(57)【要約】【課題】所望信号の検知精度の向上を図る信号検知プログラム、信号検知方法及び信号検知装置を提供する。【解決手段】信号検知プログラムは、受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算で相互相関信号を生成する処理をコンピュータに実行させる。更に信号検知プログラムは、相互相関信号に基づき、受信信号の周波数偏差の補正量を算出する処理をコンピュータに実行させる。更に信号検知プログラムは、補正量で周波数偏差を補正した受信信号と既知信号パターンとの相互相関値を算出する処理をコンピュータに実行させる。更に信号検知プログラムは、相互相関値に基づき、既知信号パターンを含む受信信号を検知する処理をコンピュータに実行させる。【選択図】図１
2017200005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算で相互相関信号を生成し、
前記相互相関信号に基づき、前記受信信号の周波数偏差の補正量を算出し、
前記補正量で前記周波数偏差を補正した前記受信信号と前記既知信号パターンとの相互相関値を算出し、
前記相互相関値に基づき、前記既知信号パターンを含む前記受信信号を検知する
各処理をコンピュータに実行させることを特徴とする信号検知プログラム。
【請求項２】
前記相互相関値を算出する処理として、
前記相互相関信号に対して前記補正量に基づいた前記周波数偏差の補正を行うことで、前記相互相関値を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の信号検知プログラム。
【請求項３】
前記相互相関信号を生成する処理として、
所定の単位長毎に前記受信信号と前記既知信号パターンとの相互相関演算を実行すること
を特徴とする請求項２に記載の信号検知プログラム。
【請求項４】
前記相互相関信号を生成する処理として、
第１種過誤及び第２種過誤の割合、及び所要信号雑音比に応じて相互相関演算を実行するために必要な最短相関長を導出し、
前記最短相関長に基づき、相互相関演算を行う相関長を設定すること
を特徴とする請求項３に記載の信号検知プログラム。
【請求項５】
前記受信信号に対して前記補正量に基づいた前記周波数偏差を補正する処理を実行し、
前記相互相関値を算出する処理として、
前記補正量に基づいて補正を行った前記受信信号と前記既知信号パターンとの相互相関演算を行うことで前記相互相関値を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の信号検知プログラム。
【請求項６】
前記相互相関信号を生成する処理として、
第１単位長ごとに、前記受信信号と前記既知信号パターンとの相互相関演算を行い、
前記相互相関値を算出する処理として、
前記第１単位長より短い第２単位長毎に、前記周波数偏差の補正を行った前記受信信号と前記既知信号パターンとの相互相関演算を行うこと
を特徴とする請求項５に記載の信号検知プログラム。
【請求項７】
前記相互相関信号を生成する処理として、
第１種過誤及び第２種過誤の割合、及び所要信号雑音比に応じて相互相関演算を実行するために必要な最短相関長を導出し、
前記最短相関長に基づき、相互相関演算を行う相関長を設定すること
を特徴とする請求項６に記載の信号検知プログラム。
【請求項８】
前記受信信号は、
２位相偏移変調（ＢＰＳＫ）信号であること
を特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載の信号検知プログラム。
【請求項９】
前記既知信号パターンは、
所定の無線通信規格のプリアンブル信号であり、
前記既知信号パターンを含む前記受信信号を検知する処理として、
前記既知信号パターンを含む前記受信信号を検知することで、前記所定の無線通信規格の前記受信信号を検知すること
を特徴とする請求項１〜８の何れか一つに記載の信号検知プログラム。
【請求項１０】
受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算で相互相関信号を生成し、
前記相互相関信号に基づき、前記受信信号の周波数偏差の補正量を算出し、
前記補正量で前記周波数偏差を補正した前記受信信号と前記既知信号パターンとの相互相関値を算出し、
前記相互相関値に基づき、前記既知信号パターンを含む前記受信信号を検知する
各処理を実行することを特徴とする信号検知方法。
【請求項１１】
受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算を行い、相互相関信号を生成する生成部と、
前記相互相関信号に基づき、前記受信信号の周波数偏差の補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量で前記周波数偏差を補正した前記受信信号と前記既知信号パターンとの相互相関値を算出する相関値算出部と、
前記相互相関値に基づき、前記既知信号パターンを含む前記受信信号を検知する検知部と
を有することを特徴とする信号検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号検知プログラム、信号検知方法及び信号検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自装置の周囲を伝搬する信号を検知する方法として、例えばプリアンブルパターンのような既知信号パターンと受信信号との相互相関値を算出する方法が知られている。かかる装置では、相互相関値が閾値を超えた場合に所望信号を受信したと判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７８４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した装置では、所望信号以外の信号を受信した場合の相互相関値が大きくなる可能性がある。受信装置と送信装置との間には、搭載するクロックのずれ等に起因する周波数偏差が存在する。受信信号に対して周波数偏差を補正し、相互相関値を算出すると、所望信号以外の信号のばらつきが小さくなり、相互相関値が大きくなってしまう場合があった。そのため、所望信号以外の信号を所望信号と誤検知してしまい、検知精度が低下する恐れがある。
【０００５】
本発明は、所望信号の検知精度の向上が図れる信号検知プログラム、信号検知方法及び信号検知装置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】
【０００６】
一つの態様では、信号検知プログラムは、受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算で相互相関信号を生成する処理をコンピュータに実行させる。更に信号検知プログラムは、前記相互相関信号に基づき、前記受信信号の周波数偏差の補正量を算出する処理をコンピュータに実行させる。更に信号検知プログラムは、前記補正量で前記周波数偏差を補正した前記受信信号と前記既知信号パターンとの相互相関値を算出する処理をコンピュータに実行させる。更に信号検知プログラムは、前記相互相関値に基づき、前記既知信号パターンを含む前記受信信号を検知する処理をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【０００７】
１つの側面として、所望信号の検知精度の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施例１の信号検知装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施例１の信号検知装置の検知処理の一例を示す説明図である。
【図３】図３は、実施例１の信号検知装置の検知処理の他の例を示す説明図である。
【図４】図４は、実施例１の検知処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、比較例としての信号検知装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、図５に示す信号検知装置の検知処理の一例を示す説明図である。
【図７】図７は、図５に示す信号検知装置の検知処理の他の例を示す説明図である。
【図８】図８は、相互相関値の確率密度分布の一例を示す説明図である。
【図９】図９は、図８の確率密度分布の一部を拡大した拡大図である。
【図１０】図１０は、相互相関値の確率密度分布の他の例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、図１０の確率密度分布の一部を拡大した拡大図である。
【図１２】図１２は、実施例２の信号検知装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、実施例２の検知処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、信号検知装置の適用例を示す説明図である。
【図１５】図１５は、信号検知装置のハードウェア構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて、本願の開示する信号検知プログラム、信号検知方法及び信号検知装置の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。
【実施例１】
【００１０】
図１は、実施例１の信号検知装置１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す信号検知装置１は、アンテナ１０と、ＲＦ（Radio  Frequency）部２０と、信号検知部３０とを有する。アンテナ１０は、信号検知装置１の周囲を伝搬する電波を受信する。
【００１１】
ＲＦ部２０は、アンテナ１０が受信した電波にフィルタリング処理や増幅処理等を施す。ＲＦ部２０は、受信電波に位相が９０度異なる信号を混合して、受信Ｉ信号及び受信Ｑ信号を生成する。以下、受信Ｉ信号及び受信Ｑ信号をまとめて受信信号と記載する。また、受信信号は２位相偏移変調（ＢＰＳＫ）信号である。
【００１２】
具体的にＲＦ部２０は、受信した電波ｓ（ｔ）に下記式（１）に示す演算処理を施し、受信信号Ｓ（ｔ）を生成する。
【００１３】
【数１】
2017200005.tif 000003
【００１４】
ここで、Ａは信号振幅、ΔｗｔはＲＦ部２０のクロック周波数が送信側とずれていること等に起因して起こる周波数偏差の成分である。
【００１５】
信号検知部３０は、受信信号に含まれる所望信号を検知する。信号検知部３０は、生成部３１と、補正量算出部３２と、補正部３３と、相関値算出部３４と、検知部３５と、記憶部３６とを有する。
【００１６】
生成部３１は、受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算を行い、相互相関信号を生成する。既知信号パターンは、例えばプリアンブル信号やパイロット信号等、信号検知装置１で既知である信号パターンである。なお、既知信号パターンは、記憶部３６に記憶されている。生成部３１は、記憶部３６から既知信号パターンを取得する。
【００１７】
生成部３１は、受信信号Ｓ（ｔ）を例えばビット単位など所定単位長で区切り、受信信号に対して相関演算を行う。生成部３１は、受信信号と既知信号パターンとを下記式（２）を用いた相互相関演算を行い、相互相関信号Ｓ（ｉ）（ｉはビット番号、正数）を生成する。
【００１８】
【数２】
2017200005.tif 000004
【００１９】
ここで、Δｔは所定単位長であり、ｒ（ｔ）は、既知信号パターンである。
【００２０】
補正量算出部３２は、生成部３１が生成した相互相関信号に基づき、受信信号の周波数偏差の補正量θを算出する。
【００２１】
補正部３３は、補正量算出部３２が算出した補正量θに基づいて相互相関信号を補正し、補正信号を生成する。相関値算出部３４は、下記式（３）を用いて生成部３１が生成した相互相関信号Ｓ（ｉ）を補正し、補正信号Ｓ＿ｍｏｄ（ｉ）を生成する。
【００２２】
【数３】
2017200005.tif 000005
【００２３】
ここで、Δｗは、位相差θに対応する補正量である。
【００２４】
相関値算出部３４は、下記式（４）を用いて補正信号Ｓ＿ｍｏｄ（ｉ）の和演算を行う。これにより、相関値算出部３４は、補正量θで周波数偏差を補正した受信信号と既知信号パターンとの相互相関値Ｃを算出する。
【００２５】
【数４】
2017200005.tif 000006
【００２６】
検知部３５は、相関値算出部３４が算出した相互相関値Ｃに基づき、所望信号として既知信号パターンを含む受信信号を検知する。記憶部３６は、既知信号パターンを記憶する。
【００２７】
次に実施例１の信号検知装置１が行う検知処理を説明する。図２を用いて所望信号を受信した場合の検知処理を説明する。図２は、実施例１の信号検知装置１の検知処理の一例を示す説明図である。
【００２８】
図２（ａ）は、受信信号をＩＱ平面にマッピングした図である。図２（ａ）に示す各点が受信信号の各ビットを示しており、点に含まれる数字は、ビット番号を示している。すなわち、図２（ａ）の「２」と示す点は受信信号の第２ビットを示す。ここでは、信号検知装置１は、「１０１００」のビット列の受信信号を受信したものとする。
【００２９】
受信信号は、ＢＰＳＫ信号であるためＩＱ平面にマッピングした場合、理想的には図２（ｂ）に示す既知信号パターンのようにＩ軸上にマッピングされる。しかしながら実際にはＲＦ部２０のクロック周波数が送信側とずれていること等に起因して起こる周波数偏差の影響により、各ビットは原点を中心に回転し信号振幅を半径とする円周上にばらつく。
【００３０】
次に、信号検知装置１の生成部３１が受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算を行う。この場合、既知信号パターンが「１」だと、相互相関信号の位相は受信信号と同じになる。既知信号パターンが「０」だと、既知信号パターンはＩＱ平面では例えば「−１」で表されるため、相互相関信号の位相は受信信号の位相が１８０度進んだ位相となる。
【００３１】
従って、生成部３１が既知信号パターンと同じパターンを含む受信信号と既知信号パターンとで相互相関演算を行うと、図２（ｃ）に示すように、相互相関信号は各ビットの位相差が所定角度θ１である信号となる。かかる所定角度θ１が周波数偏差である。補正量算出部３２は、例えば各ビットの位相差θ１の平均値を周波数偏差の補正量とする。
【００３２】
補正部３３は、補正量θ１に基づいて相互相関信号を補正し、図２（ｄ）に示す補正信号を生成する。相関値算出部３４は、補正信号の各ビットの和演算を行い、周波数偏差補正後の受信信号と既知信号パターンとの相互相関値を算出する。ここで補正信号の各ビットは、図２（ｄ）に示すように、「１」に近い値となる。従って、既知信号パターンを含む受信信号を受信した場合、相互相関値は大きな値となる。
【００３３】
検知部３５は、相互相関値と閾値Ｔｈ１とを比較する。検知部３５は、相互相関値が閾値Ｔｈ１以上であった場合に所望信号を検知したと判定する。
【００３４】
続いて、図３を用いて所望信号以外の信号（以下、干渉信号と記載する）を受信した場合の検知処理を説明する。図３は、実施例１の信号検知装置１の検知処理の他の例を示す説明図である。ここでは、信号検知装置１が「１１０００」のビット列の干渉信号を受信したものとする。
【００３５】
生成部３１は、干渉信号と既知信号パターンとの相互相関信号を生成する。干渉信号と既知信号パターンとはビットパターンが異なるため、図３（ｃ）に示すように、相互相関信号の各ビットの位相差はばらばらの角度となる。補正量算出部３２は、相互相関信号の各ビットの位相差の平均値を周波数偏差の補正量θ２とする。ここで、各ビットの位相差はばらばらであるため、算出した補正量θ２は実際の周波数偏差とは異なる値となる。
【００３６】
補正部３３は、相互相関信号を補正量θ２で補正し、補正信号を生成する。相互相関信号の各ビットの位相差にはばらつきがあり、更に実際の周波数偏差とは異なる補正量θ２で相互相関信号を補正するため、補正信号は、図３（ｄ）に示すようにＩＱ平面上でばらつく信号となる。相関値算出部３４は、補正信号の各ビットの和演算を行うことで相互相関値を算出する。図３（ｄ）に示すように、補正信号の各ビットはＩＱ平面の２次元上でばらついているため、相互相関値は「０」に近い小さい値となる確率が高い。この場合、検知部３５は、相互相関値と閾値Ｔｈ１との比較結果に基づき、相互相関値が閾値Ｔｈ１未満である場合に受信信号は所望信号ではないと判定する。
【００３７】
このように、実施例１の信号検知装置１は、受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算を行ってから、周波数偏差の補正を行う。これにより、信号検知装置１は、干渉信号を受信した場合の相互相関値を小さくすることができ、干渉信号を所望信号と検知してしまう誤検知を抑制することができる。そのため、信号検知装置１は、所望信号の検知精度を向上させることができる。
【００３８】
次に実施例１の信号検知装置１の動作について説明する。図４は、実施例１の検知処理の一例を示すフローチャートである。図４に示す検知処理は、例えば信号検知装置１が受信信号を受信する度に繰り返し実行される。
【００３９】
図４において、信号検知装置１内のＲＦ部２０は、受信電波から受信Ｉ信号及び受信Ｑ信号を生成する（ステップＳ１１）。信号検知装置１内の信号検知部３０は、所定単位長ごとに受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算を行い（ステップＳ１２）、相互相関信号を生成する。信号検知部３０は、相互相関信号に基づいて、周波数偏差成分である補正量を算出する（ステップＳ１３）。
【００４０】
信号検知部３０は、ステップＳ１３で算出した補正量で相互相関信号を補正する（ステップＳ１４）。信号検知部３０は、補正後の相互相関信号を和演算し、相互相関値を算出する（ステップＳ１５）。信号検知部３０は、ステップＳ１５で算出した相互相関値に基づいて、所望信号の検知／非検知を判定し（ステップＳ１６）、処理を終了する。
【００４１】
実施例１の信号検知部３０は、受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算で相互相関信号を生成し、相互相関信号に基づき、受信信号の周波数偏差の補正量を算出する。更に、信号検知部３０は、補正量で周波数偏差を補正した受信信号と既知信号パターンとの相互相関値を算出し、相互相関値に基づき、既知信号パターンを含む受信信号を検知する。その結果、信号検知部３０は、干渉信号を所望信号と誤検知する第１種過誤の低減を図る。そして、信号検知部３０は、第１種過誤を低減することで、所望信号の検知精度の向上を図る。
【００４２】
ここで、図５〜図７を用いて、信号検知装置１の比較例として、周波数偏差の補正を行ってから相互相関演算を行う信号検知装置１００について説明する。図５は、比較例としての信号検知装置１００の構成の一例を示すブロック図である。尚、図１の信号検知装置１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
【００４３】
信号検知装置１００の信号検知部１３０は、自乗演算部１３１と、補正量算出部１３２と、補正部１３３と、相関値算出部１３４とを有する。
【００４４】
自乗演算部１３１は、受信信号を自乗し自乗信号を生成する。補正量算出部１３２は、自乗信号に基づいて補正量θを算出する。補正部１３３は、補正量算出部１３２が算出した補正量θで受信信号を補正する。相関値算出部１３４は、補正後の受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算を行い、相互相関値を算出する。
【００４５】
図６は、図５に示す信号検知装置１００の検知処理の一例を示す説明図である。図６では、信号検知装置１００が所望信号「１０１００」を受信した場合の例を示している。図６（ｂ）に示すように、自乗演算部１３１が生成する自乗信号は、各ビットの位相差が周波数偏差の２倍（２θ）である信号となる。補正量算出部１３２は、自乗信号の各ビットの位相差を１／２倍することで、補正量θを算出する。補正部１３３は、図６（ａ）に示す受信信号の各ビットの位相を補正量θ遅らせることで、受信信号を補正する。図６（ｃ）に示すように、補正後の受信信号の各ビットはＩ軸上にばらつく。
【００４６】
相関値算出部１３４は、補正後の受信信号の各ビットと既知信号パターンの各ビットとの相互相関値を算出する。図６に示す例では、相互相関値は大きくなり、検知部３５は、所望信号を検知する。
【００４７】
図７は、図５に示す信号検知装置１００の検知処理の他の例を示す説明図である。図７では、信号検知装置１００が干渉信号「１１０００」を受信した場合の例を示している。図７（ｂ）に示すように、自乗演算部１３１が生成する自乗信号は、図６（ｂ）と同様に各ビットの位相差が周波数偏差の２倍（２θ）である信号となる。そのため、補正量算出部１３２は、周波数偏差に相当する補正量θを算出する。
【００４８】
補正部１３３は、図７（ａ）に示す受信信号の各ビットの位相を補正量θ遅らせることで、受信信号を補正する。図７（ｃ）に示すように、補正後の受信信号の第１、第２ビットはＩ軸の正方向に、第３〜第５ビットはＩ軸の負方向にばらつく。
【００４９】
このように、信号検知装置１００による検知処理では、干渉信号を受信した場合、補正後の受信信号のビットはＩ軸の１次元上でばらつく。そのため、相関値算出部１３４が算出する相互相関値は、２次元上でビットがばらつく場合に比べて大きい値となる確率が高い。すなわち、干渉信号に対する相互相関値において、信号検知装置１が算出する相互相関値は、信号検知装置１００が算出する相互相関値より小さな値となる確率が高い。従って、信号検知装置１は、受信信号に対して相互相関演算を行ってから周波数偏差を補正することで、周波数偏差を補正して相互相関演算を行う場合に比べて高精度に所望信号を検知することができる。
【００５０】
図８は、相互相関値の確率密度分布の一例を示す説明図である。図８では、既知信号パターンが７２ビットである場合の確率密度分布の一例を示している。図８の確率密度分布Ｐ１〜Ｐ４は、信号検知装置１、１００が所望信号を受信した場合の相互相関値の確率密度分布である。所望信号を受信した場合、信号検知装置１、１００が算出する相互相関値の確率密度分布は等しくなる。確率密度分布Ｐ１〜Ｐ４は、それぞれ信号雑音比ＳＮが異なる場合の相互相関値の確率密度分布である。信号雑音比ＳＮが低くなるほど、確率密度分布の中央値が小さい。例えば干渉信号が多い等、受信信号の伝搬環境が悪いと信号雑音比ＳＮが低くなり、相互相関値も小さくなる確率が高くなる。
【００５１】
図８の確率密度分布Ｐ５は、信号検知装置１００が干渉信号を受信した場合の相互相関値の確率密度分布である。上述したように、信号検知装置１００が周波数偏差を補正すると、補正信号は１次元上でばらつく。１次元上でばらつくランダム値の和演算を行った結果の確率密度分布は、一般的に片側ガウス分布になることが知られている。そのため、確率密度分布Ｐ５は、片側ガウス分布となる。
【００５２】
図８の確率密度分布Ｐ６は、信号検知装置１が干渉信号を受信した場合の相互相関値の確率密度分布である。上述したように、信号検知装置１が周波数偏差を補正すると、補正信号は２次元上でばらつく。２次元上でばらつくランダム値の和演算を行った結果の確率密度分布は、一般的にレイリー分布になることが知られている。そのため、確率密度分布Ｐ５は、レイリー分布となる。
【００５３】
図９は、図８の確率密度分布の一部Ａを拡大した拡大図である。ここで、信号検知装置１は、例えば干渉信号を所望信号と誤検知する第１種過誤の割合が全体の０．１％となり、所望信号を干渉信号と誤検知する第２種過誤の割合が全体の０．１％となるように閾値Ｔｈ１を設定するものとする。この場合、確率密度分布Ｐ６と閾値Ｔｈ１とで囲まれる領域Ｅ１及び信号雑音比ＳＮが−２．５ｄＢである確率密度分布Ｐ４と閾値Ｔｈ１とで囲まれる領域Ｅ２の各割合が、確率密度分布Ｐ４、Ｐ６全体の領域に対してそれぞれ０．１％以下となる。
【００５４】
信号検知装置１００が、閾値Ｔｈ１を用いて所望信号の検知を行うと、確率密度分布Ｐ５と閾値Ｔｈ１とで囲まれる領域Ｅ３で干渉信号を所望信号と誤検知してしまう。このことから、信号検知装置１は、同じ閾値Ｔｈ１を用いて所望信号を検知する場合、信号検知装置１００に比べて誤検知を抑制することができることがわかる。このように、信号検知装置１は、所望信号の検知精度を向上させることができる。
【００５５】
また、第１種過誤及び第２種過誤の割合が０．１％となるように、信号検知装置１００が閾値Ｔｈ２を設定するとする。この場合、信号検知装置１００は、信号雑音比ＳＮが−１ｄＢである確率密度分布Ｐ３及び確率密度分布Ｐ５に対して閾値Ｔｈ２を設定することになる。
【００５６】
このように、信号検知装置１、１００がそれぞれ閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２を設定する場合、信号検知装置１は、信号検知装置１００より信号雑音比ＳＮが低い確率密度分布Ｐ４に対して閾値Ｔｈ１を設定することができる。すなわち、信号検知装置１の受信感度を信号検知装置１００に比べて−１ｄＢから−２．５ｄＢまで改善することができる。これにより、信号検知装置１は、干渉信号が多い等伝搬環境が悪い場合であっても高精度に所望信号を検知することができる。
【００５７】
図１０は、相互相関値の確率密度分布の他の例を示す説明図である。図１０では、既知信号パターンが１４４ビットである場合の確率密度分布の一例を示している。図１０の確率密度分布Ｐ１１〜Ｐ１４は、それぞれ信号雑音比ＳＮが−１．５ｄＢ、−３ｄＢ、−４．５ｄＢ、−６ｄＢである場合の確率密度分布を示している。既知信号パターンが図８に比べて長いため、信号検知装置１、１００は、信号雑音比ＳＮがより低い場合であっても所望信号を検知することができる。
【００５８】
図１１は、図１０の確率密度分布の一部Ｂを拡大した拡大図である。信号検知装置１は、第１、第２種過誤（図１１の領域Ｅ５、Ｅ６）の割合が０．１％となる閾値Ｔｈ１１を設定する。また、信号検知装置１００は、第１、第２種過誤の割合が０．１％となる閾値Ｔｈ１２を設定する。信号検知装置１は、信号雑音比ＳＮが−６ｄＢであっても、第１、第２種過誤の割合が０．１％となる閾値Ｔｈ１１を設定することができる。一方、信号検知装置１００は、信号雑音比ＳＮが−４．５ｄＢであっても、第１、第２種過誤の割合が０．１％となる閾値Ｔｈ１２を設定することができる。
【００５９】
このように、第１、第２種過誤の割合が同じである閾値Ｔｈ１１、Ｔｈ１２を設定する場合、信号検知装置１は、信号検知装置１００より信号雑音比ＳＮが低い確率密度分布に対して閾値Ｔｈ１１を設定することができる。すなわち、信号検知装置１の受信感度を信号検知装置１００に比べて−４．５ｄＢから−６ｄＢまで改善することができる。
【００６０】
また、図８〜図１１のように、相関演算を行う相関長によって、検知可能な信号の信号雑音比ＳＮが決まる。相関長が長くなると処理量が増えるため、アプリケーション要求を達成できる範囲で最も短い相関長を選択することが好ましく、確率密度分布を計算する事で必要な相関長を導き出すことができる。実施例１で説明したように第１種過誤及び第２種過誤の割合を０．１％とし、信号雑音比ＳＮ＝−２．５ｄＢの信号を検知したい場合は、相関長を７２ビットとする。また、第１種過誤及び第２種過誤の割合を０．１％とし、信号雑音比ＳＮ＝６ｄＢの信号を検知したい場合は、相関長を１４４ビットとする。このように、第１種過誤及び第２種過誤の割合および所要信号雑音比に応じて相互相関演算を実行するために必要な最短相関長を導き出せる。この場合、生成部３１は、導き出した最短相関長に基づき、相互相関演算を行う相関長を設定する。生成部３１は、設定した相関長で受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算を実行する。
【００６１】
上記実施例１の信号検知部３０は、相互相関信号に対して周波数偏差の補正を行う。しかしながら、受信信号に対して周波数偏差を行っても良く、この場合の実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。
【実施例２】
【００６２】
図１２は、実施例２の信号検知装置１Ａの構成の一例を示すブロック図である。尚、実施例１の信号検知装置１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
【００６３】
図１に示す信号検知装置１と図１２に示す信号検知装置１Ａとが異なるところは、補正部３３及び相関値算出部３４の代わりに補正部３３Ａ及び相関値算出部３４Ａを備えた点にある。
【００６４】
補正部３３Ａは、ＲＦ部２０が出力する受信信号に対して、補正量算出部３２が算出した補正量で周波数偏差を補正する。補正部３３Ａは、補正後の受信信号として補正受信信号を生成する。
【００６５】
相関値算出部３４Ａは、下記式（５）を用いて補正受信信号と既知信号パターンとの相互相関値Ｃを算出する。
【００６６】
【数５】
2017200005.tif 000007
【００６７】
ここで、Δｔ２は、第２単位長であり、例えば受信信号のサンプルレートの整数倍に相当する。すなわち、Δｔ２は、生成部３１で行われる相互相関演算の所定単位長Δｔより短い。また、Ａｅｊｓ（ｔ）は、補正受信信号であり、下記式（６）で表される。
【００６８】
【数６】
2017200005.tif 000008
【００６９】
式（６）を式（５）に代入すると、式（４）と同じ結果が得られる。このように、補正部３３Ａが受信信号に対して周波数偏差の補正を行っても、信号検知装置１Ａの信号検知部３０は、信号検知装置１の信号検知部３０と同様に所望信号の検知精度を向上させることができる。
【００７０】
これは、補正量算出部３２が算出する補正量θが、所望信号を受信した場合は周波数偏差成分θ１となるのに対し、干渉信号を受信した場合は周波数偏差成分とは異なる位相差θ２になるためである。このように、相互相関演算を行って周波数偏差の補正量θを算出することで、補正後の干渉信号と既知信号パターンとの相互相関値が確率的に小さい値になり、所望信号の検知精度の向上が図れる。
【００７１】
相関値算出部３４Ａで行われる相互相関演算の第２単位長Δｔ２を、生成部３１で行われる相互相関演算の所定単位長Δｔより短くすることで、相互相関値の算出精度を向上させることができる。これにより、所望信号の検知精度の向上が図れる。
【００７２】
次に実施例２の信号検知装置１Ａの動作について説明する。図１３は、実施例２の検知処理の一例を示すフローチャートである。尚、実施例１の信号検知装置１と同一の処理には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
【００７３】
信号検知装置１Ａの補正部３３Ａは、ステップＳ１３で算出した補正量で受信信号を補正し、補正受信信号を生成する（ステップＳ２１）。信号検知装置１Ａの相関値算出部３４Ａは、第２単位長毎に補正受信信号と既知信号パターンとの相互相関値を算出する（ステップＳ２２）。
【００７４】
実施例２の信号検知部３０は、受信信号に対して補正量に基づいた周波数偏差を補正する処理を実行する。更に、信号検知部３０は、相互相関値を算出する処理として、補正量に基づいて補正を行った受信信号と既知信号パターンとの相互相関演算を行うことで相互相関値を算出する。これにより、干渉信号の誤検知の抑制が図れ、所望信号の検知精度の向上が図れる。
【００７５】
尚、上記各実施例では、生成部３１が所定単位長として１ビットごとに相互相関演算を行うとしたが、これに限定されない。生成部３１は、例えばビットレートより短いサンプルレートの整数倍ごとに相互相関演算を行っても良い。
【００７６】
また、図示した各部の各構成要素は、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、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、生成部３１と補正量算出部３２とを統合しても良い。また、図示した各処理は、上記の順番に限定されるものではなく、処理内容を矛盾させない範囲において、同時に実施しても良く、順序を入れ替えて実施しても良い。
【００７７】
更に、各装置で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ（Micro  Controller  Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行されるプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。
【００７８】
ところで、上記各実施例で説明した信号検知装置１、１Ａは、異なる無線通信規格の装置が無線信号を送受信する環境に適用できる。そこで、以下では、信号検知装置１の適用例について説明する。図１４は、信号検知装置１の適用例を示す説明図である。尚、ここでは、信号検知装置１の適用例について説明するが、信号検知装置１Ａも同様に適用可能である。
【００７９】
図１４に示すように、信号検知装置１の周囲では、第１アクセスポイント（第１ＡＰ）１１Ａと第１ステーション（第１ＳＴＡ）１１Ｓとが第１無線通信規格に応じた通信を行っている。また、第２アクセスポイント（第２ＡＰ）１２Ａと第２ステーション（第２ＳＴＡ）１２Ｓとが第２無線通信規格に応じた通信を行っている。第３アクセスポイント（第３ＡＰ）１３Ａと第３ステーション（第３ＳＴＡ）１３Ｓとが第３無線通信規格に応じた通信を行っている。
【００８０】
信号検知装置１は、例えば第１無線通信規格のプリアンブルパターンを既知信号パターンとして予め記憶部３６に記憶している。信号検知装置１は、第１アクセスポイント１１Ａと第１ステーション１１Ｓとの間で送受信されるプリアンブル信号を受信すると、既知信号パターンと相互相関演算を行うことで、当該プリアンブル信号を所望信号として検知する。これにより、信号検知装置１は、例えば第１無線通信規格で送受信される無線信号のトラフィック量を高精度に推定することができる。
【００８１】
信号検知装置１は、例えば推定したトラフィック量が多い場合に第１無線通信規格のトラフィック量を削減する。あるいは、信号検知装置１は、他のチャネルを用いた通信に切り替えたりする。これにより、信号検知装置１は、第１無線通信規格のトラフィック量を適切に管理することができる。このように、信号検知装置１は、所定の無線通信規格のトラフィック量を測定するシステムに適用することができる。
【００８２】
また、上記の各実施例の信号検知装置１、１Ａの各部は、例えばソフトウェア無線機で構成することができる。そこで、以下では、上記の実施例１と信号検知装置１の各部を構成するソフトウェア無線機の一例を説明する。図１５は、信号検知装置１のハードウェア構成を示す説明図である。尚、ここでは、信号検知装置１のハードウェア構成について説明するが、信号検知装置１Ａも同様に構成可能である。
【００８３】
図１５に示すように、信号検知装置１は、ＲＦ（Radio  Frequency）回路２０１と、ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）３０２と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）３０３とを備える。
【００８４】
このようなハードウェア構成の下、一例として、ＲＦ部２０は、ＲＦ回路２０１によって実現される。生成部３１と、補正量算出部３２と、補正部３３と、相関値算出部３４と、検知部３５とによって実行される各処理に対応するプログラムがＲＯＭ３０２に記録され、各プログラムがＣＰＵ３０１で実行される。また、記憶部３６は、ＲＡＭ３０３によって実現される。このように、信号検知部３０の各部の機能は、ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３とによって実現される。
【００８５】
また、信号検知部３０で実行される機能部は、例えばパーソナルコンピュータやタブレット端末、スマートフォン等の端末等で実現することもできる。この場合、各プログラムは、ＲＯＭ３０２に記録されている必要はない。例えば、端末が読み取り可能な記憶媒体に記憶されたプログラムを、端末が読み出して実行するようにしても良い。端末が読み取り可能な記憶媒体は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤディスク、ＵＳＢメモリ等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、ハードディスクドライブ等が対応する。また、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ等に接続された装置にこのプログラムを記憶させておき、端末がこれらからプログラムを読み出して実行するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８６】
１  信号検知装置
１０  アンテナ
２０  ＲＦ部
３０  信号検知部
３１  生成部
３２  補正量算出部
３３  補正部
３４  相関値算出部
３５  検知部
【図１】
2017200005.tif 000009
【図２】
2017200005.tif 000010
【図３】
2017200005.tif 000011
【図４】
2017200005.tif 000012
【図５】
2017200005.tif 000013
【図６】
2017200005.tif 000014
【図７】
2017200005.tif 000015
【図８】
2017200005.tif 000016
【図９】
2017200005.tif 000017
【図１０】
2017200005.tif 000018
【図１１】
2017200005.tif 000019
【図１２】
2017200005.tif 000020
【図１３】
2017200005.tif 000021
【図１４】
2017200005.tif 000022
【図１５】
2017200005.tif 000023