(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望信号系列に含まれる周波数の無変調信号系列、受信信号系列に含まれる干渉信号系列の振幅の正負を反転させた信号系列、又は干渉信号のレプリカ信号系列の振幅の正負を反転させた信号系列を複数の合成信号系列として生成する合成信号系列生成ステップと、
前記合成信号系列生成ステップにおいて生成した複数の合成信号系列ごとに、該合成信号系列と、白色ガウス信号系列と、前記受信信号系列とを合成する第１の合成ステップと、
前記第１の合成ステップにおいて合成した複数の信号系列ごとに、該信号系列に対する非線形系の応答を示す応答信号系列を算出する応答信号算出ステップと、
前記応答信号算出ステップにおいて算出した複数の応答信号系列を合成した合成応答信号系列を生成する第２の合成ステップと
を有することを特徴とする受信方法。
【請求項２】
前記第２の合成ステップにおいて生成した合成応答信号系列の統計的特徴量に基づいて、該合成応答信号系列から所望信号系列を検出する信号検出ステップと、
前記信号検出ステップにおいて検出される所望信号系列の電力レベルに基づいて、前記合成信号系列の電力レベル、前記白色ガウス信号系列の電力レベル、前記非線形系の応答特性を変更して、前記検出される所望信号系列のＳＮ比、あるいは電力レベルを最大にするパラメータ制御ステップと
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の受信方法。
【請求項３】
前記合成信号系列生成ステップにおいて生成される合成信号系列は、前記所望信号系列に含まれる信号から生成される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の受信方法。
【請求項４】
前記合成信号系列生成ステップにおいて生成される合成信号系列は、前記干渉信号系列に含まれる信号から生成される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の受信方法。
【請求項５】
前記合成信号系列生成ステップにおいて生成される合成信号系列は、前記所望信号系列のキャリア周波数の無変調信号、又は、前記干渉信号系列のレプリカ信号の正負を反転させた信号から生成される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の受信方法。
【請求項６】
所望信号系列に含まれる周波数の無変調信号系列、受信信号系列に含まれる干渉信号系列の振幅の正負を反転させた信号系列、又は干渉信号のレプリカ信号系列の振幅の正負を反転させた信号系列を合成信号系列として生成する複数の合成信号系列生成部と、
前記複数の合成信号系列生成部が生成した合成信号系列ごとに、該合成信号系列と、白色ガウス信号系列と、前記受信信号系列とを合成する合成部と、
前記合成部が合成した複数の信号系列に対する非線形系の応答を示す応答信号系列をそれぞれ算出する複数の非線形応答部と、
前記非線形応答部が算出した複数の応答信号系列を合成した合成応答信号系列を生成する応答信号合成部と
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項７】
前記応答信号合成部が生成する合成応答信号系列の統計的特徴量に基づいて、該合成応答信号系列から所望信号系列を検出する信号検出部と、
前記信号検出部が検出した所望信号系列の電力レベルに基づいて、前記合成信号系列の電力レベル、前記白色ガウス信号系列の電力レベル、前記非線形系の応答特性を変更して、前記検出される所望信号系列のＳＮ比、あるいは電力レベルを最大にするパラメータ制御部と
を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
【請求項８】
前記合成信号系列生成部は、前記所望信号系列に含まれる信号から前記合成信号系列を生成する
ことを特徴とする請求項６又は請求項７のいずれかに記載の受信装置。
【請求項９】
前記合成信号系列生成部は、前記干渉信号系列に含まれる信号から前記合成信号系列を
生成する
ことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の受信装置。
【請求項１０】
前記合成信号系列生成部は、前記所望信号系列のキャリア周波数の無変調信号、又は、前記干渉信号系列のレプリカ信号の正負を反転させた信号から前記合成信号系列を生成する
ことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信方法、及び受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定のレベルの雑音存在下で微弱信号を非線形系に入力すると、その出力が確率的に微弱信号の波形を増大して再現する確率共鳴現象が知られている（例えば、非特許文献１参照）。確率共鳴現象が起きる非線形系の主な例には、閾値型や、双安定型がある。
【０００３】
図３は閾値型の非線形系の一例を示す図である。図４は双安定型の非線形の一例を示す図である。図３において、横軸は時間を示し、縦軸は各信号の振幅を示している。また、図４において、横軸は粒子の位置を示し、縦軸は粒子のポテンシャルを示している。閾値型の非線形系の単純な例は、図３に示されるように、信号系列Ｓ（ｔ）と、雑音Ｗ（ｔ）とを合成した振幅が、ある閾値Ｔｈを越えるか否かを観測する系である。また、双安定型の非線形系の単純な例は、図４に示されるように、以下の式（１）で与えられる双安定ポテンシャルＵ（ｘ）上を移動する粒子（位置：ｘ（ｔ））が、外力（信号系列Ｓ（ｔ）＋雑音Ｗ（ｔ））を与えられた時にポテンシャルの山を越えられるか否かを観測する系である。
【０００４】
【数１】
0005394420.tif 000002
【０００５】
どちらの非線形系においても、信号系列Ｓ（ｔ）が微弱な場合、観測点（閾値、あるいはポテンシャルの山）を越えることができない。しかし、雑音が加わることにより越えることができるときがあり、ある特定のレベルの雑音が信号系列Ｓ（ｔ）に加えられると観測点を越える確率が入力した微弱信号の波形を表すことになる。これが確率共鳴現象である。雑音のレベルは、低すぎても高すぎても微弱信号の波形を表すことができないため、使用する非線形系に対して最適な雑音レベルが存在する。
【０００６】
この確率共鳴現象を利用した微弱信号の増幅方法が検討されている（例えば、非特許文献２，３参照）。図５は、確率共鳴現象を利用して、信号を増幅する処理を示した概略図である。図５に示すように、増幅の処理は、受信した受信信号系列Ｒ（ｔ）に対して、内部雑音源が生成する白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）を合成し、受信信号系列Ｒ（ｔ）と白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）とを合成した信号系列それぞれを非線形系に入力し、非線形系が出力する信号系列を合成することで、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる所望の信号系列を劣化なく増幅することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】R. Benzi, A. Sutera, and A. Vulpiani, “The Mechanism of stochastic resonance,” J. Phys. A, vol.14, 1981, pp.453-457
【非特許文献２】J. Collins, C. Show, and T. Imhoff, “Stochastic Resonance without turning,” Nature, vol.376, pp.236-238, Jul. 1995
【非特許文献３】H.Ham, T.Matsuoka, and K.Taniguchi, “Sub-threshold Detection Using Noise Statistics for Communications Applications,” 15th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems 2008, pp.1167-1170, Aug. 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、電力レベルが微弱な所望信号系列に電力レベルの大きな雑音が合成された受信信号系列、又は微弱な所望信号系列に電力レベルの大きな雑音と他の信号などの干渉信号が合成された受信信号系列から、所望信号系列を取得し復調したい場合、確率共鳴現象を利用した上記の増幅方法では、受信信号系列そのものを増幅してしまう。そのため、雑音や干渉信号も増幅され、受信信号系列に含まれる電力レベルが微弱な所望信号系列の検出、及び復調することができないことがある。
【０００９】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、確率共鳴現象を用いて、電力レベルが微弱な所望信号系列を含む受信信号系列から所望信号系列を検出、及び復調する受信方法、及び受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するために、本発明は、所望信号系列に含まれる周波数の無変調信号系列、受信信号系列に含まれる干渉信号系列の振幅の正負を反転させた信号系列、又は干渉信号のレプリカ信号系列の振幅の正負を反転させた信号系列を複数の合成信号系列として生成する合成信号系列生成ステップと、前記合成信号系列生成ステップにおいて生成した複数の合成信号系列ごとに、該合成信号系列と、白色ガウス信号系列と、前記受信信号系列とを合成する第１の合成ステップと、前記第１の合成ステップにおいて合成した複数の信号系列ごとに、該信号系列に対する非線形系の応答を示す応答信号系列を算出する応答信号算出ステップと、前記応答信号算出ステップにおいて算出した複数の応答信号系列を合成した合成応答信号系列を生成する第２の合成ステップとを有することを特徴とする受信方法である。
【００１１】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記第２の合成ステップにおいて生成した合成応答信号系列の統計的特徴量に基づいて、該合成応答信号系列から所望信号系列を検出する信号検出ステップと、前記信号検出ステップにおいて検出される所望信号系列の電力レベルに基づいて、前記合成信号系列の電力レベル、前記白色ガウス信号系列の電力レベル、前記非線形系の応答特性を変更して、前記検出される所望信号系列のＳＮ（Signal to Noise；信号電力対雑音電力）比、あるいは電力レベルを最大にするパラメータ制御ステップとを更に有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記合成信号系列生成ステップにおいて生成される合成信号系列は、前記所望信号系列に含まれる信号から生成されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記合成信号系列生成ステップにおいて生成される合成信号系列は、前記干渉信号系列に含まれる信号から生成されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記合成信号系列生成ステップにおいて生成される合成信号系列は、前記所望信号系列のキャリア周波数の無変調信号、又は、前記干渉信号系列のレプリカ信号の正負を反転させた信号から生成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、所望信号系列に含まれる周波数の無変調信号系列、受信信号系列に含まれる干渉信号系列の振幅の正負を反転させた信号系列、又は干渉信号のレプリカ信号系列の振幅の正負を反転させた信号系列を合成信号系列として生成する複数の合成信号系列生成部と、前記複数の合成信号系列生成部が生成した合成信号系列ごとに、該合成信号系列と、白色ガウス信号系列と、前記受信信号系列とを合成する合成部と、前記合成部が合成した複数の信号系列に対する非線形系の応答を示す応答信号系列をそれぞれ算出する複数の非線形応答部と、前記非線形応答部が算出した複数の応答信号系列を合成した合成応答信号系列を生成する応答信号合成部とを備えることを特徴とする受信装置である。
【００１６】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記応答信号合成部が生成する合成応答信号系列の統計的特徴量に基づいて、該合成応答信号系列から所望信号系列を検出する信号検出部と、前記信号検出部が検出した所望信号系列の電力レベルに基づいて、前記合成信号系列の電力レベル、前記白色ガウス信号系列の電力レベル、前記非線形系の応答特性を変更して、前記検出される所望信号系列のＳＮ比、あるいは電力レベルを最大にするパラメータ制御部とを更に備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記合成信号系列生成部は、前記所望信号系列に含まれる信号から前記合成信号系列を生成することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記合成信号系列生成部は、前記干渉信号系列に含まれる信号から前記合成信号系列を生成することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記合成信号系列生成部は、前記所望信号系列のキャリア周波数の無変調信号、又は、前記干渉信号系列のレプリカ信号の正負を反転させた信号から前記合成信号系列を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、受信信号系列に含まれる所望信号系列及び干渉信号系列のいずれかに基づいて生成された合成信号系列と、受信信号系列とを合成した後に、確率共鳴現象を用いて所望信号系列を強調するようにした。
合成信号系列が所望信号系列に基づいて生成された場合、合成信号系列と受信信号系列とを合成することにより、受信信号系列に含まれる所望信号系列に対して強く確率共鳴を生じさせることができるので、受信信号系列に電力レベルの大きな雑音や他の信号などの干渉信号系列が含まれている場合においても、所望信号系列を強調することにより、所望信号系列を検出及び復調することができる。
また、合成信号系列が干渉信号系列に基づいて生成された場合、合成信号系列と受信信号系列とを合成することにより、受信信号系列に含まれる干渉信号系列に対する確率共鳴を抑圧することができるので、受信信号系列に電力レベルの大きな雑音や他の信号などの干渉信号系列が含まれている場合においても、所望信号系列を強調することにより、所望信号系列を検出及び復調することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態における受信装置１の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態における受信装置１の受信方法を示すフローチャートである。
【図３】閾値型の非線形系の一例を示す図である。
【図４】双安定型の非線形系の一例を示す図である。
【図５】確率共鳴現象を利用して、信号を増幅する増幅装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態における受信方法、及び受信装置を説明する。
図１は、本実施形態における受信装置１の構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、受信装置１は、確率共鳴現象を用いて、外部より入力される受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる電力レベルが微弱な所望信号系列を検出、及び復調する。受信装置１は、ｎ個の合成信号系列生成部１０１（１０１−１〜１０１−ｎ）、ｎ個の加算部１０２（１０２−１〜１０２−ｎ）、ｎ個の白色ガウス信号生成部１０３（１０３−１〜１０３−ｎ）、ｎ個の加算部１０４（１０４−１〜１０４−ｎ）、ｎ個の非線形応答部１０５（１０５−１〜１０５−ｎ）、平均算出部１０６、信号検出部１０７、信号復調部１０８、及び、パラメータ制御部１０９を備えている。ここで、ｎは１以上の自然数である。
【００２３】
合成信号系列生成部１０１−１は、受信信号系列Ｒ（ｔ）と合成する合成信号系列Ｚ１（ｔ）を生成し、加算部１０２−１に出力する。合成信号系列生成部１０１−２〜１０１−ｎは、合成信号系列生成部１０１−１と同様に、受信信号系列Ｒ（ｔ）と合成する合成信号系列Ｚ２（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）を生成し、加算部１０２−２〜１０２−ｎに出力する。
加算部１０２−１は、入力される受信信号系列Ｒ（ｔ）と、合成信号系列生成部１０１−１が生成した合成信号系列Ｚ１（ｔ）とを加算する合成を行い、合成により得られた信号系列を加算部１０４−１に出力する。加算部１０２−２〜１０２−ｎは、加算部１０２−１と同様に、入力される受信信号系列Ｒ（ｔ）と、合成信号系列生成部１０１−２〜１０１−ｎが生成した合成信号系列Ｚ２（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）とを加算する合成を行い、合成により得られた信号系列をそれぞれ加算部１０４−２〜１０４−ｎに出力する。
【００２４】
白色ガウス信号生成部１０３−１は、平均値が０であり、かつ分散がσ２である白色ガウス信号（白色ガウス雑音信号）Ｗ１（ｔ）を生成して加算部１０４−１に出力する。白色ガウス信号生成部１０３−２〜１０３−ｎは、白色ガウス信号生成部１０３−１と同様に、白色ガウス信号Ｗ２（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）を生成して加算部１０４−２〜１０４−ｎに出力する。
加算部１０４−１は、加算部１０２−１が合成した信号系列と、白色ガウス信号生成部１０３−１が生成した白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）とを加算する合成を行い、合成により得られた信号系列を非線形応答部１０５−１に出力する。加算部１０４−２〜１０４−ｎは、加算部１０４−１と同様に、加算部１０２−２〜１０２−ｎが合成した信号系列と、白色ガウス信号生成部１０３−２〜１０３−ｎが生成した白色ガウス信号Ｗ２（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）とを加算する合成を行い、合成により得られた信号系列を非線形応答部１０５−２〜１０５−ｎに出力する。
【００２５】
加算部１０２−１と加算部１０４−１とは、受信信号系列Ｒ（ｔ）に対して、合成信号系列Ｚ１（ｔ）及び白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）を合成する合成部１１１−１を構成している。加算部１０２−２〜１０２−ｎと、加算部１０４−２〜１０４−ｎとは、加算部１０２−１と加算部１０４−１と同様に、受信信号系列Ｒ（ｔ）に対して、合成信号系列Ｚ２（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）及び白色ガウス信号Ｗ２（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）を合成する合成部１１１−２〜１１１−ｎを構成している。
【００２６】
非線形応答部１０５−１は、予め定められた非線形系に基づいて、加算部１０４−１が合成した信号系列に対する応答信号系列を出力する。非線形応答部１０５−２〜１０５−ｎは、非線形応答部１０５−１と同様に、予め定められた非線形系に基づいて、加算部１０４−２〜１０４−ｎが合成した信号系列に対する応答信号系列を出力する。
非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎは、例えば、図３に示した閾値型の非線形系における応答信号系列を出力する処理、又は、図４に示した双安定型の非線形系における応答信号系列を出力する処理を行う。
上記のように、受信装置１は、受信信号系列Ｒ（ｔ）を、合成信号系列Ｚｉ（ｔ）及び白色ガウス信号Ｗｉ（ｔ）（ｉ＝１，２，…，ｎ）と合成し、合成した信号系列に対する非線形系の応答信号系列を出力させるｎ個の信号処理部１１０−１〜１１０−ｎを有している。
【００２７】
平均算出部１０６は、ｎ個の信号処理部１１０−１〜１１０−ｎから出力される応答信号系列を各時点毎に平均化した平均信号系列を算出する。具体的には、平均算出部１０６は、連続的に入力される複数の応答信号系列それぞれの値を各時点毎に加算を用いた合成により合成応答信号系列を生成する。更に、平均算出部１０６は、合成応答信号系列の値を複数の合成信号系列の数（ｎ）で除算することにより逐次平均値を算出して、複数の応答信号系列を平均化した平均信号系列を生成する。
平均算出部１０６は、非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎそれぞれが出力する応答信号系列を各時点毎に平均化することによって、非線形系における出力の期待値（あるいは確率）を算出することになる。この期待値は、理想的には所望信号系列の振幅を示すことになる。
【００２８】
信号検出部１０７は、平均算出部１０６が出力する平均信号系列の統計的特徴量を算出して受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれている所望信号系列を検出する。例えば、信号検出部１０７は、統計的特徴量として、単位時間当たりのパワースペクトル密度分布や予め定められた周波数帯域ごとの電力レベルの平均値を算出する。あるいは、信号検出部１０７は、所望信号に含まれるプリアンブルなどの既知の信号系列との相関値を算出する。そして、信号検出部１０７は、パワースペクトル密度分布の偏りなどから信号の中心周波数や、周波数帯域、電力レベルを推定し、所望信号系列を検出する。
信号復調部１０８は、平均算出部１０６が出力する平均信号系列に含まれる所望信号系列を検出し、予め定められた所望信号の変調方式に基づいて、検出した所望信号系列を復調した出力信号を出力する。
【００２９】
パラメータ制御部１０９は、信号検出部１０７が検出した所望信号系列に基づいて、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎが生成する合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）の電力レベルや、白色ガウス信号生成部１０３−１〜１０３−ｎが生成する白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）の電力レベル、非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎにおける非線形系のパラメータを制御するパラメータ制御を行い、各非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎが出力する応答信号系列を調整する。
このとき、パラメータ制御部１０９は、信号検出部１０７が検出する所望信号系列のＳＮ（Signal to Noise；信号電力対雑音電力）比を最大化するように、合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）の電力レベルと、白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）の電力レベルと、非線形系の応答特性とを変更する。なお、パラメータ制御部１０９は、信号検出部１０７が検出する所望信号系列の電力レベルが最大になるようにパラメータ制御を行うようにしてもよい。
【００３０】
例えば、閾値型の非線形系におけるパラメータは閾値である。この場合、パラメータ制御部１０９は、所望信号系列のパワースペクトル密度分布において、ノイズフロアが非常に低く、且つ、信号が何も検出されない場合、閾値のレベルを下げ、ノイズフロアが非常に高い場合、閾値のレベルを上げて、非線形系における応答特性を制御する。また、図４に示した双安定型の非線形系におけるパラメータは、双安定ポテンシャルＵ（ｘ）と、双安定ポテンシャルＵ（ｘ）における井戸の深さΔＵとを決定する変数ａ、ｂである。この場合、パラメータ制御部１０９は、変数ａ、ｂの値を変更することで深さΔＵ（＝ａ２／４ｂ）を深く、あるいは浅くして、閾値型の非線形系における閾値のレベルの制御と同様に、非線形系における応答特性を制御する。
【００３１】
図２は、本実施形態における受信装置１の受信方法を示すフローチャートである。
受信装置１において、外部より入力された受信信号系列Ｒ（ｔ）は、加算部１０２−１〜１０２−ｎそれぞれに入力される（ステップＳ１）。すなわち、加算部１０２−１〜１０２−ｎそれぞれには、複製された受信信号系列Ｒ（ｔ）が入力される。
加算部１０２−１〜１０２−ｎは、それぞれが入力された受信信号系列Ｒ（ｔ）と、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎが生成した合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）とを加算し（ステップＳ２）、加算により得られた信号系列を加算部１０４−１〜１０４−ｎに出力する。
【００３２】
ここで、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎそれぞれが生成する合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）は、例えば、所望信号系列に基づく信号系列や、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる干渉信号系列に基づく信号系列である。具体的には、所望信号のキャリア周波数と同じ周波数を有する無変調の信号系列（以下、キャリア信号という）や、干渉信号（又は、干渉信号のレプリカ信号）の振幅の正負を反転させた信号系列を、合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）にする。なお、受信信号系列Ｒ（ｔ）において、いずれの信号を干渉信号とするかは、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれるいずれの信号系列を所望信号系列にするかに応じて定められる。
【００３３】
続いて、加算部１０４−１〜１０４−ｎは、加算部１０２−１〜１０２−ｎが合成した信号系列と、白色ガウス信号生成部１０３−１〜１０３−ｎが生成した、平均値が０であり、分散がσ２である白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）とを合成し（ステップＳ３）、合成した信号系列を非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎに入力する(ステップＳ４)。
平均算出部１０６は、非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎそれぞれが出力するｎ個の応答信号系列を各時点毎に平均した平均信号系列を出力する（ステップＳ５）。
【００３４】
信号検出部１０７は、平均算出部１０６が出力した平均信号系列から所望信号系列を検出する（ステップＳ６）。このとき、信号検出部１０７は、平均信号系列のパワースペクトル密度分布を算出し、算出したパワースペクトル密度分布を用いて所望信号系列の検出を行うようにしてもよい。また、信号検出部１０７は、所望信号に含まれるプリアンブルなどの既知の信号系列との相関値を算出し、この相関値を用いて所望信号系列の検出を行うようにしてもよい。信号復調部１０８は、平均算出部１０６が出力した平均信号系列から所望信号系列を検出し、検出した所望信号系列を復調する（ステップＳ７）。
なお、信号検出部１０７は、信号復調部１０８における復調の結果に基づいて、所望信号系列を正しく検出できているか否かを判定するようにしてもよい。
【００３５】
パラメータ制御部１０９は、信号検出部１０７が検出した所望信号系列に基づいたパラメータ制御を行い（ステップＳ８）、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎ、白色ガウス信号生成部１０３−１〜１０３−ｎ、及び非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎに対して、所望信号系列のＳＮ比、あるいは電力レベルを最大にするフィードバックをする。
なお、パラメータ制御部１０９は、シミュレーションや実測の結果と、信号検出部１０７が検出した所望信号系列とを比較することにより、予め定められた合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）及び白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）の電力レベルと、非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎの応答特性とをどのように変更するかを選択するようにしてもよい。
【００３６】
本実施形態における受信装置１は、上述のように、ｎ個の信号処理部１１０−１〜１１０−ｎそれぞれにおいて、合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）及び白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）と、受信信号系列Ｒ（ｔ）とを合成する。また、非線形系をモデル化した非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎが、合成により得られた信号系列に対する応答信号系列を平均算出部１０６に出力する。更に、信号復調部１０８が、非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎから出力されるｎ個の応答信号系列を平均した平均信号系列から所望信号系列を復調する。また、パラメータ制御部１０９が、所望信号系列のＳＮ比、あるいは振幅（電力レベル）に応じて、合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）及び白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）の電力レベルや、非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎの応答特性を制御する。
これにより、受信装置１は、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれている電力レベルが微弱な所望信号系列を、確率共鳴現象を用いた強調（増幅）を行うことができ、所望信号系列の検出及び復調を行うことができ、所望信号系列に対する受信性能を向上させることができる。
【００３７】
なお、本実施形態において、受信装置１は、合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）及び白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）と、受信信号系列Ｒ（ｔ）とを加算することで合成を行う構成を説明したが、これに限ることなく、乗算を用いて信号系列を合成するようにしてもよい。
また、受信装置１において、受信信号系列Ｒ（ｔ）と合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）とを合成した後に、合成により得られた信号系列と白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）とを合成する構成を説明したが、受信信号系列Ｒ（ｔ）と白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）とを合成した後に、合成により得られた信号系列と合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）とを合成するようにしてもよい。
【００３８】
また、本実施形態において、平均算出部１０６は、非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎが出力する複数の応答信号系列を各時点毎に平均化することにより、平均信号系列を算出するようにしたが、複数の合成信号系列の数（ｎ）で除算せずに、加算信号系列を出力するようにしてもよい。
【００３９】
以下、本実施形の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００４０】
実施例１では、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎは、検出・復調の対象となる所望信号系列のキャリア信号を合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）として出力する。このとき、キャリア信号のキャリア周波数は既知であり、また、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる所望信号と、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎが出力する合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）との時間同期がとられているものとする。
【００４１】
具体的には、送信側と受信側との間で周波数帯域とタイミングとを予め定めておいたり、受信装置１において、パワースペクトル密度分布から得られる所望信号系列の統計的特徴量を示す情報から所望信号系列のキャリア周波数を検出したり、プリアンブルなどの同期信号を用いて時間同期をとったりする。検出したキャリア周波数などを受信装置１に設けられた記憶部（不図示）に記憶させ、再度のキャリア周波数の検出を不要にしてもよい。また、所望信号系列の変調方式には、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying；２値位相偏移変調）が用いられている場合について説明する。
ここで、統計的特徴量とは、単位時間当たりのパワースペクトル密度分布や予め定められた周波数帯域ごとの電力レベルの平均値などである。
【００４２】
ＢＰＳＫを用いて変調された信号は、送信データの１ビット分を１シンボルで表し、送信データの値が「０」の信号と、送信データの値が「１」の信号との位相差はπである。つまり、「０」を示すビットに対応するシンボル（以下、０シンボルという）と、キャリア信号と位相差が０（零）である場合、「１」を示すビットに対応するシンボル（以下、１シンボルという）と、キャリア信号との位相差は、πとなる。
【００４３】
図２に示した受信方法のステップＳ２において、０シンボルとの位相差が０となるキャリア信号を合成信号系列として受信信号系列Ｒ（ｔ）に合成すると、０シンボルの信号は強め合い、１シンボルの信号は弱め合うことになる。すなわち、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる信号（所望信号系列）のうち、キャリア信号の位相と一致する信号が増幅され、位相がπずれている信号が抑圧される。また、位相がπずれているキャリア信号を合成信号系列として受信信号系列Ｒ（ｔ）に合成すると、１シンボルの信号は増幅され、０シンボルの信号は抑圧されることになる。
【００４４】
上述のように、０シンボルの信号と、１シンボルの信号との間に振幅レベルの差が生じるため、パラメータ制御部１０９において、合成により強められた信号に対してのみ確率共鳴が生じるように白色ガウス信号Ｗ１（ｔ）〜Ｗｎ（ｔ）の電力レベルを変更するパラメータ制御を行うことで、ＢＰＳＫ信号の各シンボルを強調する。
【００４５】
例えば、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｍ（ｍ＝ｎ／２）がＢＰＳＫ変調された所望信号の０シンボルとの位相差が０（零）であるキャリア信号として合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｍ（ｔ）を生成し、合成信号系列生成部１０１−（ｍ＋１）〜１０１−ｎが所望信号の０シンボルとの位相差がπであるキャリア信号として合成信号系列Ｚｍ＋１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）を生成する。これにより、受信装置１は、確率共鳴現象を用いて、ＢＰＳＫ変調された所望信号の０シンボルと１シンボルを同時に強調することができる。したがって、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれ電力レベルが微弱であり、かつＢＰＳＫにより変調された所望信号系列を強調（増幅）するので、受信信号系列Ｒ（ｔ）から所望信号系列を検出及び復調を行うことができる。なお、復調する際には、０シンボルと１シンボルを上記のように同時に強調して復調してもよく、両シンボルを別々に強調して復調した後、復調後のデータ系列として合成配列してもよい。
【００４６】
ここでは、変調方式にＢＰＳＫを用いた場合について説明したが、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying；周波数偏移変調）や、２値以外のＰＳＫ（Phase Shift Keying；位相偏移変調）、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation；直交位相振幅変調）などの変調方式であってもよい。この場合、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎは、所望信号系列を生成する際に用いた変調方式に応じた合成信号系列を生成し、加算部１０２−１〜１０２−ｎにおける合成の際に、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる所望信号系列の各シンボル等を増幅、あるいは抑圧させる。そして、その各シンボル間の違いを利用した確率共鳴により所望信号を強調する。
【実施例２】
【００４７】
次に、実施例２では、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎが生成する合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）として、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれ所望信号系列と異なり、かつ電力レベルの大きい他の信号系列のレプリカを生成する。このとき、所望信号系列のキャリア信号、及び他の信号系列のキャリア信号におけるキャリア周波数は、実施例１と同様に、既知であるとともに、その時間同期がとれているものとする。ここで、受信装置１が上記の他の信号系列を受信信号系列Ｒ（ｔ）から復調することができ、復調の結果に対して変調を行うことで、他の信号系列のレプリカを生成する処理を行えるものとする。
【００４８】
受信信号系列Ｒ（ｔ）に１つの他の信号系列が含まれる場合、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎは、他の信号系列のレプリカに基づいて、他の信号系列を打ち消す、若しくは抑圧する合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）を生成する。
これにより、図２に示した受信方法のステップＳ２において、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる他の信号系列を抑圧した信号系列が合成され、合成された信号系列と白色ガウス信号とを合成した信号系列が、非線形応答部１０５−１〜１０５−ｎに入力される。電力レベルが大きい他の信号系列が抑圧されているので、電力レベルが微弱な所望信号系列に対して確率共鳴現象を用いた強調（増幅）することができる。
【００４９】
ここで、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎが生成する上記の他の信号系列に対するレプリカの正確度が高い場合と低い場合とについて説明する。
他の信号系列に対するレプリカの正確度が高い場合、すなわち、周期や、電力レベル（振幅）、位相などが正確に再現されている場合、加算部１０２−１〜１０２−ｎにおける合成によって、受信信号系列Ｒ（ｔ）から他の信号系列を打ち消すことができるので、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる所望信号系列に対する確率共鳴現象を用いることにより、所望信号系列を検出、及び復調することができる。
【００５０】
一方、他の信号系列に対するレプリカの正確度が低い場合、加算部１０２−１〜１０２−ｎが出力する信号系列には、抑圧されてはいるが、ある程度の電力を有する他の信号系列が含まれることになる。しかし、この場合、パラメータ制御部１０９が、信号検出部１０７が出力する信号系列と、レプリカとを比較することにより、平均信号系列に含まれる他の信号系列の電力レベルを下げるように、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎが出力する合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）の電力レベルを変化させる。
これにより、他の信号系列における確率共鳴が生じないようにするとともに、所望信号系列に対して確率共鳴を生じさせて、所望信号系列を強調して、所望信号系列の検出及び復調を行うことができる。
【００５１】
上述のように、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎが、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる所望信号系列以外の信号系列のレプリカを生成して、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる所望信号系列以外の信号系列を打ち消す、あるいは抑圧することで、確率共鳴現象を用いて電力レベルが微弱な所望信号系列を強調（増幅）することができ、受信信号系列Ｒ（ｔ）から所望信号系列を検出及び復調することができる。
また、所望信号系列以外の受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる信号系列が複数ある場合、合成信号系列生成部１０１−１〜１０１−ｎが各信号系列を合成したレプリカを生成することで、所望信号系列が強調されるようにしてもよい。
更に、レプリカに加えて、所望信号系列のキャリア信号に基づく信号系列を合成信号系列Ｚ１（ｔ）〜Ｚｎ（ｔ）に含めることにより、受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる所望信号系列を強調しつつ、所望信号系列以外の受信信号系列Ｒ（ｔ）に含まれる信号を打ち消す、あるいは抑圧するようにしてもよい。
【００５２】
なお、本発明における受信装置１における受信方法を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、受信信号に含まれる電力レベルが微弱な所望信号系列の検出及び復調を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００５３】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００５４】
なお、本発明に記載の応答信号合成部は、実施の形態に記載の平均算出部に対応する。
【符号の説明】
【００５５】
１…受信装置
１０１−１，１０１−２，１０１−ｎ…合成信号系列生成部
１０２−１，１０２−２，１０２−ｎ…加算部
１０３−１，１０３−２，１０３−ｎ…白色ガウス信号生成部
１０４−１，１０４−２，１０４−ｎ…加算部
１０５−１，１０５−２，１０５−ｎ…非線形応答部
１０６…平均算出部
１０７…信号検出部
１０８…信号復調部
１０９…パラメータ制御部
１１０−１，１１０−２，１１０−ｎ…信号処理部
１１１−１，１１１−２，１１１−ｎ…合成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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