(57)【要約】【課題】受信した複数の情報の相関を利用して受信性能を向上できること。【解決手段】複数のノードｋ、ｌが送信する情報を受信し、ノードｋ、ｌが送信する情報の差を算出して、情報の差の平均と分散を求め（ステップＳ４０５）、分散が所定の閾値より小さい場合に、平均と分散を用いてガウス分布にしたがった確率分布を求め（ステップＳ４０７）、複数のノードｋ、ｌの復号後の情報を、確率分布により得られた尤度を用いて合成復号する（ステップＳ４１０）、工程を含む。【選択図】図４
2016005262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードが送信する情報を受信し、復号する復号方法において、
複数の前記ノードが送信する情報の差を算出して、当該情報の差の平均と分散を求める第１工程と、
前記分散が所定の閾値より小さい場合に、前記平均と分散を用いてガウス分布にしたがった確率分布を求める第２工程と、
複数の前記ノードそれぞれの復号後の情報を、前記確率分布により得られた尤度を用いて合成復号する第３工程と、
を含むことを特徴とする復号方法。
【請求項２】
前記第３工程では、復号を行う第１ノードと異なる第２ノードの尤度に、前記第１ノードおよび第２ノード間の確率分布を乗算し、前記第１ノードの情報の尤度を乗算して尤度を算出し、当該尤度を用いて前記第１ノードの情報を復号処理する、
ことを特徴とする請求項１に記載の復号方法。
【請求項３】
前記第２工程では、前記閾値を、前記情報のビット数分のダイナミックレンジに対して１桁以上小さい値の２乗、または前記情報の分散に対して２桁以上小さい値に設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の復号方法。
【請求項４】
前記第１工程では、同一または異なる複数の前記ノードが送信する異なる時刻の情報の差を算出して、当該情報の差の平均と分散を求め、
前記第３工程では、同一または異なる複数の前記ノードが送信する異なる時刻の情報を復号する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の復号方法。
【請求項５】
前記第１工程の後、複数の前記ノードが送信する前記情報の差が、予め定めた基準値より大きければ、前記情報の内容が異常であると判断する第４工程、
を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の復号方法。
【請求項６】
複数のノードが送信する情報を受信し、復号する無線通信装置において、
複数の前記ノードが送信する情報の差を算出して、当該情報の差の平均と分散を求め、前記分散が所定の閾値より小さい場合に、前記平均と分散を用いてガウス分布にしたがった確率分布を求める信号処理部と、
複数の前記ノードそれぞれの復号後の情報を、前記確率分布により得られた尤度を用いて合成復号する合成復号部と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
前記合成復号部は、復号を行う第１ノードと異なる第２ノードの尤度に、前記第１ノードおよび第２ノード間の確率分布を乗算し、前記第１ノードの情報の尤度を乗算して尤度を算出し、当該尤度を用いて前記第１ノードの情報を復号処理する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のノードと無線通信を行う際の復号方法および無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のノードからの情報（例えば温度）を無線通信装置が受信する無線通信システムがある。そして、複数のノード間の情報に相関がある場合、アクセスポイントは、複数のノード間の情報の相関を知っていれば、情報の相関を利用して受信信号を復号することにより、受信品質（情報の信頼性）を改善でき、送信電力の削減や、より多くの情報の伝送が可能となる。
【０００３】
例えば、分散型ネットワークで第１のノードの情報と第２のノードの情報のビット単位の相関を用い軟判定にて復号する技術がある（例えば、下記特許文献１参照。）。また、無線センサーネットワークで複数のノードから採集したビデオ情報について、隣接ノードの高い相関性を有するビデオ情報を融合圧縮する技術がある（例えば、下記特許文献２参照。）。また、受信機がデータストリームと、符号ワードの組の相関で複数の相関値を生成してデータストリームの差分を取り、デジタルシンボルを検出する技術がある（例えば、下記特許文献３参照。）。
【０００４】
図１３は、従来技術による相関情報を保持する場合の問題を説明する図表である。上述したノード間の情報の相関は、アクセスポイントが過去の情報を保持し、重みづけ平均等の処理を行って生成している。ここで、図１３（ａ）に示すビット単位で相関情報を保持する技術がある（例えば、下記非特許文献１参照。）。また、図１３（ｂ）の情報単位で相関情報を保持することも考えられる。
【０００５】
図１３（ａ）のビット単位のノード間の相関（同じ値の確率）では、情報がＸ（例えば１０ビット）とすると、Ｘ（１０）個の確率を保持することになる。図１３（ｂ）の情報単位のノード間の相関（ノード１，２の値の組み合わせ確率）では、同様に情報がＸ（１０ビット）とすると、２X（１０２４）個の確率を保持することになる。
【０００６】
情報単位で相関情報を保持すると、アクセスポイントは、保持情報のデータ量が増大し膨大なメモリが必要となるため、従来は、ビット単位で相関情報を保持することが行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７９９５８号公報
【特許文献２】特開２００８−２７１５５８号公報
【特許文献３】特表２００２−５２７９４８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】小林健太郎、山里敬也、片山正昭、“観測データ間の相関を利用した統合復号法へのＡＤＣビットレベルに応じた相関推定の適用”、ＩＥＩＣＥ  和文論文誌Ａ  Ｖｏｌ．Ｊ９３−Ａ、Ｎｏ．５、ｐｐ．３５３−３６４、２０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１３（ａ）のようにビット単位で相関を保持した場合、ビット間の相関を無視してしまい、図１３（ｂ）のように情報単位の相関を利用した場合に比べて信号品質が劣化してしまう。この点を図１４を用いて説明する。
【００１０】
図１４は、ビット間の相関欠落を説明する図表である。図１４には３ビットの情報の例を示す。ノード間で近い情報の値を取りやすい（例えば、隣接するノード間の情報が一致、または差が１となる）場合、１．３ビットのＭＳＢの相関（同じ値の確率）が大きく、ＬＳＢの相関が小さい。２．ビット間の情報に相関（関連）がある（ＭＳＢが変化したとき、他のビットも変化しやすい）。
【００１１】
図１４において横軸の情報は、例えば温度であり、値が−４℃〜３℃であるとする。縦軸には３ビットそれぞれの情報（値）の差分（０は一致）を示している。上記１．について、図１４に示すように、ノード間の情報の差が１の場合、左右隣でのビット変化について、ＭＳＢではあまり変化しない。一方、ＬＳＢでは激しく変化する。また、上記２．について、ノード間の情報の差が１の場合（例えば箇所Ａ）、左右隣のビット変化について、ＭＳＢが変化したとき、他のビット（２−ｂｉｔ，１−ｂｉｔ）も変化する。すなわち、ＭＳＢのビットに他のビット値が依存し、また、ビット間の情報に関連がある。これにより、ビット間の相関（関連）を無視して復号すると、受信性能が劣化（通信品質の劣化）することになる。
【００１２】
一つの側面では、本発明は、受信した複数の情報の相関を利用して受信性能を向上できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一つの案では、複数のノードが送信する情報を受信し、復号する復号方法において、複数の前記ノードが送信する情報の差を算出して、当該情報の差の平均と分散を求める第１工程と、前記分散が所定の閾値より小さい場合に、前記平均と分散を用いてガウス分布にしたがった確率分布を求める第２工程と、複数の前記ノードそれぞれの復号後の情報を、前記確率分布により得られた尤度を用いて合成復号する第３工程と、を含むことを要件とする。
【発明の効果】
【００１４】
一つの実施形態によれば、受信した複数の情報の相関を利用して受信性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる無線通信装置を含む無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施の形態１にかかるアクセスポイントの機能ブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施の形態１にかかるアクセスポイントのハードウェア構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかるアクセスポイントの合成復号部の機能ブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかるアクセスポイントの処理内容を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる情報量の増加を説明する図表である。
【図６】図６は、実施の形態１の優位性を示す、対比例のビット単位の相関で生じる劣化の具体例を説明する図である。
【図７】図７は、実施の形態１にかかる情報量の増加を説明する図表である。
【図８】図８は、実施の形態２にかかる時間が異なるノード間の情報の相関を用いる構成例を説明する図である。
【図９】図９は、実施の形態２にかかるアクセスポイントの処理内容を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態３にかかるアクセスポイントの機能ブロック図である。
【図１１】図１１は、実施の形態３にかかるアクセスポイントの処理内容を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施の形態３にかかる異常検出の閾値の設定を説明する図表である。
【図１３】図１３は、従来技術による相関情報を保持する場合の問題を説明する図表である。
【図１４】図１４は、ビット間の相関欠落を説明する図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施の形態１）
（ノードおよび無線通信装置を含む無線通信システムの構成例）
以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、実施の形態１にかかる無線通信装置を含む無線通信システムの構成例を示す図である。
【００１７】
無線通信装置としてのアクセスポイント１０１は、複数のノード１０２からの情報を収集する。図１には例として２個のノード１０２（ｋ、ｌ）を示している。図１の例では、この無線通信システム１００は、各ノード１０２（ｋ、ｌ）が設置箇所の温度を検出して検出値をアクセスポイント１０１に定期的に送信し、アクセスポイント１０１が収集するセンサーネットワークを示す。
【００１８】
ここで、ノード１０２（ｋ、ｌ）の情報の値（温度の検出値）に相関があるとする。実施の形態では、アクセスポイント１０１は、下記１．〜３．の処理を行って復号処理する。
１．ノード１０２（ｋ、ｌ）間の信号の差（ノードｋの情報−ノードｌの情報）の平均と分散（情報の差の平均と分散）を保持する。
２．分散が予め定めた閾値より小さい場合（大きな場合には相関を利用しない）、上記１．で求めた平均と分散からガウス分布にしたがって確率分布を算出する。
３．ノード１０２（ｋ、ｌ）間の相関を利用した復号処理を行う。
詳細は後述するが、ノード１０２（ｋ、ｌ）間の相関は、復号をしているノードｋと異なるノードｌの尤度にノードｋ、ｌ間の確率分布を乗算し、さらに重みづけした後に復号ノードｋの情報の尤度を乗算して尤度を算出する。この尤度を用いてノードｋの情報を復号処理する。復号をしているノードｌの情報についても、同様に、ノードｋの情報を用いて復号処理する。
【００１９】
（アクセスポイントの機能構成例）
図２Ａは、実施の形態１にかかるアクセスポイントの機能ブロック図である。アクセスポイント１０１は、無線受信部２０１と、復号部２０２と、復号情報保持部２０２ｋａ、２０２ｌａと、相関処理部２０３と、を含む。
【００２０】
上述したように、送信する情報に相関があるノード１０２（ｋ、ｌ）について、ノード１０２（ｋ）から送信される無線電波をアンテナを介して受信するノードｋの無線受信部２０１ｋ、ノード１０２（ｌ）から送信される無線電波をアンテナを介して受信するノードｌの無線受信部２０１ｌを含む。なお、一つの無線受信部２０１でノードｋ、ｌが送信する無線電波を受信処理してもよい。
【００２１】
また、ノードｋの受信信号（データ）を復号するノードｋの復号部２０２ｋ、ノードｌの受信信号を復号するノードｌの復号部２０２ｌを含む。復号部２０２ｋと復号部２０２ｌは、それぞれノードｋ、ｌの復号部２０２ｋ、２０２ｌが復号した復号情報を複数（ｎ）保持する復号情報保持部２０２ｋａ、２０２ｌａを内部に有してもよい。
【００２２】
相関処理部２０３は、ノードｋ、ｌの復号部２０２ｋ、２０２ｌが復号処理し、復号情報保持部２０２ｋａ、２０２ｌａに保持されたノードｋ、ｌそれぞれの複数の復号情報に基づき、これら相関がある情報について所定の相関処理を行う。図２Ａの例では、一対のノードｋ、ｌについて相関処理部２０３を記載したが、他の情報に相関がある一対のノードについても、同様に相関処理を行うことができる。
【００２３】
相関処理部２０３は、ノードｋ、ｌの情報について、平均／分散保持部２１３と、平均／分散更新部２１４と、分散／基準値比較部２１５と、分布算出部２１６と、閾値設定部２１７と、を含む。これら平均／分散保持部２１３〜分布算出部２１６は、いずれもノードｋ、ｌの情報の差について、それぞれ算出を行う。
【００２４】
すなわち、平均／分散保持部２１３は、復号部２０２ｋ、２０２ｌから出力されるノードｋ、ｌの情報の差の平均値と分散を保持する。平均／分散更新部２１４は、平均／分散保持部２１３が保持するノードｋ、ｌの情報の差の平均値と分散を更新する。
【００２５】
この平均／分散更新部２１４は、例えば、平均値の更新は、下記式（１）に基づき算出し、分散の更新は、下記式（２）に基づき算出する。
【００２６】
【数１】
2016005262.tif 000003
【００２７】
但し、Ｘｋn：ノードｋの（新しく受信した）ｎ番目の情報、Ｘｌn：ノードｌの（新しく受信した）ｎ番目の情報、ｇ：重み計数（１以下）
【００２８】
分散／基準値比較部２１５は、平均／分散更新部２１４が更新出力するノードｋ、ｌの情報の差の平均値と分散を閾値設定部２１７に設定された閾値と比較する。この分散／基準値比較部２１５は、分散が閾値（基準値）より小さい場合、分布算出部２１６による処理を実行させる。分布算出部２１６は、分散／基準値比較部２１５が出力するノードｋ、ｌの情報の差の分布（分布の形）を算出する。
【００２９】
合成復号部２２１は、ノードｋ、ｌの復号部２０２（２０２ｋ、２０２ｌ）が出力する復号後の信号を分布算出部２１６が出力するノードｋ、ｌの情報の差の分布に基づきノードｋ、ｌの情報を合成復号し、データとして出力する。後述するが、合成復号部２２１は、ノードｋ、ｌの情報の差の分散が予め定めた閾値より小さい場合に合成復号を行い、大きい場合には合成復号を行わず、復号部２０２（２０２ｋ、２０２ｌ）の出力をそのまま出力する。
【００３０】
（アクセスポイントのハードウェア構成例）
図２Ｂは、実施の形態１にかかるアクセスポイントのハードウェア構成例を示す図である。アクセスポイント１０１は、無線機２５１と、ＣＰＵ（信号処理部）２５２と、メモリ２５３と、を含む。
【００３１】
図２Ａに示した無線受信部２０１は、図２Ｂに示した無線機２５１を用いて実現できる。図２Ａに示した復号部２０２と、相関処理部２０３のうち、平均／分散更新部２１４〜分布算出部２１６は、図２Ｂに示したＣＰＵ２５２を用いて実現できる。また、図２Ａに示した復号部２０２に設けられる復号情報保持部と、相関処理部２０３のうち平均／分散保持部２１３と、閾値設定部２１７の各情報保持機能は、図２Ｂに示したメモリ２５３を用いて実現できる。
【００３２】
図２Ｂに示すＣＰＵ２５２は、メモリ２５３のＲＯＭに格納されたプログラムに基づき、メモリ２５３のＲＡＭを作業用データエリアとして用いプログラム実行することで、図２Ａに示す該当する各機能（復号部２０２、平均／分散更新部２１４〜分布算出部２１６）を実現することができる。
【００３３】
（合成復号部の機能構成例）
図３は、実施の形態１にかかるアクセスポイントの合成復号部の機能ブロック図である。図３の例では、情報に相関があるノードｋ、ｌそれぞれの復号部２０２ｋ、２０２ｌの出力が合成復号部２２１に入力され、合成復号を行う。
【００３４】
この際、合成復号部２２１は、復号をしているノードｋの情報について、ノードｋと異なるノードｌの尤度にノードｋ、ｌ間の確率分布を掛け算して、さらに重みづけした後に、復号ノードｋの情報の尤度を掛け算して尤度を算出する。復号をしているノードｌの情報についても同様に、ノードｋの情報を用いて尤度を算出する。
【００３５】
具体的には、合成復号部２２１は、下記式（３）、（４）に示す計算を行う。
【００３６】
【数２】
2016005262.tif 000004
【００３７】
但し、Ｐｋn：ノードｋの情報ＸｋがＸｋnとなる尤度（確率）、Ｐｌn：ノードｌの情報ＸｌがＸｌnとなる尤度（確率）、Ｒｋｌn-m：Ｘｋn−Ｘｌnの確率分布（平均と分散からガウス分布にしたがって算出）、Ｎ：情報が取り得る場合の数、ｗ：重み係数（１以下）
【００３８】
図３に示す例では、ノードｋ、ｌの情報の相関を生成・利用する例を示しているが、合成復号部２２１では他のノードｊの情報も同時に用いて復号する。合成復号部２２１は、合成復号と、各ノードｋ、ｌの復号を繰り返すことで、通信品質を向上させることができる。この合成復号により、ノードｋ、ｌの情報（信号内容）の確からしさを向上することができるようになる。
【００３９】
（実施の形態１のアクセスポイントの処理手順例）
図４は、実施の形態１にかかるアクセスポイントの処理内容を示すフローチャートである。図２Ａに示したアクセスポイント１０１が行う処理順に説明する。はじめに、アクセスポイント１０１は、ノードｋ用の変数ｋを初期値（ｋ＝１）とし（ステップＳ４０１）、無線受信部２０１ｋでノードｋからの無線電波（信号）を受信する（ステップＳ４０２）。次に、アクセスポイント１０１は、復号部２０２ｋでノードｋの信号を復号する（ステップＳ４０３）。
【００４０】
次に、アクセスポイント１０１は、ノードｌ用の変数ｌを初期値（ｌ＝１）とし（ステップＳ４０４）、平均／分散更新部２１４により、ノードｋ、ｌの情報の差の平均と分散を更新する（ステップＳ４０５）。
【００４１】
次に、アクセスポイント１０１は、分散／基準値比較部２１５により、ノードｋ、ｌの情報の差の分散が基準値（閾値設定部２１７に設定された閾値）未満であるか判断する（ステップＳ４０６）。ノードｋ、ｌの情報の差の分散が基準値未満であれば（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、分布算出部２１６により平均値と分散から分布を作成し（ステップＳ４０７）、ステップＳ４０８に移行する。一方、ノードｋ、ｌの情報の差の分散が基準値以上であれば（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、ステップＳ４０８に移行する。
【００４２】
ステップＳ４０８では、平均／分散更新部２１４により、ｌがＮ未満であるか判断し（ステップＳ４０８）、ｌがＮ未満であれば（ステップＳ４０８：Ｙｅｓ）、ｌをインクリメントし（ステップＳ４０９）、ステップＳ４０５に戻る。一方、ｌがＮに達すれば（ステップＳ４０８：Ｎｏ）、合成復号部２２１によりノードｋの情報に対する合成復号を行う（ステップＳ４１０）。
【００４３】
この後、平均／分散更新部２１４により、ｋがＮ未満であるか判断し（ステップＳ４１１）、ｋがＮ未満であれば（ステップＳ４１１：Ｙｅｓ）、ｋをインクリメントし（ステップＳ４１２）、ステップＳ４０２に戻る。一方、ｋがＮに達すれば（ステップＳ４１１：Ｎｏ）、上記一連の処理を終了する。上記処理により、ノードｋ、ｌそれぞれが送信する情報をいずれも復号出力できる。
【００４４】
上記処理では、保持した平均と分散から、分散が予め設定した閾値より小さい場合に相関を利用して復号を行うが、分散が予め設定した閾値より大きな場合は相関を利用しないで復号する。
【００４５】
（対比例）
図５は、実施の形態１にかかる情報量の増加を説明する図表である。図５（ａ）には、ノードｋ、ｌそれぞれが１０ビットの情報（０〜１０２３までの値）を送信した場合、ノード間の情報を利用したときに増加できる情報量（最大１０ビット）を示す。横軸はノードｋ、ｌ間の情報の差の平均、縦軸は増加可能情報量（ビット）である。図中ｄｖ＝１は情報の差が１、ｄｖ＝２は情報の差が２を示す。
【００４６】
図５（ｂ）には、ビット単位の相関（従来例）を利用した場合に、各ビットで増加できる情報量（最大１ビット）を示す。横軸はノードｋ、ｌ間の情報の差の平均、縦軸は増加可能情報量（ビット）である。この縦軸では、０〜１ビットで複数ビット（仮想的に０．１〜０．９ビット）として表している。ノードｋ、ｌ間の情報の差が小さいときは、上位ビットはノードｋ、ｌ間で同じであるが、情報の差が大きくなると上位ビットも異なる場合が増えて増加可能情報量が減少している。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、ビット単位の相関を用いるよりも、情報単位の相関を用いる方が、増加可能情報量が多いことが分かる。このことは、ビット単位の相関を用いると受信性能が劣化し、情報単位の相関を用いることにより受信性能を向上できることを示している。また、図５（ｂ）に示すように、ビット単位の相関（従来例）を利用した場合、ノード間情報の差が大きくなると、増加可能情報量が減少してしまう。
【００４８】
図６は、実施の形態１の優位性を示す、対比例のビット単位の相関で生じる劣化の具体例を説明する図である。この図には、ノード１０２（ｋ、ｌ）がいずれも山６０１に設置され、アクセスポイント１０１により温度を収集する例を示している。ノードｋは山６０１の山頂に設けられ、ノードｌは山６０１の麓に設けられている。
【００４９】
このような場合、ノードｋ、ｌが検出する情報（温度）について、温度の差はあるが、１日（昼間と夜間）や１年（夏と冬）の温度変化は似た傾向を示す。ノードｋ、ｌの平均値が異なる場合、図５に示すように劣化が大きくなる。図６に示す高度差のある環境でのノードｋ、ｌで温度をセンシングした場合、１日の温度の変化については、ノードｋ、ｌ間で相関がある。しかし、山頂のノードｋは温度が低く、麓のノードｌは温度が高く、差の分散が小さくなるため、このような環境ではビット単位の相関を用いた場合、通信品質の劣化（受信性能劣化）が大きくなる。
【００５０】
図７は、実施の形態１にかかる情報量の増加を説明する図表である。横軸はノード間情報差の標準偏差（分散のルート）、縦軸は増加可能情報量（ビット）である。上述した２つのノード１０２（ｋ、ｌ）それぞれが１０ビット（０〜１０２３までの値）を送信したときに増加できる情報量を示す。図にはノード１０２（ｋ、ｌ）間の情報の差の平均が０を示した。
【００５１】
１．情報のダイナミックレンジ（上記の場合１０ビット＝１０２４）に対して、１桁以上小さい値の２乗、
２．または、０〜１０２３まで一様分布するとした場合の情報の分散１０２４2 ／１２より２桁以上小さい値、
３．である５０2以下の分散とした場合、
実施の形態１のように、情報単位の相関を利用すると、従来例（ビット単位の相関）に対して図７に示すように１ビット以上の情報量増加の効果を有する。また、ノード間で相関を利用しない場合に比して２ビット以上の情報量増加の効果を有する。
【００５２】
そして、分散（標準偏差）が小さいほど増加可能な情報量が急激に大きくなる。図７では、最大の増加可能情報量は１０ビットになり、理由は以下である。２つのノードｋ、ｌで送信可能な情報はトータルで２０ビットである。ここで、２つのノードｋ、ｌの相関が１の場合、２つのノードｋ、ｌで同じ情報を送ることになるため、送信すべき情報は２つのノードｋ、ｌトータルで１０ビットとなり、残り１０ビットが送信可能となるため、最大の増加可能情報量は１０ビットとなる。
【００５３】
このような、ノード１０２（ｋ、ｌ）間の情報の相関を利用しない従来の受信信号処理では各ノードｋ、ｌから送信される通信品質が劣化し、情報量が増加できないため、送信電力を下げることができない。これに対し、実施の形態１のように、ノード１０２（ｋ、ｌ）間の情報の相関を利用して復号を行うことにより、アクセスポイント１０１が受信する通信品質（情報の信頼性）を向上でき、ノード１０２（ｋ、ｌ）送信電力の削減や、より多くの情報の伝送が可能となる。さらには、ノード１０２（ｋ、ｌ）の送信電力を下げても通信品質（受信品質）を維持できるようになる。ノード１０２（ｋ、ｌ）が電池駆動される場合、電池の長寿命化を図ることもできるようになる。
【００５４】
（実施の形態２）
図８は、実施の形態２にかかる時間が異なるノード間の情報の相関を用いる構成例を説明する図である。実施の形態２では、アクセスポイント１０１は、時間が異なるノード間の情報の相関を利用して復号を行う。
【００５５】
図８（ａ）に示すように、時間軸上で、ノード１０２（ｋ、ｌ）は異なる時刻ｔ１，ｔ２…ｔ４…で検出した情報をアクセスポイント１０１に送信する。図８（ｂ）に示すように、実施の形態２では、アクセスポイント１０１は、同じまたは異なるノードｋ、ｌの時刻が異なる情報の相関を利用して復号を行う。
【００５６】
（実施の形態２のアクセスポイントの処理手順例）
図９は、実施の形態２にかかるアクセスポイントの処理内容を示すフローチャートである。図８に示したアクセスポイント１０１が行う処理順に説明する。下記の処理では、同一のノード（例えばノードｋ）で異なる時刻ｘ、ｙの情報の相関を用いる例を説明する。
【００５７】
はじめに、アクセスポイント１０１は、時刻用の変数ｘを初期値（ｘ＝１）とし（ステップＳ９０１）、時刻ｘの無線電波（信号）を受信する（ステップＳ９０２）。次に、アクセスポイント１０１は、時刻ｘの信号を復号する（ステップＳ９０３）。
【００５８】
次に、アクセスポイント１０１は、平均／分散更新部２１４により、異なる時刻用の変数ｙを初期値（ｙ＝１）とし（ステップＳ９０４）、異なる時刻ｘ、ｙの情報の差の平均と分散を更新する（ステップＳ９０５）。
【００５９】
次に、アクセスポイント１０１は、分散／基準値比較部２１５により、時刻ｘ、ｙの情報の差の分散が基準値（閾値設定部２１７に設定された閾値）未満であるか判断する（ステップＳ９０６）。時刻ｘ、ｙの情報の差の分散が基準値未満であれば（ステップＳ９０６：Ｙｅｓ）、分布算出部２１６により平均値と分散から分布を作成し（ステップＳ９０７）、ステップＳ９０８に移行する。一方、時刻ｘ、ｙの情報の差の分散が基準値以上であれば（ステップＳ９０６：Ｎｏ）、ステップＳ９０８に移行する。
【００６０】
ステップＳ９０８では、平均／分散更新部２１４により、ｙがＮ未満であるか判断し（ステップＳ９０８）、ｙがＮ未満であれば（ステップＳ９０８：Ｙｅｓ）、ｙをインクリメントし（ステップＳ９０９）、ステップＳ９０５に戻る。一方、ｙがＮに達すれば（ステップＳ９０８：Ｎｏ）、合成復号部２２１により時刻ｘの情報に対する合成復号を行う（ステップＳ９１０）。
【００６１】
この後、平均／分散更新部２１４により、ｘがＮ未満であるか判断し（ステップＳ９１１）、ｘがＮ未満であれば（ステップＳ９１１：Ｙｅｓ）、ｘをインクリメントし（ステップＳ９１２）、ステップＳ９０２に戻る。一方、ｘがＮに達すれば（ステップＳ９１１：Ｎｏ）、上記一連の処理を終了する。
【００６２】
上記処理では、同一のノード（例えばノードｋ）で異なる時刻ｘ、ｙの情報の相関を用いる例を説明したが、異なるノード（例えばノードｋ、ｌ）で異なる時刻ｘ、ｙの情報の相関を用いても同様に合成復号できる。以上説明した実施の形態２のように、同じノードあるいは異なるノードの時刻が違う情報の相関を利用して復号を行うことで、実施の形態１同様に、通信品質を向上させることができるようになる。なお、異なる時刻ｘ、ｙの分散が予め設定した閾値より小さい場合に相関を利用した復号を行うが、分散が予め設定した閾値より大きな場合は相関を利用せずに復号する。
【００６３】
（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３にかかるアクセスポイントの機能ブロック図である。実施の形態３では、アクセスポイント１０１は、ノード１０２（ｋ、ｌ）から送信された情報の差によって情報の異常検出を行う。
【００６４】
図１０において、実施の形態１（図２Ａ）と同じ構成部には同一の符号を付してある。平均／分散比較部２３１が新たに追加されている点が異なる。平均／分散比較部２３１は、平均／分散保持部２１３が保持するノードｋ、ｌの情報の差の平均値と分散について異常検出を行う。
【００６５】
具体的には、平均／分散比較部２３１は、下記式（５）を計算する。
【００６６】
【数３】
2016005262.tif 000005
【００６７】
式（５）において、ｃ：定数（基準値）、左項は保持された過去の情報に基づく分散、右項は今回の情報の値であり、上記式を満足した場合、情報が異常な値と判断する。
【００６８】
（実施の形態３のアクセスポイントの処理手順例）
図１１は、実施の形態３にかかるアクセスポイントの処理内容を示すフローチャートである。はじめに、アクセスポイント１０１は、ノードｋ用の変数ｋを初期値（ｋ＝１）とし（ステップＳ１１０１）、無線受信部２０１ｋでノードｋからの無線電波（信号）を受信する（ステップＳ１１０２）。次に、アクセスポイント１０１は、復号部２０２ｋでノードｋの信号を復号する（ステップＳ１１０３）。
【００６９】
次に、アクセスポイント１０１は、ノードｌ用の変数ｌを初期値（ｌ＝１）とし（ステップＳ１１０４）、ノードｋ、ｌの情報の差（標準偏差で正規化したときの情報の分布の裾部分）が、予め定めた平均と分散から求まる基準値ｃ未満であるかを判断する（ステップＳ１１０５）。ここで、平均／分散比較部２３１は、ノードｋ、ｌの情報の差が、平均と分散から求まる基準値ｃ以上であれば（ステップＳ１１０５：Ｎｏ）、ノードｋ、ｌの情報が異常な値であると判断し（ステップＳ１１０６）、この異常な旨を通知等して処理を終了する。
【００７０】
一方、平均／分散比較部２３１は、ノードｋ、ｌの情報の差が、平均と分散から求まる基準値ｃ未満であれば（ステップＳ１１０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０７に移行する。ステップＳ１１０７では、平均／分散更新部２１４により、ノードｋ、ｌの情報の差の平均と分散を更新する（ステップＳ１１０７）。
【００７１】
次に、アクセスポイント１０１は、分散／基準値比較部２１５により、ノードｋ、ｌの情報の差の分散が基準値（閾値設定部２１７に設定された閾値）未満であるか判断する（ステップＳ１１０８）。ノードｋ、ｌの情報の差の分散が基準値未満であれば（ステップＳ１１０８：Ｙｅｓ）、分布算出部２１６により平均値と分散から分布を作成し（ステップＳ１１０９）、ステップＳ１１１０に移行する。一方、ノードｋ、ｌの情報の差の分散が基準値以上であれば（ステップＳ１１０８：Ｎｏ）、ステップＳ１１１０に移行する。
【００７２】
ステップＳ１１１０では、平均／分散更新部２１４により、ｌがＮ未満であるか判断し（ステップＳ１１１０）、ｌがＮ未満であれば（ステップＳ１１１０：Ｙｅｓ）、ｌをインクリメントし（ステップＳ１１１１）、ステップＳ１１０５に戻る。一方、ｌがＮに達すれば（ステップＳ１１１０：Ｎｏ）、合成復号部２２１によりノードｋの情報に対する合成復号を行う（ステップＳ１１１２）。
【００７３】
この後、平均／分散更新部２１４により、ｋがＮ未満であるか判断し（ステップＳ１１１３）、ｋがＮ未満であれば（ステップＳ１１１３：Ｙｅｓ）、ｋをインクリメントし（ステップＳ１１１４）、ステップＳ１１０２に戻る。一方、ｋがＮに達すれば（ステップＳ１１１３：Ｎｏ）、上記一連の処理を終了する。
【００７４】
図１２は、実施の形態３にかかる異常検出の閾値の設定を説明する図表である。図１２（ａ）の横軸は標準偏差で正規化したノードｋ、ｌ間の情報（値）の差であり、上記式（５）のｃに対応する。縦軸は差が横軸以上となる確率（正常動作した際に情報が異常と検出する確率）である。縦軸は図１２（ｂ）に示した分布のうち基準値ｃを超えた裾部分Ｓに相当する。
【００７５】
例えば、図１２（ａ）のように標準偏差に対して、ノードｋ、ｌ間の情報の差が３０以上となる確率は０に近いため、標準偏差に対して大きく外れた値となった場合、アクセスポイント１０１は、ノードｋ、ｌが送信する情報（値）に異常が発生していると検出することができる。したがって、図１２（ａ）に示す確率がほぼ無視できる値にｃ（基準値）を設定する。
【００７６】
以上説明したように、各実施の形態によれば、アクセスポイント（無線通信装置）１０１は、互いに情報（値）に相関があるノード１０２が送信する情報差により、情報の平均と分散を求める。そして、分散が予め設定した閾値より小さい場合にガウス分布にしたがった確率分布を求め、この確率分布を使用してノード１０２が送信する情報の合成復号を行う。一方、分散が予め設定した閾値より大きな場合は相関を利用しないで復号する。
【００７７】
これにより、ノード１０２間の情報に相関がある場合、ノード１０２から送信される無線電波の通信性能を改善でき、通信品質を向上できるようになる。また、ノード１０２間の情報の相関を利用して復号することにより、アクセスポイント１０１は、ノード１０２から受信する情報量を増加させることができるようになる。なお、実施の形態では、ノード間の情報全体を保持せずにノード１０２（ｋ、ｌ）間の情報の差の平均と分散を保持するだけでよく、メモリ増大を抑制できる。
【００７８】
また、アクセスポイント１０１は、合成復号について、ノード１０２（ｋ、ｌ）間の相関は復号をしているノードｋと異なるノードｌの尤度にノードｋ、ｌ間の確率分布を掛け算して、さらに重みづけした後に復号ノードｋの情報の尤度を掛け算して尤度を算出する。この尤度を用いて復号処理する。これにより、相関があるノードｋ、ｌの情報の確からしさを向上できるようになる。
【００７９】
また、同じノードで時間が異なる情報の相関を用いて復号を行うこともでき、さらには、異なるノードで時間が異なる情報の相関を用いて復号を行うこともできる。いずれの場合においても、ノード１０２から送信される無線電波の通信性能を改善でき、通信品質を向上できるようになる。
【００８０】
また、ノード１０２（ｋ、ｌ）の情報の差を平均と分散から求まる基準値と比較して、ノードｋ、ｌの情報が異常な値であるか否かを検出でき、アクセスポイント１０１が収集するノード１０２（ｋ、ｌ）の情報内容の異常検出を行うこともできるようになる。
【００８１】
また、上記の各実施の形態では、各ノードの情報の相関がある例として、温度を例に説明したが、温度に限らず相関がある他の情報を利用しても同様に受信信号の精度を改善することができる。また、無線通信システムは、上述したセンサーネットワークに適用するに限らず、複数の送信装置からの情報をアクセスポイント（無線通信装置）が受信する他のネットワークシステムにも同様に適用できる。
【００８２】
上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００８３】
（付記１）複数のノードが送信する情報を受信し、復号する復号方法において、
複数の前記ノードが送信する情報の差を算出して、当該情報の差の平均と分散を求める第１工程と、
前記分散が所定の閾値より小さい場合に、前記平均と分散を用いてガウス分布にしたがった確率分布を求める第２工程と、
複数の前記ノードそれぞれの復号後の情報を、前記確率分布により得られた尤度を用いて合成復号する第３工程と、
を含むことを特徴とする復号方法。
【００８４】
（付記２）前記第３工程では、復号を行う第１ノードと異なる第２ノードの尤度に、前記第１ノードおよび第２ノード間の確率分布を乗算し、前記第１ノードの情報の尤度を乗算して尤度を算出し、当該尤度を用いて前記第１ノードの情報を復号処理する、
ことを特徴とする付記１に記載の復号方法。
【００８５】
（付記３）前記第２工程では、前記閾値を、前記情報のビット数分のダイナミックレンジに対して１桁以上小さい値の２乗、または前記情報の分散に対して２桁以上小さい値に設定したことを特徴とする付記１または２に記載の復号方法。
【００８６】
（付記４）前記第１工程では、同一または異なる複数の前記ノードが送信する異なる時刻の情報の差を算出して、当該情報の差の平均と分散を求め、
前記第３工程では、同一または異なる複数の前記ノードが送信する異なる時刻の情報を復号する、
ことを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の復号方法。
【００８７】
（付記５）前記第１工程の後、複数の前記ノードが送信する前記情報の差が、予め定めた基準値より大きければ、前記情報の内容が異常であると判断する第４工程、
を含むことを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の復号方法。
【００８８】
（付記６）複数のノードが送信する情報を受信し、復号する無線通信装置において、
複数の前記ノードが送信する情報の差を算出して、当該情報の差の平均と分散を求め、前記分散が所定の閾値より小さい場合に、前記平均と分散を用いてガウス分布にしたがった確率分布を求める信号処理部と、
複数の前記ノードそれぞれの復号後の情報を、前記確率分布により得られた尤度を用いて合成復号する合成復号部と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【００８９】
（付記７）前記合成復号部は、復号を行う第１ノードと異なる第２ノードの尤度に、前記第１ノードおよび第２ノード間の確率分布を乗算し、前記第１ノードの情報の尤度を乗算して尤度を算出し、当該尤度を用いて前記第１ノードの情報を復号処理する、
ことを特徴とする付記６に記載の無線通信装置。
【００９０】
（付記８）前記情報の差の平均と分散を格納するメモリを備え、前記信号処理部は、前記メモリから前記情報の差の平均と分散を読み出すことを特徴とする付記６または７に記載の無線通信装置。
【符号の説明】
【００９１】
１００  無線通信システム
１０１  アクセスポイント
１０２  ノード（ｋ、ｌ）
２０１（２０１ｋ、２０１ｌ）  無線受信部
２０２（２０２ｋ、２０２ｌ）  復号部
２０２ｋａ、２０２ｌａ  復号情報保持部
２０３  相関処理部
２１３  平均／分散保持部
２１４  平均／分散更新部
２１５  分散／基準値比較部
２１６  分布算出部
２１７  閾値設定部
２２１  合成復号部
２３１  平均／分散比較部
２５１  無線機
２５２  ＣＰＵ（信号処理部）
２５３  メモリ
【図１】
2016005262.tif 000006
【図２Ａ】
2016005262.tif 000007
【図２Ｂ】
2016005262.tif 000008
【図３】
2016005262.tif 000009
【図４】
2016005262.tif 000010
【図５】
2016005262.tif 000011
【図６】
2016005262.tif 000012
【図７】
2016005262.tif 000013
【図８】
2016005262.tif 000014
【図９】
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【図１０】
2016005262.tif 000016
【図１１】
2016005262.tif 000017
【図１２】
2016005262.tif 000018
【図１３】
2016005262.tif 000019
【図１４】
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