもよい。このようにして、無線局識別装置１００は、受信中の無線信号の特徴パラメータを、教師データとしてデータベース部８に登録できる。
【００４３】
教師データ生成部９は、蓄積された同一の機種の複数の特徴パラメータあるいは同一の個体の複数の特徴パラメータが特徴パラメータの種類ごとに平均化された値を用いて、教師データを生成してもよい。例えば、教師データ生成部９は、特徴データ生成部６から複数回にわたって特徴データを取得し、特徴データに含まれる特徴パラメータの種類毎に平均値を求めて教師データとしてもよい。特徴パラメータに平均値を用いることで、教師データはより適切に既知の無線局を代表できる。教師データ生成部９は、蓄積された特徴パラメータの中央値、最大値あるいは最小値を、教師データとしてデータベース部８に登録してもよい。
【００４４】
（第１の実施形態の動作の説明）
次に、本発明の第１の実施形態の動作についてフローチャートを参照して詳細に説明する。図７は、無線局識別装置１００の、無線局識別処理の例を示すフローチャートである。
【００４５】
受信部３は、外部の無線局からの無線信号を受信して、中間周波数信号を生成する（図７のステップＳ０１、Ｓ０２）。Ａ／Ｄ変換部４は、受信部３が生成した中間周波数信号をデジタル複素包絡信号に変換する（Ｓ０３）。パラメータ抽出部５は、デジタル複素包絡信号を解析して、デジタル複素包絡信号に含まれる同期信号から特徴パラメータを抽出する（Ｓ０４）。特徴データ生成部６は、機種に固有な特徴パラメータと個体に固有な特徴パラメータとを組み合わせて特徴データを生成する（Ｓ０５）。同定処理部７は、特徴データに含まれる、機種に固有の特徴パラメータの種類をキーにしてデータベース部８を検索し（Ｓ０６）、キーに対応する教師データをデータベース部８から取得する（Ｓ０７）。同定処理部７は、特徴データに含まれる特徴パラメータと教師データに含まれる特徴パラメータとを比較して無線局の機種を識別するとともに無線局の個体を同定し、その結果を出力する（Ｓ０８）。ステップＳ０８において、同定処理部７は、データベース部８から通知された教師データに基づいてまず無線局の機種を識別し、識別された機種の教師データに含まれる個体に固有の特徴パラメータに基づいて無線局の個体を識別する。
【００４６】
図８は、教師データの生成処理の例を示すフローチャートである。図８のステップＳ１１〜Ｓ１５の手順は、図７のステップＳ０１〜Ｓ０５と同様である。受信部３は、外部の無線局からの無線信号を受信して、中間周波数信号を生成する（図８のステップＳ１１、Ｓ１２）。Ａ／Ｄ変換部４は、受信部３が生成した中間周波数信号をデジタル複素包絡信号に変換する（Ｓ１３）。パラメータ抽出部５は、デジタル複素包絡信号を解析して、デジタル複素包絡信号に含まれる同期信号から特徴パラメータを抽出する（Ｓ１４）。特徴データ生成部６は、機種に固有な性質を持つ特徴パラメータと個体に固有な性質を持つ特徴パラメータとを組み合わせて特徴データを生成する（Ｓ１５）。
【００４７】
教師データ生成部９は、教師データの生成及び登録の指示に基づいて、特徴データ生成部６から、特徴データを取得する（Ｓ１６）。教師データ生成部９は、取得した特徴データを蓄積してもよい。教師データ生成部９は、取得した特徴データを、無線局の機種の情報あるいは個体の情報と関連づけて、データベース部８に登録する（Ｓ１７）。無線局の機種の情報あるいは個体の情報は、教師データの生成及び登録の指示に含まれていてもよい。
【００４８】
以上の手順は、無線局識別装置１００が備えるコンピュータ(central processing unit、ＣＰＵ）がプログラムを実行することによって実行されてもよい。プログラムは、固定ディスク装置や不揮発性半導体メモリ等の、固定された、一時的でない記録媒体に記録されてもよい。ＣＰＵは、パラメータ抽出部５等の、無線局識別装置１００内の任意の機能ブロックに含まれる。プログラムは、無線局識別装置１００が備える記録媒体のみならず、無線局識別装置１００とネットワークを介して接続された装置に記録されていてもよい。この場合、無線局識別装置１００のＣＰＵは、プログラムを当該装置から無線局識別装置１００にダウンロードして実行する。
【００４９】
（効果の説明）
第１の実施形態の無線局識別装置１００の第１の効果は、再現性の高い無線局の特徴抽出が可能であり、周波数変動波形の特徴が小さいデジタル無線局においても高精度な識別を実現できることである。その理由は、無線局識別装置１００は、安定した信号区間である同期信号のパラメータから、機種および個体に固有の特徴を抽出するからである。
【００５０】
第２の効果は、無線局の機種及び個体のそれぞれの特徴を抽出できることである。その理由は、同期信号から得られるＩＱ信号やＦＭ検波信号などの解析によって、無線局の機種に固有の特徴パラメータ及び無線局の個体に固有の特徴パラメータが抽出されるからである。
【００５１】
第３の効果は、無線局を高速に識別及び同定できることである。その理由は、最初に機種に固有の特徴パラメータを用いて機種に対応する教師データを検索し、その後に、検索された教師データに含まれる個体に固有の特徴パラメータに基づいて個体の同定を行うからである。
【００５２】
第４の効果は、無線局識別装置１００の利用者が、容易に識別結果の正否判断を行えることである。その理由は、教師データにより無線局の機種名の判別が可能であることにより、識別の対象となる無線局の機能及び性能、並びに無線局の利用形態等を利用者が容易に知ることができるからである。利用者は、あらかじめ無線局を１機種に１台ずつ購入し、機種に固有の特徴パラメータを抽出してデータベース部８に教師データとして登録しておくことで、識別結果から無線局のメーカーや機種名なども知ることができる。
【００５３】
このように、第１の実施形態の無線局識別装置１００は、無線局の機種及び個体を高精度、高速かつ容易に識別できるという効果を奏する。
【００５４】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態の無線局識別装置２００の構成を示すブロック図である。無線局識別装置２００は、パラメータ抽出部５、特徴データ生成部６、同定処理部７、データベース部８を備える。第２の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の名称及び参照符号を付して、重複する説明は適宜省略する。
【００５５】
無線局識別装置２００が備えるパラメータ抽出部５、特徴データ生成部６、同定処理部７及びデータベース部８の機能は、第１の実施形態の無線局識別装置１００と同様である。すなわち、パラメータ抽出部５には、デジタル複素包絡信号が入力される。デジタル複素包絡信号は、無線局から受信した受信信号がデジタル信号に変換された信号である。パラメータ抽出部５は、入力されたデジタル複素包絡信号を解析して、デジタル複素包絡信号の同期信号の特徴パラメータを抽出する。パラメータ抽出部５は、特徴パラメータを特徴データ生成部６へ出力する。
【００５６】
特徴データ生成部６は、パラメータ抽出部５から入力された複数の特徴パラメータを組み合わせて、特徴データを生成する。
【００５７】
同定処理部７は、特徴データ生成部６から入力された特徴データのうち、機種に固有の特徴パラメータをデータベース部８に通知する。データベース部８は、同定処理部７から入力された特徴パラメータに基づいてデータベース内を検索して、入力された特徴パラメータに対応する機種の教師データを抽出する。同定処理部７は、データベース部８で検索された教師データを受信する。
【００５８】
すなわち、同定処理部７は、識別対象の無線局から受信した無線信号に基づく特徴データに基づいて、データベース部８に登録されている基準データから識別対象の無線局の機種に対応する基準データを検索する。そして、同定処理部７は、検索された基準データに基づいて識別対象の無線局の機種を識別するとともに識別対象の無線局を同定する。
【００５９】
データベース部８は、教師データを保存する。教師データは、機種ごとに、機種に固有な特徴パラメータ及び個体に固有な特徴パラメータを含む。無線局の個体に固有な特徴パラメータは、無線局の機種に固有な教師データの一部として、データベース部８に格納される。
【００６０】
データベース部８は、既知の無線局の特徴パラメータが無線局の機種及び個体の情報と関連づけられた教師データを保存する。データベース部８は、特徴データ６に含まれる機種に固有な特徴パラメータを同定処理部７から受け取り、これをキーにしてデータベース部８に保存されている教師データを検索する。データベース部８は、教師データからキーに該当する教師データを識別対象として抽出し、同定処理部７へ出力する。データベース部８には、既知の無線局から受信した無線信号に基づく特徴パラメータが、既知の無線局の機種及び個体の特徴と関連づけられ、基準データとして予め登録されている。
【００６１】
図１０は、無線局識別装置２００の無線局識別処理の例を示すフローチャートである。図１０に示されたステップＳ２１〜Ｓ２５の手順は、図７のステップＳ０４〜Ｓ０８と同様である。
【００６２】
すなわち、パラメータ抽出部５は、入力されたデジタル複素包絡信号を解析して、デジタル複素包絡信号に含まれる同期信号から特徴パラメータを抽出する（図１０のステップＳ２１）。特徴データ生成部６は、機種に固有な特徴パラメータと個体に固有な特徴パラメータとを組み合わせて特徴データを生成する（Ｓ２２）。同定処理部７は、特徴データに含まれる、機種に固有の特徴パラメータの種類をキーにしてデータベース部８を検索し（Ｓ２３）、キーに対応する教師データをデータベース部８から取得する（Ｓ２４）。同定処理部７は、特徴データと教師データを照合して無線局の機種を識別するとともに無線局の個体を同定し、その結果を出力する（Ｓ２５）。ステップＳ２５において、同定処理部７は、データベース部８から通知された教師データに基づいてまず無線局の機種を識別し、識別された機種の教師データに含まれる個体に固有の特徴パラメータに基づいて無線局の個体を同定してもよい。
【００６３】
このような構成を備える第２の実施形態の無線局識別装置２００は、第１の実施形態の無線局識別装置１００と同様の理由により、以下の第１乃至第４の効果を奏する。
【００６４】
第１の効果は、再現性の高い無線局の特徴抽出が可能であり、周波数変動波形の特徴が小さいデジタル無線局に対しても高精度な識別を実現できることである。
【００６５】
第２の効果は、無線局の機種及び個体のそれぞれの特徴を抽出できることである。
【００６６】
第３の効果は、無線局を高速に識別できることである。
【００６７】
第４の効果は、無線局識別装置２００の利用者が、容易に識別結果の正否判断を行えることである。
【００６８】
すなわち、第２の実施形態の無線局識別装置２００も、無線局の機種及び個体を高精度、高速かつ容易に識別できる。
【００６９】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００７０】
例えば、データベース部８は、無線局識別装置１００及び２００の外部に配置されてもよい。データベース部８を外部に配置し、データベース部８と複数の無線局識別装置とをネットワークで接続することで、データベースの運用を一元化できる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、送信機を識別する機能が必要とされる分野に広く応用できる。例えば、本発明は、不法無線局などから発射される電波を監視するための電波監視装置に適用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１００、２００    無線局識別装置
２    アンテナ
３    受信部
４    Ａ／Ｄ変換部
５    パラメータ抽出部
６    特徴データ生成部
７    同定処理部
８    データベース部
９    教師データ生成部
【図１】
0006503794.tif 000002
【図２】
0006503794.tif 000003
【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】
0006503794.tif 000008
【図８】
0006503794.tif 000009
【図９】
0006503794.tif 000010
【図１０】
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