JP5742310B2 - 方式判定装置および方式判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、変調方式を判定する方式判定装置および方式判定方法に関する。

たとえば無線通信において、変調方式が未知の通信波を受信し、受信した通信波の変調方式を判定する技術が知られている。たとえば、位相変調（ＰＳＫ：Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）された通信波の変調方式を判定する技術が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。この技術においては、通信波のキャリア周波数とほぼ同じ周波数の局部信号を用いた直交検波により得たベースバンド信号からシンボル点を検出し、シンボル点間の位相差の度数分布に基づいて通信波の変調方式を判定する。

特開２００８−５４１８６号公報

しかしながら、上述した従来技術では、判定対象の通信波のキャリア周波数が不明であると変調方式を判定することができないという問題がある。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、キャリア周波数が不明でも変調方式を判定することができる方式判定装置および方式判定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、受信した通信波を前記通信波のシンボル周期と異なる複数の周期でサンプリングし、サンプリングしたサンプリングデータ間の位相差を検出し、所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を、前記複数の周期それぞれについて算出し、算出した前記複数の周期それぞれについての分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、判定結果を出力する方式判定装置および方式判定方法が提案される。

本発明の別の側面によれば、受信した通信波を複数の周期でサンプリングした複数のサンプリングデータ列を取得し、サンプリングした連続するサンプリングデータ間の位相差を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出し、所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出し、前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、判定結果を出力する方式判定装置および方式判定方法が提案される。

本発明の一側面によれば、キャリア周波数が不明でも変調方式を判定することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる通信システムの構成例を示す図である。 図２は、任意の周期によるサンプリングの一例を示すグラフである。 図３は、位相の変化をＩＱ直交座標平面により示す図である。 図４は、複数の周期によるサンプリングの一例を示す図である。 図５−１は、変調方式がＢＰＳＫである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。 図５−２は、変調方式がＱＰＳＫである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。 図５−３は、変調方式がπ／４シフトＱＰＳＫである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。 図５−４は、変調方式が８ＰＳＫである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。 図６−１は、変調方式がＢＰＳＫである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。 図６−２は、変調方式がＱＰＳＫである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。 図６−３は、変調方式がπ／４シフトＱＰＳＫである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。 図６−４は、変調方式が８ＰＳＫである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。 図７は、実施の形態にかかる方式判定装置の構成例を示す図である。 図８は、変調方式判定部による判定処理の一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる方式判定装置および方式判定方法の実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
（通信システムの構成例）
図１は、実施の形態にかかる通信システムの構成例を示す図である。図１に示すように、実施の形態にかかる通信システム１００は、無線通信機１０１と、方式判定装置１１０と、を含む。無線通信機１０１は、位相変調した通信波１０２を無線により送信する。通信波１０２は、方式判定装置１１０を宛先とする通信波でもよいし、方式判定装置１１０とは異なる通信装置を宛先とする通信波でもよい。方式判定装置１１０は、無線通信機１０１によって送信された通信波１０２の変調方式を判定する。

具体的には、方式判定装置１１０は、受信部１１１と、サンプリング部１１２と、検出部１１３と、算出部１１４と、取得部１１５と、判定部１１６と、出力部１１７と、を備えている。受信部１１１は、無線により送信された通信波１０２を受信する。たとえば、受信部１１１は、任意の周波数の局部信号を用いて通信波１０２の直交検波を行う。局部信号の周波数は、通信波１０２のキャリア周波数と異なっていてもよい。受信部１１１は、受信した通信波１０２をサンプリング部１１２へ出力する。

サンプリング部１１２は、受信部１１１から出力される信号を任意の周期によりサンプリング（標本化）する。したがって、サンプリング部１１２のサンプリングの周期は、受信部１１１から出力される通信波１０２のシンボル周期と異なっていてもよい。シンボル周期はシンボルが変化する周期である。サンプリング部１１２は、サンプリングにより得られたサンプリングデータを検出部１１３へ出力する。

検出部１１３は、サンプリング部１１２から出力される連続するサンプリングデータ間の位相差を検出する。たとえば、検出部１１３は、サンプリング部１１２からサンプリングデータが出力されるごとに、サンプリング部１１２から前回出力されたサンプリングデータとの間の位相差を検出する。検出部１１３は、検出した位相差を算出部１１４へ通知する。

算出部１１４は、検出部１１３から通知された位相差の分布状態を示す分布情報を算出する。分布情報は、たとえば、所定期間内に通知（検出）された異なる位相差の数を示す情報である。または、分布情報は、所定期間内に位相差が通知（検出）された回数を位相差ごとに示す度数分布などであってもよい。算出部１１４は、算出した分布情報を判定部１１６へ出力する。

取得部１１５は、算出部１１４によって算出される分布情報と、受信部１１１によって受信される通信波１０２の変調方式と、を対応付ける対応情報を取得する。たとえば、対応情報は方式判定装置１１０のメモリに記憶されており、取得部１１５は方式判定装置１１０のメモリに記憶された対応情報を取得する。また、取得部１１５は、外部の装置から対応情報を取得してもよい。対応情報は、たとえば、分布情報と変調方式とを対応付けるテーブルである。または、対応情報は、入力された分布情報に対応する変調方式を出力するように組まれたプログラムなどであってもよい。取得部１１５は、取得した対応情報を判定部１１６へ出力する。

判定部１１６は、算出部１１４から出力された分布情報に基づいて、受信部１１１によって受信された通信波１０２の変調方式を判定する。通信波１０２の変調方式が何らかの位相変調方式である場合は、分布情報は、通信波１０２の位相変調方式の種類によって異なる情報となる。したがって、判定部１１６は、分布情報に基づいて通信波１０２の変調方式の種類を判定することができる。

具体的には、判定部１１６は、算出部１１４から出力された分布情報と、取得部１１５から出力された対応情報と、に基づいて変調方式を判定する。判定部１１６は、変調方式の判定結果を出力部１１７へ通知する。出力部１１７は、判定部１１６から判定結果を示す情報を出力する。これにより、通信波１０２のキャリア周波数やシンボル周期が不明であっても通信波１０２の変調方式を判定することができる。

また、サンプリング部１１２は、互いに異なる複数の周期で通信波１０２をサンプリングした複数のサンプリングデータ列を出力してもよい。複数の周期は、それぞれ任意の周期でよく、通信波１０２のシンボル周期と異なっていてもよい。

検出部１１３は、サンプリング部１１２から出力された複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて、連続するサンプリングデータ間の位相差を検出する。検出部１１３は、複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出した位相差を算出部１１４へ通知する。算出部１１４は、検出部１１３から複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて出力された位相差の分布状態を示す分布情報を、複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出する。算出部１１４は、複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出した分布情報を判定部１１６へ出力する。

判定部１１６は、算出部１１４から出力された複数の分布情報に基づいて通信波１０２の変調方式を判定する。複数の分布情報は、それぞれ異なるサンプリング周期に基づく分布情報である。このため、複数の分布情報の少なくともいずれかが通信波１０２の変調方式によって異なる情報となる確率は、単独の分布情報が通信波１０２の変調方式によって異なる情報となる確率より高くなる。このため、複数の分布情報を用いることで、通信波１０２の変調方式をより精度よく判定することができる。

たとえば、判定部１１６は、複数の分布情報のうちの対応情報に基づいて変調方式を判定可能な分布情報を判定し、判定した分布情報および対応情報に基づいて変調方式を判定する。または、対応情報は、複数の分布情報の組み合わせと変調方式とを対応付けていてもよい。この場合は、判定部１１６は、複数の分布情報の組み合わせと対応情報に基づいて変調方式を判定する。

（任意の周期によるサンプリングの一例）
図２は、任意の周期によるサンプリングの一例を示すグラフである。図３は、位相の変化をＩＱ直交座標平面により示す図である。図２の横軸は時刻を示している。通信波１０２は、受信部１１１によって受信された位相変調方式の通信波である。位相変化点２１１は、通信波１０２の位相の変化点（シンボル変化点）である。図２に示す例では、位相変化点２１１において通信波１０２の位相がπだけ変化している。このように、位相変調方式の通信波１０２においてはシンボル周期ごとにキャリア（搬送波）の位相が変化する。

図２の横軸上の上向き矢印（…，ｔｎ，ｔｎ＋１，ｔｎ＋２，ｔｎ＋３，ｔｎ＋４，…）は、サンプリング部１１２によるサンプリングのタイミングを示している。ｔｎ，ｔｎ＋１，ｔｎ＋２，ｔｎ＋３，ｔｎ＋４における通信波１０２の位相の変化は、図３に示すＩＱ直交座標平面３００のようになる。

図２および図３に示す例では、サンプリング部１１２は、通信波１０２のシンボル周期よりも短い周期でサンプリングを行っている。位相差２２１〜２２４は、それぞれｔｎ＋１，ｔｎ＋２，ｔｎ＋３，ｔｎ＋４において検出部１１３によって検出される位相差を示している。たとえば、ｔｎ〜ｔｎ＋１の区間と、ｔｎ＋１〜ｔｎ＋２の区間と、ｔｎ＋３〜ｔｎ＋４の区間と、においては通信波１０２の位相が変化していない。このため、位相差２２１，２２２，２２４は一定の位相差（φとする）となる。

一方、ｔｎ＋２〜ｔｎ＋３の区間においては通信波１０２の位相がπだけ変化しているため、位相差２２３はφ＋πとなる。算出部１１４は、位相差２２１〜２２４を取得し、取得した各位相差の分布状態を示す分布情報を算出する。

（複数の周期によるサンプリングの一例）
図４は、複数の周期によるサンプリングの一例を示す図である。図４において、図２に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。シンボル周期Ｔは、通信波１０２のシンボル周期を示している。ステージ１〜４は、複数の周期による通信波１０２のサンプリングを示している。各ステージにおける上向きの矢印は、各ステージにおけるサンプリングのタイミングを示している。各ステージにおける丸印は、各ステージにおけるサンプリングのタイミングのうちの、位相差の検出結果が前回のサンプリングから変化するタイミングを示している。

ステージ１は、通信波１０２のシンボル周期Ｔより短い周期Ｔｓによる通信波１０２のサンプリングを示している。ステージ２は、周期Ｔｓの２倍の周期２Ｔｓによる通信波１０２のサンプリングを示している。ステージ３は、周期２Ｔｓの２倍の周期４Ｔｓによる通信波１０２のサンプリングを示している。ステージ４は、周期４Ｔｓの２倍の周期８Ｔｓによる通信波１０２のサンプリングを示している。

図４に示す例では、ステージ１，２の周期Ｔｓ，２Ｔｓは通信波１０２のシンボル周期Ｔより短くなっている。ステージ３，４の周期４Ｔｓ，８Ｔｓは、通信波１０２のシンボル周期Ｔより長くなっている。図４に示すように、各ステージにおいて位相差の検出結果が前回のサンプリングから変化するタイミングは、各ステージにおけるサンプリングのタイミングのうちの、通信波１０２の位相変化点２１１の直後のタイミングとなる。なお、ここでは４つの周期（ステージ）によるサンプリングについて説明したが、サンプリングを行う周期の数（ステージの数）は１つ以上であればよい。

（各変調方式における理想のシンボル点）
図５−１は、変調方式がＢＰＳＫである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。通信波１０２がＢＰＳＫにより変調されており、通信波１０２からベースバンド信号が正確に検波できたと仮定する。この場合は、通信波１０２の位相は、図５−１のＩＱ直交座標平面５１０のシンボル点５１１，５１２に示すように０およびπの２通りの値をとる。

図５−２は、変調方式がＱＰＳＫである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。通信波１０２がＱＰＳＫにより変調されており、通信波１０２からベースバンド信号が正確に検波できたと仮定する。この場合は、通信波１０２の位相は、図５−２のＩＱ直交座標平面５２０のシンボル点５２１〜５２４に示すように０、π／２、π、３π／２（−π／２π）の４通りの値をとる。

図５−３は、変調方式がπ／４シフトＱＰＳＫである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。通信波１０２がπ／４シフトＱＰＳＫにより変調されており、通信波１０２からベースバンド信号が正確に検波できたと仮定する。この場合は、通信波１０２の位相は、図５−３のＩＱ直交座標平面５３０のシンボル点５３１〜５３５に示すように０、π／４、３π／４、５π／４（−３π／４）、７π／４（−π／４）の５通りの値をとる。

図５−４は、変調方式が８ＰＳＫである場合の理想のシンボル点を示す参考図である。通信波１０２が８ＰＳＫにより変調されており、通信波１０２からベースバンド信号が正確に検波できたと仮定する。この場合は、通信波１０２の位相は、図５−４のＩＱ直交座標平面５４０のシンボル点５４１〜５４８に示すように、０、π／４、π／２、３π／４、π、５π／４、３π／２、７π／４の８通りの値をとる。

（各変調方式における位相差の分布）
図６−１は、変調方式がＢＰＳＫである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。図６−１に示すヒストグラム６１１〜６１４は、通信波１０２の変調方式がＢＰＳＫである場合のステージ１〜４における理想的な位相差ごとの検出回数を示している。通信波１０２の変調方式がＢＰＳＫである場合は、ステージ１〜４のそれぞれにおいて位相差φおよびφ＋πの２つの位相差が検出される。

図６−２は、変調方式がＱＰＳＫである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。図６−２に示すヒストグラム６２１〜６２４は、通信波１０２の変調方式がＱＰＳＫである場合のステージ１〜４における理想的な位相差ごとの検出回数を示している。通信波１０２の変調方式がＱＰＳＫである場合は、ステージ１〜４のそれぞれにおいて位相差φ、φ＋π／２、φ＋πおよびφ＋３π／２の４つの位相差が検出される。

図６−３は、変調方式がπ／４シフトＱＰＳＫである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。図６−３に示すヒストグラム６３１〜６３４は、通信波１０２の変調方式がπ／４シフトＱＰＳＫである場合のステージ１〜４における理想的な位相差ごとの検出回数を示している。通信波１０２の変調方式がπ／４シフトＱＰＳＫである場合は、ステージ１，２においては、位相差φ、φ＋π／４、φ＋３π／４、φ＋５π／４およびφ＋７π／４の５通りの位相差が検出される。これは、π／４ＱＰＳＫ方式においては位相変化時に０の位相変化がなく、π／４、３π／４、５π／４および７π／４の４つのシンボルポイントいずれかに移行するためである。

ステージ３，４においては、位相差φ、φ＋π／４、φ＋π／２、φ＋３π／４、φ＋π、φ＋５π／４、φ＋３π／２およびφ＋７π／４の８通りの位相差が検出される。これは、ステージ３，４はサンプリング周期が長いため、複数回の位相変化をまたいで位相差が検出され、その結果、たとえばπ／４が２回の合計でπ／２の位相差などが検出されるためである。

図６−４は、変調方式が８ＰＳＫである場合の理想的な位相差の分布状態を示す図である。図６−４に示すヒストグラム６４１〜６４４は、通信波１０２の変調方式が８ＰＳＫである場合のステージ１〜４における理想的な位相差ごとの検出回数を示している。通信波１０２の変調方式が８ＰＳＫである場合は、ステージ１〜４のそれぞれにおいて位相差φ、φ＋π／４、φ＋π／２、φ＋３π／４、φ＋π、φ＋５π／４、φ＋３π／２およびφ＋７π／４の８つの位相差が検出される。

図６−１〜図６−４に示したように、通信波１０２の変調方式ごとに、検出部１１３によって検出される位相差の分布が異なる。これにより、検出部１１３によって検出される位相差の分布に基づいて通信波１０２の変調方式を判定することが可能である。なお、各変調方式において、ステージ１などのサンプリングの周期が短いステージでは、位相差φの検出回数が多くなる。これは、サンプリングの周期が通信波１０２のシンボル周期よりも短いためである。

（方式判定装置の構成例）
図７は、実施の形態にかかる方式判定装置の構成例を示す図である。図７に示す方式判定装置７００は、図１に示した方式判定装置１１０の構成例である。図７に示すように、方式判定装置７００は、受信アンテナ７１１と、局部信号発生器７１２と、直交検波部７１３と、Ａ／Ｄ変換器７１４と、デジタル処理部７２０と、を備えている。受信アンテナ７１１は、空中からの通信波１０２を受信する。受信アンテナ７１１は、受信した通信波１０２（ＲＦ信号）を直交検波部７１３へ出力する。

局部信号発生器７１２は、互いに位相が９０［°］異なる２相の局部信号（ローカル信号）を出力する。局部信号の周波数は、たとえば、通信波１０２のキャリアが十分に検出可能な任意の周波数とする。たとえば、通信波１０２のキャリアが２〜３［ＧＨｚ］帯であると推定される場合は、局部信号の周波数を２［ＧＨｚ］などのキャリアの推定帯域に近い周波数とする。ただし、局部信号の周波数と通信波１０２のキャリア周波数と一致していなくてもよい。したがって、通信波１０２のキャリア周波数は不明であってもよい。

直交検波部７１３は、受信アンテナ７１１から出力された通信波１０２を、局部信号発生器７１２から出力された各局部信号とミキシングすることによって直交検波する。たとえば、直交検波部７１３は、通信波１０２を分岐し、分岐した各通信波にそれぞれ９０［°］異なる各局部信号をミキシングし、ミキシングした各信号を加算する。直交検波部７１３は、直交検波により得られた信号ｉ，ｑをＡ／Ｄ変換器７１４へ出力する。

Ａ／Ｄ変換器７１４は、直交検波部７１３から出力されたアナログの信号ｉ，ｑをデジタルサンプリングによりデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器７１４は、デジタル信号に変換した各サンプリングデータをデジタル処理部７２０へ出力する。Ａ／Ｄ変換器７１４からデジタル処理部７２０へ出力される各サンプリングデータをそれぞれＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）とする。ｔはサンプリング時間を示している。

Ａ／Ｄ変換器７１４のサンプリングレートは、たとえば、推定される通信波１０２のシンボルレートよりも高速のサンプリングレートとする。たとえばシンボルレートが２［ＭＨｚ］と推定される場合は、Ａ／Ｄ変換器７１４のサンプリングレートを１０［ＭＨｚ］などの２［ＭＨｚ］より高いレートとする。また、シンボルレートが不明である場合は、Ａ／Ｄ変換器７１４におけるサンプリングレートをたとえば数１００［ＭＨｚ］などの高速なレートとしてもよい。

デジタル処理部７２０は、分岐部７２１と、間引処理部７２２と、位相差検出部７２３と、位相差分布作成部７２４と、変調方式判定部７２５と、を備えている。デジタル処理部７２０は、たとえばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）によって実現することができる。

分岐部７２１は、Ａ／Ｄ変換器７１４から出力されたＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）をｎ分岐（複製）する。ｎは上述したステージの数（たとえば４）である。分岐部７２１は、分岐したｎステージのＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）を間引処理部７２２へ出力する。

間引処理部７２２は、分岐部７２１から出力されたｎステージのＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）を、ステージごとに異なる周期で間引きする。たとえば、間引処理部７２２は、ステージ１のＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）を間引きせず、サンプリング時間をｔのままとする。間引処理部７２２は、サンプリング時間がｔのＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）を位相差検出部７２３へ出力する。

また、間引処理部７２２は、ステージ２のＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）を１／２に間引く。間引処理部７２２は、Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）を１／２に間引いたＩ（２ｔ）およびＱ（２ｔ）を位相差検出部７２３へ出力する。また、間引処理部７２２は、ステージ３のＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）を１／４に間引く。間引処理部７２２は、Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）を１／４に間引いたＩ（４ｔ）およびＱ（４ｔ）を位相差検出部７２３へ出力する。

同様に、間引処理部７２２は、ステージｎのＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）を１／２^n-1に間引く。間引処理部７２２は、Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）を１／２^n-1に間引いたＩ（２^n-1ｔ）およびＱ（２^n-1ｔ）を位相差検出部７２３へ出力する。これにより、ステージ１のサンプリング周期をＴｓとすると、ステージ２のサンプリング周期を２Ｔｓ、ステージ３のサンプリング周期を４Ｔｓ、ステージｎのサンプリング周期を２^n-1Ｔｓとすることができる。

位相差検出部７２３は、間引処理部７２２から出力された各ステージのＩ（ｔ），Ｑ（ｔ）について、ステージごとに、連続するサンプリングデータ間の位相差を検出する。ここで、Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）が示すサンプリングデータの時刻Ｔにおける位相θ（Ｔ）は、下記（１）式によって示すことができる。

θ（Ｔ）＝ｔａｎ^-1［Ｑ（Ｔ）／Ｉ（Ｔ）］ …（１）

したがって、位相差検出部７２３は、Ｉ（ｔ），Ｑ（ｔ）が示すサンプリングデータの時刻Ｔ−１と時刻Ｔにおける位相差Δθ（Ｔ）を、下記（２）式によって算出することができる。

Δθ（Ｔ）＝θ（Ｔ）−θ（Ｔ−１）
＝ｔａｎ^-1［Ｑ（Ｔ）／Ｉ（Ｔ）］
−ｔａｎ^-1［Ｑ（Ｔ−１）／Ｉ（Ｔ−１）］ …（２）

位相差検出部７２３は、位相差Δθ（Ｔ）を算出することで、連続するサンプリングデータ間の位相差を検出することができる。また、位相差検出部７２３は、各ステージについて、サンプリングデータごとに位相差Δθ（Ｔ）を算出することで、ステージごとの位相差を連続して検出することができる。位相差検出部７２３は、検出したステージごとの各サンプリングデータにおける位相差を位相差分布作成部７２４へ出力する。

位相差分布作成部７２４は、位相差検出部７２３から出力されたステージごとの位相差の統計をとり、各位相差の検出の頻度をステージごとに算出する。検出の頻度は、たとえば検出回数である。また、検出の頻度は、検出の回数の所定数に対する比率などであってもよい。位相差分布作成部７２４は、ステージごとに算出した各位相差の検出の頻度を示す分布情報を変調方式判定部７２５へ出力する。

変調方式判定部７２５は、位相差分布作成部７２４から出力された分布情報に基づいて、受信アンテナ７１１によって受信された通信波の変調方式を判定する。変調方式判定部７２５は、判定結果を示す情報を出力する。変調方式判定部７２５による変調方式の例については図８において説明する。

図１に示した受信部１１１は、たとえば受信アンテナ７１１、局部信号発生器７１２および直交検波部７１３によって実現することができる。図１に示したサンプリング部１１２は、たとえばＡ／Ｄ変換器７１４、分岐部７２１および間引処理部７２２によって実現することができる。図１に示した検出部１１３は、たとえば位相差検出部７２３によって実現することができる。図１に示した算出部１１４は、たとえば位相差分布作成部７２４によって実現することができる。図１に示した取得部１１５、判定部１１６および出力部１１７は、たとえば変調方式判定部７２５によって実現することができる。

（変調方式判定部による判定処理の一例）
図８は、変調方式判定部による判定処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、位相差分布作成部７２４は、位相差検出部７２３によって検出された異なる位相差の数（分布本数と称する）を分布情報としてｎ個のステージごとに算出して変調方式判定部７２５へ出力する場合について説明する。変調方式判定部７２５は、位相差分布作成部７２４から出力されるステージごとの分布本数を用いて、たとえば図８に示す各ステップを実行することで通信波１０２の変調方式を判定する。

図８において、ｓｔａｇｅは、ステージ１〜ｎを示す変数である。まず、変調方式判定部７２５は、最上位ステージを示すｎをｓｔａｇｅに設定する（ステップＳ８０１）。つぎに、変調方式判定部７２５は、ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が８であるか否かを判断する（ステップＳ８０２）。

ステップＳ８０２において、ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が８である場合（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）は、変調方式判定部７２５は、ｓｔａｇｅを１だけ減らす（ステップＳ８０３）。つぎに、変調方式判定部７２５は、ｓｔａｇｅが０であるか否かを判断する（ステップＳ８０４）。これにより、すべてのステージについて判断を行ったか否かを判断することができる。

ステップＳ８０４において、ｓｔａｇｅが０でない場合（ステップＳ８０４：Ｎｏ）は、変調方式判定部７２５は、ステップＳ８０２へ戻る。ｓｔａｇｅが０である場合（ステップＳ８０４：Ｙｅｓ）は、変調方式判定部７２５は、通信波１０２の変調方式を８ＰＳＫと判定し（ステップＳ８０５）、一連の処理を終了する。

ステップＳ８０２において、ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が８でない場合（ステップＳ８０２：Ｎｏ）は、変調方式判定部７２５は、ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が５であるか否かを判断する（ステップＳ８０６）。ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が５である場合（ステップＳ８０６：Ｙｅｓ）は、変調方式判定部７２５は、通信波１０２の変調方式をπ／４シフトＱＰＳＫと判定し（ステップＳ８０７）、一連の処理を終了する。

ステップＳ８０６において、ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が５でない場合（ステップＳ８０６：Ｎｏ）は、変調方式判定部７２５は、ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が４であるか否かを判断する（ステップＳ８０８）。ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が４である場合（ステップＳ８０８：Ｙｅｓ）は、変調方式判定部７２５は、通信波１０２の変調方式をＱＰＳＫと判定し（ステップＳ８０９）、一連の処理を終了する。

ステップＳ８０８において、ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が４でない場合（ステップＳ８０８：Ｎｏ）は、変調方式判定部７２５は、ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が２であるか否かを判断する（ステップＳ８１０）。ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が２である場合（ステップＳ８１０：Ｙｅｓ）は、変調方式判定部７２５は、通信波１０２の変調方式をＢＰＳＫと判定し（ステップＳ８１１）、一連の処理を終了する。

ステップＳ８１０において、ｓｔａｇｅが示すステージにおける位相差の分布本数が２でない場合（ステップＳ８１０：Ｎｏ）は、変調方式判定部７２５は、ｓｔａｇｅを１だけ減らす（ステップＳ８１２）。つぎに、変調方式判定部７２５は、ｓｔａｇｅが０であるか否かを判断する（ステップＳ８１３）。これにより、すべてのステージについて判断を行ったか否かを判断することができる。

ステップＳ８１３において、ｓｔａｇｅが０でない場合（ステップＳ８１３：Ｎｏ）は、変調方式判定部７２５は、ステップＳ８０２へ戻る。ｓｔａｇｅが０である場合（ステップＳ８１３：Ｙｅｓ）は、変調方式判定部７２５は、通信波１０２の変調方式を判定不能と判断し（ステップＳ８１４）、一連の処理を終了する。

たとえば、以上の各ステップを実行させるプログラムを分布情報と変調方式の対応情報として方式判定装置７００のメモリに記憶しておく。そして、変調方式判定部７２５は、メモリに記憶されたプログラムを実行することで各ステップを実行し、通信波１０２の変調方式を判定する。

以上の各ステップにより、変調方式判定部７２５は、ステージごとの分布情報（分布本数）のうちの変調方式を判定可能な分布情報を判定し、判定した分布情報および対応情報に基づいて通信波１０２の変調方式を判定することができる。

ここでは、通信波１０２の変調方式がＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、π／４シフトＱＰＳＫおよび８ＰＳＫのいずれであるかを判定する例について説明したが、判定可能な位相変調方式の種類はこれに限らない。たとえば、ＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ＰＳＫ）などの他の位相変調方式に対応する分布情報を対応情報に追加することで、ＤＱＰＳＫなどの他の位相変調方式についても判定することができる。

また、ここでは、検出された異なる位相差の数（分布本数）を分布情報として用いる場合について説明したが、分布情報はこれに限らない。たとえば、検出された位相差ごとの検出頻度（たとえば図６−１〜図６−４に示す各度数分布）や、位相差ごとの分布比率などを分布情報として用いてもよい。

このように、実施の形態にかかる方式判定装置１１０は、受信した通信波１０２を任意の周期でサンプリングする。したがって、サンプリング周期は通信波１０２のシンボル周期と異なっていてもよい。そして、方式判定装置１１０は、サンプリングにより得られたサンプリングデータ間の位相差を検出し、検出された位相差の分布を用いることで、通信波１０２のキャリア周波数が未知であっても変調方式を判定することができる。

このため、たとえば、通信波１０２のキャリア周波数を事前に解析して変調方式を判定する場合に比べて短時間（少ない処理量）で変調方式を判定することができる。また、通信波１０２のキャリア周波数を事前に解析するための設備がなくてもよいため、装置を小規模にすることが可能である。

以上説明したように、方式判定装置および方式判定方法によれば、キャリア周波数が不明でも変調方式を判定することができる。ただし、方式判定装置および方式判定方法は、キャリアが既知である場合にも適用可能である。

なお、本発明にかかる方式判定装置および方式判定方法は、光通信にも適用可能である。具体的には、方式判定装置１１０の受信部１１１は、位相変調された光信号（通信波）を直交検波により受信し、受信した光信号を光電変換してサンプリング部１１２へ出力してもよい。これにより、光信号の変調方式を判定することができる。

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）受信した通信波を前記通信波のシンボル周期と異なる周期でサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部によってサンプリングされた連続するサンプリングデータ間の位相差を検出する検出部と、
前記検出部によって所定の期間内に検出された位相差の分布状態を示す分布情報を算出する算出部と、
前記算出部によって算出された分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする方式判定装置。

（付記２）前記分布情報と変調方式とを対応付ける対応情報を取得する取得部を備え、
前記判定部は、前記算出部によって算出された分布情報と、前記取得部によって取得された対応情報と、に基づいて前記通信波の変調方式を判定することを特徴とする付記１に記載の方式判定装置。

（付記３）前記通信波のキャリア周波数と異なる周波数の局部信号によって前記通信波を直交検波する検波部を備え、
前記サンプリング部は、前記検波部の直交検波により得られた信号をサンプリングすることを特徴とする付記１または２に記載の方式判定装置。

（付記４）前記判定部は、前記通信波の位相変調方式の種類を判定することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の方式判定装置。

（付記５）前記算出部は、前記検出部によって検出された互いに異なる位相差の数を示す前記分布情報を算出することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の方式判定装置。

（付記６）前記算出部は、前記検出部によって検出された頻度を位相差ごとに示す前記分布情報を算出することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の方式判定装置。

（付記７）受信した通信波を複数の周期でサンプリングした複数のサンプリングデータ列を取得するサンプリング部と、
前記サンプリング部によってサンプリングされた連続するサンプリングデータ間の位相差を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出する検出部と、
前記検出部によって所定の期間内に検出された位相差の分布状態を示す分布情報を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出する算出部と、
前記算出部によって前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出された分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を出力する出力部と、
を備えることを特徴とする方式判定装置。

（付記８）前記判定部は、前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出された分布情報のうちの前記通信波の変調方式を判定可能な分布情報を判定し、判定した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定することを特徴とする付記７に記載の方式判定装置。

（付記９）受信した通信波を前記通信波のシンボル周期と異なる周期でサンプリングし、
サンプリングした連続するサンプリングデータ間の位相差を検出し、
所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を算出し、
算出した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、
判定結果を出力する、
ことを特徴とする方式判定方法。

（付記１０）受信した通信波を複数の周期でサンプリングした複数のサンプリングデータ列を取得し、
サンプリングした連続するサンプリングデータ間の位相差を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出し、
所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出し、
前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、
判定結果を出力する、
ことを特徴とする方式判定方法。

１００ 通信システム
１０２ 通信波
１１０，７００ 方式判定装置
１１１ 受信部
１１２ サンプリング部
１１３ 検出部
１１４ 算出部
１１５ 取得部
１１６ 判定部
１１７ 出力部
２１１ 位相変化点
２２１〜２２４ 位相差
３００，５１０，５２０，５３０，５４０ ＩＱ直交座標平面
５１１，５１２，５２１〜５２４，５３１〜５３５，５４１〜５４８ シンボル点
６１１〜６１４，６２１〜６２４，６３１〜６３４，６４１〜６４４ ヒストグラム
７１１ 受信アンテナ
７１２ 局部信号発生器
７１３ 直交検波部
７１４ Ａ／Ｄ変換器
７２０ デジタル処理部
７２１ 分岐部
７２２ 間引処理部
７２３ 位相差検出部
７２４ 位相差分布作成部
７２５ 変調方式判定部

Claims (7)

1. 受信した通信波を前記通信波のシンボル周期と異なる複数の周期でサンプリングするサンプリング部と、
   前記サンプリング部によってサンプリングされたサンプリングデータ間の位相差を検出する検出部と、
   前記検出部によって所定の期間内に検出された位相差の分布状態を示す分布情報を、前記複数の周期それぞれについて算出する算出部と、
   前記算出部によって算出された前記複数の周期それぞれについての分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定する判定部と、
   前記判定部による判定結果を出力する出力部と、
   を備えることを特徴とする方式判定装置。
2. 前記分布情報と変調方式とを対応付ける対応情報を取得する取得部を備え、
   前記判定部は、前記算出部によって算出された分布情報と、前記取得部によって取得された対応情報と、に基づいて前記通信波の変調方式を判定することを特徴とする請求項１に記載の方式判定装置。
3. 前記通信波のキャリア周波数と異なる周波数の局部信号によって前記通信波を直交検波する検波部を備え、
   前記サンプリング部は、前記検波部の直交検波により得られた信号をサンプリングすることを特徴とする請求項１または２に記載の方式判定装置。
4. 受信した通信波を前記通信波のシンボル周期と異なる複数の周期でサンプリングした複数のサンプリングデータ列を取得するサンプリング部と、
   前記サンプリング部によってサンプリングされた連続するサンプリングデータ間の位相差を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出する検出部と、
   前記検出部によって所定の期間内に検出された位相差の分布状態を示す分布情報を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出する算出部と、
   前記算出部によって前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出された分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定する判定部と、
   前記判定部による判定結果を出力する出力部と、
   を備えることを特徴とする方式判定装置。
5. 前記判定部は、前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出された分布情報のうちの前記通信波の変調方式を判定可能な分布情報を判定し、判定した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定することを特徴とする請求項４に記載の方式判定装置。
6. 受信した通信波を前記通信波のシンボル周期と異なる複数の周期でサンプリングし、
   サンプリングしたサンプリングデータ間の位相差を検出し、
   所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を、前記複数の周期それぞれについて算出し、
   算出した前記複数の周期それぞれについての分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、
   判定結果を出力する、
   ことを特徴とする方式判定方法。
7. 受信した通信波を前記通信波のシンボル周期と異なる複数の周期でサンプリングした複数のサンプリングデータ列を取得し、
   サンプリングした連続するサンプリングデータ間の位相差を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて検出し、
   所定の期間内に検出した位相差の分布状態を示す分布情報を前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出し、
   前記複数のサンプリングデータ列のそれぞれについて算出した分布情報に基づいて前記通信波の変調方式を判定し、
   判定結果を出力する、
   ことを特徴とする方式判定方法。

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