JP5787776B2 - 電波分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の端末から混信して受信された電波群を、周波数重複度（同時に受信される周波数の組み合わせの頻度）により各系に分離する電波分離装置に関する。

周期性を持って通信を行う端末からの混信受信信号の分離装置として、各端末が送信周期の異なる系にそれぞれ所属する場合に、混信受信信号に含まれる信号の周期性を検出し、検出周期で信号を検定し、検出周期毎に信号を分離することで、系の分離を行う装置が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

また、系毎の周波数出現数に時間偏差がある混信信号の分離装置として、各系で使用する周波数の組み合わせが異なる条件下で、受信信号の周波数出現数の統計量を利用して、受信信号を系毎に分離することで、系の分離を行う装置が提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。

特願２００９−２７４４２０（特開２０１１−１１９８９９号公報） 特願２０１０−２７６９７４

従来の電波分離装置は、以上のように構成されているので、以下のような課題があった。
特許文献１に示した電波分離装置では、各系の送信周期を基準に各信号を系毎に分離する装置であるため、各系で送信周期が同一の場合、系の分離ができないという課題があった。

また、特許文献２に示した電波分離装置では、系毎の周波数出現数に時間偏差が無い混信信号に対しては適用が困難であるという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、複数存在する系の送信周期が同一の場合や、系毎の周波数出現数に時間偏差が無い場合も、各系で使用する周波数の組合せが異なる条件下で、周波数重複度を利用して、受信信号を系毎に分離する電波分離装置を得ることを目的とする。

本発明の電波分離装置は、信号分離装置に、受信装置から得られる混信受信信号に対して、発生した周波数チャネルを単位受信時間毎に抽出する周波数チャネル抽出手段と、周波数チャネル抽出手段により抽出された信号のうち、同一単位受信時間に複数の周波数チャネルが受信されている信号を抽出する重複信号抽出手段と、重複信号抽出手段により抽出された信号に対して、同一単位受信時間に受信されている複数の周波数チャネルを抽出するとともに、周波数チャネル抽出手段により抽出された全周波数チャネル同士の組み合わせの中から、同一単位受信時間に受信されている信号の周波数チャネルの組み合わせ毎にカウントする周波数重複度算出手段と、周波数重複度算出手段によるカウント数に応じて、周波数チャネルの組み合わせ毎に重複度が低いか否かを判定する周波数重複度判定手段と、周波数重複度判定手段により重複度が低いと判定された周波数チャネルの組み合わせを同一の系で用いる周波数チャネルとして分離する系分離手段とを備えたものである。

本発明によれば、各系で使用する周波数チャネルの組み合せが異なる条件下で、周波数チャネルの重複度を利用して、混信受信信号として受信された信号を系毎に分離することができる効果がある。

この発明の実施の形態１による電波分離装置を示す処理ブロック図である。 この発明の実施の形態１による信号分離の対象となる通信モデルを示す模式図である。 この発明の実施の形態１による信号分離の対象となる信号モデルを示す単位受信時間図である。 発生した周波数チャネルを抽出した結果を示す単位受信時間図である。 単位受信時間Ｔ₁における重複受信時刻を示す単位受信時間図である。 単位受信時間Ｔ₁における重複度判定行列を示す表図である。 単位受信時間Ｔ₂における重複受信時刻を示す単位受信時間図である。 単位受信時間Ｔ₂における重複度判定行列を示す表図である。 単位受信時間Ｔ₅における重複受信時刻を示す単位受信時間図である。 単位受信時間Ｔ₅における重複度判定行列を示す表図である。 単位受信時間Ｔ_nにおける重複度判定行列を示す表図である。 この発明の実施の形態２による電波分離装置を示す処理ブロック図である。 この発明の実施の形態２による信号分離の対象となる信号モデルから周波数チャネルを抽出した結果を示す単位受信時間図である。 単独受信信号を抽出した結果を示す単位受信時間図である。 単位時間Ｔ₁₁〜Ｔ₁₅における重複受信時刻を示す単位受信時間図である。 単位時間Ｔ₁₁〜Ｔ₁₅における重複度判定行列を示す表図である。 単位時間Ｔ₂₁〜Ｔ₂₅における重複受信時刻を示す単位受信時間図である。 単位時間Ｔ₂₁〜Ｔ₂₅における重複度判定行列を示す表図である。 単位時間Ｔ₃₁〜Ｔ₃₅における重複受信時刻を示す単位受信時間図である。 単位時間Ｔ₃₁〜Ｔ₃₅における重複度判定行列を示す表図である。 単位時間Ｔ₆₁〜Ｔ₆₅における重複受信時刻を示す単位受信時間図である。 単位時間Ｔ₆₁〜Ｔ₆₅における重複度判定行列を示す表図である。 単位時間Ｔ_l1〜Ｔ_l5における重複度判定行列を示す表図である。 この発明の実施の形態３による電波分離装置を示す処理ブロック図である。 この発明の実施の形態３による信号分離の対象となる信号モデルから周波数チャネルを抽出した結果を示す単位受信時間図である。 失検出の抑圧方法を示す説明図である。 誤検出の抑圧方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態４による電波分離装置を示す処理ブロック図である。 この発明の実施の形態５による電波分離装置を示す処理ブロック図である。 誤検出によるカウント数の確率密度分布から閾値を設定する方法を示す説明図である。 信号によるカウント数の確率密度分布から閾値を設定する方法を示す説明図ある。 信号によるカウント数と誤検出によるカウント数の確率密度分布から閾値を設定する方法を示す説明図である。 系の数と周波数チャネル数より得られる０となる要素数から閾値を設定する方法を示す説明図である。 確率密度分布が疎となる確率変数から閾値を設定する方法を示す説明図である。 この発明の実施の形態６による電波分離装置を示す処理ブロック図である。 この発明の実施の形態６による信号分離の対象となる信号モデルを示す単位受信時間図である。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１による電波分離装置について、図１から図１１までを参照しながら説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による電波分離装置を示す処理ブロック図である。
図において、受信装置１００は、複数の系にそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信する。
信号分離装置２００は、受信装置１００から得られる混信受信信号に対して所定のアルゴリズムを適用し、混信受信信号を系毎の周波数チャネルに分離する。
表示装置３００は、信号分離装置２００による系毎に分離された周波数チャネルを表示する。

また、信号分離装置２００において、周波数チャネル抽出手段２０１は、受信装置１００から得られる混信受信信号に対して、発生した周波数チャネルを単位受信時間毎に抽出する。
重複信号抽出手段２０２は、周波数チャネル抽出手段２０１により抽出された信号のうち、同一単位受信時間に複数の周波数チャネルが受信されている信号を抽出する。

周波数重複度算出手段２０３は、重複信号抽出手段２０２により抽出された信号に対して、同一単位受信時間に受信されている複数の周波数チャネルを抽出するとともに、周波数チャネル抽出手段２０１により抽出された全周波数チャネル同士の組み合わせである重複度判定行列に、同一単位受信時間に受信されている信号の周波数チャネルの組み合わせをカウントする。
周波数重複度判定手段２０４は、周波数重複度算出手段２０３によるカウント数に応じて、周波数チャネルの組み合わせ毎に重複度が低いか否かを判定する。
系分離手段２０５は、周波数重複度判定手段２０４により重複度が低いと判定された周波数チャネルの組み合わせを同一の系で用いる周波数チャネルとして分離する。

図１の例では、電波分離装置の構成要素である受信装置１００、信号分離装置２００、および表示装置３００が、例えば、マイコン等を実装している半導体回路基板等のハードウエアで構成されていることを想定している。しかし、電波分離装置がコンピュータで構成されている場合には、受信装置１００、信号分離装置２００、および表示装置３００の処理内容が記述されているプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、受信装置１００、信号分離装置２００、および表示装置３００の機能を実現するようにしても良い。

次に動作について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１による信号分離の対象となる通信モデルである。
図２において、系１には端末１から端末４が所属し、周波数チャネルｆ₄，ｆ₅，ｆ₈を用いて通信を行っている。系２には端末５から端末７が所属し、周波数チャネルｆ₁，ｆ₃，ｆ₇を用いて通信を行っている。系３には端末８から端末１０が所属し、周波数チャネルｆ₂，ｆ₆を用いて通信を行っている。図２の通信モデルでは、誤検出は無いものとする。

まず、受信装置１００により、図３に示すような信号が受信信号として得られる。
図３はこの発明の実施の形態１による信号分離の対象となる信号モデルである。
図３の縦軸は周波数、ｆ₁〜ｆ₈は周波数チャネル、横軸は単位受信時間（Ｔ₁〜Ｔ₂₄）をそれぞれを示す。系１の信号を三角、系２の信号を丸、系３の信号を四角で表している。
ここで、単位受信時間とは、１つの無線キャリアを複数の端末で時間的に分割して使用する通信において、１つの端末が１回の通信で割り当てられる時間長のことを言う。
図３より、同じ系の信号は時分割で受信され、異なる系の信号と混信して受信される。

続いて、電波分離装置２００により、信号分離を行う。
まず、周波数チャネル抽出手段２０１により、発生した周波数から周波数チャネルｆ₁〜ｆ₈が抽出される。
図４に発生した周波数チャネルを抽出した結果を示す。ここで、図４の縦軸は周波数チャネル、横軸は単位受信時間を示す。

続いて、重複信号抽出手段２０２により、図４に示した信号から重複して受信された信号を抽出する。
図４の単位受信時間Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₅，Ｔ₉，Ｔ₁₀，Ｔ₁₃，Ｔ₁₇，Ｔ₁₈，Ｔ₂₁では、複数の周波数チャネルを受信しており、図４の単位受信時間Ｔ₄，Ｔ₆，Ｔ₈，Ｔ₁₂，Ｔ₁₄，Ｔ₁₆，Ｔ₂₀，Ｔ₂₂，Ｔ₂₄では、１つの周波数の受信であるため、複数の周波数チャネルを受信している単位受信時間Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₅，Ｔ₉，Ｔ₁₀，Ｔ₁₃，Ｔ₁₇，Ｔ₁₈，Ｔ₂₁の信号のみを抽出する。
図５に重複受信時刻を抽出した結果を示す。

続いて、周波数重複度算出手段２０３により、周波数重複度を算出する。
図５から図１１を用いて周波数重複度の算出方法を説明する。
図５に単位受信時間Ｔ₁における重複度判定方法を示す。
図５より、単位受信時間Ｔ₁では、ｆ₁とｆ₆の周波数チャネルが同時に発生していることから、それぞれの信号が雑音等誤検出でない場合、ｆ₁とｆ₆の周波数チャネルは異なる系で用いられている周波数チャネルであることがわかる。

図６に単位受信時間Ｔ₁における重複度判定行列を示す。
図６では、行および列に、周波数チャネル抽出手段２０１により抽出された全周波数チャネルの組み合わせを要素として持つものとする。各要素に対応する周波数チャネルの組み合わせが発生した回数を加算し、合計カウント数を調査する。

ここで、各要素をそれぞれＤ_i,jと表すものとする。また、組み合わせが発生する回数を数える際に、カウントの重複を防ぐため、ｉ＞ｊの要素のみに対してカウントを行うものとする。

図５より、単位受信時間Ｔ₁では、ｆ₁とｆ₆の周波数チャネルが重複して受信されているため、それに対応するＤ_f1,f6にカウントを１加算する。

図７に単位受信時間Ｔ₂における重複度判定方法を示す。
図７より、単位受信時間Ｔ₂では、ｆ₃とｆ₅の周波数チャネルが同時に発生していることから、それぞれの信号が雑音等誤検出でない場合、ｆ₃とｆ₅の周波数チャネルは異なる系で用いられている周波数チャネルであることがわかる。

図８に単位受信時間Ｔ₂における重複度判定行列を示す。
図７より、単位受信時間Ｔ₂では、ｆ₃とｆ₅の周波数チャネルが重複して受信されているため、それに対応するＤ_f3,f5にカウントを１加算する。

図９に単位受信時間Ｔ₅における重複度判定方法を示す。
図９より、単位受信時間Ｔ₅では、ｆ₂とｆ₄とｆ₇の周波数チャネルが同時に発生していることから、それぞれの信号が雑音等誤検出でない場合、ｆ₂とｆ₄とｆ₇の周波数チャネルは異なる系で用いられている周波数チャネルであることがわかる。

図１０に単位受信時間Ｔ₅における重複度判定行列を示す。
図９より、単位受信時間Ｔ₅では、ｆ₂とｆ₄とｆ₇の周波数チャネルが重複して受信されているため、それに対応するＤ_f2,f4、Ｄ_f2,f7、Ｄ_f4,f7の３要素にカウントをそれぞれ１加算する。
図１１に、以上の処理を繰り返し得られる、単位受信時間Ｔ_nにおける重複度判定行列の例を示す。

続いて、周波数重複度判定手段２０４により、重複度の判定を行う。
ここでは、誤検出が無い場合を想定し、閾値を１として重複度判定を行うこととする。
図１１より、Ｄ_f1,f3、Ｄ_f1,f7、Ｄ_f2,f6、Ｄ_f3,f7、Ｄ_f4,f5、Ｄ_f4,f8、Ｄ_f5,f8の７要素がカウント数０となっており、閾値未満である。また、それ以外の要素は１以上となっており閾値以上である。よって、Ｄ_f1,f3、Ｄ_f1,f7、Ｄ_f2,f6、Ｄ_f3,f7、Ｄ_f4,f5、Ｄ_f4,f8、Ｄ_f5,f8に対応する周波数チャネルの組み合わせは重複度が低く、それ以外の周波数チャネルの組み合わせは重複度が高いと判定される。

続いて、系分離手段２０５により、各信号を系毎に分離する。
周波数重複度判定手段２０４により、判定された周波数重複度の低いもの同士の周波数チャネルを組み合わせる。すなわち、Ｄ_f1,f3、Ｄ_f1,f7、Ｄ_f2,f6、Ｄ_f3,f7、Ｄ_f4,f5、Ｄ_f4,f8、Ｄ_f5,f8に対応する周波数チャネルの組み合わせである、ｆ₄，ｆ₅，ｆ₈の組み合わせと、ｆ₁，ｆ₃，ｆ₇の組み合わせと、ｆ₂，ｆ₆の組み合わせの３種類のグループに周波数チャネルを分離することができる。

さらに、ｆ₄，ｆ₅，ｆ₈の周波数チャネルで通信を行う信号を系１として分離し、ｆ₁，ｆ₃，ｆ₇の周波数チャネルで通信を行う信号を系２として分離し、ｆ₂，ｆ₆の周波数チャネルで通信を行う信号を系３として分離する。
続いて、得られた系分離結果を表示装置３００に表示する。

以上のように、この実施の形態１によれば、各系で使用する周波数チャネルの組み合せが異なる条件下で、周波数チャネルの重複度を利用して、混信受信信号として受信された信号を系毎に分離することができる。

なお、ここでは、複数の系信号が混信して受信された場合について説明したが、一定の周波数チャネルで発生する雑音についても分離が可能である。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２による電波分離装置について、図１２から図２３までを参照しながら説明する。
図１２はこの発明の実施の形態２による電波分離装置を示す処理ブロック図である。
図において、信号分離装置２００ａにおける、周波数チャネル抽出手段２０１ａは、受信装置１００から得られる混信受信信号に対して、発生した周波数チャネルを単位受信時間毎に抽出するとともに、所定数の単位受信時間を１単位時間として抽出する。
単独受信信号抽出手段２０６は、周波数チャネル抽出手段２０１ａにより抽出された信号のうち、１単位時間に渡って単位受信時間内に単独の周波数チャネルが受信されている信号を単位時間毎に抽出する。

周波数重複度算出手段２０３ａは、単独受信信号抽出手段２０６により抽出された信号に対して、１単位時間中の各単位受信時間で受信される信号の周波数チャネルの組み合わせを抽出するとともに、周波数チャネル抽出手段２０１ａにより抽出された全周波数チャネル同士の組み合わせである重複度判定行列に、単位時間中の各単位受信時間で受信される信号の周波数チャネルの組み合わせをカウントする。
周波数重複度判定手段２０４ａは、周波数重複度算出手段２０３によるカウント数に応じて、周波数チャネルの組み合わせ毎に重複度が高いか否かを判定する。
系分離手段２０５ａは、周波数重複度判定手段２０４ａにより重複度が高いと判定された周波数チャネルの組み合わせを同一の系で用いる周波数チャネルとして分離する。
その他の構成については、実施の形態１の図１と同様なので、重複する説明を省略する。

次に動作について説明する。
図１３にこの発明の実施の形態２による信号分離の対象となる信号モデルから周波数チャネルを抽出した結果を示す。ここで、図１３の縦軸は周波数チャネル、横軸は単位受信時間を示す。
実施の形態２における通信モデルでは、１単位時内で周波数チャネルを切り替えた信号が受信される。ただし、１単位時間に切り替わる回数等の情報は前段の処理により明らかになっているものとする。

図１３では、１単位時間内で周波数が５回切り替わるモデルを想定している。ここで、１単位時間は、Ｔ_l1〜Ｔ_l5（ｌ＝１，２，３，・・・）である。
まず、周波数チャネル抽出手段２０１ａにより、図１３に示すように、発生した周波数チャネルを単位受信時間毎に抽出するとともに、５回の単位受信時間を１単位時間として抽出する。

ここで、実施の形態２による電波分離装置では、１単位時間内に発生する周波数の重複度を利用する。
そのため、単独受信信号抽出手段２０６により、単位時間中に１つの系からの信号を受信している単位時間のみを抽出する。すなわち、複数の信号を受信している単位時間Ｔ₅₁〜Ｔ₅₅の信号と、信号を受信していない単位時間Ｔ₄₁〜Ｔ₄₅の信号を除く。
図１４に、単独受信信号を抽出した結果を示す。

続いて、周波数重複度算出手段２０３ａにより、周波数重複度を算出する。
図１５から図２３を用いて周波数重複度の算出方法を説明する。

図１５に単位時間Ｔ₁₁〜Ｔ₁₅における重複度判定方法を示す。
図１５より、単位時間Ｔ₁₁〜Ｔ₁₅では、ｆ₁とｆ₃とｆ₇の周波数チャネルが同時に発生していることから、これらの信号が誤検出でなければ、ｆ₁とｆ₃とｆ₇の周波数チャネルは同じ系で用いられている周波数チャネルであることがわかる。

図１６に、単位時間Ｔ₁₁〜Ｔ₁₅における重複度判定行列を示す。
図１６では、行および列に、周波数チャネル抽出手段２０１ａにより抽出された全周波数チャネルの組み合わせを要素として持つものとする。各要素に対応する周波数チャネルの組み合わせが発生した回数を加算し、合計カウント数を調査する。

ここで、各要素をそれぞれＤ_i,jと表すものとする。また、組み合わせが発生する回数を数える際にカウントの重複を防ぐため、ｉ＞ｊの要素のみに対してカウントを行うものとする。また、同じ周波数チャネルが複数発生した場合については、カウントを行わない。

図１５より、単位時間Ｔ₁₁〜Ｔ₁₅では、ｆ₁とｆ₃とｆ₇の周波数チャネルが重複して受信されているため、図１６において、それに対応するＤ_f1,f3、Ｄ_f1,f7、Ｄ_f3,f7にカウントを加算する。ここで、ｆ₁とｆ₇は２回ずつ受信されていることから、Ｄ_f1,f7にはカウントを２加算し、ｆ₃は１回受信されていることから、Ｄ_f1,f3、Ｄ_f3,f7にはカウントを１加算する。

図１７に単位時間Ｔ₂₁〜Ｔ₂₅における重複度判定方法を示す。
図１７より、単位時間Ｔ₂₁〜Ｔ₂₅では、ｆ₄とｆ₅とｆ₈の周波数チャネルが同時に発生していることから、これらの信号が誤検出でなければ、ｆ₄とｆ₅とｆ₈の周波数チャネルは同じ系で用いられている周波数チャネルであることがわかる。

図１８に、単位時間Ｔ₂₁〜Ｔ₂₅における重複度判定行列を示す。
図１７より、単位時間Ｔ₂₁〜Ｔ₂₅では、ｆ₄とｆ₅とｆ₈の周波数チャネルが重複して受信されているため、図１８において、それに対応するＤ_f4,f5、Ｄ_f4,f8、Ｄ_f5,f8にカウントを加算する。ここで、ｆ₅とｆ₈は２回ずつ受信されていることから、Ｄ_f5,f8にはカウントを２加算し、ｆ₄は１回受信されていることから、Ｄ_f4,f5、Ｄ_f4,f8にはカウントを１加算する。

図１９に単位時間Ｔ₃₁〜Ｔ₃₅における重複度判定方法を示す。
図１９より、単位時間Ｔ₃₁〜Ｔ₃₅では、ｆ₃とｆ₇の周波数チャネルが同時に発生していることから、これらの信号が誤検出でなければ、ｆ₃とｆ₇の周波数チャネルは同じ系で用いられている周波数チャネルであることがわかる。

図２０に、単位時間Ｔ₃₁〜Ｔ₃₅における重複度判定行列を示す。
図１９より、単位時間Ｔ₃₁〜Ｔ₃₅では、ｆ₃とｆ₇の周波数チャネルが重複して受信されているため、図２０において、それに対応するＤ_f3,f7にカウントを加算する。ここで、ｆ₃では２回、ｆ₇では３回受信されていることから、Ｄ_f3,f7にカウントを２加算する。

図２１に単位時間Ｔ₆₁〜Ｔ₆₅における重複度判定方法を示す。
図２１より、単位時間Ｔ₆₁〜Ｔ₆₅では、ｆ₂とｆ₆の周波数チャネルが同時に発生していることから、これらの信号が誤検出でなければ、ｆ₂とｆ₆の周波数チャネルは同じ系で用いられている周波数チャネルであることがわかる。

図２２に、単位時間Ｔ₆₁〜Ｔ₆₅における重複度判定行列を示す。
図２１より、単位時間Ｔ₆₁〜Ｔ₆₅では、ｆ₂とｆ₆の周波数チャネルが重複して受信されているため、図２２において、それに対応するＤ_f2,f6にカウントを加算する。ここで、ｆ₂では２回、ｆ₆では３回受信されていることから、Ｄ_f2,f6にカウントを２加算する。

図２３に、以上の処理を繰り返し得られる、単位時間Ｔ_l1〜Ｔ_l5における重複度判定行列の例を示す。

続いて、周波数重複度判定手段２０４ａにより、重複度の判定を行う。
ここでは、誤検出が無い場合を想定し、閾値を１として重複度判定を行うこととする。
閾値を１とした場合、図２３より、Ｄ_f1,f3、Ｄ_f1,f7、Ｄ_f2,f6、Ｄ_f3,f7、Ｄ_f4,f5、Ｄ_f4,f8、Ｄ_f5,f8の７要素がカウント数１以上となっており、閾値以上である。また、それ以外の要素は０となっており閾値未満である。よって、Ｄ_f1,f3、Ｄ_f1,f7、Ｄ_f2,f6、Ｄ_f3,f7、Ｄ_f4,f5、Ｄ_f4,f8、Ｄ_f5,f8に対応する周波数チャネルの組み合わせは重複度が高く、それ以外の周波数チャネルの組み合わせは重複度が低いと判定される。

続いて、系分離手段２０５ａにより各信号を系毎に分離する。
周波数重複度判定手段２０４ａにより、判定された周波数重複度の高いもの同士の周波数チャネルを組み合わせる。すなわち、Ｄ_f1,f3、Ｄ_f1,f7、Ｄ_f2,f6、Ｄ_f3,f7、Ｄ_f4,f5、Ｄ_f4,f8、Ｄ_f5,f8に対応する周波数チャネルの組み合わせである、ｆ₄，ｆ₅，ｆ₈の組み合わせと、ｆ₁，ｆ₃，ｆ₇の組み合わせと、ｆ₂，ｆ₆の組み合わせの３種類のグループに周波数チャネルを分離することができる。

さらに、ｆ₄，ｆ₅，ｆ₈の周波数チャネルで通信を行う信号を系１として分離し、ｆ₁，ｆ₃，ｆ₇の周波数チャネルで通信を行う信号を系２として分離し、ｆ₂，ｆ₆の周波数チャネルで通信を行う信号を系３として分離する。

続いて、得られた系分離結果を表示装置３００に表示する。

以上のように、この実施の形態２によれば、各系で使用する周波数チャネルの組み合せが異なる条件下で、周波数チャネルの重複度を利用して、混信受信信号として受信された信号を系毎に分離することができる。
また、周波数重複度判定手段２０４ａによりカウント数が０であるか、あるいはカウント数が１以上であるかで重複度の高低を判定することができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３による電波分離装置について、図２４から図２７までを参照しながら説明する。
図２４はこの発明の実施の形態３による電波分離装置を示す処理ブロック図である。
図において、信号分離装置２００ｂにおける、雑音検出抑圧手段２０７は、信号が消滅する直後に１単位受信時間の信号を加算するとともに、信号が消滅する直前の信号から１単位受信時間の信号を減算することでスパイク状に混入する失検出を除去する。
また、信号が消滅する直前の信号から１単位受信時間の信号を減算するとともに、信号が消滅する直後に１単位受信時間の信号を加算することでスパイク状に混入する誤検出を除去する。
その他の構成については、実施の形態２の図１２と同様なので、重複する説明を省略する。

次に動作について説明する。
図２５にこの発明の実施の形態３による信号分離の対象となる信号モデルから周波数チャネルを抽出した結果を示す。ここで、図中のバツ印は、誤検出を、白抜きの丸印、三角印、四角印は失検出を示す。

図２６（ａ）に図２５のモデルの周波数切替時間において受信した信号数の推移を示す。ここで、Ｔ_SWは、周波数が切り替わる時間間隔（単位受信時間）を表す。本例では、１単位時間に５回周波数が切り替えられているため、Ｔ_SWは１単位時間の１／５となる。

図２６（ａ）では、図２５より、
Ｔ₁₁〜Ｔ₂₃は信号の１つの信号が受信されているため、８Ｔ_SWの区間で受信数が１となり、
Ｔ₂₄で失検出が発生しているため、１Ｔ_SWの区間で受信数が０となり、
Ｔ₂₅は信号の１つの信号が受信されているため、１Ｔ_SWの区間で受信数が１となり、
Ｔ₃₁〜Ｔ₄₂で信号が受信されていないため、７Ｔ_SWの区間で受信数が０となり、
Ｔ₄₃で誤検出が発生するため、１Ｔ_SWの区間で受信数が１となり、
Ｔ₄₄〜Ｔ₆₅で信号が受信されていないため、１２Ｔ_SWの区間で受信数が０となり、
Ｔ₇₁〜Ｔ₈₃は信号の１つの信号が受信されているため、８Ｔ_SWの区間で受信数が１となり、
Ｔ₈₄で失検出が発生しているため、１Ｔ_SWの区間で受信数が０となり、
Ｔ₈₅〜Ｔ₁₀₅は信号の１つの信号が受信されているため、１１Ｔ_SWの区間で受信数が１となり、
Ｔ₁₁₁〜Ｔ₁₁₅で信号が受信されていないため、５Ｔ_SWの区間で受信数が０となり、
Ｔ₁₂₁で誤検出が発生するため、１Ｔ_SWの区間で受信数が１となり、
Ｔ₁₂₂〜Ｔ₁₃₅で信号が受信されていないため、９Ｔ_SWの区間で受信数が０となり、
Ｔ₁₄₁〜Ｔ₁₄₄は信号の１つの信号が受信されているため、５Ｔ_SWの区間で受信数が１となる。

周波数切り替えを行う通信モデルでは、１単位時間内に周波数が複数回切り替わる。そのため、１単位時間内で２Ｔ_SW以上の時間において信号が連続で受信される。すなわち、１Ｔ_SWの時間で受信された信号や、１Ｔ_SWの時間未受信となる単位受信時間は、失検出または誤検出により発生しているものと考えられる。

雑音検出抑圧手段２０７について、図２６および図２７を用いて説明する。
図２６では失検出の抑圧方法、図２７では誤検出の抑圧方法について説明する。

この電波分離装置では、スパイク状の信号を全て消去してしまうと、誤検出だけでなく、失検出により生じたスパイク状の信号を消去してしまう。そこで、まず、失検出を抑圧し、続いて誤検出を抑圧することにより、必要な信号を残しつつ、不要な信号を抑圧する。

１単位時間内の周波数切替時間数を５Ｔ_SW、スパイク状受信信号と見なす周波数切替時間数を１Ｔ_SWとした場合について説明するが、１単位時間の周波数切替時間数やスパイク状と見なす受信信号の周波数切替時間数が異なる場合でも、同様の方法で失検出・誤検出を抑圧することが可能である。また、簡単のため、信号数は０または１としているが、２以上でも同様の方法で失検出・誤検出を抑圧することが可能である。

まず、図２６（ｂ）に示すように、信号が消滅する周波数切替時間数に１Ｔ_SWを加算する。これにより、スパイク状に発生している失検出が抑圧される。

続いて、スパイク状でない信号の消滅時の信号数を復元するため、図２６（ｃ）に示すように、信号が消滅する直前の周波数切替回数から信号数を１減算する。
以上により、スパイク状に発生した失検出が抑圧される。

続いて、図２７（ａ）に示す信号に対して、誤検出抑圧を行う。
まず、図２７（ｂ）に示すように、信号が消滅する直前の周波数切替回数から信号数を１減算する。これにより、スパイク状に発生している誤検出が抑圧される。

続いて、スパイク状でない信号の消滅時の信号数を復元するため、図２７（ｃ）に示すように、信号が消滅する周波数切替回数に信号数を１加算する。

以上により得られた正しい信号数と異なる信号数で受信されている周波数切替回数については、誤検出が発生していると判断し、その時刻の信号は以後の処理でカウントしない。

以上のように、この実施の形態３によれば、雑音検出抑圧手段２０７により、信号を残したまま、スパイク状に混入する失検出および誤検出を除去することができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４による電波分離装置について、図２８を参照しながら説明する。
図２８はこの発明の実施の形態４による電波分離装置を示す処理ブロック図である。
図において、信号分離装置２００ｃにおける、端末分離手段２０８は、端末受信間隔が既知な信号モデルを受信する場合に、端末受信間隔後の信号を同じ端末として分離する。
その他の構成については、実施の形態１の図１と同様なので、重複する説明を省略する。

次に動作について説明する。
系分離された受信信号のうち、端末受信間隔毎に受信されているもの同士は同じ端末である。
よって、端末分離手段２０８により、端末受信間隔が既知な信号モデルを受信する場合に、端末受信間隔毎に受信されている信号を分離することにより、端末分離を行う。

以上のように、この実施の形態４によれば、端末分離手段２０８により、端末受信間隔が既知な信号モデルを受信する場合に、混信受信信号として受信された信号を端末毎に分離することができる。

ここでは、実施の形態１に端末分離手段２０８を加える例を示したが、実施の形態２に端末分離手段２０８を加えても、同様に端末分離を行うことが可能である。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５による電波分離装置について、図２９から図３４までを参照しながら説明する。
図２９はこの発明の実施の形態５による電波分離装置を示す処理ブロック図である。
図において、信号分離装置２００ｄにおける、周波数重複度判定手段２０４ｄは、周波数重複度算出手段２０３によるカウント数と設定された閾値との比較によりそのカウント数に含まれる誤カウントを除去する。
その他の構成については、実施の形態１の図１と同様なので、重複する説明を省略する。

次に動作について説明する。
誤検出がある場合、周波数重複度算出手段２０３によるカウント数には、誤カウントが含まれている。この誤カウントを閾値との比較により除去し、正しいカウントの部分のみを抽出する。そのため、周波数重複度判定手段２０４ｄにより、閾値を設定する。

周波数重複度判定手段２０４ｄでは、誤検出率に応じて、以下のいずれかの方法で閾値を設定する。

系の数、系利用率、誤検出率、失検出率等の諸元が大まかに判明している場合、図３０に示すように、誤検出によるカウント数の確率密度分布（期待値と分散）を算出することが可能である。
ここで、確率変数（カウント数）が閾値以上となる確率密度分布の積分値が期待される系誤分離率よりも小さくなるように、閾値を選択する。
このように、周波数重複度判定手段２０４ｄにより、誤カウント数の確率密度分布から閾値を設定することができる。

系の数、系利用率等の諸元が大まかに判明している場合、図３１に示すように、受信信号によるカウント数の確率密度分布（期待値と分散）を算出することが可能である。
ここで、確率変数（カウント数）が閾値以上となる確率密度分布の積分値が期待される系誤分離率よりも小さくなるように、閾値を選択する。
このように、周波数重複度判定手段２０４ｄにより、受信信号のカウント数の確率密度分布から閾値を設定することができる。

系の数、系利用率、誤検出率、失検出率等の諸元が大まかに判明している場合、図３２に示すように、誤検出によるカウントにより系分離できなくなる確率と、受信信号によるカウントが検出されずに系が分離できなくなる確率の和が最小となるような閾値を選択する。
このように、周波数重複度判定手段２０４ｄにより、誤カウント数の確率密度分布および受信信号のカウント数の確率密度分布から閾値を設定することができる。

系の数と周波数チャネル数が判明している場合、０となる要素数ｋは決まっている。そこで、重複度判定行列の要素Ｄ_i,jで小さい順にｋ個を０とする。
すなわち、重複度判定行列の要素Ｄ_i,jのうち、小さいものから数えてｋ＋１個目の要素の数を閾値として選択する。
図３３では、０となる要素数ｋが３であることから、ｋ＋１は４、したがって、閾値を１５に設定する。
このように、周波数重複度判定手段２０４ｄにより、系の数と周波数チャネル数から決定されるカウント数が０となる要素数ｋを用いて閾値を設定することができる。

正しいカウントと誤ったカウントとが分離可能である場合、正しいカウント数と誤った確率密度分布とが加算された確率密度分布は、正しいカウント数と誤ったカウント数との境界で、発生する確率が低くなる。
そこで、重複度判定行列の要素Ｄ_i,jを小さい方から順に並べ、近接したそれぞれの要素の差をとる。要素の差が最も大きい要素間は、確率密度分布が疎になっていると言えるため、差が大きい２要素の大きい方を閾値として選択する。
図３４では、要素の差が最も大きいのは９で、６と１５の２要素間なので、２要素の大きい方の１５を閾値として設定する。
このように、周波数重複度判定手段２０４ｄにより、カウント数の要素から閾値を設定することができる。

以上のいずれかの手段により閾値を設定し、誤検出による誤カウントを除去する処理を行う。

以上のように、この実施の形態５によれば、周波数重複度判定手段２０４ｄによりカウント数に含まれる誤カウントを除去することができる。

ここでは、実施の形態１において、周波数重複度判定手段２０４ｄを用いる例を示したが、実施の形態２に周波数重複度判定手段２０４ｄを加えても、同様に誤検出を抑圧することが可能である。

実施の形態６．
この発明の実施の形態６による電波分離装置について、図３５および図３６を参照しながら説明する。
図３５はこの発明の実施の形態６による電波分離装置を示す処理ブロック図である。
図において、信号分離装置２００ｅにおける、周波数重複度算出手段２０３ｅは、重複信号抽出手段２０２により抽出された信号に対して、受信Ｓ／Ｎ比が高い信号との組み合わせには高いカウント数になるように重み付けし、受信Ｓ／Ｎ比が低い信号との組み合わせには低いカウント数になるように重み付けする。
周波数重複度判定手段２０４ｅは、周波数重複度算出手段２０３ｅによるカウント数と設定された閾値との比較によりそのカウント数に含まれる誤カウントを除去する。
その他の構成については、実施の形態１の図１と同様なので、重複する説明を省略する。

次に動作について説明する。
雑音が入っている信号モデルにおいて、実施の形態５までは、一定の閾値を超える信号を検出し、信号レベルによらず、処理を行っていた。
一方、この実施の形態６では、信号レベルを保持し、情報として活用する。
図３６に信号モデルの例を示す。ここでは、簡単のため、受信レベルの基準値を１とする。

周波数重複度算出手段２０３ｅにより、受信Ｓ／Ｎ比に応じてカウント数に重み付けしてカウントする。

まず、単位受信時間Ｔ₁において、周波数チャネルｆ₁の信号レベルが１、周波数チャネルｆ₆の信号レベルが０．５であるとする。ここで、周波数チャネルｆ₆の信号レベルは基準値の１よりも小さいため、重み付けされたカウント数０．５を要素（ｆ₁，ｆ₆）に加算する。

次に、単位受信時間Ｔ₂において、周波数チャネルｆ₃の信号レベルが１、周波数チャネルｆ₅の信号レベルが１．５であるとする。ここで、周波数チャネルｆ₅の信号レベルは基準値の１よりも大きいため、重み付けされたカウント数１．５を要素（ｆ₂，ｆ₅）に加算する。

さらに、単位受信時間Ｔ₅において、周波数チャネルｆ₂，ｆ₄の信号レベルが１、周波数チャネルｆ₇の信号レベルが０．５であるとする。ここで、周波数チャネルｆ₇の信号レベルは基準値の１よりも小さいため、重み付けされたカウント数０．５を要素（ｆ₂，ｆ₇）と要素（ｆ₄，ｆ₇）に加算する。一方、周波数チャネルｆ₂，ｆ₄の信号レベルは基準値である１であるため、要素（ｆ₂，ｆ₄）にはカウント数１を加算する。

以上の方法により、信号レベルによって重み付けされた重複度判定行列を生成することが可能である。

この重み付けされた重複度判定行列は、雑音を含むため、周波数重複度判定手段２０４ｅによる重複度判定の際には、実施の形態５で示したような、カウント数と設定された閾値との比較によりそのカウント数に含まれる誤カウントを除去する必要がある。

以上のように、この実施の形態６によれば、周波数重複度算出手段２０３ｅにより受信Ｓ／Ｎ比により重み付けされたカウント数をカウントすることで、受信Ｓ／Ｎ比が低い信号に対しても、受信された信号の系毎の分離への影響を低減することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１００ 受信装置、２００，２００ａ〜２００ｅ 信号分離装置、２０１，２０１ａ 周波数チャネル抽出手段、２０２ 重複信号抽出手段、２０３，２０３ａ，２０３ｅ 周波数重複度算出手段、２０４，２０４ａ，２０４ｄ，２０４ｅ 周波数重複度判定手段、２０５，２０５ａ 系分離手段、２０６ 単独受信信号抽出手段、２０７ 雑音検出抑圧手段、２０８ 端末分離手段、３００ 表示装置。

Claims (13)

1. 複数の系にそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信する受信装置と、
   前記受信装置から得られる混信受信信号に対して所定のアルゴリズムを適用する信号分離装置とを備え、
   前記信号分離装置は、
   前記受信装置から得られる混信受信信号に対して、発生した周波数チャネルを単位受信時間毎に抽出する周波数チャネル抽出手段と、
   前記周波数チャネル抽出手段により抽出された信号のうち、同一単位受信時間に複数の周波数チャネルが受信されている信号を抽出する重複信号抽出手段と、
   前記重複信号抽出手段により抽出された信号に対して、同一単位受信時間に受信されている複数の周波数チャネルを抽出するとともに、前記周波数チャネル抽出手段により抽出された全周波数チャネル同士の組み合わせの中から、同一単位受信時間に受信されている信号の周波数チャネルの組み合わせをカウントする周波数重複度算出手段と、
   前記周波数重複度算出手段によるカウント数に応じて、周波数チャネルの組み合わせ毎に重複度が低いか否かを判定する周波数重複度判定手段と、
   前記周波数重複度判定手段により重複度が低いと判定された周波数チャネルの組み合わせを同一の系で用いる周波数チャネルとして分離する系分離手段とを備えたことを特徴とする電波分離装置。
2. 複数の系にそれぞれ所属する複数の端末からの電波を受信する受信装置と、
   前記受信装置から得られる混信受信信号に対して所定のアルゴリズムを適用する信号分離装置とを備え、
   前記信号分離装置は、
   前記受信装置から得られる混信受信信号に対して、発生した周波数チャネルを単位受信時間毎に抽出するとともに、所定数の単位受信時間を１単位時間として抽出する周波数チャネル抽出手段と、
   前記周波数チャネル抽出手段により抽出された信号のうち、１単位時間に渡って単位受信時間内に単独の周波数チャネルが受信されている信号を単位時間毎に抽出する単独受信信号抽出手段と、
   前記単独受信信号抽出手段により抽出された信号に対して、１単位時間中の各単位受信時間で受信される信号の周波数チャネルの組み合わせを抽出するとともに、前記周波数チャネル抽出手段により抽出された全周波数チャネル同士の組み合わせの中から、単位時間中の各単位受信時間で受信される信号の周波数チャネルの組み合わせをカウントする周波数重複度算出手段と、
   前記周波数重複度算出手段によるカウント数に応じて、周波数チャネルの組み合わせ毎に重複度が高いか否かを判定する周波数重複度判定手段と、
   前記周波数重複度判定手段により重複度が高いと判定された周波数チャネルの組み合わせを同一の系で用いる周波数チャネルとして分離する系分離手段とを備えたことを特徴とする電波分離装置。
3. 周波数重複度判定手段は、
   カウント数が０となるものを重複度が低いと判定し、カウント数が１以上となるものを重複度が高いと判定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電波分離装置。
4. 信号分離装置は
   信号が消滅する直後に１単位受信時間の信号を加算するとともに、信号が消滅する直前の信号から１単位受信時間の信号を減算することでスパイク状に混入する失検出を除去する雑音検出抑圧手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の電波分離装置。
5. 信号分離装置は
   信号が消滅する直前の信号から１単位受信時間の信号を減算するとともに、信号が消滅する直後に１単位受信時間の信号を加算することでスパイク状に混入する誤検出を除去する雑音検出抑圧手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の電波分離装置。
6. 信号分離装置は
   端末受信間隔が既知な信号モデルを受信する場合に、端末受信間隔後の信号を同じ端末として分離する端末分離手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電波分離装置。
7. 周波数重複度判定手段は、
   周波数重複度算出手段によるカウント数と設定された閾値との比較によりそのカウント数に含まれる誤カウントを除去することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電波分離装置。
8. 周波数重複度判定手段は、
   誤検出によりカウントされるカウント数の確率密度分布を算出し、その確率変数が閾値以上となる確率密度分布の積分値が、期待される系誤分離率よりも小さくなるように前記閾値を設定することを特徴とする請求項７記載の電波分離装置。
9. 周波数重複度判定手段は、
   受信信号によりカウントされるカウント数の確率密度分布を算出し、その確率変数が閾値以下となる確率密度分布の積分値が、期待される系誤分離率よりも小さくなるように前記閾値を設定することを特徴とする請求項７記載の電波分離装置。
10. 周波数重複度判定手段は、
    誤検出によりカウントされるカウント数の確率密度分布を算出するとともに、受信信号によりカウントされるカウント数の確率密度分布を算出し、
    誤検出によるカウント数の確率密度分布の確率変数が閾値以上となる確率密度分布の積分値と、
    受信信号によるカウント数の確率密度分布の確率変数が閾値以下となる確率密度分布の積分値との和が最小となるように前記閾値を設定することを特徴とする請求項７記載の電波分離装置。
11. 周波数重複度判定手段は、
    系の数と周波数チャネル数が判明している場合、
    系の数と周波数チャネル数から決定されるカウント数が０となる要素数ｋを用いて、
    カウント数を小さい要素から順に並べた際、（ｋ＋１）番目の要素のカウント数を閾値として設定することを特徴とする請求項７記載の電波分離装置。
12. 周波数重複度判定手段は、
    カウント数を小さい要素から順に並べ、隣り合った要素の差が最も大きくなる要素間（ｊ，ｊ＋１）のうちの（ｊ＋１）番目の要素のカウント数を閾値として設定することを特徴とする請求項７記載の電波分離装置。
13. 周波数重複度算出手段は、
    重複信号抽出手段により抽出された信号に対して、
    受信Ｓ／Ｎ比が高い信号との組み合わせには高いカウント数になるように重み付けし、受信Ｓ／Ｎ比が低い信号との組み合わせには低いカウント数になるように重み付けすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電波分離装置。

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