(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１信号を受信する受信手段と、
複数の第１位相量を生成する生成手段と、
前記第１信号に各前記第１位相量を乗算して各位相乗算信号を取得する取得手段と、
各前記位相乗算信号をフーリエ変換した信号のうちの直流成分に対応する各第２信号を抽出する第１抽出手段と、
各前記位相乗算信号と各前記第２信号との各和を計算する第１計算手段と、
各前記和の各絶対値を計算する第２計算手段と、
複数の変調方式と対応付けてある基準値と、各前記絶対値との類似度が最も大きい変調方式を特定する第１特定手段と、を具備することを特徴とする変調方式推定装置。
【請求項２】
前記第１特定手段は、
各前記絶対値に対応する振幅値と各前記第１位相量に対応する第２位相量とを変数とする該振幅値の頻度を示す基準パターンを、複数の変調方式と対応付けて記憶している記憶手段と、
前記複数の変調方式に対応した複数の基準パターンと、前記絶対値に対応する受信パターンとの類似度が最も大きい基準パターンに対応する変調方式を特定する第２特定手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の変調方式推定装置。
【請求項３】
前記第２特定手段は、
前記複数の変調方式に対応した複数の基準パターンと、各前記絶対値との相関値を計算する第３計算手段と、
前記相関値が最も大きい基準パターンに対応する変調方式を特定する第３特定手段と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の変調方式推定装置。
【請求項４】
前記第１特定手段は、
各前記絶対値の振幅値の頻度分布を各前記第１位相量に対応して計算し、振幅と位相量とを変数とした頻度分布を取得し、該頻度分布で位相量を累積した振幅頻度分布及び該頻度分布で振幅値を累積した位相頻度分布のうちの１以上を計算する第３計算手段と、
前記振幅頻度分布に対応する基準振幅頻度分布及び前記位相頻度分布に対応する基準位相頻度分布を、複数の変調方式と対応付けて記憶している記憶手段と、
前記振幅頻度分布と前記基準振幅頻度分布との第１類似度及び前記位相頻度分布と前記基準位相頻度分布との第２類似度のうちの１以上の類似度が最も大きい頻度分布に対応する変調方式を特定する第２特定手段と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の変調方式推定装置。
【請求項５】
第１信号を受信する受信手段と、
複数の第１位相量を生成する生成手段と、
前記第１信号に各前記第１位相量を乗算して各位相乗算信号を取得する取得手段と、
各前記位相乗算信号をフーリエ変換した信号のうちの直流成分に対応する各第２信号を抽出する第１抽出手段と、
各前記位相乗算信号と各前記第２信号との各和を計算する第１計算手段と、
各前記和の各絶対値を計算する第２計算手段と、
各前記絶対値とは異なる、前記第１信号の特徴量を抽出する第２抽出手段と、
前記複数の変調方式に対応した複数の基準パターンと各前記絶対値に対応する受信パターンとの類似度と、前記特徴量とを変数とした空間で、どこに前記第１信号が分布するかによって前記第１信号に対応する変調方式を特定する特定手段と、を具備することを特徴とする変調方式推定装置。
【請求項６】
前記特定手段は、各前記絶対値に対応する振幅値と各前記第１位相量に対応する第２位相量とを変数とする該振幅値の頻度を示す基準パターンを、複数の変調方式と対応付けて記憶している記憶手段を含むことを特徴とする請求項５に記載の変調方式推定装置。
【請求項７】
前記特定手段は、前記複数の変調方式に対応した複数の基準パターンと、各前記絶対値との相関値を計算し、前記類似度とする第３計算手段を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の変調方式推定装置。
【請求項８】
前記特定手段は、
各前記絶対値の振幅値の頻度分布を各前記第１位相量に対応して計算し、振幅と位相量とを変数とした頻度分布を取得し、該頻度分布で位相量を累積した振幅頻度分布及び該頻度分布で振幅値を累積した位相頻度分布のうちの１以上を計算する第３計算手段と、
前記振幅頻度分布に対応する基準振幅頻度分布及び前記位相頻度分布に対応する基準位相頻度分布を、複数の変調方式と対応付けて記憶している記憶手段と、を含み、
前記振幅頻度分布と前記基準振幅頻度分布との第１類似度及び前記位相頻度分布と前記基準位相頻度分布との第２類似度のうちの１以上の類似度を使用して変調方式を特定することを特徴とする請求項５に記載の変調方式推定装置。
【請求項９】
前記第２抽出手段は、音声信号の線形予測分析により前記特徴量を抽出することを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の変調方式推定装置。
【請求項１０】
前記第１抽出手段は、前記位相乗算信号をフーリエ変換した信号のうちの直流成分を前記第２信号として抽出することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の変調方式推定装置。
【請求項１１】
前記第１抽出手段は、前記位相乗算信号の実部のアンサンブル平均を実部、前記位相乗算信号の虚部のアンサンブル平均を虚部とした信号を前記第２信号として抽出することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の変調方式推定装置。
【請求項１２】
第１信号を受信し、
複数の第１位相量を生成し、
前記第１信号に各前記第１位相量を乗算して各位相乗算信号を取得し、
各前記位相乗算信号をフーリエ変換した信号のうちの直流成分に対応する各第２信号を抽出し、
各前記位相乗算信号と各前記第２信号との各和を計算し、
各前記和の各絶対値を計算し、
複数の変調方式と対応付けてある基準値と、各前記絶対値との類似度が最も大きい変調方式を特定することを特徴とする変調方式推定方法。
【請求項１３】
第１信号を受信し、
複数の第１位相量を生成し、
前記第１信号に各前記第１位相量を乗算して各位相乗算信号を取得し、
各前記位相乗算信号をフーリエ変換した信号のうちの直流成分に対応する各第２信号を抽出し、
各前記位相乗算信号と各前記第２信号との各和を計算し、
各前記和の各絶対値を計算し、
各前記絶対値とは異なる、前記第１信号の特徴量を抽出し、
前記複数の変調方式に対応した複数の基準パターンと各前記絶対値に対応する受信パターンとの類似度と、前記特徴量とを変数とした空間で、どこに前記第１信号が分布するかによって前記第１信号に対応する変調方式を特定することを特徴とする変調方式推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、変調形式識別等の信号検出技術に関し、特に、変調信号の変調諸元を自動検出する変調方式推定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタル変調信号の変調諸元の自動検出技術は、振幅分布特徴抽出処理によりＭ−ＱＡＭ（M-Quadrature amplitude modulation）、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、π／４−ＱＰＳＫ、及び、Ｍ−ＰＳＫ（M-Phase Shift Keying）の直交振幅変調と位相変調を識別する処理、それに引続き、角度分布抽出処理によりＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４−ＱＰＳＫ、及び、Ｍ−ＰＳＫをそれぞれ識別する処理の２段階の構成による線形変調の識別方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、量子力学の世界で知られるCross Margenau-Hill Distribution（以下、ＣＭＨＤと呼ぶ）を変調諸元推定に適用し、線形変調の識別方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−８６１７１公報
【非特許文献１】H.Ketterer et al.,“Classification of modulation modes using time-frequency methods,”ICASSP '99. Proceedings., Vol.5, pp.2471-2474. Mar. 1999.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術においては、変調諸元を推定する際に直交振幅変調と位相変調を識別し分離した後に、再度、直交振幅変調と位相変調を個別に変調諸元の推定を実施する必要があるために初段の直交振幅変調と位相変調の分離を誤ると個別の変調諸元の推定処理に誤りが伝搬することになるばかりか、識別の観点で（確率論的な意味の）公平性が低下するために識別誤りが増加する問題（例えば、特許文献１）がある。また、ＣＭＨＤによる変調諸元推定は、演算量の観点においてリアルタイム処理の実現の上での問題（例えば、非特許文献１）がある。
【０００５】
この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、低演算量かつ一度の処理により変調方式を推定する変調方式推定装置及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】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の変調方式推定装置は、第１信号を受信する受信手段と、複数の第１位相量を生成する生成手段と、前記第１信号に各前記第１位相量を乗算して各位相乗算信号を取得する取得手段と、各前記位相乗算信号をフーリエ変換した信号のうちの直流成分に対応する各第２信号を抽出する第１抽出手段と、各前記位相乗算信号と各前記第２信号との各和を計算する第１計算手段と、各前記和の各絶対値を計算する第２計算手段と、複数の変調方式と対応付けてある基準値と、各前記絶対値との類似度が最も大きい変調方式を特定する第１特定手段と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の変調方式推定装置は、第１信号を受信する受信手段と、複数の第１位相量を生成する生成手段と、前記第１信号に各前記第１位相量を乗算して各位相乗算信号を取得する取得手段と、各前記位相乗算信号をフーリエ変換した信号のうちの直流成分に対応する各第２信号を抽出する第１抽出手段と、各前記位相乗算信号と各前記第２信号との各和を計算する第１計算手段と、各前記和の各絶対値を計算する第２計算手段と、各前記絶対値とは異なる、前記第１信号の特徴量を抽出する第２抽出手段と、前記複数の変調方式に対応した複数の基準パターンと各前記絶対値に対応する受信パターンとの類似度と、前記特徴量とを変数とした空間で、どこに前記第１信号が分布するかによって前記第１信号に対応する変調方式を特定する特定手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の変調方式推定装置及び方法によれば、低演算量かつ一度の処理により変調方式を推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る変調方式推定装置及び方法について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。  
（第１の実施形態）  
本実施形態の変調方式推定装置について図１を参照して説明する。  
本実施形態の変調方式推定装置は、アンテナ１０１、受信部１０２、複素乗算部１０３、位相算出部１０４、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）１０５、ＤＣ成分抽出部１０６、複素加算部１０７、絶対値部１０８、基準パターン記憶部１０９、相関演算部１１０、識別部１１１を含む。
【００１０】
アンテナ１０１は、通信装置（例えば、無線基地局等の親局、図示せず）が送信した信号を受け取り、受信部１０２は、受け取った信号を所定の周波数に変換し、信号を抽出するフィルタ処理等の受信処理を行う。
【００１１】
位相算出部１０４は、位相幅一定の周期的な位相量を算出して、複素乗算部１０３に位相量を渡す。この位相量は、アンテナ１０１で受信した信号の位相をどれだけ回転させるか、という回転量を決定するものであり、受信信号の位相量とは無関係に計算される。信号の位相の回転は、後述する複素乗算部１０３で行われる。また、位相算出部１０４は、相関演算部１１０が後述の式（１−６）中のＮを既知であれば、相関演算部１１０の演算開始の制御信号を位相演算部の０位相のタイミングで相関演算部１１０に出力する、または、位相算出部１０４が計算した位相量を相関演算部１１０に出力し、相関演算部１１０が取得した位相量が０位相であるかどうかを判定して０位相である場合に相関演算を開始する様にしてもよい。他に、式（１−６）の各ｎの値が絶対値部１０８の出力と同期させるようにしてもよい。
【００１２】
複素乗算部１０３は、受信部１０２の出力信号と、位相算出部１０４が算出した位相量とを乗算し、受信部１０２の出力信号の位相を回転させる。  
高速フーリエ変換器１０５は、複素乗算部１０３の出力信号を高速フーリエ変換する。ＤＣ成分抽出部１０６は、高速フーリエ変換器１０５が高速フーリエ変換した信号からＤＣ（直流）成分のみを抽出する。複素加算部１０７は、複素乗算部１０３の出力信号とＤＣ成分抽出部１０６の出力信号との和を計算する。
【００１３】
絶対値部１０８は、複素加算部１０７が出力する信号の絶対値を計算する。基準パターン記憶部１０９は、複数の基準パターンを記憶している。基準パターンは、例えば、Ｍ−ＱＡＭ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４−ＱＰＳＫ、及び、Ｍ−ＰＳＫを示すパターンであり、位相と振幅をパラメータとした頻度を示した分布のパターンである。基準パターンについては後に図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃを参照して説明する。
【００１４】
相関演算部１１０は、絶対値部１０８が出力する信号と、基準パターン記憶部１０９に記憶されている基準パターンとの相関値を、基準パターンの数だけ計算する。識別部１１１は、相関演算部１１０が計算した複数の相関値のうちの最も大きい基準パターンに対応する変調方式を決定する。より一般的には、識別部１１１は、複数の変調方式に対応した複数の基準パターンと、位相算出部１０４が算出した複数の位相量に対する絶対値部１０８が計算した絶対値に対応するパターンとの類似度が最も大きい基準パターンに対応する変調方式を特定する。
【００１５】
次に、本発明の基本原理について詳細に説明する。基本原理は、ＣＭＨＤの考え方を拡張し、効率的に特徴量を抽出できるようにしたものである。ＣＭＨＤの基本式は、次の通り定義される。
【数１】
0004388118.tif 000002
【００１６】
ただし、ｘ（ｔ）は受信信号、ｙ（ｔ）は操作信号、ｔは時間、ｆは周波数、＊は複素共役とする。ここで、式（１−１）のｘ（ｔ）とｙ（ｔ）をフーリエ変換すると、
【数２】
0004388118.tif 000003
【００１７】
と表される。ここで、受信信号の比帯域が十分に小さい、あるいはオーバーサンプリングファクタが十分に大きいと仮定すると、
【数３】
0004388118.tif 000004
【００１８】
と近似することができるために、式（１−２）は、
【数４】
0004388118.tif 000005
【００１９】
となる。ただし、δ（ｆ）はデルタ関数である。したがって、ｆ＝ｆｃの場合の特徴量は、次式で与えられる。
【数５】
0004388118.tif 000006
【００２０】
ここで、信号がベースバンドに変換されていると考えると式（１−４）は、
【数６】
0004388118.tif 000007
【００２１】
と与えられる。この考え方に基づけば、変調信号の特徴量の抽出の観点では、式（１−１）のＣＭＨＤの定義式は、受信信号をフーリエ変換した時の直流成分と時刻ｔの受信信号の和の絶対値として与えることができることが理解できる。なお、式（１−５）では、ｘ（ｔ）が複素乗算部１０３の出力信号であり、Ｘ（０）がＤＣ成分抽出部１０６の出力信号に対応する。式（１−５）での絶対値の演算は、絶対値部１０８が行う。すなわち、相関演算部１１０は、式（１−５）のｑ（ｔ）の２倍の値を入力する。相関演算部１１０が複数の基準パターンとの複数の相関値を計算し、識別部１１１がこれら複数の相関値を比較するので、全ての基準パターンで同一のｑ（ｔ）との相関値を計算するならば、相関演算部１１０の出力がｑ（ｔ）の定数倍であるかどうかは全く本質的でない。したがって、相関演算部１１０はｑ（ｔ）の２倍の値をそのまま相関値の計算に使用しても構わない。
【００２２】
次に、高速フーリエ変換器１０５、ＤＣ成分抽出部１０６、複素加算部１０７の演算の概念について図２を参照して説明する。図２はＱＰＳＫの場合である。  
図２のコンスタレーション２００は、ＱＰＳＫのコンスタレーションを示している。このＱＰＳＫ信号をフーリエ変換した複素スペクトラムのＤＣ成分を、図２の複素スペクトラムの矢印２０１で示していて、ＤＣ成分の複素量をｒとしている。この複素スペクトラムのＤＣ成分を用いてコンスタレーション２００をシフト（すなわち、加算）したものが、図２の、複素スペクトラムのＤＣ成分で信号点をシフトした先の信号点２０２である。このシフトしたこの信号点へのベクトルの絶対値が、信号の特徴量であり、このベクトルを虚軸と実軸に正射影した矢印で示した量により示される。ここでは、複素スペクトラムのＤＣ成分がコンスタレーションのシンボルの半径と一致する場合の例として説明しているが、一般に、コンスタレーションのシンボルの半径（ＱＰＳＫの場合の信号点までの距離）が、複素スペクトラムのＤＣ成分とは必ずしも一致しない。しかし、複素スペクトラムのＤＣ成分がコンスタレーションのシンボルの半径と一致しなくても本質的な問題ではなく、位相情報を振幅情報から得ることで変調方式の特徴量を得ることが本質的である。
【００２３】
次に、位相算出部１０４、相関演算部１１０、識別部１１１について説明する。  
上述した演算は、受信信号の位相状態が既知あるいは検出可能な場合についての前提条件が必要となる。そこで、受信信号の位相状態が未知の場合の対応について説明する。受信信号の位相状態が未知の場合は、複素乗算部１０３が、受信部１０２の出力信号である受信信号ｘ（ｔ）に、位相算出部１０４で算出した位相を複素乗算し、相関演算部１１０が複数の基準パターンについて相関演算を行えば良いことがわかる。つまり、新たな受信信号ｇ（ｔ）を次の通り再定義すれば良いことが理解できる。
【数７】
0004388118.tif 000008
【００２４】
ただし、Ｎは分割数、ｎは０からＮ−１とする。この場合では、相関演算部１１０は、ｎが０からＮ−１までのｇ（ｔ）の場合の絶対値部１０８の出力信号と、基準パターン記憶部１０９に記憶されている各基準パターンとの間で相関値を計算する。相関演算部１１０は、基準パターンごとに、この基準パターンと、ｎが０からＮ−１までのｇ（ｔ）の場合の絶対値部１０８の出力信号との相関値を計算し、識別部１１１は、全ての基準パターンに対応する、各位相での相関値の中で最も相関値が高い値の基準パターンに対応する変調方式を決定する。なお、相関値を計算する計算式は既存の式で構わない。以上によって、受信信号の位相状態が未知の場合においても、変調方式の同定の信頼性が格段に向上する。
【００２５】
さらに、相関値のピークが位相軸上のどこにあるかによって受信の位相状態も確定するので、復調処理の事前情報としても活用することができる。相関値のピークが位相軸上のどこにあるかによって、コンスタレーションでの信号点の位置が判明する。  
次に、基準パターン記憶部１０９が記憶している基準パターンについて図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃを参照して説明する。  
図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃは、計算機に計算した式（１−６）の位相状態と式（１−５）の特徴量とその頻度とを座標にとり３次元のグラフを様々な変調方式について描いたものである。これらの分布が基準パターンである。図３Ａ〜３Ｅは、それぞれＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ、１６−ＰＳＫ、３２−ＰＳＫの場合の位相と振幅（特徴量）をパラメータとした頻度を示した分布を示す。図４Ａ〜４Ｃは、それぞれ８−ＱＡＭ、１６−ＱＡＭ、３２−ＱＡＭの場合の位相（この位相は上式（１−６）のｎに対応する）と振幅（特徴量）をパラメータとした頻度を示した分布を示す。
【００２６】
図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃは、位相と振幅の面について周期的な波形であることがわかる。特に、図３Ｂ〜３Ｄ、図４Ａ、４Ｂは周期的であることがよくわかる。このように基準パターンは周期的な波形になるため、図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃの基準パターンと、受信信号から得られる絶対値部１０８が出力する信号とを相関演算することにより、変調方式を同定することができる。
【００２７】
以上に説明した第１の実施形態によれば、線形変調方式であるＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４−ＱＰＳＫ、Ｍ−ＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭ等の複数の変調方式での位相と振幅（特徴量）をパラメータとした頻度を示した分布と、受信信号から得られる特徴量の分布との相関値を調査することにより、単一の特徴量から分離し、変調方式を特定することができる。また、演算が極めて少ないために小規模なハードウエアあるいはプロセッサのリソースの消費を抑えたソフトウェアによるリアルタイム処理を実現することができる。未知変調信号の変調方式を自動的に同定することができるので、この同定された変調方式が電波の運用上、適切であるか否か電波法上の監視業務を実現できる。他に、同定された変調方式をもとに復調処理なども実施できるためのＳＤＲ（Software-Defined Radio）なども実現できる。
【００２８】
（第２の実施形態）  
本実施形態は、第１の実施形態とは、高速フーリエ変換器１０５とＤＣ成分抽出部１０６とが図５の振幅検出部５０１に変更されることが異なる。  
本実施形態の変調方式推定装置について図５を参照して説明する。  
本実施形態の変調方式推定装置は、図１の高速フーリエ変換器１０５とＤＣ成分抽出部１０６との代わりに振幅検出部５０１を含んでいる。  
振幅検出部５０１は、複素乗算部１０３の出力信号から複素振幅を検出する。
【００２９】
次に、図５の発明の信号処理の本質的な部分である振幅検出部５０１、複素加算部１０７、絶対値部１０８について図６を参照して説明する。  
第１の実施形態では、変調信号の特徴量を、受信信号をフーリエ変換した信号のＤＣ成分と受信信号とにより算出しているが、本実施形態では、異なる手法で算出する。受信信号をｘ（ｔ）とするときに、受信信号をフーリエ変換した信号のＤＣ成分に対応する量として、次式を定義する。
【数８】
0004388118.tif 000009
【００３０】
ただし、Ｅはアンサンブル平均、ｒｅａｌ（）は実部の成分を抽出、ｉｍａｇ（）は虚部の成分を抽出する演算操作である。したがって、式（１−５）に対応する特徴量は、
【数９】
0004388118.tif 000010
【００３１】
として計算することもできる。
【００３２】
すなわち、振幅検出部５０１が上式（１−７）を計算し、複素加算部１０７が複素乗算部１０３の出力信号である受信信号ｘ（ｔ）と振幅検出部５０１の出力であるｒとの和をとる。そして、絶対値部１０８が上式（１−８）のようにｒ＋ｘ（ｔ）の絶対値を計算する。
【００３３】
以上に説明した第２の実施形態によれば、フーリエ変換することなく、受信信号の実部と虚部のそれぞれをアンサンブル平均することによって第１の実施形態による効果と同様な効果を得ることができる。
【００３４】
（第３の実施形態）  
本実施形態は、第１の実施形態とは、基準パターン記憶部１０９と相関演算部１１０と識別部１１１とが、図７の累積加算部７０１、識別部７０２に変更されることが異なる。
【００３５】
本実施形態の変調方式推定装置について図７を参照して説明する。  
累積加算部７０１は、式（１−６）の受信信号でｎが０からＮ−１までのｇ（ｔ）によって絶対値部１０８が出力した信号の頻度を累積して振幅の累積分布を得る。この頻度は、あるｎに対応する位相における絶対値の出力の振幅分布の頻度である。この累積分布は、例えば、横軸が振幅で縦軸が頻度で示される分布（振幅頻度分布）である。この累積分布は、振幅−位相−頻度の３次元分布で、位相方向の頻度を累積して得られるものである。また、累積加算部７０１は、振幅−位相−頻度の３次元分布で、振幅方向の頻度を累積して得られる累積分布を得て、横軸が位相量で縦軸が頻度で示される分布（位相頻度分布）を求めてもよい。
【００３６】
識別部７０２は、累積加算部７０１が算出した累積分布がどの変調方式の分布であるかを識別する。識別部７０２は、予め変調方式ごとに対応する累積分布の特徴を記憶していて、累積加算部７０１が算出した累積分布が、記憶してあるどの特徴に該当するかを判定し、変調方式を決定する。この場合には、識別部７０２は、例えば、図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃに示される計算した分布から、上記累積分布に対応する計算された累積分布を求めて用意しておく。識別部７０２は、例えば、振幅頻度分布に対応する基準振幅頻度分布及び位相頻度分布に対応する基準位相頻度分布を、複数の変調方式と対応付けて記憶している。識別部７０２は、受信信号から得られた累積分布と、基準振幅頻度分布及び基準位相頻度分布の１以上から計算された累積分布とのマッチングをとり、分布の類似度が最も大きい計算された累積分布を求め、この累積分布に対応する変調方式を特定する。なお、より簡便にする場合には、複数の振幅値での頻度のみを変調方式ごとに計算しておき、これら複数の振幅値での頻度の一致度を調査して、最も一致したものに対応する変調方式を特定してもよい。
【００３７】
また、図３Ａ〜３Ｅ、図４Ａ〜４Ｃの波形をフーリエ変換し、スペクトラムを観測することにより、変調方式を同定することもできる。スペクトラムの観測方法としては、具体的に、スペクトラムの最大値の相対的な大きさや２次元平面状の位置あるいは位相状態などにより判定することができる。
【００３８】
以上に説明した第３の実施形態によれば、位相と振幅（特徴量）をパラメータとした頻度を示した分布の相関値を計算することなく、位相と振幅（特徴量）をパラメータとした頻度を示した分布のある頻度の一致度を調査することにより、変調方式を推定することができる。
【００３９】
（第４の実施形態）  
本実施形態の変調方式推定装置について図８を参照して説明する。  
本実施形態の変調方式推定装置は、図５の変調方式推定装置に、特徴量抽出部８０１と特徴量抽出部８０２とを付加し、識別部１１１の代わりに識別部８０３を設けたものである。変調方式推定装置は、直交振幅変調あるいは位相変調の信号以外の変調信号が入力される可能性がある。そのために、直交振幅変調あるいは位相変調の信号以外の変調信号の特徴量を用いて識別することにより、誤判定率が図られることになる。逆に、他の変調方式を識別したい場合に、直交振幅変調あるいは位相変調を排除することを目的とした適用も考えることができる。
【００４０】
特徴量抽出部８０１、特徴量抽出部８０２は、それぞれ異なる特徴量を、受信部１０２が出力する信号から抽出する。これらの特徴量は、それぞれ独立した特徴を示す特徴量であることが望ましい。これらは、例えば、受信信号がアナログ変調信号であった場合を仮定すると、受信部１０２の出力信号に、音声信号の特徴分析ができる線形予測分析であるＬＰＣ（Linear Predictive Coding）分析、ウェーブレット分析を行って特徴量を得る。ここでは、特徴量抽出部８０１と特徴量抽出部８０２によって２つの特徴量を得ているが、どちらか１つの特徴量を得て、識別部８０３に出力してもよい。特徴量抽出部８０１、特徴量抽出部８０２は、これらに限らず受信信号のある特徴を抽出できれば、公知の手法を使用しても新たな手法を使用しても構わない。
【００４１】
識別部８０３は、相関演算部１１０から得る相関値に加え、特徴量抽出部８０１と特徴量抽出部８０２からそれぞれ独立な特徴量を得る。識別部８０３は、相関値、２つの特徴量からなる３次元空間でどこに受信信号から得られた値が分布するかによって、変調方式を特定する。識別部８０３は、例えば、ＳＶＭ（Support Vector Machine）やＮＮ（Neural Network）を使用する。また、識別部８０３は、特徴量ごとにしきい値を設け、あるしきい値以上（または未満）の場合には、ＡＭ変調の被変調波が音声であればＬＰＣ分析等によってＡＭ変調信号を分離して、例えば、相関値によって変調方式を特定する。すなわち、線形変調に変調方式を制限した場合には、ノイズを除くことができるので、他の実施形態よりも別結果の信頼性を向上することができる。
【００４２】
識別部８０３に入力する特徴量の種類が増加することにより、分離、識別できる変調方式の種類をアナログ変調（ＡＭ，ＦＭ，ＳＳＢ，ＤＳＢ，ＳＣ−ＡＭ，ＶＳＢ，ＩＳＢ等）やデジタル変調（Ｍ−ＦＳＫ，ＭＳＫ，Ｍ−ＰＳＫ，Ｍ−ＱＡＭ，π／４ＱＰＳＫ等）の分離、識別まで拡張することができる。
【００４３】
以上に説明した第３の実施形態によれば、より正確に多くの種類の変調方式を特定することができる。また、より多くの独立な特徴量を入力することにより、実環境への耐性を一段と改善することができる。
【００４４】
なお、実施形態の変調方式推定装置及び方法は、変調形式識別等の信号検出技術に関する技術であり、特に変調信号の変調諸元の自動検出に関する技術である。このため、コグニティブ無線技術やＳＤＲ技術における信号種別の識別などにも応用ができる。あるいは、到来した電波の諸元を推定することにより、その電波を受信するための無線システムを自動的に構築し、コミュニケーションを開始する無線システムなどにも応用ができる。そのために、次世代の無線通信システムに要求される必須の一般的な技術である。
【００４５】
以上に示した実施形態によれば、受信信号の特徴量をＣＭＨＤの基本式から得て、特徴量と変調方式の基準パターンとを比較することによって、リアルタイム時間で処理できる低演算量かつ、一度の処理により直交振幅変調と位相変調の変調諸元（Ｍ−ＱＡＭ／ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ／π／４−ＱＰＳＫ／Ｍ−ＰＳＫ等）を分離し識別することができる。
【００４６】
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】
【００４７】
【図１】第１の実施形態の変調方式推定装置のブロック図。
【図２】コンスタレーション、複素スペクトラムのＤＣ成分、複素加算について説明するための図。
【図３Ａ】ＢＰＳＫの場合の基準パターンを示す図。
【図３Ｂ】ＱＰＳＫの場合の基準パターンを示す図。
【図３Ｃ】８−ＰＳＫの場合の基準パターンを示す図。
【図３Ｄ】１６−ＰＳＫの場合の基準パターンを示す図。
【図３Ｅ】３２−ＰＳＫの場合の基準パターンを示す図。
【図４Ａ】８−ＱＡＭの場合の基準パターンを示す図。
【図４Ｂ】１６−ＱＡＭの場合の基準パターンを示す図。
【図４Ｃ】３２−ＱＡＭの場合の基準パターンを示す図。
【図５】第２の実施形態の変調方式推定装置のブロック図。
【図６】図５の振幅検出部、複素加算部、絶対値部の入力出力を示す図。
【図７】第３の実施形態の変調方式推定装置のブロック図。
【図８】第４の実施形態の変調方式推定装置のブロック図。
【符号の説明】
【００４８】
１０１・・・アンテナ、１０２・・・受信部、１０３・・・複素乗算部、１０４・・・位相算出部、１０５・・・高速フーリエ変換器、１０６・・・成分抽出部、１０７・・・複素加算部、１０８・・・絶対値部、１０９・・・基準パターン記憶部、１１０・・・相関演算部、１１１、７０２、８０３・・・識別部、２００・・・コンスタレーション、２０２・・・信号点、５０１・・・振幅検出部、７０１・・・累積加算部、８０１、８０２・・・特徴量抽出部。
【図１】
0004388118.tif 000011
【図２】
0004388118.tif 000012
【図３Ａ】
0004388118.tif 000013
【図３Ｂ】
0004388118.tif 000014
【図３Ｃ】
0004388118.tif 000015
【図３Ｄ】
0004388118.tif 000016
【図３Ｅ】
0004388118.tif 000017
【図４Ａ】
0004388118.tif 000018
【図４Ｂ】
0004388118.tif 000019
【図４Ｃ】
0004388118.tif 000020
【図５】
0004388118.tif 000021
【図６】
0004388118.tif 000022
【図７】
0004388118.tif 000023
【図８】
0004388118.tif 000024