JP4893498B2 - 受信装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＷ（Continuous Wave：モールス符号を使った無線通信）変調の信号を受信する受信装置及び制御方法に関するものである。

特許文献１はＣＷ変調信号の受信装置を開示する。該受信装置では、ＣＷ変調の受信信号は、ＩＦ信号に変更されてから、検波器及びピークフィルタを経て、スピーカから可聴音で出力されるようになっている（特許文献１の第２図）。該公報は、また、受信装置において、検波器とピークフィルタに使用する周波数信号を、共通の可変周波数発振器を用いて生成するようにし、使用者が、該可変周波数発振器の周波数を調整することにより、検波器及びピークフィルタをまとめて調整操作できるようにすることを開示している（特許文献１の第１図）。

一方、ＣＷ変調の信号の受信機能を装備する従来の無線機における使用者による操作手順は次のようになっている。

Ｓ１：ＣＷ無線通信が許可されている周波数帯に無線機の受信周波数を合わせる（バンドを変更する）。
Ｓ２：無線機の受信フィルタを帯域の広いものに変更する。
Ｓ３：無線機の受信周波数を少しずつ変更しながら、ＣＷにてモールス符号を送信している送信局を探す。

Ｓ４：ＣＷ音声が聞き易い音になるよう受信周波数を調整する。
Ｓ５：ＣＷ音声のＳ／Ｎが悪い、又は混信が起きている場合にはＩＦフィルタ又はＡＦフィルタの帯域を可変し、聞き易いよう調整する。
Ｓ６：さらにＳ／Ｎを改善する必要がある場合には、ＬＭＳ方式や、ＳＰＡＣ方式等のノイズリダクション機能をＯＮする。
特開平３−１０５２３号公報

従来の無線機におけるＣＷ変調の信号受信操作の問題点は次の通りである。

（１）受信周波数の補正を手動で行う必要があり、受信者が満足できる受信周波数になるまで時間を要するか、又は満足できる受信周波数にすることができない。
（２）フィルタ調整を手動で行う必要があり、受信者が満足できる受信音のＳ／Ｎになるまで時間を要するか、又は満足できるＳ／Ｎにすることができない。

（３）混信している状況において、フィルタ調整において混信を緩和できないことがあり、受信を諦めなければならないときがある。
（４）Ｓ／Ｎを改善するためのノイズリダクション機能は明瞭度をある程度改善するが、音質は不自然なものになる。また現行のノイズリダクション機能では、パルス的なノイズに効果が薄い。
（５）フェージング等により、受信周波数がずれたり、音量が上下したりすることがあり、安定した通信には受信者が適宜受信周波数の調整やゲインの調整を行う必要がある。

特許文献１は、受信装置における検波器及びピークフィルタの調整操作を能率化することは開示するものの、（１）〜（５）の問題に対する解決手段についてはなんら言及していない。

本発明の目的は、（１）〜（５）の問題点全般に対処する受信装置及び制御方法を提供することである。

本発明によれば、受信信号のパワースペクトルを算出する。ＣＷ変調の受信信号が含まれる周波数区分は、パワースペクトルのパワーが大きいことに着目して、周波数区分別のパワーに基づき、ＣＷ変調の受信信号がどの周波数区分に含まれているかを知ることができる。

ＣＷ変調の受信信号が含まれる周波数区分では、そのパワースペクトルのパワーは、キャリヤの受信及び非受信に伴い、パワースペクトルのパワーが十分に大きく変動する。したがって、所望の周波数区分におけるパワースペクトルのパワーの変化に基づきオーディオを出力する。

本発明の受信装置は次の手段を備えている。
ＣＷ無線の周波数帯域の信号を受信する受信手段、
受信信号に係るパワースペクトルを算出するパワースペクトル算出手段、
各周波数区分ごとの前記パワースペクトルのパワーに基づきＣＷ変調の信号が存在する周波数区分を提示する周波数区分提示手段、
周波数区分の提示に基づき選択された周波数区分に対し該周波数区分におけるパワースペクトルのパワーの時間変化に基づきオーディオ信号を生成するオーディオ信号生成手段、及び
前記オーディオ信号に係るオーディオを出力するオーディオ出力手段。

本発明の受信装置制御方法は次のステップを備えている。
ＣＷ無線の周波数帯域の信号を受信するステップ、
受信信号に係るパワースペクトルを算出するステップ、
各周波数区分ごとの前記パワースペクトルのパワーに基づきＣＷ変調の信号が存在する周波数区分を提示するステップ、
周波数区分の提示に基づき選択された周波数区分に対し該周波数区分におけるパワースペクトルのパワーの時間変化に基づきオーディオ信号を生成するステップ、及び
前記オーディオ信号に係るオーディオを出力するステップ。

本発明によれば、ＣＷ変調の周波数帯域において受信した信号のパワースペクトルを算出し、選択した周波数区分におけるパワースペクトルのパワー変化に基づきオーディオを出力するので、ＣＷ変調の受信信号に対して良好なオーディオを出力することができる。

図１は無線機１０の構成図である。無線機１０は、その主要構成部品として、アンテナ１１、受信機１２、Ａ／Ｄ変換器１３、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１８、Ｄ／Ａ変換器５２、アンプ５３、スピーカ５４、表示器５７及び操作パネル６０を備えている。

最初に、図１に記載されている主要語句の意味について説明する。

受信機（符号１２）：ＦＭ，ＡＭ，ＳＳＢ，ＣＷ等のアナログ変調方式の受信機。
Ａ／Ｄ変換器（符号１３）：アナログ信号をデジタル値に変換する装置
Ｄ／Ａ変換器（符号５２）：デジタル値をアナログ信号に変換する装置
ＢＰＦ（符号１９）：バンドパスフィルタ
Ｂｕｆｆｅｒ（符号２０）：バッファ。Ｎポイント過去までのデータを保持できる遅延器。Ｎ個のバッファから成り、各パッファを示すときは、Ｂｕｆｆｅｒ（ｎ）で表わす。ただし、ｎ＝１，２，・・・，Ｎ−１，Ｎである。

Ｗｉｎｄｏｗ（符号２１）：例えば、ハニング窓やハミング窓
｜ＦＦＴ｜＾２（符号２２）：パワースペクトル
ＭＡＸ（符号２３）：パワースペクトルにおける最大パワーのライン（ライン番号Ｌの周波数区分に対応する。）
ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（ｎ）：パワースペクトル。ただし、ｎ＝０，１，２，・・・，Ｎ／２−２，Ｎ／２−１である。
ライン番号Ｌ（符号２３の出力）：ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（ｎ）＝最大パワーである場合には、Ｌ＝ｎとなる。
Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ（ｎ）：ヒストグラム。ただし、ｎ＝０，１，２，・・・，Ｎ／２−２，Ｎ／２−１である。
ライン番号Ｈ（符号３５の出力）：Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ（ｎ）の中から使用者が選択した、ｎの一つ

長期間ヒストグラム（符号２８）：計測期間が長いヒストグラム
短期間ヒストグラム（符号２９）：計測期間が短いヒストグラム
ＣＷ局判定（符号３０）：敷居値以上のＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（ｎ）があった場合、ｎ＝Ｃならば、（ｆｓ／Ｎ）＊Ｃ＜＝ｃｗ＿ｂａｎｄ＜（ｆｓ／Ｎ）＊（Ｃ＋１）を満たす。該ｃｗ＿ｂａｎｄにおいてＣＷ復調信号が有る（ＣＷ局有り）と看做す。
狭帯域パワー出力器（符号３５）：ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）。ただし、 Ｈ＝０，１，２，・・・，Ｎ／２−２，Ｎ／２−１のいずれか。

ＬＰＦ（符号３６）：ローパスフィルタ
ＲｏｌｌＯｆｆ（符号３８）：ロールオフフィルタ
ＣＷオーディオキャリヤ（符号４２，４３）：オーディオ段におけるＣＷキャリヤ
ＣＷオーディオキャリヤ周波数（符号４２，４３）：上記ＣＷオーディオキャリヤの周波数
トーン生成（符号４５）：（テーブル参照等の）正弦波の生成器

ＣＷベースバンド信号：ＣＷのキャリヤ有り無しを示す。ＯＮ（有り）＝１，ＯＦＦ（無し）＝０の２値信号
ＣＷ変調信号：ＲＦ段におけるＣＷ変調信号
ＣＷ復調信号：オーディオ段における可聴のＣＷ信号
ＣＷ再生信号（符号４９）：ＣＷベースバンド信号に、ＣＷオーディオキャリヤ周波数で再構成したトーン信号を乗算することで生成するＣＷ復調信号

ヒストグラムリセット信号（符号３０の出力）：ヒストグラム生成器（符号２８，２９）を初期化するためのリセット信号
オーディオライン切替信号（符号３０の出力）：ＣＷ復調信号かＣＷ再生信号のどちらをＤ／Ａ変換器５２に出力するか制御する信号
オーディオライン切替スイッチ（符号５０）：上記オーディオライン切替信号に制御されるスイッチ
ＣＷオーディオキャリヤ周波数切替信号（符号６０の出力）：選択したＣＷ局の現在の受信キャリヤ周波数か、予め設定されたＣＷオーディオキャリヤ周波数かを制御する信号
ＣＷオーディオキャリヤ周波数切替スイッチ（符号４４）：上記ＣＷオーディオキャリヤ周波数切替信号に制御されるスイッチ

以下、無線機１０について、その処理過程に沿って説明する。

ＣＷ変調の電波は、アンテナ１１により捕捉され、ＲＦ信号となって、アンテナ１１から受信機１２に供給される。アンテナ１１が捕捉する電波には、ＦＭ，ＡＭ，ＳＳＢ，ＣＷ等のアナログ変調方式のものが含まれる。

受信機１２は、所定周波数範囲のＲＦ信号を検波し、オーディオ帯域における可聴な復調信号又はＩＦ信号を生成する。使用者がＣＷ局からのＣＷ変調の信号を受信しようとする場合には、受信機１２の同調周波数は、ＣＷ無線通信が許可されている周波数帯に合わせられる。

Ａ／Ｄ変換器１３は、受信機１２からのアナログ信号をサンプリング周波数ｆｓ（Ｈｚ）にてデジタル化し、それをＤＳＰ１８へ供給する。ＣＷ変調の信号の処理は、ＤＳＰ１８内におけるデジタル信号処理により実現される。Ａ／Ｄ変換器１３におけるサンプリング周波数は必要なオーディオ帯域又はＩＦ帯域を満たすものを選択する。

ＢＰＦ１９は、必須ではないが、必要な帯域のみを抽出するためのものである。バッファ２０は、パワースペクトル生成器２２において実行する高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に必要なポイント数Ｎの遅延データを保持する。高速フーリエ変換式は図２の（１）で示すとおりである。ＮポイントのＦＦＴを行う場合、必要な遅延データはＮポイントであるので、バッファもＮポイント以上のデータを保持できる必要がある。

窓関数適用器２１は、バッファ２０にてバッファされた遅延データに対して所定の窓関数を適用する。窓関数は、例えばハニング窓やハミング窓を用いる。

パワースペクトル生成器２２は、窓関数適用器２１の出力データをＦＦＴし、その出力結果よりパワースペクトルを求める。パワースペクトルを求める式は図２の（２）で示すとおりである。なお、該（２）式中、＊は複素共役を意味する。

バッファ２０〜パワースペクトル生成器２２の一連の処理は、一般的なＦＦＴを用いたフーリエ変換とパワースペクトルの算出方法である。

このとき、ＦＦＴの処理タイミングは、サンプリング周波数ｆｓか、ＣＷの長短点タイミングが再現できる程度でありかつサンプリング周波数より遅いｆｓ／５１２までから適宜選択する。

パワースペクトルの周波数分解能は、ＦＦＴのポイント数Ｎによって決定され、サンプリング周波数がｆｓ（Ｈｚ）であるとすると、その分解能はｆｓ／Ｎ（Ｈｚ）となる。すなわち、１ラインが扱う帯域はｆｓ／Ｎ（Ｈｚ）となる。また、有効な帯域はｆｓ／２（Ｈｚ）であるので、観測するパワースペクトルはＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（ｋ）、ただし、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｎ／２−２，Ｎ／２−１となる。ｋはパワースペクトルにおける周波数区分の番号に対応し、ｋが大きい周波数区分ほど、その周波数が増大している。

パワースペクトルは表示器５７に送られる。表示器５７では、パワースペクトルを図３に示す一般的な形式、すなわち横軸が周波数、縦軸がパワーの折れ線グラフ形式で表示する。使用者は、表示器５７のパワースペクトル表示から、ＣＷ信号が複数同時に聞こえるような混信した状況や、受信周波数のずれを視覚的に確認することができる。

また、パワースペクトルは、最大パワー検索器２３及び狭帯域パワー出力器３５にも送られる。最大パワー検索器２３では、パワースペクトルを構成するＮ／２ラインの内、最大のＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｌ）を検出し、ライン番号Ｌを出力する。

例えば、混信がなく受信状況の良い場合に、ＣＷ変調信号が入感すると、キャリヤが有る時間では、ライン番号Ｌは一定の値を出力し、キャリヤが無い時間では、ライン番号Ｌはノイズに応じて０〜Ｎ／２−１までのランダムな値を取る。

図４は所定のＣＷ変調信号を混信なく良好な受信状況で受信した場合の受信機１２の出力波形を示す図である。また、図５は図４の復調信号に対応する最大パワー検索器２３の出力を示す図である。図５の例では、ライン番号３０近辺でフラットになっている時間範囲がキャリヤ有りであり、上下に振動している時間範囲がキャリヤ無しである。

ライン番号Ｌは、長期間ヒストグラム生成器２８及び短期間ヒストグラム生成器２９に供給され、入力されるＮ／２種類の値に対応するヒストグラムがそれぞれ生成される。このヒストグラムは、ＣＷ局判定器３０に供給される。長期間ヒストグラム生成器２８及び短期間ヒストグラム生成器２９は、リセット時間間隔が異なるのみで、構造は同一となっている。最大パワー検索器２３から長期間ヒストグラム生成器２８及び短期間ヒストグラム生成器２９へ供給されるライン番号Ｌは瞬時的な最大パワーに対する周波数を示すものであるが、ヒストグラムを算出することによって、その算出期間における最大パワーの周波数分布を得ることができる。

図６はライン番号Ｌのヒストグラムである。該ヒストグラム生成方法は、ライン番号Ｌが取り得る値０，１，２，・・・，Ｎ／２−２，Ｎ／２−１のそれぞれにカウンタを設け、ライン番号Ｌが入力されるごとに、対応するカウンタをアップカウントする処理とする。長期間ヒストグラム生成器２８及び短期間ヒストグラム生成器２９のカウント値をそれぞれｈｉｓｔ１（ｋ）， ｈｉｓｔ２（ｋ）とする。ただし， ｋ＝０，１，２，・・・，Ｎ／２−２，Ｎ／２−１とする。

このヒストグラムは永続的に生成されるものではなく、ＣＷ局判定器３０から長期間ヒストグラム生成器２８及び短期間ヒストグラム生成器２９へのヒストグラムリセット信号により前述のカウンタのすべてを０クリアする初期化を行う。長期間ヒストグラム生成器２８及び短期間ヒストグラム生成器２９にはそれぞれ異なる時間間隔でヒストグラムリセット信号が供給される。図７は長期間ヒストグラム生成器２８及び短期間ヒストグラム生成器２９へ供給されるリセット信号を示している。長期間ヒストグラム生成器２８及び短期間ヒストグラム生成器２９のリセット時間間隔をそれぞれｈｉｓｔ＿ｐｅｒｉｏｄ１， ｈｉｓｔ＿ｐｅｒｉｏｄ２と定義すると、ｈｉｓｔ＿ｐｅｒｉｏｄ１＞ｈｉｓｔ＿ｐｅｒｉｏｄ２に設定する。

ＣＷ局判定器３０は、長期間ヒストグラム生成器２８及び短期間ヒストグラム生成器２９から供給されるヒストグラムｈｉｓｔ１（ｋ）， ｈｉｓｔ２（ｋ）よりＣＷ復調信号と認識できる信号が含まれているかどうかの判定を行う。判定は、ｈｉｓｔ１（ｋ）， ｋ＝０，１，２，・・・，Ｎ／２−１と敷居値ｃｗ＿ｄｅｔ＿ｌｅｖｅｌとの比較であり、ｈｉｓｔ１（ｋ）≧ｃｗ＿ｄｅｔ＿ｌｅｖｅｌであるとき、ｋ＝ｃｗ＿ｌｉｎｅとすると、帯域（ｆｓ／Ｎ）＊ｃｗ＿ｌｉｎｅ＜＝ｃｗ＿ｂａｎｄ＜（ｆｓ／Ｎ）＊（ｃｗ＿ｌｉｎｅ＋１）（Ｈｚ）にＣＷ復調信号を含む可能性があると判定する。

ただし、このままではキャリヤＯＮ／ＯＦＦのＣＷ復調信号と、単一のトーン信号（該トーン信号の受信については※１で後述している。）との区別が付かないため、ｈｉｓｔ２（ｃｗ＿ｌｉｎｅ）を複数期間調査し、その値に一定以上の変動が見られる場合に帯域ｃｗ＿ｂａｎｄ、すなわち該当周波数にＣＷ復調信号があると確定する。このようにして、有効な帯域ｆｓ／２に１つ以上のＣＷ復調信号を判定し、ＣＷ送信局があると判断できる場合に、ＣＷ局判定器３０は、表示器５７にＣＷ局検出カーソルをパワースペクトルのグラフに重ねて表示する（図８）。

※１：単一のトーン信号（ビート）は、第三者からの妨害波（意図的なトーン信号の送信）や受信機１２の回路構成による内部ビートを受信している期間に生じる。

図８はａ，ｂ，ｃの３局のＣＷ局を検出した例となっている。信号強度が高い順にａ、ｂ、ｃとカーソル表示している。信号強度の順番は長期間ヒストグラム生成器２８から供給されるｈｉｓｔ１（ｋ）の値より求める。

表示器５７に表示されているスペクトラムは瞬時的なパワーの大小であり、表示のスペクトラムの高い順に検出カーソルが表示されるわけではない。すなわち、各検出カーソルは計数値としてのｈｉｓｔ１（ｋ）に基づき対応の帯域ｃｗ＿ｂａｎｄに表示されるものであり、ｈｉｓｔ１（ｋ）は、瞬時的なパワースペクトルには直接対応付けられておらず、各瞬時のパワースペクトルにおける最大パワーの帯域ｃｗ＿ｂａｎｄをｈｉｓｔ＿ｐｅｒｉｏｄ１の期間、測定したものである。ＣＷ局検出カーソルの更新は、ＣＷ局判定器３０が長期間ヒストグラム生成器２８へリセット信号を出力するタイミング（図７の上段）で行われる。

ＣＷ局検出中に操作パネル６０より、検出中のＣＷ局を選択することができ、選択された場合には、図９に示すＣＷ局検出カーソル表示からどのＣＷ局が選択されているかの表示に変化する。

ＣＷ局が選択されると、その帯域ｃｗ＿ｂａｎｄにおけるＣＷ復調信号のみを音声出力することとし、ｃｗ＿ｂａｎｄを満たすｃｗ＿ｌｉｎｅをライン番号Ｈとして狭帯域パワー出力器３５及びライン番号−周波数変換器４２に出力する。また、ＣＷ局判定器３０からオーディオ経路切替スイッチ５０へオーディオライン切替信号を与え、オーディオラインをＢＰＦ１９から乗算器４９に切り替える。

無線機１０においてＦＭ，ＡＭ，ＳＳＢの各復調信号に係るオーディオをスピーカ５４から出力する場合は、オーディオ経路切替スイッチ５０がＢＰＦ１９側をＤ／Ａ変換器５２へ接続するように、オーディオライン切替信号をＣＷ局判定器３０からオーディオ経路切替スイッチ５０へ送る。また、ＣＷ変調の復調信号をパワースペクトル処理に施すことなく、直接オーディオへ変換する場合も、オーディオ経路切替スイッチ５０がＢＰＦ１９側をＤ／Ａ変換器５２へ接続するように、オーディオライン切替信号をＣＷ局判定器３０からオーディオ経路切替スイッチ５０へ送る。

狭帯域パワー出力器３５はパワースペクトル生成器２２から供給されるＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（ｋ）の内、ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ （Ｈ）を抽出する。これにより目的のＣＷ復調信号のみのパワー変動を得ることができる。

ＣＷ復調信号のキャリヤが有る場合、パワーは高い値になり、キャリヤが無い場合には理想的には０になり、ノイズが有る場合でも、ｆｓ／Ｎ（Ｈｚ）の帯域制限のために、０に近い値が出力される。つまり狭帯域パワー出力器３５の出力値は直流電圧によるキャリヤの有り無しを意味している。

これにより、Ｓ／Ｎが低いＣＷ復調信号であっても、高いＳ／Ｎにてキャリヤ情報を抽出できる。また、ＬＭＳ方式や、ＳＰＡＣ方式によるノイズリダクションでは、混信時に最もパワーがあるＣＷ局しか抽出できなかったが、ＣＷ局を選択し、高いパワーのＣＷ復調信号に隠れがちの小さいパワーのＣＷ復調信号のキャリヤ情報も抽出することができるようになる。

ＬＰＦ３６は、パワーのばたつきを平滑化するものであり、必須ではない。中点判定・二値化器３７は、ＬＰＦ３６の出力から中点電圧ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）を求め、それに対して大小を２値化し単純なＨｉｇｈ／Ｌｏｗの信号とする。２値化するための中点電圧生成は以下のように行う。ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）におけるｎはサンプリング時点を意味する。

Ｌ＝Ｈのとき、ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）＝ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）／２

Ｌ≠Ｈのとき、ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）＝ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ−１）

これにより、中点電圧はキャリヤ有り時に生成及び更新され、キャリヤ無し時は生成済みの中点電圧の遅延データを保持することなる。中点電圧はキャリヤのパワーの大小に追従する。

この中点電圧を利用して、ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）よりＣＷ復調信号のキャリヤ有り無しを示すＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）を生成する。

ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）≧ ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）であるとき、ＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）＝１

ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）＜ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）であるとき、ＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）＝０

図１０はＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）とＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）との関係を示し、図１１は図１０のＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）から生成されたＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）の波形図である。図１０において、ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）及びＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）はそれぞれ実線及び破線で示している。

ロールオフ器３８は、必須ではないが、ＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）の立ち上がり及び立ち下がりを丸め、これにより、ＣＷ復調信号を聴感上良好にする効果を果たす。ロールオフ器３８の出力は乗算器４９に供給される。図１２はロールオフ器３８が図１１の中点判定・二値化器３７の出力波形を入力されたときのロールオフ器３８の出力波形を示している。

ライン番号−周波数変換器４２では、ライン番号Ｈから該当する周波数ｆｃｗｒｘを求め、選択したＣＷ局のオーディオキャリヤ周波数とする。ｆｃｗｒｘは下記の式により表わされる。なお、ライン番号−周波数変換器４２及び後述のＣＷオーディオキャリヤ周波数設定器４３の出力としてのオーディオキャリヤ周波数は、可聴周波数ではなく、可聴周波数へ変換する基になる周波数情報である。ライン番号−周波数変換器４２及びＣＷオーディオキャリヤ周波数設定器４３が出力する周波数情報から可聴周波数への変換は、後述するように、トーン生成器４５においてテーブル参照等に基づき行なわれる。

ｆｃｗｒｘ＝（ｆｓ／Ｎ）＊Ｈ（Ｈｚ）

ＣＷオーディオキャリヤ周波数設定器４３は、予め設定しておくＣＷオーディオキャリヤ周波数を生成する。該ＣＷオーディオキャリヤ周波数は、使用者の好みの周波数として設定される。選択スイッチ４４は、ライン番号−周波数変換器４２からの周波数ｆｃｗｒｘ及びＣＷオーディオキャリヤ周波数設定器４３のＣＷオーディオキャリヤ周波数の一方を選択する。使用者は操作パネル６０を操作することにより、ＣＷオーディオキャリヤ周波数切替信号が選択スイッチ４４に供給され、選択スイッチ４４が切り替わる。

ライン番号−周波数変換器４２側は、受信しているＣＷ復調信号の周波数となり、ＣＷオーディオキャリヤ周波数設定器４３側は固定のものである。ＣＷオーディオキャリヤ周波数設定器４３側を選ぶと、受信周波数を同調する手間が省け、いつでも使用者の好みの周波数とすることになる。

トーン生成器４５は、テーブル参照等の形式で選択スイッチ４４から供給される周波数に対応する可聴帯域周波数のトーン信号（正弦波：図１３参照）を生成する。乗算器４９は、トーン生成器４５からのトーン信号（図１３）と、ロールオフ器３８からのＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）（図１２）を乗算する。その結果、ＣＷ復調信号が再生される（図１４参照）。なお、図１３は波形を明瞭にするために、時間軸方向へ拡大して示している。また、図１４では、波形が黒く塗り潰されてしまっているが、時間軸方向へ拡大すると、該部分は、振幅一定の正弦波の波形となる。

Ｄ／Ａ変換器５２では、デジタル値をアナログ信号に変換し、該アナログ信号は、アンプ５３にて増幅され、スピーカ５４から再生ＣＷ復調信号の音声が出力される。

この無線機１０では、フェージングの影響で受信音量が大きく変化するような時に、安定した音量で受信することができる。なぜならば、狭帯域パワー出力器３５においてＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ （Ｈ）を抽出し（図１０の実線）、中点判定・二値化器３７において、該ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ （Ｈ）の中点電圧ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）を敷居値として算出し（図１０の破線）、各時点のＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ （Ｈ）とＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）との対比に基づき中点判定・二値化器３７において二値のＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）を生成し（図１１）、乗算器４９において該二値のＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）に基づき再生ＣＷ復調信号を生成し（図１４）、これにより、スピーカ５４からのオーディオは再生ＣＷ復調信号に依拠したものとなるからである。

この無線機１０では、受信周波数が使用者の好みに合っていなくても、常に好みの周波数でＣＷ復調信号が出力されるようにできるため、詳細な同調の操作を行う必要がない。なぜならば、使用者が、操作パネル６０を操作して、選択スイッチ４４がＣＷオーディオキャリヤ周波数設定器４３の出力の方を選択するように切り替えれば、スピーカ５４から出力されるオーディオは、使用者好みの周波数にすることができるからである。

この無線機１０では、混信時にいくつかの復調信号の中から小さく聞こえるＣＷ復調信号を聴きたい場合、そのＣＷ復調信号のみを聴くことができる。なぜならば、狭帯域パワー出力器３５が抽出してＬＰＦ３６へ出力するＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ （Ｈ）は、幅を非常に限定されたｆｓ／Ｎ（Ｈｚ）の帯域のものであり、混信原因になる近傍帯域のＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（ｋ）はＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ （Ｈ）から排除されているからである。

この無線機１０では、復調信号のＳ／Ｎが悪く、ＣＷ復調信号の内容を把握できない場合でも、ノイズ無しのＣＷ復調信号が出力されるので、明瞭度が非常に高くなる。なぜならば、中点判定・二値化器３７が、ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）と敷居値のＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）との対比から二値のＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）を生成して、スピーカ５４からは該ＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）の値に対応するオーディオが出力されており、また、ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）の帯域はｆｓ／Ｎ（Ｈｚ）と、周波数幅を極めて小さく帯域制限されており、ノイズが有っても、帯域制限のために、該帯域のノイズは０に近い値となり、目的のＣＷ復調信号のキャリヤ有り無しを忠実に出力することができるからである。

この無線機１０では、ＣＷ局を表示器５７で見ることができ（図８のカーソル）、現在聴いているＣＷ復調信号以外のＣＷ局の状況を把握することができる。

図１５は受信装置７０のブロック図である。前述の無線機１０は受信装置７０の一例である。受信装置７０は、受信手段７１、パワースペクトル算出手段７２、周波数区分提示手段７３、オーディオ信号生成手段７４及びオーディオ出力手段７５を備えている。

受信手段７１は、ＣＷ無線の周波数帯域の信号を受信する。パワースペクトル算出手段７２は、受信信号に係るパワースペクトルを算出する。周波数区分提示手段７３は、各周波数区分ごとのパワースペクトルのパワーに基づきＣＷ変調の信号が存在する周波数区分を提示する。

オーディオ信号生成手段７４は、周波数区分の提示に基づき選択された周波数区分に対し該周波数区分におけるパワースペクトルのパワーの時間変化に基づきオーディオ信号を生成する。オーディオ出力手段７５は、オーディオ信号に係るオーディオを出力する。

パワースペクトル算出手段７２は、受信信号に係るパワースペクトルを算出するが、受信信号に係るパワースペクトルとは、例えば、ＣＷ変調の受信信号を復調した復調信号のパワースペクトル、又はＣＷ変調の受信信号を周波数についてダウンコンバートしたＩＦ信号のパワースペクトルである。パワースペクトル算出手段７２の具体例はパワースペクトル生成器２２である。

周波数区分提示手段７３においてＣＷ変調の信号が存在するとは、ＣＷ局が存在することを意味する。周波数区分提示手段７３によるＣＷ変調の信号存在の提示の具体例は、図９におけるａ，ｂ，ｃのカーソル指示である。周波数区分提示手段７３の具体例は最大パワー検索器２３、長期間ヒストグラム生成器２８及び短期間ヒストグラム生成器２９及びＣＷ局判定器３０を含む構成部分である。図９では、ＣＷ変調の信号存在の可能性が高い順に、該当する周波数区分をａ，ｂ，ｃと３個、提示している。

オーディオ信号生成手段７４の具体例は、狭帯域パワー出力器３５、ＬＰＦ３６、中点判定・二値化器３７、ロールオフ器３８、ライン番号−周波数変換器４２、ＣＷオーディオキャリヤ周波数設定器４３、選択スイッチ４４、トーン生成器４５及び乗算器４９を含む構成部分である。オーディオ出力手段７５の具体例はスピーカ５４である。オーディオ信号生成手段７４がオーディオ出力手段７５へ出力するオーディオ信号の一例は図１４のものである。

受信装置７０では、ＣＷ変調の周波数帯域の受信信号に係るパワースペクトルを算出して、パワースペクトルにおける周波数区分別のパワーに基づき受信信号におけるＣＷ変調の信号の存在を使用者に提示するので、周波数が接近しているＣＷ変調の各信号の存在を明確にして使用者に提示することができる。

受信装置７０では、所望の周波数区分について、そのパワー変化に基づくオーディオを出力するので、周波数区分が狭い分、ノイズ分のパワーが低下し、CW変調信号のキャリヤありなしを忠実に得ることができるため、実質的にＳ／Ｎを高くしたオーディオ出力を達成することができる。

なお、受信装置７０において、受信手段７１、パワースペクトル算出手段７２及び周波数区分提示手段７３の装置部分を１発明として独立させたり、オーディオ信号生成手段７４及びオーディオ出力手段７５の装置部分を１発明として独立させたりすることができる。なぜならば、前者の装置部分は、周波数が接近しているＣＷ変調の各信号の存在を明確にして使用者に提示することができるという効果を独立に奏し、また、後者の装置部分は、所望の周波数区分のＣＷ変調の信号について、その実質的なＳ／Ｎを高めたオーディオを出力することができるという効果を独立に奏するからである。

好ましくは、周波数区分提示手段７３は、最大パワー周波数区分検出手段７３１及び第１の計数手段７３２を備えている。最大パワー周波数区分検出手段７３１は、所定の時間間隔で各時点のパワースペクトルにおける最大パワーの周波数区分を検出する。第１の計数手段７３２は、各周波数区分について該周波数区分が第１の時間範囲において最大パワーの周波数区分になった回数を計数する。周波数区分提示手段７３は、第１の計数手段７３２の計数値に基づきその提示を行う。

最大パワー周波数区分検出手段７３１及び第１の計数手段７３２の具体例は、それぞれ最大パワー検索器２３及び長期間ヒストグラム生成器２８である。第１の時間範囲における所定の時間間隔ごとの最大パワーの周波数区分がどの周波数区分となっているかを調べることにより、ＣＷ変調の信号の存在（ＣＷ局の存在）を明確に把握することができる。

好ましくは、周波数区分提示手段７３は、さらに、第２の計数手段７３３を備えている。第２の計数手段７３３は、各周波数区分について該周波数区分が第１の時間範囲より短い第２の時間範囲において最大パワーの周波数区分になった回数を計数する。周波数区分提示手段７３は、第１の計数手段７３２による計数値が所定値以上である周波数区分であっても、該周波数区分における第２の計数手段７３３による計数値が、連続する複数回の第２の時間範囲においてほぼ同一であるならば、該周波数区分を提示対象外とする。

受信信号には、ＣＷ変調の信号以外に、第三者からの妨害波や受信手段７１における回路構成による内部ビートが含まれることがある。これらは、ＣＷ変調の信号のようにキャリヤの受信が断続するものではなく、キャリヤの連続受信のような受信形態となるので、第２の計数手段７３３による計数値が、複数回の第２の時間範囲において同一であれば、該当の周波数区分の信号は、ＣＷ変調の信号ではなく、妨害波等に起因するものと判断することができる。

好ましくは、オーディオ信号生成手段７４は周波数区分対応オーディオ信号生成手段７４１及び使用者好みオーディオ信号生成手段７４２を備えている。周波数区分対応オーディオ信号生成手段７４１は、周波数区分の提示に基づき選択された周波数区分に対応付けられた周波数のオーディオ信号を生成する。使用者好みオーディオ信号生成手段７４２は、使用者好みの周波数のオーディオ信号を生成する。オーディオ信号生成手段７４は、使用者選択に基づき周波数区分対応オーディオ信号生成手段７４及び使用者好みオーディオ信号生成手段７４の一方が生成したオーディオ信号を出力する。

周波数区分対応オーディオ信号生成手段７４１及び使用者好みオーディオ信号生成手段７４２の具体例は、それぞれライン番号−周波数変換器４２及びＣＷオーディオキャリヤ周波数設定器４３である。使用者は、現在選択中のＣＷ変調の信号について、好みの周波数のオーディオで聞くことを希望する場合には、使用者好みオーディオ信号生成手段７４２の出力の方を選択する。

好ましくは、オーディオ信号生成手段７４は、さらに、敷居値生成手段７４３及びキャリヤ判定手段７４４を備えている。敷居値生成手段７４３は、選択周波数区分のパワー変化に基づき敷居値を生成する。キャリヤ判定手段７４４は、選択周波数区分のパワーと敷居値との対比に基づき選択周波数区分におけるキャリヤの有無を判定する。オーディオ信号生成手段７４は、キャリヤ有りの判定期間はオーディオ信号を出力し、キャリヤ無しの判定期間は、オーディオ信号の出力を停止する。

敷居値生成手段７４３及びキャリヤ判定手段７４４の具体例は、共に、中点判定・二値化器３７である。キャリヤ判定手段７４４における選択周波数区分のパワーと敷居値との対比に基づくキャリヤの有無を判定して、判定に基づくオーディオ信号を出力することにより、所望の周波数区分におけるＣＷ変調の信号に対して適正なオーディオ出力を得ることができる。

典型的には、敷居値生成手段７４３は、パワー判定手段７４３１を備えている。パワー判定手段７４３１は、所定時間ごとに選択周波数区分がパワースペクトルにおける最大パワーの周波数区分であるか否かを判定する。敷居値生成手段７４３は、パワー判定手段７４３１の判定が正である場合は、敷居値を選択周波数区分の現在のパワーに基づき更新し、パワー判定手段７４３１の判定が否である場合は、敷居値を現在の値に保持する。

パワー判定手段７４３１の作動の具体例は、図１０の破線を参照しつつ、中点判定・二値化器３７における中点生成で説明したものである。すなわち、中点判定・二値化器３７では、敷居値としてのＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）は次のように計算されていた。Ｌ＝Ｈのとき、ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）＝ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）／２ 。Ｌ≠Ｈのとき、ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）＝ＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ−１）。

図１６は受信装置制御方法８０のフローチャートである。受信装置制御方法８０は受信装置７０（図１５）に適用される。受信装置制御方法８０は、Ｓ８１〜Ｓ８５を備えている。

Ｓ８１では、ＣＷ無線の周波数帯域の信号を受信する。Ｓ８２では、受信信号に係るパワースペクトルを算出する。Ｓ８３では、各周波数区分ごとのパワースペクトルのパワーに基づきＣＷ変調の信号が存在する周波数区分を提示する。

Ｓ８４では、周波数区分の提示に基づき選択された周波数区分に対し該周波数区分におけるパワースペクトルのパワーの時間変化に基づきオーディオ信号を生成する。Ｓ８５では、オーディオ信号に係るオーディオを出力する。

Ｓ８１〜Ｓ８５の処理は、受信装置７０（図１５）の受信手段７１〜オーディオ出力手段７５の機能にそれぞれ対応している。したがって、受信手段７１〜オーディオ出力手段７５の機能について述べた具体的態様はＳ８１〜Ｓ８５の処理についての具体的態様としても適用可能である。

本明細書は様々な発明を開示している。それら発明には、本明細書における発明の最良の形態等において、独立の作用、効果を奏する１つ又は複数の要素を抽出したものや、１つ又は複数の要素を自明の範囲で変更したものや、１つ又は複数の要素の組合せを自明の範囲で発明の形態間で入れ換えたものを含む。

無線機の構成図である。 高速フーリエ変換式及びパワースペクトルを求める式を示す図である。 表示器におけるパワースペクトルの表示例を示す図である。 所定のＣＷ変調信号を混信なく良好な受信状況で受信した場合の受信機の出力波形を示す図である。 図４の復調信号に対応する最大パワー検索器の出力を示す図である。

ライン番号Ｌのヒストグラムである。 長期間ヒストグラム生成器及び短期間ヒストグラム生成器へ供給されるリセット信号を示す図である。 図７の表示画面において検出ＣＷ局の周波数位置を示す図である。 図７の表示画面において使用者が１つのＣＷ局を選択した状態を示す図である。 ＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）とＣｅｎｔｅｒＢｉａｓ（ｎ）との関係を示す図である。

図１０のＰｏｗｅｒＳｐｅｃｔｒｕｍ（Ｈ）から生成されたＣＷ＿ｂａｓｅｂａｎｄ（ｎ）の波形図である。 ロールオフ器が図１１の中点判定・二値化器の出力波形を入力されたときのロールオフ器の出力波形を示す図である。 トーン生成器の出力波形図である。 乗算器の出力信号の波形図である。 受信装置のブロック図である。 受信装置制御方法のフローチャートである。

符号の説明

７０：受信装置、７１：受信手段、７２：パワースペクトル算出手段、７３：周波数区分提示手段、７４：オーディオ信号生成手段、７５：オーディオ出力手段、８０：受信装置制御方法、７３１：最大パワー周波数区分検出手段、７３２：第１の計数手段、７３３：第２の計数手段、７４１：周波数区分対応オーディオ信号生成手段、７４２：使用者好みオーディオ信号生成手段、７４３：敷居値生成手段、７４４：キャリヤ判定手段、７４３１：パワー判定手段。

Claims (7)

1. ＣＷ無線の周波数帯域の信号を受信する受信手段、
   受信信号に係るパワースペクトルを算出するパワースペクトル算出手段、
   各周波数区分ごとの前記パワースペクトルのパワーに基づきＣＷ変調の信号が存在する周波数区分を提示する周波数区分提示手段、
   周波数区分の提示に基づき選択された周波数区分に対し該周波数区分におけるパワースペクトルのパワーの時間変化に基づきオーディオ信号を生成するオーディオ信号生成手段、及び
   前記オーディオ信号に係るオーディオを出力するオーディオ出力手段、
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 前記周波数区分提示手段は、
   所定の時間間隔で各時点のパワースペクトルにおける最大パワーの周波数区分を検出する最大パワー周波数区分検出手段、及び
   各周波数区分について該周波数区分が第１の時間範囲において最大パワーの周波数区分になった回数を計数する第１の計数手段、
   を備え、
   前記周波数区分提示手段は、前記第１の計数手段の計数値に基づきその提示を行うことを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記周波数区分提示手段は、
   各周波数区分について該周波数区分が前記第１の時間範囲より短い第２の時間範囲において最大パワーの周波数区分になった回数を計数する第２の計数手段、
   を備え、
   前記周波数区分提示手段は、第１の計数手段による計数値が所定値以上である周波数区分であっても、該周波数区分における第２の計数手段による計数値が、連続する複数回の第２の時間範囲においてほぼ同一であるならば、該周波数区分を提示対象外とすることを特徴とする請求項２記載の受信装置。
4. 前記オーディオ信号生成手段は、
   周波数区分の提示に基づき選択された周波数区分に対応付けられた周波数のオーディオ信号を生成する周波数区分対応オーディオ信号生成手段、及び
   使用者好みの周波数のオーディオ信号を生成する使用者好みオーディオ信号生成手段、
   を備え、
   前記オーディオ信号生成手段は、
   使用者選択に基づき前記周波数区分対応オーディオ信号生成手段及び使用者好みオーディオ信号生成手段の一方が生成したオーディオ信号を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の受信装置。
5. 前記オーディオ信号生成手段は、
   選択周波数区分のパワー変化に基づき敷居値を生成する敷居値生成手段、
   前記選択周波数区分のパワーと敷居値との対比に基づき前記選択周波数区分におけるキャリヤの有無を判定するキャリヤ判定手段、
   を備え、
   前記オーディオ信号生成手段は、キャリヤ有りの判定期間はオーディオ信号を出力し、キャリヤ無しの判定期間は、オーディオ信号の出力を停止することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の受信装置。
6. 前記敷居値生成手段は、
   所定時間ごとに前記選択周波数区分がパワースペクトルにおける最大パワーの周波数区分であるか否かを判定するパワー判定手段、
   を備え、
   前記敷居値生成手段は、前記パワー判定手段の判定が正である場合は、前記敷居値を前記選択周波数区分の現在のパワーに基づき更新し、前記パワー判定手段の判定が否である場合は、前記敷居値を現在の値に保持することを特徴とする請求項５記載の受信装置。
7. ＣＷ無線の周波数帯域の信号を受信するステップ、
   受信信号に係るパワースペクトルを算出するステップ、
   各周波数区分ごとの前記パワースペクトルのパワーに基づきＣＷ変調の信号が存在する周波数区分を提示するステップ、
   周波数区分の提示に基づき選択された周波数区分に対し該周波数区分におけるパワースペクトルのパワーの時間変化に基づきオーディオ信号を生成するステップ、及び
   前記オーディオ信号に係るオーディオを出力するステップ、
   を備えることを特徴とする受信装置制御方法。

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