JP4814017B2 - Modulation method identification device - Google Patents
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Description
本発明は、デジタル変調信号の変調方式を識別するための技術に関し、特に、位相変調（ＰＳＫ）方式について、周波数ずれがある場合や信号のＳ／Ｎが低い場合でも、簡易な構成で高精度な識別が行えるようにするための技術に関する。 The present invention relates to a technique for identifying a modulation scheme of a digital modulation signal, and in particular, with respect to a phase modulation (PSK) scheme, even when there is a frequency shift or when the signal S / N is low, high accuracy with a simple configuration. The present invention relates to a technique for enabling easy identification.
信号の変調方式のうち近年多く用いられている主なデジタル変調方式として、位相変調方式（ＰＳＫ）、位相振幅変調方式（ＱＡＭ）があり、それぞれの変調方式についても多くの方式が存在している。 Of the signal modulation methods, the main digital modulation methods that are widely used in recent years are the phase modulation method (PSK) and the phase amplitude modulation method (QAM), and there are many methods for each modulation method. .
したがって、このようなデジタル変調方式で変調された信号を扱う受信装置や解析装置等では、複数の変調方式にそれぞれ対応した復調機能を有しているが、予め信号の変調方式が分かっていないとデータを正しく復調することはできない。 Therefore, a receiving device or an analysis device that handles a signal modulated by such a digital modulation method has a demodulation function corresponding to each of a plurality of modulation methods, but the signal modulation method is not known in advance. Data cannot be demodulated correctly.
特に、電波監視業務等では、監視対象の信号の変調方式が未知であり、その業務の性質上、速やかに変調方式を特定してデータの復調を行う必要があり、そのために、信号の変調方式を自動的に識別する変調方式識別装置が必須となる。 In particular, in the radio wave monitoring business, the modulation method of the signal to be monitored is unknown, and due to the nature of the business, it is necessary to quickly identify the modulation method and demodulate the data. A modulation scheme identifying device that automatically identifies
デジタル変調された信号の変調方式を識別する技術として、特許文献１には、解析対象の信号を直交検波してベースバンドの２相の信号Ｉ、Ｑに分け、その信号Ｉ、Ｑで決まるＩＱ直交座標面上の点（シンボル点という）が集合する領域数を求め、その領域数と各変調方式で決まる領域数とを比較することで、解析対象の信号の変調方式を特定する技術が開示されている。
As a technique for identifying a modulation method of a digitally modulated signal,
また、特許文献２には、解析対象の信号の包絡線の分布を求めるとともに、前記したＩＱ直交座標の原点からシンボル点までの距離（ベクトル半径）についての分布を求め、これらの分布のパターンと各変調方式について予め設定した基準の分布パターンとを比較することで、解析対象の信号の変調方式を特定する技術が開示されている。
Further, in
しかしながら、上記の特許文献１のように、シンボル点が集合する領域数に基づいて変調方式を特定する方法は、解析対象の信号と識別装置側の周波数同期が完全にとれていることが前提となり、周波数ずれが僅かでもあると、その周波数ずれに応じた速度でシンボル点の座標が原点を中心にして回転してしまい、領域の特定が困難となる。
However, the method of specifying the modulation method based on the number of regions in which the symbol points are gathered as in
一方、特許文献２のように、包絡線の分布を比較することで変調方式を特定する技術は、原理的に周波数ずれによるシンボル点の回転の影響を受けないが、信号自体のＳ／Ｎ等の影響を大きく受けて包絡線分布が変動し、その区別が困難になる場合がある。
On the other hand, as in
本発明は、多少の周波数ずれや低Ｓ／Ｎの状況でも、簡単な構成で変調方式を正確に識別できる変調方式識別装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a modulation scheme identifying apparatus that can accurately identify a modulation scheme with a simple configuration even in the case of a slight frequency shift or low S / N.
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の変調方式識別装置は、
識別対象信号を直交検波してベースバンド信号を出力する直交検波部（２１）と、
前記直交検波部から出力されたベースバンド信号に基づいてＩＱ直交座標上のシンボル点を検出するシンボル点検出手段（２２）と、
前記シンボル点検出手段によって順次検出されたシンボル点の位相を算出するシンボル位相算出手段（２３）と、
前記シンボル位相算出手段によって順次算出されるシンボル点間の位相差を算出する位相差算出手段（２４）と、
前記位相差算出手段によって算出された位相差についての度数分布を作成する位相差分布作成手段（２５）と、
複数の変調方式における理想シンボル点間の位相差の分布の特徴情報を予め記憶している分布特徴情報記憶手段（２７）と、
前記位相差分布作成手段によって作成された度数分布と、前記分布特徴情報記憶手段に記憶されている特徴情報とに基づいて、前記識別対象信号の変調方式を特定する判定手段（２６）とを有する変調方式識別装置であって、
前記判定手段は、位相差の全角度範囲のうちの特定領域における前記各変調方式の理想シンボル点の位相差の出現確率と、前記識別対象信号について得られた位相差の分布のうち前記特定領域の出現確率とを比較して、前記識別対象信号の変調方式を特定することを特徴としている。
In order to achieve the above object, a modulation system identification device according to
A quadrature detection unit (21) that performs quadrature detection of the identification target signal and outputs a baseband signal;
Symbol point detection means (22) for detecting a symbol point on IQ orthogonal coordinates based on a baseband signal output from the orthogonal detection unit;
Symbol phase calculating means (23) for calculating the phase of the symbol points sequentially detected by the symbol point detecting means;
A phase difference calculating means (24) for calculating a phase difference between the symbol points sequentially calculated by the symbol phase calculating means;
A phase difference distribution creating means (25) for creating a frequency distribution for the phase difference calculated by the phase difference calculating means;
Distribution feature information storage means (27) for storing in advance characteristic information of a phase difference distribution between ideal symbol points in a plurality of modulation schemes;
Determination means (26) for specifying the modulation scheme of the identification target signal based on the frequency distribution created by the phase difference distribution creating means and the feature information stored in the distribution feature information storage means; A modulation method identification device,
The determination unit includes the specific region of the phase difference appearance probability of the ideal symbol point of each modulation method in the specific region in the entire angle range of the phase difference and the phase difference distribution obtained for the identification target signal. And the modulation method of the identification target signal is specified .
また、本発明の請求項２の変調方式識別装置は、
識別対象信号を直交検波してベースバンド信号を出力する直交検波部（２１）と、
前記直交検波部から出力されたベースバンド信号に基づいてＩＱ直交座標上のシンボル点を検出するシンボル点検出手段（２２）と、
前記シンボル点検出手段によって順次検出されたシンボル点の位相を算出するシンボル位相算出手段（２３）と、
前記シンボル位相算出手段によって順次算出されるシンボル点間の位相差を算出する位相差算出手段（２４）と、
前記位相差算出手段によって算出された位相差についての度数分布を作成する位相差分布作成手段（２５）と、
複数の変調方式における理想シンボル点間の位相差の分布の特徴情報を予め記憶している分布特徴情報記憶手段（２７）と、
前記位相差分布作成手段によって作成された度数分布と、前記分布特徴情報記憶手段に記憶されている特徴情報とに基づいて、前記識別対象信号の変調方式を特定する判定手段（２６）とを有する変調方式識別装置であって、
前記判定手段は、位相差の全角度範囲を複数の領域に分け、前記各変調方式の理想シンボル点の位相差が前記複数の領域のいずれに出現するかを表す分布パターンと、前記識別対象信号について得られた位相差の分布が前記複数の領域のいずれに出現するかを表す分布パターンとを比較して、前記識別対象信号の変調方式を特定することを特徴としている。
Moreover, the modulation system identification device according to
A quadrature detection unit (21) that performs quadrature detection of the identification target signal and outputs a baseband signal;
Symbol point detection means (22) for detecting a symbol point on IQ orthogonal coordinates based on a baseband signal output from the orthogonal detection unit;
Symbol phase calculating means (23) for calculating the phase of the symbol points sequentially detected by the symbol point detecting means;
A phase difference calculating means (24) for calculating a phase difference between the symbol points sequentially calculated by the symbol phase calculating means;
A phase difference distribution creating means (25) for creating a frequency distribution for the phase difference calculated by the phase difference calculating means;
Distribution feature information storage means (27) for storing in advance characteristic information of a phase difference distribution between ideal symbol points in a plurality of modulation schemes;
Determination means (26) for specifying a modulation scheme of the identification target signal based on the frequency distribution created by the phase difference distribution creation means and the feature information stored in the distribution feature information storage means; A modulation type identification device,
The determination means divides the entire angle range of the phase difference into a plurality of areas, a distribution pattern indicating in which of the plurality of areas the phase difference of the ideal symbol point of each modulation method, and the identification target signal The phase difference distribution obtained with respect to is compared with a distribution pattern indicating in which of the plurality of regions the modulation scheme of the identification target signal is specified.
このように本発明の変調方式識別装置は、識別対象信号について得られたシンボル点間の位相差を求め、その位相差の度数分布と各変調方式における理想シンボル点間の位相差の分布の特徴、即ち、位相差の出現確率あるいは分布パターンを比較することで識別対象信号の変調方式を特定している。 As described above, the modulation system identification apparatus of the present invention obtains the phase difference between the symbol points obtained for the signal to be identified, and features of the frequency distribution of the phase difference and the distribution of the phase difference between the ideal symbol points in each modulation system. That is, the modulation scheme of the identification target signal is specified by comparing the appearance probability or the distribution pattern of the phase difference .
ここで、識別対象信号と直交検波処理との周波数ずれによる位相変動成分が各シンボル点に含まれていても、シンボル点間の位相差にはその位相変動成分が除去されており、位相差の分布が周波数ずれによって移動することはなく、しかも、信号のＳ／Ｎが低い場合であっても、位相差の分布の広がりが大きくなるだけで全体的な特徴は維持される。 Here, even if a phase fluctuation component due to a frequency shift between the identification target signal and the quadrature detection process is included in each symbol point, the phase fluctuation component is removed from the phase difference between the symbol points. The distribution does not move due to the frequency shift, and even if the signal S / N is low, the overall characteristics are maintained only by the spread of the phase difference distribution being increased.
したがって、シンボル点間の位相差の分布は、識別対象信号の変調方式の特徴を正確に表しており、変調方式毎の理想シンボル点の位相差の分布の特徴と比較することで識別対象信号の変調方式を正確に特定できる。 Therefore, the distribution of the phase difference between the symbol points accurately represents the characteristics of the modulation scheme of the identification target signal, and is compared with the characteristics of the distribution of the phase differences of the ideal symbol points for each modulation scheme. The modulation method can be specified accurately.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用した変調方式識別装置２０の構成を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a modulation
図１において、デジタル変調方式のうちの位相変調方式（ＰＳＫ）で変調されている識別対象信号ｓ（ｔ）は、直交検波部２１に入力される。
In FIG. 1, an identification target signal s (t) modulated by the phase modulation method (PSK) of the digital modulation methods is input to the
直交検波部２１は、識別対象信号ｓ（ｔ）を２相のベースバンド信号に変換するためのものであり、図２に示すように、識別対象信号ｓ（ｔ）を２つのミキサ２１ａ、２１ｂに入力し、ローカル信号発生器２１ｃから出力される周波数ｆｃのローカル信号Ｌを移相器２１ｄに入力して、互いに位相が９０°異なるローカル信号Ｌａ、Ｌｂを生成し、それぞれミキサ２１ａ、２１ｂに入力し、識別対象信号ｓ（ｔ）と各ローカル信号Ｌａ、Ｌｂの差の周波数成分をＬＰＦ２１ｅ、２１ｆで抽出する。
The
ここで、ローカル信号Ｌ、Ｌａ、Ｌｂの周波数ｆｃは、信号ｓ（ｔ）のキャリア周波数にほぼ一致しているため、ＬＰＦ２１ｅ、２１ｆからは、識別対象信号ｓ（ｔ）の２相のベースバンド信号ｉ（ｔ）、ｑ（ｔ）が出力されることになる。 Here, since the frequency fc of the local signals L, La, and Lb substantially matches the carrier frequency of the signal s (t), the LPFs 21e and 21f receive the two-phase baseband of the identification target signal s (t). Signals i (t) and q (t) are output.
なお、ここでは、識別対象信号ｓ（ｔ）を直交検波部２１でベースバンド信号に直接変換するダイレクトコンバージョン方式の例を示しているが、識別対象信号ｓ（ｔ）を周波数変換部で中間周波数帯に一旦変換してから、直交検波部２１に入力する方式であってもよい。
Here, an example of a direct conversion method in which the identification target signal s (t) is directly converted into a baseband signal by the
このようにして得られたベースバンド信号ｉ（ｔ）、ｑ（ｔ）は、シンボル点検出手段２２に入力される。シンボル点検出手段２２は、入力されるベースバンド信号ｉ（ｔ）、ｑ（ｔ）に基づいてＩＱ直交座標平面上のシンボル点Ｘ（ｋ）の座標［Ｉ（ｋ）、Ｑ（ｋ）］を検出する。 The baseband signals i (t) and q (t) obtained in this way are input to the symbol point detection means 22. The symbol point detection means 22 coordinates [I (k), Q (k)] of the symbol point X (k) on the IQ orthogonal coordinate plane based on the input baseband signals i (t) and q (t). Is detected.
このシンボル点Ｘ（ｋ）の検出は、ベースバンド信号ｉ、ｑから識別対象信号ｓ（ｔ）の位相変化周期Ｔｓ（シンボルタイミング）を求め、その周期Ｔｓでベースバンド信号ｉ（ｔ）、ｑ（ｔ）に対するサンプリングを行うことで得られる。 The symbol point X (k) is detected by obtaining the phase change period Ts (symbol timing) of the identification target signal s (t) from the baseband signals i and q, and the baseband signals i (t) and q at the period Ts. It is obtained by sampling for (t).
このシンボル点検出手段２２により周期Ｔｓで順次得られるシンボル点Ｘ（ｋ）の座標情報は、シンボル点位相算出手段２３に入力される。 The coordinate information of the symbol points X (k) obtained sequentially by the symbol point detection means 22 at the cycle Ts is input to the symbol point phase calculation means 23.
シンボル点位相算出手段２３は、シンボル点Ｘ（ｋ）の位相を次の演算で求めて、位相差算出手段２４に順次出力する。
The symbol point phase calculating unit 23 obtains the phase of the symbol point X (k) by the following calculation and sequentially outputs it to the phase
θ（ｋ）＝tan−１［Ｑ（ｋ）／Ｉ（ｋ）］ θ (k) = tan −1 [Q (k) / I (k)]
位相差算出手段２４は、シンボル点の間の差Δθ（ｋ）を次の演算によって順次算出し、位相差分布作成手段２５に出力する。
The phase
Δθ（ｋ）＝θ（ｋ）−θ（ｋ−１） Δθ (k) = θ (k) −θ (k−1)
ここで、前記したように、直交検波部２１のローカル信号周波数ｆｃと識別対象信号ｓ（ｔ）のキャリア周波数との間に僅かでも差があると、検出されるシンボル点の位相は、その周波数差に相当する位相Δφ分だけ変化することになる。
Here, as described above, if there is even a slight difference between the local signal frequency fc of the
つまり、θ（ｋ）を理想状態における位相とすれば、実際に検出されるシンボル点の位相はθ（ｋ）＋Δφとなり、次のタイミングで検出される位相は、θ（ｋ＋１）＋２Δφとなって、ＩＱ平面上で定義されるシンボル点がサンプリング時間毎に真の位置からΔφずつ変化してしまい、シンボル点の集合する角度領域は決まらない。換言すれば、ＩＱ直交軸が一定時間毎にΔφずつ回転してしまうことになる。 That is, if θ (k) is the phase in the ideal state, the phase of the symbol point that is actually detected is θ (k) + Δφ, and the phase detected at the next timing is θ (k + 1) + 2Δφ. The symbol points defined on the IQ plane change by Δφ from the true position every sampling time, and the angle region where the symbol points are collected is not determined. In other words, the IQ orthogonal axis rotates by Δφ every fixed time.
しかし、上記したように、位相差算出手段２４により、シンボル点の間の差Δθ（ｋ）を求めているので、たとえ周波数差による位相差Δφがあっても、
Δθ（ｋ）＝［θ（ｋ）＋Δφ］−［θ（ｋ−１）＋Δφ］
＝θ（ｋ）−θ（ｋ−１）
となり、シンボル点の位相差Δθは周波数差によって生じる位相差Δφの影響を受けない。
However, as described above, since the difference Δθ (k) between the symbol points is obtained by the phase difference calculation means 24, even if there is a phase difference Δφ due to the frequency difference,
Δθ (k) = [θ (k) + Δφ] − [θ (k−1) + Δφ]
= Θ (k) −θ (k−1)
Thus, the symbol point phase difference Δθ is not affected by the phase difference Δφ caused by the frequency difference.
位相差分布作成手段２５は、上記のように周波数誤差の影響が除去されたシンボル点の位相差Δθ（ｋ）についての度数分布を作成する。
The phase difference
判定手段２６は、位相差分布作成手段２５によって作成された度数分布と、分布特徴情報記憶手段２７に予め記憶されている各変調方式毎の位相差の分布特徴情報とを比較して、識別対象信号ｓ（ｔ）の変調方式を特定する。
The determination unit 26 compares the frequency distribution created by the phase difference
例えば、識別可能な変調方式を、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫ、８ＰＳＫの位相変調（ＰＳＫ）方式に限定した場合、各変調方式における理想のシンボル点は、それぞれ図３の（ａ）〜（ｄ）に示す位置に存在する。 For example, when the identifiable modulation method is limited to the phase modulation (PSK) method of BPSK, QPSK, π / 4 shift QPSK, and 8PSK, the ideal symbol points in each modulation method are shown in FIGS. It exists in the position shown in (d).
即ち、ＢＰＳＫ方式の場合、図３の（ａ）のようにＩＱ直交座標面の半径ｒの円とＩ軸との交点Ｓ０、Ｓ１が理想のシンボル点となり、これを原点からの距離ｒと位相角度を用いて極座標表示すれば、
Ｓ０＝（ｒ，０°）
Ｓ１＝（ｒ，１８０°）または（ｒ，−１８０°）
と表すことができる。
That is, in the case of the BPSK system, as shown in FIG. 3A, the intersections S0 and S1 between the circle with the radius r of the IQ orthogonal coordinate plane and the I axis are ideal symbol points, and this is the distance r from the origin and the phase If polar coordinates are displayed using angles,
S0 = (r, 0 °)
S1 = (r, 180 °) or (r, −180 °)
It can be expressed as.
このＢＰＳＫ方式の場合、２つの理想シンボル点Ｓ０、Ｓ１が、伝達しようとする１ビットデータ［０］、［１］にそれぞれ対応しており、例えばデータが［０］から［１］に変化する場合には、シンボル点の位置がＳ０からＳ１の位置に移動し、逆にデータが［１］から［０］に変化する場合には、シンボル点の位置がＳ１からＳ０の位置に移動し、同一データが続く場合には、シンボル点の位置は変化しない。 In the case of this BPSK system, two ideal symbol points S0 and S1 correspond to 1-bit data [0] and [1] to be transmitted, for example, the data changes from [0] to [1]. In this case, when the position of the symbol point moves from S0 to S1, and the data changes from [1] to [0], the position of the symbol point moves from S1 to S0. When the same data continues, the position of the symbol point does not change.
つまり、理想状態におけるシンボル点の位相変化量は、０°か１８０°（または−１８０°）となるが、識別対象信号ｓ（ｔ）には必ず雑音成分があり、その影響で実際のシンボル点の位置は理想位置に対してばらつく。 That is, the phase change amount of the symbol point in the ideal state is 0 ° or 180 ° (or −180 °), but the identification target signal s (t) always has a noise component, and the actual symbol point is affected by the noise component. The position of varies from the ideal position.
このため、ＢＰＳＫ方式のシンボル点の位相変化は、図４の（ａ）のように、位相角０°および１８０°を中心とする領域に分布する。 For this reason, the phase change of the symbol points of the BPSK system is distributed in a region centered on the phase angles of 0 ° and 180 ° as shown in FIG.
また、ＱＰＳＫ方式の場合、図３の（ｂ）に示しているように、半径ｒの円とＩ軸、Ｑ軸との交点Ｓ０〜Ｓ３が理想のシンボル点となり、その４つの理想シンボル点Ｓ０〜Ｓ３の極座標は、以下のように表される。 In the case of the QPSK system, as shown in FIG. 3B, intersections S0 to S3 of the circle having the radius r and the I and Q axes become ideal symbol points, and the four ideal symbol points S0. The polar coordinates of .about.S3 are expressed as follows.
Ｓ０＝（ｒ，０°）
Ｓ１＝（ｒ，９０°）
Ｓ２＝（ｒ，１８０°）
Ｓ３＝（ｒ，−９０°）
S0 = (r, 0 °)
S1 = (r, 90 °)
S2 = (r, 180 °)
S3 = (r, −90 °)
ＱＰＳＫの場合、４つのシンボル点Ｓ０〜Ｓ３が、２ビットデータ［００］、［０１］、［１０］、［１１］にそれぞれ対応しており、理想状態におけるシンボル点の位相変化量は、０°、±９０°、１８０°（または−１８０°）のいずれかとなるが、前記同様に、雑音の影響により、実際のＱＰＳＫ方式のシンボル点の位相変化は、図４の（ｂ）のように、位相角０°、±９０°、１８０°を中心とする領域に分布する。 In the case of QPSK, the four symbol points S0 to S3 correspond to 2-bit data [00], [01], [10], and [11], respectively, and the phase change amount of the symbol point in the ideal state is 0. As shown in FIG. 4B, the phase change of the symbol point of the actual QPSK system is caused by the influence of noise. , And distributed in a region centered at a phase angle of 0 °, ± 90 °, and 180 °.
また、π／４シフトＱＰＳＫ方式の場合、図３の（ｃ）に示しているように、ＱＰＳＫの場合と同様に半径ｒの円とＩ軸、Ｑ軸の交点Ｓ０〜Ｓ３と、それらをπ／４回転移動した位置の点Ｓ４〜Ｓ７が理想のシンボル点となり、その理想シンボル点Ｓ４〜Ｓ７の極座標は、以下のように表される。 In the case of the π / 4 shift QPSK system, as shown in FIG. 3C, as in the case of QPSK, the circles having the radius r and the intersections S0 to S3 of the I axis and the Q axis are represented by π. Points S4 to S7 at a position moved by / 4 rotation are ideal symbol points, and polar coordinates of the ideal symbol points S4 to S7 are expressed as follows.
Ｓ４＝（ｒ，４５°）
Ｓ５＝（ｒ，１３５°）
Ｓ６＝（ｒ，２２５°）
Ｓ７＝（ｒ，−４５°）
S4 = (r, 45 °)
S5 = (r, 135 °)
S6 = (r, 225 °)
S7 = (r, −45 °)
これらの８つのシンボル点Ｓ０〜Ｓ７は、シンボル点Ｓ０〜Ｓ３の第１グループと、シンボル点Ｓ４〜Ｓ７の第２グループに分けられており、１サンプル毎にグループが必ず切り替わるように変調されている。 These eight symbol points S0 to S7 are divided into a first group of symbol points S0 to S3 and a second group of symbol points S4 to S7, and are modulated so that the group is always switched every sample. Yes.
例えば、各シンボル点と２ビットデータとの関係が次のように設定されているとする。
Ｓ０＝Ｓ４＝［００］
Ｓ１＝Ｓ５＝［０１］
Ｓ２＝Ｓ６＝［０１］
Ｓ３＝Ｓ７＝［１１］
For example, it is assumed that the relationship between each symbol point and 2-bit data is set as follows.
S0 = S4 = [00]
S1 = S5 = [01]
S2 = S6 = [01]
S3 = S7 = [11]
そして、例えば、現在のシンボル点がＳ０のとき、次のデータが［００］であれば、シンボル点はＳ４に移動し、現在のシンボル点がＳ０のとき、次のデータが［０１］であれば、シンボル点はＳ５に移動し、現在のシンボル点がＳ０のとき、次のデータが［１０］であれば、シンボル点はＳ６に移動し、現在のシンボル点がＳ０のとき、次のデータが［１１］であれば、シンボル点はＳ７に移動する。 For example, when the current symbol point is S0 and the next data is [00], the symbol point moves to S4, and when the current symbol point is S0, the next data is [01]. For example, the symbol point moves to S5, and when the current symbol point is S0, if the next data is [10], the symbol point moves to S6, and when the current symbol point is S0, the next data If [11], the symbol point moves to S7.
現在のシンボル点が第１グループでＳ０以外の場合も同様に次のデータに対するシンボル点は第２グループの位置に移動し、逆に、現在のシンボル点が第２グループのいずれかにある場合、次のシンボル点は第１グループのシンボル点に移動する。 Similarly, when the current symbol point is other than S0 in the first group, the symbol point for the next data is moved to the position of the second group, and conversely, if the current symbol point is in any of the second group, The next symbol point moves to the first group of symbol points.
つまり、π／４シフトＱＰＳＫ方式の場合の理想状態におけるシンボル点の位相変化量は、±４５°、±１３５°のいずれかとなるが、前記同様に、雑音の影響により、実際のπ／４シフトＱＰＳＫ方式のシンボル点の位相変化は、図４の（ｃ）のように、位相角±４５°、±１３５°を中心とする領域に分布する。 That is, the phase change amount of the symbol point in the ideal state in the case of the π / 4 shift QPSK system is either ± 45 ° or ± 135 °, but, as described above, due to the influence of noise, the actual π / 4 shift The phase change of the symbol points of the QPSK method is distributed in a region centered on the phase angles ± 45 ° and ± 135 ° as shown in FIG.
また、８ＰＳＫ方式の場合、図３の（ｄ）に示しているように、前記したπ／４シフトＱＰＳＫの場合と同様に８つのシンボル点Ｓ０〜Ｓ７が存在し、各シンボル点は３ビットデータ［０００］〜［１１１］にそれぞれ対応しており、理想状態におけるシンボル点の位相変化量は、０°、±４５°、±９０°、±１３５°、１８０（または−１８０°）のいずれかとなるが、前記同様に、雑音の影響により、実際の８ＰＳＫ方式のシンボル点の位相変化は、図４の（ｄ）のように、位相角０°、±４５°、±９０°、±１３５°、１８０°を中心とする領域に分布する。 In the case of the 8PSK system, as shown in FIG. 3 (d), there are 8 symbol points S0 to S7 as in the case of the above-mentioned π / 4 shift QPSK, and each symbol point is 3 bit data. [000] to [111] respectively, and the phase change amount of the symbol point in the ideal state is 0 °, ± 45 °, ± 90 °, ± 135 °, 180 (or −180 °). However, similarly to the above, due to the influence of noise, the phase change of the symbol point of the actual 8PSK system is as shown in FIG. 4 (d), where the phase angle is 0 °, ± 45 °, ± 90 °, ± 135 °. , Distributed in a region centered at 180 °.
そこで、例えば分布特徴情報記憶手段２７には、図５に示しているように、識別可能な変調方式のうち理想シンボル点の数が最大の変調方式（この場合８ＰＳＫ）のシンボル数８で位相差の全角度範囲０°±１８０°の範囲を等分して得られる各領域Ａ〜Ｈの理論上の出現確率（またはその一部の特定領域の出現確率でもよい）を分布特徴情報として記憶しておく。 Therefore, for example, as shown in FIG. 5, the distribution feature information storage means 27 stores the phase difference with 8 symbols of the modulation system having the maximum number of ideal symbol points (in this case, 8PSK) among the identifiable modulation systems. The theoretical appearance probability of each of the regions A to H obtained by equally dividing the entire angle range of 0 ° ± 180 ° (or the appearance probability of a part of the specific region) is stored as distribution feature information. Keep it.
そして、この分布特徴情報と、識別対象信号ｓ（ｔ）について算出された位相差の分布とを比較することで、識別対象信号ｓ（ｔ）の変調方式を特定する。 Then, by comparing this distribution feature information with the phase difference distribution calculated for the identification target signal s (t), the modulation scheme of the identification target signal s (t) is specified.
この位相差の分布から変調方式を特定する方法としては種々考えられる。
例えば、上記した４つのＰＳＫ変調方式のみを識別対象とする場合で、最も単純な識別の方法は、４つの変調方式で出現確率が全て異なる特定の領域（ＡまたはＥ）を用いる方法である。
Various methods for specifying the modulation method from the distribution of the phase differences are conceivable.
For example, when only the above four PSK modulation schemes are to be identified, the simplest identification method is a method using specific regions (A or E) having different appearance probabilities in the four modulation schemes.
この場合、識別対象信号ｓ（ｔ）の位相差分布の領域Ａにおける出現確率Ｐａを求め、この確率Ｐａと、例えば次のように領域Ａにおける理論上の出現確率の中間値を用いて設定した３つのしきい値ｐ１〜ｐ３と比較する。 In this case, the appearance probability Pa in the region A of the phase difference distribution of the identification target signal s (t) is obtained and set using this probability Pa and an intermediate value of the theoretical appearance probability in the region A as follows, for example. Compare with three thresholds p1-p3.
ｐ１＝（０＋０．１２５）／２＝０．０６２５
ｐ２＝（０．１２５＋０．２５）／２＝０．１８７５
ｐ３＝（０．２５＋０．５）／２＝０．３７５
p1 = (0 + 0.125) /2=0.0625
p2 = (0.125 + 0.25) /2=0.1875
p3 = (0.25 + 0.5) /2=0.375
そして、確率Ｐａがしきい値ｐ３以上であれば、信号ｓ（ｔ）の変調方式はＢＰＳＫと判定し、確率Ｐａがしきい値ｐ２以上ｐ３未満の場合、信号ｓ（ｔ）の変調方式はＱＰＳＫと判定することができる。 If the probability Pa is greater than or equal to the threshold value p3, the modulation scheme of the signal s (t) is determined to be BPSK. If the probability Pa is greater than or equal to the threshold value p2 and less than p3, the modulation scheme of the signal s (t) is It can be determined as QPSK.
また、確率Ｐａがしきい値ｐ１未満の場合、信号ｓ（ｔ）の変調方式はπ／４シフトＱＰＳＫと判定することができ、さらに、確率Ｐａが、しきい値ｐ１以上ｐ２未満の場合、信号ｓ（ｔ）の変調方式は８ＰＳＫと判定することができる。 When the probability Pa is less than the threshold value p1, the modulation method of the signal s (t) can be determined as π / 4 shift QPSK. Further, when the probability Pa is equal to or more than the threshold value p1 and less than p2, The modulation method of the signal s (t) can be determined as 8PSK.
また、２つ以上の複数の領域を用いてより確実に変調方式を特定することもできる。例えば、信号ｓ（ｔ）の位相分布の２つの領域Ａ、Ｂにおける出現確率Ｐａ、Ｐｂを求め、３つのしきい値ｐ１〜ｐ３と比較する。 In addition, the modulation scheme can be specified more reliably using two or more regions. For example, the appearance probabilities Pa and Pb in the two regions A and B of the phase distribution of the signal s (t) are obtained and compared with the three threshold values p1 to p3.
そして、確率Ｐａがしきい値ｐ３以上で、且つ確率Ｐｂがしきい値ｐ１未満の場合、信号ｓ（ｔ）の変調方式はＢＰＳＫと判定することができる。 When the probability Pa is equal to or greater than the threshold value p3 and the probability Pb is less than the threshold value p1, the modulation method of the signal s (t) can be determined to be BPSK.
また、確率Ｐａがしきい値ｐ２以上ｐ３未満で、且つ確率Ｐｂがしきい値ｐ１未満の場合、信号ｓ（ｔ）の変調方式はＱＰＳＫと判定することができる。 Further, when the probability Pa is not less than the threshold value p2 and less than p3 and the probability Pb is less than the threshold value p1, the modulation method of the signal s (t) can be determined as QPSK.
また、確率Ｐａがしきい値ｐ１未満で、且つ確率Ｐｂがしきい値ｐ１以上ｐ２未満の場合、信号ｓ（ｔ）の変調方式はπ／４シフトＱＰＳＫと判定することができる。 When the probability Pa is less than the threshold value p1 and the probability Pb is not less than the threshold value p1 and less than p2, the modulation method of the signal s (t) can be determined to be π / 4 shift QPSK.
さらに、確率Ｐａ、Ｐｂがともに、しきい値ｐ１以上ｐ２未満の場合、信号ｓ（ｔ）の変調方式は８ＰＳＫと判定することができる。 Further, when the probabilities Pa and Pb are both greater than or equal to the threshold value p1 and less than p2, the modulation scheme of the signal s (t) can be determined to be 8PSK.
なお、上記した出現確率についてのしきい値ｐ１〜ｐ３の値は、理論上の出現確率の中間値としていたが、これは本発明を限定するものではなく、任意に設定することができる。 In addition, although the value of threshold value p1-p3 about the above-mentioned appearance probability was made into the intermediate value of theoretical appearance probability, this does not limit this invention and can be set arbitrarily.
上記判定方法は、各領域の理論上の出現確率に基づいて設定したしきい値と信号ｓ（ｔ）ついて得られた出現確率とを比較して変調方式を特定していたが、どの領域に分布があるかを示す分布パターンを比較して変調方式を特定することもできる。 In the above determination method, the modulation scheme is specified by comparing the threshold set based on the theoretical appearance probability of each region with the appearance probability obtained for the signal s (t). It is also possible to specify a modulation method by comparing distribution patterns indicating whether there is a distribution.
例えば、識別対象信号ｓ（ｔ）について得られた位相差の分布に対して、各領域Ａ〜Ｈの出現確率Ｐａ〜Ｐｈを求め、各出現確率Ｐａ〜Ｐｈを例えばしきい値ｐ０＝０．１２５／２と比較し、しきい値ｐ０以下の出現確率には０を割り当て、しきい値ｐ０より大きい出現確率には１を割り当てて、８ビットの分布パターンＤｘを求める。 For example, the appearance probabilities Pa to Ph of the regions A to H are obtained for the phase difference distribution obtained for the identification target signal s (t), and the appearance probabilities Pa to Ph are set to, for example, a threshold value p0 = 0. Compared with 125/2, 0 is assigned to the appearance probability less than or equal to the threshold value p0, and 1 is assigned to the appearance probability greater than the threshold value p0 to obtain an 8-bit distribution pattern Dx.
また、各変調方式における領域毎の出現確率についても同様にしきい値ｐ０との比較で０または１を割り当てる。この割り当てによって得られる８ビットの分布パターンは、次のようになる。 Similarly, 0 or 1 is assigned to the appearance probability for each region in each modulation method in comparison with the threshold value p0. The 8-bit distribution pattern obtained by this assignment is as follows.
Ｄａ＝［１０００１０００］ （ＢＰＳＫ）
Ｄｂ＝［１０１０１０１０］ （ＱＰＳＫ）
Ｄｃ＝［０１０１０１０１］ （π／４シフトＱＰＳＫ）
Ｄｄ＝［１１１１１１１１］ （８ＰＳＫ）
Da = [10001000] (BPSK)
Db = [10101010] (QPSK)
Dc = [01010101] (π / 4 shift QPSK)
Dd = [11111111] (8PSK)
そして、識別対象信号ｓ（ｔ）について得られた分布パターンＤｘが４つの分布パターンＤａ〜Ｄｄのいずれに一致するかを調べて、Ｄｘに一致した分布パターンに対応する変調方式を信号ｓ（ｔ）の変調方式と判定する。 Then, it is checked which of the four distribution patterns Da to Dd the distribution pattern Dx obtained for the identification target signal s (t) matches, and the modulation scheme corresponding to the distribution pattern that matches Dx is determined as the signal s (t ).
この分布パターンの比較処理については、８ビット全体の一致不一致を調べる方法の他に、上位（または下位）の４ビットについての一致不一致を調べる方法、あるいは、最下位側（領域Ｈ側）２ビットの一致不一致を調べる方法であってもよい。 For this distribution pattern comparison process, in addition to the method of checking the match / mismatch of the entire 8 bits, the method of checking the match / mismatch of the upper (or lower) 4 bits, or the least significant (region H side) 2 bits It may be a method of checking whether or not there is a match.
また、ここでは、識別可能な変調方式を、相変調方式（ＰＳＫ）で且つＢＰＳＫ、ＱＳＰＫ、π／４シフトＱＰＳＫ、８ＰＳＫの４方式に限定していたが、１シンボル当たりのデータ量（情報量）がより多い１６ＰＳＫ等の変調方式を加えて識別することも可能であり、Ｍ−ＰＳＫ方式までの識別を行う場合には、幅が３６０°／ＭのＭ個の領域について上記同様の処理を行えばよい。 In addition, here, the identifiable modulation method is the phase modulation method (PSK) and is limited to the four methods of BPSK, QPSP, π / 4 shift QPSK, and 8PSK, but the data amount per symbol (information amount) It is also possible to identify by adding a modulation method such as 16PSK with a larger number of), and when performing identification up to the M-PSK method, the same processing as described above is performed for M regions having a width of 360 ° / M. Just do it.
このように実施形態の変調方式識別装置２０は、識別対象信号ｓ（ｔ）について得られたシンボル点間の位相差を求め、その位相差の度数分布と各変調方式における理想シンボル点間の位相差の分布の特徴とを比較することで識別対象信号の変調方式を特定しているので、識別対象信号ｓ（ｔ）と直交検波処理との周波数ずれによる位相変動成分の影響を受けずに、識別対象信号ｓ（ｔ）の変調方式を正確に特定することができる。
As described above, the modulation
なお、識別対象信号ｓ（ｔ）のＳ／Ｎが低い場合、各シンボル点の位置がばらつくため、位相差の分布が図６に示すように広がるが、各変調方式についての位相差の分布全体の特徴は維持されている。したがって、このような場合でも、前記同様の方法あるいはしきい値ｐ０〜ｐ３の微調整等で、識別対象信号ｓ（ｔ）の変調方式を正確に特定することができる。 Note that when the S / N of the identification target signal s (t) is low, the position of each symbol point varies, so the phase difference distribution spreads as shown in FIG. 6, but the entire phase difference distribution for each modulation method The characteristics of are maintained. Therefore, even in such a case, the modulation method of the identification target signal s (t) can be accurately specified by the same method as described above or the fine adjustment of the threshold values p0 to p3.
２０……変調方式識別装置、２１……直交検波部、２２……シンボル点検出手段、２３……シンボル位相算出手段、２４……位相差算出手段、２５……位相差分布作成手段、２６……判定手段、２７……分布特徴情報記憶手段
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記直交検波部から出力されたベースバンド信号に基づいてＩＱ直交座標上のシンボル点を検出するシンボル点検出手段（２２）と、
前記シンボル点検出手段によって順次検出されたシンボル点の位相を算出するシンボル位相算出手段（２３）と、
前記シンボル位相算出手段によって順次算出されるシンボル点間の位相差を算出する位相差算出手段（２４）と、
前記位相差算出手段によって算出された位相差についての度数分布を作成する位相差分布作成手段（２５）と、
複数の変調方式における理想シンボル点間の位相差の分布の特徴情報を予め記憶している分布特徴情報記憶手段（２７）と、
前記位相差分布作成手段によって作成された度数分布と、前記分布特徴情報記憶手段に記憶されている特徴情報とに基づいて、前記識別対象信号の変調方式を特定する判定手段（２６）とを有する変調方式識別装置であって、
前記判定手段は、位相差の全角度範囲のうちの特定領域における前記各変調方式の理想シンボル点の位相差の出現確率と、前記識別対象信号について得られた位相差の分布のうち前記特定領域の出現確率とを比較して、前記識別対象信号の変調方式を特定することを特徴とする変調方式識別装置。 A quadrature detection unit (21) that performs quadrature detection of the identification target signal and outputs a baseband signal;
Symbol point detection means (22) for detecting a symbol point on IQ orthogonal coordinates based on a baseband signal output from the orthogonal detection unit;
Symbol phase calculating means (23) for calculating the phase of the symbol points sequentially detected by the symbol point detecting means;
A phase difference calculating means (24) for calculating a phase difference between the symbol points sequentially calculated by the symbol phase calculating means;
A phase difference distribution creating means (25) for creating a frequency distribution for the phase difference calculated by the phase difference calculating means;
Distribution feature information storage means (27) for storing in advance characteristic information of a phase difference distribution between ideal symbol points in a plurality of modulation schemes;
Determination means (26) for specifying a modulation scheme of the identification target signal based on the frequency distribution created by the phase difference distribution creation means and the feature information stored in the distribution feature information storage means; A modulation type identification device,
The determination means includes the specific region of the phase difference appearance probability of the ideal symbol point of each modulation method in the specific region in the entire angle range of the phase difference and the phase difference distribution obtained for the identification target signal. The modulation scheme identification device characterized by comparing the appearance probability of the identification target signal to identify the modulation scheme of the identification target signal .
前記直交検波部から出力されたベースバンド信号に基づいてＩＱ直交座標上のシンボル点を検出するシンボル点検出手段（２２）と、
前記シンボル点検出手段によって順次検出されたシンボル点の位相を算出するシンボル位相算出手段（２３）と、
前記シンボル位相算出手段によって順次算出されるシンボル点間の位相差を算出する位相差算出手段（２４）と、
前記位相差算出手段によって算出された位相差についての度数分布を作成する位相差分布作成手段（２５）と、
複数の変調方式における理想シンボル点間の位相差の分布の特徴情報を予め記憶している分布特徴情報記憶手段（２７）と、
前記位相差分布作成手段によって作成された度数分布と、前記分布特徴情報記憶手段に記憶されている特徴情報とに基づいて、前記識別対象信号の変調方式を特定する判定手段（２６）とを有する変調方式識別装置であって、
前記判定手段は、位相差の全角度範囲を複数の領域に分け、前記各変調方式の理想シンボル点の位相差が前記複数の領域のいずれに出現するかを表す分布パターンと、前記識別対象信号について得られた位相差の分布が前記複数の領域のいずれに出現するかを表す分布パターンとを比較して、前記識別対象信号の変調方式を特定することを特徴とする変調方式識別装置。 A quadrature detection unit (21) that performs quadrature detection of the identification target signal and outputs a baseband signal;
Symbol point detection means (22) for detecting a symbol point on IQ orthogonal coordinates based on a baseband signal output from the orthogonal detection unit;
Symbol phase calculating means (23) for calculating the phase of the symbol points sequentially detected by the symbol point detecting means;
A phase difference calculating means (24) for calculating a phase difference between the symbol points sequentially calculated by the symbol phase calculating means;
A phase difference distribution creating means (25) for creating a frequency distribution for the phase difference calculated by the phase difference calculating means;
Distribution feature information storage means (27) for storing in advance characteristic information of a phase difference distribution between ideal symbol points in a plurality of modulation schemes;
Determination means (26) for specifying a modulation scheme of the identification target signal based on the frequency distribution created by the phase difference distribution creation means and the feature information stored in the distribution feature information storage means; A modulation type identification device,
The determination means divides the entire angle range of the phase difference into a plurality of areas, a distribution pattern indicating in which of the plurality of areas the phase difference of the ideal symbol point of each modulation method, and the identification target signal distribution of the phase difference obtained for the by comparing the distribution pattern indicating whether appearing in any of the plurality of regions, the identification identifying the modulation scheme of the target signal you wherein modulation type discrimination apparatus .
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