通信解析システム
【課題】帯域幅やキャリア周波数と言った通信諸元（電波諸元）を利用せずに、信号の受信間隔（即ち、端末の通信周期）のみを用いて混信分離することができる通信解析システムを得る。
【解決手段】複数のネットワークにそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信する受信装置１０と、この受信装置１０から得られる混信受信信号に対して所定のアルゴリズムを適用する通信解析装置２０とを備え、通信解析装置２０は、混信受信信号から、各ネットワークの端末が通信を行なう通信周期を検出する周期性検出部２１と、周期性検出部２１により検出した各ネットワークの通信周期に基づき、各受信信号の検定を行い、各受信信号を端末毎に分離する分離部２２とを含む。
【解決手段】複数のネットワークにそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信する受信装置１０と、この受信装置１０から得られる混信受信信号に対して所定のアルゴリズムを適用する通信解析装置２０とを備え、通信解析装置２０は、混信受信信号から、各ネットワークの端末が通信を行なう通信周期を検出する周期性検出部２１と、周期性検出部２１により検出した各ネットワークの通信周期に基づき、各受信信号の検定を行い、各受信信号を端末毎に分離する分離部２２とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、帯域幅やキャリア周波数などの通信諸元（電波諸元）を利用せずに、信号の受信間隔（即ち、端末の通信周期）のみを用いて混信分離する通信解析システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周期性を持った通信の端末分離方法として、周波数ホッピング（ＦＨ：Frequency Hopping）を用いた通信を行なう端末からの混信受信信号を分離する手法が提案されている。従来手法では、受信信号を通信継続時間、帯域幅、キャリア周波数等の特徴量に応じて大雑把に分類し、その分類した信号内で通信継続時間等の特徴量に応じた仮説を立てて混信受信信号を、送信源毎に分離していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２１８３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術である特許文献１では、受信信号の通信継続時間や、帯域幅、キャリア周波数等の特徴に応じて仮説を立て混信分離を行なっていたが、通信継続時間、帯域幅及びキャリア周波数が同一の値を各端末で使用するようなネットワークに所属する端末からの信号の解析には、これらを特徴量とした仮説を用いる事が出来ないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、帯域幅やキャリア周波数と言った通信諸元（電波諸元）を利用せずに、信号の受信間隔（即ち、端末の通信周期）のみを用いて混信分離することができる通信解析システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る通信解析システムは、複数のネットワークにそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信する受信装置と、この受信装置から得られる混信受信信号に対して所定のアルゴリズムを適用する通信解析装置とを備え、前記通信解析装置は、混信受信信号から、各ネットワークの端末が通信を行なう通信周期を検出する周期性検出部と、前記周期性検出部により検出した各ネットワークの通信周期に基づき、各受信信号の検定を行い、各受信信号を端末毎に分離する分離部とを含むものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る通信解析システムによれば、帯域幅やキャリア周波数などの通信諸元（電波諸元）を利用せずに、信号の受信間隔のみを用いて混信分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の分離部の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムのＦＨ−ＴＤＭＡネットワークを示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内のピーク検出部の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内のＰＲＩ変換部の動作を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内の誤差補正部の動作を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る通信解析システムの構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る通信解析システムの２つの通信解析装置の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の通信解析システムの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る通信解析システムについて図１から図８までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１１】
図１において、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムは、アンテナ等から構成され、実空間上を飛び交う電波を受信する受信装置１０と、この受信装置１０から得られる受信データに対して本発明アルゴリズムを適用する通信解析装置２０と、この通信解析装置２０で得た信号分離結果を表示したり記録したりする表示装置３０とが設けられている。
【００１２】
また、ネットワーク♯１には、端末１、端末２及び端末３が所属する。ネットワーク♯２には、端末４、端末５、端末６及び端末７が所属する。
【００１３】
図２は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図２において、通信解析装置２０は、通信を行なう複数のネットワークからの混信受信信号から、受信信号の周波数、帯域幅等の通信諸元（電波諸元）を利用せずに、各受信信号の受信時刻情報のみを用いて各ネットワークの端末が通信を行なう通信周期を推定する周期性検出部２１と、この周期性検出部２１で得た各ネットワークの通信周期に基づき、各受信信号の検定を行い、各受信信号を夫々の端末毎に分離する分離部２２とが設けられている。
【００１５】
図３は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図３において、周期性検出部２１は、受信信号から夫々の受信信号に対して受信時刻のみを抽出する受信時刻検出部２１１と、この受信時刻検出部２１１で検出した受信時刻情報のみを情報としてもつパルス信号を相関処理する相関処理部２１２と、この相関処理部２１２で得た相関結果に対して相関ピークを検出する為のピーク検出部２１３と、このピーク検出部２１３で検出した相関ピークに対してＰＲＩ（Pulse Repetition Interval：パルス繰返し間隔）変換を行い、相関ピークから高調波成分及び誤検出信号成分を除去し通信周期を算出するＰＲＩ変換部２１４とが設けられている。
【００１７】
また、周期性検出部２１は、ＰＲＩ変換部２１４で得た通信周期に対して、誤差許容範囲を任意に設定し検算処理を行う事で、ダブついて検出した通信周期をキャンセルする、つまり、ＰＲＩ変換部２１４により算出した全ての通信周期に対して、（検算対象の信号の通信周期）＋（誤差許容範囲）の範囲に存在する算出通信周期を削除する誤差補正部２１５がさらに設けられている。なお、相関処理部２１２は、受信信号の周波数、帯域幅の通信諸元（電波諸元）等を用いる事が出来る場合、相関処理において通信諸元（電波諸元）を参照する事で、解析対象とする通信諸元（電波諸元）を持つ信号以外の信号に対しては相関ピークを与えない、若しくは相関を低くする処理を行なう。
【００１８】
図４は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の分離部の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図４において、分離部２２は、周期性検出部２１で算出した通信周期を用いて全ての受信信号に対して、通信周期及びその整数倍位置に信号が存在するか検定を行う事で、全ての受信信号に対して対応する通信周期を割り振り、同一通信周期の信号を同一ネットワーク内の信号として、受信信号を所属するネットワーク毎に分離するネットワーク分離部２２１と、このネットワーク分離部２２１で分離した夫々のネットワーク内の信号に対して、各ネットワークの通信周期の整数倍位置の信号を同一端末からの信号として分類する端末分離部２２２とが設けられている。
【００２０】
ネットワーク分離部２２１は、全ての受信信号に対して、解析対象信号に対して通信周期の整数倍位置に信号が存在するか否か検定し、通信周期の整数倍位置に信号が存在すれば、各受信信号に対して通信周期を割り振る。この際、受信信号の失検出（本来発生している信号を取りこぼす）や誤検出（本来発生している信号以外の信号（雑音等）を解析対象信号とする）を考慮し、判定対象信号を基準として、Ｍ個連続の通信周期間隔の中にＮ個（Ｎ≦Ｍ）以上信号が存在する場合に、判定対象信号に対して判定を行っていた通信周期を関連付ける。ここで、Ｍ及びＮは任意に設定する値である。関連付けられた通信周期が同一の信号を集める事で、同一のネットワークの信号に分離する。
【００２１】
端末分離部２２２は、ネットワーク分離部２２１で分離したネットワーク毎の信号列に対して、夫々対応する通信周期で検定を行い、検定対象信号の通信周期の整数倍位置に存在する端末を同一端末として分離する。
【００２２】
図５は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムのＦＨ−ＴＤＭＡネットワークを示す図である。
【００２３】
この発明の実施の形態１に係る通信解析システムでは、スペクトラム拡散として周波数ホッピング（ＦＨ）を用いて時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）を行なうネットワーク（ＦＨ−ＴＤＭＡネットワーク）が複数存在する場合に、以下の前提条件の下でネットワーク分離及び端末分離を行なう。
・各端末１−３、４−７は、通信終了まで同一のタイムスロットを用いる。
・複数存在するＴＤＭＡネットワーク♯１、♯２のフレーム長は夫々異なる事を基本とする。（フレーム長が同じ場合、ネットワーク分離は出来ないが端末分離は可能。）
【００２４】
つぎに、この実施の形態１に係る通信解析システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図６は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内のピーク検出部の動作を示すフローチャートである。また、図７は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内のＰＲＩ変換部の動作を説明するための図である。さらに、図８は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内の誤差補正部の動作を説明するための図である。
【００２６】
まず、端末１、端末２及び端末３は、フレーム長ＦＬＡに従い、最初に通信を開始する際に取得するタイムスロットと同一のタイムスロットを用いて通信終了までフレーム長ＦＬＡの間隔でそれぞれ電波を送信しているものとする。
【００２７】
端末４、端末５、端末６及び端末７は、フレーム長ＦＬＢに従い、最初に通信を開始する際に取得するタイムスロットと同一のタイムスロットを用いて通信終了までフレーム長ＦＬＢの間隔でそれぞれ電波を送信しているものとする。
【００２８】
受信装置１０は、各端末１−３、４−７から送信される電波を受信する。受信装置１０では、リアルタイムに、或いは、各受信信号に対して一定の時間遅延を持たせて通信解析装置２０へ受信信号を送出する（受信信号の周期性を検出するのが目的である為、正確な受信絶対時刻は不要だが、受信信号間の相対時刻が重要となる）。
【００２９】
通信解析装置２０は、受信装置１０から受信信号を受信する。通信解析装置２０内の周期性検出部２１の受信時刻検出部２１１は、受信装置１０での振幅情報等を持った受信信号（生データ）に対して、受信装置１０での受信時刻のみを情報として抽出し、対応する時刻に振幅１のパルス信号を持たせる事で、受信時刻のみを時間情報として保持する。なお、異なるネットワークからの信号を同時に受信した場合（ＦＨにより周波数は異なる為、衝突は発生していない状況）、振幅レベルの加算は行なわず、対応する時刻に対して単一の信号として振幅１のパルス信号を持たせる。受信時刻検出部２１１は、生成した受信時間系列信号を周期性検出部２１内の相関処理部２１２へ送出する。
【００３０】
周期性検出部２１内の相関処理部２１２は、受信時刻検出部２１１で得た受信時刻に対応するパルス信号に対して自己相関等の処理を行い、受信信号の周期性を検出する。但し、この処理ではＴＤＭＡのタイムスロット長が同一であると言う事から本来のフレーム長以外でも比較的高い相関結果が検出されたり、同一フレーム同士に対しての自己相関値に加え、フレーム長の整数倍位置での高調波成分でも高い相関結果が得られたりすると言った問題が残る。周波数や帯域幅と言った通信諸元（電波諸元）の違いを利用出来る場合には、受信時間系列信号に対して解析対象外の通信諸元（電波諸元）を持つ信号に識別子を持たせる事で相関処理を行なわないようにする。受信時間系列信号の自己相関結果を周期性検出部２１内のピーク検出部２１３へ送出する。
【００３１】
周期性検出部２１内のピーク検出部２１３は、相関処理部２１２で得た相関結果の全ての信号に対してピーク判定を行う為に、図６に示すように、ピーク判定対象信号（注目信号）の前後の信号を基準に以下のステップ（１）からステップ（５）までの手順で閾値を設定し、閾値を超えた信号に対してピーク検出を行なう。
【００３２】
ステップ（１）において、ピーク判定対象信号（注目信号）から、任意に設定するガード信号数ｐ離れた位置の信号から、任意に設定する判定信号数Ｎから得られるＮ／２個の信号の和を、ピーク判定対象信号を中心に前後で算出し、閾値候補とする。ピーク判定を行う信号列をＲｘｘ（ｉ）（但し、ｉ＝１〜Ｌ）、Ｌを相関処理部２１２で得たピーク判定対象信号数とすると、ピーク判定対象信号の上限閾値Ｔｈｒｅｕｐｐｅｒは式（１）のようになる。ピーク判定対象信号の下限閾値Ｔｈｒｅｌｏｗｅｒは式（２）のようになる。
【００３３】
【数１】
【００３４】
なお、ピーク判定対象信号に対して上限が存在しない場合は、Ｔｈｒｅｕｐｐｅｒを０とする。一方、ピーク判定対象信号に対して下限が存在しない場合は、Ｔｈｒｅｌｏｗｅｒを０とする。
【００３５】
ステップ（２）において、上記のステップ（１）の処理で得た２つの閾値候補の大小比較を行い、大きい方を閾値とする。
【００３６】
ステップ（３）において、上記のステップ（２）の処理で得た閾値に対して、２／Ｎで除算する事で平均化する。
【００３７】
ステップ（４）において、上記のステップ（３）の処理で得た閾値に対して、任意に設定した閾値係数Ｋを用いて、Ｋ倍する事で閾値に自由度を持たせ、最終的な閾値とする。
【００３８】
ステップ（５）において、ピーク判定対象信号（注目信号）と上記のステップ（４）の処理で得た閾値とを大小比較し、閾値を超えたものをピークとして抽出する。
【００３９】
ピーク検出部２１３は、自己相関結果からのピーク抽出結果を、周期性検出部２１内のＰＲＩ変換部２１４へ送出する。
【００４０】
周期性検出部２１内のＰＲＩ変換部２１４は、ピーク検出部２１３からのピーク検出結果に対して、以下のステップ（１）〜（３）の処理を行なう。
【００４１】
ステップ（１）において、調べたいフレーム長の範囲を、任意に設定するフレーム長の下限値τｍｉｎと上限値τｍａｘを用いて、τｍｉｎ＜τ＜τｍａｘとし、これを任意に設定するＫ個の区間に等分割する。この細部区間をＰＲＩビンと呼ぶ。ＰＲＩビンの幅は式（３）で表す事ができ、各ＰＲＩビンの中心の値は式（４）で与えられる。（受信信号の中にどの程度のフレーム長をもった信号が存在するかをτｍｉｎ及びτｍａｘを用いて、あたりをつける意味合いとなる。）
【００４２】
【数２】
【００４３】
ステップ（２）において、この時、ＰＲＩ変換は式（５）の演算で与えられる。ここで、ｔｍはピーク検出部２１３で得たピーク抽出結果に対応する時間系列であり、ｔｎはｔｍから１つずつ前方へずらしていった信号である。即ち、ある信号ｔｍに対してその前方の信号ｔｎとの全ての時間差ｔｍ−ｔｎを除算する事で夫々に対応した位相成分を積み上げる事になる。この処理をピーク検出部２１３で得た全ての信号に対して行う事で、本来のフレーム長に対応する位相では、その位相成分Ｄｋが強め合い大きな値を持つ事になる。一方、本来のフレーム長に対応しない位相では、その位相成分Ｄｋが強め合う事無く小さな値となる。
【００４４】
【数３】
【００４５】
ステップ（３）において、式（５）の結果は、本来のフレーム長以外でも各信号の相関関係によっては、強め合い、ある程度のピーク成分を持つ事から、式（６）の閾値を用いて位相成分Ｄｋの値に対して閾値判定を行い、閾値を上回った位相成分Ｄｋに対応するτｋがフレーム長となる。ここで、Ｔは観測時間、τｋはフレーム長の候補、αは任意に設定視する閾値候補である。
【００４６】
【数４】
【００４７】
ＰＲＩ変換では、ピーク抽出結果を位相成分に置き換える事で、相関処理部２１２で問題となった高調波成分に対しては、位相が一回転して同位相で値が積み上がる為、高調波成分の除去が可能となる。また、ＰＲＩ変換での閾値設定により本来のフレーム長以外での比較的高い相関値を持つ成分の除去が可能となる。この結果、ＰＲＩ変換部２１４で得られるフレーム長を誤差補正部２１５へ伝送する。
【００４８】
図７（ａ）に示すように、相関処理部２１２による相関処理のみの場合には、ピークが多数存在し、正しいピークのみを抽出出来ない。また、ＰＲＩ変換部２１４によるＰＲＩ変換処理のみの場合には、図７（ｂ）に示すような結果になる。図７（ｃ）に示すように、相関処理結果の多数得られるピークに対してＰＲＩ変換を行う事で正しいピークが得られる。
【００４９】
周期性検出部２１内の誤差補正部２１５は、ＰＲＩ変換部２１４の処理で得たフレーム長に対して、誤差許容範囲を任意に設定し検算処理を行う事で、ＰＲＩ変換部２１４での結果においてもダブついて検出したフレーム長をキャンセルする。全ての算出したフレーム長に対して、誤差許容範囲を設定し、（フレーム長）＋（誤差許容範囲）に存在するフレーム長をクリアーする。
【００５０】
図８に示すように、本来の通信周期に対して、少しずれた位置で通信周期が検出する場合がある。その原因としては、解析対象が時間幅を持つ信号である場合、相関処理の際、相関ピークが本来のピークに付随して時間連続的に得られる事により、これまでの処理でも誤差として取り除けなかった場合の取りこぼしにより発生する。誤差補正部２１５は、誤差許容範囲を設定する事で、検出した通信周期の虚像を削除する（虚像が発生している通信周期群の内、最初の通信周期を検出する）。
【００５１】
分離部２２内のネットワーク分離部２２１は、周期性検出部２１内の受信時刻検出部２１１からの受信時間系列信号に対して、周期性検出部２１内の誤差補正部２１５から得たフレーム長ＦＬＡ及びＦＬＢを用いて判定対象信号に対してフレーム長の整数倍位置に信号が存在するか否かを検定し、フレーム長の整数倍位置に信号が存在すれば、各受信信号に対してフレーム長を割り振る。この際、受信信号の失検出や誤検出を考慮し、判定対象信号を基準として、Ｍ個連続のフレーム長間隔の中にＮ（Ｎ≦Ｍ）以上信号が存在する場合に、判定対象信号に対して判定を行っていたフレーム長を関連付ける。ここで、Ｍ及びＮは任意に設定する値である。関連付けられたフレーム長が同一の信号を集める事で、同一ネットワークの信号に分離する。この結果、受信信号の内、フレーム長ＦＬＡが割り付けられた信号のグループと、受信信号の内、フレーム長ＦＬＢが割り付けられた信号のグループに分類される。対応するフレーム長でグループ分けされた信号集団がネットワーク分離結果となる。ネットワーク分離結果を分離部２２内の端末分離部２２２へ送出する。
【００５２】
分離部２２内の端末分離部２２２は、ネットワーク分離部２２１から得たネットワーク分離結果に対して、誤差補正部２１５から得たフレーム長を用いて検定を行い、検定対象信号のフレーム長の整数倍位置に存在する端末を同一端末として分離する。この結果、フレーム長ＦＬＡのネットワークには３種類の端末が存在する事が分かり（それぞれの受信信号を３つの端末へ分離）、フレーム長ＦＬＢのネットワークには４種類の端末が存在する事が分かる（それぞれの受信信号を４つの端末へ分離）。
【００５３】
通信解析装置２０は、受信信号（生データ）、ネットワーク分離結果及び端末分離結果の情報の中から任意のデータを表示装置３０へ出力する。
【００５４】
表示装置３０は、通信解析装置２０から得た受信信号（生データ）、ネットワーク分離結果、端末分離結果を表示したり記録したりする。
【００５５】
以上のように、実施の形態１によれば、受信信号から受信時刻情報のみを抽出し、相関処理後にＰＲＩ変換する事で、相関処理結果において生じる、本来のフレーム長の倍数成分位置に存在する高調波成分の除去や、ＰＲＩ変換での閾値設定により雑音等が混在する際に発生する誤検出の抑圧を行う事が出来る。また、受信時刻情報に対して直接ＰＲＩ変換を行うのではなく、相関処理後にＰＲＩ変換を行う事で、受信信号の失検出や誤検出ある場合に発生するフレーム間での初期位相崩れに対応する事が出来る。（ＰＲＩ変換は位相成分に対して値を積み上げていき判定を行うアルゴリズムであり、フレーム間で信号の失検出や誤検出が発生し、位相崩れが発生すると、本来のフレーム長抽出が困難となる。）
【００５６】
また、ガード信号数を設定しピーク抽出を行なう事で、想定するＦＨ−ＴＤＭＡネットワークからの信号のように信号幅を持った受信信号に対してのピーク検出性能向上を狙う事が出来る。（ＴＤＭＡタイムスロット長の時間幅を持った受信信号に対して自己相関を行なうと、本来のピーク近辺でもその時間幅の影響で誤ピークが立ちやすく、誤ピークも含めて閾値算出すると閾値の値が大きく設定され、本来のピークを失検出する恐れがある。その為、ガード信号数を設定する事で閾値レベルを操作している。）
【００５７】
また、誤差補正部２１５における誤差許容範囲の設定を行う事で、解析対象がＴＤＭＡのタイムスロット長のような受信時間幅を持つ場合、本来のフレーム長周辺でも検出が予想されるフレーム長の除去が可能となる。（信号幅を広く持つと相関処理において、信号幅の間、相関値が得られる為、ＰＲＩ変換部までに取り除けなかった場合に、これらの誤検出フレーム長の値を本処理で取り除く。）
【００５８】
また、ネットワーク分離におけるＭ個中Ｎ個フレーム長位置に信号が存在した場合にフレーム長を割り振るようにしている為、受信信号の周期崩れの原因となる失検出や誤検出に対して耐性を持つ事が出来る。（フレーム長の整数倍位置に全て信号が存在する場合にネットワーク分離を行なうとすると、１つの信号抜け（失検出）等が発生するだけで、正しくネットワーク分離が行なえない。）
【００５９】
さらに、端末分離を行う事で、混信して受信した信号をそれぞれの端末毎に分離する事が出来る。
【００６０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る通信解析システムについて図９及び図１０を参照しながら説明する。
【００６１】
上記の実施の形態１では、１つの受信装置１０で受信した信号を解析する事で、受信信号の混信分離を行い、端末毎の信号に分離する方法であるが、この実施の形態２では、２つの受信装置１０Ａ、１０Ｂと通信解析装置２０Ａ、２０Ｂを用いる事で混信分離した信号を用いて、それぞれの受信信号に対応する端末の位置特定を行う。
【００６２】
図９は、この発明の実施の形態２に係る通信解析システムの構成を示す図である。
【００６３】
図９において、受信装置１０Ａ及び受信装置１０Ｂは、実施の形態１の受信装置１０と同様の装置である。但し、アンテナは夫々の受信信号に対する測角等が行なえるようアレー構成等が必要となる。また、通信解析装置２０Ａ及び通信解析装置２０Ｂは、実施の形態１の通信解析装置２０と同様の装置である。通信解析装置２０Ａは受信装置１０Ａからの信号を受信し解析を行う。通信解析装置２０Ｂは受信装置１０Ｂからの信号を受信し解析を行う。通信解析装置２０Ａ及び通信解析装置２０Ｂは、それぞれの端末分離結果及び受信データを照合・測位装置４０へ伝送する。
【００６４】
また、照合・測位装置４０は、通信解析装置２０Ａ及び通信解析装置２０Ｂからの分離結果及び受信データを受信し、それらから端末毎の位置特定を行い、その結果を表示装置３０へ伝送する。表示装置３０は、通信解析装置２０Ａ、２０Ｂで得た信号分離結果や、照合・測位装置４０で得た端末位置結果を表示したり記録したりする。
【００６５】
つぎに、この実施の形態２に係る通信解析システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図１０は、この発明の実施の形態２に係る通信解析システムの２つの通信解析装置の動作を説明するための図である。
【００６７】
各端末１−３、４−７での動作は、上記の実施の形態１と同様である。受信装置１０Ａ及び受信装置１０Ｂは、それぞれの受信信号に対してアレー信号処理等を用いて測角を行なう。各受信信号と測角結果を対応させたデータを、実施の形態１と同様の方法で、夫々対応する通信解析装置２０Ａ或いは通信解析装置２０Ｂへ送出する。
【００６８】
通信解析装置２０Ａ及び通信解析装置２０Ｂの動作は、実施の形態１の通信解析装置２０の動作と同様である。結果の出力先が実施の形態１とは異なり、照合・測位装置４０への出力となる。また、各受信信号の測角結果も合わせて照合・測位装置４０へ出力する。
【００６９】
照合・測位装置４０は、通信解析装置２０Ａ、２０Ｂから、受信信号（生データ）、ネットワーク分離結果、端末分離結果及び測角結果を受信する。通信解析装置２０Ａ及び通信解析装置２０Ｂでの端末分離結果に対して、時間相関処理を行う事でその相関ピークが最も高い値が得られる場合の信号同士を同一の端末からの信号として照合識別し、通信解析装置２０Ａからの端末分離結果と、通信解析装置２０Ｂからの端末分離結果を関連付ける。
【００７０】
その結果、受信装置１０Ａ及び受信装置１０Ｂの位置は既知であり、２つの受信装置１０Ａ、１０Ｂでの同一端末に対する測角結果（各通信解析装置２０Ａ、２０Ｂでの端末分離結果に対して夫々測角結果が割り振られている）を用いる事で、例えば三角測量等を用いる事で端末の測位を行い、位置特定を行う。照合・測位装置４０は、受信信号（生データ）、ネットワーク分離結果、端末分離結果及び端末位置特定結果の情報の中から任意のデータを表示装置３０へ出力する。
【００７１】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、通信解析装置２０Ａでの端末分離結果と、通信解析装置２０Ｂでの端末分離結果を示す。受信装置１０Ａ及び受信装置１０Ｂの位置が違う為、受信装置間での各端末１−３、４−７からの受信時刻そのものは異なるが、同一のフレーム周期で送信される為、受信装置１０Ａ及び受信装置１０Ｂでの受信時間間隔は同一となり、相関処理のピークが得られる際の信号同士を同一の端末として照合・測位装置４０は識別する。
【００７２】
表示装置３０では、照合・測位装置４０から得た結果の表示や記録を行なう。
【００７３】
以上のように、この実施の形態２は、２つの受信装置１０Ａ、１０Ｂ、通信解析装置２０Ａ、２０Ｂ及び照合・測位装置４０を構成する事で、実施の形態１では行なえなかった端末位置特定が行う事が出来る。
【００７４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る通信解析システムについて説明する。
【００７５】
上記の実施の形態２では、受信装置１０Ａ、１０Ｂ及び通信解析装置２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ２つであったが、この実施の形態３では、受信装置及び通信解析装置の数を増やして３つ以上とする。
【００７６】
基本的には実施の形態２と同様の動作を行なう。照合・測位装置４０では、扱うデータの数が受信装置及び端末装置の数分増加する。この影響により複数測位結果が得られる場合は、最小二乗法等を用いて最適解を求める。
【００７７】
以上のように、この実施の形態３は、受信装置及び通信解析装置を増やす事で、端末位置特定結果の推定精度を向上させる事が出来る。
【符号の説明】
【００７８】
１−７ 端末、１０ 受信装置、１０Ａ、１０Ｂ 受信装置、２０ 通信解析装置、２０Ａ、２０Ｂ 通信解析装置、２１ 周期性検出部、２２ 分離部、３０ 表示装置、４０ 照合・測位装置、２１１ 受信時刻検出部、２１２ 相関処理部、２１３ ピーク検出部、２１４ ＰＲＩ変換部、２１５ 誤差補正部、２２１ ネットワーク分離部、２２２ 端末分離部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、帯域幅やキャリア周波数などの通信諸元（電波諸元）を利用せずに、信号の受信間隔（即ち、端末の通信周期）のみを用いて混信分離する通信解析システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周期性を持った通信の端末分離方法として、周波数ホッピング（ＦＨ：Frequency Hopping）を用いた通信を行なう端末からの混信受信信号を分離する手法が提案されている。従来手法では、受信信号を通信継続時間、帯域幅、キャリア周波数等の特徴量に応じて大雑把に分類し、その分類した信号内で通信継続時間等の特徴量に応じた仮説を立てて混信受信信号を、送信源毎に分離していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２１８３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術である特許文献１では、受信信号の通信継続時間や、帯域幅、キャリア周波数等の特徴に応じて仮説を立て混信分離を行なっていたが、通信継続時間、帯域幅及びキャリア周波数が同一の値を各端末で使用するようなネットワークに所属する端末からの信号の解析には、これらを特徴量とした仮説を用いる事が出来ないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、帯域幅やキャリア周波数と言った通信諸元（電波諸元）を利用せずに、信号の受信間隔（即ち、端末の通信周期）のみを用いて混信分離することができる通信解析システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る通信解析システムは、複数のネットワークにそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信する受信装置と、この受信装置から得られる混信受信信号に対して所定のアルゴリズムを適用する通信解析装置とを備え、前記通信解析装置は、混信受信信号から、各ネットワークの端末が通信を行なう通信周期を検出する周期性検出部と、前記周期性検出部により検出した各ネットワークの通信周期に基づき、各受信信号の検定を行い、各受信信号を端末毎に分離する分離部とを含むものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る通信解析システムによれば、帯域幅やキャリア周波数などの通信諸元（電波諸元）を利用せずに、信号の受信間隔のみを用いて混信分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の分離部の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムのＦＨ−ＴＤＭＡネットワークを示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内のピーク検出部の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内のＰＲＩ変換部の動作を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内の誤差補正部の動作を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る通信解析システムの構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る通信解析システムの２つの通信解析装置の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の通信解析システムの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る通信解析システムについて図１から図８までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１１】
図１において、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムは、アンテナ等から構成され、実空間上を飛び交う電波を受信する受信装置１０と、この受信装置１０から得られる受信データに対して本発明アルゴリズムを適用する通信解析装置２０と、この通信解析装置２０で得た信号分離結果を表示したり記録したりする表示装置３０とが設けられている。
【００１２】
また、ネットワーク♯１には、端末１、端末２及び端末３が所属する。ネットワーク♯２には、端末４、端末５、端末６及び端末７が所属する。
【００１３】
図２は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図２において、通信解析装置２０は、通信を行なう複数のネットワークからの混信受信信号から、受信信号の周波数、帯域幅等の通信諸元（電波諸元）を利用せずに、各受信信号の受信時刻情報のみを用いて各ネットワークの端末が通信を行なう通信周期を推定する周期性検出部２１と、この周期性検出部２１で得た各ネットワークの通信周期に基づき、各受信信号の検定を行い、各受信信号を夫々の端末毎に分離する分離部２２とが設けられている。
【００１５】
図３は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図３において、周期性検出部２１は、受信信号から夫々の受信信号に対して受信時刻のみを抽出する受信時刻検出部２１１と、この受信時刻検出部２１１で検出した受信時刻情報のみを情報としてもつパルス信号を相関処理する相関処理部２１２と、この相関処理部２１２で得た相関結果に対して相関ピークを検出する為のピーク検出部２１３と、このピーク検出部２１３で検出した相関ピークに対してＰＲＩ（Pulse Repetition Interval：パルス繰返し間隔）変換を行い、相関ピークから高調波成分及び誤検出信号成分を除去し通信周期を算出するＰＲＩ変換部２１４とが設けられている。
【００１７】
また、周期性検出部２１は、ＰＲＩ変換部２１４で得た通信周期に対して、誤差許容範囲を任意に設定し検算処理を行う事で、ダブついて検出した通信周期をキャンセルする、つまり、ＰＲＩ変換部２１４により算出した全ての通信周期に対して、（検算対象の信号の通信周期）＋（誤差許容範囲）の範囲に存在する算出通信周期を削除する誤差補正部２１５がさらに設けられている。なお、相関処理部２１２は、受信信号の周波数、帯域幅の通信諸元（電波諸元）等を用いる事が出来る場合、相関処理において通信諸元（電波諸元）を参照する事で、解析対象とする通信諸元（電波諸元）を持つ信号以外の信号に対しては相関ピークを与えない、若しくは相関を低くする処理を行なう。
【００１８】
図４は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の分離部の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図４において、分離部２２は、周期性検出部２１で算出した通信周期を用いて全ての受信信号に対して、通信周期及びその整数倍位置に信号が存在するか検定を行う事で、全ての受信信号に対して対応する通信周期を割り振り、同一通信周期の信号を同一ネットワーク内の信号として、受信信号を所属するネットワーク毎に分離するネットワーク分離部２２１と、このネットワーク分離部２２１で分離した夫々のネットワーク内の信号に対して、各ネットワークの通信周期の整数倍位置の信号を同一端末からの信号として分類する端末分離部２２２とが設けられている。
【００２０】
ネットワーク分離部２２１は、全ての受信信号に対して、解析対象信号に対して通信周期の整数倍位置に信号が存在するか否か検定し、通信周期の整数倍位置に信号が存在すれば、各受信信号に対して通信周期を割り振る。この際、受信信号の失検出（本来発生している信号を取りこぼす）や誤検出（本来発生している信号以外の信号（雑音等）を解析対象信号とする）を考慮し、判定対象信号を基準として、Ｍ個連続の通信周期間隔の中にＮ個（Ｎ≦Ｍ）以上信号が存在する場合に、判定対象信号に対して判定を行っていた通信周期を関連付ける。ここで、Ｍ及びＮは任意に設定する値である。関連付けられた通信周期が同一の信号を集める事で、同一のネットワークの信号に分離する。
【００２１】
端末分離部２２２は、ネットワーク分離部２２１で分離したネットワーク毎の信号列に対して、夫々対応する通信周期で検定を行い、検定対象信号の通信周期の整数倍位置に存在する端末を同一端末として分離する。
【００２２】
図５は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムのＦＨ−ＴＤＭＡネットワークを示す図である。
【００２３】
この発明の実施の形態１に係る通信解析システムでは、スペクトラム拡散として周波数ホッピング（ＦＨ）を用いて時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access）を行なうネットワーク（ＦＨ−ＴＤＭＡネットワーク）が複数存在する場合に、以下の前提条件の下でネットワーク分離及び端末分離を行なう。
・各端末１−３、４−７は、通信終了まで同一のタイムスロットを用いる。
・複数存在するＴＤＭＡネットワーク♯１、♯２のフレーム長は夫々異なる事を基本とする。（フレーム長が同じ場合、ネットワーク分離は出来ないが端末分離は可能。）
【００２４】
つぎに、この実施の形態１に係る通信解析システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図６は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内のピーク検出部の動作を示すフローチャートである。また、図７は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内のＰＲＩ変換部の動作を説明するための図である。さらに、図８は、この発明の実施の形態１に係る通信解析システムの通信解析装置の周期性検出部内の誤差補正部の動作を説明するための図である。
【００２６】
まず、端末１、端末２及び端末３は、フレーム長ＦＬＡに従い、最初に通信を開始する際に取得するタイムスロットと同一のタイムスロットを用いて通信終了までフレーム長ＦＬＡの間隔でそれぞれ電波を送信しているものとする。
【００２７】
端末４、端末５、端末６及び端末７は、フレーム長ＦＬＢに従い、最初に通信を開始する際に取得するタイムスロットと同一のタイムスロットを用いて通信終了までフレーム長ＦＬＢの間隔でそれぞれ電波を送信しているものとする。
【００２８】
受信装置１０は、各端末１−３、４−７から送信される電波を受信する。受信装置１０では、リアルタイムに、或いは、各受信信号に対して一定の時間遅延を持たせて通信解析装置２０へ受信信号を送出する（受信信号の周期性を検出するのが目的である為、正確な受信絶対時刻は不要だが、受信信号間の相対時刻が重要となる）。
【００２９】
通信解析装置２０は、受信装置１０から受信信号を受信する。通信解析装置２０内の周期性検出部２１の受信時刻検出部２１１は、受信装置１０での振幅情報等を持った受信信号（生データ）に対して、受信装置１０での受信時刻のみを情報として抽出し、対応する時刻に振幅１のパルス信号を持たせる事で、受信時刻のみを時間情報として保持する。なお、異なるネットワークからの信号を同時に受信した場合（ＦＨにより周波数は異なる為、衝突は発生していない状況）、振幅レベルの加算は行なわず、対応する時刻に対して単一の信号として振幅１のパルス信号を持たせる。受信時刻検出部２１１は、生成した受信時間系列信号を周期性検出部２１内の相関処理部２１２へ送出する。
【００３０】
周期性検出部２１内の相関処理部２１２は、受信時刻検出部２１１で得た受信時刻に対応するパルス信号に対して自己相関等の処理を行い、受信信号の周期性を検出する。但し、この処理ではＴＤＭＡのタイムスロット長が同一であると言う事から本来のフレーム長以外でも比較的高い相関結果が検出されたり、同一フレーム同士に対しての自己相関値に加え、フレーム長の整数倍位置での高調波成分でも高い相関結果が得られたりすると言った問題が残る。周波数や帯域幅と言った通信諸元（電波諸元）の違いを利用出来る場合には、受信時間系列信号に対して解析対象外の通信諸元（電波諸元）を持つ信号に識別子を持たせる事で相関処理を行なわないようにする。受信時間系列信号の自己相関結果を周期性検出部２１内のピーク検出部２１３へ送出する。
【００３１】
周期性検出部２１内のピーク検出部２１３は、相関処理部２１２で得た相関結果の全ての信号に対してピーク判定を行う為に、図６に示すように、ピーク判定対象信号（注目信号）の前後の信号を基準に以下のステップ（１）からステップ（５）までの手順で閾値を設定し、閾値を超えた信号に対してピーク検出を行なう。
【００３２】
ステップ（１）において、ピーク判定対象信号（注目信号）から、任意に設定するガード信号数ｐ離れた位置の信号から、任意に設定する判定信号数Ｎから得られるＮ／２個の信号の和を、ピーク判定対象信号を中心に前後で算出し、閾値候補とする。ピーク判定を行う信号列をＲｘｘ（ｉ）（但し、ｉ＝１〜Ｌ）、Ｌを相関処理部２１２で得たピーク判定対象信号数とすると、ピーク判定対象信号の上限閾値Ｔｈｒｅｕｐｐｅｒは式（１）のようになる。ピーク判定対象信号の下限閾値Ｔｈｒｅｌｏｗｅｒは式（２）のようになる。
【００３３】
【数１】
【００３４】
なお、ピーク判定対象信号に対して上限が存在しない場合は、Ｔｈｒｅｕｐｐｅｒを０とする。一方、ピーク判定対象信号に対して下限が存在しない場合は、Ｔｈｒｅｌｏｗｅｒを０とする。
【００３５】
ステップ（２）において、上記のステップ（１）の処理で得た２つの閾値候補の大小比較を行い、大きい方を閾値とする。
【００３６】
ステップ（３）において、上記のステップ（２）の処理で得た閾値に対して、２／Ｎで除算する事で平均化する。
【００３７】
ステップ（４）において、上記のステップ（３）の処理で得た閾値に対して、任意に設定した閾値係数Ｋを用いて、Ｋ倍する事で閾値に自由度を持たせ、最終的な閾値とする。
【００３８】
ステップ（５）において、ピーク判定対象信号（注目信号）と上記のステップ（４）の処理で得た閾値とを大小比較し、閾値を超えたものをピークとして抽出する。
【００３９】
ピーク検出部２１３は、自己相関結果からのピーク抽出結果を、周期性検出部２１内のＰＲＩ変換部２１４へ送出する。
【００４０】
周期性検出部２１内のＰＲＩ変換部２１４は、ピーク検出部２１３からのピーク検出結果に対して、以下のステップ（１）〜（３）の処理を行なう。
【００４１】
ステップ（１）において、調べたいフレーム長の範囲を、任意に設定するフレーム長の下限値τｍｉｎと上限値τｍａｘを用いて、τｍｉｎ＜τ＜τｍａｘとし、これを任意に設定するＫ個の区間に等分割する。この細部区間をＰＲＩビンと呼ぶ。ＰＲＩビンの幅は式（３）で表す事ができ、各ＰＲＩビンの中心の値は式（４）で与えられる。（受信信号の中にどの程度のフレーム長をもった信号が存在するかをτｍｉｎ及びτｍａｘを用いて、あたりをつける意味合いとなる。）
【００４２】
【数２】
【００４３】
ステップ（２）において、この時、ＰＲＩ変換は式（５）の演算で与えられる。ここで、ｔｍはピーク検出部２１３で得たピーク抽出結果に対応する時間系列であり、ｔｎはｔｍから１つずつ前方へずらしていった信号である。即ち、ある信号ｔｍに対してその前方の信号ｔｎとの全ての時間差ｔｍ−ｔｎを除算する事で夫々に対応した位相成分を積み上げる事になる。この処理をピーク検出部２１３で得た全ての信号に対して行う事で、本来のフレーム長に対応する位相では、その位相成分Ｄｋが強め合い大きな値を持つ事になる。一方、本来のフレーム長に対応しない位相では、その位相成分Ｄｋが強め合う事無く小さな値となる。
【００４４】
【数３】
【００４５】
ステップ（３）において、式（５）の結果は、本来のフレーム長以外でも各信号の相関関係によっては、強め合い、ある程度のピーク成分を持つ事から、式（６）の閾値を用いて位相成分Ｄｋの値に対して閾値判定を行い、閾値を上回った位相成分Ｄｋに対応するτｋがフレーム長となる。ここで、Ｔは観測時間、τｋはフレーム長の候補、αは任意に設定視する閾値候補である。
【００４６】
【数４】
【００４７】
ＰＲＩ変換では、ピーク抽出結果を位相成分に置き換える事で、相関処理部２１２で問題となった高調波成分に対しては、位相が一回転して同位相で値が積み上がる為、高調波成分の除去が可能となる。また、ＰＲＩ変換での閾値設定により本来のフレーム長以外での比較的高い相関値を持つ成分の除去が可能となる。この結果、ＰＲＩ変換部２１４で得られるフレーム長を誤差補正部２１５へ伝送する。
【００４８】
図７（ａ）に示すように、相関処理部２１２による相関処理のみの場合には、ピークが多数存在し、正しいピークのみを抽出出来ない。また、ＰＲＩ変換部２１４によるＰＲＩ変換処理のみの場合には、図７（ｂ）に示すような結果になる。図７（ｃ）に示すように、相関処理結果の多数得られるピークに対してＰＲＩ変換を行う事で正しいピークが得られる。
【００４９】
周期性検出部２１内の誤差補正部２１５は、ＰＲＩ変換部２１４の処理で得たフレーム長に対して、誤差許容範囲を任意に設定し検算処理を行う事で、ＰＲＩ変換部２１４での結果においてもダブついて検出したフレーム長をキャンセルする。全ての算出したフレーム長に対して、誤差許容範囲を設定し、（フレーム長）＋（誤差許容範囲）に存在するフレーム長をクリアーする。
【００５０】
図８に示すように、本来の通信周期に対して、少しずれた位置で通信周期が検出する場合がある。その原因としては、解析対象が時間幅を持つ信号である場合、相関処理の際、相関ピークが本来のピークに付随して時間連続的に得られる事により、これまでの処理でも誤差として取り除けなかった場合の取りこぼしにより発生する。誤差補正部２１５は、誤差許容範囲を設定する事で、検出した通信周期の虚像を削除する（虚像が発生している通信周期群の内、最初の通信周期を検出する）。
【００５１】
分離部２２内のネットワーク分離部２２１は、周期性検出部２１内の受信時刻検出部２１１からの受信時間系列信号に対して、周期性検出部２１内の誤差補正部２１５から得たフレーム長ＦＬＡ及びＦＬＢを用いて判定対象信号に対してフレーム長の整数倍位置に信号が存在するか否かを検定し、フレーム長の整数倍位置に信号が存在すれば、各受信信号に対してフレーム長を割り振る。この際、受信信号の失検出や誤検出を考慮し、判定対象信号を基準として、Ｍ個連続のフレーム長間隔の中にＮ（Ｎ≦Ｍ）以上信号が存在する場合に、判定対象信号に対して判定を行っていたフレーム長を関連付ける。ここで、Ｍ及びＮは任意に設定する値である。関連付けられたフレーム長が同一の信号を集める事で、同一ネットワークの信号に分離する。この結果、受信信号の内、フレーム長ＦＬＡが割り付けられた信号のグループと、受信信号の内、フレーム長ＦＬＢが割り付けられた信号のグループに分類される。対応するフレーム長でグループ分けされた信号集団がネットワーク分離結果となる。ネットワーク分離結果を分離部２２内の端末分離部２２２へ送出する。
【００５２】
分離部２２内の端末分離部２２２は、ネットワーク分離部２２１から得たネットワーク分離結果に対して、誤差補正部２１５から得たフレーム長を用いて検定を行い、検定対象信号のフレーム長の整数倍位置に存在する端末を同一端末として分離する。この結果、フレーム長ＦＬＡのネットワークには３種類の端末が存在する事が分かり（それぞれの受信信号を３つの端末へ分離）、フレーム長ＦＬＢのネットワークには４種類の端末が存在する事が分かる（それぞれの受信信号を４つの端末へ分離）。
【００５３】
通信解析装置２０は、受信信号（生データ）、ネットワーク分離結果及び端末分離結果の情報の中から任意のデータを表示装置３０へ出力する。
【００５４】
表示装置３０は、通信解析装置２０から得た受信信号（生データ）、ネットワーク分離結果、端末分離結果を表示したり記録したりする。
【００５５】
以上のように、実施の形態１によれば、受信信号から受信時刻情報のみを抽出し、相関処理後にＰＲＩ変換する事で、相関処理結果において生じる、本来のフレーム長の倍数成分位置に存在する高調波成分の除去や、ＰＲＩ変換での閾値設定により雑音等が混在する際に発生する誤検出の抑圧を行う事が出来る。また、受信時刻情報に対して直接ＰＲＩ変換を行うのではなく、相関処理後にＰＲＩ変換を行う事で、受信信号の失検出や誤検出ある場合に発生するフレーム間での初期位相崩れに対応する事が出来る。（ＰＲＩ変換は位相成分に対して値を積み上げていき判定を行うアルゴリズムであり、フレーム間で信号の失検出や誤検出が発生し、位相崩れが発生すると、本来のフレーム長抽出が困難となる。）
【００５６】
また、ガード信号数を設定しピーク抽出を行なう事で、想定するＦＨ−ＴＤＭＡネットワークからの信号のように信号幅を持った受信信号に対してのピーク検出性能向上を狙う事が出来る。（ＴＤＭＡタイムスロット長の時間幅を持った受信信号に対して自己相関を行なうと、本来のピーク近辺でもその時間幅の影響で誤ピークが立ちやすく、誤ピークも含めて閾値算出すると閾値の値が大きく設定され、本来のピークを失検出する恐れがある。その為、ガード信号数を設定する事で閾値レベルを操作している。）
【００５７】
また、誤差補正部２１５における誤差許容範囲の設定を行う事で、解析対象がＴＤＭＡのタイムスロット長のような受信時間幅を持つ場合、本来のフレーム長周辺でも検出が予想されるフレーム長の除去が可能となる。（信号幅を広く持つと相関処理において、信号幅の間、相関値が得られる為、ＰＲＩ変換部までに取り除けなかった場合に、これらの誤検出フレーム長の値を本処理で取り除く。）
【００５８】
また、ネットワーク分離におけるＭ個中Ｎ個フレーム長位置に信号が存在した場合にフレーム長を割り振るようにしている為、受信信号の周期崩れの原因となる失検出や誤検出に対して耐性を持つ事が出来る。（フレーム長の整数倍位置に全て信号が存在する場合にネットワーク分離を行なうとすると、１つの信号抜け（失検出）等が発生するだけで、正しくネットワーク分離が行なえない。）
【００５９】
さらに、端末分離を行う事で、混信して受信した信号をそれぞれの端末毎に分離する事が出来る。
【００６０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る通信解析システムについて図９及び図１０を参照しながら説明する。
【００６１】
上記の実施の形態１では、１つの受信装置１０で受信した信号を解析する事で、受信信号の混信分離を行い、端末毎の信号に分離する方法であるが、この実施の形態２では、２つの受信装置１０Ａ、１０Ｂと通信解析装置２０Ａ、２０Ｂを用いる事で混信分離した信号を用いて、それぞれの受信信号に対応する端末の位置特定を行う。
【００６２】
図９は、この発明の実施の形態２に係る通信解析システムの構成を示す図である。
【００６３】
図９において、受信装置１０Ａ及び受信装置１０Ｂは、実施の形態１の受信装置１０と同様の装置である。但し、アンテナは夫々の受信信号に対する測角等が行なえるようアレー構成等が必要となる。また、通信解析装置２０Ａ及び通信解析装置２０Ｂは、実施の形態１の通信解析装置２０と同様の装置である。通信解析装置２０Ａは受信装置１０Ａからの信号を受信し解析を行う。通信解析装置２０Ｂは受信装置１０Ｂからの信号を受信し解析を行う。通信解析装置２０Ａ及び通信解析装置２０Ｂは、それぞれの端末分離結果及び受信データを照合・測位装置４０へ伝送する。
【００６４】
また、照合・測位装置４０は、通信解析装置２０Ａ及び通信解析装置２０Ｂからの分離結果及び受信データを受信し、それらから端末毎の位置特定を行い、その結果を表示装置３０へ伝送する。表示装置３０は、通信解析装置２０Ａ、２０Ｂで得た信号分離結果や、照合・測位装置４０で得た端末位置結果を表示したり記録したりする。
【００６５】
つぎに、この実施の形態２に係る通信解析システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図１０は、この発明の実施の形態２に係る通信解析システムの２つの通信解析装置の動作を説明するための図である。
【００６７】
各端末１−３、４−７での動作は、上記の実施の形態１と同様である。受信装置１０Ａ及び受信装置１０Ｂは、それぞれの受信信号に対してアレー信号処理等を用いて測角を行なう。各受信信号と測角結果を対応させたデータを、実施の形態１と同様の方法で、夫々対応する通信解析装置２０Ａ或いは通信解析装置２０Ｂへ送出する。
【００６８】
通信解析装置２０Ａ及び通信解析装置２０Ｂの動作は、実施の形態１の通信解析装置２０の動作と同様である。結果の出力先が実施の形態１とは異なり、照合・測位装置４０への出力となる。また、各受信信号の測角結果も合わせて照合・測位装置４０へ出力する。
【００６９】
照合・測位装置４０は、通信解析装置２０Ａ、２０Ｂから、受信信号（生データ）、ネットワーク分離結果、端末分離結果及び測角結果を受信する。通信解析装置２０Ａ及び通信解析装置２０Ｂでの端末分離結果に対して、時間相関処理を行う事でその相関ピークが最も高い値が得られる場合の信号同士を同一の端末からの信号として照合識別し、通信解析装置２０Ａからの端末分離結果と、通信解析装置２０Ｂからの端末分離結果を関連付ける。
【００７０】
その結果、受信装置１０Ａ及び受信装置１０Ｂの位置は既知であり、２つの受信装置１０Ａ、１０Ｂでの同一端末に対する測角結果（各通信解析装置２０Ａ、２０Ｂでの端末分離結果に対して夫々測角結果が割り振られている）を用いる事で、例えば三角測量等を用いる事で端末の測位を行い、位置特定を行う。照合・測位装置４０は、受信信号（生データ）、ネットワーク分離結果、端末分離結果及び端末位置特定結果の情報の中から任意のデータを表示装置３０へ出力する。
【００７１】
図１０（ａ）及び（ｂ）は、通信解析装置２０Ａでの端末分離結果と、通信解析装置２０Ｂでの端末分離結果を示す。受信装置１０Ａ及び受信装置１０Ｂの位置が違う為、受信装置間での各端末１−３、４−７からの受信時刻そのものは異なるが、同一のフレーム周期で送信される為、受信装置１０Ａ及び受信装置１０Ｂでの受信時間間隔は同一となり、相関処理のピークが得られる際の信号同士を同一の端末として照合・測位装置４０は識別する。
【００７２】
表示装置３０では、照合・測位装置４０から得た結果の表示や記録を行なう。
【００７３】
以上のように、この実施の形態２は、２つの受信装置１０Ａ、１０Ｂ、通信解析装置２０Ａ、２０Ｂ及び照合・測位装置４０を構成する事で、実施の形態１では行なえなかった端末位置特定が行う事が出来る。
【００７４】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る通信解析システムについて説明する。
【００７５】
上記の実施の形態２では、受信装置１０Ａ、１０Ｂ及び通信解析装置２０Ａ、２０Ｂがそれぞれ２つであったが、この実施の形態３では、受信装置及び通信解析装置の数を増やして３つ以上とする。
【００７６】
基本的には実施の形態２と同様の動作を行なう。照合・測位装置４０では、扱うデータの数が受信装置及び端末装置の数分増加する。この影響により複数測位結果が得られる場合は、最小二乗法等を用いて最適解を求める。
【００７７】
以上のように、この実施の形態３は、受信装置及び通信解析装置を増やす事で、端末位置特定結果の推定精度を向上させる事が出来る。
【符号の説明】
【００７８】
１−７ 端末、１０ 受信装置、１０Ａ、１０Ｂ 受信装置、２０ 通信解析装置、２０Ａ、２０Ｂ 通信解析装置、２１ 周期性検出部、２２ 分離部、３０ 表示装置、４０ 照合・測位装置、２１１ 受信時刻検出部、２１２ 相関処理部、２１３ ピーク検出部、２１４ ＰＲＩ変換部、２１５ 誤差補正部、２２１ ネットワーク分離部、２２２ 端末分離部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のネットワークにそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信する受信装置と、
この受信装置から得られる混信受信信号に対して所定のアルゴリズムを適用する通信解析装置とを備え、
前記通信解析装置は、
混信受信信号から、各ネットワークの端末が通信を行なう通信周期を検出する周期性検出部と、
前記周期性検出部により検出した各ネットワークの通信周期に基づき、各受信信号の検定を行い、各受信信号を端末毎に分離する分離部とを含む
ことを特徴とする通信解析システム。
【請求項２】
前記周期性検出部は、受信信号の通信諸元を利用せずに、各受信信号の受信時刻情報のみを用いて通信周期を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の通信解析システム。
【請求項３】
前記周期性検出部は、
各受信信号から受信時刻のみを検出する受信時刻検出部と、
前記受信時刻検出部により検出した受信時刻のみを情報としてもつパルス信号を相関処理する相関処理部と、
前記相関処理部で得た相関結果に対して相関ピークを検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部により検出した相関ピークに対してＰＲＩ変換を行い、相関ピークから高調波成分及び誤検出信号成分を除去して通信周期を算出するＰＲＩ変換部とを含む
ことを特徴とする請求項２記載の通信解析システム。
【請求項４】
前記相関処理部は、受信信号の通信諸元を利用できる場合、相関処理において通信諸元を参照して、解析対象とする通信諸元を持つ信号以外の信号に対しては相関ピークを与えない、又は相関を低くする処理を行なう
ことを特徴とする請求項３記載の通信解析システム。
【請求項５】
前記ピーク検出部は、前記相関処理部で得た相関結果の全ての信号に対して、
ピーク判定対象信号から所定のガード信号数離れた位置の信号から、判定信号数Ｎから得られるＮ／２個の信号の和を、ピーク判定対象信号を中心に前後で算出して２つの閾値候補とし、
２つの閾値候補の大小比較を行い、大きい閾値候補を第１の仮の閾値とし、
第１の仮の閾値に対して、２／Ｎで除算する事で平均化して第２の仮の閾値とし、
第２の仮の閾値に対して、所定の閾値係数Ｋ倍して最終的な閾値とし、
ピーク判定対象信号と最終的な閾値とを大小比較し、最終的な閾値を超えたものをピークとして抽出する
ことを特徴とする請求項３記載の通信解析システム。
【請求項６】
前記周期性検出部は、
前記ＰＲＩ変換部により算出した全ての通信周期に対して、（検算対象の信号の通信周期）＋（誤差許容範囲）の範囲に存在する算出通信周期を削除する誤差補正部をさらぶ含む
ことを特徴とする請求項３記載の通信解析システム。
【請求項７】
前記分離部は、
全ての受信信号に対して、前記周期性検出部により検出した通信周期及びその整数倍の位置に信号が存在するか検定を行い、全ての受信信号に対して対応する通信周期を割り振り、同一通信周期の信号を同一ネットワーク内の信号として、受信信号を所属するネットワーク毎に分離するネットワーク分離部と、
前記ネットワーク分離部により分離した各ネットワーク内の信号に対して、各ネットワークの通信周期の整数倍の位置の信号を同一端末からの信号として分離する端末分離部とを含む
ことを特徴とする請求項１記載の通信解析システム。
【請求項８】
前記ネットワーク分離部は、
受信信号の失検出及び誤検出を考慮し、判定対象信号を基準として、第１の所定数連続の通信周期間隔の中に第２の所定数（第２の所定数≦第１の所定数）以上信号が存在する場合に、判定対象信号に対して判定を行っていた通信周期を関連付け、関連付けられた通信周期が同一の信号を同一のネットワークの信号に分離する
ことを特徴とする請求項７記載の通信解析システム。
【請求項９】
前記端末分離部は、
前記ネットワーク分離部により分離したネットワーク毎の信号列に対して、夫々対応する通信周期で検定を行い、検定対象信号の通信周期の整数倍の位置に存在する端末を同一端末として分離する
ことを特徴とする請求項７記載の通信解析システム。
【請求項１０】
アレーアンテナを有し、複数のネットワークにそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信し、各受信信号に対して測角を行う第１の受信装置と、
アレーアンテナを有し、複数のネットワークにそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信し、各受信信号に対して測角を行う第２の受信装置と、
前記第１の受信装置からの各受信信号の受信時刻情報のみを用いて各ネットワークの通信周期を検出し、検出した通信周期に基づき、各受信信号を端末毎に分離する第１の通信解析装置と、
前記第２の受信装置からの各受信信号の受信時刻情報のみを用いて各ネットワークの通信周期を検出し、検出した通信周期に基づき、各受信信号を端末毎に分離する第２の通信解析装置と、
前記第１及び第２の通信解析装置からの端末分離結果及び測角結果に基づき、端末毎の位置特定を行う照合・測位装置と
を備えたことを特徴とする通信解析システム。
【請求項１】
複数のネットワークにそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信する受信装置と、
この受信装置から得られる混信受信信号に対して所定のアルゴリズムを適用する通信解析装置とを備え、
前記通信解析装置は、
混信受信信号から、各ネットワークの端末が通信を行なう通信周期を検出する周期性検出部と、
前記周期性検出部により検出した各ネットワークの通信周期に基づき、各受信信号の検定を行い、各受信信号を端末毎に分離する分離部とを含む
ことを特徴とする通信解析システム。
【請求項２】
前記周期性検出部は、受信信号の通信諸元を利用せずに、各受信信号の受信時刻情報のみを用いて通信周期を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の通信解析システム。
【請求項３】
前記周期性検出部は、
各受信信号から受信時刻のみを検出する受信時刻検出部と、
前記受信時刻検出部により検出した受信時刻のみを情報としてもつパルス信号を相関処理する相関処理部と、
前記相関処理部で得た相関結果に対して相関ピークを検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部により検出した相関ピークに対してＰＲＩ変換を行い、相関ピークから高調波成分及び誤検出信号成分を除去して通信周期を算出するＰＲＩ変換部とを含む
ことを特徴とする請求項２記載の通信解析システム。
【請求項４】
前記相関処理部は、受信信号の通信諸元を利用できる場合、相関処理において通信諸元を参照して、解析対象とする通信諸元を持つ信号以外の信号に対しては相関ピークを与えない、又は相関を低くする処理を行なう
ことを特徴とする請求項３記載の通信解析システム。
【請求項５】
前記ピーク検出部は、前記相関処理部で得た相関結果の全ての信号に対して、
ピーク判定対象信号から所定のガード信号数離れた位置の信号から、判定信号数Ｎから得られるＮ／２個の信号の和を、ピーク判定対象信号を中心に前後で算出して２つの閾値候補とし、
２つの閾値候補の大小比較を行い、大きい閾値候補を第１の仮の閾値とし、
第１の仮の閾値に対して、２／Ｎで除算する事で平均化して第２の仮の閾値とし、
第２の仮の閾値に対して、所定の閾値係数Ｋ倍して最終的な閾値とし、
ピーク判定対象信号と最終的な閾値とを大小比較し、最終的な閾値を超えたものをピークとして抽出する
ことを特徴とする請求項３記載の通信解析システム。
【請求項６】
前記周期性検出部は、
前記ＰＲＩ変換部により算出した全ての通信周期に対して、（検算対象の信号の通信周期）＋（誤差許容範囲）の範囲に存在する算出通信周期を削除する誤差補正部をさらぶ含む
ことを特徴とする請求項３記載の通信解析システム。
【請求項７】
前記分離部は、
全ての受信信号に対して、前記周期性検出部により検出した通信周期及びその整数倍の位置に信号が存在するか検定を行い、全ての受信信号に対して対応する通信周期を割り振り、同一通信周期の信号を同一ネットワーク内の信号として、受信信号を所属するネットワーク毎に分離するネットワーク分離部と、
前記ネットワーク分離部により分離した各ネットワーク内の信号に対して、各ネットワークの通信周期の整数倍の位置の信号を同一端末からの信号として分離する端末分離部とを含む
ことを特徴とする請求項１記載の通信解析システム。
【請求項８】
前記ネットワーク分離部は、
受信信号の失検出及び誤検出を考慮し、判定対象信号を基準として、第１の所定数連続の通信周期間隔の中に第２の所定数（第２の所定数≦第１の所定数）以上信号が存在する場合に、判定対象信号に対して判定を行っていた通信周期を関連付け、関連付けられた通信周期が同一の信号を同一のネットワークの信号に分離する
ことを特徴とする請求項７記載の通信解析システム。
【請求項９】
前記端末分離部は、
前記ネットワーク分離部により分離したネットワーク毎の信号列に対して、夫々対応する通信周期で検定を行い、検定対象信号の通信周期の整数倍の位置に存在する端末を同一端末として分離する
ことを特徴とする請求項７記載の通信解析システム。
【請求項１０】
アレーアンテナを有し、複数のネットワークにそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信し、各受信信号に対して測角を行う第１の受信装置と、
アレーアンテナを有し、複数のネットワークにそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信し、各受信信号に対して測角を行う第２の受信装置と、
前記第１の受信装置からの各受信信号の受信時刻情報のみを用いて各ネットワークの通信周期を検出し、検出した通信周期に基づき、各受信信号を端末毎に分離する第１の通信解析装置と、
前記第２の受信装置からの各受信信号の受信時刻情報のみを用いて各ネットワークの通信周期を検出し、検出した通信周期に基づき、各受信信号を端末毎に分離する第２の通信解析装置と、
前記第１及び第２の通信解析装置からの端末分離結果及び測角結果に基づき、端末毎の位置特定を行う照合・測位装置と
を備えたことを特徴とする通信解析システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１１９８９９（Ｐ２０１１−１１９８９９Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４４２０（Ｐ２００９−２７４４２０）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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