(57)【要約】【課題】  座標軸毎のシンプレックス信号に生じた相対的に異なる変化に適切に対応するための技術を提供するとともに、そのシンプレックス信号を用いた情報通信の新しい形態を提供する。【解決手段】  各乗算積分回路２０３は、アンテナ２０１で受信された受信信号に直交信号出力部２０２からの直交信号を乗算し、その乗算結果の積分を行うことにより、座標軸のスカラ値を相関検出する。各正規化回路２０５は、相関検出したスカラ値を、換算係数出力部２０４からの換算係数を乗算して正規化する。信号点検出回路２０７は、各正規化回路２０５から正規化後のスカラ値２０６を入力して、それらスカラ値２０６によって表される信号点に最も尤度の高い信号点を検出し、その信号点に対応するデータを受信情報２０８として出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正単体の各頂点を信号点として該頂点の座標位置を示す位置データを座標軸毎に用いて変調し送信される変調信号を受信する受信機において、
前記変調信号を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した前記変調信号の復調を行い、前記座標軸毎に位置データを検出するデータ検出手段と、
前記データ検出手段が座標軸毎に検出した位置データに対し、該座標軸毎に用意した換算係数を乗算して正規化する正規化手段と、
前記正規化手段が正規化した後の位置データから前記信号点を検出する信号点検出手段と、
を具備することを特徴とする受信機。
【請求項２】
正単体の各頂点を信号点として該頂点の座標位置を示す位置データを座標軸毎に用いて変調信号を生成し送信する送信機において、
前記座標軸毎に対応する位置データを用いて変調信号を生成する変調信号生成手段と、
前記変調信号生成手段が生成した変調信号のなかで送信対象とする変調信号、及び該変調信号を送信する伝送媒体が異なる複数の送信手段と、
を具備することを特徴とする送信機。
【請求項３】
前記複数の送信手段は、前記伝送媒体として無線、及び有線を介して前記変調信号をそれぞれ送信する２つの送信手段を少なくとも有する、
ことを特徴とする請求項２記載の送信機。
【請求項４】
複数の信号点の組み合わせを情報に対応付けることにより、送信すべき情報に応じて、前記変調信号生成手段に複数の信号点分の変調信号を生成させる、
ことを特徴とする請求項２、または３記載の送信機。
【請求項５】
正単体の各頂点を信号点として該頂点の座標位置を示す位置データを座標軸毎に用いて変調し送信される変調信号を受信する受信機において、
前記変調信号を該変調信号が送信される伝送媒体別に受信する複数の受信手段と、
前記複数の受信手段がそれぞれ伝送媒体別に受信した前記変調信号を座標軸毎に復調して位置データを検出するデータ検出手段と、
前記データ検出手段が座標軸毎に検出した位置データから前記信号点を検出する信号点検出手段と、
を具備することを特徴とする受信機。
【請求項６】
前記データ検出手段が座標軸毎に検出した位置データに対し、該座標軸毎に用意した換算係数を乗算して正規化する正規化手段、を更に具備し、
前記信号点検出手段は、前記正規化手段が正規化した後の位置データから前記信号点を検出する、
ことを特徴とする請求項５記載の受信機。
【請求項７】
複数の信号点の組み合わせが情報に対応付けられている場合に、前記信号点検出手段が検出した複数の信号点から情報を特定する、
ことを特徴とする請求項５、または６記載の受信機。
【請求項８】
正単体の各頂点を信号点として該頂点の座標位置を示す位置データを座標軸毎に用いて変調信号を生成し送信側から受信側に送信する場合に適用される情報通信方法において、
複数の信号点の組み合わせを情報に対応付け、
前記送信側に、送信すべき情報に応じた複数の信号点分の変調信号を生成して送信させ、
前記受信側に、該複数の信号点を変調信号からそれぞれ検出させ、該検出された複数の信号点から情報を特定させる、
ことを特徴とする情報通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正単体の各頂点を信号点としてその頂点の座標位置を示す位置データを座標軸毎に用いて変調することで生成される変調信号により情報の通信を行うための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｎ次元ユークリッド空間では、Ｎ＋１点を頂点にし、頂点間が全て同じ距離となる図形（正単体）を描くことができる。そのような正単体の頂点を変調信号の信号点とした信号はシンプレックス信号として知られている（非特許文献１）。
【０００３】
そのシンプレックス信号で頂点を信号点とする正単体は、２次元では正三角形、３次元では正三角錐となる。例えば３次元ユークリッド空間では、図６に示すように、３つの座標軸６１〜６３の各座標位置で頂点（信号点）６４の空間座標位置が表される。その頂点６４間の距離６５は全て等しくなる。また、図７に示すように、重点からの距離も全て等しくなる。従って、重点を原点とした場合には、各信号点（頂点）から原点までの距離が全て等しくなることから、変調信号の各シンボル（送信単位となる情報）のレベルは全て一定の値となる。
【０００４】
正単体の各頂点をベクトルＶで表すと、各頂点はｎ次元ユークリッド空間の各座標軸に対応する単位ベクトルＶ１、Ｖ２、・・・・、Ｖｎをその座標軸上の座標位置でスカラ倍して合成したものとなる。例えば頂点の座標位置が（ａ１，ａ２，ａ３）であれば、その頂点を表すベクトルＶはＶ＝ａ１・Ｖ１＋ａ２・Ｖ２＋ａ３・Ｖ３となる。このことから、シンプレックス信号となる変調信号は、信号点が頂点となるように、ｎ個の直交信号の振幅レベルをそれぞれａ１、ａ２、・・・、ａｎ倍して変調することで生成される。
【０００５】
図４は、シンプレックス信号を送信する従来の送信機の回路構成を示す図である。
その送信機４００は、３次元の場合の正単体を想定した、例えばＯＦＤＭ（Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing ）が適用されたものである。図４において、４０１は座標軸毎のスカラ値（座標位置）、４０２は直交信号を出力する直交信号出力部、４０３は乗算器、４０４は合成回路、４０５は各乗算器４０３から出力された変調信号を合成して得られる変調信号、４０６は変調信号４０５を送信するアンテナ、である。直交信号出力部４０２、及び乗算器４０３は、座標軸毎に用意されている。
【０００６】
各乗算器４０３には、対応する座標軸の座標位置を示すスカラ値４０１、直交信号が入力され、その直交信号はスカラ値４０１と乗算されることで変調される。合成回路４０４は、そのようにして座標軸毎に生成される変調信号を加算合成して変調信号４０５を生成する。それにより、その変調信号４０５をアンテナ４０６により送信する構成となっている。
【０００７】
例えば直交信号出力部４０２が上方からｆ１周波数のｓｉｎ波、ｆ１周波数のｃｏｓ波、ｆ２周波数のｓｉｎ波をそれぞれ直交信号として出力する場合、それらにより直交信号を変調して得られる変調信号ｆ１ｓ、ｆ１ｃ、及びｆ２ｓは図８に示すようになる。
【０００８】
図５は、その変調信号４０５を受信する従来の受信機の回路構成を示す図である。
その受信機５００は、図４に示す受信機４００と同様に、３次元の場合の正単体を想定したものである。図５において、５０１はアンテナ、５０２は分波回路、５０３は直交信号を出力する直交信号出力部、５０４は乗算器、５０５は積分回路、５０６は１座標軸のスカラ値、５０７は信号点検出回路、５０８は検出された信号点を示す信号点情報、である。直交信号出力部５０３、乗算器５０４、及び積分回路５０５は、座標軸毎に用意されている。
【０００９】
分波回路５０２は、アンテナ５０１で受信した受信信号を各乗算器５０４に出力する。各乗算器５０４は、その受信信号に直交信号出力部５０３からの直交信号を乗算し、各積分回路５０５は、その乗算結果の積分を行う。それにより、その積分結果５０６は座標軸のスカラ値を相関検出したものとなる。
【００１０】
信号点検出回路５０７は、各積分回路５０５からスカラ値５０６を入力して、それらスカラ値５０６によって表される信号点に最も尤度の高い信号点を検出し、その信号点を示す情報５０８を出力する。送信側から送信された情報は、その情報５０８から復元される。
【００１１】
上述したようにして送受信される変調信号（シンプレックス信号）では、受信側で相関検出されるスカラ値に、伝送路上での減衰、歪みなどにより座標軸毎に相対的に異なる変化が生じた場合、座標軸毎のスカラ値から信号点を正確に検出できなくなる。このため、そのような座標軸毎に相対的に異なる変化に対応できるようにすることが重要であると考えられる。
【００１２】
一方、シンプレックス信号では、送信側に送信すべき情報を信号点に置き換えて送信する形となる。その信号点の正確な検出は、各座標軸のスカラ値を正確に検出しなければ行うことはできない。このような特徴に着目した、シンプレックス信号による情報通信の新しい形態についての検討も重要であると考えられる。
【非特許文献１】John G. Proakis、“Digital Communications”、２０００年８月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、座標軸毎のシンプレックス信号に生じた相対的に異なる変化に適切に対応するための技術を提供することを第１の目的とし、そのシンプレックス信号を用いた情報通信の新しい形態を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１、及び第２の態様の受信機は共に、正単体の各頂点を信号点として該頂点の座標位置を示す位置データを座標軸毎に用いて変調し送信される変調信号を受信することを前提とし、それぞれ以下の手段を具備する。
【００１５】
第１の態様の受信機は、変調信号を受信する受信手段と、受信手段が受信した変調信号の復調を行い、座標軸毎に位置データを検出するデータ検出手段と、データ検出手段が座標軸毎に検出した位置データに対し、該座標軸毎に用意した換算係数を乗算して正規化する正規化手段と、正規化手段が正規化した後の位置データから信号点を検出する信号点検出手段と、を具備する。
【００１６】
第２の態様の受信機は、変調信号を該変調信号が送信される伝送媒体別に受信する複数の受信手段と、複数の受信手段がそれぞれ伝送媒体別に受信した変調信号を座標軸毎に復調して位置データを検出するデータ検出手段と、データ検出手段が座標軸毎に検出した位置データから信号点を検出する信号点検出手段と、を具備する。
【００１７】
第３の態様の受信機は、第２の態様における構成に加えて、データ検出手段が座標軸毎に検出した位置データに対し、該座標軸毎に用意した換算係数を乗算して正規化する正規化手段、を更に具備し、信号点検出手段は、正規化手段が正規化した後の位置データから信号点を検出する。
【００１８】
なお、上記第２、或いは第３の態様では、複数の信号点の組み合わせが情報に対応付けられている場合に、信号点検出手段が検出した複数の信号点から情報を特定する、ことが望ましい。
【００１９】
本発明の送信機は、正単体の各頂点を信号点として該頂点の座標位置を示す位置データを座標軸毎に用いて変調信号を生成し送信することを前提とし、座標軸毎に対応する位置データを用いて変調信号を生成する変調信号生成手段と、変調信号生成手段が生成した変調信号のなかで送信対象とする変調信号、及び該変調信号を送信する伝送媒体が異なる複数の送信手段と、を具備する。
【００２０】
なお、上記複数の送信手段は、伝送媒体として無線、及び有線を介して変調信号をそれぞれ送信する２つの送信手段を少なくとも有する、ことが望ましい。また、複数の信号点の組み合わせを情報に対応付けることにより、送信すべき情報に応じて、変調信号生成手段に複数の信号点分の変調信号を生成させる、ことが望ましい。
【００２１】
本発明の情報通信方法は、正単体の各頂点を信号点として該頂点の座標位置を示す位置データを座標軸毎に用いて変調信号を生成し送信側から受信側に送信する場合に適用され、複数の信号点の組み合わせを情報に対応付け、送信側に、送信すべき情報に応じた複数の信号点分の変調信号を生成して送信させ、受信側に、該複数の信号点を変調信号からそれぞれ検出させ、該検出された複数の信号点から情報を特定させる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、正単体の各頂点を信号点としてその頂点の座標位置を示す位置データを座標軸毎に用いて変調し送信される変調信号から座標軸毎に位置データを検出し、座標軸毎に検出した位置データに対して座標軸毎に用意した換算係数を乗算して正規化し、正規化した後の位置データから信号点を検出する。このため、座標軸毎の変調（シンプレックス）信号に生じた相対的に異なる変化の影響を軽減させることができる。この結果、その変化に適切に対応することができ、信号点は常に正確、且つ確実に検出できるようになる。
【００２３】
本発明は、正単体の各頂点を信号点としてその頂点の座標位置を示す位置データを座標軸毎に用いて変調信号を生成し、生成した変調信号を異なる複数の伝送媒体により送信する。それにより、送信された情報の特定には、各伝送媒体上を送信される変調信号をそれぞれ受信し、変調信号から各座標軸の位置データを検出する必要性が生じることから、情報の漏洩などをより確実に防止できるようになる。
【００２４】
その情報を複数の信号点の組み合わせに対応付けて取り扱うようにした場合には、より多くの情報に対応できるようになる。
それらは何れも変調（シンプレックス）信号を用いた情報通信の新しい形態を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施の形態による送信機の回路構成を示す図である。
その送信機１００は、ｎ次元の場合の正単体を想定した、例えばＯＦＤＭが適用されたものである。図１において、１０１は送信の対象となる送信情報、１０２は送信情報１０１に対応する信号点（頂点）の座標位置を示すスカラ値を座標軸毎に出力する座標演算回路、１０３はＤ／Ａ変換回路、１０４は直交信号を出力する直交信号出力部、１０５は乗算回路、１０６はアンテナ、１１０はアンテナ１０６から送信される変調信号の伝送ルート、である。Ｄ／Ａ変換回路１０３、直交信号出力部１０４、乗算回路１０５、及びアンテナ１０６は座標軸毎に用意されている。その座標軸は伝送ルート１１０に対応する。
【００２６】
以上の構成において動作を説明する。
ｎ次元ユークリッド空間における信号点（頂点）１〜ｎ＋１の座標位置は、以下の２式により算出される座標位置を用いて表すことができる。信号点間の距離は１である。
【００２７】
Ｓ１＝（ｎ＋１−（ｎ＋１）1/2）／（ｎ・（ｎ＋１））    ・・・  （１）
Ｓ２＝（１−（ｎ＋１）1/2）／ｎ                        ・・・  （２）
信号点１      （Ｓ２−Ｓ１，Ｓ２−Ｓ１，Ｓ２−Ｓ１，・・・，Ｓ２−Ｓ１）
信号点２      （１−Ｓ１，−Ｓ１，−Ｓ１，・・・，−Ｓ１）
信号点３      （−Ｓ１，１−Ｓ１，−Ｓ１，・・・，−Ｓ１）
信号点４      （−Ｓ１，−Ｓ１，１−Ｓ１，・・・，−Ｓ１）
：
信号点ｎ＋１  （−Ｓ１，−Ｓ１，−Ｓ１，・・・，１−Ｓ１）
座標演算回路１０２は、送信情報１０１を入力すると、その情報１０１に対応付けられた信号点のｎ次元ユークリッド空間における座標位置を演算により求め、その座標位置をスカラ値として座標軸毎に出力する。それにより、各Ｄ／Ａ変換回路１０３は、互いに異なる座標軸のスカラ値に対応するレベル値のアナログ信号を生成して後段の乗算回路１０５に出力する。
【００２８】
各乗算回路１０５には、直交信号出力部１０４から直交信号が入力される。それにより、各乗算回路１０５は、その直交信号に対し、対応する座標軸のスカラ値に対応するレベル値のアナログ信号を乗算して変調を行う。そのようにして生成された変調信号がアンテナ１０６を介して伝送ルート１１０上に出力される。
【００２９】
なお、直交信号は、周波数が異なるｓｉｎ波、及びｃｏｓ波であるが、それ以外のものを採用しても良い。直交する信号であればどのようなものを採用しても良い。具体的にはＣＤＭＡで用いられる拡散コード、水平垂直偏波信号、或いは左右円偏波信号などを採用しても良い。
【００３０】
図２は、本実施の形態による受信機の回路構成を示す図である。
その受信機２００は、図１に示す送信機１００に対応したものである。図２において、２０１はアンテナ、２０２は直交信号を出力する直交信号出力部、２０３は乗算積分回路、２０４は換算係数出力部、２０５は正規化回路、２０６は正規化されたスカラ値、２０７は信号点検出回路、２０８は検出された信号点を示す信号点情報、である。アンテナ２０１、直交信号出力部２０２、乗算積分回路２０３、換算係数出力部２０４、及び正規化回路２０５は、伝送ルート１１０、つまり座標軸毎に用意されている。
【００３１】
以上の構成において動作を説明する。
乗算積分回路２０３は、アンテナ２０１で受信された受信信号に直交信号出力部２０２からの直交信号を乗算し、その乗算結果の積分を行うものである。つまり、図５に示すような乗算器５０４、及び積分回路５０５を有するものである。それにより、その積分結果は座標軸のスカラ値を相関検出したものとなる。
【００３２】
換算係数出力部２０４が出力する換算係数は、正規分布する白色雑音が送信機１００から送信された変調信号に加算されたと仮定し、信号数ｎの変調信号が誤り率Ｐとなった時に対応する変調信号と白色雑音の比λ（＝Ｓ／Ｎ）を用いて算出したものである。より具体的には、その換算係数をＤとすると、Ｄ＝ｌｏｇ２（ｎ・λ）により算出したものである。各正規化回路２０５を用いて、その換算係数Ｄを座標軸毎に相関検出したスカラ値に乗算することにより、予め、復調した信号点の誤り率と伝送媒体の雑音や歪みなどによる変化分の平均値の関係を求めて、信号点間の距離を統計的な関数で正規化する。
【００３３】
簡易的に、雑音が一定であり、受信信号の劣化が受信レベルの低下によるものだけであると仮定し、換算係数Ｄを決定することができる。例えば伝送ルート１１０のレベル低下が標準値に対し１／１０になった時、換算係数Ｄの値を１０に決定すれば良い。
【００３４】
信号点検出回路２０７は、各正規化回路２０５から正規化後のスカラ値２０６を入力して、それらスカラ値２０６によって表される信号点に最も尤度の高い信号点を検出し、その信号点に対応するデータを受信情報２０８として出力する。信号点を正確に検出できた場合、その受信情報２０８は送信情報１０１と一致することになる。
【００３５】
図３に示すように、白色雑音ＮＡは信号点までの距離に相当する受信レベルＳに加わるため、信号点を正確に検出するうえでの障害となる。しかし、上記比λを用いて求められる換算係数Ｄをスカラ値に乗算して正規化を行うことにより、白色雑音ＮＡに着目する形で、座標軸毎の変調信号に生じた変化分の影響を低減させることになる。このため、各座標軸のスカラ値（受信レベルＳ）は常に正確に検出できるようになる。その結果、信号点も常に正確に検出できることから、送信情報１０１は受信側で受信情報２０８として正確、且つ確実に特定されることとなる。
【００３６】
その換算係数Ｄは、伝送路の特性などが予め比較的に正確に予測できるような場合には、固定的に換算係数出力部２０４に設定するようにしても良いが、そうでない場合には、実際に検出されたスカラ値に応じて動的に変更するようにしても良い。その動的な変更は自動的に行わせても良い。
【００３７】
なお、本実施の形態では、送信機１００は送信情報１０１の座標演算回路１０２への入力に応じて１信号点分の変調信号を送信することにより、１つの送信情報１０１を１つの信号点で扱うようにしているが、必ずそうしなくとも良い。つまり、１つの送信情報１０１を複数の信号点の組み合わせに対応付けるようにしても良い。そのようにした場合には、より多くの送信情報１０１に対応できるようになる。例えばｍ個の信号点の組み合わせに対応付けるようにしたときには、（ｎ＋１）m組の送信情報１０１を扱えるようになる。
【００３８】
また、各座標軸のスカラ値はそれぞれ無線で送信するようにしているが、そのうちの１つ以上を有線などの別の伝送媒体により送信するようにしても良い。１座標軸のスカラ値を受信できないと、２個以上の信号点が正確に検出できなくなる。それにより、そのようにした場合には、異なる伝送媒体上を送信されるスカラ値をそれぞれ正確に受信し復調（検出）しなければならなくなることから、情報の漏洩などは確実に防止できるようになる。そのスカラ値は、伝送媒体が同じで規格が異なる方式を複数、採用して送信するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施の形態による送信機の回路構成を示す図である。
【図２】本実施の形態による受信機の回路構成を示す図である。
【図３】受信側における雑音の影響を説明する図である。
【図４】従来の送信機の回路構成を示す図である。
【図５】従来の受信機の回路構成を示す図である。
【図６】正単体で信号点として扱われる頂点の配置を説明する図である。
【図７】次元数毎の正単体を説明する図である。
【図８】周波数別のシンプレックス信号の送信レベルを説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００    送信機
１０１    送信情報
１０２    座標演算回路
１０３    Ｄ／Ａ変換回路
１０４、２０２    直交信号出力部
１０５    乗算回路
１０６、２０１    アンテナ
２００    受信機
２０３    乗算積分回路
２０４    換算係数出力部
２０５    正規化回路
２０７    信号点検出回路
【図１】
2005311724.tif 000003
【図２】
2005311724.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005311724.tif 000008
【図８】
2005311724.tif 000009
【図３】
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