電波利用の調査方法及び装置
【課題】 携帯電話の基地局、無線ＬＡＮ、パーソナル無線のように同一周波数帯を多数の利用者が共用利用するシステムにおいて、高い周波数分解能で且つ同時性を保証しつつトラフィックのモニタリングを行い、地域ごとの周波数割当ての適正化をしうる電波利用の調査方法及び装置を提供する。
【解決手段】 受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録し、記録された受信電波のスペクトルパターンを典型的なスペクトルパターンと比較して受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出し、受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて電波利用の調査を行う。
【解決手段】 受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録し、記録された受信電波のスペクトルパターンを典型的なスペクトルパターンと比較して受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出し、受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて電波利用の調査を行う。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話の基地局や無線ＬＡＮのように同一周波数帯を多数の利用者が共用利用するシステムにおける電波利用の調査方法及び装置に係り、特に、トラフィックのモニタリングを行い地域ごとの周波数割当てを適正化しうる電波利用の調査方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話の基地局、無線ＬＡＮ、パーソナル無線のように同一周波数帯を多数の利用者が共用利用するシステムでは、電波利用状況の監査及び調査は、重要無線局への混信障害を未然に予測・対処するため或いはシステムや地域ごとの周波数割当ての適正化を行ううえで極めて重要である。
【０００３】従来の電波利用の調査方法及び装置は、図３R>３に示すようなアナログ掃引型のスペクトラムアナライザを用い、時間・周波数の累積モニタを行うものであった。
【０００４】図３の電波利用の調査装置において、アンテナから受信された電波は、アナログ掃引型のスペクトラムアナライザに入力される。スペクトラムアナライザでは、周波数を掃引しながら各周波数毎における電波強度が調査される。スペクトラムアナライザにより観測された周波数スペクトラムは経時観測され、周波数スペクトラムの時間変化が調査される。こうして得られた周波数スペクトラムの時間変化を解析することにより、各周波数帯における電波利用状況及びその時間変化を調査することができる。
【０００５】このような電波利用の調査は各センサ局において個別に行われており、システムや地域ごとの周波数割当ての適正化を行うにあたっては、各センサ局において測定された観測結果を互いに照らし合わせ、人的処理によって周波数割当ての適正化が行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のアナログ掃引型のスペクトラムアナライザを用いた電波利用の調査方法では、高い周波数分解能を得るためには各周波数帯における観測時間を長くする必要があり、その結果、一つの周波数スペクトラムを得るためには長時間の観測が必要であった。また、調査が必要な全周波数域を同時に観察できないため周波数スペクトルの同時性が保証できなかった。特に、高い周波数分解能を得るべく観測時間を長くするほどに観測データの同時性が劣化し、観測漏れの可能性も高かった。
【０００７】また、広い周波数範囲に渡って高い周波数分解能で且つ短時間で変化する周波数スペクトラムを調査するには、毎秒数百万ものデータを解析し整理する必要があり、観測データの解析が困難であった。また、観測データ量が膨大なため、データ転送に長時間を要していた。
【０００８】また、地域ごとのデータを統合整理する処理を人手に頼っていたため、地域ごとの周波数割当ての適正化に長時間を要し、また、十分な適正化を行うことはできなかった。
【０００９】本発明の目的は、携帯電話の基地局、無線ＬＡＮ、パーソナル無線のように同一周波数帯を多数の利用者が共用利用するシステムにおいて、高い周波数分解能で且つ同時性を保証しつつトラフィックのモニタリングを行い、地域ごとの周波数割当ての適正化をしうる電波利用の調査方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電波を受信する受信機と、前記受信機による受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録する第１のメモリと、典型的なスペクトルパターンを記録する第２のメモリと、前記第１のメモリに記録された前記受信電波のスペクトルパターンと、前記第２のメモリに記録された前記典型的なスペクトルパターンとを比較し、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出するパターン比較部と、前記パターン比較部により抽出された前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を、前記時間情報とともに記録する第３のメモリとを有し、前記第３のメモリに記録された前記受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて、電波利用の調査を行うことを特徴とする電波利用の調査装置によって達成される。
【００１１】また、上記の電波利用の調査装置において、前記受信機は、受信中心周波数を切り換えて前記受信電波を受信し、前記受信機により出力された中間周波数出力信号をフーリエ変換処理することにより、前記受信電波の周波数スペクトルを得るようにしてもよい。
【００１２】また、上記の電波利用の調査装置において、前記第３のメモリは、前記典型的なスペクトルパターンのうちで前記受信電波のスペクトルパターンと最も相関が高いパターンの番号、前記受信電波のスペクトルパターンのスペクトル振幅レベル、及び／又は、前記受信電波のスペクトルパターンの中心周波数を、前記時間情報とともに記録するようにしてもよい。
【００１３】また、上記目的は、受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録し、記録された前記受信電波のスペクトルパターンを、典型的なスペクトルパターンと比較して、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出し、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて電波利用の調査を行うことを特徴とする電波利用の調査方法によっても達成される。
【００１４】また、上記の電波利用の調査方法において、受信中心周波数を切り換えて前記受信電波を受信し、受信機により出力された中間周波数出力信号をフーリエ変換することにより、前記受信電波の前記周波数スペクトルを得るようにしてもよい。
【００１５】また、上記の電波利用の調査方法において、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴として、前記典型的なスペクトルパターンのうちで前記受信電波のスペクトルパターンに最も相関が高いスペクトルパターンの番号、前記受信電波のスペクトルパターンのスペクトル振幅レベル、及び／又は、前記受信電波のスペクトルパターンの中心周波数を抽出するようにしてもよい。
【００１６】また、上記の電波利用の調査方法において、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を経時的に記録し、前記受信電波の時間連続性の判定を行うようにしてもよい。
【００１７】また、上記の電波利用の調査方法において、複数のセンサ局において前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出する処理を行い、それらの結果をセンタ局に転送するようにしてもよい。
【００１８】また、上記の電波利用の調査方法において、前記センタ局において、前記複数のセンサ局間から転送されたスペクトル相関に基づいて電波発信源及び／又はその数を推定し、時間、場所及び／又は周波数ごとに分類・整理するようにしてもよい。
【００１９】また、上記の電波利用の調査方法において、前記複数のセンサ局では、前記時間情報を互いに同期させるようにしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による電波利用の調査方法及び装置について図１及び図２を用いて説明する。
【００２１】図１は本実施形態による電波利用の調査方法及び装置を示す図、図２は本実施形態による電波利用の調査方法及び装置を実現する監視施設の一例を示す図である。
【００２２】はじめに、本実施形態による電波利用の調査装置について図１を用いて説明する。
【００２３】電波を受信するＲＦ受信機１０には、ＲＦ受信機１０より出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器：Analog-Digital Converter）１２が接続されている。ＡＤＣ１２には、ＡＤＣ１２から出力された信号をフーリエ変換して周波数スペクトラムを得るためのＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transformation）処理部１４が接続されている。ＦＦＴ処理部１４には、観測された周波数スペクトラムを蓄積するスペクトルデータメモリ１６が接続されている。
【００２４】ＲＦ受信機１０及びスペクトルデータメモリ１６には、周波数切換制御部１８が接続されており、ＲＦ受信機１０の受信中心周波数を制御するとともに、受信中心周波数に応じたフレーム毎にスペクトルデータメモリ１６に周波数スペクトラムを蓄積するようになっている。
【００２５】スペクトルデータメモリ１６は、パターン比較部２０に接続されている。パターン比較部２０は、一般に利用されている通信方式のスペクトルや過去に妨害原因となった前例のあるスペクトルなどの典型的なスペクトル形状を記憶したスペクトルテンプレート２２に接続されている。これにより、パターン比較部２０は、スペクトルデータメモリ１６からのパターン情報とスペクトルテンプレート２２からのパターン情報を比較し、その結果をテンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に転送するようになっている。
【００２６】スペクトルデータメモリ１６及びテンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４は、比較周波数制御部２６に接続されており、比較中心周波数を掃引してスペクトルデータメモリ１６の内容とスペクトルテンプレート２２の内容のパターン比較を行い、相関が最も高いテンプレート番号、スペクトル振幅レベル及びそのスペクトルの中心周波数を時間情報とともにテンプレート圧縮スペクトルデータメモリに転送するようになっている。
【００２７】また、周波数切換制御部１８、比較周波数制御部２６、テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４は、時計２８に接続されており、電波が受信されたときの時間情報と関連づけて、スペクトルデータメモリ１６へのデータの蓄積、テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４へのデータの蓄積ができるようになっている。
【００２８】次に、本実施形態による電波利用の調査装置の動作及び電波利用の調査方法について図１を用いて説明する。
【００２９】まず、周波数切換制御部１８により、ＲＦ受信機１０の受信中心周波数を設定する。電波を受信したＲＦ受信機１０からは、受信電波及び設定された受信中心周波数に応じたＩＦ（中間周波数：Intermediate-Frequency）出力信号が出力される。
【００３０】ＲＦ受信機１０により出力されたＩＦ出力信号は、ＡＤＣ１２によってアナログ・デジタル変換される。アナログ・デジタル変換された信号はＦＦＴ処理部１４に入力され、ＦＦＴ処理部１４によって周波数スペクトルの解析が行われる。周波数スペクトルの解析結果は、スペクトルデータメモリ１６に記録される。
【００３１】スペクトルデータメモリ１６には、周波数切換制御部１８から入力された周波数切換制御信号に同期して、ＦＦＴ処理部１４から入力された周波数スペクトルデータが順次記録されるようになっている。但し、ＲＦ受信機１０の受信中心周波数の切換周波数間隔が、ＦＦＴ処理部１４により解析される周波数スペクトルの範囲よりも少し狭くなるように設定されている。すなわち、ＦＦＴスペクトル解析の周波数範囲は、スペクトルデータメモリ１６上で一部オーバーラップして記録される。これは、受信中心周波数を切り換えることでスペクトル解析の時間同時性の保証ができなくなることを防止するためである。特に、ＦＦＴ解析スペクトルの端の部分がフレーム不連続となることを防止するためである。
【００３２】スペクトルデータメモリ１６には、時間変化に対するスペクトルの変化の様子が各測定フレーム毎に連続記録される。この記録データは、例えば１００Ｈｚ分解能で１００ＭＨｚ帯域の周波数スペクトルを毎秒２回程度観測したものとすれば、数百万単位の情報となる。したがって、これをこのまま通信回線を通じてデータ転送したり、このままの形で長時間のデータをセンサ局内に記録することは極めて難しい。
【００３３】そこで、本実施形態による電波利用の調査装置では、一般に利用されている通信方式のスペクトル形状（ＰＤＣ、ＰＨＳ、ＣＤＭＡなどのスペクトルパターン）及び過去に妨害原因となった前例のあるスペクトル形状等をスペクトルテンプレート２２としてパターン情報を記憶しておき、一定時間毎に比較周波数制御部２６で比較中心周波数を掃引してスペクトルデータメモリ１６の内容とスペクトルテンプレート２２の内容とのパターン比較を行い、相関が最も高いテンプレート番号、スペクトル振幅レベル及びそのスペクトルの中心周波数を時間情報とともにテンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に記録することとしている。こうすることで、情報量を大幅に低減（例えば一万分の一程度）することができる。
【００３４】なお、このパターン比較では、一つの時刻スペクトルデータのみで相関値の評価を行うのではなく、２つ以上の時刻に渡って連続してそのスペクトルパターンが観察されることも考慮して評価する。
【００３５】ここで、スペクトルデータメモリ１６の内容ａm（ｆ）とスペクトルテンプレート２２の内容ｂn（ｆ）のパターン比較は、スペクトルテンプレート２２に記憶されているスペクトルの周波数範囲を、−ｗ／２≦ｆ≦ｗ／２として、且つ、各スペクトルテンプレート２２の平均振幅が規格化されているものとして、以下に示す相関値γm,n（ｆ0，Ｖ）で比較することができる。
【００３６】
【数１】
【００３７】但し、ｆ0は観測スペクトルの比較中心周波数、Ｖはその平均振幅であり以下の式で与えられる。
【００３８】
【数２】
【００３９】また、式（１）のスペクトルパターン比較において、観測スペクトルの変動幅及び受信機のノイズフロアを考慮した場合、各スペクトルテンプレートをｂnL（ｆ）≦ｂnH（ｆ）として振動幅を許容し、受信機のノイズフロアをＣ（ｆ）とすれば、式（１）の相関値を以下のように変更することができる。
【００４０】
【数３】
【００４１】但し、ｖ（ｆ）は、ａm（ｆ＋ｆ0）≦Ｃ（ｆ）ならばｖ（ｆ）＝０とし、ａm（ｆ＋ｆ0）＞Ｃ（ｆ）において
【００４２】
【数４】
【００４３】とする。
【００４４】次いで、周波数切換制御部１８によりＲＦ受信機１０の受信中心周波数を切り換えて上記の処理を繰り返し、観測すべき周波数範囲の全域に渡って電波利用の調査を行うとともに、その時間経過を観測し、テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に記憶する。
【００４５】このようにして、テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に記憶された情報は、後述するようにセンタ局に転送され、処理される。
【００４６】なお、上記一連の処理は、すべて内部の時計２８に基づいて制御し、スペクトル情報と時間情報とを密接に関連づけ、テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に記憶しておく。また、時計２８を、ＧＰＳ電波などの基準信号によって同期させることにより、他のセンサ局との間で精密に時刻の一致をとることができる。こうすることで、センタ局に送られた各センサ局データの統合処理において時間情報を正確に関連づけることができる。
【００４７】次に、センタ局内におけるデータ処理について図２を用いて説明する。
【００４８】図２に示すように、センタ局とセンサ局とは、例えばＩＳＤＮ回線などの回線を通じて相互にデータのやり取りができるようになっている。
【００４９】センタ局からセンサ局に対してデータの転送要求が出されると、センサ局ではテンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４のデータ検索を行い、同一中心周波数、同一テンプレート番号の連続性を考慮して、無線局別利用時間分類データを作成し、センタ局に転送する。
【００５０】センサ局のテンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に蓄積されたデータを基に作成される無線局別利用時間分類データは、情報量を圧縮したものであり、また、スペクトルの中心周波数、帯域幅、スペクトル振幅レベル、相関が最も高いテンプレート番号を時間情報とともに簡明化したものである。したがって、データの転送に長時間を要することはなく、また、後述のセンタ局における処理はコンピュータにより容易に行うことができる。
【００５１】センタ局では、複数のセンサ局のデータを基に、センサ局間での無線局利用時間分類の比較・整理を行う。例えば、複数のセンサ局で、同一時間帯に同一中心波長で同一のテンプレート番号の電波が確認されたとすると、その電波は一つの無線局（広域無線局）によるものとして分類整理することができる。他方、一のセンサ局のみで、ある時間帯にある同一中心波長であるテンプレート番号を有する電波が確認されたとすると、その電波は地域別無線局によるものとして分類整理することができる。また、統合データ整理では、センサ局別や地域別に無線局の出現状況や周波数別の利用時間累計を容易に求めることができる。
【００５２】このようにセンタ局で処理したデータは、例えば、周波数帯域毎に使用している時間を表すグラフとして、或いは、周波数帯域毎に使用時間の累計を表すグラフとして、整理することができる。
【００５３】このように、本実施形態によれば、受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録し、記録された受信電波のスペクトルパターンを典型的なスペクトルパターンと比較して受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出し、受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて電波利用の調査を行うので、受信電波の記録データを大幅に削減することができる。これにより、センサ局とセンタ局との間のデータ転送がきわめて容易となり、また、記録データの解析・整理も容易となる。
【００５４】また、受信中心周波数を切り換えて受信電波を受信し、受信機により出力されたＩＦ出力信号をＦＦＴ処理することにより受信電波の周波数スペクトルを得、時間情報とともに記録するので、高い周波数分解能で且つ同時性を保証しつつトラフィックのモニタリングを行うことができる。
【００５５】また、複数のセンサ局において受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出する処理を行い、センタ局において、センサ局間から転送されたスペクトル相関に基づいて電波発信源及びその数を推定し、時間、場所、周波数ごとに分類・整理するので、地域ごとの周波数割当ての適正化を容易に行うことができる。
【００５６】本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００５７】例えば、上記実施形態では、ＲＦ受信機１０、ＡＤＣ１２及びＦＦＴ処理部１４をそれぞれ一つずつ設けたが、これらをそれぞれ複数用意して並列処理してもよい。こうすることで、異なる受信中心周波数において同時に電波利用の調査を行うことができる。
【００５８】また、ＡＤＣ１２の前にフィルタを挿入し、或いは、ＦＦＴ処理部１４の前に各種窓関数を作用させるようにしてもよい。
【００５９】また、ＲＦ受信機１２等の周波数特性を補償するために校正手段を追加してもよい。
【００６０】また、パターン比較は、スペクトルテンプレート１６の圧縮、伸長や複数テンプレートデータの合成に対応させることができる。
【００６１】また、スペクトルデータメモリ１６は２フレーム以上の記録が可能であれば、順次書き換え方式としてもよい。
【００６２】また、スペクトル分析手段として、ＦＦＴの代わりに、ウォルシュ変換やウェーブレッド変換をもちいてもよい。
【００６３】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録し、記録された受信電波のスペクトルパターンを典型的なスペクトルパターンと比較して受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出し、受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて電波利用の調査を行うので、受信電波の記録データを大幅に削減することができる。これにより、センサ局とセンタ局との間のデータ転送がきわめて容易となり、また、記録データの解析・整理も容易となる。
【００６４】また、受信中心周波数を切り換えて受信電波を受信し、受信機により出力された中間周波数出力信号をフーリエ変換処理することにより受信電波の周波数スペクトルを得、時間情報とともに記録するので、高い周波数分解能で且つ同時性を保証しつつトラフィックのモニタリングを行うことができる。
【００６５】また、複数のセンサ局において受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出する処理を行い、センタ局において、センサ局間から転送されたスペクトル相関に基づいて電波発信源及びその数を推定し、時間、場所、周波数ごとに分類・整理するので、地域ごとの周波数割当ての適正化を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電波利用の調査方法及び装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による電波利用の調査方法及び装置を実現する監視施設の一例を示す概略図である。
【図３】従来の電波利用の調査方法及び装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１０…ＲＦ受信機
１２…ＡＤＣ
１４…ＦＦＴ処理部
１６…スペクトルデータメモリ
１８…周波数切換制御部
２０…パターン比較部
２２…スペクトルテンプレート
２４…テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ
２６…比較周波数制御部
２８…時計
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話の基地局や無線ＬＡＮのように同一周波数帯を多数の利用者が共用利用するシステムにおける電波利用の調査方法及び装置に係り、特に、トラフィックのモニタリングを行い地域ごとの周波数割当てを適正化しうる電波利用の調査方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話の基地局、無線ＬＡＮ、パーソナル無線のように同一周波数帯を多数の利用者が共用利用するシステムでは、電波利用状況の監査及び調査は、重要無線局への混信障害を未然に予測・対処するため或いはシステムや地域ごとの周波数割当ての適正化を行ううえで極めて重要である。
【０００３】従来の電波利用の調査方法及び装置は、図３R>３に示すようなアナログ掃引型のスペクトラムアナライザを用い、時間・周波数の累積モニタを行うものであった。
【０００４】図３の電波利用の調査装置において、アンテナから受信された電波は、アナログ掃引型のスペクトラムアナライザに入力される。スペクトラムアナライザでは、周波数を掃引しながら各周波数毎における電波強度が調査される。スペクトラムアナライザにより観測された周波数スペクトラムは経時観測され、周波数スペクトラムの時間変化が調査される。こうして得られた周波数スペクトラムの時間変化を解析することにより、各周波数帯における電波利用状況及びその時間変化を調査することができる。
【０００５】このような電波利用の調査は各センサ局において個別に行われており、システムや地域ごとの周波数割当ての適正化を行うにあたっては、各センサ局において測定された観測結果を互いに照らし合わせ、人的処理によって周波数割当ての適正化が行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のアナログ掃引型のスペクトラムアナライザを用いた電波利用の調査方法では、高い周波数分解能を得るためには各周波数帯における観測時間を長くする必要があり、その結果、一つの周波数スペクトラムを得るためには長時間の観測が必要であった。また、調査が必要な全周波数域を同時に観察できないため周波数スペクトルの同時性が保証できなかった。特に、高い周波数分解能を得るべく観測時間を長くするほどに観測データの同時性が劣化し、観測漏れの可能性も高かった。
【０００７】また、広い周波数範囲に渡って高い周波数分解能で且つ短時間で変化する周波数スペクトラムを調査するには、毎秒数百万ものデータを解析し整理する必要があり、観測データの解析が困難であった。また、観測データ量が膨大なため、データ転送に長時間を要していた。
【０００８】また、地域ごとのデータを統合整理する処理を人手に頼っていたため、地域ごとの周波数割当ての適正化に長時間を要し、また、十分な適正化を行うことはできなかった。
【０００９】本発明の目的は、携帯電話の基地局、無線ＬＡＮ、パーソナル無線のように同一周波数帯を多数の利用者が共用利用するシステムにおいて、高い周波数分解能で且つ同時性を保証しつつトラフィックのモニタリングを行い、地域ごとの周波数割当ての適正化をしうる電波利用の調査方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電波を受信する受信機と、前記受信機による受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録する第１のメモリと、典型的なスペクトルパターンを記録する第２のメモリと、前記第１のメモリに記録された前記受信電波のスペクトルパターンと、前記第２のメモリに記録された前記典型的なスペクトルパターンとを比較し、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出するパターン比較部と、前記パターン比較部により抽出された前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を、前記時間情報とともに記録する第３のメモリとを有し、前記第３のメモリに記録された前記受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて、電波利用の調査を行うことを特徴とする電波利用の調査装置によって達成される。
【００１１】また、上記の電波利用の調査装置において、前記受信機は、受信中心周波数を切り換えて前記受信電波を受信し、前記受信機により出力された中間周波数出力信号をフーリエ変換処理することにより、前記受信電波の周波数スペクトルを得るようにしてもよい。
【００１２】また、上記の電波利用の調査装置において、前記第３のメモリは、前記典型的なスペクトルパターンのうちで前記受信電波のスペクトルパターンと最も相関が高いパターンの番号、前記受信電波のスペクトルパターンのスペクトル振幅レベル、及び／又は、前記受信電波のスペクトルパターンの中心周波数を、前記時間情報とともに記録するようにしてもよい。
【００１３】また、上記目的は、受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録し、記録された前記受信電波のスペクトルパターンを、典型的なスペクトルパターンと比較して、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出し、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて電波利用の調査を行うことを特徴とする電波利用の調査方法によっても達成される。
【００１４】また、上記の電波利用の調査方法において、受信中心周波数を切り換えて前記受信電波を受信し、受信機により出力された中間周波数出力信号をフーリエ変換することにより、前記受信電波の前記周波数スペクトルを得るようにしてもよい。
【００１５】また、上記の電波利用の調査方法において、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴として、前記典型的なスペクトルパターンのうちで前記受信電波のスペクトルパターンに最も相関が高いスペクトルパターンの番号、前記受信電波のスペクトルパターンのスペクトル振幅レベル、及び／又は、前記受信電波のスペクトルパターンの中心周波数を抽出するようにしてもよい。
【００１６】また、上記の電波利用の調査方法において、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を経時的に記録し、前記受信電波の時間連続性の判定を行うようにしてもよい。
【００１７】また、上記の電波利用の調査方法において、複数のセンサ局において前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出する処理を行い、それらの結果をセンタ局に転送するようにしてもよい。
【００１８】また、上記の電波利用の調査方法において、前記センタ局において、前記複数のセンサ局間から転送されたスペクトル相関に基づいて電波発信源及び／又はその数を推定し、時間、場所及び／又は周波数ごとに分類・整理するようにしてもよい。
【００１９】また、上記の電波利用の調査方法において、前記複数のセンサ局では、前記時間情報を互いに同期させるようにしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態による電波利用の調査方法及び装置について図１及び図２を用いて説明する。
【００２１】図１は本実施形態による電波利用の調査方法及び装置を示す図、図２は本実施形態による電波利用の調査方法及び装置を実現する監視施設の一例を示す図である。
【００２２】はじめに、本実施形態による電波利用の調査装置について図１を用いて説明する。
【００２３】電波を受信するＲＦ受信機１０には、ＲＦ受信機１０より出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器：Analog-Digital Converter）１２が接続されている。ＡＤＣ１２には、ＡＤＣ１２から出力された信号をフーリエ変換して周波数スペクトラムを得るためのＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transformation）処理部１４が接続されている。ＦＦＴ処理部１４には、観測された周波数スペクトラムを蓄積するスペクトルデータメモリ１６が接続されている。
【００２４】ＲＦ受信機１０及びスペクトルデータメモリ１６には、周波数切換制御部１８が接続されており、ＲＦ受信機１０の受信中心周波数を制御するとともに、受信中心周波数に応じたフレーム毎にスペクトルデータメモリ１６に周波数スペクトラムを蓄積するようになっている。
【００２５】スペクトルデータメモリ１６は、パターン比較部２０に接続されている。パターン比較部２０は、一般に利用されている通信方式のスペクトルや過去に妨害原因となった前例のあるスペクトルなどの典型的なスペクトル形状を記憶したスペクトルテンプレート２２に接続されている。これにより、パターン比較部２０は、スペクトルデータメモリ１６からのパターン情報とスペクトルテンプレート２２からのパターン情報を比較し、その結果をテンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に転送するようになっている。
【００２６】スペクトルデータメモリ１６及びテンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４は、比較周波数制御部２６に接続されており、比較中心周波数を掃引してスペクトルデータメモリ１６の内容とスペクトルテンプレート２２の内容のパターン比較を行い、相関が最も高いテンプレート番号、スペクトル振幅レベル及びそのスペクトルの中心周波数を時間情報とともにテンプレート圧縮スペクトルデータメモリに転送するようになっている。
【００２７】また、周波数切換制御部１８、比較周波数制御部２６、テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４は、時計２８に接続されており、電波が受信されたときの時間情報と関連づけて、スペクトルデータメモリ１６へのデータの蓄積、テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４へのデータの蓄積ができるようになっている。
【００２８】次に、本実施形態による電波利用の調査装置の動作及び電波利用の調査方法について図１を用いて説明する。
【００２９】まず、周波数切換制御部１８により、ＲＦ受信機１０の受信中心周波数を設定する。電波を受信したＲＦ受信機１０からは、受信電波及び設定された受信中心周波数に応じたＩＦ（中間周波数：Intermediate-Frequency）出力信号が出力される。
【００３０】ＲＦ受信機１０により出力されたＩＦ出力信号は、ＡＤＣ１２によってアナログ・デジタル変換される。アナログ・デジタル変換された信号はＦＦＴ処理部１４に入力され、ＦＦＴ処理部１４によって周波数スペクトルの解析が行われる。周波数スペクトルの解析結果は、スペクトルデータメモリ１６に記録される。
【００３１】スペクトルデータメモリ１６には、周波数切換制御部１８から入力された周波数切換制御信号に同期して、ＦＦＴ処理部１４から入力された周波数スペクトルデータが順次記録されるようになっている。但し、ＲＦ受信機１０の受信中心周波数の切換周波数間隔が、ＦＦＴ処理部１４により解析される周波数スペクトルの範囲よりも少し狭くなるように設定されている。すなわち、ＦＦＴスペクトル解析の周波数範囲は、スペクトルデータメモリ１６上で一部オーバーラップして記録される。これは、受信中心周波数を切り換えることでスペクトル解析の時間同時性の保証ができなくなることを防止するためである。特に、ＦＦＴ解析スペクトルの端の部分がフレーム不連続となることを防止するためである。
【００３２】スペクトルデータメモリ１６には、時間変化に対するスペクトルの変化の様子が各測定フレーム毎に連続記録される。この記録データは、例えば１００Ｈｚ分解能で１００ＭＨｚ帯域の周波数スペクトルを毎秒２回程度観測したものとすれば、数百万単位の情報となる。したがって、これをこのまま通信回線を通じてデータ転送したり、このままの形で長時間のデータをセンサ局内に記録することは極めて難しい。
【００３３】そこで、本実施形態による電波利用の調査装置では、一般に利用されている通信方式のスペクトル形状（ＰＤＣ、ＰＨＳ、ＣＤＭＡなどのスペクトルパターン）及び過去に妨害原因となった前例のあるスペクトル形状等をスペクトルテンプレート２２としてパターン情報を記憶しておき、一定時間毎に比較周波数制御部２６で比較中心周波数を掃引してスペクトルデータメモリ１６の内容とスペクトルテンプレート２２の内容とのパターン比較を行い、相関が最も高いテンプレート番号、スペクトル振幅レベル及びそのスペクトルの中心周波数を時間情報とともにテンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に記録することとしている。こうすることで、情報量を大幅に低減（例えば一万分の一程度）することができる。
【００３４】なお、このパターン比較では、一つの時刻スペクトルデータのみで相関値の評価を行うのではなく、２つ以上の時刻に渡って連続してそのスペクトルパターンが観察されることも考慮して評価する。
【００３５】ここで、スペクトルデータメモリ１６の内容ａm（ｆ）とスペクトルテンプレート２２の内容ｂn（ｆ）のパターン比較は、スペクトルテンプレート２２に記憶されているスペクトルの周波数範囲を、−ｗ／２≦ｆ≦ｗ／２として、且つ、各スペクトルテンプレート２２の平均振幅が規格化されているものとして、以下に示す相関値γm,n（ｆ0，Ｖ）で比較することができる。
【００３６】
【数１】
【００３７】但し、ｆ0は観測スペクトルの比較中心周波数、Ｖはその平均振幅であり以下の式で与えられる。
【００３８】
【数２】
【００３９】また、式（１）のスペクトルパターン比較において、観測スペクトルの変動幅及び受信機のノイズフロアを考慮した場合、各スペクトルテンプレートをｂnL（ｆ）≦ｂnH（ｆ）として振動幅を許容し、受信機のノイズフロアをＣ（ｆ）とすれば、式（１）の相関値を以下のように変更することができる。
【００４０】
【数３】
【００４１】但し、ｖ（ｆ）は、ａm（ｆ＋ｆ0）≦Ｃ（ｆ）ならばｖ（ｆ）＝０とし、ａm（ｆ＋ｆ0）＞Ｃ（ｆ）において
【００４２】
【数４】
【００４３】とする。
【００４４】次いで、周波数切換制御部１８によりＲＦ受信機１０の受信中心周波数を切り換えて上記の処理を繰り返し、観測すべき周波数範囲の全域に渡って電波利用の調査を行うとともに、その時間経過を観測し、テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に記憶する。
【００４５】このようにして、テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に記憶された情報は、後述するようにセンタ局に転送され、処理される。
【００４６】なお、上記一連の処理は、すべて内部の時計２８に基づいて制御し、スペクトル情報と時間情報とを密接に関連づけ、テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に記憶しておく。また、時計２８を、ＧＰＳ電波などの基準信号によって同期させることにより、他のセンサ局との間で精密に時刻の一致をとることができる。こうすることで、センタ局に送られた各センサ局データの統合処理において時間情報を正確に関連づけることができる。
【００４７】次に、センタ局内におけるデータ処理について図２を用いて説明する。
【００４８】図２に示すように、センタ局とセンサ局とは、例えばＩＳＤＮ回線などの回線を通じて相互にデータのやり取りができるようになっている。
【００４９】センタ局からセンサ局に対してデータの転送要求が出されると、センサ局ではテンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４のデータ検索を行い、同一中心周波数、同一テンプレート番号の連続性を考慮して、無線局別利用時間分類データを作成し、センタ局に転送する。
【００５０】センサ局のテンプレート圧縮スペクトルデータメモリ２４に蓄積されたデータを基に作成される無線局別利用時間分類データは、情報量を圧縮したものであり、また、スペクトルの中心周波数、帯域幅、スペクトル振幅レベル、相関が最も高いテンプレート番号を時間情報とともに簡明化したものである。したがって、データの転送に長時間を要することはなく、また、後述のセンタ局における処理はコンピュータにより容易に行うことができる。
【００５１】センタ局では、複数のセンサ局のデータを基に、センサ局間での無線局利用時間分類の比較・整理を行う。例えば、複数のセンサ局で、同一時間帯に同一中心波長で同一のテンプレート番号の電波が確認されたとすると、その電波は一つの無線局（広域無線局）によるものとして分類整理することができる。他方、一のセンサ局のみで、ある時間帯にある同一中心波長であるテンプレート番号を有する電波が確認されたとすると、その電波は地域別無線局によるものとして分類整理することができる。また、統合データ整理では、センサ局別や地域別に無線局の出現状況や周波数別の利用時間累計を容易に求めることができる。
【００５２】このようにセンタ局で処理したデータは、例えば、周波数帯域毎に使用している時間を表すグラフとして、或いは、周波数帯域毎に使用時間の累計を表すグラフとして、整理することができる。
【００５３】このように、本実施形態によれば、受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録し、記録された受信電波のスペクトルパターンを典型的なスペクトルパターンと比較して受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出し、受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて電波利用の調査を行うので、受信電波の記録データを大幅に削減することができる。これにより、センサ局とセンタ局との間のデータ転送がきわめて容易となり、また、記録データの解析・整理も容易となる。
【００５４】また、受信中心周波数を切り換えて受信電波を受信し、受信機により出力されたＩＦ出力信号をＦＦＴ処理することにより受信電波の周波数スペクトルを得、時間情報とともに記録するので、高い周波数分解能で且つ同時性を保証しつつトラフィックのモニタリングを行うことができる。
【００５５】また、複数のセンサ局において受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出する処理を行い、センタ局において、センサ局間から転送されたスペクトル相関に基づいて電波発信源及びその数を推定し、時間、場所、周波数ごとに分類・整理するので、地域ごとの周波数割当ての適正化を容易に行うことができる。
【００５６】本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００５７】例えば、上記実施形態では、ＲＦ受信機１０、ＡＤＣ１２及びＦＦＴ処理部１４をそれぞれ一つずつ設けたが、これらをそれぞれ複数用意して並列処理してもよい。こうすることで、異なる受信中心周波数において同時に電波利用の調査を行うことができる。
【００５８】また、ＡＤＣ１２の前にフィルタを挿入し、或いは、ＦＦＴ処理部１４の前に各種窓関数を作用させるようにしてもよい。
【００５９】また、ＲＦ受信機１２等の周波数特性を補償するために校正手段を追加してもよい。
【００６０】また、パターン比較は、スペクトルテンプレート１６の圧縮、伸長や複数テンプレートデータの合成に対応させることができる。
【００６１】また、スペクトルデータメモリ１６は２フレーム以上の記録が可能であれば、順次書き換え方式としてもよい。
【００６２】また、スペクトル分析手段として、ＦＦＴの代わりに、ウォルシュ変換やウェーブレッド変換をもちいてもよい。
【００６３】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録し、記録された受信電波のスペクトルパターンを典型的なスペクトルパターンと比較して受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出し、受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて電波利用の調査を行うので、受信電波の記録データを大幅に削減することができる。これにより、センサ局とセンタ局との間のデータ転送がきわめて容易となり、また、記録データの解析・整理も容易となる。
【００６４】また、受信中心周波数を切り換えて受信電波を受信し、受信機により出力された中間周波数出力信号をフーリエ変換処理することにより受信電波の周波数スペクトルを得、時間情報とともに記録するので、高い周波数分解能で且つ同時性を保証しつつトラフィックのモニタリングを行うことができる。
【００６５】また、複数のセンサ局において受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出する処理を行い、センタ局において、センサ局間から転送されたスペクトル相関に基づいて電波発信源及びその数を推定し、時間、場所、周波数ごとに分類・整理するので、地域ごとの周波数割当ての適正化を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電波利用の調査方法及び装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による電波利用の調査方法及び装置を実現する監視施設の一例を示す概略図である。
【図３】従来の電波利用の調査方法及び装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１０…ＲＦ受信機
１２…ＡＤＣ
１４…ＦＦＴ処理部
１６…スペクトルデータメモリ
１８…周波数切換制御部
２０…パターン比較部
２２…スペクトルテンプレート
２４…テンプレート圧縮スペクトルデータメモリ
２６…比較周波数制御部
２８…時計
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電波を受信する受信機と、前記受信機による受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録する第１のメモリと、典型的なスペクトルパターンを記録する第２のメモリと、前記第１のメモリに記録された前記受信電波のスペクトルパターンと、前記第２のメモリに記録された前記典型的なスペクトルパターンとを比較し、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出するパターン比較部と、前記パターン比較部により抽出された前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を、前記時間情報とともに記録する第３のメモリとを有し、前記第３のメモリに記録された前記受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて、電波利用の調査を行うことを特徴とする電波利用の調査装置。
【請求項２】 請求項１記載の電波利用の調査装置において、前記受信機は、受信中心周波数を切り換えて前記受信電波を受信し、前記受信機により出力された中間周波数出力信号をフーリエ変換処理することにより、前記受信電波の周波数スペクトルを得ることを特徴とする電波利用の調査装置。
【請求項３】 請求項１又は２記載の電波利用の調査装置において、前記第３のメモリは、前記典型的なスペクトルパターンのうちで前記受信電波のスペクトルパターンと最も相関が高いパターンの番号、前記受信電波のスペクトルパターンのスペクトル振幅レベル、及び／又は、前記受信電波のスペクトルパターンの中心周波数を、前記時間情報とともに記録することを特徴とする電波利用の調査装置。
【請求項４】 受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録し、記録された前記受信電波のスペクトルパターンを、典型的なスペクトルパターンと比較して、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出し、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて電波利用の調査を行うことを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項５】 請求項４記載の電波利用の調査方法において、受信中心周波数を切り換えて前記受信電波を受信し、受信機により出力された中間周波数出力信号をフーリエ変換処理することにより、前記受信電波の前記周波数スペクトルを得ることを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項６】 請求項４又は５記載の電波利用の調査方法において、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴として、前記典型的なスペクトルパターンのうちで前記受信電波のスペクトルパターンに最も相関が高いスペクトルパターンの番号、前記受信電波のスペクトルパターンのスペクトル振幅レベル、及び／又は、前記受信電波のスペクトルパターンの中心周波数を抽出することを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項７】 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の電波利用の調査方法において、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を経時的に記録し、前記受信電波の時間連続性の判定を行うことを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項８】 請求項４乃至７のいずれか１項に記載の電波利用の調査方法において、複数のセンサ局において前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出する処理を行い、それらの結果をセンタ局に転送することを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項９】 請求項８記載の電波利用の調査方法において、前記センタ局において、前記複数のセンサ局間から転送されたスペクトル相関に基づいて電波発信源及び／又はその数を推定し、時間、場所及び／又は周波数ごとに分類・整理することを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項１０】 請求項８又は９記載の電波利用の調査方法において、前記複数のセンサ局では、前記時間情報を互いに同期させることを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項１】 電波を受信する受信機と、前記受信機による受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録する第１のメモリと、典型的なスペクトルパターンを記録する第２のメモリと、前記第１のメモリに記録された前記受信電波のスペクトルパターンと、前記第２のメモリに記録された前記典型的なスペクトルパターンとを比較し、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出するパターン比較部と、前記パターン比較部により抽出された前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を、前記時間情報とともに記録する第３のメモリとを有し、前記第３のメモリに記録された前記受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて、電波利用の調査を行うことを特徴とする電波利用の調査装置。
【請求項２】 請求項１記載の電波利用の調査装置において、前記受信機は、受信中心周波数を切り換えて前記受信電波を受信し、前記受信機により出力された中間周波数出力信号をフーリエ変換処理することにより、前記受信電波の周波数スペクトルを得ることを特徴とする電波利用の調査装置。
【請求項３】 請求項１又は２記載の電波利用の調査装置において、前記第３のメモリは、前記典型的なスペクトルパターンのうちで前記受信電波のスペクトルパターンと最も相関が高いパターンの番号、前記受信電波のスペクトルパターンのスペクトル振幅レベル、及び／又は、前記受信電波のスペクトルパターンの中心周波数を、前記時間情報とともに記録することを特徴とする電波利用の調査装置。
【請求項４】 受信電波を周波数スペクトルとして時間情報とともに記録し、記録された前記受信電波のスペクトルパターンを、典型的なスペクトルパターンと比較して、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出し、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴に基づいて電波利用の調査を行うことを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項５】 請求項４記載の電波利用の調査方法において、受信中心周波数を切り換えて前記受信電波を受信し、受信機により出力された中間周波数出力信号をフーリエ変換処理することにより、前記受信電波の前記周波数スペクトルを得ることを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項６】 請求項４又は５記載の電波利用の調査方法において、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴として、前記典型的なスペクトルパターンのうちで前記受信電波のスペクトルパターンに最も相関が高いスペクトルパターンの番号、前記受信電波のスペクトルパターンのスペクトル振幅レベル、及び／又は、前記受信電波のスペクトルパターンの中心周波数を抽出することを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項７】 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の電波利用の調査方法において、前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を経時的に記録し、前記受信電波の時間連続性の判定を行うことを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項８】 請求項４乃至７のいずれか１項に記載の電波利用の調査方法において、複数のセンサ局において前記受信電波のスペクトルパターンの特徴を抽出する処理を行い、それらの結果をセンタ局に転送することを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項９】 請求項８記載の電波利用の調査方法において、前記センタ局において、前記複数のセンサ局間から転送されたスペクトル相関に基づいて電波発信源及び／又はその数を推定し、時間、場所及び／又は周波数ごとに分類・整理することを特徴とする電波利用の調査方法。
【請求項１０】 請求項８又は９記載の電波利用の調査方法において、前記複数のセンサ局では、前記時間情報を互いに同期させることを特徴とする電波利用の調査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００１−２４４９０１（Ｐ２００１−２４４９０１Ａ）
【公開日】平成１３年９月７日（２００１．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−５３２１８（Ｐ２０００−５３２１８）
【出願日】平成１２年２月２９日（２０００．２．２９）
【出願人】（３９０００５１７５）株式会社アドバンテスト (1,005)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年９月７日（２００１．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年２月２９日（２０００．２．２９）
【出願人】（３９０００５１７５）株式会社アドバンテスト (1,005)
【Ｆターム（参考）】
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