(57)【要約】【課題】異なる場所に配置された複数の送信装置から送信された電波信号を１台の受信装置で受信してそれぞれの復調信号に復調することができる通信システムを提供することにある。【解決手段】各送信装置２ａ〜２ｄでは、データ変調部３ａ〜３ｄにより入力データを所定の変調方式で変調して乗算器４ａ〜４ｄにより搬送波を掛け合わせて重複させ、電力増幅部５ａ〜５ｄで電力増幅し、アンテナ６ａから大気中に送信する。一方、送信装置１１では、複数の入射信号が各々に入射される複数のアンテナからの複数の入射信号が混合された複数の混合信号を複数の帯域制限ろ波器２１〜２４により所定の狭帯域にそれぞれ制限して出力し、独立成分分析の手法により複数の入射信号を独立成分分析部５０により分離・抽出し、この分離・抽出されたそれぞれの入射信号を複数の復調器７１〜７４により復調する。【選択図】      図１
2005051344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる場所に配置された複数の送信装置と、それぞれの送信装置から送信された電波信号を受信する１つの受信装置とを備えた通信システムであって、
前記複数の送信装置は、
入力信号を所定の変調方式で変調する変調部と、
前記変調部により変調された変調信号に同一周波数の搬送波を掛け合わせて重複させる乗算器と、
前記乗算器からの信号を電力増幅する電力増幅部と、
前記電力増幅部からの信号を大気中に送信するアンテナとをそれぞれ備え、
前記受信装置は、
複数の入射信号が各々に入射される複数のアンテナと、
前記複数のアンテナからの前記複数の入射信号が混合された複数の混合信号を所定の狭帯域にそれぞれ制限して出力する複数の帯域制限ろ波器と、
前記複数の帯域制限ろ波器からの狭帯域に制限された複数の信号に基づいて、独立成分分析の手法により前記複数の入射信号を分離・抽出する独立成分分析部と、
前記独立成分分析部により分離・抽出されたそれぞれの入射信号を所定の復調方式により復調する複数の復調器と
を備えたことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記複数の送信装置に備えたそれぞれの変調部は、それぞれ異なる変調方式を採用し、
前記受信装置に備えたそれぞれの復調器は、前記複数の送信装置からの到来信号に応じてそれぞれの変調方式に対応する復調方式を採用することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる場所に配置された複数の送信装置から送信された電波信号を１台の受信装置で受信してそれぞれの信号に復調する通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、送信装置からの信号を受信する通信システムには、様々な通信方式が採用されている。一般的には、同一の周波数を有する搬送波の通信方式としては、ＤＳ−ＣＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｐｒｅａｄ−Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式が知られている。
【０００３】
このＤＳ−ＣＤＭＡ方式では、送信装置と受信装置が共に拡散・逆拡散という二段階の変調・復調を行うことで、拡散符号に一種の暗号の役目を持たせることができる。このＤＳ−ＣＤＭＡ方式を採用したシステム例として、図４に示すような通信システムが知られている。
【０００４】
図４に示すように、送信装置１０１では、入力データをデータ変調部１０３で一次変調し、その信号に拡散符号１０４と呼ばれるコードを乗算器１０５で掛け合わせて広帯域に拡散させ、その信号に（同一の周波数を有する）搬送波ｆｃを乗算器１０６で掛け合わせて重複させ、最後に、電力増幅部１０７で電力増幅してアンテナ１０８から送信される。
【０００５】
一方、受信装置１１１では、アンテナ１１２で受信した複数の信号を復調部１１３で復調し、その信号に乗算器１１５で送信側の拡散符号１０４と同じ拡散符号１１４を掛け合わせて逆拡散し、データ復調部１１６で復調することで、送信装置１０１が送信した元のデータだけを取り出すことができる。
【０００６】
ここで、送信装置１０１のＡ点，Ｂ点、受信装置１１１のＣ点，Ｄ点において、図５に示す周波数−電力の分布図が観測される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−６０５５７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す通信システムの構成は、両装置が１対１に対向している場合には有効であるが、複数の送信装置１０１から送信された複数の到来波を１つの受信装置１１１で受信することはできなかった。
【０００９】
これは、同一の周波数を有する搬送波で異なる変調方式あるいは、同一の周波数を有する変調方式で、統計的に独立な異なるベースバンドデータの２波以上の複数の変調信号を送信する場合、ＤＳ−ＣＤＭＡ方式のように拡散符号により拡散しない場合は、各信号の周波数成分が重複されるだけで受信側でそれぞれを分離・抽出することはできない。
【００１０】
また、ＤＳ−ＣＤＭＡ方式では、拡散符号の相関性により復調できない場合があった。さらに、変調・復調においても１次・２次といった２段階の変調部・復調部が必要となっていた。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、異なる場所に配置された複数の送信装置から送信された電波信号を１台の受信装置で受信してそれぞれの復調信号に復調することができる通信システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、それぞれ異なる場所に配置された複数の送信装置と、それぞれの送信装置から送信された電波信号を受信する１つの受信装置とを備えた通信システムであって、前記複数の送信装置は、
入力信号を所定の変調方式で変調する変調部と、前記変調部により変調された変調信号に同一周波数の搬送波を掛け合わせて重複させる乗算器と、前記乗算器からの信号を電力増幅する電力増幅部と、前記電力増幅部からの信号を大気中に送信するアンテナとをそれぞれ備え、前記受信装置は、複数の入射信号が各々に入射される複数のアンテナと、前記複数のアンテナからの前記複数の入射信号が混合された複数の混合信号を所定の狭帯域にそれぞれ制限して出力する複数の帯域制限ろ波器と、前記複数の帯域制限ろ波器からの狭帯域に制限された複数の信号に基づいて、独立成分分析の手法により前記複数の入射信号を分離・抽出する独立成分分析部と、前記独立成分分析部により分離・抽出されたそれぞれの入射信号を所定の復調方式により復調する複数の復調器とを備えたことを要旨とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記複数の送信装置に備えたそれぞれの変調部は、それぞれ異なる変調方式を採用し、前記受信装置に備えたそれぞれの復調器は、前記複数の送信装置からの到来信号に応じてそれぞれの変調方式に対応する復調方式を採用することを要旨とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態に係る混合信号分離・抽出装置は、入射信号Ｓ１，・・・，ｎをブラインド信号分離の手法により求めるものである。ブラインド信号分離とは、センサの応答性や信号の性質、入射信号の予備知識なしでセンサ数と同数までの入射信号を分離するアルゴリズムである。このアルゴリズムは、ブラインド信号分離や独立成分分析（ＩＣＡ：Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）と呼ばれ、多くの公知文献が発表されている。
【００１５】
図１に示す本発明の一実施の形態に係るデータ通信システム１は、それぞれ適当な間隔を隔てて配置された複数の送信装置２ａ〜２ｄと、１台の受信装置１１から構成されている。なお、以下では、説明を簡単にするために、アンテナの数を「４」とし、入射信号の数を「ｎ＝４」として説明するが、アンテナの数及び入射信号の数はこれらに限定されず任意である。
【００１６】
送信装置２ａ〜２ｄは、それぞれ適当な間隔を隔てて配置されているが、装置の構成としては同様であるので、送信装置２ａについてその構成を説明する。
【００１７】
送信装置２ａは、入力データＩ１を所定の変調方式で変調するデータ変調部３ａと、その変調信号に搬送波ｆｃ１を掛け合わせて重複させる乗算器４ａと、乗算器４ａからの信号を電力増幅する電力増幅部５ａと、電力増幅部５ａからの信号を大気中に送信するアンテナ６ａとから構成されている。
【００１８】
アンテナ６ａ〜６ｄとしては、バーチカルアンテナ、ダイポールアンテナといった無指向性のアンテナ、及び任意の指向性を持ったアンテナ等が用いられ、種々の方位に電波を送信する。
【００１９】
なお、それぞれのデータ変調部３ａ〜３ｄは、ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調方式、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調方式、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式、ＭＳＫ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式、ＱＡＭ（Ｑｕｑｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調方式等の変調方式を採用しているが、本発明はこれらの方式のみを採用するものではない。また、他の送信装置２ｂ〜２ｄに用いる搬送波ｆｃ２〜ｆｃ４は、それぞれの搬送波ｆｃ１と同一の周波数を有している。
【００２０】
受信装置１１は、複数のセンサとして複数のアンテナ１３ａ〜１３ｄを使用し、複数のアンテナに入射された複数の入射信号の混合信号から原信号を分離して出力する。
【００２１】
図２は、本発明の一実施の形態に係る受信装置１１の構成を示すブロック図である。
【００２２】
この受信装置１１は、第１アンテナ１３ａ、第２アンテナ１３ｂ、第３アンテナ１３ｃ、第４アンテナ１３ｄ、第１帯域制限ろ波器２１、第２帯域制限ろ波器２２、第３帯域制限ろ波器２３、第４帯域制限ろ波器２４、帯域制限制御器２５、サンプリング部３０、独立成分分析部５０、復調部７０及び出力処理部６０から構成されている。
【００２３】
第１〜第４アンテナ１３ａ〜１３ｄとしては、バーチカルアンテナ、ダイポールアンテナといった無指向性のアンテナ、及び任意の指向性を持ったアンテナ等が用いられ、種々の方位からの電波を受信する。これら第１〜第４アンテナ１３ａ〜１３ｄを設置する間隔や高さは任意である。
【００２４】
第１アンテナ１３ａは、空中からの複数の入射信号（電波）Ｓ１〜Ｓ４を受信し、これらが混合された混合信号を第１帯域制限ろ波器２１に送る。同様に、第２〜第４アンテナ１３ｂ〜１３ｄは、空中からの複数の入射信号Ｓ１〜Ｓ４を受信し、これらが混合された混合信号を第２〜第４帯域制限ろ波器２２〜２４にそれぞれ送る。
【００２５】
第１帯域制限ろ波器２１は、第１アンテナ１３ａからの混合信号に含まれる所定帯域の周波数成分のみを通過させてサンプリング部３０に送る。同様に、第２〜第４帯域制限ろ波器２２〜２４は、第２〜第４アンテナ１２〜１４からの混合信号に含まれる所定帯域の周波数成分のみをそれぞれ通過させてサンプリング部３０に送る。なお、各第１〜第４帯域制限ろ波器２１〜２４が通過させる周波数帯域は同じである。
【００２６】
帯域制限制御器２５は、通過させる周波数帯域、つまり通過させる周波数成分の範囲を指定するための制御信号を生成する。この帯域制限制御器２５で生成された制御信号は、第１〜第４帯域制限ろ波器２１〜２４に送られる。第１〜第４帯域制限ろ波器２１〜２４は、帯域制限制御器２５からの制御信号に従って、入力された混合信号に含まれる所定帯域の周波数成分のみを通過させる。
【００２７】
この帯域制限制御器２５は、任意の帯域の周波数成分を通過させるような制御信号を生成できるように構成されている。したがって、帯域制限制御器２５からの制御信号を適宜変更することにより、第１〜第４帯域制限ろ波器２１〜２４を通過する周波数帯域を任意に変化させることができる。
【００２８】
サンプリング部３０は、第１中間周波数変換器３１、第２中間周波数変換器３２、第３中間周波数変換器３３、第４中間周波数変換器３４、局部発振器３５、第１Ａ／Ｄ変換器４１、第２Ａ／Ｄ変換器４２、第３Ａ／Ｄ変換器４３、第４Ａ／Ｄ変換器４４及び発振器４５から構成されている。
【００２９】
局部発振器３５は、受信電波を中間周波数に変換するために必要とする発信周波数を有する信号を生成する。この局部発振器３５で生成された信号は、第１〜第４中間周波数変換器３１〜３４に送られる。
【００３０】
第１〜第４中間周波数変換器３１〜３４の各々は、何れも図示を省略するが、高周波増幅器、周波数混合器及び中間周波数増幅器から構成されている。
高周波増幅器は、受信周波数帯の高周波を、次段の周波数混合器の入力電圧として適当な大きさになるように増幅する。周波数混合器は、高周波増幅器で増幅された信号と局部発振器３５の出力信号とを混合し、それらの和又は差の周波数を作ることにより中間周波数の信号に変換する。中間周波数増幅器は、受信電波の周波数を、より低い中間周波数に変換して増幅する。これにより、安定で高利得の増幅を行うことができ、感度を向上させることができる。
【００３１】
上記のように構成される第１〜第４中間周波数変換器３１〜３４から出力される信号は、第１〜第４Ａ／Ｄ変換器４１〜４４にそれぞれ送られる。
発振器４５は、第１〜第４中間周波数変換器３１〜３４からの信号をサンプリングするためのサンプリングクロックを生成する。この発振器４５で生成されたサンプリングクロックは第１〜第４Ａ／Ｄ変換器４１〜４４に送られる。
【００３２】
第１〜第４Ａ／Ｄ変換器４１〜４４は、発振器４５からの信号をサンプリングクロックとして、第１〜第４中間周波数変換器３１〜３４からのアナログ信号をサンプリングすることにより、デジタル信号にそれぞれ変換する。第１〜第４Ａ／Ｄ変換器４１〜４４の各々から出力されるデジタル信号は、独立成分分析部５０に供給される。
【００３３】
独立成分分析部５０は、ブラインド信号分離の手法により原信号（入射信号Ｓ１〜Ｓ４）が混合されてなる観測信号から原信号を分離・抽出する。この独立成分分析部５０の詳細は後述する。この独立成分分析部５０で抽出された信号は復調部７０に送られる。
【００３４】
復調部７０は、独立成分分析部５０で分離・抽出された信号ｙ１，・・・，ｎ（ｔ）を復調して信号Ｙ１，・・・，ｎ（ｔ）を出力処理部６０に出力する。この復調部７０には、第１〜第４復調器７１〜７４が設けられており、第１〜第４復調器７１〜７４でそれぞれ復調された信号Ｙ１，・・・，ｎ（ｔ）は出力処理部６０に設けられた第１〜第４Ｄ／Ａ変換器６１〜６４に送られる。
【００３５】
ここで、図３を参照して、復調部７０に設けられた第１復調器７１の詳細な構成について説明する。なお、第２〜第４復調器７２〜７４も第１復調器７１と同様に構成されている。
【００３６】
ＡＭ復調器７１ａは、独立成分分析部５０から入力される信号ｙ１  を入力し、このデジタル信号がＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調されている場合には、ＡＭ復調を行うとともに、ＡＭ受信が確認できたことを表す１に設定された受信確認フラグＲｆａを復調制御器７１ｈに出力する。ＡＭ復調器７１ａが、復調制御器７１ｈから１に設定された出力許可信号ＯＥａ  を受け付けた場合には、復調中の信号をバッファ回路７１ｉ  に出力する。
【００３７】
ＦＭ復調器７１ｂは、独立成分分析部５０から入力される信号ｙ１  を入力し、このデジタル信号がＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調されている場合には、ＦＭ復調を行うとともに、ＦＭ受信が確認できたことを表す１に設定された受信確認フラグＲｆｂを復調制御器７１ｈに出力する。ＦＭ復調器７１ｂが、復調制御器７１ｈから１に設定された出力許可信号ＯＥｂ  を受け付けた場合には、復調中の信号をバッファ回路７１ｉ  に出力する。
【００３８】
ＰＳＫ復調器７１ｃは、独立成分分析部５０から入力される信号ｙ１  を入力し、このデジタル信号がＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調されている場合には、ＰＳＫ復調を行うとともに、ＰＳＫ受信が確認できたことを表す１に設定された受信確認フラグＲｆｃを復調制御器７１ｈに出力する。ＰＳＫ復調器７１ｃが、復調制御器７１ｈから１に設定された出力許可信号ＯＥｃ  を受け付けた場合には、復調中の信号をバッファ回路７１ｉ  に出力する。
【００３９】
ＦＳＫ復調器７１ｄは、独立成分分析部５０から入力される信号ｙ１  を入力し、このデジタル信号がＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調されている場合には、ＦＳＫ復調を行うとともに、ＦＳＫ受信が確認できたことを表す１に設定された受信確認フラグＲｆｄを復調制御器７１ｈに出力する。ＦＳＫ復調器７１ｄが、復調制御器７１ｈから１に設定された出力許可信号ＯＥｄ  を受け付けた場合には、復調中の信号をバッファ回路７１ｉ  に出力する。
【００４０】
ＭＳＫ復調器７１ｅは、独立成分分析部５０から入力される信号ｙ１  を入力し、このデジタル信号がＭＳＫ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調されている場合には、ＭＳＫ復調を行うとともに、ＭＳＫ受信が確認できたことを表す１に設定された受信確認フラグＲｆｅを復調制御器７１ｈに出力する。ＦＳＫ復調器７１ｅが、復調制御器７１ｈから１に設定された出力許可信号ＯＥｅ  を受け付けた場合には、復調中の信号をバッファ回路７１ｉ  に出力する。
【００４１】
ＱＡＭ復調器７１ｆは、独立成分分析部５０から入力される信号ｙ１  を入力し、このデジタル信号がＱＡＭ（Ｑｕｑｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調されている場合には、ＱＡＭ復調を行うとともに、ＱＡＭ受信が確認できたことを表す１に設定された受信確認フラグＲｆｆを復調制御器７１ｈに出力する。ＱＡＭ復調器７１ｆが、復調制御器７１ｈから１に設定された出力許可信号ＯＥｆ  を受け付けた場合には、復調中の信号をバッファ回路７１ｉ  に出力する。
【００４２】
なお、ＡＭ復調器７１ａ〜ＱＡＭ復調器７１ｆのそれぞれの出力状態は、出力許可信号ＯＥａ  〜ＯＥｆ  が１に設定されている場合にのみ復調中の信号がバッファ回路７１ｉ  に出力される。
【００４３】
操作器７１ｇは、ＡＭ選択キー、ＦＭ選択キー、ＰＳＫ選択キー、ＦＳＫ選択キー、ＭＡＫ選択キー、ＱＡＭ選択キーなどのマニュアルモードキー、自動選択を表す自動モードキーを有し、オペレータの操作により選択されたキー入力を復調制御器７１ｈに出力する。
【００４４】
復調制御器７１ｈは、操作器７１ｇから上述したマニュアルモードキーが入力された場合には、選択されたキーに対応する出力許可信号ＯＥａ  〜ＯＥｆ  のうち１信号のみを１に、他を０に設定してＡＭ復調器７１ａ〜ＱＡＭ復調器７１ｆに出力する。また、復調制御器７１ｈは、操作器７１ｇ上述した自動モードキーが入力された場合には、ＡＭ復調器７１ａ〜ＱＡＭ復調器７１ｆからそれぞれ入力される受信確認フラグＲｆａ〜Ｒｆｆのうち１が入力されているときに、この入力に対応する出力許可信号ＯＥａ  〜ＯＥｆ  のうち１信号のみを１に、他を０に設定してＡＭ復調器７１ａ〜ＱＡＭ復調器７１ｆに出力する。
【００４５】
バッファ回路７１ｉ  は、ＡＭ復調器７１ａ〜ＱＡＭ復調器７１ｆの何れか１つから出力される復調中の信号を入力して信号Ｙ１  として出力する。
【００４６】
次いで、復調部７０で復調された信号Ｙ１，・・・，ｎ（ｔ）は出力処理部６０に送られる。
【００４７】
出力処理部６０は、第１Ｄ／Ａ変換器６１、第２Ｄ／Ａ変換器６２、第３Ｄ／Ａ変換器６３及び第４Ｄ／Ａ変換器６４から構成されている。第１〜第４Ｄ／Ａ変換器６１〜６４は、復調部７０からのデジタル信Ｙ１，・・・，ｎ（ｔ）号をアナログ信号にそれぞれ変換し、分離信号Ｏ１〜Ｏ４としてそれぞれ出力する。
【００４８】
次に、上記のように構成される本発明の一実施の形態に係る通信システムの動作を説明する。
【００４９】
送信装置２ａでは、データ変調部３ａにより入力データＩ１を所定の変調方式で変調し、乗算器４ａによりその変調信号に搬送波ｆｃ１を掛け合わせて重複させる。次いで、乗算器４ａからの信号を電力増幅部５ａで電力増幅し、電力増幅部５ａからの信号をアンテナ６ａから大気中に送信する。それぞれの送信装置２ｂ〜２ｄにおいても、同様に動作する。この時、それぞれの送信装置２ａ〜２ｄでは異なる変調方式を採用してもよいし、同一の変調方式を採用してもよい。
【００５０】
一方、それぞれの送信装置２ａ〜２ｄから遠距離に配置された１台の受信装置１１では、送信装置２ａ〜２ｄから送信された電波信号が各アンテナ１３ａ〜１３ｄに到来している。
【００５１】
各アンテナ１３ａ〜１３ｄで観測される入射信号Ｓ１，・・・，ｎの混合信号ｘ１，・・・，ｎ（ｔ）は、第１〜第４帯域制限ろ波器２１〜２４にそれぞれ送られる。第１〜第４帯域制限ろ波器２１〜２４は、混合信号ｘ１，・・・，ｎ（ｔ）の所定帯域の周波数成分のみをそれぞれ通過させ、サンプリング部３０に送る。
【００５２】
サンプリング部３０の第１中間周波数変換器３１は、第１帯域制限ろ波器２１からの混合信号ｘ１（ｔ）を入力して中間周波数の信号に変換する。詳しくは、第１中間周波数変換器３１内の高周波増幅器は混合信号ｘ１（ｔ）を高周波増幅する。この高周波増幅された信号は、局部発振器３５からの信号と混合されてそれらの和又は差の周波数が作られることにより中間周波数の信号に変換される。中間周波数の信号は中間周波数増幅器により増幅されて第１Ａ／Ｄ変換器４１に送られる。
【００５３】
第１Ａ／Ｄ変換器４１は、第１中間周波数変換器３１からのアナログ信号を、発振器４５からのサンプリングクロックを用いてサンプリングすることによりデジタル信号に変換し、観測信号Ｘ１（ｔ）として出力する。
【００５４】
同様に、第２〜第４中間周波数変換器３２〜３４は、第２〜第４帯域制限ろ波器２２〜２４からの混合信号ｘ２，３，４（ｔ）をそれぞれ入力して中間周波数の信号に変換し、第２〜第４Ａ／Ｄ変換器４１にそれぞれ送る。
【００５５】
第２〜第４Ａ／Ｄ変換器４２〜４４は、第２〜第４中間周波数変換器３２〜３４からのアナログ信号を、発振器４５からのサンプリングクロックを用いてサンプリングすることによりデジタル信号に変換し、観測信号Ｘ２，３，４（ｔ）として出力する。この際、サンプリング間隔（サンプリングクロックの周波数）は、各アンテナ１３ａ〜１３ｄに到達する入射信号Ｓ１，・・・，ｎの時間差の影響が出ない値に調整される。このようにしてサンプリング部３０で生成された観測信号Ｘ１，・・・，ｎ（ｔ）は、独立成分分析部５０に送られる。
【００５６】
独立成分分析部５０は、観測信号Ｘ１，・・・，ｎ（ｔ）として送られてくるｎ個のサンプリング時系列を用いて、ブラインド信号分離のアルゴリズムにより、選択された帯域内の信号ｙ（ｔ）を分離・抽出する。以下、分離・抽出の手順を詳細に説明する。
【００５７】
この実施の形態におけるブラインド信号分離は、時間遅れなく混合された信号の分離に対して用いられる。先ず、その基本となるブラインド信号分離の問題についてここで定義する。信号源が下記式（１）のベクトルで与えられるとする。
【００５８】
【数１】
2005051344.tif 000003
但し、ｓ（ｔ）は、ｎ個の入射信号であり、平均「０」であって、互いに独立であるとする。また、Ｔは転置を表す。
【００５９】
観測は、各アンテナ１１〜１４で観測され帯域制限された時系列データを意味しており、
【数２】
2005051344.tif 000004
で表すものとする。これは、１，・・・，ｎの各アンテナ１１〜１４で観測された信号であると考えることができる。一般には、アンテナの数と信号源の数とは必ずしも一致しないが、ここでは一致しているものとする。
【００６０】
単純なＩＣＡの問題では、ｓ（ｔ）とｘ（ｔ）との間に、
【数３】
2005051344.tif 000005
なる単純な線形関係を仮定する。Ａは、各アンテナ１１〜１４の配置と特性で決まる信号混合行列（ｎ行×ｎ列）の実数行列である。ｓ（ｔ）やＡに関する知識を持たずｘ（ｔ）を独立な信号成分に分離する。
【００６１】
即ち、あるｎ×ｎの実数行列を求めることにより、
【数４】
2005051344.tif 000006
で求まる互いに独立なｙ（ｔ）を再構成することがＩＣＡの目的である。Ｂは理想的にはＡ−１となればよいわけだが、そうはならず順番の入れ違い（ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）と大きさ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）の任意性は残ってしまう。
【００６２】
この問題の解法の１つとして、確率分布の独立性に基づく分離法がある。各ｓｉ（ｔ）が（強）定常でガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）でないという仮定のもとで、ｙｉ（ｔ）が互いに独立になるようにＢを求める手法がさまざまに提案されているが、それらの多くは次のようにまとめることができる。ｙ（ｔ）を強定常過程として、その同時分布の密度関数を、
【数５】
2005051344.tif 000007
とすると、独立性の定義はｐ（ｙｉ）をｐ（ｙ）のｙｉについての周辺分布として、
【数６】
2005051344.tif 000008
とかける。
【００６３】
同時分布と周辺分布の積との間Ｋｕｌｌｂａｃｋ−Ｌｅｉｂｌｅｒ  発散（ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ）は、
【数７】
2005051344.tif 000009
となる。但し、Ｈ（Ｙ；Ｂ）は同時分布ｐ（ｙ）のエントロピー、Ｈ（Ｙｉ；Ｂ）は周辺分布ｐ（ｙｉ）のエントロピーである。
これは｛Ｙｉ｝（ｉ＝１，・・・，ｎ）の相互情報量である。信号源が正規分布でないという仮定からＫＬ（Ｂ）はｐ（ｙｉ）が互いに独立な場合に限り「０」となる。これらはｐ（ｘ）とＢによって定まるものである。
【００６４】
ここで、ｐ（ｙ）ｄｙ＝ｐ（ｘ）ｄｘ、ｐ（ｙ）＝ｐ（ｘ）／｜Ｂ｜（｜Ｂ｜はＢの行列式）であることに注意すると、
【数８】
2005051344.tif 000010
となる。
【００６５】
一方、周辺分布のエントロピーは、
【数９】
2005051344.tif 000011
である。よって、
【数１０】
2005051344.tif 000012
となり、
【数１１】
2005051344.tif 000013
のようにすれば最急降下法として正しいＢを求めることができる。上記式（１１）の中で問題となるのは逆行列（ＢＴ）−１を計算している点である。
【００６６】
収束性に関しては、これにいかなる正定値行列を掛けても構わないことから、ＢＴＢを掛ければ（これは正則な行列の多様体上でのリーマン（Ｒｉｅｍａｎ）計量に対応している）、
【数１２】
2005051344.tif 000014
が新たな学習則となる。定常性の仮定よりｐ（ｓ）、ｐ（ｘ）とｐ（ｙ）は時間的に独立である。この仮定のもと、アンサンブル平均を時間平均に置き換えることができる。
【００６７】
【数１３】
2005051344.tif 000015
したがって、ηを正の定数とし、データが観測される毎に下記式（１４）に従ってパラメータを更新すればＢｔが得られる。
【００６８】
【数１４】
2005051344.tif 000016
ここで、当然問題になるのは、上記式（１０）のｐ（ｙｉ）或いはψ（ｙ）をいかに定義するかである。通常、これはパラメトリックな非線形関数や統計的な展開法が用いられる。
【００６９】
大雑把な考え方を示すと、もしｐ（ｙｉ）が正規分布ならはψ（ｙ）は線形関数となる。一方、正規分布より裾が”重い”場合（ｓｕｂ−Ｇａｕｓｓｉａｎ）多項式などで近似するのがよく、正規分布より裾が”軽い”場合（ｓｕｐｅｒ−Ｇａｕｓｓｉａｎ）シグモイド（Ｓｉｇｍｏｉｄ）関数などで近似するのがよいとされている。音声信号などは裾が”軽い”ので、シグモイド関数などがうまく働く。
【００７０】
次いで、独立成分分析部５０で分離・抽出された信号ｙ１，・・・，ｎ（ｔ）は復調部７０に送られる。
【００７１】
復調部７０では、独立成分分析部５０で分離・抽出された信号ｙ１，・・・，ｎ（ｔ）を復調して信号Ｙ１，・・・，ｎ（ｔ）を出力処理部６０に出力する。
【００７２】
詳しくは、操作器７１ｇから上述した複数のマニュアルモードキーのうちの１つが入力された場合には、選択されたキーに対応する出力許可信号ＯＥａ  〜ＯＥｆ  のうち１信号のみを１に、他を０に設定してＡＭ復調器７１ａ〜ＱＡＭ復調器７１ｆに出力する。この結果、ＡＭ復調器７１ａ〜ＱＡＭ復調器７１ｆの何れか１つから出力される復調中の信号がバッファ回路７１ｉ  に入力され信号Ｙ１  として出力される。
【００７３】
また、操作器７１ｇ上述した自動モードキーが入力された場合には、復調制御器７１ｈは、ＡＭ復調器７１ａ〜ＱＡＭ復調器７１ｆからそれぞれ入力される受信確認フラグＲｆａ〜Ｒｆｆのうち１が入力されているときに、この入力に対応する出力許可信号ＯＥａ  〜ＯＥｆ  のうち１信号のみを１に、他を０に設定してＡＭ復調器７１ａ〜ＱＡＭ復調器７１ｆに出力する。この結果、ＡＭ復調器７１ａ〜ＱＡＭ復調器７１ｆの何れか１つから出力される復調中の信号がバッファ回路７１ｉ  に入力され信号Ｙ１  として出力される。
【００７４】
例えば、独立成分分析部５０から入力される信号ｙ１  がＡＭ復調器７１ａに入力され、このデジタル信号がＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調されている場合には、ＡＭ復調が行われるとともに、ＡＭ受信が確認できたことを表す１が設定された受信確認フラグＲｆａが復調制御器７１ｈに出力される。また、復調制御器７１ｈから１に設定された出力許可信号ＯＥａ  をＡＭ復調器７１ａが受け付けた場合には、復調中の信号がバッファ回路７１ｉ  に出力される。
【００７５】
次いで、復調部７０で復調された信号Ｙ１，・・・，ｎ（ｔ）は出力処理部６０に送られる。
【００７６】
出力処理部６０では、復調部７０からのデジタル信号として送られてくる信号Ｙ１，・・・，ｎ（ｔ）をアナログ信号に変換する。より詳しくは、第１復調器７１から出力される信号Ｙ１（ｔ）は、第１Ｄ／Ａ変換器６１でデジタル信号に変換され、分離信号Ｏ１として外部に送出される。同様に、信号Ｙ２，３，４（ｔ）は、第２〜第４Ｄ／Ａ変換器６２〜６４でデジタル信号にそれぞれ変換され、分離信号Ｏ２〜Ｏ４として外部にそれぞれ送出される。
【００７７】
以上説明したように、それぞれの送信装置では、データ変調部により入力データを所定の変調方式で変調し、乗算器によりその変調信号に搬送波を掛け合わせて重複させ、乗算器からの信号を電力増幅部で電力増幅し、電力増幅部からの信号をアンテナから大気中に送信する。一方、受信装置では、各アンテナの受信信号を各アンテナの信号の到達時間に差がなくなる狭帯域信号にまで帯域制限を行い、その狭帯域に帯域制限された各アンテナの信号を用いて独立成分分析を行うようにしたので、各アンテナの信号到達時間の差が生じる条件下でも一般的なブラインド信号分離の手法によりアンテナからの観測信号である混合信号中に含まれる原信号を分離・抽出することができる。さらに、分離・抽出されたそれぞれの原信号を復調して出力することができる。
【００７８】
また、複数の送信装置に備えたそれぞれの変調部は、それぞれ異なる変調方式を採用し、受信装置に備えたそれぞれの復調器は、複数の送信装置からの到来信号に応じてそれぞれの変調方式に対応する復調方式を採用するので、異なる変調方式で変調された複数の到来信号をそれぞれの変調方式に対応するそれぞれ異なる復調方式により復調することができる。
【００７９】
特に、アンテナ１３ａ〜１３ｄに到来するそれぞれの到来波の周波数が同一場合、従来の技術では、それぞれの信号を完全に復調することができなかった。
【００８０】
これに対して、本実施の形態によれば、複数の通信波の周波数が同一の場合でも、それぞれの信号成分を分離・抽出した後に完全に復調することができる。
【００８１】
また、受信装置１１において独立性分分析の手法により、分離・抽出を行った後、復調することで、従来の技術にように、送信装置・受信装置に用いていた拡散・逆拡散を行う部分が不要となり、送信装置を簡略化することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明によれば、それぞれの送信装置では、データ変調部により入力データを所定の変調方式で変調し、乗算器によりその変調信号に搬送波を掛け合わせて重複させ、乗算器からの信号を電力増幅部で電力増幅し、電力増幅部からの信号をアンテナから大気中に送信する。一方、受信装置では、各アンテナの受信信号を各アンテナの信号の到達時間に差がなくなる狭帯域信号にまで帯域制限を行い、その狭帯域に帯域制限された各アンテナの信号を用いて独立成分分析を行うようにしたので、各アンテナの信号到達時間の差が生じる条件下でも一般的なブラインド信号分離の手法によりアンテナからの観測信号である混合信号中に含まれる原信号を分離・抽出することができる。さらに、分離・抽出されたそれぞれの原信号を復調して出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るデータ通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る受信装置の第１復調器の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の通信システムの構成を示す図であり、送信装置（ａ）、受信装置（ｂ）である。
【図５】従来の送信装置１０１のＡ点でのスペクトラム（ａ）、Ｂ点のスペクトラム（ｂ）、従来の受信装置１１１のＣ点でのスペクトラム（ｃ）、Ｄ点のスペクトラム（ｄ）を示す図である。
【符号の説明】
２ａ〜２ｄ  送信装置
３ａ〜３ｄ  データ変調部
４ａ〜４ｄ  乗算器
５ａ〜５ｄ  電力増幅部
６ａ〜６ｄ  アンテナ
１１  受信装置
１３ａ〜１３ｄ  第１〜第４アンテナ
２１〜２４  第１〜第４帯域制限ろ波器
２５  帯域制限制御器
３０、４０、９０、９５  サンプリング部
３１〜３４  第１〜第４中間周波数変換器
３５  局部発振器
４１〜４４  第１〜第４Ａ／Ｄ変換器
４５  発振器
４６〜４９  第１〜第４デジタル周波数変換器
５０  独立成分分析部
６０  出力処理部
７０  復調部
７１  第１復調器
７１ａ  ＡＭ復調器
７１ｂ  ＦＭ復調器
７１ｃ  ＰＳＫ復調器
７１ｄ  ＦＳＫ復調器
７１ｅ  ＭＳＫ復調器
７１ｆ  ＱＡＭ復調器
７１ｇ  操作器
７１ｈ  復調制御器
７１ｉ  バッファ回路
７２  第２復調器
７３  第３復調器
７４  第４復調器
【図１】
2005051344.tif 000017
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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