JP4836559B2 - Receiving method and receiving apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、例えば移動通信において、独立成分分析のみにより多重信号を分離受信することにより高速化および高容量化を可能とする受信方法および受信装置に関する。 The present invention relates to a receiving method and a receiving apparatus that enable high speed and high capacity by separating and receiving multiple signals only by independent component analysis, for example, in mobile communication.
独立成分分析(ICA:Independent Component Analysis)の手法を使用して異なる場
所に配置された複数の送信装置から送信された電波信号を1台の受信装置で受信してそれぞれの復調信号を得ることができる技術が下記の特許文献1に記載されている。
Receiving radio signals transmitted from a plurality of transmitters arranged at different locations using an independent component analysis (ICA) method by a single receiver and obtaining respective demodulated signals A possible technique is described in
特許文献1に記載のものは、異なる場所に配置された複数の送信装置のアンテナから放射された複数の電波を1台の受信装置で受信する場合に、複数の電波が同一の周波数のキャリアで異なる変調方式で変調されている場合、または同一の周波数を有する変調方式で、統計的に独立な異なるデータの2波以上の複数の変調信号を送信する場合でも、それぞれの信号成分を分離することを可能とするものである。しかしながら、かかる特許文献1に記載の技術は、独立成分分析のみで多重信号を受信し、通信の高速化および高容量化を達成するものではなかった。
In the case of receiving a plurality of radio waves radiated from antennas of a plurality of transmission devices arranged at different places, a plurality of radio waves are received by a carrier having the same frequency. Separating each signal component even when modulated with different modulation schemes or when transmitting multiple modulation signals of two or more waves of different data that are statistically independent with modulation schemes having the same frequency Is possible. However, the technique described in
したがって、この発明の目的は、通信の高速化および高容量化が可能な受信機および受信方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a receiver and a receiving method capable of increasing the speed and capacity of communication.
上述した課題を解決するために、この発明は、所定の情報信号から得られた互いに独立の複数のカオス原信号を混合した複数の混合信号が入力される受信信号入力ステップと、
独立成分分析によって複数の混合信号を複数のカオス原信号に対応する複数の分離信号に分離する信号分離ステップと、
複数の分離信号と複数のカオス原信号との対応付けをカオス原信号生成メカニズムを参照して行う信号同定ステップと
からなり、
複数のカオス原信号は、情報信号をシリアル→パラレル変換したコード信号と対応するように、写像により生成されたカオス信号系列である受信方法である。
In order to solve the above-described problem, the present invention includes a received signal input step in which a plurality of mixed signals obtained by mixing a plurality of independent chaotic original signals obtained from a predetermined information signal are input;
A signal separation step of separating a plurality of mixed signals into a plurality of separated signals corresponding to a plurality of chaotic original signals by independent component analysis;
A signal identification step that associates a plurality of separated signals with a plurality of chaotic original signals with reference to the chaotic original signal generation mechanism, and
The plurality of chaotic original signals is a receiving method that is a chaotic signal sequence generated by mapping so as to correspond to a code signal obtained by serial-to-parallel conversion of an information signal.
この発明は、所定の情報信号から得られた互いに独立の複数のカオス原信号を混合した複数の混合信号が入力される受信信号入力部と、
独立成分分析によって複数の混合信号を複数のカオス原信号に対応する複数の分離信号に分離する信号分離部と、
複数の分離信号と複数のカオス原信号との対応付けをカオス原信号生成メカニズムを参照して行う信号同定部とを備え、
複数のカオス原信号は、情報信号をシリアル→パラレル変換したコード信号と対応するように、写像により生成されたカオス信号系列である受信装置である。
The present invention includes a reception signal input unit to which a plurality of mixed signals obtained by mixing a plurality of independent chaotic original signals obtained from a predetermined information signal are input,
A signal separation unit that separates a plurality of mixed signals into a plurality of separated signals corresponding to a plurality of chaotic original signals by independent component analysis;
A signal identification unit that associates a plurality of separated signals and a plurality of chaotic original signals with reference to a chaotic original signal generation mechanism;
The plurality of chaotic original signals are a receiving device that is a chaotic signal sequence generated by mapping so as to correspond to a code signal obtained by serial-to-parallel conversion of an information signal.
この発明による受信方法および受信装置は、送信すべき情報信号から得られた互いに独立の複数のカオス原信号を空間上で並列伝送することによって、独立成分分析のみにより多重信号を分離受信することにより通信の高速化および高容量化を達成することができる。また、この発明では、拡散変調方式のように送信側と同期した拡散符号を受信側で発生して拡散復調を行う必要がなく、受信方法および受信装置の簡略化を達成できる。この発明は、次世代、すなわち、第4世代移動通信における伝送速度を1Gビット/秒程度に高速化する技術として使用することができる。 A receiving method and a receiving apparatus according to the present invention separate and receive multiple signals only by independent component analysis by transmitting in parallel a plurality of mutually independent chaotic original signals obtained from information signals to be transmitted. High speed communication and high capacity can be achieved. Further, according to the present invention, it is not necessary to generate a spread code synchronized with the transmission side and perform spread demodulation on the reception side as in the spread modulation method, and the reception method and the receiving apparatus can be simplified. The present invention can be used as a technique for increasing the transmission speed in the next generation, that is, the fourth generation mobile communication to about 1 Gbit / second.
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、一実施の形態による通信システムを示す。一例として、3個のカオス原信号s1,s2,s3が送信機
1に対して入力される。カオス原信号s1,s2,s3のそれぞれは、送信データをシリア
ル→パラレル変換したコード信号と対応するように写像により生成されたカオス信号系列である。送信機1は、3個の乗算器ML1,ML2,ML3からなる。乗算器ML1〜ML3に対しては、キャリア信号源2から同一周波数のキャリア信号が供給され、原信号s1〜s3がRF帯に周波数変換される。そして、図示しない電力増幅器をそれぞれ介して周波数変換後の信号が送信アンテナAT1,AT2,AT3に供給され、電波として放出される。送信信号は、1チャンネルの周波数帯域を使用して伝送される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a communication system according to one embodiment. As an example, three chaos original signals s 1 , s 2 , and s 3 are input to the
送信電波が空間伝送路10を介して受信アンテナAT11,AT12,AT13によって受信される。空間伝送路10は、反射物等によって複数の異なる伝搬路(所謂マルチパス)が形成され、送信アンテナからそれぞれ放出された電波が互いに干渉を受けて混在して受信アンテナAT11〜AT13によって受信される。通常、送受信に使用するアンテナの個数が等しいものとされる。所定のデータを空間上で並列伝送することによって、通信の高速化および高容量化が達成される。
The transmitted radio wave is received by the receiving antennas AT11, AT12, AT13 via the
受信アンテナAT11〜AT13のそれぞれから得られる受信信号が電力増幅器(図示せず)を介して受信機11を構成する乗算器ML11,ML12,ML13にそれぞれ供給される。乗算器ML11〜ML13には、キャリア信号源12からのキャリア信号が供給され、RF帯からベースバンドへの周波数変換がなされる。送信側のキャリア信号と受信側のキャリア信号とは、周波数および位相が同一となるように制御されている。
Reception signals obtained from the reception antennas AT11 to AT13 are respectively supplied to multipliers ML11, ML12, and ML13 constituting the
乗算器ML11〜ML13のそれぞれから複数のカオス原信号を混合した複数の混合信号x1,x2,x3が得られる。この複数の混合信号x1,x2,x3がディジタル信号に変換されて信号分離部13に供給される。信号分離部13は、独立成分分析(ICA)によって乗算器ML11〜ML13のそれぞれからの混合信号x1,x2,x3から複数のカオス
原信号を推定して分離するものである。独立成分分析による信号分離は、一般的に下記の式で示される処理である。
A plurality of mixed signals x 1 , x 2 , and x 3 obtained by mixing a plurality of chaotic original signals are obtained from each of the
式(1)の左辺のX(t)が受信された混合信号系列x1(t),x2(t),・・・,xN(t)の
時系列を示すベクトルであり、右辺のAがaを要素とする混合行列であり、右辺のS(t)
が分離したいカオス原信号系列s1(t),s2(t),・・・,sN(t)の時系列を示すベクトルである。
X (t) on the left side of Equation (1) is a vector indicating the time series of the received mixed signal series x 1 (t), x 2 (t),..., X N (t), A is a mixed matrix with a as an element, and S (t) on the right side
Is a vector indicating the time series of the chaotic original signal series s 1 (t), s 2 (t),..., S N (t) to be separated.
すなわち、(N=3)の例では、ある時点tにおいて受信された混合信号が下記に示すものとなる。 That is, in the example of (N = 3), the mixed signal received at a certain time t is as shown below.
x1(t)=a11*s1(t)+a12*s2(t)+a13*s2(t)
x2(t)=a21*s1(t)+a22*s2(t)+a23*s2(t)
x3(t)=a31*s1(t)+a32*s2(t)+a33*s2(t)
x 1 (t) = a 11 * s 1 (t) + a 12 * s 2 (t) + a 13 * s 2 (t)
x 2 (t) = a 21 * s 1 (t) + a 22 * s 2 (t) + a 23 * s 2 (t)
x 3 (t) = a 31 * s 1 (t) + a 32 * s 2 (t) + a 33 * s 2 (t)
受信側で混合行列A(重み係数)は、未知である。実際には、受信アンテナの向き等によって重み係数が変化する。原信号S(t)の統計的性質、すなわち、信号の非ガウス分布
を仮定して、混合信号X(t)を、カオス原信号S(t)に相当する独立成分に分離する。
On the receiving side, the mixing matrix A (weighting factor) is unknown. Actually, the weighting coefficient changes depending on the direction of the receiving antenna. Assuming statistical properties of the original signal S (t), that is, a non-Gaussian distribution of the signal, the mixed signal X (t) is separated into independent components corresponding to the chaotic original signal S (t).
信号分離部13は、3個のカオス原信号に相当する3個の独立成分を分離し、信号同定部14に供給する。信号同定部14は、カオス原信号生成メカニズムを参照して分離された独立成分とカオス原信号との対応を同定するための処理を行い、信号同定部14から分離信号s1’,s2’,s3’が出力される。図示しないが、分離信号s1’,s2’,s3’がパラレル→シリアル変換回路によってシリアルデータへ変換される。
The
信号同定部14は、原信号が備えている性質に基づいて同定処理を行う。例えば同定処理のために、独立成分の生成メカニズムを予め送信側から受信側が教えてもらっておく。信号分離部13および信号同定部14は、ハードウェアの構成に限らずソフトウェア処理の構成としても良い。写像により生成されるカオス信号を原信号とする場合、カオス信号の生成する写像を予め考えられるパターンの数だけ用意して、分離した信号がどの写像により生成されるかが同定可能である。
The
上述したように、この発明の一実施の形態における受信機11は、MIMO(Multiple
Input Multiple Output)の構成となり、通信容量を増大させることができる。
As described above, the
Input Multiple Output), and the communication capacity can be increased.
図2、図3および図4は、実験結果を示すものであり、横軸が時間変化を示し、縦軸が正規化された振幅を示す。一例として、図2に示す2個のカオス原信号s1(t)(図2A)およびs2(t)(図2B)を伝送する例が示されている。図3Aおよび図3Bが下記の式で示される混合信号x1(t)およびx2(t)を示す。 2, 3 and 4 show experimental results, in which the horizontal axis indicates time change and the vertical axis indicates normalized amplitude. As an example, an example is shown in which two chaotic original signals s 1 (t) (FIG. 2A) and s 2 (t) (FIG. 2B) shown in FIG. 2 are transmitted. 3A and 3B show the mixed signals x 1 (t) and x 2 (t) represented by the following equations.
x1(t)=a11*s1(t)+a12*s2(t)
x2(t)=a21*s1(t)+a22*s2(t)
x 1 (t) = a 11 * s 1 (t) + a 12 * s 2 (t)
x 2 (t) = a 21 * s 1 (t) + a 22 * s 2 (t)
実験回路としては、マルチパス環境下で送信された場合に生じる干渉と同様の波形操作(位相、振幅等の操作)を二つのカオス原信号s1(t)およびs2(t)に対して行い、その結果の二つの信号に対してそれぞれゲインa11〜a22を乗じて加算する構成が使用される。 As an experimental circuit, the same waveform operation (operation of phase, amplitude, etc.) as interference generated when transmitted in a multipath environment is applied to two chaotic original signals s 1 (t) and s 2 (t). performed, configuration is used for adding multiplied by the gain a 11 ~a 22 respectively two signals of the result.
混合信号x1(t)およびx2(t)が独立成分分析による信号分離処理を受ける。実験では、信号同定を行っていない。信号分離処理の結果、分離信号s1(t)’(図4A)およびs2(t)’(図4B)が得られる。図2に示すカオス原信号s1(t)(図2A)およびs2(t)(図2B)と、図4に示す分離信号s1(t)’およびs2(t)’を比較すると、両者は、殆ど同一の信号となり、原信号を分離できたことが分かる。 The mixed signals x 1 (t) and x 2 (t) are subjected to signal separation processing by independent component analysis. In the experiment, no signal identification was performed. As a result of the signal separation processing, separated signals s 1 (t) ′ (FIG. 4A) and s 2 (t) ′ (FIG. 4B) are obtained. When the chaotic original signals s 1 (t) (FIG. 2A) and s 2 (t) (FIG. 2B) shown in FIG. 2 are compared with the separated signals s 1 (t) ′ and s 2 (t) ′ shown in FIG. It can be seen that both signals are almost the same signal and the original signal can be separated.
次に、図5および図6を参照してこの発明の一実施の形態の具体例について説明する。この例では、CDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多元接続)に対してこの発明を適用したものである。一例として、送信側が一つの移動局に対応し、受信側が基地局に対応する。この逆の関係でも良い。通常、移動局が多数存在しているが、簡単のために、一つの移動局のみが存在し、1チャンネルの帯域を使用するものとする。 Next, a specific example of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to CDMA (Code Division Multiple Access). As an example, the transmitting side corresponds to one mobile station, and the receiving side corresponds to a base station. The reverse relationship may be used. Usually, a large number of mobile stations exist, but for simplicity, only one mobile station exists and uses a band of one channel.
図5は、送信側の構成を示す。送信機1aに対して入力される原信号s1〜s3は、送信すべき情報を例えばシリアル→パラレル変換し、パラレル変換後の各情報信号を情報変調した変調情報信号である。変調情報信号s1〜s3が乗算器ML4,ML5,ML6に対してそれぞれ供給される。これらの乗算器ML4〜ML6には、符号発生部4からの拡散符号が入力される。乗算器ML4〜ML6に対して供給される拡散符号は、互いに異なる時系列の符号信号である。
FIG. 5 shows the configuration of the transmission side. The original signals s 1 to s 3 input to the transmitter 1a are modulated information signals obtained by performing serial-to-parallel conversion of information to be transmitted and information-modulating each information signal after parallel conversion. Modulation information signals s 1 to s 3 are supplied to multipliers ML4, ML5, and ML6, respectively. The spreading codes from the
乗算器ML4〜ML6によって拡散変調された信号が乗算器ML1,ML2,ML3に供給される。乗算器ML1〜ML3に対しては、キャリア信号源2から同一周波数のキャリア信号が供給され、変調情報信号s1〜s3がRF帯に周波数変換される。そして、電力増幅器(図示せず)を介して周波数変換後の信号がそれぞれ送信アンテナAT1,AT2,AT3に供給され、電波として放出される。
The signals spread-modulated by the multipliers ML4 to ML6 are supplied to the multipliers ML1, ML2, and ML3. For multiplier ML1~ML3, the carrier signal of the same frequency from the
送信電波が空間伝送路を介して図6に示す受信側の受信アンテナAT11,AT12,AT13によって受信される。受信アンテナAT11〜AT13に対してCDMAの受信機11aが接続されている。 The transmitted radio wave is received by the receiving antennas AT11, AT12, AT13 on the receiving side shown in FIG. 6 via the spatial transmission path. A CDMA receiver 11a is connected to the receiving antennas AT11 to AT13.
受信アンテナAT11,AT12,AT13のそれぞれから得られる受信信号が電力増幅器(図示せず)を介して乗算器ML11,ML12,ML13にそれぞれ供給される。乗算器ML11〜ML13には、キャリア信号源12からのキャリア信号が供給され、RF帯からベースバンドへの周波数変換がなされる。送信側のキャリア信号と受信側のキャリア信号とは、周波数および位相が同一となるように制御されている。
Received signals obtained from the reception antennas AT11, AT12, and AT13 are supplied to multipliers ML11, ML12, and ML13, respectively, via a power amplifier (not shown). The multipliers ML11 to ML13 are supplied with a carrier signal from the
乗算器ML11〜ML13のそれぞれからの混合信号x1,x2,x3が信号分離部13
に供給される。信号分離部13は、独立成分分析(ICA)によって乗算器ML11〜ML13のそれぞれからの混合信号x1,x2,x3からカオス原信号としての変調情報信号
を推定して分離するものである。
The mixed signals x 1 , x 2 , and x 3 from the
To be supplied. The
従来のCDMA受信機の構成では、送信側の拡散変調部(乗算器ML4〜ML6)に対応する拡散復調部(逆拡散部とも称される)が設けられ、拡散復調部に対して送信側と同期した拡散符号を供給することによって変調情報信号を得るようになされる。上述した例では、かかる拡散復調部が設けられず、独立成分分析による信号分離部13によって、直接的に変調情報信号が分離される。
In the configuration of the conventional CDMA receiver, a spreading demodulation unit (also referred to as a despreading unit) corresponding to the spreading modulation unit (multipliers ML4 to ML6) on the transmission side is provided. A modulated information signal is obtained by supplying a synchronized spreading code. In the example described above, such a spread demodulation unit is not provided, and the modulation information signal is directly separated by the
信号分離部13は、3個のカオス原信号(すなわち、変調情報信号)に相当する3個の独立成分を分離し、信号同定部14に供給する。信号同定部14は、分離された独立成分のカオス原信号との対応を同定するための処理を行い、信号同定部14から分離変調情報信号s1’,s2’,s3’が出力される。信号同定部14は、カオス原信号が備えている
性質に基づいて同定処理を行う。
The
さらに、信号同定部14からの分離変調情報信号s1’,s2’,s3’が信号検証部1
5に供給される。信号検証部15には,符号発生部16からの拡散符号が入力される。信号検証部15は、信号同定部14による同定結果が正しいことを検証するための処理を行う。カオス信号を信号源とする場合、カオス信号を生成する機構(例えばロジスティック写像のような写像)を用いて、信号の種類を検証できる。信号検証部15から最終的な分離変調情報信号s1”,s2”,s3”が得られる。信号検証部15を設けることは、必須
ではないが、信号検証部15によってエラーレートを改善することができる。なお、信号分離部13、信号同定部14および信号検証部15は、ハードウェアの構成に限らずソフトウェア処理の構成としても良い。
Further, the separated modulation information signals s 1 ′, s 2 ′, and s 3 ′ from the
5 is supplied. The
拡散符号としては、カオス拡散符号が使用される。例えばパワーが一定の複素カオス拡散符号が使用される。複素カオス拡散符号とは、IとQの2成分の実数型拡散符号を持つスペクトル拡散用拡散符号のことである。カオス拡散符号の直交性から独立成分分析によって信号分離が可能となる。 As the spreading code, a chaos spreading code is used. For example, a complex chaotic spreading code with a constant power is used. The complex chaotic spreading code is a spread code for spread spectrum that has a two-component real type spreading code of I and Q. From the orthogonality of the chaotic spreading code, signal separation can be performed by independent component analysis.
カオス拡散符号は、直交多項式であるチェビシェフ多項式を写像として、繰り返し生成された系列である。例えば2次、3次および4次のチェビシェフ多項式は、下記に示される。 A chaotic spreading code is a sequence generated repeatedly using a Chebyshev polynomial, which is an orthogonal polynomial, as a mapping. For example, second-order, third-order, and fourth-order Chebyshev polynomials are shown below.
T(2,x)=2x2−1
T(3,x)=4x3−3x
T(4,x)=8x4−8x2+1
T (2, x) = 2x 2 -1
T (3, x) = 4x 3 -3x
T (4, x) = 8x 4 -8x 2 +1
これらのチェビシェフ多項式による写像は、図7に示すものとなる。図7において、横軸がxであり、縦軸がyであり、閉区間(−1≦x≦1)を閉区間(−1≦y≦1)に写像する有利写像である。T2が2次のチェビシェフ多項式による写像の特性を示し、T3が3次のチェビシェフ多項式による写像の特性を示し、T4が3次のチェビシェフ多項式による写像の特性を示す。また、カオス拡散符号は、次数に加えて初期値の設定によって異なる系列を発生することができる。カオス拡散符号の発生のための構成は、本願発明者の提案にかかる特開2003−140885号公報に記載されている。カオス拡散符号を使用することによって符号の種類を多くすることができ、また、拡散符号の構成が簡単でないことから、通信セキュリティを向上することができる。また、このチェビシェフ多項式で生成されるカオス信号は、シンボリックダイナミクスの理論から、ある2値系列へ一意にマッピング可能である。この場合、送るシンボル列に、「ここから情報を流します」という意味のパイロット信号を例えば"1111111111111111111...11111111"として、情報がどこから始まっているかを読み取ることも可能となる。 The mapping by these Chebyshev polynomials is as shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis is x, the vertical axis is y, and an advantageous mapping that maps a closed section (−1 ≦ x ≦ 1) to a closed section (−1 ≦ y ≦ 1). T2 indicates the characteristic of mapping by the second-order Chebyshev polynomial, T3 indicates the characteristic of mapping by the third-order Chebyshev polynomial, and T4 indicates the characteristic of mapping by the third-order Chebyshev polynomial. The chaotic spreading code can generate different sequences depending on the setting of the initial value in addition to the order. A configuration for generating a chaos spreading code is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-140885 according to the proposal of the present inventor. By using chaotic spreading codes, the number of types of codes can be increased, and since the configuration of spreading codes is not simple, communication security can be improved. Further, a chaotic signal generated by this Chebyshev polynomial can be uniquely mapped to a certain binary sequence from the theory of symbolic dynamics. In this case, it is possible to read where the information starts from, for example, “1111111111111111111 ... 11111111” as a pilot signal meaning “flow information from here” in the symbol string to be sent.
図8、図9および図10は、実験結果を示すものであり、横軸が時間変化を示し、縦軸が正規化された振幅を示す。一例として、2個のカオス原信号s1(t)(図8A)および原信号s2(t)(図8B)を伝送する例が示されている。一方の原信号s2(t)が1.6kHzのパルス信号とされている。図9Aおよび図9Bが下記の式で示される混合信号x1(t)およびx2(t)を示す。 8, FIG. 9 and FIG. 10 show experimental results, in which the horizontal axis indicates time change and the vertical axis indicates normalized amplitude. As an example, an example of transmitting two chaotic original signals s 1 (t) (FIG. 8A) and original signals s 2 (t) (FIG. 8B) is shown. One original signal s 2 (t) is a pulse signal of 1.6 kHz. 9A and 9B show the mixed signals x 1 (t) and x 2 (t) represented by the following equations.
x1(t)=a11*s1(t)+a12*s2(t)
x2(t)=a21*s1(t)+a22*s2(t)
x 1 (t) = a 11 * s 1 (t) + a 12 * s 2 (t)
x 2 (t) = a 21 * s 1 (t) + a 22 * s 2 (t)
実験回路としては、マルチパス環境下で送信された場合に生じる干渉と同様の波形操作(位相、振幅等の操作)を一方のカオス原信号s1(t)に対して行い、その結果の信号とパルス信号とに対してそれぞれゲインa11〜a22を乗じて加算する構成が使用される。 As an experimental circuit, a waveform operation (operation of phase, amplitude, etc.) similar to interference generated when transmitted in a multipath environment is performed on one chaotic original signal s 1 (t), and the resulting signal And the pulse signal are multiplied by gains a 11 to a 22 and added.
混合信号x1(t)およびx2(t)が独立成分分析による信号分離処理を受ける。実験では、信号同定および信号検証を行っていない。信号分離処理の結果、分離信号s1(t)’(図10A)およびs2(t)’(図10B)が得られる。原信号s1(t)(図8A)およびs2(t)(図8B)と、図10に示す分離信号s1(t)’およびs2(t)’を比較すると、両者は、殆ど同一の信号となり、原信号を分離できたことが分かる。 The mixed signals x 1 (t) and x 2 (t) are subjected to signal separation processing by independent component analysis. In the experiment, signal identification and signal verification were not performed. As a result of the signal separation processing, separated signals s 1 (t) ′ (FIG. 10A) and s 2 (t) ′ (FIG. 10B) are obtained. Comparing the original signals s 1 (t) (FIG. 8A) and s 2 (t) (FIG. 8B) with the separated signals s 1 (t) ′ and s 2 (t) ′ shown in FIG. It turns out that it became the same signal and the original signal was able to be isolate | separated.
図11は、カオスCDMAの波形の一例を示すものである。図11では、8本のアンテナを使用している。左側には、情報信号(ビット信号)、カオス拡散符号、周波数変換用のキャリア信号および周波数変換されて一つのアンテナから送信される送信信号が示されている。互いに異なる情報信号およびカオス拡散符号を使用して合計で8個の送信信号が生成される。 FIG. 11 shows an example of a chaotic CDMA waveform. In FIG. 11, eight antennas are used. On the left side, an information signal (bit signal), a chaotic spreading code, a carrier signal for frequency conversion, and a transmission signal that is frequency-converted and transmitted from one antenna are shown. A total of eight transmission signals are generated using different information signals and chaotic spreading codes.
受信アンテナで受信された混合信号が復調され、信号分離部によって図11の右側に示される8個の信号に分離できる。例えば最上段の分離信号が左側のビット信号をカオス拡散符号で拡散変調したものと対応している。 The mixed signal received by the receiving antenna is demodulated and can be separated into eight signals shown on the right side of FIG. 11 by the signal separation unit. For example, the separated signal at the top corresponds to the left bit signal that has been spread-modulated with a chaotic spreading code.
次に、この発明の他の実施の形態について説明する。他の実施の形態は、CDMAおよびOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 変調方式を組み合わせたものである。 Next, another embodiment of the present invention will be described. Another embodiment is a combination of CDMA and OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) modulation schemes.
図12は、送信側の構成を示す。入力端子20a,20b,20c,20dのそれぞれから送信すべき情報信号が入力される。情報信号が拡散部21a,21b,21c,21dに供給され、入力端子22a,22b,22c,22dからのカオス拡散符号例えばパワー一定の複素拡散符号によって拡散される。
FIG. 12 shows the configuration of the transmission side. Information signals to be transmitted are input from the
拡散部21a〜21dの出力信号がS/Pコンバータ23a,23b,23c,23dにそれぞれ供給され、シリアルデータからパラレルデータへ変換される。S/Pコンバータ23a〜23dによって、データ系列が複数のデータ系列に分けられる。S/Pコンバータ23a〜23dからのデータ系列がマッパー24a,24b,24c,24dにそれぞれ供給される。マッパー24a〜24dは、それぞれディジタル変調(QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、PSK(Phase Shift Keying)等)の変調を行うものである
。
Output signals from the spreading
マッパー24a〜24dのそれぞれの出力が逆高速フーリエ変換(Inverse Fast Fourier Transform):IFFT)部25a,25b,25c,25dに供給され、時間領域波形が生成される。IFFT部25a〜25dの出力がガードインターバル(Guard Interval:GI)付
加部26a,26b,26c,26dに供給され、ガードインターバルがシンボル時間単位で付加される。ガードインターバル26a〜26dの出力が図示しない電力増幅器を介して送信アンテナAT1,AT2,AT3,AT4にそれぞれ供給され、電波として送出される。
The outputs of the
S/Pコンバータ23a〜23dのそれぞれは、OFDM変調方式のサブキャリアの個数に対応するチャンネルにデータを分けるものである。OFDMのサブキャリアの個数をnとすると、例えばS/Pコンバータ23aがnチャンネルの並列データを形成する。各チャンネルのデータ系列がマッパーにそれぞれ供給され、IFFT部によってOFDM信号とされ、ガードインターバル付加部において、OFDMシンボル毎にガードインターバルが付加される。すなわち、図12ではまとめて示しているが、マッパー24a、IFFT部25aおよびガードインターバル付加部26aのそれぞれは、サブキャリア数nの本数に等しい数の部分を並列に有している。他の送信アンテナAT2,AT3,AT4についても同様の構成とされている。
Each of the S /
図13は、この発明の他の実施の形態における受信機の構成を示す。例えば4個の受信アンテナAT11,AT12,AT13,AT14らの受信信号がガードインターバル除去部31a,31b,31c,31dにそれぞれ供給される。ガードインターバル除去部31a〜31dは、受信されたOFDMシンボルのタイミングに応じてガードインターバルを除去する。
FIG. 13 shows the configuration of a receiver according to another embodiment of the present invention. For example, received signals from four receiving antennas AT11, AT12, AT13, and AT14 are supplied to the guard
ガードインターバル除去部31a〜31dの出力信号がFFT(高速フーリエ変換)部32a,13b,32c,32dにそれぞれ供給される。FFT部32a〜32dによって、時間領域信号が周波数領域信号に変換される。ガードインターバル除去部31a〜31dからP(パラレル)/S(シリアル)コンバータ36a〜36dまでの処理は、OFDMのサブキャリア数nの並列のデータ系列に対してなされる。
Output signals of the guard interval removing units 31a to 31d are supplied to FFT (Fast Fourier Transform)
FFT部32a〜32dの出力中のデータシンボルが信号分離部33に供給され、信号分離部33の出力が信号同定部34に供給される。上述した一実施の形態におけるのと同様に、信号分離部33は、複数の変調情報信号に相当する独立成分を分離し、信号同定部34に供給する。信号同定部34は、原信号が備えている性質に基づいて同定処理を行う。例えば同定処理のために、独立成分の生成メカニズムを予め送信側から受信側が教えてもらっておく。
The data symbols being output from the
信号同定部34の出力信号が信号検証部35に供給される。図示しないが、信号検証部35には,符号発生部からのカオス拡散符号が入力される。信号検証部35は、信号同定部34による同定結果が正しいことを検証するための処理を行う。
An output signal of the
信号検証部35からの分離信号系列が送信側のマッパーと逆の処理を行い、ディジタル復調処理を行うデマッパー36a,36b,36c,36dにそれぞれ供給される。デマッパー36a〜36dの出力がP/Sコンバータ37a,37b,37c,37dにそれぞれ供給される。P/Sコンバータ37a〜37dによって、OFDMのサブキャリア数に等しい数のチャンネルが一つのチャンネルにまとめられる。P/Sコンバータ37a〜37dの出力が出力端子38a,38b,38c,38dに取り出される。
The separated signal series from the
以上、この発明の実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えばカオス系列によってパルス間隔またはパルス振幅がランダムに制御されたパルスを生成するようにしても良い。 Although the embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. For example, a pulse whose pulse interval or pulse amplitude is randomly controlled by a chaotic sequence may be generated.
1,1a・・・送信機
2・・・キャリア信号源
4・・・符号発生部
10・・・空間伝送路
11,11a・・・受信機
12・・・キャリア信号源
13,33・・・信号分離部
14,34・・・信号同定部
15,35・・・信号検証部
ML・・・乗算器
AT1〜AT4・・・送信アンテナ
AT11〜AT14・・・受信アンテナ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
独立成分分析によって上記複数の混合信号を上記複数のカオス原信号に対応する複数の分離信号に分離する信号分離ステップと、
上記複数の分離信号と上記複数のカオス原信号との対応付けをカオス原信号生成メカニズムを参照して行う信号同定ステップと
からなり、
上記複数のカオス原信号は、上記情報信号をシリアル→パラレル変換したコード信号と対応するように、写像により生成されたカオス信号系列である受信方法。 A received signal input step in which a plurality of mixed signals obtained by mixing a plurality of independent chaotic original signals obtained from a predetermined information signal are input;
A signal separation step of separating the plurality of mixed signals into a plurality of separated signals corresponding to the plurality of chaotic original signals by independent component analysis;
A signal identification step in which the plurality of separated signals and the plurality of chaotic original signals are associated with each other by referring to the chaotic original signal generation mechanism,
The receiving method, wherein the plurality of chaotic original signals are chaotic signal sequences generated by mapping so as to correspond to a code signal obtained by serial-to-parallel conversion of the information signal.
上記複数の混合信号は、複数の送信アンテナから放出された送信信号が混合されたものであり、上記受信信号入力ステップは、受信アンテナによる受信と同一周波数のキャリア信号による周波数変換処理とである受信方法。 The reception method according to claim 1,
The plurality of mixed signals are a mixture of transmission signals emitted from a plurality of transmission antennas, and the reception signal input step is reception that is reception by the reception antenna and frequency conversion processing by a carrier signal of the same frequency. Method.
独立成分分析によって上記複数の混合信号を上記複数のカオス原信号に対応する複数の分離信号に分離する信号分離部と、
上記複数の分離信号と上記複数のカオス原信号との対応付けをカオス原信号生成メカニズムを参照して行う信号同定部とを備え、
上記複数のカオス原信号は、上記情報信号をシリアル→パラレル変換したコード信号と対応するように、写像により生成されたカオス信号系列である受信装置。 A reception signal input unit to which a plurality of mixed signals obtained by mixing a plurality of independent chaotic original signals obtained from a predetermined information signal are input;
A signal separation unit that separates the plurality of mixed signals into a plurality of separated signals corresponding to the plurality of chaotic original signals by independent component analysis;
A signal identifying unit that associates the plurality of separated signals and the plurality of chaotic original signals with reference to a chaotic original signal generation mechanism;
The receiving device, wherein the plurality of chaotic original signals are chaotic signal sequences generated by mapping so as to correspond to a code signal obtained by serial-to-parallel conversion of the information signal.
上記複数のカオス拡散符号によって拡散された信号を混合した複数の混合信号が入力され、
独立成分分析によって上記複数の混合信号を上記複数の変調情報信号に対応する複数の分離信号に分離し、
上記複数の分離信号と上記複数の変調情報信号との対応付けを行う受信方法であって、
上記カオス拡散符号がパワー一定の複素カオス拡散符号である受信方法。 Modulated information signals obtained by modulating a plurality of signals obtained by serial-to-parallel conversion of information signals are spread and transmitted by a plurality of chaotic spreading codes ,
A plurality of mixed signals obtained by mixing signals spread by the plurality of chaotic spreading codes are input.
Separating the plurality of mixed signals into a plurality of separated signals corresponding to the plurality of modulation information signals by independent component analysis;
A reception method for associating the plurality of separated signals with the plurality of modulation information signals,
A receiving method, wherein the chaotic spreading code is a complex chaotic spreading code with constant power.
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