JP2007243277A - 受信装置、受信方法、ならびに、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】カオス符号を用いたＣＤＭＡ通信で信号分離を行うことにより通信性能を向上させた受信装置等を提供する。
【解決手段】受信装置１０１において、受信部１０２は、送信装置がカオス符号により直接拡散して送信した信号を受信し、成分分析部１０３は、受信された信号を成分分析して複数の成分に分離し、逆拡散部１０４は、分離された複数の成分のそれぞれを当該カオス符号により逆拡散した複数の信号を得て、選択出力部１０５は、逆拡散された複数の信号から、強度が大きい信号を選択して出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カオス符号を用いた符号分割多重（ＣＤＭＡ；Code Division Multiple Access）通信で信号分離を行うことにより通信性能を向上させるのに好適な受信装置、受信方法、ならびに、これらをコンピュータもしくはディジタル信号プロセッサ上にて実現するプログラムに関する。

従来から、主成分分析（スフィアリングによる成分分析を含む。）、独立成分分析、非負行列因子化（Non-negative Matfix Factorization；ＮＭＦ）による成分分析など、あるデータ列が与えられたときに、当該データ列を複数の成分（主成分、独立成分、因子等）に分離する手法が提案されている。

一方で、Ｍ系列などにより生成される数列を拡散符号として用いるＣＤＭＡ通信において、信号分離を行う技術も提案されている。

たとえば、以下のような文献で、このような技術が開示されている。
特開２００３−１４１１０２号公報 特開２００１−２９２１２９号公報 特開２００５−５１３４４号公報 D.D.Lee and H.S.Seung, Learning the patrs of objects by non-negative matrix factorization Nature，Vol.401，pp.788-791 Macmillan Magazines Ltd,１９９９年１０月 J.Joutsensalo and T.Ristaniemi, Learning Algorithms for Blind Symbol Separation in CDMA Downlink，In Proceedings of PIMRC'98, Boston，USA, http://www.jyu.fi/ jyrkij/pimrc98.ps，１９９８年９月

特許文献１では、主成分分析や独立成分分析を用いて、化学物質の量の変化を複数の成分に分離し、当該成分により、当該化学物質の生成の原因をグループ化する技術が提案されている。

特許文献２では、カオス符号を用いてＣＤＭＡ通信を行う技術が提案されている。

特許文献３では、通常の直接拡散（Direct Spreading；ＤＳ）−ＣＤＭＡ通信において、複数のアンテナでの受信を行うことにより入力信号を複数とし、単純に独立成分分析を適用して、信号を分離した後に逆拡散する技術が開示されている。

非特許文献１では、データを各成分が非負の行列を用いて、因子（成分）に分解する技術が提案されている。

非特許文献２では、Ｍ系列などにより生成される乱数を拡散符号として用いる通常の直接拡散（Direct Spreading；ＤＳ）−ＣＤＭＡ通信において、独立成分分析を適用して信号を分離した際の実験結果が開示されている。

この場合、拡散符号が＋１と−１の２種類（＋１と０の２種類、と考えることもできる。）の値しかとらないため、伝送すべきデータ信号を拡散した後、これを位相変調すると、その結果は、元の搬送波の位相を０°または１８０°ずらした区画が連続するものとなる。

このような信号を複数の送信元から同時に受信するとき、搬送波の位相差が０°や１８０°に近いと信号同士の独立性が極端に低くなる。振幅変調、周波数変調による場合も同様である。

したがって、独立成分分析による信号の分析は困難であることがわかっている。

このような実験結果からもわかる通り、ＣＤＭＡ通信においては、各種の成分分析の技術を適用して信号分離を行うことは困難と考えられていた。

しかしながら、ＣＤＭＡ通信において各種の成分分析の技術を適用して信号分離を行い、通信性能を向上させたい、という要望は強い。

また、受信アンテナの数はコストやサイズに直結するので、この数を抑えたい、という要望もある。

本発明は、上記の課題を解決するためのもので、カオス符号を用いたＣＤＭＡ通信で信号分離を行うことにより通信性能を向上させるのに好適な受信装置、受信方法、ならびに、これらをコンピュータもしくはディジタル信号プロセッサ上にて実現するプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る受信装置は、受信部、成分分析部、逆拡散部、選択出力部を備え、以下のように構成する。

まず、受信部は、送信装置がカオス符号により直接拡散して送信した信号を受信する。

一方、成分分析部は、受信された信号を成分分析して複数の成分に分離する。

さらに、逆拡散部は、分離された複数の成分のそれぞれを当該カオス符号により逆拡散した複数の信号を得る。

そして、選択出力部は、逆拡散された複数の信号から、強度が大きい信号を選択して出力する。

また、本発明の受信装置において、成分分析部による成分分析は、主成分分析、独立成分分析、非負行列因子化（Non-negative Matfix Factorization；ＮＭＦ）による成分分析、スフィアリングによる成分分析のいずれか１つにより行われるように構成することができる。

また、本発明の受信装置において、当該カオス符号は、所定の初期値に対して所定のチェビシェフ多項式を繰り返し適用して得られる乱数列からなるように構成することができる。

また、本発明の受信装置において、当該送信装置は当該逆拡散した信号をさらに変調してから送信し、復調部をさらに備え、以下のように構成することができる。

すなわち、復調部は、分離された複数の成分のそれぞれを復調した複数の成分を得る。

一方、逆拡散部は、分離された複数の成分のそれぞれを当該カオス符号により逆拡散するのにかえて、復調された複数の成分のそれぞれを複数の当該カオス符号により逆拡散した複数の信号を得る。

本発明のその他の観点に係る受信方法は、受信部、成分分析部、逆拡散部、選択出力部を有する受信装置にて実行され、受信工程、成分分析工程、逆拡散工程、選択出力工程を備え、以下のように構成する。

まず、受信工程では、受信部が、送信装置がカオス符号により直接拡散して送信した信号を受信する。

一方、成分分析工程では、成分分析部が、受信された信号を成分分析して複数の成分に分離する。

さらに、逆拡散工程では、逆拡散部が、分離された複数の成分のそれぞれを当該カオス符号により逆拡散した複数の信号を得る。

そして、選択出力工程では、選択出力部が、逆拡散された複数の信号から、強度が大きい信号を選択して出力する。

また、本発明の受信方法において、成分分析工程における成分分析は、主成分分析、独立成分分析、非負行列因子化（Non-negative Matfix Factorization；ＮＭＦ）による成分分析、スフィアリングによる成分分析のいずれか１つにより行われるように構成することができる。

また、本発明の受信方法において、当該カオス符号は、所定の初期値に対して所定のチェビシェフ多項式を繰り返し適用して得られる乱数列からなるように構成することができる。

また、本発明の受信方法において、当該送信装置は当該逆拡散した信号をさらに変調してから送信し、復調工程をさらに備え、以下のように構成する。

すなわち、復調工程では、復調部が分離された複数の成分のそれぞれを復調した複数の成分を得る。

一方、逆拡散工程では、分離された複数の成分のそれぞれを当該カオス符号により逆拡散するのにかえて、復調された複数の成分のそれぞれを複数の当該カオス符号により逆拡散した複数の信号を得る。

本発明のその他の観点に係るプログラムは、コンピュータもしくはディジタル信号プロセッサを上記の受信装置の各部として機能させ、もしくは、上記の受信方法を実行させるように構成する。

また、本発明のプログラムは、コンパクトディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、半導体メモリ等のコンピュータ読取可能な情報記憶媒体に記録することができる。

上記プログラムは、プログラムが実行されるコンピュータやディジタル信号プロセッサとは独立して、コンピュータ通信網を介して配布・販売することができる。また、上記情報記憶媒体は、コンピュータやディジタル信号プロセッサとは独立して配布・販売することができる。

本発明によれば、カオス符号を用いたＣＤＭＡ通信で信号分離を行うことにより通信性能を向上させるのに好適な受信装置、受信方法、ならびに、これらをコンピュータもしくはディジタル信号プロセッサ上にて実現するプログラムを提供することができる。

以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限する物ではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。

なお、以下の説明では、成分分析の手法として独立成分分析を例としてとりあげて説明するが、これと同様の手法によって、成分分析の手法を主成分分析（スフィアリングによる成分分析を含む。）非負行列因子化に置き換えることができ、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。

図１は、本発明の実施形態の一つに係る送信装置および受信装置の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。

本図に示すように、本実施形態の送信装置５０１は、送信すべき信号を拡散部５０２が所定のカオス拡散符号（ｃ０）で拡散して、変調部５０３が、搬送波で変調して、送信部５０５が１つのアンテナもしくは複数のを介して送信する（本図では、アンテナの数は１つとしている）。

一方、受信装置１０１では、複数の異なる場所に配置された受信アンテナにより受信部１０２が受信した信号を、成分分析部１０３が独立成分分析して複数の信号を得て、復調部１０６が復調した後に、逆拡散部１０４が送信装置と同じ所定のカオス拡散符号（ｃ０）で逆拡散し、選択出力部１０５が逆拡散後のパワーが最も高いものを選択して、受信信号として出力する。

なお、受信部１０２と成分分析部１０３の間に復調部１０６を配置することとしても良い。これは、以下の実施形態でも同様である。

独立成分分析の手法は、[特許文献３]にも開示されている通りであり、本実施形態と、[特許文献３]との技術の差は、[特許文献３]では拡散符号としてＭ系列などの符号を採用しているのに対し、本実施形態では、拡散符号としてカオス符号を採用したことにある。

ここで、本実施形態および以下の実施形態では、カオス符号として、所定の初期値に対して所定のチェビシェフ多項式を繰り返し適用して得られる乱数列を利用するが、その他の種々のカオス符号を採用することも可能である。

a次のチェビシェフ多項式とは、
T(a,cosθ) = cos(aθ)
で定義される多項式T(a,・)をいう。具体的には、
T(0,x) = 1；
T(1,x) = x；
T(2,x) = 2x² - 1；
T(3,x) = 4x³ - 3x；…
のようなものである。

図２は、２次から５次までのチェビチェフ多項式をグラフにして示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。

本図に示すように、２次以上のチェビシェフ多項式y = T(a,x)は、いずれも、閉区間-1<x<1を閉区間-1<y<1に写像する有理写像である。

さて、チェビシェフ多項式により生成される乱数列
z₀，z₁，z₂，…
とは、初期値z₀が与えられたときに、i≧0についての漸化式
z_i+1 = T(a,z_i+1)
により求められるものである。

具体的には、初期値z₀に対して関数T(a,・)を適用した結果がz₁であり、これに対して関数T(a,・)を適用した結果がz₂であり、…、のように、得られた結果に対して繰り返し関数T(a,・)を適用するときに得られる結果の列が、カオス乱数の乱数列である。

送信側と受信側でカオス乱数を生成する際の初期値を共有しておくことにより、同じ乱数系列を得ることができる。この乱数系列を用いて、ＣＤＭＡ通信を行う。

図３は、従来のＣＤＭＡ方式と、カオスＣＤＭＡ方式とにおける、拡散符号、拡散された信号、搬送波、変調された搬送波の様子を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。

情報信号は、送信装置から受信装置１０１へと伝送したい信号であり、１と−１の２値をとっており、本図に示す例では、チップ長（信号の時間方向における単位）は７（一般にはN (N≧2)）である。

拡散符号も同じチップを持っており、従来のＣＤＭＡ方式では１と−１の２値となっているが、カオスＣＤＭＡ方式では、１と−１の間のいずれかの値をとる多値符号となっている。したがって、拡散された信号の様子は大きく異なる。搬送派を拡散済みの信号で位相変調した様子が最下段の図である。

図４は、異なる拡散符号を用いた２つの信号が種々の位相差で受信される場合の、信号の分布を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。

本図左側は、異なる拡散符号を用いた２つの信号の様子を示すグラフである。本図右側の分布図は、当該２つの信号のある時点での値について、一方の信号の値をｘ座標、他方の信号の値をｙ座標とした点をプロットした図である。

本図上段は、従来のＣＤＭＡ通信において、位相差が０°の場合の分布図である。右側の分布図を見ると、×印状の形状をはっきり見てとることができ、分布となっており、分布の偏りがきわめて大きいことがわかる。

本図中段は、従来のＣＤＭＡ通信において、位相差が８０°の場合の分布図である。右側の分布図によれば、信号分布は二つの楕円を×印状に重ねたような形状となっており、中央付近に分布がないなど、分布の偏りがやはり大きいことがわかる。

このような分布となるのは、従来のＣＤＭＡ通信では、搬送波の波形とまったく同じである区間と単に上下を反転させた区間のいずれかが変調後の信号となるからである。

このように分布の偏りがある場合は、２つの信号の独立性が低い、ということになるから、かりに成分分析を行ったとしても分離の成功率は低くなる（[非特許文献２]）。

したがって、[特許文献３]に開示される技術を実現したとしても、独立成分分析による分離性能は低いものであり、通信技術の当業者であれば、独立成分分析を前段に採用することは、技術的に意味がない、と判断するはずである。[特許文献３]に開示される技術は、所望の性能を奏することができない場合がきわめて多いと考えられる。

一方、本図下段は、カオスＣＤＭＡ通信において、位相差８０°の場合を調べた場合であり、右側の分布図を見れば、分布が一様になっていることがわかる。したがって、２つの信号の独立性は高い。

一般に、カオスＣＤＭＡ通信では、どのような位相差であっても、本図下段右と似た分布となるのである。したがって、位相差によらず、成分分析を行えば、分離の成功率は高くなる。

このように、ＣＤＭＡ通信において成分分析を適用して分離性能を向上させる手法は、従来から実現が難しいとされていた。したがって、カオスＣＤＭＡ通信においては、成分分析を組み合わせることによって、分離性能が向上できるとの着想、および、当該技術の実現は、発明者独特のものであり、当業者が容易に想到できるものではなく、発明者の努力によって初めて実現されたものである。

図５は、本発明のその他の実施形態に係る受信装置の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。

受信装置１０１は、受信部１０２、成分分析部１０３、逆拡散部１０４、選択出力部１０５、復調部１０６を備え、以下のように構成する。

まず、受信部１０２は、送信装置がカオス符号により直接拡散して送信した信号を受信する。

ここで、受信部１０２が受信する信号は、一般には無線により伝搬された信号であり、当該受信装置１０１が通信を希望する送信装置のほか、他の電波発信源から発せられる（他の送信装置、各種の雑音、電波伝搬路における反射、遅延、干渉の影響等。）の成分も加算された信号である。

送信装置がカオス符号を用いて信号を送信する場合には、典型的には、伝送すべき信号を符号化し、その結果に受信装置１０１と共通するカオス符号を乗算して、搬送波変調をした後に、アンテナを介して無線送信するのが典型的である。

一方、成分分析部１０３は、受信された信号を成分分析して複数の成分に分離する。上記のように、本実施形態では、独立成分分析を利用する。以下、成分分析部１０３の処理を詳細に説明する。

受信される信号は、図３左最下段のような信号に伝搬路の状況に応じた乗数を乗じた後に加算しものであり、その際に、伝搬経路が複数ある場合には、遅延の影響や伝搬路における雑音の影響を受ける。

そして、カオスＣＤＭＡでは、各通信（送信装置と受信装置１０１の組合せ）ごとに異なる雑音系列を拡散符号として割り当てるが、その時間長Tは、一定であると考えることができる。

図３に示す拡散技術では、拡散符号の長さは７であるから、この時間長Tは、７チップ長ということになり、１チップ長がdであるならば、図３に示す例では、T = 7dということになる。

一般に、主成分分析（スフィアリングによる成分分析を含む。）、独立成分分析、非負行列因子化（Non-negative Matfix Factorization；ＮＭＦ）による成分分析は、いずれも、一定長さのM (1≦M)個のベクトルが入力として与えられたときに、同じ長さのM個のベクトルを成分分析の結果として出力するものである。このとき、成分分析の結果のベクトルの大きさが大きいもののうちのいずれかが、当該受信装置１０１向けに送信された信号に相当し、それ以外のものは、他の受信装置向けに送信された信号や雑音等に相当するものである。

さて、アンテナを介して受信される信号はただ１つである。すなわち、無限長のベクトルが１つだけ存在する、ということになる。受信された信号は、搬送波に重畳された後のものであり、これをディジタル処理することとなるから、受信信号のベクトルの要素を順次取得する時間単位e（これは、受信信号のサンプリング周期に相当する。）は、拡散符号のチップ長dよりも短く、搬送波の搬送周波数fから求められる周期1/fよりも短くすることが望ましい。

受信された信号のベクトルが
r₀，r₁，r₂，…
と表現できるときに、時間長Tに相当するベクトルの要素の個数Cは、C = T×fである。なお、Cの数は、この整数倍（2×T×f，3×T×f，…）としても良い。

図６は、成分分析部１０３による処理の様子を概念的に示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。

成分分析部１０３は、受信信号のベクトルの要素がMC個集まったら処理を行うことを繰り返す。すなわち、
r₀，r₁，r₂，…，r_MC-1
を以下の処理単位とし、処理が最後まで行われたら、再度ゼロからカウントを始め、新しいr₀，r₁，r₂，…，r_MC-1について、同じ処理を繰り返す。

さて、
r₀，r₁，r₂，…，r_MC-1
を、長さCのM個のベクトル
x₀，…，x_M-1
に、以下のように分割する。
x₀ = (r₀，…，r_C-1)，
x₁ = (r_C，…，r_2C-1)，
…，
x_M-1 = (r_(M-1)C，…，r_MC-1)

以下、ベクトルの要素を表すのに、たとえばx_i(t)のような表記を用いる。
x_i(t) = r_{iC + t} (0≦i<M，0≦t<C)
が成立する。他のベクトルについても、「・(t)」という表記によって、「ゼロオリジンでt番目の要素」ということを表す。

さて、求めたい成分分析結果のベクトルを、
y₀，…，y_M-1
とおき、本実施形態では、成分分析により、
y_k(t) = Σ_i=0 ^M-1 W_k,i x_i(t)
を満たすような最尤行列W_k,i (0≦k,i<M)を求める。

独立成分分析等の具体的な手法については、[特許文献１][特許文献３][非特許文献１][非特許文献２]等に開示された種々の技術を適用することができる。y₀，…，y_M-1を求めてからW_k,iを求める手法や、当該行列W_k,iを直接計算する手法など、種々の技術が提案されており、これらを適宜利用することができる。

さて、最尤行列W_k,iが計算により得られたら、成分分析部１０３は、受信信号
r₀，r₁，r₂，…，r_MC-1
と同じ長さのM個のベクトル
z₀，…，z_M-1
を
z_k(t) = Σ_i=0 ^M-1 W_k,i r_{(t/C)×C + i}
= Σ_i=0 ^M-1 W_k,i r((t/C)×C + i)
という計算により求め、これを出力する。ここで、t/Cは、整数除算であり、余りは切り捨てる。これによって、変調された信号を複数の成分に分離できたことになる。

なお、上記の例では、zの添字のkの範囲として0，…，M-1を採用しているが、より一般には、M以下のNを採用し、kの範囲として0，…，N-1を採用することとしても良い。

また、上記のようにCの値はTf，2Tf，3Tf，…のいずれかとすることが可能であるので、分解したい個数Nに応じて、適宜Cを選択することができる。

この後の処理は、通常のカオスＣＤＭＡ通信と同様である。復調部１０６は、分離された信号のそれぞれを搬送波復調し、逆拡散部１０４は、復調されたそれぞれの信号を、当該受信装置１０１に割り当てられた当該カオス符号c0により逆拡散する。この結果、複数の信号が得らえる。

そして、選択出力部１０５は、逆拡散された複数の信号から、強度が大きい信号を選択し、選択された信号を復号することによって、伝送された信号が得られるのである。

なお、送信側で搬送波変調として「そのまま信号を送信」することがありうる。この場合は、復調部１０６を省略することができる。また、成分分析部１０３の前段に復調部１０６を配置することもでき、この場合は、復調部１０６の数は１個で良い。

このように、本実施形態では、入力信号を、MC個を単位に「折り返す」ことによって、受信アンテナの数が１つであっても、独立成分分析が可能となり、[特許文献３]とはその構成が大きく異なる。

上記実施形態では、１台の送信装置から送信される１つの信号が、他の信号と加算されて受信される状況を考えた。

本実施形態では、１台の送信装置が複数の信号をまとめて送るＣＤＭCode Division Multiplexを想定する。すなわち、上記実施形態のうち、送信装置と受信装置の組合せをNセット用意して、N種類の信号を伝送する、という手法である。

図７は、本実施形態に係る送信装置の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。

送信装置５０１では、N個の情報信号s1，…，sNのそれぞれを、異なるカオス符号c1，…，cNが割り当てられた拡散部５０２が拡散し、さらに変調部５０３がそれぞれを搬送波変調して、加算部５０４がこれらを加算し、送信部５０５が１つのアンテナを用送信する。ここで、カオス符号c1，…，cNは、同じ長さ（時間長も同じ）である。

なお、拡散部５０２の拡散結果を加算部５０４が加算してから１つの変調部５０３が搬送波変調し、１つのアンテナから送信することとしても良い。

一方、図８は、本実施形態に係る受信装置の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。

受信装置５１１では、受信部５１２が１つのアンテナにより送信された信号を受信し、これを成分分析部５１３が複数の信号に分離する。

分離された信号のそれぞれは、復調部５１４が搬送波復調する。これにより、N個の信号が得られるのであるが、その信号のそれぞれに対して、N個の逆拡散部５１５が逆拡散を行う。

このN個の逆拡散部５１５に割り当てられる拡散符号のセットは、送信装置５０１の拡散部５０２に割り当てられる拡散符号のセットと同じc1，…，cNである。

最後に、c1，…，cNのそれぞれに対応付けられる選択出力部５１６は、同じ拡散符号に割り当てられた拡散部５０２の出力をまとめて受け入れ、その中から、信号の強度が最大のものを選択して、出力する。

これによって、送信側のs₁，…，s_Nにそれぞれ対応するN個の伝送信号p₁，…，p_Nを得ることができる。

上記実施例においては、成分分析部１０３において、入力信号MC個を単位に繰り返しを行っていたが、繰り返しの単位はC個とすることもできる。すなわち、繰り返しのそれぞれにおいて、
０回目。受信信号r₀，…，r_MC-1からz₀，…，z_MC-1を得る（初期化）。
１回目。受信信号r_C，…，r_(M+1)C-1からz_MC，…，z_(M+1)C-1を得る。
２回目。受信信号r_2C，…，r_(M+2)C-1からz_(M+1)C，…，z_(M+2)C-1を得る。
３回目。受信信号r_3C，…，r_(M+3)C-1からz_(M+2)MC，…，z_(M+3)C-1を得る。
……
n回目。受信信号r_nC，…，r_(M+n)C-1からz_(M+n-1)MC，…，z_(M+n)C-1を得る。
……
のように、MC個の受信信号を蓄積しつつ、出力はC個単位を原則とする、という手法である。

なお、この繰り返し単位のC個も、Cの整数倍（乗数はM以下。）とすることができる。

本実施形態によれば、周囲の電波環境が比較的変化しやすい場合であっても、分離性能の低下をできるだけ抑止することができる。

上記実施例２、３においては、受信アンテナが１つである場合を想定していたが、これらの技術を、受信アンテナが複数の場合にも、同様に適用できる。受信アンテナの数と同じ数の独立成分に単純に分解する手法については、既に[特許文献３]や実施例１で説明した通りである。

一方、本実施形態においては、複数の受信アンテナから受信された信号を、上記実施形態と同様に「折り返す」ことによって、受信アンテナの個数よりも多い個数の成分に分解することができる。

受信アンテナの個数がL個であれば、成分分析に必要な入力信号MC個の単位は、MC/L個の信号を受信する時間だけで蓄積が可能である。このようにして、MC個の単位の信号が得られたら、上記実施形態と同様に成分分析を行えば良い。

このようにして、[実施例１]および本実施例のように、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）環境下においても、本発明を適用することができ、当該実施形態も本発明の範囲に含まれる。

本発明によれば、カオス符号を用いたＣＤＭＡ通信で信号分離を行うことにより通信性能を向上させるのに好適な受信装置、受信方法、ならびに、これらをコンピュータもしくはディジタル信号プロセッサ上にて実現するプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態の一つに係る送信装置および受信装置の概要構成を示す模式図である。 ２次から５次までのチェビチェフ多項式をグラフにして示す説明図である。 従来のＣＤＭＡ方式と、カオスＣＤＭＡ方式とにおける、拡散符号、拡散された信号、搬送波、変調された搬送波の様子を示す説明図である。 異なる拡散符号を用いた２つの信号が種々の位相差で受信される場合の、信号の分布を示す説明図である。 本発明の実施形態の一つに係る受信装置の概要構成を示す模式図である。 成分分析部における処理の内容を示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係る送信装置の概要構成を示す模式図である。 本発明の他の実施形態に係る受信装置の概要構成を示す模式図である。

符号の説明

１０１ 受信装置
１０２ 受信部
１０３ 成分分析部
１０４ 逆拡散部
１０５ 選択出力部
１０６ 復調部
５０１ 送信装置
５０２ 拡散部
５０３ 変調部
５０４ 加算部
５０５ 送信部
５１１ 受信装置
５１２ 受信部
５１３ 成分分析部
５１４ 復調部
５１５ 逆拡散部

Claims (9)

1. 送信装置がカオス符号により直接拡散して送信した信号を受信する受信部、
   前記受信された信号を成分分析して複数の成分に分離する成分分析部、
   前記分離された複数の成分のそれぞれを当該カオス符号により逆拡散した複数の信号を得る逆拡散部、
   前記逆拡散された複数の信号から、強度が大きい信号を選択して出力する選択出力部
   を備えることを特徴とする受信装置。
2. 請求項１に記載の受信装置であって、
   前記成分分析部による成分分析は、主成分分析、独立成分分析、非負行列因子化（Non-negative Matfix Factorization；ＮＭＦ）による成分分析、スフィアリングによる成分分析のいずれか１つにより行われる
   ことを特徴とする受信装置。
3. 請求項１または２に記載の受信装置であって、
   当該カオス符号は、所定の初期値に対して所定のチェビシェフ多項式を繰り返し適用して得られる乱数列からなる
   ことを特徴とする受信装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の受信装置であって、
   当該送信装置は当該逆拡散した信号をさらに変調してから送信し、
   前記分離された複数の成分のそれぞれを復調した複数の成分を得る復調部
   をさらに備え、
   前記逆拡散部は、前記分離された複数の成分のそれぞれを当該カオス符号により逆拡散するのにかえて、前記復調された複数の成分のそれぞれを複数の当該カオス符号により逆拡散した複数の信号を得る
   ことを特徴とする受信装置。
5. 受信部、成分分析部、逆拡散部、選択出力部を有する受信装置にて実行される受信方法であって、
   前記受信部が、送信装置がカオス符号により直接拡散して送信した信号を受信する受信工程、
   前記成分分析部が、前記受信された信号を成分分析して複数の成分に分離する成分分析工程、
   前記逆拡散部が、前記分離された複数の成分のそれぞれを当該カオス符号により逆拡散した複数の信号を得る逆拡散工程、
   前記選択出力部が、前記逆拡散された複数の信号から、強度が大きい信号を選択して出力する選択出力工程
   を備えることを特徴とする受信方法。
6. 請求項５に記載の受信方法であって、
   前記成分分析工程における成分分析は、主成分分析、独立成分分析、非負行列因子化（Non-negative Matfix Factorization；ＮＭＦ）による成分分析、スフィアリングによる成分分析のいずれか１つにより行われる
   ことを特徴とする受信方法。
7. 請求項４または５に記載の受信方法であって、
   当該カオス符号は、所定の初期値に対して所定のチェビシェフ多項式を繰り返し適用して得られる乱数列からなる
   ことを特徴とする受信方法。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載の受信方法であって、前記受信装置は復調部をさらに有し、当該送信装置は当該逆拡散した信号をさらに変調してから送信し、
   前記復調部が前記分離された複数の成分のそれぞれを復調した複数の成分を得る復調工程
   をさらに備え、
   前記逆拡散工程では、前記分離された複数の成分のそれぞれを当該カオス符号により逆拡散するのにかえて、前記復調された複数の成分のそれぞれを複数の当該カオス符号により逆拡散した複数の信号を得る
   ことを特徴とする受信方法。
9. コンピュータを、請求項１から４のいずれか１項に記載の受信装置の各部として機能させることを特徴とするプログラム。

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