(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた複数の変調方式のうち、何れかの変調方式で変調された受信信号を入力し、当該受信信号を直交座標上で表現された直交信号に変換する受信信号変換手段と、
前記直交信号及び前記複数の変調方式の各信号点の直交座標上の配置（以下、コンスタレーションと呼ぶ）に基づいて、所定の方法により各変調方式の尤度をそれぞれ算出する尤度計算手段と、
前記複数の尤度に基づいて前記受信信号の変調方式を識別する識別判定手段と、
を備え、
前記尤度計算手段は、前記コンスタレーションに基づいて予め決定された、信号点毎に個別に対応する尤度計算用信号値を用いて、前記変調方式単位に、前記直交信号と前記尤度計算用信号値との内積を信号点毎に計算し、さらに、当該信号点毎に計算された内積値の最大値を選択し、前記変調方式単位に得られる最大値を、それぞれ対応する変調方式に関する尤度として出力することを特徴とする変調方式識別回路。
【請求項２】
前記識別判定手段は、前記複数の変調方式それぞれに対応する複数の判定値であって、受信信号の変調方式に対応する判定値が最大となるものを、各変調方式の尤度に基づいて所定の方法により算出し、前記最大の判定値に対応する変調方式を識別結果として出力する構成とされたことを特徴とする、請求項１に記載の変調方式識別回路。
【請求項３】
各変調方式の尤度を所定の観測シンボル数に亘って累積加算し、尤度の累積加算値を識別判定手段に出力する累積加算手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載の変調方式識別回路。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一つに記載の変調方式識別回路と、
該変調方式識別回路の識別結果に基づいて受信信号の復調処理を行い、復調データを出力する復調器と、
を備えたことを特徴とする受信装置。
【請求項５】
受信信号から伝送路状況を推定する伝送路推定手段と、
推定された伝送路状況に応じた変調方式の選択を行う変調方式制御手段と、
該変調方式制御手段によって選択された所定の変調方式に従って送信データを変調処理し、変調信号を送信する変調手段と、
を備えた送信装置と、
請求項４に記載の受信装置と、
を備えたことを特徴とする無線局。
【請求項６】
予め定められた複数の変調方式のうち、何れかの変調方式で変調された受信信号を入力し、当該受信信号を直交座標上で表現された直交信号に変換する受信信号変換工程と、
前記直交信号及び前記複数の変調方式のコンスタレーションに基づいて、所定の方法により各変調方式の尤度をそれぞれ算出する尤度計算工程と、
前記複数の尤度に基づいて前記受信信号の変調方式を識別する識別判定工程と、
を備え、
前記尤度計算工程では、前記コンスタレーションに基づいて予め決定された、信号点毎に個別に対応する尤度計算用信号値を用いて、前記変調方式単位に、前記直交信号と前記尤度計算用信号値との内積を信号点毎に計算し、さらに、当該信号点毎に計算された内積値の最大値を選択し、前記変調方式単位に得られる最大値を、それぞれ対応する変調方式に関する尤度として出力することを特徴とする変調方式識別方法。
【請求項７】
前記識別判定工程では、前記複数の変調方式それぞれに対応する複数の判定値であって、受信信号の変調方式に対応する判定値が最大となるものを、各変調方式の尤度に基づいて所定の方法により算出し、前記最大の判定値に対応する変調方式を識別結果として出力することを特徴とする、請求項６に記載の変調方式識別方法。
【請求項８】
各変調方式の尤度を所定の観測シンボル数に亘って累積加算し、尤度の累積加算値を識別判定工程に出力する累積加算工程をさらに備えたことを特徴とする、請求項６または７に記載の変調方式識別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムの無線局における信号処理に関するものであり、特に、受信信号に基づいて未知の変調方式を識別する変調方式識別回路、これを備えた受信装置、無線局、及び変調方式識別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信方式が異なる多種・多様な無線通信システムが混在する環境下において、一局の無線局で多数の通信方式に対応可能とする通信技術として、従来ハードウエアで行われていた無線信号処理機能をソフトウエアによって実現するソフトウエア無線技術（ＳＤＲ：Software Defined Radio）が注目を浴びている。ソフトウエア無線技術は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルで更新可能な信号処理デバイスを用い、無線信号処理機能をソフトウェアによって実現するものであり、単一のハードウエア構成でも複数の通信システムに対応できるマルチモード通信や、通信環境の変化に応じて最適な通信システムを自動選択し無線信号処理機能を最適化する環境適応通信、伝送路状況に応じて伝送品質やスループットの向上を実現する適応変復調通信などが実現可能となる。
【０００３】
このような環境適応通信や適応変復調を実現するための要素技術の一つとして、受信信号に基づいて未知の変調方式を特定する変調方式識別技術の検討が行われている。以下で、例えば「最近傍決定法による変調信号自動識別技術」（吉岡他、電子情報通信学会論文誌（Ｂ），Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｂ，Ｎｏ．７，ｐｐ．１１７６‐１１８６（２００１年７月））に開示された、従来の変調方式識別技術について説明する。
【０００４】
前記従来の変調信号自動識別技術では、まず受信側の無線局が受信信号に基づいて瞬時振幅値の標準偏差と、所定数の連続シンボル時間の位相差分値の分散とを算出する。次に当該無線局は、当該瞬時振幅値の標準偏差及び位相差分値の分散に基づいて、以下に示す最近傍決定法による変調方式の識別処理を行う。
【０００５】
最近傍決定法では、各変調方式における前記瞬時振幅値の標準偏差及び位相差分値の分散の代表的な数値範囲を各変調方式のプロトタイプとして受信側の無線局に予め記憶しておく。
例えば前述の従来技術では、図１３に示すように、推定対象となる受信信号の各変調方式（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４ＱＰＳＫ、ＧＭＳＫ、１６ＱＡＭ）に各々対応した、瞬時振幅値の標準偏差及び位相差分値の分散のプロトタイプが、予め計算機シミュレーションや予備実験などにより算出され、各変調方式のプロトタイプが予め受信側の無線局に記憶されている。
【０００６】
受信側の無線局において、変調方式が未知の受信信号が入力され、当該受信信号に関する瞬時振幅値の標準偏差及び位相差分値の分散が算出されると、該無線局は算出された瞬時振幅値の標準偏差及び位相差分値の分散と、各プロトタイプとの誤差距離をそれぞれ算出し、当該誤差距離が最小となるプロトタイプに対応する変調方式を識別結果として出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の変調方式識別回路では、変調方式識別処理のために、計算機シミュレーションや予備実験などを行い、各変調方式のプロトタイプを予め受信側の無線局に記憶しておく必要がある。しかし実際の無線通信では、ガウス通信路やフェージング通信路等というように通信環境に応じて受信信号の特徴量が変動する。したがって、予め計算機シミュレーション等で用いられた伝送路状況と、実際の無線局間の伝送路状況とが相違している場合には、変調方式の識別精度が低下するといった課題があった。
【０００８】
このような課題を解決するために、従来では複数の伝送路状況について予め計算機シミュレーション等を行い、各変調方式について複数の伝送路状況に応じた複数のプロトタイプをそれぞれ準備しておくといった方法がとられるが、このような方法では無線局の記憶容量が増大するとともに、受信信号を元に算出された瞬時振幅値の標準偏差及び位相差分値の分散と各プロトタイプとの誤差距離算出し、これらを比較識別する演算処理負荷が増大するといった課題があった。
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、実際の無線局間の伝送路状況が未知であっても高い識別精度を得ることができる変調方式識別回路、これを備えた受信装置、無線局、及び変調方式識別方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決し目的を達成するために、本発明に係る変調方式識別回路は、予め定められた複数の変調方式のうち、何れかの変調方式で変調された受信信号を入力し、当該受信信号を直交座標上で表現された直交信号に変換する受信信号変換手段と、前記直交信号及び前記複数の変調方式のコンスタレーションに基づいて、所定の方法により各変調方式の尤度をそれぞれ算出する尤度計算手段と、前記複数の尤度に基づいて前記受信信号の変調方式を識別する識別判定手段とを備える。
【００１１】
次の発明に係る変調方式識別回路において、尤度計算手段は、複数の変調方式各々のコンスタレーションに基づいて予め決定された各信号点各々に関する尤度計算用信号値と、直交信号とに基づいて、所定の方法により各変調方式の尤度をそれぞれ算出する構成とされる。
【００１２】
次の発明に係る変調方式識別回路において、尤度計算手段は、複数の変調方式の各信号点と、直交信号との信号点間距離を算出し、当該信号点間距離に基づいて各変調方式の尤度をそれぞれ算出する構成とされる。
【００１３】
次の発明に係る変調方式識別回路において、識別判定手段は、前記複数の変調方式それぞれに対応する複数の判定値であって、受信信号の変調方式に対応する判定値が最大となるものを、各変調方式の尤度に基づいて所定の方法により算出し、前記最大の判定値に対応する変調方式を識別結果として出力する構成とされる。
【００１４】
次の発明に係る変調方式識別回路は、各変調方式の尤度を所定の観測シンボル数に亘って累積加算し、尤度の累積加算値を識別判定手段に出力する累積加算手段をさらに備える。
【００１５】
次の発明に係る受信装置は、前記段落［００１０］ないし［００１４］の何れかに記載の変調方式識別回路と、該変調方式識別回路の識別結果に基づいて受信信号の復調処理を行い復調データを出力する復調器とを備える。
【００１６】
次の発明に係る無線局は、受信信号から伝送路状況を推定する伝送路推定手段と、推定された伝送路状況に応じた変調方式の選択を行う変調方式制御手段と、該変調方式制御手段によって選択された所定の変調方式に従って送信データを変調処理し、変調信号を送信する変調手段とを備えた送信装置と、前記段落［００１５］に記載の受信装置とを備える。
【００１７】
次の発明に係る変調方式識別方法は、予め定められた複数の変調方式のうち、何れかの変調方式で変調された受信信号を入力し、当該受信信号を直交座標上で表現された直交信号に変換する受信信号変換工程と、前記直交信号及び前記複数の変調方式のコンスタレーションに基づいて、所定の方法により各変調方式の尤度をそれぞれ算出する尤度計算工程と、前記複数の尤度に基づいて前記受信信号の変調方式を識別する識別判定工程とを備える。
【００１８】
次の発明に係る変調方式識別方法において、尤度計算工程は、複数の変調方式各々のコンスタレーションに基づいて予め決定された各信号点各々に関する尤度計算用信号値と、直交信号とに基づいて、所定の方法により各変調方式の尤度をそれぞれ算出する。
【００１９】
次の発明に係る変調方式識別方法において、尤度計算工程は、複数の変調方式の各信号点と、直交信号との信号点間距離を算出し、当該信号点間距離に基づいて各変調方式の尤度をそれぞれ算出する。
【００２０】
次の発明に係る変調方式識別方法において、識別判定工程は、前記複数の変調方式それぞれに対応する複数の判定値であって、受信信号の変調方式に対応する判定値が最大となるものを、各変調方式の尤度に基づいて所定の方法により算出し、前記最大の判定値に対応する変調方式を識別結果として出力する。
【００２１】
次の発明に係る変調方式識別方法は、各変調方式の尤度を所定の観測シンボル数に亘って累積加算し、尤度の累積加算値を識別判定工程に出力する累積加算工程をさらに備える。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１の無線局及び通信システムの構成図である。図１において、１は送信データを所定の変調方式により変調処理する変調部、２は変調処理された送信データを無線信号に変換して送信する送信部、３は無線信号を受信する受信部、４は受信部３で受信された受信信号を所定の復調方式により復調処理して復調データを出力する復調部、５は受信信号を基に伝送路状況を推定する伝送路推定部、６は無線信号の変調方式を制御する変調方式制御部である。
【００２３】
以下で、前記の通り構成される通信システムの各無線局Ａ、Ｂの動作について説明する。
まず無線局Ａの受信部３は、無線局Ｂの送信部２から送信された無線信号を受信し、当該無線信号の信号電力の増幅処理や周波数変換処理等を行い、後段の信号処理に適した受信信号に変換する。次に復調部４は、前記受信部３から出力された受信信号を入力し、変調方式の識別を行うとともに、当該識別された変調方式により当該受信信号を復調処理し、復調データを出力する。
【００２４】
図２は、前記復調部４の構成図である。図２において、１０はの変調方式を識別する変調方式識別回路、１１は受信信号の伝送速度を推定する伝送速度推定回路、１２は変調方式識別回路１０の識別結果に対応する復調方式で前記受信信号の復調処理する復調処理回路である。また、２０は受信信号から所望の周波数成分を濾波する低域通過フィルタ部（以下、ＬＰＦ部）、２１は前記ＬＰＦ部の出力信号に基づいて当該信号のビットタイミングを再生するＢＴＲ部、２２は受信信号を周波数補正制御する自動周波数制御部（以下、ＡＦＣ部）、２３は当該受信信号の搬送波を再生する搬送波再生部（以下、ＣＲ部）、２４はＣＲ部２３で再生された再生搬送波に基づき受信信号の判定処理を行って復調データを生成する判定部である。
【００２５】
次に、復調部４の動作について説明する。まず伝送速度推定回路１１は、当該復調部４に入力された受信信号の伝送速度をフーリエ変換処理して周波数スペクトルを算出し、当該周波数スペクトルのピーク成分の周波数値に基づき、当該受信信号の伝送速度を推定する。
【００２６】
また前記受信信号は復調処理回路１２に入力される。当該復調処理回路１２においてＬＰＦ部２０は、前記伝送路推定回路１１により推定された受信信号の伝送速度に基づいて、所望の濾波周波数帯域を決定し当該受信信号のフィルタリング処理を行う。ＢＴＲ部２１は、前記推定伝送速度に基づいて、ＬＰＦ部２０によって濾波処理された受信信号からシンボルタイミングを抽出し、当該シンボルタイミングに同期した受信信号データを出力する。
【００２７】
次に、変調方式識別回路１０は、前記受信信号データを入力し前記受信信号の変調方式を識別する。
図３は、変調方式識別回路１０の構成図である。図３において、３０は受信信号の信号位相θを算出する位相算出部、３１は位相θの所定シンボル間の差分量Δθを算出する位相差分部、３２は位相差分量Δθを直交座標で表された直交信号に変換する直交座標変換部、３３は各変調方式に関する尤度ρｋを算出する尤度計算部、３４は尤度ρｋを所定シンボル間に渡って累積加算する累積加算部、３５は尤度ρｋの累積加算結果に基づき変調方式の識別を行う識別判定部である。
【００２８】
以下で、当該変調方式識別回路１０の動作を図面に従って説明する。
図４は、受信信号の各変調方式（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、ＭＳＫ）の理想的な信号点のコンスタレーションを、直交座標系（Ｉ−Ｑ平面）で示した説明図である。復調部４に入力される受信信号は、図４に示す何れかの変調方式（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、ＭＳＫ）で変調処理されており、変調方式識別回路１０は当該受信信号に基づいて変調方式の識別処理を行う。
【００２９】
まず、時刻ｎＴｓ（Ｔｓ：シンボル周期、ｎ：任意の整数）において、前記ＢＴＲ部２１から出力された受信信号データＳＲ(ｎ)
ＳＲ(ｎ)(＝ＳＲＩ(ｎ)＋ｊＳＲＱ(ｎ))  ・・・式１
が当該変調方式識別回路１０に入力される。位相算出部３０は、下記式２に従い受信信号データＳＲ(ｎ)から位相θ(ｎ)を算出する。
θ(ｎ)＝ｔａｎ−１(ＳＲＱ(ｎ)／ＳＲＩ(ｎ))  ・・・式２
ただし、−１８０°≦θ(ｎ)＜１８０°
【００３０】
次に位相差分部３１は、前記位相θ(ｎ)に含まれるキャリア位相成分や周波数偏差による影響を低減するため、下記式３に示す通り、時刻ｎＴｓにおける位相θ(ｎ)と、時刻(ｎ−１)Ｔｓにおける位相θ(ｎ−１)との差分を算出し、位相差分量Δθ(ｎ)を算出する。
Δθ(ｎ)＝θ(ｎ)−θ(ｎ−１)  ・・・式３
ここで、位相差分部３１から出力された位相差分量Δθ(ｎ)の直交座標系上のコンスタレーションは図５に示す通りとなり、各変調方式でそれぞれ異なるコンスタレーションとなる。
【００３１】
直交座標変換部３２は、前記位相差分量Δθ(ｎ)を入力し、下記式４−１〜４−３に従って、直交座標系のデータ｛ＳＮＤＩ、ＳＮＤＱ｝からなる直交信号ＳＮＤ(ｎ)を出力する。
ＳＮＤ(ｎ)＝ＳＮＤＩ(ｎ)＋ｊＳＮＤＱ(ｎ)  ・・・式４−１
ＳＮＤＩ(ｎ)＝ｃｏｓ(Δθ(ｎ))  ・・・式４−２
ＳＮＤＱ(ｎ)＝ｓｉｎ(Δθ(ｎ))  ・・・式４−３
【００３２】
尤度計算部３３には、図６に示す通り、各変調方式の各信号点について、変調方式の「もっともらしさ」を表す尤度を計算するための尤度計算用信号値Ｗｋｉ（ｋは変調方式を特定するための番号、ｉは信号点を特定するための番号）が予め保存されている。
前記直交座標変換部３２から直交信号ＳＮＤ(ｎ)が出力されると、尤度計算部３３は下記式５に従って、当該直交信号ＳＮＤ(ｎ)と各変調方式の各信号点に関する尤度計算用信号値Ｗｋｉとの内積値ρｋｉ(ｎ)を算出する。
ρｋｉ(ｎ)＝ＳＮＤＩ(ｎ)・ＷｋｉＩ＋ＳＮＤＱ(ｎ)・ＷｋｉＱ  ・・・式５
【００３３】
さらに尤度計算部３３は、各変調方式について複数の信号点で算出された内積値ρｋｉ(ｎ)のうちで最大のものを選択し、これを当該変調方式に関する尤度ρｋ(ｎ)とする。即ち、各変調方式の尤度ρｋ(ｎ)は下記式６で与えられる。
ρｋ(ｎ)＝ｍａｘｉ（ρｋｉ(ｎ)）  ・・・式６
【００３４】
図７は、尤度計算用信号値Ｗ１ｉ（ｉ＝０，１）に関する尤度計算の具体例を示した説明図である。図７の例では、直交座標変換部３２から出力された直交信号ＳＮＤ(ｎ)≒（０．３４，０．９４）と、ｉ＝０に対応した尤度計算用信号値Ｗ１０＝（１，０）、及びｉ＝１に対応した尤度計算用信号値Ｗ１１＝（−１，０）との間で、上記式５及び式６に示す尤度計算処理を行い、当該変調方式に関する尤度ρ１(ｎ)＝０．３４を出力する。
【００３５】
累積加算部３４は、尤度計算部３３から出力された各変調方式に関する尤度ρｋ(ｎ)（ｋ＝１,２,…,５）を、変調方式識別処理のために予め定められた所定の観測シンボル数Ｎだけ
各々累積加算し、尤度の累積加算値＜ρｋ＞（ｋ＝１,２,…,５）を算出する。
すなわち、尤度の累積加算値＜ρｋ＞は下記式７で算出される。
【数１】
0003851143.tif 000002
【００３６】
次に識別判定部３５は、累積加算部３３から出力された各変調方式の尤度の累積加算値＜ρｋ＞（ｋ＝１,２,…,５）に基づき、下記式８−１〜８−５に従って、変調方式を特定するための判定値Ｄ１〜Ｄ５を算出する。
Ｄ１＝α１＜ρ１＞−β１＜ρ２＞  ・・・式８−１
Ｄ２＝α２＜ρ３＞−β２＜ρ４＞  ・・・式８−２
Ｄ３＝α３＜ρ４＞−β３＜ρ３＞  ・・・式８−３
Ｄ４＝α４＜ρ５＞−β４ｍａｘ[＜ρ３＞, ＜ρ４＞]  ・・・式８−４
Ｄ５＝α５＜ρ２＞−β５＜ρ１＞  ・・・式８−５
ただし、αｊ、βｊ（ｊ＝１,２,…,５）は、判定値Ｄ１〜Ｄ５算出のため予め定められた重み係数である。
【００３７】
ここで、上記重み係数をαｊ＝βｊ＝１（ｊ＝１，５）及びαｊ＝βｊ＝２（ｊ＝２〜４）とし、受信信号のＳＮ比が無限大で受信信号のデータ系列がランダムであると仮定して、前記観測シンボル数をＮとした場合には、上記式８−１〜８−５に基づいて算出された判定値Ｄ１〜Ｄ５は、各変調方式について図８に示された値をとる。
すなわち、受信信号の変調方式がＢＰＳＫの場合は判定値Ｄ１が最大となり、以下、ＱＰＳＫの場合は判定値Ｄ２が最大、π／４シフトＱＰＳＫの場合は判定値Ｄ３が最大、８ＰＳＫの場合は判定値Ｄ４が最大、ＭＳＫの場合は判定値Ｄ５が最大となる。
識別判定部３５は、算出された各判定値Ｄ１〜Ｄ５のうち最大のものを特定し、当該特定された判定値に対応する変調方式を識別結果として出力する。
【００３８】
図９は、本実施の形態１の変調方式識別回路１０の計算機シミュレーションによる各変調方式の識別率の評価結果を示した特性図である。図９において、（ａ）はフェージング通信路における変調方式の識別率の評価結果、（ｂ）はガウス通信路における識別率の評価結果を示す（観測シンボル数Ｎ＝３００シンボル）。図９より明らかであるとおり、受信信号の１シンボル当りのＳＮ比（Ｅｓ／Ｎ０）が、フェージング通信路で１４ｄＢ以上、ガウス通信路で９ｄＢ以上であれば、各変調方式とも高い識別率が得られている。
【００３９】
次にＡＦＣ部２２は、変調方式識別回路１０の識別結果に対応した復調方式に基づいて、前記受信信号データＳＲ(ｎ)の周波数偏差の推定し、当該周波数偏差の補償処理を行う。またＣＲ部２３は、周波数偏差補償後の受信信号データを入力し、変調方式識別回路１０の識別結果に対応した復調方式に基づいて当該受信信号の搬送波信号を再生する。さらに判定部２４は、前記再生搬送波信号に基づいて、変調方式識別回路１０の識別結果に対応した復調方式に従い、前記受信信号データのデータ判定処理し復調データを生成する。
以上が無線局Ａの復調部４における受信信号処理の説明である。
【００４０】
無線局Ａの伝送路推定部５は、前記受信部３から出力された受信信号に基づいて、信号電力対雑音電力比（ＳＮ）やフェージングの変動速度、伝送路応答特性等（以下、伝送路パラメータと呼ぶ）を検出し、伝送路状況を推定する。
【００４１】
変調方式制御部６は、伝送路推定部５で推定された伝送路の状況に応じて無線局Ｂにおける伝送品質が最適となるように変調方式の選択・制御を行う。
例えば、当該変調方式制御部６には、無線局Ａ−Ｂ間で使用する複数の変調方式（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、ＭＳＫの５種類）にそれぞれに適した伝送路状況を規定するための、伝送路パラメータに関する複数の閾値が予め記憶されており、前記伝送路推定部５で検出された実際の伝送路パラメータと、当該複数の閾値とを比較することにより、無線局Ａ−Ｂ間の伝送路状況に適した変調方式を選択する。
【００４２】
次に変調部１は、前記変調方式制御部６で選択された変調方式を用いて送信データを変調処理し、送信部２は変調部１から出力された変調信号を所定の増幅率で増幅処理し、無線周波数に周波数変換して無線信号を生成し、無線局Ｂに対して送信する。
【００４３】
一方、無線局Ｂは前記、上述した無線局Ａにおける受信信号処理と同様に、受信部３において無線局Ａより送信された無線信号の受信・増幅処理を行い、復調部４において当該無線信号の変調方式識別処理及び復調処理を行って復調データを得る。
また、伝送路推定部５において前記受信信号に基づき伝送路状況の推定を行い、変調方式制御部６において推定された伝搬路状況に基づき適切な変調方式を選択し、変調部１で当該変調方式に従い送信データを変調処理して、送信部２において変調信号を無線信号に変換して端末局Ａに対して送信する。
【００４４】
以上のように、本実施の形態１の変調方式識別回路では、各変調方式の各信号点それぞれに関する尤度計算用信号値Ｗｋｉを予め記憶しておき、当該尤度計算用信号値Ｗｋｉと、受信信号を変換して得られた直交信号ＳＮＤ(ｎ)との内積値に基づいて各変調方式に関する尤度ρｋ(ｎ)をそれぞれ算出し、当該尤度ρｋ(ｎ)に基づいて、例えば上記式８−１〜８−５に示すような方法により、受信信号が変調処理された一の変調方式に対応する判定値のみが最大となるような判定値Ｄ１〜Ｄ５を導出して、未知の変調方式の識別を行うような構成としたため、変調方式識別のために伝送路状況に応じた受信信号の特徴量のプロトタイプを受信無線局に予め準備する必要がなく、想定された伝送路状況が実際の無線局間の伝送路状況と相違している場合であっても、未知の変調方式を高精度で識別することができる。
【００４５】
また、復調部に変調方式識別回路を備える構成としたことにより、変調方式が未知の受信信号を入力した場合であっても、当該受信信号に基づいて変調方式を自動的に識別し、適切な方法で復調処理することができる。
【００４６】
さらに、通信システムを構成する各無線局において、復調部に変調方式識別回路を備える構成としたことにより、通信システム内の変調方式が伝送路状況に応じて適応的に切替えられる場合であっても、変調方式識別のための特定の制御情報を無線信号内に挿入する必要がなく、伝送効率の向上を図ることができる。
【００４７】
なお、上記実施の形態１において尤度計算部３３は、受信信号を変換した直交信号ＳＮＤ(ｎ)と各変調方式の各信号点に関する尤度計算用信号値Ｗｋｉとの内積値ρｋｉ(ｎ)を算出しその最大値を尤度ρｋ(ｎ)としたが、尤度ρｋ(ｎ)の計算方法はこれに限定されるものではなく、例えば、受信信号の信号点と予め記憶された各変調方式の理想的な信号点（図５参照）との信号点間距離に基づいて尤度ρｋ(ｎ)を算出するような構成であってもよい。
【００４８】
実施の形態２．
上記実施の形態１の変調方式識別回路では、位相算出部３０において受信信号データの位相θ(ｎ)を算出し、位相差分部３１により当該位相の差分量Δθ(ｎ)を算出したが、本実施の形態２では、前記受信信号データを遅延検波処理した後に、位相算出処理を行って受信信号データの位相差分量Δθ(ｎ)を算出する。
なお、本実施の形態２は上記実施の形態１とは、変調方式識別回路における位相差分量Δθ(ｎ)の算出処理が異なるものであり、その他の構成は同様であるため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図１０は、本実施の形態２の変調方式識別回路１０の構成図である。図１０において、４０は前記ＢＴＲ部２１から出力された受信信号データを遅延検波処理する遅延検波部である。
【００５０】
次に本実施の形態２の変調方式識別回路１０の動作について説明する。まず、前記ＢＴＲ部２１から出力された時刻ｎＴｓにおける受信信号データＳＲ(ｎ)(＝ＳＲＩ(ｎ)＋ｊＳＲＱ(ｎ))は遅延検波部４０に入力される。遅延検波部４０には前記受信信号データの１シンボル遅延データＳＲ(ｎ−１)が保存されている。遅延検波部４０は、下記式９に従い、前記受信信号データＳＲ(ｎ)と、前記遅延データの複素共役値ＳＲ＊(ｎ−１)（以下、＊は複素共役値を表す）とを複素乗算処理し、遅延検波処理済信号ＳＤ(ｎ)(＝ＳＤＩ(ｎ)＋ｊＳＤＱ(ｎ))を算出する。
ＳＤ(ｎ)＝ＳＲ(ｎ)×ＳＲ＊(ｎ−１)  ・・・式９
ただし、×は複素乗算処理を表すものとする。
【００５１】
位相算出部３０は、下記式１０に従い、前記遅延検波部４０から出力された遅延検波処理済信号ＳＤ(ｎ)から位相差分量Δθ(ｎ)を算出する。
Δθ(ｎ)＝ｔａｎ−１(ＳＤＱ(ｎ)／ＳＤＩ(ｎ))  ・・・式１０
ただし、−１８０°≦Δθ(ｎ)＜１８０°
【００５２】
直交座標変換部３２は、前記位相算出部３０から出力された位相差分量Δθ(ｎ)を座標変換処理して直交信号ＳＮＤ(ｎ)を出力する。
【００５３】
以上のように、本実施の形態２の変調方式識別回路では、上記実施の形態１と同様に変調方式識別のために伝送路状況に応じた受信信号の特徴量のプロトタイプを受信無線局に予め準備する必要がなく、想定された伝送路状況が実際と相違している場合であっても、受信信号の未知の変調方式を高精度で識別することができる。
【００５４】
実施の形態３．
上記実施の形態２の変調方式識別回路では、遅延検波部４０において受信信号データを遅延検波処理し、位相算出部３０において遅延検波処理済信号の位相を検出して差分量Δθ(ｎ)を算出し、直交座標変換部３２で位相差分量Δθ(ｎ)を座標変換処理して直交信号ＳＮＤ(ｎ)を生成したが、本実施の形態３では、前記遅延検波処理済信号を所定の振幅レベルに調整制御することにより直交信号ＳＮＤ(ｎ)を得る。
なお、本実施の形態３は上記実施の形態２とは、変調方式識別回路における直交信号ＳＮＤ(ｎ)の生成処理が異なるものであり、その他の構成は同様であるため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
図１１は、本実施の形態３の変調方式識別回路１０の構成図である。図１１において、４１は前記遅延検波部４０から出力された遅延検波処理済信号の振幅を制御する振幅制御部である。
【００５６】
次に、変調方式識別回路１０の動作について説明する。まず、ＢＴＲ部２１から出力された受信信号データＳＲ(ｎ)(＝ＳＲＩ(ｎ)＋ｊＳＲＱ(ｎ))は、遅延検波部４０によって上記式９に従い遅延検波処理され、遅延検波処理済信号ＳＤ(ｎ)(＝ＳＤＩ(ｎ)＋ｊＳＤＱ(ｎ))が算出される。
振幅制御部４１は、遅延検波処理済信号ＳＤ(ｎ)を下記式１１に従って演算処理し、振幅レベルが一定である直交信号ＳＮＤ(ｎ)を算出する。
ＳＮＤ(ｎ)＝ＳＤ(ｎ)／(ＳＤＩ２(ｎ)＋ＳＤＱ２(ｎ))1/2  ・・・式１１
【００５７】
尤度計算部３３は、前記振幅制御部４１から出力された振幅レベルが一定値の直交信号ＳＮＤ(ｎ)に基づいて尤度ρｋ(ｎ)の算出処理を行う。
【００５８】
以上のように、本実施の形態３の変調方式識別回路では、上記実施の形態１と同様に変調方式識別のために伝送路状況に応じた受信信号の特徴量のプロトタイプを受信無線局に予め準備する必要がなく、想定された伝送路状況が実際と相違している場合であっても、受信信号の未知の変調方式を高精度で識別することができる。
【００５９】
なお上記実施の形態３では、ＢＴＲ部２１から出力された受信信号データＳＲ(ｎ)を遅延検波部４０において遅延検波処理した後に、振幅制御部４１において遅延検波処理済信号ＳＤ(ｎ)の所定の振幅レベルに調整制御することにより直交信号ＳＮＤ(ｎ)を得たが、変調方式識別回路１０はこのような構成に限定されるものではない。
例えば図１２に示す通り、上記受信信号データＳＲ(ｎ)を振幅制御部４１に入力し、下記式１２に従って振幅レベルが一定の受信信号データＳＮ(ｎ)に振幅制御処理する。
ＳＮ(ｎ)＝ＳＲ(ｎ)／(ＳＲＩ２(ｎ)＋ＳＲＱ２(ｎ))1/2  ・・・式１２
その後、当該振幅制御後の受信信号データＳＮ(ｎ)を、遅延検波処理部４０にて遅延検波処理して直交信号ＳＮＤ(ｎ)を得るような構成であっても、上記実施の形態３と同様の効果を得ることは当然可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、未知の変調方式で変調処理された受信信号を入力し、当該受信信号を直交座標上に座標変換処理した直交信号と、想定される複数の変調方式各々のコンスタレーションとに基づいて各変調方式の尤度を算出し、当該尤度に基づいて前記受信信号の変調方式を識別するような構成としたことにより、無線局間の伝送路状況が未知であっても高精度に変調方式を識別することができる、といった効果を奏する。
【００６１】
また、次の発明によれば、前記直交信号と、複数の変調方式各々のコンスタレーションに基づいて予め決定された各信号点各々に関する尤度計算用信号値とに基づいて、所定の方法により各変調方式の尤度をそれぞれ算出する構成としたことにより、受信側の無線局に複数の伝送路状況に応じた受信信号の特徴量のプロトタイプを予め保存しておく必要がなく、伝送路状況によらず高精度な変調方式識別回路を得ることができる、といった効果を奏する。
【００６２】
また、次の発明によれば、復調方式各々の各信号点と前記直交信号との信号点間距離を算出して各変調方式の尤度を算出するような構成としたことにより、受信側の無線局に複数の伝送路状況に応じた受信信号の特徴量のプロトタイプを予め保存しておく必要がなく、伝送路状況によらず高精度な変調方式識別回路を得ることができる、といった効果を奏する。
【００６３】
また、次の発明によれば、前記各変調方式の尤度に基づき、受信信号の変調方式に対応するものが最大となる複数の判定値を所定の方法により算出し、最大の判定値に対応する変調方式を識別結果として出力する構成としたことにより、簡易な演算処理により高精度な変調方式識別回路を得ることができる、といった効果を奏する。
【００６４】
また、次の発明によれば、前記尤度を所定の観測シンボル数に亘って累積加算するような構成としたことにより、受信信号の瞬時変動による影響を低減させて高精度な変調方式識別回路を得ることができる、といった効果を奏する。
【００６５】
また、次の発明によれば、受信装置に上記変調方式識別回路と復調器とを備える構成としたことにより、未知の変調方式で変調処理された受信信号が入力された場合であっても、当該変調方式を自動的に識別し、適切な方法で復調処理することができる、といった効果を奏する。
【００６６】
また、次の発明によれば、通信システムを構成する各無線局において、受信信号から推定される伝送路状況に応じて適切な変調方式を選択して送信データを変調処理する送信装置と、上記変調方式識別回路を備えた受信装置とを備える構成としたことにより、通信システム内の変調方式が伝送路状況に応じて適応的に切替えられる場合であっても、変調方式識別のための特定の制御情報を無線信号内に挿入する必要がなく、伝送効率の向上を図ることができる、といった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の無線局及び通信システムの構成図である。
【図２】  本発明の実施の形態１の復調部の構成図である。
【図３】  本発明の実施の形態１の変調方式識別回路の構成図である。
【図４】  本発明の実施の形態１における受信信号の変調方式のコンスタレーションを表した説明図である。
【図５】  本発明の実施の形態１における位相差分量のコンスタレーションを表した説明図である。
【図６】  本発明の実施の形態１における尤度計算用信号値の例を示した説明図である。
【図７】  本発明の実施の形態１における尤度計算処理の具体例を示した説明図である。
【図８】  本発明の実施の形態１における判定値算出結果を示した説明図である。
【図９】  本発明の実施の形態１の変調方式識別回路による各変調方式の識別率の評価結果を示した特性図である。
【図１０】  本発明の実施の形態２の変調方式識別回路の構成図である。
【図１１】  本発明の実施の形態３の変調方式識別回路の構成図である。
【図１２】  本発明の実施の形態３の他の変調方式識別回路の構成図である。
【図１３】  従来の変調信号自動識別技術で用いられる受信信号の特徴量のプロトタイプの例を表した模式図である。
【符号の説明】
１  変調部
２  送信部
３  受信部
４  復調部
５  伝送路推定部
６  変調方式制御部
１０  変調方式識別回路
１１  伝送速度推定回路
１２  復調処理回路
２０  ＬＰＦ部
２１  ＢＴＲ部
２２  ＡＣＦ部
２３  ＣＲ部
２４  判定部
３０  位相算出部
３１  位相差分部
３２  直交座標変換部
３３  尤度計算部
３４  累積加算部
３５  識別判定部
４０  遅延検波部
４１  振幅制御部
【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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