JP5179656B2 - フィーチャーレスコヒーレントカオス振幅変調 - Google Patents

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Description

本発明は通信システムに関し。より具体的には、本発明は、セキュアな振幅変調した波形にある利用可能なフィーチャーを低減する方法に関する。
ダイレクトシーケンス拡散スペクトル通信信号は、一般的に、データ信号を「ノイズ」信号と合成することにより生成される。ノイズ信号は、典型的には、データ信号と比較して非常に高いレートで生成された擬似ランダムな値のシーケンスである。データ信号は、逆拡散プロセスにおいて同じ擬似ランダムシーケンスを使用することにより、受信器で再構成できる。かかる拡散スペクトル通信信号は、セキュアなシステムとスペクトル効率のよいシステムを含む多くの通信アプリケーションにとって有利である。
従来の拡散スペクトル通信信号には幾つかの制約がある。例えば、信号の統計的な、高次の周期定常性を測定すると、信号パラメータを求められる。信号パラメータは、拡散スペクトル信号の生成に使った擬似ランダムシーケンスを含んでいることがある。測定した統計的な、高次の周期定常性を用いて、送信信号を記述するメタデータ（例えば、シンボルレートと変調タイプ）を生成することもできる。このようにメタデータを生成できることにより、送信されるデータのセキュリティが危険にさらされる可能性がある。
上記の問題は、検出可能な信号フィーチャーのないカオス拡散シーケンスを用いることにより、潜在的に回避することができる。信号フィーチャーには、従来の擬似ランダムシーケンスで知ることができる、期待パワーにおけるシンボル間変動、シンボル内パワー変動、チップレートが含まれるが、これに限定はされない。カオス拡散シーケンスを適切に実施すれば、カオスシーケンスには、信号パワーを除いて信号アーティファクトはなくなる。
しかし、かかるカオス拡散シーケンスアプローチは、従来の拡散スペクトル通信の第２の問題を解決することができない。この第２の問題は、アナログまたはデジタル振幅変調した波形で起こるように、送信波形パワーエンベロープがシンボルごとに変化したときの、望ましくない検出に関する。振幅変調した波形（例えば、パルス振幅変調、直交振幅変調、及び振幅位相シフトキーイング）をしばしば用いて、シンボル振幅レベルを可変してデータスループットを大きくする。
拡散スペクトル波形の好ましくない検出は、信号中に検出可能な周期定常性があることにより生じる。従来の擬似ランダムシーケンスの替わりに本当のカオス信号を使えば、定常的なパワーエンベロープを有する波形を、位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調方法を用いて生成できる。かかるシナリオでは、統計的にフィーチャーレスな波形ができる。かかる信号は、分析すると、理想的には歪みのないカートシス値が大きいホワイトガウシアンノイズのように見える。このように、信号には実際に検出可能な周期定常性は存在しない。
しかし、当業者には言うまでもなく、変調方式がＰＳＫに限定されていれば、データスループットは限定され得る。他の変調方式（例えば、直交振幅変調）を用いてデータスループットを高めることもできる。しかし、かかる変調方式に必須の振幅変調成分は、拡散波形中に検出可能な周期定常性を生じてしまう。
この概要は、本発明の本質と要点を簡潔に記載した本発明の概要を詳細な説明の前に記載するように求める３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７３に基づいて記載されている。しかし、この概要は特許請求の範囲の範囲や意味を限定するものではない。
本発明は、分散を一定に保つことにより、周期定常性のないカオス振幅変調信号を生成するシステムと方法とに関する。本方法は、周期的に変化する振幅を有する、パルス振幅変調を含む、ＰＡＭ信号を生成する段階を含む。本方法は、さらに、ＰＡＭ信号の大きさの平方根でＰＡＭ信号を割ることにより、一定パワーエンベロープ信号の第１部分（ＦＰＣＰＥＳ）を生成する段階と、１からＰＡＭ信号の大きさを引いたものの平方根に等しい大きさを有する一定パワーエンベロープ信号の第２部分（ＳＰＣＰＥＳ）を生成する段階とを有する。本方法は、さらに、第１と第２の拡散シーケンスを生成する段階を有する。各拡散シーケンスは乱数値のシーケンスとして形成される。拡散シーケンスには、大きな相関はない。
本発明の一態様では、ＦＰＣＰＥＳを第１の拡散シーケンスと合成して第１の積信号を生成する。同様に、ＳＰＣＰＥＳを第２の拡散シーケンスと合成して第２の積信号を生成する。第１と第２の積信号を用いて一定パワーエンベロープ信号を生成する。
本発明の他の態様では、第１と第２の拡散シーケンスはそれぞれ直交カオスシーケンスである。離散時間ベースバンド変調を用いてＰＡＭ信号を生成してＡＭシンボルを構成する。離散時間ベースバンド変調は直交振幅変調（ＱＡＭ）であってもよいが、これに限定されない。かかるシナリオでは、各ＡＭシンボルを同相成分「Ｉ」と直交成分「Ｑ」とにエンコードする。
本発明のさらに他の態様では、一定パワーエンベロープ信号を、通信リンクを通して受信器に送信する。受信器が、第１の拡散シーケンスと同一の第３の拡散シーケンスを生成できる。一定パワーエンベロープ信号を第３の拡散シーケンスと相関させて、ＰＡＭ信号を回復する。また、受信器が、第２の拡散シーケンスと同一の第４の拡散シーケンスを生成できる。一定パワーエンベロープ信号を第４の拡散シーケンスと相関させて、ＳＰＣＰＥＳを回復する。
以下の図面を参照して、実施形態を説明する。図面を通して同一の数字は、同一の構成要素を表す。
本発明の理解に有用なパルス振幅変調（ＰＡＭ）した信号から周期定常性及び統計的アーティファクトを除去する方法を示す概念図である。 本発明の理解に有用な振幅調整処理を示す図である。 本発明の理解に有用な改良した振幅調整処理を示す図である。 本発明の理解に有用な信号分離を示す図である。 統計的アーティファクトがなく、分離できる信号成分を有するカオス振幅変調信号を生成する方法を示すフロー図である。 本発明の理解に有用なカオス振幅変調システムを示すブロック図である。 本発明の理解に有用なカオス直交振幅変調システムの第１の実施形態を示すブロック図である。 本発明の理解に有用なカオス直交振幅変調システムの第２の実施形態を示すブロック図である。 本発明の理解に有用なカオス直交振幅変調システムの第３の実施形態を示すブロック図である。 一定分散、タンデム任意データ位相単一補完信号直交振幅変調システムの一実施形態を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。しかし、本発明は、多数の異なる形式で実施でき、ここに開示した実施形態に限定されると解釈してはならない。例えば、本発明は、方法、データ処理システム、またはコンピュータプログラム製品として実施できる。従って、本発明は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態、またはハードウェアとソフトウェアの実施形態の形式を取ることができる。
ここで図１Ａを参照して、信号とその成分の分離可能性を仮定した、パルス振幅変調（ＰＡＭ）した信号１００から統計的アーティファクトを除去する方法の概念図である。ＰＡＭ信号１００は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、ＰＡＭ信号１００は、従来の任意の離散時間振幅変調方式で生成することができる。かかる離散時間振幅変調方式には、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）、直交振幅変調（ＱＡＭ）、振幅・位相シフトキーイング（ＡＰＳＫ）などがあるが、これらに限定されるものではない。
図１Ａに示したように、ＰＡＭ信号１００は、パワーが周期的に変化することによる周期定常信号特性を有する。実際、外部のオブザーバは、ＰＡＭ信号１００のシンボルエネルギーの周期的性質を識別するだけで、ＰＡＭ信号１００を検出できる。そのため、周期定常特性を少なくし、または無くすようにＰＡＭ信号１００を処理することが望ましい。言い方を変えれば、一定パワーエンベロープ信号１０４を生成するようにパワー調整処理（ＰＡＰ）１０２を行うことが望ましい。ここで「一定パワーエンベロープ信号」とは、パワーまたは分散が、時間的に統計的期待値において周期的に変化しない信号をいう。ここで、かかるＰＡＰ１０２を図１Ｂないし図２を参照して説明する。
図１Ｂを参照して、本発明の理解に有用なＰＡＰ１０２の概念図である。言うまでもなく、カオス信号の分散はボルト単位で測定した信号振幅の二乗の関数である。図１Ｂに示すように、ＰＡＰ１０２は一般的に、各シンボル期間ＳＰのＰＡＭ信号１００の振幅Ａを補完信号１０８の振幅Ｃと結合する加法演算を行い、振幅Ａと振幅Ｃの二乗和が一定になるようにする。便宜上、ここでは各シンボル期間ＳＰのＰＡＭ信号１００の振幅ＡをＡ（ＳＶｎ）と呼ぶ。ここでｎはシンボル期間ＳＰのインデックス番号である。このように、第１のシンボル期間ＳＰ１のＰＡＭ信号１００の振幅ＡはＡ（ＳＰ１）である。同様に、第２のインデックス期間ＳＰ２のＰＡＭ信号１００の振幅ＡはＡ（ＳＰ２）であり、以下同様である。ここでは各シンボル期間ＳＰの補完信号１０８の振幅ＣをＣ（ＳＰｎ）と呼ぶ。ここでｎはシンボル期間ＳＰのインデックス番号である。第１のシンボル期間ＳＰ１の補完信号１０６の振幅ＣはＣ（ＳＰ１）である。同様に、第２のインデックス期間ＳＰ２の補完信号の振幅ＣはＣ（ＳＰ２）であり、以下同様である。
かかる加法演算は次の数式（１）−（３）で定義できる。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
Figure 0005179656
 ここで、０（ＳＰ１）は、第１の出力シンボル期間の一定パワーエンベロープ信号１０４のパワーである。０（ＳＰ２）は、第２の出力シンボル期間の一定パワーエンベロープ信号１０４のパワーである。０（ＳＰ３）は、第３の出力シンボル期間の一定パワーエンベロープ信号１０４のパワーである。Ａ（ＳＰ１）は第１のシンボル期間のＰＡＭ信号１００の振幅である。Ａ（ＳＰ２）は第２のシンボル期間のＰＡＭ信号１００の振幅である。Ａ（ＳＰ３）は第３のシンボル期間のＰＡＭ信号１００の振幅である。Ｃ（ＳＰ１）は第１のシンボル期間の補完信号１０６の振幅である。Ｃ（ＳＰ２）は第２のシンボル期間の補完信号１０６の振幅である。Ｃ（ＳＰ３）は第３のシンボル期間の補完信号１０６の振幅である。
図１Ｂを参照して、ＰＡＰ１０２は一定パワーエンベロープ信号１０４を生成する。しかし、ＰＡＰ１０２は分離できる信号合成はできない。ここで「分離できる信号」とは、分離できる信号成分を有する、すなわち第１の信号成分が他のすべての信号成分に対して直交している、信号をいう。言うまでもなく、通信システムアプリケーションにおいては、この分離できない信号合成は望ましくない。第１と第２のＰＡＭ信号１００は区別ができず、有用な情報を有さないからである。それゆえ、ＰＡＰ１０２は、改良して、ＰＡＭ信号１００と補完信号１０８の合成が分離できる信号合成となるようにする必要がある。ここで、かかる改良したＰＡＰ１０２を図１Ｃないし図２を参照して説明する。
図１Ｃを参照して、改良したＰＡＰ１０２は、一般的に、直交信号（例えば１８０、１８２）を用いる合成（すなわち乗算）演算１２６、１２８と、加法演算１３０との実行を含む。ここで、「直交信号」という用語は信号または離散シーケンスに用い、２つ以上の信号の定常的な統計的期待値がゼロ（０）であることを示す。実際に用いる直交信号の一典型例は正弦関数と余弦関数とである。カオス拡散シーケンスを用いる通信システムでは、直交信号は、独立なガウシアン乱数シーケンスとして表すことができる。例えば、第１のガウシアン乱数シーケンス１８０は、乱数生成演算１３２を用いて生成することができる。第１のガウシアン乱数シーケンス１８０は、乱数ＦＳＲＮ１、ＦＳＲＮ２、ＦＳＲＮ３、．．．、ＦＳＲＮ４のシーケンスとして定義できる。第２のガウシアン乱数シーケンス１８２は、乱数生成演算１３４を用いて生成できる。第２のガウシアン乱数シーケンス１８２は、乱数ＳＳＲＮ１、ＳＳＲＮ２、ＳＳＲＮ３、．．．、ＳＳＲＮＭの第２のシーケンスとして定義できる。かかるシナリオでは、ガウシアン乱数シーケンス１８０、１８２は、２つの統計的に独立なガウシアン乱数生成器、ガウシアン擬似乱数生成器、またはガウシアンカオス数生成器を用いて生成することができる。かかる乱数生成器は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、言うまでもなく従来の任意の乱数生成器や生成回路を制限なく用いることができる。
ガウシアン乱数シーケンス１８０、１８２をガウシアン分布カオス数生成器を用いて派生したとき、乱数シーケンス１８０、１８２はカオス数シーケンスである。言うまでもなく、カオス数シーケンスに基づく数学的カオス信号を生成して、ガウシアン分布を有するノイズ信号とすることができる。ガウシアン分布は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、言うまでもなく、カオス信号のパワーはガウシアン雑音分布の分散として測定する。合成（すなわち乗算）演算１２６、１２８の積の和の分散を統計的期待値が一定の分散（すなわちパワー）にすることが望ましい。この一定の分散は、２つの等分散信号から求める必要はない。しかし、平均がゼロで分散が１の標準正規（ガウシアン）分布の乱数生成器１３２、１３４を選択できる。
和信号から所望の一定の分散を求めるため、合成演算１２６、１２８は、振幅変調したシンボル振幅が「２−スペース」で合成されることを要する。ここで、「２−スペース」とは、２つの直交基底関数に基づく数学的構造を言う。「２−スペース」において２つの区別できる（直交）成分Ｘ１とＸ２とを有する信号Ｘの振幅（より適切には、大きさまたはノルム）の定義は、次の数式（４）に反映されている。
Figure 0005179656
 ここで、Ｘ＝Ｘ１＋Ｘ２であり、｜Ｘ１｜はＸ１の絶対値を表す。数式（４）はピタゴラスの定理の一般化と考えられるので、これ以上詳しくは説明しない。しかし、言うまでもなく、通信システムに「２−スペース」アプリケーションを用いると、信号を（電圧ベースではなく）パワーベースで合成して、一定のパワー（分散）出力信号を維持しなければならない。
かかる合成（すなわち乗算）演算１２６、１２８は数式（５）と（６）で定義できる。
Figure 0005179656
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 ここで、ＦＰＳは、ＰＡＭ信号１００の平方根と第１の直交信号１８０との積から得られる第１の積信号１８４である。ＳＰＳは、補完信号１０６の平方根と第２の直交信号１８２との積から得られる第２の積信号１８６である。ＰＡＭＳはＰＡＭ信号１００である。ＣＳは補完信号１０８である。ＦＯＳは第１の直交信号１８０である。ＳＯＳは第２の直交信号１８２である。加法演算１３０は次の数式（７）で定義できる。
Figure 0005179656
 ここで、合成出力信号（ＣＯＳ）は、数式（５）を参照して定義した第１の乗法演算から得られる信号ＦＰＳと、数式（６）を参照して定義した第１の乗法演算から得られる信号ＳＰＳとを含む信号合成である。
とりわけ、ＣＯＳは分離できる信号である。別の言い方をすれば、ＣＯＳは、分離できる成分、すなわち信号ＦＰＳと信号ＳＰＳとを含む。信号成分ＦＰＳとＳＰＳは、図２に示したように、相関演算を用いて分離できる。かかる相関演算は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、言うまでもなく、適切な相関演算であればどんなものも限定無しに用いることができる。
図３を参照するに、周期定常性がなく、分離できる信号成分を有するカオス振幅変調信号を生成する方法３００を示した。図３に示したように、本方法３００はステップ３０２で始まり、ステップ３０４に進む。ステップ３０４において、信号１００を生成する。信号１００はパルス振幅変調した（ＰＡＭ）成分を有する。上記の通り、ＰＡＭ信号１００は周期的に変化する振幅（または大きさ）を有する。ＰＡＭ信号１００は、従来のどんな離散時間振幅変調方式で生成してもよい。
その後、本方法はステップ３０６に進む。ステップ３０６において、ＰＡＭ信号１００をその大きさＡ（ＳＰ１）、Ａ（ＳＰ２）、Ａ（ＳＰ３）、．．．、Ａ（ＳＰＮ）の平方根で除算して、一定パワーエンベロープ信号（ＦＰＣＰＥＳ）の第１部分を生成する。ステップ３０８において、補完信号１０８を生成する。補完信号１０８は、一定パワーエンベロープ信号（ＳＰＣＰＥＳ）の第２部分である。補完信号１０８は、ＰＡＭ信号１００と同位相の信号である。補完信号１０８の大きさは、１マイナスＰＡＭ信号１００の大きさの平方根である。かかるシナリオでは、補完信号１０８の大きさは、次の数式（８）−（１０）で示す値を有する。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
 ・・・
Figure 0005179656
 ここで、Ｃ（ＳＰ１）は補完信号１０８の第１の大きさ値である。Ｃ（ＳＰ２）は補完信号１０８の第２の大きさ値である。Ｃ（ＳＰＮ）は補完信号１０８の第Ｎの大きさ値である。しかし、本発明はこれに限定はされない。
ステップ３０８が終わると、本方法３００はステップ３１０に進む。ステップ３１０において、第１の直交信号（ＦＯＳ）のように振る舞う第１のガウシアン乱数シーケンス（ＦＧＲＮＳ）を生成する。ＦＧＲＮＳは乱数シーケンスＦＳＲＮ１、ＦＳＲＮ２、ＦＳＲＮ３、．．．、ＦＳＲＮＭよりなる。乱数シーケンスＦＳＲＮ１、ＦＳＲＮ２、ＦＳＲＮ３、．．．、ＦＳＲＮＭは、真の乱数シーケンスであっても、擬似乱数シーケンスであっても、カオス数シーケンスであってもよい。
同様に、第２の直交信号（ＳＯＳ）のように振る舞う第２のガウシアン乱数シーケンス（ＳＧＲＮＳ）を生成する。ＳＯＳはＦＯＳに直交している。ＳＧＲＮＳは乱数シーケンスＳＳＲＮ１、ＳＳＲＮ２、ＳＳＲＮ３、．．．、ＳＳＲＮＭよりなる。乱数シーケンスＳＳＲＮ１、ＳＳＲＮ２、ＳＳＲＮ３、．．．、ＳＳＲＮＭは、真の乱数シーケンスであっても、擬似乱数シーケンスであっても、カオス数シーケンスであってもよい。とりわけ、第１の直交信号と第２の直交信号の定常的統計的期待値はゼロ（０）である。言い換えると、ＦＯＳとＳＯＳとの間の相互相関はゼロ（０）である。ＦＯＳとＳＯＳを、シンボルレートより大幅に大きいレートで生成する。
ＦＧＲＮＳとＳＧＲＮＳとを生成した後、ステップ３１２を実行する。ステップ３１２において、ＦＰＣＰＥＳ信号の値にＦＧＲＮＳの乱数値をそれぞれ乗算して、第１の積信号（ＦＰＳ）を生成する。例えば、ＦＰＣＰＥＳ信号が複数の振幅変調した（ＡＭ）シンボル期間を有するとき、第１のＡＭシンボル期間の第１の振幅ｓｑｒｔ[Ａ（ＳＰ１）]に、ＦＧＲＮＳの第１の乱数ＦＳＲＮ１から第Ｌの乱数ＦＳＲＮＭ／Ｎをそれぞれ乗算する。すなわち、ｓｑｒｔ[Ａ（ＳＰ１）]・ＦＳＲＮ１、ｓｑｒｔ[Ａ（ＳＰ１）]・ＦＳＲＮ２、．．．、ｓｑｒｔ[Ａ（ＳＰ１）]・ＦＳＲＮＭ／Ｎである。ここで、Ｍ／Ｎ＝Ｌはシステムの拡散率である。同様に、第２のＡＭシンボル期間の第２の振幅ｓｑｒｔ[Ａ（ＳＰ２）]に、ＦＧＲＮＳの第２の乱数シーケンスＦＳＲＮＭ／Ｎ＋１からＦＳＲＮ２Ｍ／Ｎまでを乗算する。以下同様である。しかし、本発明はこれに限定はされない。
ステップ３１４において、ＳＰＣＰＥＳ信号の値にＳＧＲＮＳの乱数値をそれぞれ乗算して、第２の積信号（ＳＰＳ）を生成する。例えば、ＳＰＣＰＥＳ信号が複数の補完シンボル期間を有するとき、第１の補完シンボル期間の第１の振幅ｓｑｒｔ[Ｃ（ＳＰ１）]に、ＳＧＲＮＳの第１の乱数ＳＳＲＮ１から第Ｌの乱数ＳＳＲＮＭ／Ｎをそれぞれ乗算する。すなわち、ｓｑｒｔ[Ｃ（ＳＰ１）]・ＳＳＲＮ１、ｓｑｒｔ[Ｃ（ＳＰ１）]・ＳＳＲＮ２、．．．、ｓｑｒｔ[Ｃ（ＳＰ１）]・ＳＳＲＮＭ／Ｎ。ここで、Ｍ／Ｎ＝Ｌはシステムの拡散率である。同様に、第２の補完シンボル期間の第２の振幅ｓｑｒｔ[Ｃ（ＳＰ２）]に、ＳＧＲＮＳの第２の乱数シーケンスＳＳＲＮＭ／Ｎ＋１からＳＳＲＮ２Ｍ／Ｎまでを乗算する。以下同様である。しかし、本発明はこれに限定はされない。
ＦＰＳとＳＰＳとを生成した後、本方法３００はステップ３１６に進む。ステップ３１６において、ＦＰＳの各値にＳＰＳのそれぞれの大きさを加算して、一定パワーエンベロープ信号（ＣＰＥＳ）を生成する。その後、ステップ３１８を実行し、本方法３００は終了する。
図４を参照して、（図３を参照して説明した）方法３００を実施するカオス振幅変調（ＣＡＭ）システム４００の詳細なブロック図を示した。ＣＡＭシステム４００は、本発明の離散時間振幅変調のコンセプトの一般的なアプリケーションを示した。図４に示したように、ＣＡＭシステム４００は、データストリーム生成器（ＤＳＧ）４０２、離散時間ベースバンド変調器（ＤＴＢＭ）４０４、補完信号制御生成器（ＣＳＣＧ）４０８、ガウシアン乱数シーケンス生成器（ＧＲＮＳＧ）４０６、４１０、及び計算デバイス４２０を有する。列挙したコンポーネント４０２、４０４、４０６、４１０は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、読者のＣＡＭシステム４００の理解を支援するように、コンポーネント４０２、４０４、４０６、４１０を簡単に説明する。
再び図４を参照するに、ＤＳＧ４０２は、シリアルデジタルデータストリームを生成するように構成されている。データストリームは、ボイスデータ、ビデオデータ、テキストデータなど、いかなるタイプのデータでもよい。また、ＤＳＧ４０２は、ＤＴＢＭ４０４にシリアルデジタルデータストリームを伝達するように構成されている。ＤＴＢＭ４０４は、従来の任意の離散時間振幅変調方式によりシリアルデジタルデータストリームを変調するように構成されている。かかる離散時間振幅変調方式には、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）、直交振幅変調（ＱＡＭ）、振幅・位相シフトキーイング（ＡＰＳＫ）などがあるが、これらに限定されるものではない。また、ＤＴＢＭ４０４は、パルス振幅変調信号（ＰＡＭ信号）４２４を計算デバイス４２０に伝達するように構成されている。
ＧＲＮＳＧ４０６は、第１のガウシアン乱数シーケンス（ＦＧＲＮＳ）４２８を生成し、それを計算デバイス４２０に伝達するように構成されている。同様に、ＧＲＮＳＧ４１０は、第２のガウシアン乱数シーケンス（ＳＧＲＮＳ）４３２を生成し、それを計算デバイス４２０に伝達するように構成されている。同様に、ＣＳＣＧ４０８は、補完信号４３０を生成し、それを計算デバイス４２０に伝達するように構成されている。
ＤＴＢＭ４０４は、最大絶対振幅が１以下のシンボルを生成するように構成されている。ＣＳＣＧ４０８は、ＰＡＭ信号４２４を受け取り、それを用いて補完制御データストリームを生成するように構成されている。ＣＳＣＧ４０８は、ＰＡＭ信号４２４の振幅値Ａ（ＳＰ１）、．．．、Ａ（ＳＰＮ）に作用して補完シンボルを生成する。従って、補完制御データを生成する演算は数式（１１）−（１３）のように書ける。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
 ・・・
Figure 0005179656
 計算デバイス４２０は、受け取ったＰＡＭ信号４２４、ＦＧＲＮＳ４２８、ＳＧＲＮＳ４３２及び補完信号４３０を処理するように構成されている。これに関して、計算デバイス４２０は、大きさ平方根演算器（ＭＳＲＯ）４５０、複素乗算器４１２、４１４及び複素加算器４１６を有することは言うまでもない。列挙したコンポーネント４１２、４１４、４１６は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、本発明の理解を助けるため、計算デバイス４２０の概略を説明する。
再び図４を参照するに、ＭＳＲＯ４５０は、ＰＡＭ信号４２４の振幅値Ａ（ＳＰ１）、．．．、Ａ（ＳＰＮ）の大きさの平方根を決定するように構成されている。従って、大きさ平方根演算は次の数式（１４）−（１６）で表せる。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
 ・・・
Figure 0005179656
 ここで、Ｓ４５０−１は、ＭＳＲＯ４５０が実行する第１の平方根演算の結果である。Ｓ４５０−２は、ＭＳＲＯ４５０が実行する第２の平方根演算の結果である。Ｓ４５０−Ｎは、ＭＳＲＯ４５０が実行する第Ｎの平方根演算の結果である。
ＭＳＲＯ４５０は、さらに、振幅値Ａ（ＳＰ１）、Ａ（ＳＰ２）、．．．、Ａ（ＳＰＮ）をスケーリングする修正ＰＡＭ値を生成し、次の数式（１７）−（１９）で表した平方根演算の結果Ｓ４５０−１、Ｓ４５０−２、．．．、Ｓ４５０−Ｎを大きさとする振幅を有する新しい値Ｓ（ＳＰ１）、Ｓ（ＳＰ２）、．．．、Ｓ（ＳＰＮ）を生成するように構成されている。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
 ＭＳＲＯ４５０は、さらに、平方根演算の結果Ｓ４５０−１、Ｓ４５０−２、．．．、Ｓ４５０−Ｎを複素乗算器４１２に伝達するように構成されている。
複素乗算器４１２は、平方根演算の結果Ｓ４５０−１、Ｓ４５０−２、．．．、Ｓ４５０−ＮとＦＧＲＮＳ４２８とを用いて乗法演算を実行するように構成されている。より具体的には、複素乗算器４１２は、結果Ｓ４５０−１、Ｓ４５０−２、．．．、Ｓ４５０−Ｎに、ＦＧＲＮＳ４２８の乱数ＦＳＲＮ１、．．．、ＦＳＲＮＭをそれぞれ乗算するように構成されている。これらの乗法演算は次の数式（２０）−（２２）で表せる。
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
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Figure 0005179656
 ここで、Ｓ４１２−１は、複素乗算器４１２が実行する第１の乗法演算の結果である。Ｓ４１２−２は、複素乗算器４１２が実行する第２の乗法演算の結果である。Ｓ４１２−Ｍは、複素乗算器４１２が実行する第Ｍの乗法演算の結果である。複素乗算器４１２は、さらに、乗法演算の結果Ｒ４１２−１、Ｒ４１２−２、．．．、Ｒ４１２−Ｍを含む第１の積信号４２６を複素加算器４１６に伝達するように構成されている。
複素乗算器４１４は、ＳＧＲＮＳ４３２と、ＣＳＣＧ４０８が実行した平方根演算の結果Ｃ（ＳＰ１）、Ｃ（ＳＰ２）、．．．、Ｃ（ＳＰＮ）とを用いて乗法演算を実行するように構成されている。より具体的には、複素乗算器４１４は、各結果Ｃ（ＳＰ１）、Ｃ（ＳＰ２）、．．．、Ｃ（ＳＰＮ）に、ＳＧＲＮＳ４３２のそれぞれの乱数ＳＳＲＮ１、．．．、ＳＳＲＮＮを乗算するように構成されている。これらの乗法演算は次の数式（２３）−（２５）で表せる。
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
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Figure 0005179656
 ここで、Ｒ４１４−１は、複素乗算器４１４が実行する第１の乗法演算の結果である。Ｒ４１４−２は、複素乗算器４１４が実行する第２の乗法演算の結果である。Ｒ４１４−Ｍは、複素乗算器４１４が実行する第Ｍの乗法演算の結果である。複素乗算器４１４は、さらに、乗法演算の結果Ｒ４１４−１、Ｒ４１４−２、．．．、Ｒ４１４−Ｍを含む第２の積信号４３４を複素加算器４１６に伝達するように構成されている。
複素加算器４１６は、合成出力信号（ＣＯＳ）４３６を生成するように構成されている。より具体的には、複素加算器４１６は、複素乗算器４１２、４１４から受け取った結果Ｒ４１２−１、Ｒ４１２−２、．．．、Ｒ４１２−Ｍ、Ｒ４１４−１、Ｒ４１４−２、．．．、Ｒ４１４−Ｍを用いて、加法演算を実行するように構成されている。これらの乗法演算は次の数式（２６）−（２８）で表せる。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
Figure 0005179656
 Ｓｕｍ４１６−１は、複素加算器４１６が実行する第１の加法演算の和である。Ｓｕｍ４１６−２は、複素加算器４１６が実行する第２の加法演算の和である。Ｓｕｍ４１６−Ｍは、複素乗算器４１６が実行する第Ｍの加法演算の和である。
加算器４１６は、さらに、ＣＯＳ４３６を外部デバイス（図示せず）に伝達するように構成されている。言うまでもなく、外部デバイス（図示せず）には無線周波数（ＲＦ）ハードウェアが含まれる。ＲＦハードウェアは当業者には周知なので、ここで一般的な詳細は説明しない。しかし、言うまでもなく、ＲＦハードウェアは、ＣＯＳ４３６を、通信リンクを介して受信デバイスに送信するのに適した形式にする処理を実行する。
図５を参照するに、本発明の理解に役立つ、発明コンセプトの別の構成を示すブロック図である。図５のシステム５００は図４のＣＡＭシステム４００と類似している。しかし、図５のシステム５００はカオス直交振幅変調（ＣＱＡＭ）システムである。
図５に示したように、ＣＡＭシステム５００は、データストリーム生成器（ＤＳＧ）５０２、離散時間ベースバンド変調器（ＤＴＢＭ）５０４、大きさ平方根演算器（ＭＳＲＯ）５０６、ガウシアン乱数シーケンス生成器（ＧＲＮＳＧ）５０８、５２４、補完信号生成器（ＣＳＧ）５３０、及び計算デバイス５２０を有する。ＣＳＧ５３０は、計算デバイス５３２とリアルタイム複素乗算器（ＲＴＣＭ）５３４とよりなる。計算デバイス５３２は、１マイナスシンボルの大きさの平方根を、そのシンボルの大きさの平方根で割る計算をするように構成されている。ＲＴＣＭ５３４は、実数に複素数をかけるように構成されている。列挙したコンポーネント５０２、５０４、５０８、５２４は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、読者のＣＱＡＭシステム５００の理解を支援するように、列挙したコンポーネント５０２、５０４、５０８、５２４を簡単に説明する。
再び図５を参照するに、ＤＳＧ５０２は、シリアルデジタルデータストリームを生成するように構成されている。データストリームには、ボイスデータ、ビデオデータ、テキストデータなどが含まれる。また、ＤＳＧ５０２は、ＤＴＢＭ５０４にシリアルデジタルデータストリームを伝達するように構成されている。ＤＴＢＭ５０４は、直交振幅変調（ＱＡＭ）方式によりシリアルデジタルデータストリームを振幅変調するように構成されている。かかるＱＡＭ方式には、１６ＱＡＭ（１６−ＱＡＭ）方式、３２ＱＡＭ（３２−ＱＡＭ）方式が含まれるがこれらに限定されない。
ＧＲＮＳＧ５０８は、第１のガウシアン乱数シーケンス（ＧＲＮＳ）５５４を生成し、それを計算デバイス５２０に伝達するように構成されている。同様に、ＧＲＮＳＧ５２４は、第２のガウシアン乱数シーケンス（ＧＲＮＳ）５５８を生成し、それを計算デバイス５２０に伝達するように構成されている。
ＭＳＲＯ５０６は、平方根振幅信号（ＳＲＡＳ）５５２を生成し、それを計算デバイス５２０に伝達するように構成されている。ＤＴＢＭ５０４により生成されたベースバンドシンボルをＳ（ＳＰ１）、Ｓ（ＳＰ２）、．．．、Ｓ（ＳＰＮ）とし、次の数式（２９）−（３１）で定義する。
Figure 0005179656
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 ここで、Ｓ（ＳＰ１）はＤＴＢＭ５０４が生成した第１のベースバンドシンボルである。Ｓ（ＳＰ２）はＤＴＢＭ５０４が生成した第２のベースバンドシンボルである。Ｓ（ＳＰＮ）はＤＴＢＭ５０４が生成した第Ｎのベースバンドシンボルである。
ＭＳＲＯ５０６は、ベースバンドシンボルＳ（ＳＰ１）、Ｓ（ＳＰ２）、．．．、Ｓ（ＳＰＮ）を受け取ると、複数の出力を計算する。この出力は次の数式（３２）−（３４）で表せる。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
 ここで、Ｋ（ＳＰ１）はＭＳＲＯ５０６が実行する第１の計算の第１の結果である。Ｋ（ＳＰ２）はＭＳＲＯ５０６が実行する第２の計算の第２の結果である。Ｋ（ＳＰＮ）はＭＳＲＯ５０６が実行する第Ｎの計算の第Ｎの結果である。
ＣＳＧ５３０の計算デバイス５３２は、ＤＴＢＭ５０４から出力を受け取るように構成されている。計算デバイス５３２は、ＤＴＢＭ５０４出力を受け取ると、１マイナス現在のシンボルの大きさを、現在のシンボルの大きさで割った平方根を計算する。この平方根演算を実行して実スケーリングファクタを生成する。実スケーリングファクタは数式（３５）−（３７）で定義できる。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
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 ここで、ＳＦ（ＳＰ１）はＣＳＧ５３０の計算デバイス５３２が生成する第１の実スケーリングファクタである。ＳＦ（ＳＰ２）はＣＳＧ５３０の計算デバイス５３２が生成する第２の実スケーリングファクタである。ＳＦ（ＳＰＮ）はＣＳＧ５３０の計算デバイス５３２が生成する第Ｎの実スケーリングファクタである。
ＣＳＧ５３０のＲＴＣＭ５３４は、ＭＳＲＯ５０６の平方根振幅信号（ＳＲＡＳ）５５２を受け取るように構成されている。ＲＴＣＭ５３４は、ＳＲＡＳ５５２を受け取ると、ＳＲＡＳ５５２の同相部と直交位相部とに実数値をかける。この実数値は、計算デバイス５３２が計算する。乗法演算を実行して補完直交信号５５６を生成する。これらの乗法演算は次の数式（３８）−（４０）で表せる。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
 ここで、Ｃ（ＳＰ１）は計算デバイス５３２が実行する第１の乗法演算の結果である。Ｃ（ＳＰ２）は計算デバイス５３２が実行する第２の乗法演算の結果である。Ｃ（ＳＰＮ）は計算デバイス５３２が実行する第Ｎの乗法演算の結果である。Ｓｇｎ（ＲＥ｛Ｓ（ＳＰＮ）｝）はベースバンドシンボルＳ（ＳＰＮ）の実部の符号である。Ｓｇｎ（ＩＭ｛Ｓ（ＳＰＮ）｝）はベースバンドシンボルＳ（ＳＰＮ）の虚部の符号である。
計算デバイス５２０は、受け取ったＳＲＡＳ５５２、ＧＲＮＳ５５４、５５８及び補完直交信号５５６を処理するように構成されている。これに関して、計算デバイス５２０は、複素乗算器５１２、５１４及び複素加算器５１６を有することは言うまでもない。列挙した各コンポーネント５１２、５１４、５１６は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、本発明の理解を助けるため、計算デバイス５２０の概略を説明する。
再び図５を参照するに、複素乗算器５１２は、ＳＲＡＳ５５２とＦＧＲＮＳ５５４とを用いて乗法演算を実行することにより、第１の積信号（ＦＰＳ）５６４を生成するように構成されている。より具体的には、複素乗算器５１２は、ＳＲＡＳ５５２の各シンボルにＦＧＳＲＮ５５４のＬ個の乱数をかけるように構成されている。これらの乗法演算は次の数式（４１）−（４５）で表せる。
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
 ここで、Ｒ５１２−１は、複素乗算器５１２が実行する第１の乗法演算の結果である。Ｓ５１２−２は、複素乗算器５１２が実行する第２の乗法演算の結果である。Ｒ５１２−Ｌは、複素乗算器５１２が実行する第Ｌの乗法演算の結果である。Ｒ５１２−Ｌ＋１は、複素乗算器５１２が実行する第（Ｌ＋１）の乗法演算の結果である。Ｓ５１２−Ｍは、複素乗算器５１２が実行する第Ｍの乗法演算の結果である。複素乗算器５１２は、さらに、結果Ｒ５１２−１、Ｒ５１２−２、．．．、Ｒ５１２−Ｌ、Ｒ５１２−Ｌ＋１、．．．、Ｒ５１２−Ｍを含むＦＰＳ５６４を複素加算器５１６に伝達するように構成されている。
複素乗算器５１４は、補完直交信号５５６とＳＳＲＮ５５８とを用いて乗法演算を実行することにより、第２の積信号５６２を生成するように構成されている。より具体的には、複素乗算器５１４は、補完直交信号の各シンボルに、ＳＳＲＮ５５８のＬ個の乱数をかけるように構成されている。これらの乗法演算は次の数式（４６）−（５０）で表せる。
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
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 ここで、Ｒ５１４−１は、複素乗算器５１４が実行する第１の乗法演算の結果である。Ｓ５１４−２は、複素乗算器５１４が実行する第２の乗法演算の結果である。Ｒ５１４−Ｌは、複素乗算器５１２が実行する第Ｌの乗法演算の結果である。Ｒ５１４−Ｌ＋１は、複素乗算器５１４が実行する第（Ｌ＋１）の乗法演算の結果である。Ｒ５１４−Ｍは、複素乗算器５１４が実行する第Ｍの乗法演算の結果である。複素乗算器５１４は、さらに、結果Ｒ５１４−１、Ｒ５１４−２、．．．、Ｒ５１４−Ｌ、Ｒ５１４−Ｌ＋１、．．．、Ｒ５１４−Ｍを含むＦＰＳ５６４を複素加算器５１６に伝達するように構成されている。
複素加算器５１６は、複素乗算器５１２、５１４から受け取った結果Ｒ５１２−１、Ｒ５１２−２、．．．、Ｒ５１２−Ｍ、Ｒ５１４−１、Ｒ５１４−２、．．．、Ｒ５１４−Ｍを用いて加法演算を実行することによって、直交合成出力信号（ＱＣＯＳ）を生成するように構成されている。より具体的には、複素加算器５１６は、ＦＰＳ５６４の結果とＳＰＳ５６２の結果とをそれぞれ加算するように構成されている。これらの乗法演算は次の数式（５１）−（５３）で表せる。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
Figure 0005179656
 Ｓｕｍ５１６−１は、複素加算器５１６が実行する第１の加法演算の結果である。Ｓｕｍ５１６−２は、複素加算器５１６が実行する第２の加法演算の結果である。Ｓｕｍ５１６−Ｍは、複素乗算器５１６が実行する第Ｍの加法演算の結果である。
また、複素加算器５１６は、和Ｓｕｍ５１６−１、Ｓｕｍ５１６−２、．．．、Ｓｕｍ５１６−Ｍを含むＱＯＳ５７０を、外部デバイス（図示せず）に伝達するように構成されている。言うまでもなく、外部デバイス（図示せず）には送信器の無線周波数（ＲＦ）ハードウェアが含まれる。ＲＦハードウェアや送信器は当業者には周知なので、ここで一般的な詳細は説明しない。
図６を参照するに、本発明の理解に役立つ、発明コンセプトの第３の構成を示すブロック図である。図６のシステム６００は図４または図５のシステム４００、５００と類似している。しかし、システム６００はカオス直交振幅変調（ＣＱＡＭ）システムである。図６に示したように、ＣＱＡＭシステム６００は、データストリーム生成器（ＤＳＧ）６０２、離散時間ベースバンド変調器（ＤＴＢＭ）６０４、大きさ平方根演算器（ＭＳＲＯ）６０６、ガウシアン乱数シーケンス生成器（ＧＲＮＳＧ）６０８、６２４、補完信号生成器（ＣＳＧ）６３０、及び計算デバイス６２０を有する。列挙した各コンポーネント６０２、６０４、６０８、６２４は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、読者のＣＱＡＭシステム６００の理解を支援するように、列挙したコンポーネント６０２、６０４、６０８、６２４を簡単に説明する。
再び図６を参照するに、ＤＳＧ６０２は、シリアルデジタルデータストリームを生成するように構成されている。データストリームには、ボイスデータ、ビデオデータ、テキストデータなどが含まれる。また、ＤＳＧ６０２は、ＤＴＢＭ６０４にシリアルデジタルデータストリームを伝達するように構成されている。ＤＴＢＭ６０４は、直交振幅変調（ＱＡＭ）方式によりシリアルデジタルデータストリームを振幅変調するように構成されている。かかるＱＡＭ方式には、１６ＱＡＭ（１６−ＱＡＭ）方式、３２ＱＡＭ（３２−ＱＡＭ）方式が含まれるがこれらに限定されない。
ＧＲＮＳＧ６０８は、第１のガウシアン乱数シーケンス（ＦＧＲＮＳ）６５４を生成し、それを計算デバイス６２０に伝達するように構成されている。同様に、ＧＲＮＳＧ６２４は、第２のガウシアン乱数シーケンス（ＳＧＲＮＳ）６５８を生成し、それを計算デバイス６２０に伝達するように構成されている。
ＭＳＲＯ６０６は、平方根振幅信号（ＳＲＡＳ）６５２を生成し、それを計算デバイス６２０に伝達するように構成されている。ＤＴＢＭ６０４により生成されたベースバンドシンボルをＳ（ＳＰ１）、Ｓ（ＳＰ２）、．．．、Ｓ（ＳＰＮ）とし、次の数式（５４）−（５６）で定義する。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
Figure 0005179656
 ここで、Ｓ（ＳＰ１）はＤＴＢＭ６０４が生成した第１のベースバンドシンボルである。Ｓ（ＳＰ２）はＤＴＢＭ６０４が生成した第２のベースバンドシンボルである。Ｓ（ＳＰＮ）はＤＴＢＭ６０４が生成した第Ｎのベースバンドシンボルである。
ＭＳＲＯ６０６は、ベースバンドシンボルＳ（ＳＰ１）、Ｓ（ＳＰ２）、．．．、Ｓ（ＳＰＮ）を受け取ると、複数の出力を計算する。この出力は次の数式（５７）−（５９）で表せる。
Figure 0005179656
Figure 0005179656
 ・・・
Figure 0005179656
 ここで、Ｋ（ＳＰ１）はＭＳＲＯ６０６が実行する第１の計算の第１の結果である。Ｋ（ＳＰ２）はＭＳＲＯ６０６が実行する第２の計算の第２の結果である。Ｋ（ＳＰＮ）はＭＳＲＯ６０６が実行する第Ｎの計算の第Ｎの結果である。
ＣＳＧ６３０は、計算デバイス６３２、６３４、シンボルデバイス６３６、リアルタイム複素乗算器（ＲＴＣＭ）６３８よりなる。計算デバイス６３２はＭＳＲＯ６０６からＳＲＡＳ６５２を受け取るように構成されている。計算デバイス６３２は、ＳＲＡＳ６５２を受け取ると、ＳＲＡＳ６５２の位相角ｐｈｉ（φ）を計算する。その後、計算デバイス６３２は、計算した位相角ｐｈｉを計算デバイス６３４に伝達する。
計算デバイス６３４は、１マイナスＳＲＡＳ６５２の大きさの二乗を計算するように構成されている。ＤＴＢＭ６０４の出力をＰ（ＳＰ１）、Ｐ（ＳＰ２）、．．．、Ｐ（ＳＰＮ）で表し、ＭＳＲＯ６０６の出力をＳ（ＳＰ１）、Ｓ（ＳＰ２）、．．．、Ｓ（ＳＰＮ）で表すと、計算デバイス６３４の出力は次の数式（６０）−（６２）で表せる。
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
 ここで、ＳＦ（ＳＰ１）はＣＳＧ６３０の計算デバイス６３４が生成する第１の実スケーリングファクタである。ＳＦ（ＳＰ２）はＣＳＧ６３０の計算デバイス６３４が生成する第２のスケーリングファクタである。ＳＦ（ＳＰＮ）はＣＳＧ６３０の計算デバイス６３４が生成する第Ｎのスケーリングファクタである。
シンボルデバイス６３６は、各シンボルＳ（ＳＰ１）、Ｓ（ＳＰ２）、．．．、Ｓ（ＳＰＮ）の位相ＰＨＩを用いて大きさが１の直交シンボルを形成するように構成されている。この大きさが１の直交シンボルは次の数式（６３）−（６５）で表せる。
Figure 0005179656
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 ここで、Ｂ（ＳＰ１）は、第１の入力シンボルＰＨＩ（ＳＰ１）の位相を用いてシンボルデバイス６３６が生成した大きさが１の第１の直交シンボルである。Ｂ（ＳＰ２）は、第２の入力シンボルＰＨＩ（ＳＰ２）の位相を用いてシンボルデバイス６３６が生成した大きさが１の第２の直交シンボルである。Ｂ（ＳＰＮ）は、第Ｎの入力シンボルＰＨＩ（ＳＰＮ）の位相を用いてシンボルデバイス６３６が生成した大きさが１の第Ｎの直交シンボルである。
ＲＴＣＭ６３８は、計算デバイス６３４から実スケーリングファクタＳＦ（ＳＰ１）、．．．、ＳＦ（ＳＰＮ）を受け取り、シンボルデバイス６３６から大きさが１の直交シンボルＢ（ＳＰ１）、．．．、Ｂ（ＳＰＮ）を受け取るように構成されている。ＲＴＣＭは、実スケーリングファクタＳＦ（ＳＰ１）、．．．、ＳＦ（ＳＰＮ）と大きさが１の直交シンボルＢ（ＳＰ１）、．．．、Ｂ（ＳＰＮ）とを受け取ると、大きさが１のシンボルＢ（ＳＰ１）、．．．、Ｂ（ＳＰＮ）の同相部と直交位相部に実数値をかける。この実数値は計算デバイス６３４が計算する。これらの乗法演算を実行して補完直交信号６５６を生成する。これらの乗法演算の結果は次の数式（６６）−（６８）で表せる。
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
 ここで、Ｃ（ＳＰ１）は計算デバイス６３４が実行する第１の乗法演算の結果である。Ｃ（ＳＰ２）は計算デバイス６３４が実行する第２の乗法演算の結果である。Ｃ（ＳＰＮ）は計算デバイス６３４が実行する第Ｎの乗法演算の結果である。
計算デバイス６２０は、ＭＳＲＯ６０６からＳＲＡＳ６５２を受け取り、ＧＲＮＳＧ６０８からＦＧＲＮＳを受け取り、ＣＳＧ６３０から補完直交信号６５６を受け取り、ＧＲＮＳＧ６２４からＳＧＲＮＳ６５８を受け取るように構成されている。計算デバイス６２０は、受け取った信号６５２、６５４、６５６、６５８を処理するように構成されている。これに関して、計算デバイス６２０は、複素乗算器６１２、６１４及び複素加算器６１６を有することは言うまでもない。列挙した各コンポーネント６１２、６１４、６１６は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、本発明の理解を助けるため、計算デバイス６２０の概略を説明する。
再び図６を参照するに、複素乗算器６１２は、ＳＲＡＳ６５２とＦＧＲＮＳ６５４とを用いて乗法演算を実行することにより、第１の積信号（ＦＰＳ）６６４を生成するように構成されている。より具体的には、複素乗算器６１２は、ＳＲＡＳ６５２の各シンボルにＦＧＳＲＮ６５４のＬ個の乱数をかけるように構成されている。これらの乗法演算は次の数式（６９）−（７３）で表せる。
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
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Figure 0005179656
 ここで、Ｒ６１２−１は、複素乗算器６１２が実行する第１の乗法演算の結果である。Ｒ６１２−２は、複素乗算器６１２が実行する第２の乗法演算の結果である。Ｒ６１２−Ｌは、複素乗算器６１２が実行する第Ｌの乗法演算の結果である。Ｒ６１２−Ｌ＋１は、複素乗算器６１２が実行する第（Ｌ＋１）の乗法演算の結果である。Ｒ６１２−Ｍは、複素乗算器６１２が実行する第Ｍの乗法演算の結果である。複素乗算器６１２は、さらに、結果Ｒ６１２−１、Ｒ６１２−２、．．．、Ｒ６１２−Ｌ、Ｒ６１２−Ｌ＋１、．．．、Ｒ６１２−Ｎを含むＦＰＳ６６４を複素加算器６１６に伝達するように構成されている。
複素乗算器６１４は、補完直交信号（ＣＱＳ）６５６をＣＳＧ６３０から受け取り、ＳＧＲＮＳ６５８をＧＲＮＳＧ６２４から受け取るように構成されている。複素乗算器６１４は、信号６５６、６５８を受け取ると、第２の積信号（ＳＰＳ）６６２を生成する。ＳＰＳ６６２は、受け取った信号６５６、６５８を用いて乗法演算を実行することにより、生成される。より具体的には、複素乗算器６１４は、ＣＱＳ６５６の各シンボルにＳＧＳＲＮ６５８のＬ個の乱数をかけるように構成されている。これらの乗法演算は次の数式（７４）−（７８）で表せる。
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
Figure 0005179656
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Figure 0005179656
 ここで、Ｒ６１４−１は、複素乗算器６１４が実行する第１の乗法演算の結果である。Ｒ６１４−２は、複素乗算器６１４が実行する第２の乗法演算の結果である。Ｒ６１４−Ｌは、複素乗算器６１４が実行する第Ｌの乗法演算の結果である。Ｒ６１４−Ｌ＋１は、複素乗算器６１４が実行する第（Ｌ＋１）の乗法演算の結果である。Ｒ６１４−Ｍは、複素乗算器６１４が実行する第Ｍの乗法演算の結果である。複素乗算器６１４は、さらに、結果Ｒ６１４−１、Ｒ６１４−２、．．．、Ｒ６１４−Ｌ、Ｒ６１４−Ｌ＋１、．．．、Ｒ６１４−Ｍを含むＳＰＳ６６２を複素加算器６１６に伝達するように構成されている。
複素加算器６１６は、複素乗算器６１２、６１４から受け取った結果Ｒ６１２−１、Ｒ６１２−２、．．．、Ｒ６１２−Ｍ、Ｒ６１４−１、Ｒ６１４−２、．．．、Ｒ６１４−Ｍを用いて加法演算を実行することによって、直交合成出力信号（ＱＣＯＳ）６７０を生成するように構成されている。より具体的には、複素加算器６１６は、ＦＰＳ６６４の結果とＳＰＳ６６２の結果とをそれぞれ加算するように構成されている。これらの乗法演算は次の数式（７９）−（８１）で表せる。
Figure 0005179656
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 ・・・
Figure 0005179656
 ここで、Ｓｕｍ６１６−１は、複素加算器６１６が実行する第１の加法演算の結果である。Ｓｕｍ６１６−２は、複素加算器６１６が実行する第２の加法演算の結果である。Ｓｕｍ６１６−Ｍは、複素乗算器６１６が実行する第Ｍの加法演算の和である。
また、複素加算器６１６は、ＣＯＳ６７０を外部デバイス（図示せず）に伝達するように構成されている。言うまでもなく、外部デバイス（図示せず）には送信器の無線周波数（ＲＦ）ハードウェアが含まれる。ＲＦハードウェアや送信器は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。
図７を参照するに、カオス直交振幅変調（ＣＱＡＭ）システム７００のブロック図を示した。ＣＱＡＭシステム７００は、データストリーム生成器（ＤＳＧ）７０２、シンボルマッピング器７０４、ガウシアン乱数シーケンス生成器（ＧＲＮＳＧ）７０８、７２４、計算デバイス７２０よりなる。列挙した各コンポーネント７０２、７０４、７０８、７２４は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、読者のＣＱＡＭシステム７００の理解を支援するように、列挙したコンポーネント７０２、７０４、７０８、７２４を簡単に説明する。
再び図７を参照するに、ＤＳＧ７０２は、シリアルデジタルデータストリームを生成するように構成されている。データストリームは、ボイスデータ、ビデオデータ、及び／またはテキストデータを含むが、これらに限定されない。また、ＤＳＧ７０２は、シリアルデジタルデータストリームをシンボルマッピング器７０４に伝達するように構成されている。シンボルマッピング器７０４は、一定分散カオス振幅・位相変調方式によりシリアルデジタルデータストリームを振幅変調するように構成されている。かかる方式には、１６ＱＡＭ（１６−ＱＡＭ）方式、３２ＱＡＭ（３２−ＱＡＭ）方式が含まれるがこれらに限定されない。より具体的には、シンボルマッピング器７０４は、第１の直交信号７５２と補完直交信号７５６とを生成するように構成されている。信号７５２、７５６は、振幅が補完であり、位相が同じである。これに関して、言うまでもなく、シンボルマッピング器７０４は出力Ｓ（ＳＰ１）とＣ（ＳＰ１）を同時に生成する。また、シンボルマッピング器７０４は、出力Ｓ（ＳＰ２）とＣ（ＳＰ２）を同時に生成する。以下、同様である。シンボルマッピング器７０４は、出力のペアを生成した後、それを計算デバイス７２０に伝達する。
ＧＲＮＳＧ７０８は、第１のガウシアン乱数シーケンス（ＧＲＮＳ）７５４を生成し、それを計算デバイス７２０に伝達するように構成されている。同様に、ＧＲＮＳＧ７２４は、第２のガウシアン乱数シーケンス（ＧＲＮＳ）７５８を生成し、それを計算デバイス７２０に伝達するように構成されている。
計算デバイス７２０は、受け取った第１の直交信号７５２、ＧＲＮＳ７５４、７５８及び補完直交信号７５６を処理するように構成されている。これに関して、計算デバイス７２０は、複素乗算器７１２、７１４及び加算器７１６を有することは言うまでもない。複素乗算器７１２は、第１の直交信号７５２と第１のＧＲＮＳ７５４とを用いて乗法演算を実行することにより、第１の積信号７６４を生成するように構成されている。これらの乗法演算は、各第１の直交信号シンボルに第１のＧＳＲＮ７５４のＬ個の乱数をかけることを含む。
同様に、複素乗算器７１４は、補完直交信号７５６と第２のＧＳＲＮ７５８とを用いて乗法演算を実行することにより、第２の積信号７６２を生成するように構成されている。これらの乗法演算は、各補完直交信号シンボルに第２のＧＲＮ７５８のＬ個の乱数をかけることを含む。
加算器７１６は、複素乗算器７１２、７１４から受け取った結果を用いて加法演算を実行することにより、直交合成出力信号（ＱＣＯＳ）７７０を生成するように構成されている。より具体的には、加算器７１６は、第１の積信号７６４の結果と第２の積信号７６２の結果とをそれぞれ加算するように構成されている。
また、加算器７１６は、ＱＣＯＳ７７０を外部デバイス（図示せず）に伝達するように構成されている。言うまでもなく、外部デバイス（図示せず）には送信器の無線周波数（ＲＦ）ハードウェアが含まれる。ＲＦハードウェアや送信器は当業者には周知なので、ここで一般的な詳細は説明しない。
図８を参照するに、一定分散、タンデム任意データ位相シングル補完信号直交振幅変調（ＱＡＭ）システム８００のブロック図である。図８に示したように、ＱＡＭシステム８００は、データストリーム生成器（ＤＳＧ）８０２、タンデムシンボルマッピング器８０４、ガウシアン乱数シーケンス生成器（ＧＲＮＳＧ）８０８、８２４、計算デバイス８２０よりなる。列挙した各コンポーネント８０２、８０４、８０８、８２４は当業者には周知なので、ここで詳細には説明しない。しかし、読者のＣＱＡＭシステム８０２の理解を支援するように、列挙したコンポーネント８０２、８０４、８０８、８２４を簡単に説明する。
再び図８を参照するに、ＤＳＧ８０２は、シリアルデジタルデータストリームを生成するように構成されている。データストリームは、ボイスデータ、ビデオデータ、及び／またはテキストデータを含むが、これらに限定されない。また、ＤＳＧ８０２は、シリアルデジタルデータストリームをタンデムシンボルマッピング器８０４に伝達するように構成されている。タンデムシンボルマッピング器８０４は、第１の直交信号８５２と振幅補完直交信号８５６とを生成するように構成されている。タンデムシンボルマッピング器８０４は、信号８５２、８２４を計算デバイス８２０に伝達するように構成されている。
特に、タンデムシンボルマッピング器８０４は、図７のシンボルマッピング器７０４と比較してシンボル当たりのビット数が大きい。しかし、第１の直交信号８５２と振幅補完直交信号８５６の信号対ノイズ比は悪化する。これに関して、言うまでもなく、タンデムシンボルマッピング器８０４は、１シンボル当たり６ビットを受け取るように構成されている（シンボルマッピング器７０４が受け取る１シンボル当たり４ビットではなく）。タンデムマッピング器８０４は、振幅が補完で位相が異なる信号８５２、８５６を出力するように構成されている。
ＧＲＮＳＧ８０８は、第１のガウシアン乱数シーケンス（ＧＲＮＳ）８５４を生成し、それを計算デバイス８２０に伝達するように構成されている。同様に、ＧＲＮＳＧ８２４は、第２のガウシアン乱数シーケンス（ＧＲＮＳ）８５８を生成し、それを計算デバイス８２０に伝達するように構成されている。
計算デバイス８２０は、受け取った第１の直交信号８５２、ＧＲＮＳ８５４、８５８及び補完直交信号８５６を処理するように構成されている。これに関して、計算デバイス８２０は、複素乗算器８１２、８１４及び加算器８１６を有することは言うまでもない。複素乗算器８１２は、第１の直交信号８５２と第１のＧＲＮＳ８５４とを用いて乗法演算を実行することにより、第１の積信号８６４を生成するように構成されている。これらの乗法演算は、各第１の直交信号シンボルに第１のＧＳＲＮ８５４のＬ個の乱数をかけることを含む。
同様に、複素乗算器８１４は、補完直交信号８５６と第２のＧＳＲＮ８５８とを用いて乗法演算を実行することにより、第２の積信号８６２を生成するように構成されている。これらの乗法演算は、各補完直交信号シンボルに第２のＧＲＮ８５８のＬ個の乱数をかけることを含む。
加算器８１６は、複素乗算器８１２、８１４から受け取った結果を用いて加法演算を実行することにより、直交合成出力信号（ＱＣＯＳ）８７０を生成するように構成されている。より具体的には、加算器８１６は、第１の積信号８６４の結果と第２の積信号８６２の結果とをそれぞれ加算するように構成されている。
また、加算器８１６は、ＱＣＯＳ８７０を外部デバイス（図示せず）に伝達するように構成されている。言うまでもなく、外部デバイス（図示せず）には送信器の無線周波数（ＲＦ）ハードウェアが含まれる。ＲＦハードウェアや送信器は当業者には周知なので、ここで一般的な詳細は説明しない。
本発明の上記の説明を考慮して、本発明をハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実現できることが分かる。本発明によるアナログ及びデジタル振幅変調した信号にある統計的アーティファクトを低減する方法は、１つの処理システムで集中的に、または異なる要素が複数の相互接続された処理システムに分散して分散的に実現することができる。いかなる種類のコンピュータシステムでも、またはここに説明した方法を実行するように構成されたその他の装置でもよい。ハードウェアとソフトウェアの典型的な組み合わせとしては、汎用コンピュータプロセッサと、それにロードされ実行されるとそのコンピュータプロセッサをここで説明した方法を実行するように制御するコンピュータプログラムとの組み合わせがある。勿論、ＡＳＩＣ（application
specific integrated circuit）及び／またはＦＰＧＡ（field programmable gate array）を使っても同様の結果を達成できるであろう。
本発明をコンピュータプログラム製品として実施することもできる。このコンピュータプログラム製品は、ここで説明した方法の実施を可能とするすべての特徴を有し、コンピュータシステムにロードされた時、これらの方法を実行することができる。本発明の場合にコンピュータプログラムまたはアプリケーションとは、情報処理能力を有するシステムに直接、またはａ）他の言語、コード、または記法への変換、またはｂ）異なる素材形式での再生のいずれか、または両方の後に、特定の機能を実行させることを目的とする一組の命令のいかなる言語、コード、または記法のいかなる表現も含む。また、上記の説明は単なる例示であり、特許請求の範囲の記載を除いて、本発明に何らかの限定を加えることを意図したものではない。

Claims (11)

  1. 一定の分散を保つことにより周期定常性のないカオス振幅変調信号を生成する方法であって、
    周期的に変化する振幅を有するパルス振幅変調を含むＰＡＭ信号を生成する段階と、
    前記ＰＡＭ信号の強度の平方根により前記ＰＡＭ信号を除算して、以下ＦＰＣＰＥＳと呼ぶ一定パワーエンベロープ信号の第１部分を生成する段階と、
    １から前記ＰＡＭ信号の強度を引いたものの平方根に等しい強度を有する、以下ＳＰＣＰＥＳと呼ぶ前記一定パワーエンベロープ信号の第２部分を生成する段階と、
    乱数値のシーケンスとして構成された第１と第２の拡散シーケンスを生成する段階と、
    前記ＦＰＣＰＥＳを前記第１の拡散シーケンスと合成して、第１の積信号を生成する段階と、
    前記ＦＰＣＰＥＳを前記第２の拡散シーケンスと合成して、第２の積信号を生成する段階と、
    前記第１と第２の積信号を用いて一定パワーエンベロープ信号を生成する段階とを有する、方法。
  2. 直交カオスシーケンスとなる前記第１と第２の拡散シーケンスをそれぞれ選択する段階をさらに有する、請求項１に記載の方法。
  3. 離散時間ベースバンド変調を用いて前記ＰＡＭ信号を生成してＡＭシンボルを構成する段階をさらに有する、請求項１に記載の方法。
  4. 受信器に通信リンクにより前記一定パワーエンベロープ信号を送信する段階と、
    受信器において、前記第１の拡散シーケンスと同一の第３の拡散シーケンスを生成する段階と、
    前記一定パワーエンベロープ信号を前記第３の拡散シーケンスと相関して、前記ＰＡＭ信号を回復する段階とをさらに有する、請求項１に記載の方法。
  5. 前記受信器において、前記第２の拡散シーケンスと同一の第４の拡散シーケンスを生成する段階と、
    前記一定パワーエンベロープ信号を前記第４の拡散シーケンスと相関して、前記ＳＰＣＰＥＳを回復する段階とをさらに有する、請求項４に記載の方法。
  6. 一定の分散を保つことにより周期定常性のないカオス振幅変調信号を生成するシステムであって、
    周期的に変化する振幅を有するパルス振幅変調を含むＰＡＭ信号を生成するように構成された第１の生成器と、
    前記ＰＡＭ信号の強度の平方根により前記ＰＡＭ信号を除算して、以下ＦＰＣＰＥＳと呼ぶ一定パワーエンベロープ信号の第１部分を生成するように構成された第２の生成器と、
    １から前記ＰＡＭ信号の強度を引いたものの平方根に等しい強度を有する、以下ＳＰＣＰＥＳと呼ぶ前記一定パワーエンベロープ信号の第２部分を生成するように構成された第３の生成器と、
    乱数値のシーケンスとして構成された第１と第２の拡散シーケンスを生成するように構成された第４の生成器と、
    前記ＦＰＣＰＥＳを前記第１の拡散シーケンスと合成して、第１の積信号を生成する第１の合成器と、
    前記ＦＰＣＰＥＳを前記第２の拡散シーケンスと合成して、第２の積信号を生成する第２の合成器と、
    前記第１と第２の積信号を用いて一定パワーエンベロープ信号を生成するように構成された第５の生成器とを有する、システム。
  7. 前記第１と第２の拡散シーケンスのそれぞれは直交カオスシーケンスである、請求項６に記載のシステム。
  8. 離散時間ベースバンド変調を用いて前記ＰＡＭ信号を生成してＡＭシンボルを構成する、請求項６に記載のシステム。
  9. 前記一定パワーエンベロープ信号を通信リンクにより受信器に送信するように構成された送信器をさらに有する、請求項６に記載のシステム。
  10. 前記受信器は、前記第１の拡散シーケンスと同一である第３の拡散シーケンスを生成し、前記一定パワーエンベロープ信号を前記第３の拡散シーケンスと相関して前記ＰＡＭ信号を回復するように構成される、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記受信器は、前記第２の拡散シーケンスと同一である第４の拡散シーケンスを生成し、前記一定パワーエンベロープ信号を前記第３の拡散シーケンスと相関して前記ＳＰＣＰＥＳを回復するように構成される、請求項９に記載のシステム。
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