(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された信号を中間周波数信号に変換しこの中間周波数信号を中間周波数通過帯域フィルタを介して出力する受信機と、
この受信機からの中間周波数信号の周波数変化に応じて復調信号を得る周波数弁別手段と、
この周波数弁別手段からの復調信号に対して高速フーリエ変換処理を行い高速フーリエ変換出力を得る高速フーリエ変換手段と、
この高速フーリエ変換手段で得られた高速フーリエ変換出力における各周波数のノイズレベルの内の特定の周波数ポイント群のノイズレベルを測定する測定手段と、
この測定手段で測定されたノイズレベルが正の値か負の値かによって前記入力された信号の出現または消滅を判定する信号判定手段と、
を備えることを特徴とする信号検出装置。
【請求項２】
前記高速フーリエ変換手段からの前記高速フーリエ変換出力における各周波数のノイズレベルの内の特定の周波数ポイント群のノイズレベルを用いて無信号時のノイズレベルと無変調キャリアのノイズレベルとの差によって前記入力された信号の強度を測定し、前記入力された信号の強度をレベル表示するレベル表示手段を備えることを特徴とする請求項１記載の信号検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信用受信機において自動受信等を行うため、信号の出現と消滅を自動的に判定するとともに、信号のレベル（ノイズレベルに対する信号レベルの比を表すＣＮ比）を簡易に測定して表示する信号検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、無線通信用受信機は、入力信号レベルの範囲（いわゆるダイナミックレンジ）を広く取るため、ＡＧＣ（自動利得制御）機能を有している。このＡＧＣ機能は、強い入力信号に対しては利得を減少させ、弱い入力信号に対しては利得を増加させることにより、受信機の出力における振幅レベルを一定にするものである。
【０００３】
このＡＧＣ機能を有するＡＧＣ回路は、具体的には、中間周波増幅回路から出力される電圧を検波して入力信号レベルに応じたＡＧＣ電圧を得て、このＡＧＣ電圧を高周波あるいは中間周波増幅回路に帰還することで、高周波あるいは中間周波増幅回路の利得を自動的に調整し、受信機の出力の振幅レベルを一定にしている。
【０００４】
このため、受信機の出力においては、無信号時でも信号入感時でも、ＡＧＣ機能によりその振幅レベルがほぼ一定に保たれてしまうので、受信機の出力点における信号レベルの変化によって、信号の出現または消滅を判定することは困難であった。
【０００５】
このため、一般的には、受信機の内部情報であるＡＧＣ電圧や、同じくスケルチ信号等を利用して、信号の出現または消滅の判定や入力レベル判定を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＡＧＣ電圧やスケルチ信号等の制御信号は、受信機内部の信号であるため、もともと当該制御信号が存在しない場合があり、また、制御信号が存在しても外部には出力できない場合もある。あるいはインタフェース条件が合わない場合が多く、これらを利用して信号の出現を判定することは困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、上記事情を考慮してなされたもので、ＡＧＣ機能の有無を問わず、無線通信用受信機の中間周波数出力（以下、ＩＦ出力と略称する。）に基づき信号の出現あるいは消滅または有無を検出できるとともに、信号のＣＮ比も簡易に測定することができる信号検出装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために以下の構成とした。本発明の信号検出装置は、入力された信号を中間周波数信号に変換しこの中間周波数信号を中間周波数通過帯域フィルタを介して出力する受信機と、この受信機からの中間周波数信号の周波数変化に応じて復調信号を得る周波数弁別手段と、この周波数弁別手段からの復調信号に対して高速フーリエ変換処理を行い高速フーリエ変換出力を得る高速フーリエ変換手段と、この高速フーリエ変換手段で得られた高速フーリエ変換出力における各周波数のノイズレベルの内の特定の周波数ポイント群のノイズレベルを測定する測定手段と、この測定手段で測定されたノイズレベルが正の値か負の値かによって前記入力された信号の出現または消滅を判定する信号判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、高速フーリエ変換手段が、周波数弁別手段からの復調信号に対して高速フーリエ変換処理を行い高速フーリエ変換出力を出力すると、測定手段は、高速フーリエ変換手段で得られた高速フーリエ変換出力における各周波数のノイズレベルの内の特定の周波数ポイント群のノイズレベルを測定し、信号判定手段は、測定手段で測定されたノイズレベルが正の値か負の値かによって入力信号の出現または消滅を判定する。すなわち、ノイズレベルの値によって、ＡＧＣ機能の有無を問わず、信号の出現または消滅を判定することができる。
【００１０】
また、高速フーリエ変換手段からの高速フーリエ変換出力における各周波数のノイズレベルの内の特定の周波数ポイント群のノイズレベルを用いて無信号時のノイズレベルと無変調キャリアのノイズレベルとの差によって入力された信号の強度を測定し、入力された信号の強度をレベル表示するレベル表示手段を備えることを特徴とする。これにより、信号のＣＮ比も簡易に測定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る信号検出装置の実施の形態について説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
信号検出装置は、受信機からのＩＦ出力またはプロダクト検波後の音声出力に基づき信号の出現あるいは消滅を検出できるとともに、信号のＣＮ比も簡易に測定する。なお、ＩＦ出力あるいは検波後の音声出力は、デジタル出力であっても、あるいはアナログ出力であっても良い。ここでは、一般的な例としてアナログＩＦ出力をデジタル信号に変換した後にデジタル信号処理を行う場合について説明する。
【００１３】
図１は第１の実施の信号検出装置の構成ブロック図である。図１に示す信号検出装置は、受信機１１と、Ａ／Ｄ変換器１３、高速フーリエ変換処理部（以下、ＦＦＴ処理部と略称する。）１５、レベル判定部１７、及びレベルメータ１９を備えて構成されている。
【００１４】
受信機１１は、局部発振周波数信号を発生する局部発振器１１１と、この局部発振器１１１からの局部発振周波数信号によりアンテナ１から入力された信号を中間周波数信号（以下、ＩＦ信号と略称する。）に変換する周波数変換器１１２と、この周波数変換器１１２からのＩＦ信号に対して中間周波数帯域（ＩＦ帯域）のみを通過させる中間周波数通過帯域フィルタとしてのＩＦフィルタ１１３と、このＩＦフィルタ１１３を通過したＩＦ信号を所定のレベルまで増幅するＩＦアンプ１１４とを備えている。前記中間周波数信号の周波数は、入力された信号の周波数と局部発振周波数信号の周波数との差周波数からなる。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器１３は、受信機１１からのＩＦ信号をデジタル信号に変換してデジタルＩＦ信号をＦＦＴ処理部１５に出力する。ＦＦＴ処理部１５は、Ａ／Ｄ変換器１３からのデジタルＩＦ信号に対して高速フーリエ変換処理を行い、デジタルＩＦ信号を周波数分析した高速フーリエ変換出力（以下、ＦＦＴ出力と略称する。）をレベル判定部１７に出力する。
【００１６】
レベル判定部１７は、本発明の信号判定手段に相当し、ＦＦＴ処理部１５からのＦＦＴ出力におけるＩＦ通過帯域内の各スペクトラムデータの値に基づいて入力された信号の出現または消滅を判定する。レベルメータ１９は、本発明のレベル表示手段に相当し、ＦＦＴ処理部１５からのＦＦＴ出力におけるＩＦ通過帯域内のスペクトラムデータの値に基づいて入力された信号の強度を測定し、入力された信号の強度をレベル表示する。
【００１７】
次にこのように構成された信号検出装置の動作を説明する。まず、受信機１１からのＩＦ信号は、Ａ／Ｄ変換器１３によりあるサンプルレートの離散デジタル信号に変換される。このデジタル信号は、必要に応じて所定の帯域幅を処理するのに都合の良いサンプルレートに変換されてデジタルＩＦ信号となる。ここでは、例えば、受信機１１からのＩＦ信号を、直交ベースバンド信号に変換するものとする。
【００１８】
さらに、Ａ／Ｄ変換器１３から出力されるデジタルＩＦ信号（直交ベースバンド信号）は、ＦＦＴ処理部１５によりＦＦＴ処理されて、そのＦＦＴ出力にはスペクトラムデータが得られる。
【００１９】
ところで、スペクトラムデータをある帯域内で観測すると、一般に、変調信号は、ある信号帯域幅を持っているため、その帯域内では大きなレベル差（周波数振幅特性上で）は生じない。しかし、信号帯域外でのスペクトラムエネルギーは、一般的に急激に減少する。
【００２０】
また、受信機１１のＩＦ出力、あるいは音声出力における周波数特性は、一般に受信機１１内のＩＦフィルタ１１４の特性により決定される。無信号状態の場合には、受信機入力の雑音成分（外来雑音と内部熱雑音）が増幅されて出力されるが、一般に雑音成分は、周波数特性が平坦である。従って、ほぼＩＦフィルタ１１４の周波数振幅特性によって定まる雑音スペクトラムが得られる。
【００２１】
このため、無信号状態の場合には、図２に示すように、ＩＦフィルタ１１４のＩＦ通過帯域ＢＷ１（周波数ｆ１〜周波数ｆ２）内に着目すると、振幅特性はほぼ平坦であるので、例えば最大値Ｐ１と最小値Ｐ２のレベル差は小さい。
【００２２】
次に、ＩＦフィルタ１１４に、ある帯域幅を持った信号が入力されると、図３に示すように、その信号が占有する信号帯域ＢＷ２（周波数ｆ３〜周波数ｆ４）内のレベルＰ３と信号帯域ＢＷ２以外のＩＦ通過帯域ＢＷ１内のレベルＰ４とにおいて、レベル差が大きく生じる。
【００２３】
このため、レベル判定部１７は、ＩＦ通過帯域内の例えば、最大値Ｐ３と最小値Ｐ４とのレベル差を測定し、測定されたレベル差があるスレッショルド値以上か否かを判定し、差値がスレッショルド値以上である場合には信号が出現したと判定し、差値がスレッショルド値未満である場合には信号が消滅したと判定する。すなわち、信号の出現または消滅を判定することができる。また、信号の存在の有無も判定できる。
【００２４】
また、レベル判定部１７で測定されたレベル差情報は、信号強度情報を表しており、この信号強度情報は、信号のＣ／Ｎ比に相当する。このため、レベルメータ１９がレベル判定部１７で測定されたレベル差情報をレベル表示することで、信号のＣ／Ｎ比を測定することができる。
【００２５】
さらに、入力されるデジタルＩＦ信号を一定時間毎にＦＦＴ処理して各ＦＦＴ出力を求め、各ＦＦＴ出力におけるＩＦ通過帯域での信号強度情報を求め、求められた複数の信号強度情報の平均値を求め、この平均値を用いて信号の出現を判定することもできる。
【００２６】
このように第１の実施の形態の信号検出装置によれば、受信機１１からのＩＦ信号をＦＦＴ処理し、ＦＦＴ出力におけるＩＦ通過帯域内の各スペクトラムデータの値に基づいて入力された信号の出現または消滅を判定し、ＩＦ通過帯域内のスペクトラムデータの値に基づいて入力された信号の強度を測定し入力された信号の強度をレベル表示するので、ＡＧＣ機能の有無を問わず、信号の出現あるいは消滅を検出できるとともに、信号のＣ／Ｎ比も簡易に測定することができる。
【００２７】
また、信号の出現の判定に関する限り、信号帯域幅は、ＩＦ通過帯域幅よりも狭くても良く、あるいは広くても良く、信号帯域内のスペクトラム形状においてレベル差がある程度存在すれば、信号の出現を検出することができる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
次に本発明に係る信号検出装置の第２の実施の形態を説明する。図４は第２の実施の信号検出装置の構成ブロック図である。図４に示す信号検出装置は、図１に示す信号検出装置の構成に対して、Ａ／Ｄ変換器１３とＦＦＴ処理部１５との間に周波数弁別器２１を追加したことを特徴とする。
【００２９】
周波数弁別器（ディスクリミネータ）２１は、本発明の周波数弁別手段に相当し、Ａ／Ｄ変換器１３からのデジタルＩＦ信号の周波数変化に応じて振幅を変化させることにより周波数復調されたＦＭ復調信号（入力された信号に相当）を出力する。
【００３０】
ＦＦＴ処理部１５は、周波数弁別器２１で得られたＦＭ復調信号に対して高速フーリエ変換処理を行い、ＦＭ復調信号を周波数分析したＦＦＴ出力をレベル判定部１７に出力する。
【００３１】
レベル判定部１７は、ＦＦＴ処理部１５からのＦＦＴ出力におけるスペクトラム上で特定の帯域内のレベルを測定し、測定されたレベルの値に基づいて入力された信号の出現または消滅を判定する。レベルメータ１９は、レベル判定部１７で測定されたレベルの値に基づいて入力された信号の強度を測定し、入力された信号の強度をレベル表示する。
【００３２】
なお、図４に示す第２の実施の形態の信号検出装置のその他の構成は、第１の実施の形態の信号検出装置の構成と同一構成であり、同一部分には同一符号を付するものとする。
【００３３】
次にこのように構成された第２の実施の形態の信号検出装置の動作を説明する。まず、周波数弁別器２１は、Ａ／Ｄ変換器１３からのデジタルＩＦ信号の周波数変化に応じて振幅を変化させたＦＭ復調信号を得る。
【００３４】
次に、ＦＦＴ処理部１５により周波数弁別器２１からのＦＭ復調信号をＦＦＴ処理してＦＦＴ出力を得る。このとき、得られたＦＦＴ出力、すなわち、各周波数に対するＦＭ復調出力ノイズレベルを図５に示す。
【００３５】
ＦＭ復調出力には、無変調キャリアの入力時、Ｃ／Ｎに応じて周波数とともにノズルレベルが上昇するいわゆる三角雑音が得られる。図５に示すように、無変調キャリア（Ｃ／Ｎ＝６０ｄＢＨｚ）、無変調キャリア（Ｃ／Ｎ＝８０ｄＢＨｚ）の場合には、Ｃ／Ｎに応じて周波数とともにノズルレベルが上昇しているのがわかる。また、無信号時（Ｃ／Ｎ＝０ｄＢＨｚ）の場合には、ノイズレベルは、図５に示すように、ほぼ平坦な周波数特性で得られる。
【００３６】
次に、レベル判定部１７は、ＦＦＴ処理部１５で得られたＦＦＴ出力において、特定の周波数ポイント群（例えば直流ＤＣ付近）におけるレベルを測定する。例えば、無信号時に周波数ｆ0におけるレベルＮ1（約２５ｄＢ）を測定し、無変調キャリア（Ｃ／Ｎ＝６０ｄＢＨｚ）時に周波数ｆ０におけるレベルＮ2（約−４０ｄＢ）を測定し、無変調キャリア（Ｃ／Ｎ＝８０ｄＢＨｚ）時には周波数ｆ0におけるレベルＮ3（約−６０ｄＢ）を測定する。この場合、レベルが正の値の場合には、信号の出現と判定でき、レベルが負の値の場合には、信号の消滅と判定することができる。従って、レベルの値によって信号の出現を判定することができる。
【００３７】
なお、特定の既知の変調方式の信号を待ち受ける場合、そのＦＭ復調出力の特性は予め予測できるので、ＦＦＴ出力で既知パターンとの相関処理等を施して目的の信号のみを検出するといった方法を用いても良い。
【００３８】
また、ＦＦＴ出力の各スペクトラムデータの平均値間のレベル差を求め、このレベル差に基づいて信号の出現を判定することもできる。
【００３９】
さらに、レベルメータ１９は、レベル判定部１７で測定されたレベルの値に基づいて入力された信号の強度を測定し、入力された信号の強度をレベル表示する。これを図５に示す例で説明する。無信号時のレベルＮ1（約２５ｄＢ）と、無変調キャリア（Ｃ／Ｎ＝６０ｄＢＨｚ）のレベルＮ2（約−４０ｄＢ）とのレベル差は、６５ｄＢであり、略Ｃ／Ｎ比となる。また、無信号時のレベルＮ1（約２５ｄＢ）と、無変調キャリア（Ｃ／Ｎ＝８０ｄＢＨｚのレベルＮ3（約−６０ｄＢ）とのレベル差は、８５ｄＢであり、略Ｃ／Ｎ比となる。このため、レベルメータ１９により前記レベル差を表示することで、Ｃ／Ｎ比を表示することができる。
【００４０】
また、周波数弁別器２１を通過した後のＦＦＴ処理により信号の出現を判定することは、従来から一般に用いられているノイズスケルチと同様の概念ではあるが、ＦＦＴ出力のスペクトラム情報を利用することにより、所望の信号に合わせて選択的に判定に使用するスペクトラムを選択できるという点で、自由度が増すという特長がある。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ＡＧＣ機能の有無を問わず、無線通信用受信機のＩＦ出力に基づき信号の出現あるいは消滅を検出できるとともに、信号のＣＮ比も簡易に測定することができる信号検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の信号検出装置の構成ブロック図である。
【図２】無信号時におけるスペクトラムを示す図である。
【図３】信号入力時のスペクトラムを示す図である。
【図４】  第２の実施の信号検出装置の構成ブロック図である。
【図５】周波数弁別器を用いたときの周波数に対するＦＭ復調出力ノイズレベルを示す図である。
【符号の説明】
１  アンテナ
１１  受信機
１３  Ａ／Ｄ変換器
１５  ＦＦＴ処理部
１７  レベル判定部
１９  レベルメータ
２１  周波数弁別器
１１１  局部発振器
１１２  周波数変換器
１１３  ＩＦフィルタ
１１４  ＩＦアンプ
【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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