特開 2022-122613 受信機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022122613

(43)【公開日】2022-08-23

(54)【発明の名称】受信機

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/16 20060101AFI20220816BHJP

   H04W 24/08 20090101ALI20220816BHJP

   H04W 88/02 20090101ALI20220816BHJP

【ＦＩ】

H04B1/16 Z

H04W24/08

H04W88/02 151

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021019958

(22)【出願日】2021-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】100116687

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 爾

(74)【代理人】

【識別番号】100098383

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 純子

(74)【代理人】

【識別番号】100155860

【弁理士】

【氏名又は名称】藤松 正雄

(72)【発明者】

【氏名】小林 篤

(72)【発明者】

【氏名】内田 貴

【テーマコード（参考）】

5K061

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K061CC02

5K061CC31

5K061JJ24

5K067EE12

5K067EE16

(57)【要約】

【課題】同時に複数の監視対象の電波を監視することが可能な受信機を提供する。
【解決手段】広帯域監視用受信機６２は、監視対象となり得る複数の無線装置（無線装置５０（１）～５０（ｎ）や無線装置５２）の電波の帯域を含む広帯域の電波を受信する受信部７０と、受信部７０による受信信号を中間周波数に変換する周波数変換器７１と、周波数変換器による周波数変換後の信号に対する復調処理を実行する複数の復調ブロック７７－１～７７－ｍとを備える。また、複数の復調ブロック７７－１～７７－ｍは、周波数変換後の信号に対して、異なる複数の復調処理を同時に実行できるように構成される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

監視対象の電波を監視する機能を備えた受信機において、
複数の監視対象の電波の帯域を含む広帯域の電波を受信する受信部と、
前記受信部による受信信号を中間周波数に変換する周波数変換器と、
前記周波数変換器による周波数変換後の信号に対する復調処理を実行する復調処理部とを備え、
前記復調処理部は、前記周波数変換後の信号に対して、異なる複数の復調処理を同時に実行できることを特徴とする受信機。

【請求項2】

請求項１に記載の受信機において、
前記復調処理部は、前記複数の監視対象の電波の周波数、帯域幅、変調方式に応じた複数の復調処理を同時に実行することを特徴とする受信機。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の受信機において、
前記復調処理部は、処理内容をプログラム可能なデバイスにより構成されることを特徴とする受信機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、監視対象の電波を監視する機能を備えた受信機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の無線機（受信機）は、任意の周波数に同調し、必要な電波信号を受信して復調するものであった。また、同時に電波監視を行う機能を備えた受信機も実用されている。電波監視機能付き受信機は、例えば、監視エリア内で行われる無線通信やその発信源の無線装置を監視するために使用される監視用受信機である。

【0003】

図１には、従来例として、監視用受信機を備えた無線通信システムの構成例が示されている。同図では、監視エリア内に、既知の監視対象であるｎ台の無線装置１０（１）～１０（ｎ）と、未知の監視対象である１台の無線装置１２が存在している。また、電波監視のために、ｎ台の無線装置１０（１）～１０（ｎ）に対応するｎ台の監視用受信機２０（１）～２０（ｎ）と、これら監視用受信機と通信する監視サーバ２４とを備えた監視システム２５が配備されている。

【0004】

図１の構成では、複数の無線装置の電波監視を行うには、少なくとも、監視対象の無線装置と同数の監視用受信機が必要となる。このため、監視できる無線装置の数が制限されるという問題があった。この問題を解決するために、１台で複数の無線装置を監視することも検討されている。

【0005】

図２には、従来例として、監視用受信機を備えた無線通信システムの別の構成例が示されている。図２の無線通信システムは、ｎ台の監視用受信機２０（１）～２０（ｎ）に代えて、複数の無線装置を監視可能な広帯域監視用受信機２２を備えている。広帯域監視用受信機２２は、図３に示すように、広帯域にわたって電波（周波数）を掃引する方式で、複数の無線装置の電波監視を行うことが可能である。しかしながら、この方式では、掃引タイミングによってはデータ信号を取りこぼす可能性があるため、同時に複数の無線装置を監視することはできなかった。

【0006】

複数の無線装置と通信する受信機に関しては、以下のような発明が提案されている。例えば、特許文献１には、親局が、複数の子局から受信した周波数のＲＦ信号を、周波数コンバータにてＩＦ信号に変換し、ＡＤコンバータにて各子局に応じた周波数成分を抽出し、復調処理を行う発明が開示されている。また、特許文献２には、無線機が、異なる周波数の各々の帯域における通信状況を把握し、未使用の帯域を束ねた形態で無線通信を行う発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１８－１４８２８９号公報

【特許文献2】特開２０１９－５０５３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

図１の構成は、周波数帯域の使用効率としては、非効率な無線通信システムである。また、既知の監視対象に応じた数の監視用受信機が必要であり、無線通信システムを簡易（小型、ローコスト、低消費電力など）に構成することは難しかった。監視用受信機を１台にまとめた図２の構成では、周波数帯域の使用効率としては、効率的な無線通信システムである。しかしながら、複数の無線装置の監視を同時に行うことはできないので、瞬時な判定をすることは不向きであった。また、図１、図２の構成のいずれも、監視用受信機で収集したデータを自システム内でのみ使用することしか想定していないので、広範なエリアを監視するのに不向きであった。

【0009】

本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、同時に複数の監視対象の電波を監視することが可能な受信機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するために、本発明に係る受信機は、以下のように構成される。
すなわち、監視対象の電波を監視する機能を備えた受信機において、複数の監視対象の電波の帯域を含む広帯域の電波を受信する受信部と、受信部による受信信号を中間周波数に変換する周波数変換器と、周波数変換器による周波数変換後の信号に対する復調処理を実行する復調処理部とを備え、復調処理部は、周波数変換後の信号に対して、異なる複数の復調処理を同時に実行できることを特徴とする。

【0011】

ここで、本発明に係る受信機の復調処理部は、複数の監視対象の電波の周波数、帯域幅、変調方式に応じた複数の復調処理を同時に実行し得る。

【0012】

また、本発明に係る受信機の受信機復調処理部は、処理内容をプログラム可能なデバイスにより構成され得る。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、同時に複数の監視対象の電波を監視することが可能な受信機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】従来例に係る監視用受信機を備えた無線通信システムの構成例を示す図である。

【図2】従来例に係る広帯域監視用受信機を備えた無線通信システムの構成例を示す図である。

【図3】図２の広帯域監視用受信機による受信スペクトラム波形例を示す図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る広帯域監視用受信機を備えた無線通信システムの第１構成例を示す図である。

【図5】図４の広帯域監視用受信機による受信スペクトラム波形例を示す図である。

【図6】図４の広帯域監視用受信機の構成例を示す図である。

【図7】図４の広帯域監視用受信機の動作例を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る広帯域監視用受信機を備えた無線通信システムの第２構成例を示す図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る広帯域監視用受信機を備えた無線通信システムの第３構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の一実施形態に係る広帯域監視用受信機について、図面を参照して説明する。但し、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し、繰り返しの説明を省略することがある。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であり、本発明の解釈を限定するものではない。

【0016】

（第１構成例）
図４には、本発明の一実施形態に係る広帯域監視用受信機を備えた無線通信システムの第１構成例を示してある。同図では、監視エリア内に、既知の監視対象であるｎ台の無線装置５０（１）～５０（ｎ）と、未知の監視対象である１台の無線装置５２が存在している。また、電波監視のために、複数の無線装置を監視可能な広帯域監視用受信機６２と、この広帯域監視用受信機と通信する監視サーバ６４とを備えた監視システム６５が配備されている。本例では、それぞれ異なる監視エリアを監視する複数の監視システム（図４では、監視システム６５－Ａと監視システム６５－Ｂの２つ）を備え、各システムの監視サーバ６４が互いに通信可能に接続されている。これにより、複数の監視システムが連携して動作して、広範なエリアの監視を実現することが可能となる。

【0017】

本例の広帯域監視用受信機６２は、従来の広帯域監視用受信機２２とは違い、受信スペクトラム例を図５に示すように、同時に複数の無線装置を監視できるように構成されている。図６には、広帯域監視用受信機６２の構成例を示してある。

【0018】

広帯域監視用受信機６２は、受信部７０と、周波数変換器７１と、フィルタ部７２と、ＡＤ変換器７３と、分配回路７４と、複数であるｍ個のミキサ回路７５－１～７５－ｍ，発振回路７６－１～７６－ｍ，復調ブロック７７－１～７７－ｍと、データ変換回路７８と、外部インタフェース部７９とを備えている。本明細書では、受信部７０からフィルタ部７２までを「ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）段」と称し、それ以降を「広帯域のＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）段」と称する。

【0019】

受信部７０は、複数の監視対象（例えば、無線装置５０（１）～５０（ｎ）及び無線装置５２）の電波の帯域を含む広帯域の電波を受信する。本例の受信部７０は、ＨＦ帯からＥＨＦ帯（３ＭＨｚ～３００ＧＨｚ）までの周波数の電波を受信できるアンテナやＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）等により構成される。

【0020】

周波数変換器７１は、広帯域の受信周波数を任意の周波数帯に分けることを目的としたものであり、受信部７０による受信信号を中間周波数に変換する。また、周波数変換器７１は、任意の発振周波数を局部発振周波数として広帯域のＩＦ段のマッピングを可能とするものであり、例えば、３ＭＨｚ～３０００ＭＨｚ、３０００ＭＨｚ～６０００ＭＨｚ、・・・３０００００ＭＨｚなどのように分割する処理を行う。

【0021】

フィルタ部７２は、周波数変換器７１によって中間周波数に変換された受信信号の周波数範囲を制限するフィルタである。フィルタ部７２としては、通過させる周波数範囲が可変なフィルタや、様々な帯域のフィルタを切り替え可能に有するフィルタ（例えば、ＦＩＬ＿ＢＡＮＫ）などを使用することができる。

【0022】

ＡＤ変換器７３は、フィルタ部７２によってフィルタ処理されたアナログ形式の受信信号をデジタル形式に変換する。

【0023】

分配回路７４は、ＡＤ変換器７３によってデジタル形式に変換された受信信号をｍ個に分岐して、ミキサ回路７５－１～７５－ｍに分配する。

【0024】

ミキサ回路７５－１は、分配回路７４によって分配された受信信号を発振回路７６－１により発振された局部発振周波数と混合して、所定周波数への変換処理を行う。他のミキサ７５－２～７５－ｍも同様である。

【0025】

復調ブロック７７－１は、フィルタ回路８０－１、可変増幅回路８１－１、復調回路８２－１などで構成され、所定方式の復調処理を行う。他の復調ブロック７７－２～７７－ｍも同様である。これら復調ブロック７７－１～７７－ｍを使用することで、複数種類の復調処理を同時に実行することができる。例えば、復調ブロック７７－１はＦＭ復調を行い、これと同時に、復調ブロック７７－２はＡＭ復調を行う。また、このようなアナログ方式の復調処理に限定されず、公衆無線回線で使用されるデジタル方式の復調処理を行うこともできる。

【0026】

データ変換回路７８は、ＡＤ変換器７３によってデジタル形式に変換された受信信号を、そのままの形式で外部出力するためのものである。

【0027】

分配回路７４、ミキサ回路７５－１～７５－ｍ、発振回路７６－１～７６－ｍ、復調ブロック７７－１～７７－ｍ、データ変換回路７８は、処理内容をプログラム可能なデバイス（本明細書では「プログラマブルデバイス」と称する）で構成される。プログラマブルデバイスとしては、例えば、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を用いることができる。したがって、未知の監視対象である無線装置５２が検出された場合にそれに対応した復調処理を実行するように処理内容を動的に書き換えるなど、状況に応じた柔軟な対応が可能となる。

【0028】

外部インタフェース部７９は、広帯域監視用受信機６２と外部とを接続するためのインタフェースであり、種々の外部出力に対応する。外部インタフェース部７９は、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）出力、オーディオ出力などに対応している。また、外部インタフェース部７９は、ＷｉＦｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線出力、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などの有線出力を行うことができる。また、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の記録媒体に出力することもできる。

【0029】

図７には、広帯域監視用受信機６２の動作例を示してある。同図に示すように、広帯域監視用受信機６２は、受信部７０にて周辺の電波を高周波の波形情報として広帯域に受信し、周波数変換器７１及びフィルタ部７２にて周波数変換及びフィルタ処理を施した後に、ＡＤ変換器７３による高速な信号処理にてデジタル信号に変換し、復調ブロック７７－１～７７－ｍによる復調処理にて情報データに変換する。得られた情報データは、外部インタフェース部７９を通じて外部装置（本例では、監視サーバ６４）に提供される。情報データの外部装置への提供は、ネットワークを介して行ってもよく、情報データを記憶させた記録媒体の運搬により行ってもよい。

【0030】

監視サーバ６４は、広帯域監視用受信機６２から出力された情報データを使用して電波解析を行い、周波数、帯域幅、変調方式、通信方式、電波の個癖（固体の識別）などを特定する。また、監視サーバ６４は、情報内容の解析（例えば、音声の場合は会話内容の解析、データの場合は暗号解読や情報内容の解析）を行うこともできる。監視サーバ６４による解析結果（例えば、電波の諸元情報）は、広帯域監視用受信機６２にフィードバックされる。なお、広帯域監視用受信機６２にフィードバックする情報に波形情報を含めることも考えられるが、波形情報はデータ量が多いので、フィードバックするとネットワーク回線が占有される懸念がある。そこで、本例の監視サーバ６４は、波形情報はフィードバックせず、電波の諸元や特徴などの情報を解析結果としてフィードバックする。

【0031】

広帯域監視用受信機６２は、監視サーバ６４からフィードバックされた解析結果に基づいて、既知の監視対象（無線装置５０（１）～５０（ｎ））の特定や、未知の監視対象（無線装置５２）の判別などを行う。また、広帯域監視用受信機６２は、監視サーバ６４による解析結果に基づいてプログラマブルデバイスの処理内容を書き換えて、変調方式などの諸元を電波監視に適したものに変更することも可能である。

【0032】

また、監視サーバ６４は、他のシステムに解析結果を伝達することもできる。例えば、監視システム６５－Ａの監視サーバ６４は、解析結果を監視システム６５－Ｂの監視サーバ６４に送信する。監視システム６５－Ｂの監視サーバ６４は、監視システム６５－Ａから受信した解析結果を自システムの広帯域監視用受信機６２に送信する。これにより、監視システム６５－Ｂの広帯域監視用受信機６２は、監視システム６５－Ａでの解析結果を用いて電波監視を行うことができる。このように、複数の監視システムが連携して動作することで、広範なエリアの監視を実現することが可能である。

【0033】

（第２構成例）
図８には、本発明の一実施形態に係る広帯域監視用受信機を備えた無線通信システムの第２構成例を示してある。第２構成例では、複数の監視システム（本例では、監視システム６５Ａと監視システム６５－Ｂ）の監視サーバ６４が、ネットワークケーブル等の有線回線で接続されたデータ解析装置９０に、広帯域監視用受信機６２から受信した情報データを提供する。データ解析装置９０は、各監視システムから提供された情報データに基づく電波解析を行う。データ解析装置９０は、各監視システムの監視サーバ６４に代替する監視システム毎の電波解析を行ってもよく、各監視システムから提供された情報データに基づく統合的（システム横断的）な電波解析を追加で行ってもよく、これらの両方を行ってもよい。データ解析装置９０による解析結果は、各監視システムの監視サーバ６４へフィードバックされる。このような構成により、広範なエリアの監視を実現できるだけでなく、システムの拡張性や柔軟性を高めることができる。

【0034】

（第３構成例）
図９には、本発明の一実施形態に係る広帯域監視用受信機を備えた無線通信システムの第３構成例を示してある。第３構成例では、上述のデータ解析装置９０が、各監視システムの監視サーバ６４と無線回線を介して接続されている。このような構成により、広範なエリアの監視を実現できるだけでなく、システムの拡張性や柔軟性を更に高めることができる。

【0035】

（まとめ）
以上のように、本例の広帯域監視用受信機６２は、監視対象となり得る複数の無線装置（無線装置５０（１）～５０（ｎ）や無線装置５２）の電波の帯域を含む広帯域の電波を受信する受信部７０と、受信部７０による受信信号を中間周波数に変換する周波数変換器７１と、周波数変換器による周波数変換後の信号に対する復調処理を実行する複数の復調ブロック７７－１～７７－ｍとを備える。また、複数の復調ブロック７７－１～７７－ｍは、周波数変換後の信号に対して、異なる複数の復調処理を同時に実行できるように構成される。

【0036】

このような構成により、本例の広帯域監視用受信機６２は、同時に複数の監視対象の電波を監視することができる。したがって、監視エリア内で行われる無線通信やその発信源の無線装置を監視する無線通信システムを、簡易（小型、ローコスト、低消費電力など）に構築することが可能となる。また、既知又は未知の無線装置の電波により通信妨害などを受けた場合に、その認識や発信源の特定を速やかに行うことができ、通信妨害への抗たん性を高めることが可能となる。

【0037】

以上、本発明について一実施形態に基づいて説明したが、本発明はここに記載された無線通信システムに限定されるものではなく、他の無線通信システムに広く適用することができることは言うまでもない。
また、本発明は、例えば、上記の処理に関する技術的手順を含む方法や、上記の処理をプロセッサにより実行させるためのプログラム、そのようなプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。

【0038】

なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。更に、本発明の範囲は、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、監視エリア内で行われる無線通信やその発信源の無線装置を監視する無線通信システムに利用することができる。

【符号の説明】

【0040】

１０（１）～１０（ｎ），１２：無線装置、 ２０：監視用受信機、 ２２：広帯域監視用受信機、 ２４：監視サーバ、 ２５：監視システム、 ５０（１）～５０（ｎ），５２：無線装置、 ６２：広帯域監視用受信機、 ６４：監視サーバ、 ６５－Ａ，６５－Ｂ：監視システム、 ７０：受信部、 ７１：周波数変換器、 ７２：フィルタ部、 ７３：ＡＤ変換器、 ７４：分配回路、 ７５－１，７５－２：ミキサ回路， ７６－１，７６－２：発振回路， ７７－１～７７－２：復調ブロック、 ７８：データ変換回路、 ７９：外部インタフェース部、 ８０－１，８０－２：フィルタ回路、 ８１－１，８１－２：可変増幅回路、 ８２－１，８２－２復調回路、 ９０：データ解析装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】