(57)【要約】【課題】  重畳しあって受信される複数の高周波信号を独立成分分析の手法により分離した信号の中から、所望する信号をリアルタイムかつ連続的に抽出する信号抽出装置及び信号抽出方法を得る。【解決手段】  到来する複数の高周波信号が重畳し合った混合信号を複数個のアンテナ素子で受信し、これらアンテナ素子からの信号をそれぞれに受信処理したベースバンド信号をＡ／Ｄ変換後、独立成分分析の手法により、もとの高周波信号に対応づけてリアルタイムに分離する。そして、分離後の複数の信号の中から、あらかじめ記憶された所望する高周波信号のヘッダ情報と最も強い相関を持ったヘッダ情報を含む信号を選択し、出力する。【選択図】  図１
2005311602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で配置され、到来する複数の高周波信号が重畳しあった混合信号を受信する複数個のアンテナ素子と、
これらのアンテナ素子からの混合信号を受信処理しそれぞれベースバンド信号に変換して出力する受信処理部と、
これらのベースバンド信号を所定の間隔でサンプリングしそれぞれデジタルベースバンド信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換部と、
これらのデジタルベースバンド信号の数と同数の複数個の出力ポートを有し、前記Ａ／Ｄ変換部からのデジタルベースバンド信号を独立成分分析の手法に基づいて前記到来する複数の高周波信号のそれぞれに対応づけて分離し、前記複数個の出力ポートに出力する独立成分分析部と、
これらの複数個の出力ポートに出力された信号のそれぞれについてこれら信号内に含まれるヘッダ情報を抽出するヘッダ情報抽出部と、
これらの抽出されたヘッダ情報とあらかじめ記憶されている既知のヘッダ情報との相関を算出する相関部と、
この算出結果に基づいて前記独立成分分析部の複数個の出力ポートに出力された信号のなかから1つの信号を選択し出力する信号選択部とを有することを特徴とする信号抽出装置。
【請求項２】
到来する複数の高周波信号が重畳しあった混合信号を所定の間隔で配置された複数個のアンテナ素子で受信し、
これらのアンテナ素子で受信した混合信号を受信処理してそれぞれベースバンド信号に変換し、
これらのベースバンド信号を所定の間隔でサンプリングしてデジタルベースバンド信号に変換し、
これらのデジタルベースバンド信号を独立成分分析の手法に基づいて前記到来する複数の高周波信号のそれぞれに対応づけて分離し、
これらの分離された信号のそれぞれについてこれら信号内に含まれるヘッダ情報を抽出し、
これらの抽出されたヘッダ情報とあらかじめ記憶されている既知のヘッダ情報との相関を算出し、
この算出結果に基づいて前記独立成分分析の手法により分離された信号のなかから1つの信号を選択することを特徴とする信号抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重畳しあって受信される複数の高周波信号の中から、独立成分分析の手法を用いて所望する信号を抽出する信号抽出装置及び信号抽出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の信号が混合された混合信号から源信号を分離抽出する手法として、独立成分分析が知られている。この独立成分分析では、複数の異なった信号源から発生し互いに重畳しあって観測された信号を、それぞれの源信号が有する統計的な独立性に基づいて分析することにより、源信号に分離している。
【０００３】
独立成分分析の手法を適用し、同時に受信された複数の受信信号を分離・抽出する事例が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された事例では、観測するためのセンサとして所定の間隔で配置された複数のアンテナを用い、これらのアンテナ毎に受信された混合信号（複数の受信信号）を、各アンテナ毎に対応して設けられた帯域制限ろ波器により狭帯域に制限している。そして、この狭帯域に制限された信号に対して独立成分分析を行ない、受信された混合信号から源信号を分離・抽出している。
【特許文献１】特開２００３−９２５５７号公報（第９頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記事例のような独立成分分析を用いた複数の受信信号の分離を、リアルタイムかつ連続的に行なうときには、上記した狭帯域に制限された信号は、適切な間隔でサンプリングされてデジタルデータに変換された後、継続的に独立成分分析の処理に供される。独立成分分析においては、これらサンプリングされたデジタルデータは、所定のサンプル数、例えば１００サンプルを1ブロックとしてブロック化され、このブロック単位で分析が行なわれる。そして、ブロック単位での分析が完了するたびごとに、分離後の受信信号が複数設けられた各出力ポートから並列に出力される。
【０００５】
しかしながら、このときに、分離後の受信信号とこれらの信号が出力される出力ポートの番号との関係が、ブロック間で連続的に維持されない。すなわち、ブロックが異なると各出力ポートから出力される分離後の受信信号の順序が同じにはならず、特定の出力ポートから同一の信号が継続して出力されるとは限らない。このため、例えば輻輳するデータ通信波を分離・抽出しさらに復調する場合のように、分離後の各受信信号に対してそれぞれに独自の信号処理を施すには、受信信号と出力ポートの番号との関係をブロック毎に常に特定することが必要となり、リアルタイムかつ連続的な信号処理を困難なものにしていた。
【０００６】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、重畳しあって受信される複数の受信信号を独立成分分析の手法で分離した信号の中から、所望する信号をリアルタイムかつ連続的に抽出する信号抽出装置及び信号抽出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の信号抽出装置は、所定の間隔で配置され、到来する複数の高周波信号が重畳しあった混合信号を受信する複数個のアンテナ素子と、これらのアンテナ素子からの混合信号を受信処理しそれぞれベースバンド信号に変換して出力する受信処理部と、これらのベースバンド信号を所定の間隔でサンプリングしそれぞれデジタルベースバンド信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換部と、これらのデジタルベースバンド信号と同数の複数個の出力ポートを有し、前記Ａ／Ｄ変換部からのデジタルベースバンド信号を独立成分分析の手法に基づいて前記到来する複数の高周波信号のそれぞれに対応づけて分離し、前記複数個の出力ポートに出力する独立成分分析部と、これらの複数個の出力ポートに出力された信号のそれぞれについてこれら信号内に含まれるヘッダ情報を抽出するヘッダ情報抽出部と、これらの抽出されたヘッダ情報とあらかじめ記憶されている既知のヘッダ情報との相関を算出する相関部と、この算出結果に基づいて前記独立成分分析部の複数個の出力ポートに出力された信号のなかから1つの信号を選択し出力する信号選択部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の信号抽出方法は、到来する複数の高周波信号が重畳しあった混合信号を所定の間隔で配置された複数個のアンテナ素子で受信し、これらのアンテナ素子で受信した混合信号を受信処理してそれぞれベースバンド信号に変換し、これらのベースバンド信号を所定の間隔でサンプリングしてデジタルベースバンド信号に変換し、これらのデジタルベースバンド信号を独立成分分析の手法に基づいて前記到来する複数の高周波信号のそれぞれに対応づけて分離し、これらの分離された信号のそれぞれについてこれら信号内に含まれるヘッダ情報を抽出し、これらの抽出されたヘッダ情報とあらかじめ記憶されている既知のヘッダ情報との相関を算出し、この算出結果に基づいて前記独立成分分析の手法により分離された信号のなかから1つの信号を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、重畳しあって受信される複数の高周波信号を独立成分分析の手法により分離した信号の中から、所望する信号をリアルタイムかつ連続的に抽出する信号抽出装置及び信号抽出方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る信号抽出装置及び信号抽出方法を実施するための最良の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明に係る信号抽出装置の一実施例を示すブロック図である。本実施例においては、到来する高周波信号の数を４信号とし、また、これらの高周波信号を受信するアンテナ素子の数を４個としている。
【００１２】
この信号抽出装置は、空中線部１、受信処理部２、Ａ／Ｄ変換部３、独立成分分析部４、ヘッダ情報分離部５、相関部６、ヘッダ情報記憶部７、信号選択部８、及び復調部９から構成されている。
【００１３】
空中線部１は、所定の間隔で配置された４個のアンテナ素子１１〜１４からなり、到来する複数の高周波信号をこれらの各アンテナ素子１１〜１４で受信し、受信信号として受信処理部２に送出する。受信処理部２は、空中線部１の各アンテナ素子１１〜１４に対応して設けられた４個の受信処理器２１〜２４からなり、空中線部１の各アンテナ素子１１〜１４からの受信信号をそれぞれに受信処理し、ベースバンド信号としてＡ／Ｄ変換部３に送出する。
【００１４】
Ａ／Ｄ変換部３は、受信処理部２の各受信処理器２１〜２４に対応して設けられた４個のＡ／Ｄ変換器３１〜３４からなり、受信処理部２の各受信処理器２１〜２４からのベースバンド信号をそれぞれに所定の間隔でサンプリングしてＡ／Ｄ変換し、デジタルベースバンド信号として独立成分分析部４に送出する。独立成分分析部４は、４個の信号出力ポート４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄを有し、独立成分分析の手法に基づいて、Ａ／Ｄ変換部３の各Ａ／Ｄ変換器３１〜３４からのデジタルベースバンド信号を、空中線部１に到来する複数の高周波信号（ＲＦ１〜ＲＦ４）に対応づけて分離し、信号出力ポート４ａ〜４ｄに出力する。
【００１５】
ヘッダ情報抽出部５は、独立成分分析部４の信号出力ポート４ａ〜４ｄに出力された各信号からこれら信号内に含まれるヘッダ情報を抽出し、信号出力ポート名（４ａ〜４ｄ）と対応づけて相関部６に送出する。相関部６では、これらヘッダ情報抽出部５からの抽出結果に基づいて、ヘッダ情報記憶部７にあらかじめ記憶されている既知のヘッダ情報と最も強い相関を有するヘッダ情報を持った信号出力ポート名（４ａ〜４ｄ）を特定し、信号選択部８に通知する。
【００１６】
信号選択部８は、相関部６からの通知結果に基づいて独立成分分析部４の信号出力ポート４ａ〜４ｄに出力された４信号の中から１信号を選択し、復調部９に送出する。復調部９は、この信号選択部８からの信号を復調する。
【００１７】
次に、上述のように構成した本発明に係る信号抽出装置の動作を、前述した図１、及び図２のフローチャートを参照して説明する。
【００１８】
まず、互いに統計的性質の異なる４つの高周波信号ＲＦ１〜ＲＦ４は、重畳しあって空中線部１の４つのアンテナ素子１１〜１４に到来する。各アンテナ素子１１〜１４では、それぞれにこれら４つの高周波信号ＲＦ１〜ＲＦ４が混合されて受信される。受信された信号は、各アンテナ素子１１〜１４に対応して接続された受信処理部２の各受信処理器２１〜２４に受信信号として送出される（ＳＴ１）。
【００１９】
各受信処理器２１〜２４は、これらの受信信号を受けとって受信処理を行ない、それぞれにベースバンド信号に変換する。すなわち、各受信処理器２１〜２４において、受信信号は、信号増幅、周波数変換、及び所定の通過帯域への帯域制限等の信号処理が施され、ベースバンド信号となる。これらのベースバンド信号は、各受信処理器２１〜２４に対応して接続されたＡ／Ｄ変換部３の各Ａ／Ｄ変換器３１〜３４に送出される（ＳＴ２）。
【００２０】
各Ａ／Ｄ変換器３１〜３４では、これらのベースバンド信号は、それぞれに所定の間隔でサンプリングされてデジタル値に変換される。そして、４つのアンテナ素子１１〜１４からの受信信号はそれぞれデジタルベースバンド信号となり、連続的に独立成分分析部４に送出される（ＳＴ３）。
【００２１】
各Ａ／Ｄ変換器３１〜３４からの４つのデジタルベースバンド信号は、高周波信号ＲＦ１〜ＲＦ４が混合された受信信号から生成されたものであるため、いずれにも高周波信号ＲＦ１〜ＲＦ４のベースバンド情報が含まれている。独立成分分析部４では、独立成分分析の手法により、これら４つのデジタルベースバンド信号をもとの高周波信号ＲＦ１〜ＲＦ４に対応づけて分離する。
【００２２】
すなわち、各Ａ／Ｄ変換器３１〜３４から連続的に送られてくる４つのデジタルベースバンド信号は、独立成分分析部４内で所定のサンプル数、例えば１００サンプルを１ブロックのデータセットとしてブロック化され、このブロック単位でブロック内に含まれる信号の統計的な独立性に基づいたリアルタイムの分析処理により、もとの高周波信号ＲＦ１〜ＲＦ４に対応づけられた４つのベースバンド情報に分離される。そして、その結果は、もとの高周波信号名（ＲＦ１〜ＲＦ４）と信号出力ポート名（４ａ〜４ｄ）との関係が連続するブロック間で維持されないまま、ブロック単位での処理が終了するたび毎に、各信号出力ポート４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄから分離後信号として継続的に出力される（ＳＴ４）。
【００２３】
この後、これら分離後信号の中から所望する信号を抽出するため、独立成分分析部４の各信号出力ポート４ａ〜４ｄに出力された分離後信号は、ヘッダ情報抽出部５に送られる。ヘッダ情報抽出部５においては、それぞれの分離後信号内に含まれるヘッダ情報が分離・抽出され、独立成分分析部４の信号出力ポート名（４ａ〜４ｄ）と対応づけられて相関部６に送出される（ＳＴ５）。
【００２４】
一方、ヘッダ情報記憶部７には、所望する高周波信号のヘッダ情報があらかじめ記憶されている。相関部６は、ヘッダ情報抽出部５からの抽出結果を受けとるとともに、このヘッダ情報記憶部７の内容を読みとる。そして、両者の相関を算出し、ヘッダ情報抽出部５からの抽出結果の中から、ヘッダ情報記憶部７から読みとった内容と最も強い相関を有するヘッダ情報を持った信号出力ポート名を特定する。この４ａ〜４ｄのいずれか１つに特定された信号出力ポート名は、相関部６から信号選択部８に送出される（ＳＴ６）。
【００２５】
この信号選択部８に送られた信号出力ポート名は、所望する信号が出力されている独立成分分析部４の信号出力ポート名を表わしている。信号選択部８では、独立成分分析部４の各信号ポート４ａ〜４ｄに出力された分離後信号の中から、相関部６によって特定された信号出力ポートに出力されている分離後信号を選択する。選択された分離後信号は、所望する信号として後段の復調部９に送られ、復調のための所定の信号処理が施される（ＳＴ７）。
【００２６】
そして、信号抽出の終了が指示されるまで、ブロック単位での独立成分分析による信号の分離と、分離後信号中からの所望信号の選択が繰り返される（ＳＴ８）。
【００２７】
以上説明したように、本実施例においては、到来する複数の高周波信号が重畳しあった混合信号を複数個のアンテナ素子で受信し、これらアンテナ素子からの信号をそれぞれに受信処理したベースバンド信号をＡ／Ｄ変換後、独立成分分析の手法により、もとの高周波信号に対応づけてリアルタイムに分離している。そして、分離後の複数の信号の中から、あらかじめ記憶された所望する高周波信号のヘッダ情報と最も強い相関を持ったヘッダ情報を含む信号を選択し、出力している。これにより、重畳しあって受信される複数の高周波信号を独立成分分析の手法により分離した信号の中から、所望する信号をリアルタイムかつ連続的に抽出することができる。
【００２８】
なお、本実施例においては、空中線部１を４個のアンテナ素子１１〜１４により構成し、後段の各部もこれに対応させた構成としているが、アンテナ素子の数はこれに限定されるものではない。運用に対する要求等を勘案して、これと異なる種々の値のもとで装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る信号抽出装置の一実施例を示すブロック図。
【図２】本発明に係る信号抽出装置の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００３０】
１  空中線部
２  受信処理部
３  Ａ／Ｄ変換部
４  独立成分分析部
５  ヘッダ情報抽出部
６  相関部
７  ヘッダ情報記憶部
８  信号選択部
９  復調部
【図１】
2005311602.tif 000003
【図２】
2005311602.tif 000004