(57)【要約】【課題】受信信号に歪がある場合にも変調形式を判定することが可能な変調形式判定装置及び変調形式判定方法を提供することを目的とする。【解決手段】変調形式判定部は各変調形式の歪のない受信信号における特徴量である基準特徴量と基準特徴量からの想定される誤差である誤差成分とから誤差基準特徴量分布を生成する。また、変調形式判定部は実際に受信した受信信号の複数の特徴量から共分散行列を生成し、この共分散行列から固有ベクトルと固有値を算出し、固有ベクトルから最大の固有値に対応する固有ベクトル以外の固有ベクトルから生成した判定に用いる行列である非信号行列を生成する。さらに、変調形式判定部は非信号行列と誤差基準特徴量分布とから誤差成分を変数として含む評価式に従って変調形式毎にスカラー量を算出する。算出されたスカラー量を比較することにより変調形式を判定する。【選択図】図１
2008178072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量から基準特徴量分布を生成し、
受信信号から前記受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出し、
前記特徴量から算出した統計量を要素とする統計量行列を生成し、
前記統計量行列から固有値及び固有ベクトルを算出し、
前記固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成し、
前記非信号行列と前記基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出する変調形式判定部を備えることを特徴とする変調形式判定装置。
【請求項２】
変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量を格納する基準特徴量データベースと；
受信信号から前記受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出し、
前記特徴量から共分散行列を生成し、
前記共分散行列から固有値及び固有ベクトルを算出し、
前記固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成し、
前記基準特徴量データベースから変調形式毎に前記基準特徴量を読み出して基準特徴量分布を生成し、
前記非信号行列と前記基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出する
変調形式判定部と；
を備えることを特徴とする変調形式判定装置。
【請求項３】
前記変調形式判定部が、前記スカラー量を変調形式毎に算出した後に、
前記スカラー量のうち最大の前記スカラー量を判定し、
この最大の前記スカラー量が算出された前記基準特徴量の変調形式を、受信信号の変調形式であると判定する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変調形式判定装置。
【請求項４】
前記基準特徴量データベースが、変調形式毎に歪のある受信信号の特徴を数値化した歪基準特徴量をさらに格納し、
変調形式判定部が、前記スカラー量を変調形式毎に算出した後に、
前記スカラー量のうち最大の前記スカラー量と２番目に大きい前記スカラー量を判定し、
最大の前記スカラー量と２番目に大きい前記スカラー量の差があらかじめ定められた値以下の場合、
前記基準特徴量データベースから変調形式毎に前記歪基準特徴量を読み出して基準特徴量分布を生成し、
前記非信号行列と前記基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出する、ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の変調形式判定装置。
【請求項５】
前記あらかじめ定められた評価式が、
ＳＶｐｊｎ＝共役基準特徴量分布×非信号行列、
ＡＳ＝｜共役基準特徴量分布×基準特徴量分布の転置行列｜、
ただし、基準特徴量分布は各要素を複素数に変換したもの、共役基準特徴量分布は基準特徴量分布の各要素を共役複素数に変換したもの、ＳＶｐｊｎ’はＳＶｐｊｎの各要素を共役複素数としたものとするとき、
評価式＝１０×ｌｏｇ１０（ＡＳ÷｜ＳＶｐｊｎ’×ＳＶｐｊｎＴ｜）
で表されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の変調形式判定装置。
【請求項６】
前記基準特徴量及び前記特徴量が、
周期定常性を基に算出した値、時間波形における振幅標準偏差、時間波形における振幅尖度、周波数遷移、元波形のスペクトラムの最大値、元波形のスペクトラムの対称性、元波形のキャリア成分の有無、元波形の線スペクトラム数、２逓倍後のスペクトラムの最大値、２逓倍後のスペクトラムの対称性、２逓倍後のキャリア成分の有無、２逓倍後の線スペクトラム数、４逓倍後のスペクトラムの最大値、４逓倍後のスペクトラムの対称性、４逓倍後のキャリア成分の有無、４逓倍後の線スペクトラム数、８逓倍後のスペクトラムの最大値、８逓倍後のスペクトラムの対称性、８逓倍後のキャリア成分の有無、８逓倍後の線スペクトラム数、帯域幅、振幅瞬時の標準偏差、振幅瞬時の絶対値の標準偏差、振幅瞬時の尖度、周波数瞬時の絶対値の標準偏差、周波数瞬時の尖度、位相瞬時の真値の標準偏差、位相瞬時の絶対値の標準偏差、正規化振幅絶対値のスペクトラムの最大値、左右スペクトラムの有無、左右スペクトラムの左右非対象性、中心周波数の電力、受信信号スペクトラムの最大値、コンスタレーション、
から１種類以上選ばれる特徴量を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の変調形式判定装置。
【請求項７】
演算機能を有する変調形式判定部を備え、受信信号の変調形式を判定する変調形式判定装置の変調形式判定方法であって、
前記変調形式判定部が、
変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量から基準特徴量分布を生成するステップと、
受信信号から前記受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出するステップと、
前記特徴量から算出した統計量を要素とする統計量行列を生成するステップと、
前記統計量行列から固有値及び固有ベクトルを算出するステップと、
前記固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成するステップと、
前記非信号行列と前記基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出するステップと、
を備えることを特徴とする変調形式判定方法。
【請求項８】
変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量を格納する基準特徴量データベースと、演算機能を有する変調形式判定部と、
を備え、受信信号の変調形式を判定する変調形式判定装置の変調形式判定方法であって、
前記変調形式判定部が、
受信信号から前記受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出するステップと、
前記特徴量から共分散行列を生成するステップと、
前記共分散行列から固有値及び固有ベクトルを算出するステップと、
前記固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成するステップと、
前記基準特徴量データベースから変調形式毎に前記基準特徴量を読み出して基準特徴量分布を生成するステップと、
前記非信号行列と前記基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出するスカラー量算出ステップと、
を備えることを特徴とする変調形式判定方法。
【請求項９】
前記変調形式判定部が、前記スカラー量算出ステップを各変調形式について実行した後に、
前記スカラー量のうち最大の前記スカラー量を判定するステップと、
この最大の前記スカラー量が算出された前記基準特徴量の変調形式を、受信信号の変調形式であると判定するステップと、
を備えることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の変調形式判定方法。
【請求項１０】
前記基準特徴量データベースが、変調形式毎に歪のある受信信号の特徴を数値化した歪基準特徴量をさらに格納し、
変調形式判定部が、前記スカラー量算出ステップを各変調形式について実行した後に、
前記スカラー量のうち最大の前記スカラー量と２番目に大きい前記スカラー量を判定するステップと、
最大の前記スカラー量と２番目に大きい前記スカラー量の差があらかじめ定められた値以下の場合、
前記基準特徴量データベースから変調形式毎に前記歪基準特徴量を読み出して基準特徴量分布を生成するステップと、
前記非信号行列と前記基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出するステップと、
を備えることを特徴とする請求項８又は請求項９記載の変調形式判定方法。
【請求項１１】
前記あらかじめ定められた評価式が、
ＳＶｐｊｎ＝共役基準特徴量分布×非信号行列、
ＡＳ＝｜共役基準特徴量分布×基準特徴量分布の転置行列｜、
ただし、ＳＶｐｊｎ’はＳＶｐｊｎの各要素を共役複素数としたもの、基準特徴量分布は各要素を複素数に変換したもの、共役基準特徴量分布は基準特徴量分布の各要素を共役複素数に変換したものとするとき、
評価式＝１０×ｌｏｇ１０（ＡＳ÷｜ＳＶｐｊｎ’×ＳＶｐｊｎＴ｜）
で表されることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の変調形式判定方法。
【請求項１２】
前記基準特徴量及び前記特徴量が、
周期定常性を基に算出した値、時間波形における振幅標準偏差、時間波形における振幅尖度、周波数遷移、元波形のスペクトラムの最大値、元波形のスペクトラムの対称性、元波形のキャリア成分の有無、元波形の線スペクトラム数、２逓倍後のスペクトラムの最大値、２逓倍後のスペクトラムの対称性、２逓倍後のキャリア成分の有無、２逓倍後の線スペクトラム数、４逓倍後のスペクトラムの最大値、４逓倍後のスペクトラムの対称性、４逓倍後のキャリア成分の有無、４逓倍後の線スペクトラム数、８逓倍後のスペクトラムの最大値、８逓倍後のスペクトラムの対称性、８逓倍後のキャリア成分の有無、８逓倍後の線スペクトラム数、帯域幅、振幅瞬時の標準偏差、振幅瞬時の絶対値の標準偏差、振幅瞬時の尖度、周波数瞬時の絶対値の標準偏差、周波数瞬時の尖度、位相瞬時の真値の標準偏差、位相瞬時の絶対値の標準偏差、正規化振幅絶対値のスペクトラムの最大値、左右スペクトラムの有無、左右スペクトラムの左右非対象性、中心周波数の電力、受信信号スペクトラムの最大値、コンスタレーション、
から１種類以上選ばれる特徴量を含むことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の変調形式判定方法。
【請求項１３】
変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量から基準特徴量分布を生成し、
受信信号から前記受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出し、
前記特徴量から算出した統計量を要素とする統計量行列を生成し、
前記統計量行列から固有値及び固有ベクトルを算出し、
前記固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成し、
前記非信号行列と前記基準特徴量分布と基準特徴量の誤差成分とから基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出する変調形式判定部を備えることを特徴とする変調形式判定装置。
【請求項１４】
変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量を格納する基準特徴量データベースと；
受信信号から前記受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出し、
前記特徴量から共分散行列を生成し、
前記共分散行列から固有値及び固有ベクトルを算出し、
前記固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成し、
前記基準特徴量データベースから変調形式毎に前記基準特徴量と基準特徴量の誤差成分とを読み出して誤差基準特徴量分布を生成し、
前記非信号行列と前記誤差基準特徴量分布と基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出する
変調形式判定部と；
を備えることを特徴とする変調形式判定装置。
【請求項１５】
前記変調形式判定部が、
前記スカラー量のうち最大の前記スカラー量を判定し、
この最大の前記スカラー量が算出された前記基準特徴量の変調形式を、受信信号の変調形式であると判定する、ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４記載の変調形式判定装置。
【請求項１６】
前記あらかじめ定められた評価式が、
誤差基準特徴量分布Ｄ＝［基準特徴量分布  基準特徴量の誤差成分］
ＮＮ＝非信号行列
Ｑ１＝ｄｅｔ（ＤＴ×（ＮＮ×ＮＮＴ）×Ｄ）
Ｑ２＝ｄｅｔ（ＤＴ×Ｄ）
ただし、基準特徴量分布は各要素を複素数に変換した列ベクトル、基準特徴量分布の誤差成分は基準特徴量分布からのずれの量を示す、０列以上の列ベクトル、ＭＴは行列Ｍの共役転置行列、ｄｅｔ（  ）は（  ）内の行列の行列式、ｋを実数とするとき、
評価式＝ｋ×ｌｏｇ１０（１／｜Ｑ１／Ｑ２｜）
により表されることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の変調形式判定装置。
【請求項１７】
前記基準特徴量及び前記特徴量が、
周期定常性を基に算出した値、時間波形における振幅標準偏差、時間波形における振幅尖度、周波数遷移、元波形のスペクトラムの最大値、元波形のスペクトラムの対称性、元波形のキャリア成分の有無、元波形の線スペクトラム数、２逓倍後のスペクトラムの最大値、２逓倍後のスペクトラムの対称性、２逓倍後のキャリア成分の有無、２逓倍後の線スペクトラム数、４逓倍後のスペクトラムの最大値、４逓倍後のスペクトラムの対称性、４逓倍後のキャリア成分の有無、４逓倍後の線スペクトラム数、８逓倍後のスペクトラムの最大値、８逓倍後のスペクトラムの対称性、８逓倍後のキャリア成分の有無、８逓倍後の線スペクトラム数、帯域幅、振幅瞬時の標準偏差、振幅瞬時の絶対値の標準偏差、振幅瞬時の尖度、周波数瞬時の絶対値の標準偏差、周波数瞬時の尖度、位相瞬時の真値の標準偏差、位相瞬時の絶対値の標準偏差、正規化振幅絶対値のスペクトラムの最大値、左右スペクトラムの有無、左右スペクトラムの左右非対象性、中心周波数の電力、受信信号スペクトラムの最大値、コンスタレーション、
から１種類以上選ばれる特徴量を含むことを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の変調形式判定装置。
【請求項１８】
演算機能を有する変調形式判定部を備え、受信信号の変調形式を判定する変調形式判定装置の変調形式判定方法であって、
前記変調形式判定部が、
変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量から基準特徴量分布を生成するステップと、
受信信号から前記受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出するステップと、
前記特徴量から算出した統計量を要素とする統計量行列を生成するステップと、
前記統計量行列から固有値及び固有ベクトルを算出するステップと、
前記固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成するステップと、
前記非信号行列と前記基準特徴量分布と基準特徴量の誤差成分とから基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出するステップと、
を備えることを特徴とする変調形式判定方法。
【請求項１９】
変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量を格納する基準特徴量データベースと、演算機能を有する変調形式判定部と、
を備え、受信信号の変調形式を判定する変調形式判定装置の変調形式判定方法であって、
前記変調形式判定部が、
受信信号から前記受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出するステップと、
前記特徴量から共分散行列を生成するステップと、
前記共分散行列から固有値及び固有ベクトルを算出するステップと、
前記固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成するステップと、
前記基準特徴量データベースから変調形式毎に前記基準特徴量と基準特徴量の誤差成分とを読み出して誤差基準特徴量分布を生成するステップと、
前記非信号行列と前記誤差基準特徴量分布と基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出するステップと、
を備えることを特徴とする変調形式判定方法。
【請求項２０】
前記変調形式判定部が、
前記スカラー量のうち最大の前記スカラー量を判定するステップと、
この最大の前記スカラー量が算出された前記基準特徴量の変調形式を、受信信号の変調形式であると判定するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１８又は請求項１９記載の変調形式判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調形式が不明の受信信号の変調形式を判定する装置及び方法に係り、特に受信信号に歪がある場合にも変調形式を判定することが可能な変調形式判定装置及び変調形式判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
変調形式が不明な信号からその変調形式を判定する変調形式判定装置が、従来から開発されてきた。
【０００３】
例えば特許文献１には、各種のパラメータにより順次変調方式を判定してゆく変調方式判定装置が開示されている。具体的には、先ず受信信号から包絡曲線の変動特性とシンボルクロックなどのパラメータから受信信号がアナログ変調方式か、ディジタル変調方式かを判定する。
【０００４】
次に、受信信号がアナログ変調方式であった場合には、受信信号のスペクトラムのサイドバンドスペクトラムの対称性などから受信信号がＡＭ変調信号か、ＦＭ変調信号かを判定する。
【０００５】
また、受信信号がディジタル変調方式であった場合には、所定のパラメータから受信信号が線形変調方式か、非線形変調方式かを判定する。受信信号が線形変調方式であった場合にはさらに別のパラメータから受信信号が１６ＱＡＭ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどの具体的な変調形式のいずれかであるかを判定し、受信信号が非線形変調方式であった場合にはさらに別のパラメータから受信信号が２値を超える多値のＭ−ａｒｙ  ＦＳＫ、２−ＦＳＫ、ＭＳＫなどの具体的な変調形式のいずれかであるかを判定する。
【特許文献１】特開２００１−８６１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の変調形式判定装置においては受信信号に歪がある場合には変調方式を誤って識別すると言う問題点があった。例えば、特許文献１に記載の技術においては、順次行われる判定の初期の段階の判定において、受信信号の歪により判定に用いるパラメータの値が想定した範囲外の値をとると判定装置は誤って識別し、その他のパラメータが想定した範囲内の値をとっていても最終的な判定結果は誤ったものとなってしまうと言う問題点があった。
【０００７】
この主な原因は、少数のパラメータを用い、受信信号のこのパラメータの値が閾値を越えるかどうかにより変調形式を判定している点にある。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、受信信号に歪がある場合にも変調形式を判定することが可能な変調形式判定装置及び変調形式判定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】
【０００９】
この目的を達成するために、請求項１記載の発明は、変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量から基準特徴量分布を生成し、受信信号から受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出し、特徴量から算出した統計量を要素とする統計量行列を生成し、統計量行列から固有値及び固有ベクトルを算出し、固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成し、非信号行列と基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出する変調形式判定部を備えることを特徴とする変調形式判定装置を提供する。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量を格納する基準特徴量データベースと；受信信号から受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出し、特徴量から共分散行列を生成し、共分散行列から固有値及び固有ベクトルを算出し、固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成し、基準特徴量データベースから変調形式毎に基準特徴量を読み出して基準特徴量分布を生成し、非信号行列と基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出する変調形式判定部と；を備えることを特徴とする変調形式判定装置を提供する。
また、請求項１４記載の発明は、変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量を格納する基準特徴量データベースと；受信信号から前記受信信号の特徴を数値化した特徴量を算出し、特徴量から共分散行列を生成し、共分散行列から固有値及び固有ベクトルを算出し、固有ベクトルから最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成し、基準特徴量データベースから変調形式毎に前記基準特徴量と基準特徴量の誤差成分とを読み出して誤差基準特徴量分布を生成し、非信号行列と誤差基準特徴量分布と基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出する変調形式判定部と；を備えることを特徴とする変調形式判定装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、変調形式判定装置は、各変調形式の歪のない受信信号における特徴量である基準特徴量から生成した行列と、実際に受信した受信信号の特徴量から算出した統計量を要素とする統計量行列を用い、所定の評価式に従って変調形式毎にスカラー量を算出する。この算出されたスカラー量を比較することにより変調形式を判定する。このため、受信信号に歪がある場合にも精度のよい変調形式の判定が可能となる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態の構成を表す概要図である。本実施形態の変調形式判定装置１００は、変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量を格納する基準特徴量データベース（以下、データベースをＤＢと略す。）１０５と、ディジタル変換された受信信号と基準特徴量から所定の計算式に従ってスカラー量を変調形式毎に算出する変調形式判定部１０４と、を備える。
【００１４】
変調形式判定部１０４は各種電子部品を用いて回路として構成することもできる。また、変調形式判定部１０４はディジタルシグナルプロセッサなどのプロセッサと、所定の演算処理を行うように記述されたプログラムと、このプログラムとデータを格納する記憶装置とを備え、プロセッサが記憶装置からプログラムを読み出して所定の処理を実行する装置として構成することもできる。
【００１５】
さらに、図１に示すように、変調形式判定装置１００は電波を受信するアンテナ１０１と、受信した電波を増幅する増幅装置１０２と、受信したアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置１０３などとともに一つの装置を構成することもできる。この場合、増幅装置１０２とＡ／Ｄ変換装置１０３が行う処理を変調形式判定部１０４が行う処理とともに一つ以上のプログラムに記述し、一つ以上のプロセッサにこのプログラムを実行させるように装置を構成することも可能である。
【００１６】
受信信号の各種の特徴を数値化した量を特徴量と呼ぶ。本実施形態においては複数の特徴量を用いる。特徴量の例としては、周期定常性を基に算出した値、時間波形における振幅標準偏差、時間波形における振幅尖度、周波数遷移、元波形のスペクトラムの最大値、元波形のスペクトラムの対称性、元波形のキャリア成分の有無、元波形の線スペクトラム数、２逓倍後のスペクトラムの最大値、２逓倍後のスペクトラムの対称性、２逓倍後のキャリア成分の有無、２逓倍後の線スペクトラム数、４逓倍後のスペクトラムの最大値、４逓倍後のスペクトラムの対称性、４逓倍後のキャリア成分の有無、４逓倍後の線スペクトラム数、８逓倍後のスペクトラムの最大値、８逓倍後のスペクトラムの対称性、８逓倍後のキャリア成分の有無、８逓倍後の線スペクトラム数、帯域幅、振幅瞬時の標準偏差、振幅瞬時の絶対値の標準偏差、振幅瞬時の尖度、周波数瞬時の絶対値の標準偏差、周波数瞬時の尖度、位相瞬時の真値の標準偏差、位相瞬時の絶対値の標準偏差、正規化振幅絶対値のスペクトラムの最大値、左右スペクトラムの有無、左右スペクトラムの左右非対象性、中心周波数の電力、受信信号スペクトラムの最大値、コンスタレーション、などが挙げられるがこれに限れるものではない。判定に使用する特徴量は、これらを適宜取捨選択することができ、新たに追加することも可能である。
【００１７】
基準特徴量とは変調形式毎の歪がない受信信号の特徴量を意味する。例えば、変調形式がＢＰＳＫの歪のない受信信号の各特徴量をＢＰＳＫの基準特徴量とする。基準特徴量は、例えば変調形式毎に歪のない受信信号を実測して求めることができる。
【００１８】
本実施形態において判定可能な変調形式は、例えばＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，ＡＳＫ，ＭＳＫ，２ＦＳＫ，４ＦＳＫ，ＡＭ，ＤＳＢ，ＵＳＢ，ＬＳＢ，ＦＭ，８ＰＳＫ，１６ＱＡＭなどが挙げられるがこれらに限られるものではない。基準特徴量をあらかじめ基準特徴量ＤＢ１０５に格納しておくことにより、他の変調形式の判定も可能である。
【００１９】
図２は第１の実施形態における基準特徴量ＤＢ１０５のデータ構造を示した図である。基準特徴量ＤＢ１０５に格納される項目は、例えば変調形式及び変調形式毎の基準特徴量である。基準特徴量の種類は上述したように上記の例から選ぶことも新たに追加することも可能である。
【００２０】
図３は第１の実施形態における変調形式判定部１０４において行われる変調形式判定処理のフローチャートである。処理の概要は以下のごとくである。先ず、変調形式判定部１０４はディジタル変換された受信信号から特徴量を算出する。次に、変調形式判定部１０４はこの特徴量から統計量を算出し、この算出した統計量を要素とする統計量行列を生成する。
【００２１】
ここで、統計量は例えば共分散が挙げられるが他の統計量でもよく、また、任意に作成した数式により算出された統計量でもよい。本実施形態においては統計量に共分散を用いた例を示す。以下、共分散を要素とする統計量行列を共分散行列と呼ぶ。
【００２２】
次に、変調形式判定部１０４はこの共分散行列から固有値及び固有ベクトルを算出する。次に、変調形式判定部１０４はこの固有ベクトルから、固有値のうち最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成する。
【００２３】
固有ベクトルは複数のベクトルを含んでいる。このベクトルのうち最大の固有値に対応するベクトルは変調形式に対応するベクトルであるが、歪の影響を受けるため判定に用いない。
【００２４】
次に、変調形式判定部１０４は基準特徴量ＤＢ１０５から変調形式毎に基準特徴量を読み出して１行の行列である基準特徴量分布を生成する。次に、変調形式判定部１０４は非信号行列と基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出する。
【００２５】
具体的な処理手順を以下に示す。ステップＳ２０１において、変調形式判定部１０４はディジタル変換された受信信号を記憶装置に格納する。次に、変調形式判定部１０４は特徴量の種類数ｎ回ステップＳ２０２からステップＳ２０５を繰り返す。
【００２６】
ステップＳ２０３において、変調形式判定部１０４は格納した受信信号を読み出す。ステップＳ２０４において、変調形式判定部１０４はｎ番目の特徴量を計算し、記憶装置に格納する。ステップＳ２０５において、変調形式判定部１０４はｎに１を加えてステップＳ２０２に戻る。
【００２７】
次にステップＳ２０６において、変調形式判定部１０４は格納したｎ個の特徴量を読み出し、共分散行列を生成する。ここで、共分散は統計量の一種である一般的な共分散を意味する。共分散行列の求め方は、公知の方法を用いることができる。なお、共分散行列は適宜係数などのウエイトを掛けたり計算方法を変更したりすることも可能である。
【００２８】
共分散行列の生成は例えば次のように行う。特徴量をｘｓ（ｓ＝１〜ｎ）とするとき、特徴量を複素数に変換し、特徴量ベクトルＸを以下のように生成する。
【００２９】
Ｘ＝（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎ）
このとき、共分散行列Ｒは次のように計算できる。
【００３０】
Ｒ＝Ｘ×ＸＴ／ｎ
ただし、ＸＴはＸの共役転置行列とする。
【００３１】
ステップＳ２０７において、変調形式判定部１０４は共分散行列Ｒの固有値と固有ベクトルを算出する。ここで、固有値及び固有ベクトルは一般的な意味における固有値及び固有ベクトルを意味し、その算出方法は公知の方法を用いることができる。
【００３２】
ステップＳ２０８において、変調形式判定部１０４はステップＳ２０７において求めた固有ベクトルから、最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して行列を生成ずる。この行列を非信号行列と呼ぶ。非信号行列に含まれるベクトルの数は経験値により適宜増減できる。
【００３３】
次に、変調形式判定部１０４は変調形式の種類数ｋ回ステップＳ２０９からステップＳ２１３を繰り返す。ステップＳ２１０において、変調形式判定部１０４はｋ番目の変調形式の基準特徴量を基準特徴量ＤＢ１０５から読み出して１×ｎの行列である基準特徴量分布を生成する。
【００３４】
ステップＳ２１１において、変調形式判定部１０４は非信号行列と基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて評価式の値であるスカラー量を算出する。ステップＳ２１２において、変調形式判定部１０４は評価式の値を出力する。出力先は他の装置でも記憶装置でもよい。本実施形態においては記憶装置に出力して格納するものとする。ステップＳ２１３において、変調形式判定部１０４はｋに１を加えてステップＳ２０９に戻る。
【００３５】
ステップＳ２１４において、変調形式判定部１０４は格納された評価式の値を読み出し、最大の値を判定する。さらに、変調形式判定部１０４はこの最大の値が算出された基準特徴量の変調形式を受信信号の変調形式と判定し、ステップＳ２０１に戻る。
【００３６】
ここで、評価式について説明する。評価式は非信号行列と基準特徴量分布とから変調形式毎にスカラー量を算出する。評価式は算出されたスカラー量が変調形式の判定を行いやすいものを適宜選択でき、また、計算方法を適宜変更したり、係数や行列などのウエイトを掛けたりすることも適宜行うことができる。
【００３７】
以下に評価式の例を挙げる。
【００３８】
ＳＶｐｊｎ＝共役基準特徴量分布×非信号行列、
ＡＳ＝｜共役基準特徴量分布×基準特徴量分布の転置行列｜、
ただし、基準特徴量分布は各要素を複素数に変換したもの、共役基準特徴量分布は基準特徴量分布の各要素を共役複素数に変換したもの、ＳＶｐｊｎ’はＳＶｐｊｎの各要素を共役複素数としたものとするとき、
評価式＝１０×ｌｏｇ１０（ＡＳ÷｜ＳＶｐｊｎ’×ＳＶｐｊｎＴ｜）
なお、上記の評価式の例は特徴量を複素数に変換した場合の例であるが、特徴量を複素数に変換しない場合及び特徴量が全て実数にて算出された場合には上記の評価式を適宜変形して用いることができる。
【００３９】
図４は受信信号の歪が小さい場合の評価式の値の例である。計算に用いた受信信号は、変調形式はＢＰＳＫであり、受信信号はフェージングがなく、雑音のみであった。図４のグラフ４０１は評価式の値を変調形式毎にプロットしたものである。
【００４０】
縦軸３０１は評価式の値であり、横軸３０２は変調形式番号を示す。番号はそれぞれ、１：ＢＰＳＫ，２：ＱＰＳＫ，３：ＡＳＫ，４：ＭＳＫ，５：２ＦＳＫ，６：４ＦＳＫ，７：ＡＭ，８：ＤＳＢ，９：ＵＳＢ，１０：ＬＳＢ，１１：ＦＭ，１２：８ＰＳＫ，１３：１６ＱＡＭを表す。
【００４１】
グラフ４０１のように、受信信号が歪んでいても受信信号のＢＰＳＫの評価式の値が他の変調形式の評価式の値に比べて際立って高い値を示しており、このことから受信信号の変調形式がＢＰＳＫであることが容易に判定できる。
【００４２】
図５は受信信号の歪が大きい場合の評価式の値の例である。計算に用いた受信信号は、変調形式はＢＰＳＫであり、受信信号はフェージングの影響があった。図５のグラフ５０１は評価式の値を変調形式毎にプロットしたものである。縦軸３０１は評価式の値であり、横軸３０２は変調形式番号を示す。番号は図４と同様である。
【００４３】
グラフ５０１のように、受信信号が大きく歪んでいる場合、受信信号の変調形式であるＢＰＳＫ以外の変調形式における評価式の値はＢＰＳＫにおける評価式の値に近づくものがあるが、依然としてＢＰＳＫの評価式の値が他の変調形式の評価式の値に比べて際立って高い値を示しており、このことから受信信号の変調形式がＢＰＳＫであることが容易に判定できる。
【００４４】
以上述べたように、本実施形態の変調形式判定装置及び変調形式判定方法においては、変調形式判定部１０４が基準特徴量を要素とする基準特徴量分布を生成し、受信信号から特徴量を算出し、特徴量から統計量行列を生成し、この統計量行列から固有値及び固有ベクトルを算出し、固有ベクトルからベクトルを選択して非信号行列を生成し、この非信号行列と基準特徴量分布からあらかじめ定められた評価式に従い変調形式毎に評価式の値であるスカラー量を算出する。このため、受信信号に歪がある場合においても評価式の値を比較することにより、容易に受信信号の変調形式を判定できるという効果がある。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について説明する。本実施形態は基準特徴量ＤＢ１０５に受信信号に歪がある場合の基準特徴量である歪基準特徴量を変調形式毎に格納し、受信信号が非常に大きく歪んでいて基準特徴量を用いても変調形式の判定が困難な場合にはこの歪基準特徴量を用いて判定する。
【００４６】
第２の実施形態の構成は第１の実施形態の構成と同様である。すなわち、図１に示すように本実施形態の変調形式判定装置１００は、変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量及び変調形式毎に歪のある受信信号の特徴を数値化した歪基準特徴量を変調形式毎に１つ以上格納する基準特徴量ＤＢ１０５と、ディジタル変換された受信信号と基準特徴量から所定の計算式に従ってスカラー量を変調形式毎に算出する変調形式判定部１０４と、を備える。
【００４７】
変調形式判定部１０４は各種電子部品を用いて回路として構成することもできる。また、変調形式判定部１０４はディジタルシグナルプロセッサなどのプロセッサと、所定の演算処理を行うプログラムと、このプログラムとデータを格納する記憶装置とを備え、プロセッサが記憶装置からプログラムを読み出して所定の処理を実行する装置として構成することもできる。
【００４８】
さらに、図１に示すように、変調形式判定装置１００は電波を受信するアンテナ１０１と、受信した電波を増幅する増幅装置１０２と、受信したアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置１０３などとともに一つの装置を構成することもできる。この場合、増幅装置１０２とＡ／Ｄ変換装置１０３が行う処理を変調形式判定部１０４が行う処理とともに一つ以上のプログラムに記述し、一つ以上のプロセッサにこのプログラムを実行させるように装置を構成することも可能である。
【００４９】
本実施形態においては複数の特徴量を用いる。特徴量の例としては、周期定常性を基に算出した値、時間波形における振幅標準偏差、時間波形における振幅尖度、周波数遷移、元波形のスペクトラムの最大値、元波形のスペクトラムの対称性、元波形のキャリア成分の有無、元波形の線スペクトラム数、２逓倍後のスペクトラムの最大値、２逓倍後のスペクトラムの対称性、２逓倍後のキャリア成分の有無、２逓倍後の線スペクトラム数、４逓倍後のスペクトラムの最大値、４逓倍後のスペクトラムの対称性、４逓倍後のキャリア成分の有無、４逓倍後の線スペクトラム数、８逓倍後のスペクトラムの最大値、８逓倍後のスペクトラムの対称性、８逓倍後のキャリア成分の有無、８逓倍後の線スペクトラム数、帯域幅、振幅瞬時の標準偏差、振幅瞬時の絶対値の標準偏差、振幅瞬時の尖度、周波数瞬時の絶対値の標準偏差、周波数瞬時の尖度、位相瞬時の真値の標準偏差、位相瞬時の絶対値の標準偏差、正規化振幅絶対値のスペクトラムの最大値、左右スペクトラムの有無、左右スペクトラムの左右非対象性、中心周波数の電力、受信信号スペクトラムの最大値、コンスタレーション、などが挙げられるがこれに限れるものではない。判定に使用する特徴量は、これらを適宜取捨選択することができ、新たに追加することも可能である。
【００５０】
本実施形態において判定可能な変調形式は、例えばＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，ＡＳＫ，ＭＳＫ，２ＦＳＫ，４ＦＳＫ，ＡＭ，ＤＳＢ，ＵＳＢ，ＬＳＢ，ＦＭ，８ＰＳＫ，１６ＱＡＭなどが挙げられるがこれらに限られるものではない。基準特徴量をあらかじめ基準特徴量ＤＢ１０５に格納しておくことにより、他の変調形式の判定も可能である。
【００５１】
図６は第２の実施形態における基準特徴量ＤＢ１０５のデータ構造を示した図である。基準特徴量ＤＢ１０５に格納される項目は、例えば変調形式、歪程度及び変調形式毎の基準特徴量である。基準特徴量の種類は上述したように上記の例から選ぶことも新たに追加することも可能である。
【００５２】
図６においては一つの変調形式に歪程度が「なし」の基準特徴量と、「あり」の基準特徴量が格納されている例が示されているが、歪程度が「小」、「中」、「大」のように歪基準特徴量を変調形式毎に複数格納することも可能である。
【００５３】
歪基準特徴量とは変調形式毎の歪がある受信信号の特徴量を意味する。例えば、変調形式がＢＰＳＫの歪のある受信信号の各特徴量をＢＰＳＫの歪基準特徴量とする。歪基準特徴量は、例えば変調形式毎に信号を任意の程度に歪ませて送信し、これを受信して実測することにより求めることができる。
【００５４】
図７及び図８は第２の実施形態における変調形式判定部１０４において行われる変調形式判定処理のフローチャートである。処理の概要は以下のごとくである。先ず、変調形式判定部１０４はディジタル変換された受信信号から特徴量を算出する。次に、変調形式判定部１０４はこの特徴量から統計量を算出し、この算出した統計量を要素とする統計量行列を生成する。
【００５５】
ここで、統計量は例えば共分散が挙げられるが他の統計量でもよく、また、任意に作成した数式により算出された統計量でもよい。本実施形態においては統計量に共分散を用いた例を示す。以下、共分散を要素とする統計量行列を共分散行列と呼ぶ。
【００５６】
次に、変調形式判定部１０４はこの共分散行列から固有値及び固有ベクトルを算出する。次に、変調形式判定部１０４はこの固有ベクトルから、固有値のうち最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成する。
【００５７】
固有ベクトルは複数のベクトルを含んでいる。このベクトルのうち最大の固有値に対応するベクトルは変調形式に対応するベクトルであるが、歪の影響を受けるため判定に用いない。
【００５８】
次に、変調形式判定部１０４は基準特徴量ＤＢ１０５から変調形式毎に基準特徴量を読み出して１行の行列である基準特徴量分布を生成する。次に、変調形式判定部１０４は非信号行列と基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて変調形式毎に評価式の値であるスカラー量を算出する。
【００５９】
次に、変調形式判定部１０４は算出された評価式の値のうち、最大値と２番目に大きな値との差を算出し、この差があらかじめ定められた所定の値よりも大きいか判定する。大きい場合には、最大値を与えた基準特徴量の変調形式を受信信号の変調形式と判定する。
【００６０】
差があらかじめ定められた所定の値よりも大きくない場合、基準特徴量ＤＢ１０５から歪基準特徴量を読み出し、歪基準特徴量から基準特徴量分布を生成し、この基準特徴量分布を用いて再度評価式の値を算出する。
【００６１】
次に、変調形式判定部１０４は算出された評価式の値のうち、最大値と２番目に大きな値との差を算出し、この差があらかじめ定められた所定の値よりも大きいか判定する。大きい場合には、最大値を与えた基準特徴量の変調形式を受信信号の変調形式と判定する。
【００６２】
差があらかじめ定められた所定の値よりも大きくない場合、さらに歪の大きい場合の歪特徴量を読み出し、評価式の算出と判定処理を歪基準特徴量のデータがなくなるまで繰り返す。変調方式を判定できなかった場合には、次の受信信号に対し処理をしなおす。
【００６３】
具体的な処理手順を以下に示す。ステップＳ７０１において、変調形式判定部１０４はディジタル変換された受信信号を記憶装置に格納する。次に、変調形式判定部１０４は特徴量の種類数ｎ回ステップＳ７０２からステップＳ７０５を繰り返す。
【００６４】
ステップＳ７０３において、変調形式判定部１０４は格納した受信信号を読み出す。ステップＳ７０４において、変調形式判定部１０４はｎ番目の特徴量を計算し、記憶装置に格納する。ステップＳ７０５において、変調形式判定部１０４はｎに１を加えてステップＳ７０２に戻る。
【００６５】
次にステップＳ７０６において、変調形式判定部１０４は格納したｎ個の特徴量を読み出し、共分散行列を生成する。ここで、共分散は統計量の一種である一般的な共分散を意味する。共分散行列の求め方は、公知の方法を用いることができる。なお、共分散行列は適宜係数などのウエイトを掛けたり計算方法を変更したりすることも可能である。
【００６６】
共分散行列の生成は例えば次のように行う。特徴量をｘｓ（ｓ＝１〜ｎ）とするとき、特徴量を複素数に変換し、特徴量ベクトルＸを以下のように生成する。
【００６７】
Ｘ＝（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎ）
このとき、共分散行列Ｒは次のように計算できる。
【００６８】
Ｒ＝Ｘ×ＸＴ／ｎ
ただし、ＸＴはＸの共役転置行列とする。
【００６９】
ステップＳ７０７において、変調形式判定部１０４は共分散行列Ｒの固有値と固有ベクトルを算出する。ここで、固有値及び固有ベクトルは一般的な意味における固有値及び固有ベクトルを意味し、その算出方法は公知の方法を用いることができる。
【００７０】
ステップＳ７０８において、変調形式判定部１０４はステップＳ７０７において求めた固有ベクトルから、最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成ずる。非信号行列に含まれるベクトルの数は経験値により適宜増減できる。
【００７１】
次に、変調形式判定部１０４は変調形式の種類数ｋ回ステップＳ８０１からステップＳ８０５を繰り返す。ステップＳ８０２において、変調形式判定部１０４はｋ番目の変調形式の基準特徴量を基準特徴量ＤＢ１０５から読み出して１×ｎの行列である基準特徴量分布を生成する。
【００７２】
ステップＳ８０３において、変調形式判定部１０４は非信号行列と基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて評価式の値であるスカラー量を算出する。ステップＳ８０４において、変調形式判定部１０４は評価式の値を出力する。出力先は他の装置でも記憶装置でもよい。本実施形態においては記憶装置に出力して格納するものとする。ステップＳ８０５において、変調形式判定部１０４はｋに１を加えてステップＳ８０１に戻る。
【００７３】
ステップＳ８０６において、変調形式判定部１０４は格納された評価式の値を読み出し、最大値と２番目に大きな値との差があらかじめ定められた値よりも大きいか判定する。大きい場合にはステップＳ８１５において、変調形式判定部１０４は最大値を与えた基準特徴量の変調形式を受信信号の変調形式と判定する。差があらかじめ定められた所定の値よりも大きくない場合はステップＳ８０７に進む。
【００７４】
変調形式判定部１０４は歪基準特徴量のデータ数ｊ回、すなわち歪基準特徴量分布の生成できる数ｊ回ステップＳ８０７からステップ８１４を繰り返す。図６の例ではｊは１であり、歪程度が「小」、「中」、「大」のように歪基準特徴量を変調形式毎に３つずつ格納する場合は、ｊは３である。さらに、変調形式判定部１０４は変調形式の種類数ｋ回ステップＳ８０８からステップＳ８１２を繰り返す。
【００７５】
ステップＳ８０９において、変調形式判定部１０４はｋ番目の変調形式のｊ番目の歪基準特徴量のデータの基準特徴量を読み出して１×ｎの行列である基準特徴量分布を生成する。
【００７６】
ステップＳ８１０において、変調形式判定部１０４は非信号行列と基準特徴量分布とからあらかじめ定められた評価式に基づいて評価式の値であるスカラー量を算出する。ステップＳ８１１において、変調形式判定部１０４は評価式の値を出力する。出力先は他の装置でも記憶装置でもよい。本実施形態においては記憶装置に出力して格納するものとする。ステップＳ８１２において、変調形式判定部１０４はｋに１を加えてステップＳ８０８に戻る。
【００７７】
ステップＳ８１３において、変調形式判定部１０４は格納された評価式の値を読み出し、最大値と２番目に大きな値との差があらかじめ定められた値よりも大きいか判定する。大きい場合にはステップＳ８１５において、変調形式判定部１０４は最大値を与えた基準特徴量の変調形式を受信信号の変調形式と判定する。差があらかじめ定められた所定の値よりも大きくない場合はステップＳ８１４に進む。
【００７８】
ステップＳ８１４において、変調形式判定部１０４はｊに１を加えてステップＳ８０７に戻る。変調形式判定部１０４がステップＳ８０７からステップＳ８１４をｊ回繰り返し終わり、変調形式が判定されなかった場合にはステップＳ７０１に戻る。
【００７９】
ここで、評価式について説明する。評価式は非信号行列と基準特徴量分布とから変調形式毎にスカラー量を算出する。評価式は算出されたスカラー量が変調形式の判定を行いやすいものを適宜選択でき、また、計算方法を適宜変更したり、係数や行列などのウエイトを掛けたりすることも適宜行うことができる。
【００８０】
以下に評価式の例を挙げる。
【００８１】
ＳＶｐｊｎ＝共役基準特徴量分布×非信号行列、
ＡＳ＝｜共役基準特徴量分布×基準特徴量分布の転置行列｜、
ただし、基準特徴量分布は各要素を複素数に変換したもの、共役基準特徴量分布は基準特徴量分布の各要素を共役複素数に変換したもの、ＳＶｐｊｎ’はＳＶｐｊｎの各要素を共役複素数としたものとするとき、
評価式＝１０×ｌｏｇ１０（ＡＳ÷｜ＳＶｐｊｎ’×ＳＶｐｊｎＴ｜）
なお、上記の評価式の例は特徴量を複素数に変換した場合の例であるが、特徴量を複素数に変換しない場合及び特徴量が全て実数にて算出された場合には上記の評価式を適宜変形して用いることができる。
【００８２】
図９は受信信号の歪が非常に大きい場合に、歪のない場合の基準特徴量を用いて算出した評価式の値の例である。計算に用いた受信信号は、変調形式はＢＰＳＫである。図９のグラフ９０１は評価式の値を変調形式毎にプロットしたものである。縦軸３０１は評価式の値であり、横軸３０２は変調形式番号を示す。番号は図４と同様である。
【００８３】
グラフ９０１のように、受信信号が非常に大きく歪んでいる場合、受信信号の変調形式であるＢＰＳＫ以外の変調形式における評価式の値はＢＰＳＫにおける評価式の値に近づき、判定が困難となる。
【００８４】
図１０は受信信号の歪が非常に大きい場合に、歪基準特徴量を用いて算出した評価式の値の例である。計算に用いた受信信号は、変調形式はＢＰＳＫである。図１０のグラフ１００１は評価式の値を変調形式毎にプロットしたものである。縦軸３０１は評価式の値であり、横軸３０２は変調形式番号を示す。番号は図４と同様である。
【００８５】
グラフ１００１のように、受信信号が非常に大きく歪んでいる場合において歪基準特徴量を用いて評価式の値を算出した場合、受信信号の変調形式であるＢＰＳＫ以外の変調形式における評価式の値はＢＰＳＫにおける評価式の値に近づくものがあるが、ＢＰＳＫの評価式の値が他の変調形式の評価式の値に比べて際立って高い値を示しており、このことから受信信号の変調形式がＢＰＳＫであることが容易に判定できる。
【００８６】
以上述べたように、本実施形態においては基準特徴量ＤＢ１０５に変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量及び変調形式毎に歪のある受信信号の特徴を数値化した歪基準特徴量を変調形式毎に１つ以上格納する。
【００８７】
さらに、変調形式判定部１０４は算出された評価式の値のうち、最大値と２番目に大きな値との差を算出し、この差があらかじめ定められた所定の値よりも大きいか判定する。大きい場合には、最大値を与えた基準特徴量の変調形式を受信信号の変調形式と判定する。
【００８８】
差があらかじめ定められた所定の値よりも大きくない場合、基準特徴量ＤＢ１０５から歪基準特徴量を読み出し、歪基準特徴量から基準特徴量分布を生成し、この基準特徴量分布を用いて評価式の値を算出する処理を歪基準特徴量のデータの数だけ繰り返す。
【００８９】
このため、受信信号の歪が非常に大きく、基準特徴量では変調形式を判定できない場合においても、変調形式を判定することが可能となる効果がある。
【００９０】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態について説明する。本実施形態の変調形式判定装置１００は、基準特徴量ＤＢ１０５に基準特徴量と基準特徴量からの想定される誤差である誤差成分とを格納し、基準特徴量とこの誤差成分とから誤差基準特徴量分布を生成する。さらに、本実施形態の変調形式判定装置は、非信号行列と誤差基準特徴量分布から基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式を用いて変調形式毎にスカラー量を算出し、このスカラー量を比較することにより変調形式を判定する。
【００９１】
第３の実施形態の構成は第１の実施形態の構成と同様である。すなわち、図１に示すように本実施形態の変調形式判定装置１００は、変調形式毎に歪のない受信信号の特徴を数値化した基準特徴量及び変調形式毎に基準特徴量からの想定される誤差である誤差成分を変調形式毎に１つ以上格納する基準特徴量ＤＢ１０５と、ディジタル変換された受信信号と基準特徴量から所定の計算式に従ってスカラー量を変調形式毎に算出する変調形式判定部１０４と、を備える。
【００９２】
変調形式判定部１０４は各種電子部品を用いて回路として構成することもできる。また、変調形式判定部１０４はディジタルシグナルプロセッサなどのプロセッサと、所定の演算処理を行うプログラムと、このプログラムとデータを格納する記憶装置とを備え、プロセッサが記憶装置からプログラムを読み出して所定の処理を実行する装置として構成することもできる。
【００９３】
さらに、図１に示すように、変調形式判定装置１００は電波を受信するアンテナ１０１と、受信した電波を増幅する増幅装置１０２と、受信したアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置１０３などとともに一つの装置を構成することもできる。この場合、増幅装置１０２とＡ／Ｄ変換装置１０３が行う処理を変調形式判定部１０４が行う処理とともに一つ以上のプログラムに記述し、一つ以上のプロセッサにこのプログラムを実行させるように装置を構成することも可能である。
【００９４】
本実施形態においては複数の特徴量を用いる。特徴量の例としては、周期定常性を基に算出した値、時間波形における振幅標準偏差、時間波形における振幅尖度、周波数遷移、元波形のスペクトラムの最大値、元波形のスペクトラムの対称性、元波形のキャリア成分の有無、元波形の線スペクトラム数、２逓倍後のスペクトラムの最大値、２逓倍後のスペクトラムの対称性、２逓倍後のキャリア成分の有無、２逓倍後の線スペクトラム数、４逓倍後のスペクトラムの最大値、４逓倍後のスペクトラムの対称性、４逓倍後のキャリア成分の有無、４逓倍後の線スペクトラム数、８逓倍後のスペクトラムの最大値、８逓倍後のスペクトラムの対称性、８逓倍後のキャリア成分の有無、８逓倍後の線スペクトラム数、帯域幅、振幅瞬時の標準偏差、振幅瞬時の絶対値の標準偏差、振幅瞬時の尖度、周波数瞬時の絶対値の標準偏差、周波数瞬時の尖度、位相瞬時の真値の標準偏差、位相瞬時の絶対値の標準偏差、正規化振幅絶対値のスペクトラムの最大値、左右スペクトラムの有無、左右スペクトラムの左右非対象性、中心周波数の電力、受信信号スペクトラムの最大値、コンスタレーション、などが挙げられるがこれに限れるものではない。判定に使用する特徴量は、これらを適宜取捨選択することができ、新たに追加することも可能である。
【００９５】
本実施形態において判定可能な変調形式は、例えばＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，ＡＳＫ，ＭＳＫ，２ＦＳＫ，４ＦＳＫ，ＡＭ，ＤＳＢ，ＵＳＢ，ＬＳＢ，ＦＭ，８ＰＳＫ，１６ＱＡＭなどが挙げられるがこれらに限られるものではない。基準特徴量をあらかじめ基準特徴量ＤＢ１０５に格納しておくことにより、他の変調形式の判定も可能である。
【００９６】
図１１は第３の実施形態における基準特徴量ＤＢ１０５のデータ構造を示した図である。基準特徴量ＤＢ１０５に格納される項目は、例えば変調形式、誤差レベル及び変調形式毎の基準特徴量及び誤差成分である。基準特徴量の種類は上述したように上記の例から選ぶことも新たに追加することも可能である。
【００９７】
図１１においては一つの変調形式に誤差レベルが「基準値」の基準特徴量と、「レベル１」及び「レベル２」の誤差成分が格納されている例が示されている。
【００９８】
誤差成分とは変調形式毎の歪がある受信信号の特徴量と基準特徴量との差を意味する。例えば、変調形式がＢＰＳＫの歪のある受信信号の各特徴量とＢＰＳＫの基準特徴量との差をＢＰＳＫの誤差成分とする。誤差成分は、例えば変調形式毎に信号を任意の程度に歪ませて送信し、これを受信して実測して特徴量を求め、この実測値の特徴量から基準特徴量を減算することにより求めることができる。
【００９９】
図１２は第３の実施形態における変調形式判定部１０４において行われる変調形式判定処理のフローチャートである。処理の概要は以下のごとくである。先ず、変調形式判定部１０４はディジタル変換された受信信号から特徴量を算出する。次に、変調形式判定部１０４はこの特徴量から統計量を算出し、この算出した統計量を要素とする統計量行列を生成する。
【０１００】
ここで、統計量は例えば共分散が挙げられるが他の統計量でもよく、また、任意に作成した数式により算出された統計量でもよい。本実施形態においては統計量に共分散を用いた例を示す。以下、共分散を要素とする統計量行列を共分散行列と呼ぶ。
【０１０１】
次に、変調形式判定部１０４はこの共分散行列から固有値及び固有ベクトルを算出する。次に、変調形式判定部１０４はこの固有ベクトルから、固有値のうち最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して非信号行列を生成する。
【０１０２】
固有ベクトルは複数のベクトルを含んでいる。このベクトルのうち最大の固有値に対応するベクトルは変調形式に対応するベクトルであるが、歪の影響を受けるため判定に用いない。
【０１０３】
次に、変調形式判定部１０４は基準特徴量データベースから変調形式毎に基準特徴量及び誤差成分を読み出してｎ行×ｔ列の行列である誤差基準特徴量分布を生成する。ここで、ｎは特徴量の数、ｔは０以上の整数である誤差レベルの数である。すなわち、受信信号に歪がない場合はｔ＝０とする。
次に、変調形式判定部１０４は非信号行列と基準特徴量分布とから基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式に基づいて変調形式毎にスカラー量を算出する。
【０１０４】
具体的な処理手順を以下に示す。ステップＳ１２０１において、変調形式判定部１０４はディジタル変換された受信信号を記憶装置に格納する。次に、変調形式判定部１０４は特徴量の種類数ｎ回ステップＳ１２０２からステップＳ１２０５を繰り返す。
【０１０５】
ステップＳ１２０３において、変調形式判定部１０４は格納した受信信号を読み出す。ステップＳ１２０４において、変調形式判定部１０４はｎ番目の特徴量を計算し、記憶装置に格納する。ステップＳ１２０５において、変調形式判定部１０４はｎに１を加えてステップＳ１２０２に戻る。
【０１０６】
次にステップＳ１２０６において、変調形式判定部１０４は格納したｎ個の特徴量を読み出し、共分散行列を生成する。ここで、共分散は統計量の一種である一般的な共分散を意味する。共分散行列の求め方は、公知の方法を用いることができる。なお、共分散行列は適宜係数などのウエイトを掛けたり計算方法を変更したりすることも可能である。
【０１０７】
共分散行列の生成は例えば次のように行う。特徴量をｘｓ（ｓ＝１〜ｎ）とするとき、特徴量を複素数に変換し、特徴量ベクトルＸを以下のように生成する。
【０１０８】
Ｘ＝（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎ）
このとき、共分散行列Ｒは次のように計算できる。
【０１０９】
Ｒ＝Ｘ×ＸＴ／ｎ
ただし、ＸＴはＸの共役転置行列とする。
【０１１０】
ステップＳ１２０７において、変調形式判定部１０４は共分散行列Ｒの固有値と固有ベクトルを算出する。ここで、固有値及び固有ベクトルは一般的な意味における固有値及び固有ベクトルを意味し、その算出方法は公知の方法を用いることができる。
【０１１１】
ステップＳ１２０８において、変調形式判定部１０４はステップＳ１２０７において求めた固有ベクトルから、最大の固有値に対応するベクトル以外のベクトルを一つ以上選択して行列を生成ずる。この行列を非信号行列と呼ぶ。非信号行列に含まれるベクトルの数は経験値により適宜増減できる。
【０１１２】
次に、変調形式判定部１０４は変調形式の種類数ｋ回ステップＳ１２０９からステップＳ１２１４を繰り返す。ステップＳ１２１０において、変調形式判定部１０４はｋ番目の変調形式の基準特徴量及び誤差成分を基準特徴量ＤＢ１０５から読み出す。ステップＳ１２１１において、変調形式判定部１０４は読み出した基準特徴量及び誤差成分からｎ行×ｔ列の行列である誤差基準特徴量分布を生成する。
【０１１３】
ステップＳ１２１２において、変調形式判定部１０４は非信号行列と誤差基準特徴量分布とから基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式に基づいて評価式の値であるスカラー量を算出する。ステップＳ１２１３において、変調形式判定部１０４は評価式の値を出力する。出力先は他の装置でも記憶装置でもよい。本実施形態においては記憶装置に出力して格納するものとする。ステップＳ１２１４において、変調形式判定部１０４はｋに１を加えてステップＳ１２０９に戻る。
【０１１４】
ステップＳ１２１５において、変調形式判定部１０４は格納された評価式の値を読み出し、最大の値を判定する。さらに、変調形式判定部１０４はこの最大の値が算出された基準特徴量の変調形式を受信信号の変調形式と判定し、ステップＳ１２０１に戻る。
【０１１５】
ここで、評価式について説明する。評価式は非信号行列と誤差基準特徴量分布とから変調形式毎にスカラー量を算出する。評価式は算出されたスカラー量が変調形式の判定を行いやすいものを適宜選択でき、また、計算方法を適宜変更したり、係数や行列などのウエイトを掛けたりすることも適宜行うことができる。
【０１１６】
以下に評価式の例を挙げる。
【０１１７】
誤差基準特徴量分布Ｄ＝［基準特徴量分布  基準特徴量の誤差成分］
ＮＮ＝非信号行列
Ｑ１＝ｄｅｔ（ＤＴ×（ＮＮ×ＮＮＴ）×Ｄ）
Ｑ２＝ｄｅｔ（ＤＴ×Ｄ）
ただし、基準特徴量分布は各要素を複素数に変換した列ベクトル、基準特徴量分布の誤差成分は基準特徴量分布からのずれの量を示す、０列以上の列ベクトル、ＭＴは行列Ｍの共役転置行列、ｄｅｔ（  ）は（  ）内の行列の行列式、ｋを実数とするとき、
評価式＝ｋ×ｌｏｇ１０（１／｜Ｑ１／Ｑ２｜）
なお、上記の評価式の例は特徴量を複素数に変換した場合の例であるが、特徴量を複素数に変換しない場合及び特徴量が全て実数にて算出された場合には上記の評価式を適宜変形して用いることができる。
【０１１８】
図１３は受信信号の歪が小さい場合の評価式の値の例である。計算に用いた受信信号は、変調形式はＢＰＳＫであり、受信信号はフェージングがなく、雑音のみのであった。図１３のグラフ１３０１は評価式の値を変調形式毎にプロットしたものである。
【０１１９】
縦軸３０１は評価式の値であり、横軸３０２は変調形式番号を示す。番号はそれぞれ、１：ＢＰＳＫ，２：ＱＰＳＫ，３：ＡＳＫ，４：ＭＳＫ，５：２ＦＳＫ，６：４ＦＳＫ，７：ＡＭ，８：ＤＳＢ，９：ＵＳＢ，１０：ＬＳＢ，１１：ＦＭ，１２：８ＰＳＫ，１３：１６ＱＡＭを表す。
【０１２０】
グラフ１３０１のように、受信信号が歪んでいても受信信号のＢＰＳＫの評価式の値が他の変調形式の評価式の値に比べて際立って高い値を示しており、このことから受信信号の変調形式がＢＰＳＫであることが容易に判定できる。
【０１２１】
図１４は受信信号の歪が大きい場合の評価式の値の例である。計算に用いた受信信号は、変調形式はＢＰＳＫであり、受信信号はフェージングの影響があった。図１４のグラフ１４０１は評価式の値を変調形式毎にプロットしたものである。縦軸３０１は評価式の値であり、横軸３０２は変調形式番号を示す。番号は図１３と同様である。
【０１２２】
グラフ１４０１のように、受信信号が大きく歪んでいる場合、受信信号の変調形式であるＢＰＳＫ以外の変調形式における評価式の値はＢＰＳＫにおける評価式の値に近づくものがあるが、依然としてＢＰＳＫの評価式の値が他の変調形式の評価式の値に比べて際立って高い値を示しており、このことから受信信号の変調形式がＢＰＳＫであることが容易に判定できる。
【０１２３】
図１５は受信信号の歪が極めて大きい場合に、歪のない場合の基準特徴量を用いて算出した実施形態１の評価式の値の例である。計算に用いた受信信号は、変調形式はＢＰＳＫである。図１５のグラフ１５０１は評価式の値を変調形式毎にプロットしたものである。縦軸３０１は評価式の値であり、横軸３０２は変調形式番号を示す。番号は図１３と同様である。
【０１２４】
グラフ１５０１のように、受信信号が極めて大きく歪んでいる場合、受信信号の変調形式であるＢＰＳＫ以外の変調形式における評価式の値はＢＰＳＫにおける評価式の値に近づき、判定が困難となる。
【０１２５】
図１６は受信信号の歪が極めて大きい場合に、本実施形態の変調形式判定装置１００が、非信号行列と誤差基準特徴量分布から基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式を用いて変調形式毎にスカラー量を算出した値の例である。計算に用いた受信信号は、変調形式はＢＰＳＫである。図１６のグラフ１６０１は評価式の値を変調形式毎にプロットしたものである。縦軸３０１は評価式の値であり、横軸３０２は変調形式番号を示す。番号は図１３と同様である。
【０１２６】
グラフ１６０１のように、受信信号が極めて大きく歪んでいる場合において本実施形態の変調形式判定装置１００が、非信号行列と誤差基準特徴量分布から基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式を用いて変調形式毎にスカラー量を算出した場合、受信信号の変調形式であるＢＰＳＫ以外の変調形式における評価式の値はＢＰＳＫにおける評価式の値に近づくものがあるが、ＢＰＳＫの評価式の値が他の変調形式の評価式の値に比べて際立って高い値を示しており、このことから受信信号の変調形式がＢＰＳＫであることが容易に判定できる。
【０１２７】
以上述べたように、本実施形態の変調形式判定装置及び変調形式判定方法においては、変調形式判定部１０４が基準特徴量と誤差成分とから誤差基準特徴量分布を生成し、さらに、非信号行列と誤差基準特徴量分布から基準特徴量の誤差成分を変数として含む評価式を用いて変調形式毎にスカラー量を算出し、このスカラー量を比較することにより変調形式を判定する。このため、受信信号に極めて大きな歪がある場合においても評価式の値を比較することにより、容易に受信信号の変調形式を判定できるという効果がある。
また、他の実施形態に比べて演算速度が上がるという効果がある。さらに、受信信号が誤差成分の線形結合であっても正確な判定が可能となり、受信信号の歪の状態に幅広く対応が可能であるという効果がある。
【０１２８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】第１の実施形態の構成を表す概要図である。
【図２】第１の実施形態における基準特徴量ＤＢのデータ構造を示した図である。
【図３】第１の実施形態における変調形式判定部において行われる変調形式判定処理のフローチャートである。
【図４】受信信号の歪が小さい場合の評価式の値の例である。
【図５】受信信号の歪が大きい場合の評価式の値の例である。
【図６】第２の実施形態における基準特徴量ＤＢのデータ構造を示した図である。
【図７】第２の実施形態における変調形式判定部において行われる変調形式判定処理のフローチャートである。
【図８】第２の実施形態における変調形式判定部において行われる変調形式判定処理のフローチャートである。
【図９】受信信号の歪が非常に大きい場合に、歪のない場合の基準特徴量を用いて算出した評価式の値の例である。
【図１０】受信信号の歪が非常に大きい場合に、歪基準特徴量を用いて算出した評価式の値の例である。
【図１１】第３の実施形態における基準特徴量ＤＢのデータ構造を示した図である。
【図１２】第３の実施形態における変調形式判定部において行われる変調形式判定処理のフローチャートである。
【図１３】受信信号の歪が小さい場合の評価式の値の例である。
【図１４】受信信号の歪が大きい場合の評価式の値の例である。
【図１５】受信信号の歪が極めて大きい場合に、歪のない場合の基準特徴量を用いて算出した実施形態１の評価式の値の例である。
【図１６】受信信号の歪が極めて大きい場合に、第３の実施形態の評価式を用いて変調形式毎にスカラー量を算出した値の例である。
【符号の説明】
【０１３０】
１００：変調形式判定装置、
１０１：アンテナ、
１０２：増幅装置、
１０３：Ａ／Ｄ変換装置、
１０４：変調形式判定部、
１０５：基準特徴量ＤＢ。
【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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