(57)【要約】【解決手段】  説明する例において、雑音軽減連続波周波数変調レーダ（２００）が、レーダ信号を生成するための送信器（２０２）と、反射レーダ信号（２３２）を受信するための受信器（２０４）とを含み、受信した反射レーダ信号（２３２）に応答して及びローカル発振器（ＬＯ）信号（２１０）に応答してベースバンド信号を生成するためのミキサ（２６２，２６３）、並びに、送信器と、受信器におけるミキサのＬＯ入力と、ミキサによって生成されるベースバンド信号とのうちの少なくとも１つに結合される、信号シフタ（２１２，２９９，２８４，２８８）を含む。他の周辺オブジェクトの検出に対する、近傍オブジェクトからの強い反射や送信アンテナ（２３０）から受信アンテナ（２４０）への電磁結合など、干渉体に関連付けられる振幅雑音又は位相雑音の影響は、干渉体周波数及び位相オフセットに応答して信号シフタを構成することによって低減される。【選択図】  図２
2020180991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路であって、
レーダ信号を送信するための送信器と、
反射レーダ信号を受信するための受信器であって、前記反射レーダ信号が干渉体信号を含み、前記干渉体信号が、関連付けられる振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも１つを含む、前記受信器と、
前記送信器及び前記受信器の一方における信号シフタ、
を含み、
前記信号シフタが、前記反射レーダ信号に含まれる前記干渉体信号を信号シフトするように動作可能であり、前記信号シフトが、周波数シフトと、位相シフトと、周波数シフト及び位相シフト両方とのうちの１つを含み、前記信号シフタが、前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも１つを抑制するように構成される、回路。
【請求項２】
請求項１に記載の回路であって、
前記受信レーダ信号を処理するように、並びに、干渉体信号の周波数及び位相を推定するように動作可能な推定器を更に含み、前記信号シフタが、前記干渉体信号の周波数及び位相の前記推定に応答して、前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音及び位相雑音のうちの少なくとも１つを抑制するように構成される、回路。
【請求項３】
請求項１に記載の回路であって、
前記受信器が、前記受信レーダ信号に応答して及びローカル発振器（ＬＯ）信号に応答してベースバンド信号を生成するためのミキサを含み、前記ベースバンド信号が実部及び虚部を含み、前記信号シフタが、前記ベースバンド信号を受信するために、及びこれに応答して、シフトされるベースバンド信号を生成するために、前記ミキサに結合され、前記シフトされるベースバンド信号の前記実部及び虚部の一方を選択するために前記信号シフタにマルチプレクサが結合される、回路。
【請求項４】
請求項３に記載の回路であって、
前記信号シフタが、前記シフトされるベースバンド信号に含まれる前記干渉体信号が実質的にゼロ周波数を有するように構成される、回路。
【請求項５】
請求項４に記載の回路であって、
前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカートが、前記シフトされるベースバンド信号の前記実部及び前記虚部のうちの選択されなかった方のみに実質的に含まれ、前記干渉体信号に関連付けられる前記位相雑音スカートが、前記シフトされるベースバンド信号の前記実部及び前記虚部のうちの前記選択される他方に実質的に含まれる、回路。
【請求項６】
請求項３に記載の回路であって、
前記マルチプレクサの選択が、前記シフトされるベースバンド信号の前記実部及び虚部における相対的な雑音レベルに基づいて決定される、回路。
【請求項７】
請求項３に記載の回路であって、
ＦＦＴプロセッサを更に含み、前記ＦＦＴプロセッサが、前記シフトされるベースバンド信号のＦＦＴを行なうように、及び、前記干渉体信号に対応するＦＦＴビン周辺の共役偶成分及び共役奇成分の少なくとも１つを抽出するように、及び、前記干渉体信号に関連付けられる振幅雑音スカート及び位相雑音スカートの少なくとも１つを抑制するように動作可能である、回路。
【請求項８】
請求項１に記載の回路であって、
前記受信器が、前記受信レーダ信号に応答して及びローカル発振器（ＬＯ）信号に応答してベースバンド信号を生成するためのミキサを含み、
前記信号シフタが前記送信器に含まれており、前記信号シフタが、前記ベースバンド信号に含まれる前記干渉体信号がおよそゼロ周波数を有するように、及び、前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音及び位相雑音のうちの少なくとも１つが抑制されるように構成される、回路。
【請求項９】
請求項１に記載の回路であって、
前記信号シフタ構成が、前記干渉体信号に関連付けられる振幅雑音スカート及び位相雑音スカートの相対的レベルに基づいて決定される、回路。
【請求項１０】
システムであって、
送信器から受信されるレーダ信号を送信するための送信アンテナと、
反射レーダ信号を受信するための受信器アンテナであって、前記反射レーダ信号が干渉体信号を含み、前記干渉体信号が、関連付けられる振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも１つを含む、前記受信器アンテナと、
前記受信器アンテナから前記反射レーダ信号を受信するための受信器と、
前記送信器及び前記受信器の一方に配置される信号シフタ、
を含み、
前記信号シフタが、前記反射レーダ信号に含まれる前記干渉体信号を信号シフトするように動作可能であり、前記信号シフトが、周波数シフトと、位相シフトと、周波数シフト及び位相シフト両方とのうちの１つを含み、前記信号シフタが、前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも１つを抑制するように構成される、システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムであって、
前記干渉体信号が、前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記送信された信号の電磁結合の結果である、システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のシステムであって、
前記干渉体信号が、前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記送信された信号の直接電磁結合の結果である、システム。
【請求項１３】
請求項１０に記載のシステムであって、
前記干渉体信号が、前記送信されたレーダ信号を反射する近傍オブジェクトの結果である、システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムであって、
前記近傍オブジェクトが、前記受信器アンテナに対して実質的に固定されている、システム。
【請求項１５】
請求項１０に記載のシステムであって、
前記受信器アンテナが車両のシャーシに取り付けられる、システム。
【請求項１６】
請求項１０に記載のシステムであって、
シャーシを更に含み、前記干渉体信号が、前記シャーシによる前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記送信された信号の反射を含む、システム。
【請求項１７】
方法であって、
反射レーダ信号を受信することであって、前記反射レーダ信号が干渉体信号を含み、前記干渉体信号が、関連付けられる振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも１つを含む、前記受信すること、
前記干渉体信号を信号シフトすることであって、前記信号シフトすることが、周波数シフトと、位相シフトと、周波数シフト及び位相シフト両方とのうちの１つを含む、前記信号シフトすること、及び、
前記干渉体信号の前記信号シフトに応答して、前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも１つを抑制すること、
を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
送信信号を送信することを含み、前記反射レーダ信号が、前記送信された送信信号に応答して生成される、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記干渉体信号が、送信アンテナから受信アンテナへの前記送信された信号の電磁結合の結果である、方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法であって、
前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも１つの前記抑制に応答して、車両を制御することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
レーダシステムは、受信レーダ信号における情報の存在を検出するため信号分析に依存する。こうした情報を検出する能力は、受信レーダ信号における雑音の存在によって低下する。こうした雑音には、レーダの送信器によって送信されたレーダ波に導入される振幅及び位相の雑音、並びに、レーダの受信器のミキサに導入される振幅及び位相の雑音が含まれる。集積回路（例えば、相補型金属酸化物半導体（「ＣＭＯＳ」）技術を用いて製造される）は、多くのレーダシステムの機能性及び可搬性を向上させるために用いられる。しかしながら、ＣＭＯＳ技術に基づく集積回路を用いるレーダシステムはしばしば大量の雑音を含み、この雑音がこうしたレーダシステムの感度を低下させる。
【発明の概要】
【０００２】
説明する例において、雑音軽減連続波周波数変調（ＣＷＦＭ）レーダが、反射レーダ信号を受信するための受信器と、受信された反射レーダ信号に応答して及びローカル発振器（ＬＯ）信号に応答して、ベースバンド信号を生成するためのミキサとを含む。少なくとも１つの例において、ベースバンド信号は、受信された反射レーダ信号に応答して生成され、干渉体の周波数オフセット及び位相オフセットによって信号シフトされ、ここで、干渉体は、送信レーダ信号を反射する近隣リフレクタによって生じる強い反射を含む受信レーダ信号の一部である。周波数シフトされたベースバンド信号の実部及び／又は虚部は、レーダ周辺のオブジェクトの存在及び位置を検出するために更に処理される。したがって、近傍オブジェクトが、受信器アンテナ（及び／又は、ＣＷＦＭシステム自体）に対して実質的に固定されており及び／又はレーダリターン信号が望ましくない、レーダ信号反射オブジェクトであり得る。
【０００３】
別の例において、送信レーダ信号は、干渉体の周波数オフセット及び位相オフセットによって信号シフトされ、受信レーダ信号は、レーダ周辺のオブジェクトの存在及び位置を検出するために更に処理される。こうした例において、干渉体に関連付けられる振幅雑音又は位相雑音スカートが減少し、雑音軽減連続波周波数変調レーダによる周辺オブジェクトの存在及び位置の検出の精度及び感度は、従来の装置及び方法に比べて向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】例示の実施形態の例示的電子デバイスを示す。
【０００５】
【図２】例示の実施形態の雑音軽減ＦＭＣＷ（周波数変調連続波）レーダシステムのブロック図である。
【０００６】
【図３ａ】例示の実施形態の反射ＦＭＣＷレーダシステム信号の周波数波形図である。
【０００７】
【図３ｂ】例示の実施形態のＦＭＣＷレーダシステム信号の周期性及び周波数レンジの周波数波形図である。
【０００８】
【図４】例示の実施形態の雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステム信号の振幅波形図である。
【０００９】
【図５】例示の実施形態の雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステム信号のミキサ出力スペクトル図である。
【００１０】
【図６】例示の実施形態のソフトウェア支援信号シフトを用いるプロセスフローチャートである。
【００１１】
【図７】例示の実施形態の雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステムのシミュレーションの、入力ベースバンド信号及び処理されたベースバンド信号の周波数波形図である。
【００１２】
【図８】例示の実施形態のハードウェア支援信号シフトを用いるプロセスフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
システムは、更に別のシステムのサブシステムであり得る。第１のデバイスが第２のデバイスに結合される場合、その接続は直接的電気接続を介して、又は他のデバイス及び接続を介する間接的電気接続を介して、成され得る。「較正」という用語は、「テスト」という言葉の意味を含み得る。「入力」という用語は、ＰＭＯＳ（ポジティブ型金属酸化物半導体）又はＮＭＯＳ（ネガティブ型金属酸化物半導体）のソース又はドレインのいずれか（或いは、コンテキストが示すゲートなどの制御入力の場合もある）を意味し得る。「パルス」という用語は、周期波形など、波形の一部を意味し得る。「トランシーバ」という用語は、送信器及び受信器の意味を含み、送信器及び受信器は相互に独立して動作可能である（例えば、トランシーバを含むシステムの動作の間、どちらもオンであり得、いずれかがオンであり得、及びどちらもオフであり得る）。
【００１４】
図１は、或る実施形態に従った例示的コンピューティングシステム１００を示す。例えば、コンピューティングシステム１００は、コンピュータ、電子制御「ボックス」又はディスプレイ、通信機器（送信器を含む）、或いは、無線周波数信号を生成するように配置される任意の他のタイプの電子システムなどの、電子システム１２９であるか、又は電子システム１２９に組み込まれる。
【００１５】
いくつかの実施形態において、コンピューティングシステム１００は、メガセル又はシステムオンチップ（ＳｏＣ）を含み、メガセル又はシステムオンチップ（ＳｏＣ）は、ＣＰＵ  １１２（中央処理ユニット）、ストレージ１１４（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、及び電源１１０などの制御論理を含む。例えば、ＣＰＵ  １１２は、ＣＩＳＣタイプ（複合命令セットコンピュータ）ＣＰＵ、ＲＩＳＣタイプＣＰＵ（縮小命令セットコンピュータ）、ＭＣＵタイプ（マイクロコントローラユニット）、又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）であり得る。ストレージ１１４（これは、オンプロセッサキャッシュ、オフプロセッサキャッシュ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、又はディスクストレージなどのメモリであり得る）は、ＣＰＵ  １１２によって実行されるとき、コンピューティングシステム１００に関連付けられる任意の適切な機能を実行する、一つ又は複数のソフトウェアアプリケーション１３０（例えば、埋め込みアプリケーション）を記憶する。
【００１６】
ＣＰＵ  １１２は、ストレージ１１４から頻繁にアクセスされる情報を記憶する、メモリ及び論理を含む。コンピューティングシステム１００はしばしば、ＵＩ（ユーザインターフェース）１１６を用いてユーザによって制御され、ＵＩ  １１６は、ソフトウェアアプリケーション１３０の実行の間、ユーザに出力を提供し、ユーザから入力を受信する。出力は、ディスプレイ１１８、表示灯、スピーカ、及びバイブレーションを用いて提供される。入力は、オーディオ及び／又はビデオ入力（音声又は画像認識を用いるなど）、並びに、キーパッド、スイッチ、近傍検出器、ジャイロ、及び加速度計などの、電気的及び／又は機械的デバイスを用いて受信される。ＣＰＵ  １１２は、Ｉ／Ｏ（入力出力）ポート１２８に結合され、Ｉ／Ｏポート１２８は、ネットワーク化デバイス１３１から入力を受信する（及び／又はネットワーク化デバイス１３１に出力を提供する）ように構成されるインターフェースを提供する。ネットワーク化デバイス１３１は、コンピューティングシステム１００との二地点間通信及び／又はネットワーク化通信が可能な任意のデバイスを含み得る。コンピューティングシステム１００はまた、有形の非一時的媒体（フラッシュメモリなど）、及び／又は、有線又は無線の媒体を含む、周辺装置及び／又はコンピューティングデバイスに結合され得る。これら及びその他の入力及び出力デバイスは、無線又は有線の接続を用いて外部デバイスによってコンピューティングシステム１００に選択的に結合される。例えば、ストレージ１１４は、ネットワーク化デバイス１３１によってアクセスされ得る。
【００１７】
ＣＰＵ  １１２はＩ／Ｏ（入力出力）ポート１２８に結合され、Ｉ／Ｏポート１２８は、有形（例えば、「非一時的」）媒体（フラッシュメモリなど）、及び／又は、有線又は無線の媒体（ＪＴＡＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｔｅｓｔ  Ａｃｔｉｏｎ  Ｇｒｏｕｐ）インターフェースなど）を含む、周辺装置及び／又はコンピューティングデバイス１３１から入力を受信するように（及び／又は、それらへ出力を提供するように）構成されるインターフェースを提供する。これら及びその他の入力及び出力デバイスは、無線又は有線の接続を用いて外部デバイスによってコンピューティングシステム１００に選択的に結合される。ＣＰＵ  １１２、ストレージ１１４、及び電源１１０は、外部電源（図示せず）に結合され得るか、又はローカル電力源（バッテリ、太陽電池、オルタネータ、誘導電界、燃料電池、及びキャパシタなど）に結合され得る。
【００１８】
コンピューティングシステム１００は、雑音軽減周波数変調連続波（ＦＭＣＷ）レーダ１３８を含む。雑音軽減ＦＭＣＷレーダ１３８は、レーダ信号における情報の検出可能性を低減させる雑音の存在及び影響を低減させるための方法及び装置を含む。例えば、開示される雑音軽減ＦＭＣＷレーダ１３８は、送信器・受信器結合及び／又は近傍オブジェクト反射に関連付けられる振幅及び位相の雑音を低減させ、これによって遠方オブジェクトの検出及び長距離性能が向上する。したがって、長距離性能は任意選択で、ＦＭＣＷレーダ１３８の無線周波数（ＲＦ）構成要素などのようにより多くの電力を消費することなく改善される。
【００１９】
図２は、実施形態に従った、雑音軽減ＦＭＣＷ（周波数変調連続波）レーダシステムのブロック図である。概して説明すると、雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステム２００が、送信器２０２、受信器２０４、推定器２８２、レーダＦＦＴ（高速フーリエ変換）プロセッサ２９０などのＤＳＰ、及びシフトコントローラ２９２を含む。雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステムは、干渉体信号に関連付けられる振幅雑音及び位相雑音のうちの少なくとも１つの影響を低減（例えば、軽減又は抑制）させるように配される。
【００２０】
概して説明するレーダシステム２００の動作において、推定器２８２は、ＡＤＣ出力で干渉体信号の周波数及び位相の値を決定するために用いられる。例えば、干渉体信号は、送信アンテナ２３０によって送信され、受信器アンテナ２４０によって（例えば、直接的に）受信される信号の、直接結合が原因で生じる。少なくとも１つの例において、直接結合は２本のアンテナ間の電磁結合が原因で生じる。干渉体信号は、レーダ装置が後部（又は内部）に搭載された車両シャーシなど、レーダ装置に相対的に近い既知のオブジェクトによって、受信器アンテナに送信された信号の強反射（又は近傍オブジェクト反射）も指し得る。
【００２１】
送信器２０２は、任意選択の信号シフタ２１２及び任意選択の（ＬＯ）信号シフタ２９９を含む。考察の便宜上、信号シフタ２１２の機能性を以下で説明する。信号シフタ２９９は、図８を参照するなどして、以下でより具体的に考察する。バイパス信号（例えば、ＢＹＰＡＳＳ−ＬＯ及び／又はＢＹＰＡＳＳ−ＲＦ）がアサートされるとき、所与の信号シフタの出力は所与の信号シフタの入力と実質的に同じである。
【００２２】
信号シフタ２１２及び／又は２８４は、送信信号のスペクトル及び／又は受信信号のスペクトルを、干渉体信号の決められた大きさの周波数及び位相だけシフトするようにプログラミングされる。信号シフタ２８４の出力は、一般に、シフトされたベースバンド信号、並びに信号シフト後の干渉体信号の周波数及び位相と称され、一方、信号シフタ２８４の出力は、シフトされたベースバンド信号における干渉体オフセット周波数及び位相と称される。（例えば、シフトされたベースバンド信号は、９０度の倍数を実質的に中心とする実質的にゼロの周波数及び位相を有する。）決められた大きさの干渉（例えば、干渉体信号）の周波数及び位相だけスペクトルをシフトすることによって、アンテナ結合（又は近傍オブジェクト反射、どちらか優勢な方）を、信号シフタ２８４の出力で、ＤＣ信号（例えば、０Ｈｚの直流信号）に変換させる。したがって、干渉体信号に関連付けられる実質的にすべての振幅雑音が、Ｉチェーン信号（例えば、構成要素２６２、２６４、２７０、及びそれ以降を介する信号チェーン）内に存するが、Ｑチェーン信号には実質的にこうした振幅雑音はない。加えて、干渉体に対応する実質的にすべての位相雑音が、Ｑチェーン信号（例えば、構成要素２６３、２６５、２７２、及びそれ以降を介する信号チェーン）内に存するが、Ｉチェーン信号には実質的にこうした位相雑音はない。レーダＦＦＴプロセッサ２９０は、システムにおける振幅雑音が優勢であるとき、更なるレーダ処理のためにＱチェーン信号を受信するように動作可能であり、位相雑音が優勢であるとき、Ｉチェーン信号を受信するように動作可能である。
【００２３】
初期信号シフトは、ＲＦ信号シフタ２１２、ＬＯ信号シフタ２９９、及び／又はデジタル信号シフタ２８４によって成される。ＲＦ信号シフタ２１２、ＬＯ信号シフタ２９９、及びデジタル信号シフタ２８４は、構成要素のうちの少なくとも１つが存在する場合などの、「任意選択」の構成要素である。例えば、ＲＦ信号シフタ２１２及びデジタル信号シフタ２８４の両方が存在する場合、ＲＦ信号シフタ２１２及びデジタル信号シフタ２８４の両方の信号シフトの合計は、単独で使用されるＲＦ信号シフタ２１２又はデジタル信号シフタ２８４のいずれかの信号シフトに等しい。以下で説明するように、信号シフトは、レーダＦＦＴプロセッサ２９０による近傍オブジェクト反射信号の処理によって（例えば、較正ルーチンの間に）決定される。信号シフトは、周波数シフト、位相シフトの１方、又はその両方である。
【００２４】
送信器２０２、送信器アンテナ２３０、受信器２０４、受信アンテナ２４０、ＤＳＰ（レーダＦＦＴプロセッサ２９０など）、及びシフトコントローラ２９２は、任意選択で、（例えば、自動車又はトラックなどの車両の）シャーシ２０６上に取り付けられるか、又はシャーシ２０６に相対的に近接して（例えば、数センチメートル）位置決めされる。シャーシ２０６は、同じく（例えば、送信器２０２及び受信器２０４に加えて）シャーシ２０６に取り付けられる近傍オブジェクトリフレクタ２０８（例えば、車両バンパー）を含み、送信される電波を近傍オブジェクトリフレクタ２０８に反射させるようになっている。近傍オブジェクトリフレクタ２０８は、受信器アンテナ（及び／又は、ＣＷＦＭシステム自体）に対して実質的に固定されており、及び／又は、レーダリターン信号が望ましくない、レーダ信号反射オブジェクトであり得る。近傍オブジェクトリフレクタ２０８による送信電波の反射は、本明細書における開示に従って、較正及び動作ルーチンを用いて検出及び軽減される。シャーシ２０６は、任意選択で、送信される信号の一部を直接的に（例えば、ほぼ直接的に）受信器に対して同様に反射させる、レーダ装置の保護ハウジング又はケーシングも指す。
【００２５】
送信器２０２は、ＬＯ（ローカル発振器）システム２１０、ＰＡ（電力増幅器）２２０、及び送信アンテナ２３０を含む。受信器２０４は、受信器アンテナ２４０、ＬＮＡ（低雑音増幅器）２５０、ミキサ２６０、並びに、同相（Ｉ）及び直交位相（Ｑ）のＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）２７０及び２７２（それぞれ）を含む。任意選択で、送信器２０２及び受信器２０４は、統合トランシーバとして具現化される。或る実施形態において、雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステム２００の構成要素が、印刷回路基板上にアンテナを形成することによって、及び、印刷回路基板上に一つ又は複数の集積回路（その中に、ＬＯ２１０、送信器２０２、及び受信器２０４が形成される）を取り付けることによって、アセンブルされる。
【００２６】
動作の間、ＬＯシステム２１０は、ＰＡ２２０の入力を駆動させるのに好適な伝送周波数を有するＬＯ出力信号を生成するように動作可能である。下記の図３ａ及び図３ｂを参照して以下で説明するように、ＬＯシステム２１０出力信号は、経時的に変動する周波数を有する。例えば、ＬＯシステム２１０出力信号は、予め決められた値（例えば、７７ＧＨｚ）から周波数掃引を開始し、予め決められた持続時間（例えば、２０μｓ）の間、一定の率（例えば、１００ＭＨｚ／μｓ）で増加する。ＬＯシステム２１０出力は、周波数掃引が、予め決められた持続時間の各インタバルで周期的に反復されるように、最高周波数から最低周波数へと相対的に急速に遷移する。（様々な実施形態において、周波数掃引は、任意選択で、より高い周波数から始まり、最低周波数に達するまで徐々に下降し、最高周波数へと急速に戻る。）
【００２７】
ＰＡ２２０は、ＬＯシステム２１０から伝送周波数のＬＯシステム２１０出力信号を（存在する場合は、ＲＦ信号シフタ２１２を介して）受信するように動作可能である。これに応答して、ＰＡ２２０はＬＯシステム２１０出力信号を増幅する。増幅されたＬＯ出力信号は送信アンテナ２３０に結合され、増幅されたＬＯ出力信号は送信信号２３２として送信される。送信信号２３２は電波信号として送信され、電波信号は、（検出及び分析されることが所望される、一つ又は複数の様々な周辺オブジェクトによる電波信号の反射に加えて）受信器２０４の受信器アンテナ２４０に結合される。送信アンテナから受信アンテナへの結合は、それが受信器によって受信される信号内に存在することで、回路及びプロセッサが受信器出力を用いて、検出及び分析されることが所望される周辺オブジェクトの存在及び位置を検出することが困難になるため、通常は、意図的でなく、また望ましくない。例えば、送信アンテナ２３０と受信器アンテナ２４０との間の意図的でない及び／又は望ましくない電磁（ＥＭ）干渉又はＥＭ結合などに起因して、受信された電波信号は、検出されるべき周辺オブジェクトによって反射される送信信号２３２の正確なコピーではない。
【００２８】
ＬＮＡ２５０は、受信器アンテナ２４０から受信電波信号を受信するように、及び、受信電波信号を増幅するように、動作可能である。増幅された受信電波信号は、ミキサ２６０の同相信号ミキサ（ミキサＩ）２６２及び直交位相信号ミキサ（ミキサＱ）２６３に結合される。ＬＯシステム２１０出力信号はまた、ＩＱ（同相／直交位相）スプリッタモジュール２６１に結合され、これに応答してＩＱスプリッタモジュール２６１は、２つの信号ＬＯＩ（ローカル発振器同相）及びＬＯＱ（ローカル発振器直交）をつくる。ＬＯＩ及びＬＯＱの位相は９０度離れており、ＬＯシステム２１０出力信号と同じ周波数を有する。ＬＯＩ及びＬＯＱ信号は、同相信号ミキサ２６２及び直交位相信号ミキサ２６３によって、ＬＮＡ出力信号とそれぞれミックスされる。
【００２９】
同相信号ミキサ２６２及び直交位相信号ミキサ２６３の出力は、ＩＦ増幅器同相（ＩＦＡ  Ｉ）２６４及びＩＦ増幅器直交位相（ＩＦＡ  Ｑ）２６５の入力にそれぞれ結合される。同相信号ミキサ２６２及び直交位相信号ミキサ２６３は、ＬＯシステム２１０によって生成されるＬＯ出力信号に応答して増幅電波信号をダウンコンバートするように、及び、増幅電波信号に応答してベースバンド信号を生成するように、動作可能である。ＩＦ増幅器同相２６４及びＩＦ増幅器直交位相２６５の出力は、ＡＤＣ同相（ＡＤＣ  Ｉ）２７０及びＡＤＣ直交位相（ＡＤＣ  Ｑ）２７２の入力にそれぞれ結合される。ＡＤＣ同相２７０及びＡＤＣ直交位相２７２のデジタル出力は、一つ又は複数の後続のデジタル信号処理モジュールによって、複合ＡＤＣ出力（又は単に、「ＡＤＣ出力」）として、集合的に受信される。複合ＡＤＣ出力は、ＡＤＣ  Ｉ出力＋ｊ×ＡＤＣ  Ｑ出力として表され、この式でｊは−１の平方根である。ＡＤＣ  Ｉ出力は複合ＡＤＣ出力の実部を表し、ＡＤＣ  Ｑは複合ＡＤＣ出力の虚部を表す。例えば、複合ＡＤＣ出力は、雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステム２００に対する、反射オブジェクトの存在並びに相対的な位置及び速度を検出するために、レーダＦＦＴプロセッサ２９０によって「ダウンストリーム」に処理及び分析される。こうした処理には、任意選択で、反射レーダ信号において対象のオブジェクトの改良情報を有する時間ドメイン信号を生成するために、スペクトル差の変換を行なうことが含まれる。
【００３０】
本明細書で説明するように、任意選択でハードウェア（例えば、アナログ）、ソフトウェア（例えば、デジタル）、及び／又はそれらの組み合わせで実装される、様々な実施形態が開示される。したがって、ミキサ２６０の出力並びにＡＤＣ２７０及び２７２の出力は機能的に同様であり、ミキサ２６０の出力がＡＤＣ２７０及び２７２の出力のアナログバージョンである点、並びに、ＡＤＣ２７０及び２７２の出力がデジタル的にフィルタリングされている点が異なっている。これらの信号はどちらも、本明細書ではベースバンド信号と称され、一方、ミキサ２６０又はＡＤＣ２７０及び２７２の出力における干渉体信号の周波数及び位相は、ベースバンド信号における干渉体オフセット周波数及び位相と称される。
【００３１】
ＡＤＣ（複合）出力は、デジタル信号シフタ２８４（存在し、イネーブルされる場合）を介してマルチプレクサ２８６に結合される。デジタル信号シフタ２８４は、周波数シフトω１（例えば、ωＡＮＴ）、位相シフトφ１（例えば、φＡＮＴ）の一方又はその両方である、信号シフト値を用いてプログラミングされる。デジタル信号シフタ２８４は、下記の式に従って、周波数及び位相シフトを行なうように動作可能であり、
ｙ（ｎ）＝ｘ（ｎ）×ｅ（ｊω１×ｎ×Ｔｓ＋φ１）          （１）
式（１）において、ｙ（ｎ）は信号シフタ２８４出力であり、ｘ（ｎ）は（例えば、デジタル信号シフタ２８４の入力に結合されるような）ＡＤＣ出力であり、Ｔｓはサンプリングクロック期間（例えば、ＡＤＣ  Ｉ  ２７０及びＡＤＣ  Ｑ２７２のサンプリングレートの逆数）であり、ｎはサンプルインデックス（例えば、ｎは０、１、２、３、・・・である）を表す。したがって、デジタル信号シフタ２８４の出力は、実部及び虚部を伴う複合信号でもある（例えば、信号シフトされたＡＤＣ  Ｉ  ２７０出力及び信号シフトされたＡＤＣ  Ｑ２７２をそれぞれ有し、ここで復号出力信号は周波数及び／又は位相でシフトされる）。周波数シフトω１及び位相シフトφ１は、ラジアン／Ｈｚ及びラジアンで周波数及び位相を表し、デジタルワードの単位の大きさとシフト量の周波数（Ｈｚ）及び位相（ラジアン）との間の既知の関係を有するデジタルワード（例えば、２進数）として表される。
【００３２】
マルチプレクサ２８６は、受信される複合信号の実部及び虚部のいずれか（又は、バイパスモードの場合などは両方）を選択するように、及び、受信された複合信号の選択部分をダウンストリーム処理のために転送するように、動作可能である。デジタル信号シフタ２８４が存在し、イネーブルされるとき、マルチプレクサ２８６の受信された複合信号は、デジタル信号シフタ２８４の出力である。デジタル信号シフタ２８４がイネーブルされないとき、受信された複合信号はＡＤＣ（複合）出力である。
【００３３】
受信された複合信号の実部又は虚部の選択は、システムにおける振幅雑音と位相雑音との比較に応答して成される。例えば、比較は、特定システムの設計後、及びデプロイメントの前（例えば、どの信号部分が主により多くの雑音を含むかを決定するために、特定システムが出荷前にテストされる場合）に成される。また、比較は、任意選択で、受信された複合信号のそれぞれの実部及び虚部の信号対雑音比を決定するために、レーダＦＦＴプロセッサ２９０を用いることによって動的に（例えば、デプロイメント後）成される。
【００３４】
マルチプレクサ２８６の選択入力は、システムにおける振幅雑音と位相雑音との比較に基づいて（例えば、マルチプレクサコントローラ２９２によって）駆動される。例えば、システムにおける振幅雑音が位相雑音よりも優勢であるとき、受信された複合信号の虚部がマルチプレクサ２８６によって転送されるように選択入力が駆動され、優勢でないときは、受信された複合信号の実部がマルチプレクサ２８６によって転送されるように選択入力が駆動される。マルチプレクサコントローラ２９２がバイパス信号をアサートするとき、マルチプレクサ２８６は複合信号の実部及び虚部の両方を渡すように動作可能である。
【００３５】
例えば、マルチプレクサコントローラ２９２は、振幅雑音とシステムにおける雑音との電力の差が予め決められた閾値（例えば、およそ３ｄＢ）より少ないときなどに、バイパス信号をアサートするように動作可能である。予め決められた閾値がおよそ３ｄＢであり、マルチプレクサ２８６がバイパスされていないとき（例えば、実部又は虚部のうちの選択される一方が転送されているとき）、優勢な雑音は（例えば、転送されないことによって）相対的により大きく抑制され、選択された部分において転送された雑音は、出力で３ｄＢだけ効果的に増加される。マルチプレクサコントローラ２９２がバイパス信号をアサートするとき、信号シフタ２１２（存在する場合）、２８４（存在する場合）、及び２８８は、それらのそれぞれの入力信号が、いずれのプログラミングされた周波数シフト及び位相シフト制御にも関係なく、それらの出力信号として直接転送されるように、ディセーブルされる。
【００３６】
マルチプレクサコントローラ２９２の出力は、信号シフタ２８８に転送され、信号シフタ２８８は、信号シフタ２１２及び／又は２８４によって成される如何なる初期信号シフトも、実質的に初期信号シフトに等しくこれに逆の訂正信号シフトを行なうことによって実質的に無効となる点を除いて、信号シフタ２８４と同様に動作する。信号シフタ２８８の出力は、レーダ装置周辺の反射オブジェクトの存在及び位置を識別するための動作の間、レーダＦＦＴプロセッサ２９０に結合される。例えば、訂正信号シフトにより、レーダＦＦＴプロセッサ２９０は、そうでなければ訂正信号シフトなしに信号シフトされる信号を処理する際にスキューされることになる、反射オブジェクトの存在及び位置を正しく識別できるようになる。同様に、オブジェクトまでの相対的距離の推定はオフセットを有し得、訂正信号シフトが成されない場合、オブジェクトの角度の推定は誤りとなり得る。
【００３７】
ＡＤＣ出力は、ＡＤＣ出力信号における優勢な反射の周波数及び位相を推定するように動作可能な推定器２８２に結合される。優勢な反射は、アンテナ結合又は近傍オブジェクト反射（車両バンパー又は他の車両構成要素など）が原因で生じる最大信号リターン（例えば、反射）である。推定器２８２は、ＡＤＣ出力のＦＦＴを行なうこと、及び、どのＦＦＴ出力ビン（例えば、ピークビン）が優勢な反射の周波数に対応するかを決定することによって、優勢な反射を決定する。
【００３８】
例えば、対応するＦＦＴ出力ビンは通常、或るレンジの周波数において最高の大きさを有する。近隣ＦＦＴ出力ビンの大きさの補間が、任意選択で、ピークの場所をより正確に決定するため、並びに周波数及び位相の推定の精度を向上させるために成される。ピークＦＦＴビンの周波数は、２×π×ピークビンのＦＦＴインデックス×ＡＤＣサンプリングレートの量に従って決定され、この量はＦＦＴのポイント数で除算される。ピークビンのＦＦＴインデックスは、整数又は実数（ピークビンのＦＦＴインデックスが補間される場合）であり、優勢な反射に対応するＦＦＴ出力ビンのインデックスを表す。位相は、ピークビンのＦＦＴインデックスに関連付けられる複素数の角度を用いて推定される（例えば、ピークビンのＦＦＴ値が複素数ａ＋ｊｂであるとき、位相はａ＋ｊｂの角度であり、ここでａは複素数の実部であり、ｂは複素数の虚部である）。
【００３９】
優勢な反射が発生すると予測される周波数のレンジは、（ａ）ＦＭＣＷ勾配（例えば、図３ａ及び図３ｂに関して以下で考察する）、（ｂ）（例えば、バンパーからの）近傍オブジェクト反射の距離の予測レンジ、又は（例えば、アンテナ結合からの）アンテナ間隔、並びに、（ｃ）空気中（例えば、およそ３×１０８ｍ／ｓ）の及びレーダシステム２００装置自体（例えば、集積回路及び印刷回路基板ベースの構成要素が用いられる場合、およそ２×１０８）における電磁波の伝搬速度、に応答して決定される。距離の予測レンジ（例えば、優勢な反射について）は、任意選択で、車両（及び／又はレーダシステム）設計者によって推定器２８２に予めプログラミングされ、及び／又は、レーダシステム２００によって動的に決定される。
【００４０】
優勢な反射の予測周波数は、往復伝搬遅延とＦＭＣＷ勾配との乗法積（例えば、乗算の結果）として決定される。往復伝搬遅延は、レーダシステム２００内部の伝搬遅延の合計である。こうした伝搬遅延は、（ａ）ＰＡ２２０において遭遇する遅延、（ｂ）ＰＡ２２０からＴＸアンテナ２３０への伝送線において遭遇する遅延、（ｃ）ＲＸアンテナ２４０からＬＮＡ２５０への伝送線において遭遇する遅延、（ｄ）ＬＮＡ２５０において遭遇する遅延、（ｅ）ＬＮＡ２５０からミキサ２６０への伝送線において遭遇する遅延、（ｆ）ミキサ２６０からＡＤＣ２７０及び２７２への伝送線において遭遇する遅延、並びに（ｇ）追加の伝搬遅延、を含む。追加の伝搬遅延は、ＴＸアンテナ対ＲＸアンテナ結合遅延（アンテナ結合が優勢である場合）、又は、ＴＸアンテナ２３０から近傍オブジェクトリフレクタ２０８（例えば、バンパー）へ、及び近傍オブジェクトリフレクタ２０８からＲＸアンテナ２４０への、伝搬遅延（例えば、バンパー反射が優勢である場合）である。往復伝搬遅延が既知のレンジを有するとき、優勢なリフレクタの予測周波数のレンジは、上記の説明に従って決定される。レーダシステム２００の例において、優勢なリフレクタの予測周波数の予測レンジは、前述のように推定器２８２にプログラミングされる。
【００４１】
推定器２８２によって決定される際の優勢な反射の周波数及び位相の推定は、それぞれ、ω及びφとして表される。ω及びφの負の値（−ω及び−φ）は、（単独で又は組み合わせて）信号シフタ２１２（存在する場合）及び２８４（存在する場合）の（いずれか又は両方の）プログラミングのために用いられる。ω及びφの正の値（例えば、推定される位相及び周波数シフト）は、（例えば、信号シフタ２１２及び／又は信号シフタ２８４によって成される初期信号シフトを補償するために）信号シフタ２８８にプログラミングされる。推定器２８２によって決定される際の優勢な反射の周波数及び位相の推定は、任意選択で、初期較正ルーチンにおいて（例えば、通常動作の前に）成され、相対的にわずかな「チャープ」が伝送され、その後、推定器２８２（任意選択で、レーダＦＦＴプロセッサ２９０内に組み込まれる）によって処理される。
【００４２】
「送信側」信号シフトの実施形態において、ＬＯシステム２１０出力信号は、任意選択のアナログ（ＲＦ）信号シフタ２１２を介して（例えば、信号シフタ２１２がＲＦ信号シフトを行なうように動作可能であるように）ＰＡ２２０に結合される。アナログ信号シフタ２１２は、下記の式に従って、ＬＯシステム２１０出力信号に対して、プログラミングされた周波数シフト（ω１）及び位相シフト（φ１）を行なうように動作可能であり、
ｙ（ｔ）＝ｘ（ｔ）×ｅ（ｊ×２π×ω１×ｔ＋φ１）                  （２）
式（２）において、ｙ（ｔ）は、アナログ信号シフタ２１２の出力であり、ｘ（ｔ）は、アナログ信号シフタ２１２に入力されるＬＯシステム２１０出力信号であり、ｔは時間である。
【００４３】
一実施形態において、アナログ信号シフタ２１２はアナログ信号シフト制御に応答する。信号シフトは、（ａ）ＩＱミキサを用いて（例えば、ＬＯ２１０において）ＬＯ  Ｉ及びＬＯ  Ｑ信号（これらは９０度離れている）を生成すること、（ｂ）ＬＯ  Ｉ信号を値ｃｏｓ（θ２）と、及びＬＯ  Ｑ信号を値ｓｉｎ（θ２）とそれぞれ乗算すること、並びに、（ｃ）信号シフタの出力を生成するために２つのそれぞれの積を加算すること、によって制御される。θ２の値は、デジタルワードの単位と位相（ラジアン）との間に既知の関係を有するデジタルワード（２進数）を用いて表される位相（ラジアン）量であり、量（２π×ω１×ｔ＋φ１）に等しくなるようにデジタル的に生成される。別の実施形態において、プログラム可能遅延を伴う伝送線が、位相量（２π×ω１×ｔ＋φ１）に比例するデジタル制御信号を用いて遅延を変更するように動作可能である。
【００４４】
送信側信号シフトの実施形態において、ω及びφの負の値（−ω及び−φ）は、アナログ信号シフタ２１２にプログラミングされ、一方、ω及びφの正の値は信号シフタ２８２にプログラミングされる。ω及びφの負の値全体がアナログ信号シフタ２１２にプログラミングされるとき、信号シフタ２８４（例えば、ＡＤＣ  Ｉ  ２７０及びＡＤＣ  Ｑ２７２の後）はバイパスされて、信号シフタ２８４は如何なる信号シフトも行なわないことになる。
【００４５】
「受信側」信号シフトの実施形態において、ＬＯシステム２１０出力信号は、任意選択のアナログ（ＲＦ）信号シフタ２１２をバイパスし、ＰＡ２２０に結合される。デジタル信号シフタ２８４は、ω及びφの負の値（−ω及び−φ）を用いてプログラミングされ、一方、ω及びφの正の値は、信号シフタ２８８にプログラミングされる。ω及びφの負の値全体がデジタル信号シフタ２８４にプログラミングされるとき、アナログ（ＲＦ）信号シフタ２１２はバイパスされ、信号シフタ２１２は如何なる信号シフトも行なわないことになる。
【００４６】
「送信側及び受信側」の実施形態において、初期位相及び周波数シフトの一部（例えば、−ω及び−φ）が送信側信号シフタ２１２によってシフトされ、残りの部分は受信側信号シフタ２８４によってシフトされる。ω及びφの正の値は、信号シフタ２８８にプログラミングされる。
【００４７】
上記の実施形態の各々において、信号シフタ２８４は任意選択でバイパスされる（そのため、信号シフタ２８４出力は信号シフタ２８４入力と実質的に同様となる）。信号シフタ２８４が任意選択でバイパスされるとき、ω及びφの正の値は入力情報としてレーダＦＦＴプロセッサ２９０に提供され、そのため、ＦＥＴプロセッサが初期信号シフトを補償するように動作可能となる。
【００４８】
例えば、レーダＦＦＴプロセッサ２９０は、入力情報に基づいてＦＦＴ出力を適切に解釈するように動作可能である。例えば、レーダＦＦＴプロセッサ２９０は、ＦＦＴ出力アレイのインデックスを、ＦＦＴ入力サンプリングレートとωとの乗法積に比例する量だけシフトすることによって、ＦＦＴプロセッサに送信された選択されたデータのＦＦＴ（例えば、１次元）の出力を解釈するように動作可能である。レーダＦＦＴプロセッサ２９０はまた、ＦＦＴ出力を、ｅのｊ掛けるφ量の累乗で乗算することによって、ＦＦＴの出力を解釈するように動作可能である。
【００４９】
送信側信号シフトの一実施形態が、「実」ミキサ（例えば、直交位相ＩＱミキサと比較した場合）であるミキサ２６０を含む。したがって、送信側信号シフトの実施形態にはミキサＱ２６３は無く、ＩＱスプリッタ２６１の入力は、ミキサＩ  ２６２の出力に直接転送される。したがって、ＩＦ増幅器及びフィルタ（ＩＦＡ  Ｑ）２６５並びにＡＤＣ  Ｑ２７２も無い。ＡＤＣ  Ｉ  ２７０の出力は、ＦＦＴプロセッサによって直接処理される。こうした下位実施形態において、信号シフタ２８４、マルチプレクサ２８６、及び信号シフタ２８８は無いか、又はバイパスモードで動作し、ＡＤＣ  Ｉ  ２７０の出力をＦＦＴプロセッサ２９０に直接転送する。送信側信号シフトの実施形態は、通常、受信器内の構成要素が少ないことに起因して、必然的に製造コストを減少させる。送信器における信号シフタ２１２及び信号シフタ２９９のいずれも、通常、同時にアクティブであり、干渉体信号に関連付けられる振幅及び位相の雑音の一方を軽減するように動作可能である。
【００５０】
図３ａは、実施形態に従った、雑音軽減されたＦＭＣＷレーダシステム信号の周波数波形図である。概して説明すると、波形図３００は、送信信号３０２の周波数情報及び反射信号３０４の周波数情報を図示する波形を含む。送信信号３０２は、レーダ送信器（雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステム２００の送信器２０２など）によって送信される信号である。受信信号３０４は、レーダ受信器（雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステム２００の受信器２０４など）によって受信される信号である。
【００５１】
送信信号３０２の周波数は、関数ｆＴ（ｔ）によって表される。送信信号３０２は、送信信号３０２の周波数が低周波数から高周波数へ（例えば、正のＦＭ勾配を有する）徐々に上昇する鋸歯波形に従って周波数変調される。送信信号３０２が低周波数から高周波数まで上昇する時間期間（例えば、鋸歯波形の時間のパルス幅）は、Ｔｃ３３０によって表される。したがって、各反射信号３０４はベースバンド信号（例えば、ミキサ２６０の出力）に対応し、その周波数は、反射オブジェクトの距離及び選択されたＦＭ勾配に比例する。
【００５２】
反射信号３０４は送信信号３０２の反射であり、反射は、理想的には、無線信号を反射する対象のオブジェクト（例えば、ターゲット、オブジェクト、ハザード、及びナビゲーション構造）によって引き起こされる。レーダ受信器（例えば、受信器２２０）が、反射信号３０４を受信し、対象のオブジェクトに関係する情報を抽出するために反射信号３０４を処理する。
【００５３】
反射信号３０４は、送信信号３０２に対して遅延３１０を有する。遅延３１０は、
ｔｄ＝２Ｒ／ｃ                    （３）
であり、式（３）において、ｔｄは遅延３１０であり、Ｒは対象のオブジェクトに対するレンジであり、ｃは送信信号３０２及び反射信号３０４の速度の平均である。周波数差３２０は、或るリフレクタに対応する送信信号と受信信号との間の周波数差を表し、遅延３１０（例えば、式（３）のｔｄ）とリフレクタ対レーダの相対的速度に関連付けられるドップラー周波数との合計である。受信信号はまた、経路損失（明示的に図示せず）に起因する送信信号より減少した振幅を有する。したがって、図３ａは、持続時間がＴｃ３３０である１つのＦＭＣＷチャープに対する１つのリフレクタに関連付けられる送信信号及び受信信号の周波数を示す。
【００５４】
図３ｂは、実施形態に従ったＦＭＣＷレーダシステム信号の周期性及び周波数レンジの周波数波形図である。概して説明すると、波形図３００は送信信号３０６を含む。送信信号３０６は、レーダ送信器（雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステム２００の送信器２０２など）によって送信される信号である。図３ｂに示される例示波形において、送信信号は、およそ１００マイクロ秒（μｓ）の期間にわたって８０ＧＨｚから８１ＧＨｚまで循環する（例えば、変調する）瞬時周波数を有する。瞬時周波数は、およそ１０ＭＨｚ／μｓの勾配で増加し、より急な勾配で減少する（ＦＭＣＷシステムは、例えば２００μｓ及び３００μｓから始まる次のチャープに備えるために減少の間、この時間を用いる）。様々な実施形態において、瞬時周波数は、任意選択で、０．１から１００ＭＨｚ／μｓまでの値から選択される増加勾配で、７６ＧＨｚから７７ＧＨｚ、７７ＧＨｚから８１ＧＨｚ、又は２４から２４．５ＧＨｚ（これらのレンジのそれぞれのサブバンドのうちのいずれかを含む）の間を循環する。
【００５５】
図４は、実施形態に従った雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステム信号の振幅波形図である。概して説明すると、波形図４００は、反射された送信信号４０４及び結合される雑音信号４０２を含む、ＡＤＣ出力での受信信号のＦＦＴスペクトルを示す。ＦＦＴスペクトルのｘ軸はＡＤＣ出力の周波数であり、ｙ軸はその周波数でのＦＦＴ値である。ＦＭＣＷレーダにおいて、ｘ軸（ＡＤＣ出力周波数）は、レーダと反射オブジェクトとの間の相対的距離にも比例する。したがって、ｘ軸は、ＡＤＣ出力周波数に関して、又は相対的オブジェクト距離に関して、解釈され得る。
【００５６】
例えば、反射された送信信号４０４は、対象の検出されるオブジェクト、すなわち５メートルにあるオブジェクト４３０、１０メートルにあるオブジェクト４４０、及び２００メートルにあるオブジェクト４５０についてのレンジ情報を示す。一般に、検出されたオブジェクトが有するレンジが高いほど、結果としてＦＦＴスペクトルを生じさせる信号振幅は低い（一方で、反射された送信信号４０４の雑音フロアは、遠くの低信号振幅オブジェクトの検出を困難にする）。例えば、開示される雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステムにおいて、優勢なリフレクタに関連付けられる優勢な雑音は開示される方法及び装置によって軽減されるため、雑音フロアはより低い。したがって、雑音軽減ＦＭＣＷレーダ１３８の感度が上昇することにより、所与の送信信号について増加されたレンジでの対象オブジェクトの検出が可能となる。
【００５７】
結合された雑音信号４０２は、送信アンテナ（例えば、２３０）から受信アンテナ（例えば、２４０）への直接結合が原因で生じる低周波数トーン４１０を含む。例えば、直接結合はアンテナ結合が原因で生じる。相対的に多くの量のこうしたアンテナ結合は、実質的に強い第１の低周波数（例えば、７７ＧＨｚレーダシステムにおいて、数ＫＨｚ）部分を有するベースバンド信号をつくる。同様に、近隣オブジェクト（例えば、しばしば、自動車レーダシステムの直前に取り付けられるカーバンパー）からの強い望ましくない反射が、実質的に強い第２の低周波数（例えば、数十ＫＨｚ）部分を有するベースバンド信号をつくる。低周波数トーン４１０及びその他の周波数に関連付けられる雑音が、スカート４２０によって示される。スカート４２０は周波数ドメインにおいて「スカート」形状を有し、このドメインでは、より低い周波数での雑音はより高い周波数での雑音より大きい（より高い周波数での雑音は、より低い周波数での雑音より相対的に低いが、より高い周波数での雑音は、受信器の熱雑音より相対的に高い可能性がある）。
【００５８】
スカート（α（ｔ））４２０は、ＰＡ（例えば、２２０）及びＬＮＡ（例えば、２５０）において、ピンク雑音（例えば、フリッカ雑音）のアップコンバージョンの影響を実質的に受ける。例えば、振幅雑音α（ｔ）は、送信及び受信されるＲＦ（無線周波数）信号のエンベロープにおける摂動を指す。
【００５９】
非相関位相雑音（φｕ（ｔ））スカートは、第１の信号経路（ＬＯシステム２１０からミキサ２６０へと延在する）と第２の信号経路（ＬＯシステム２１０から送信アンテナ２３０へ、反射信号の経路においてＬＮＡ２５０を介してミキサ２６０まで延在する）との間で共通ではない位相雑音である。非相関位相雑音は、それらのそれぞれの出力を生成するときＬＯ信号のゼロ交差時間インスタンスに対して、送信器と受信器との間の非理想的バッファによって導入される摂動に起因する雑音を含む。これに対して、理想的バッファは入力信号の正確な複製である出力信号をつくり、一定の遅延は例外の可能性がある。
【００６０】
非相関位相雑音スカートは、レーダミキサ２６０によって本来完全には抑制されないＬＯシステム２１６において生成される位相雑音の一部を付加的に含む。他の類似タイプのミキサと同様に、ミキサ２６０は本来、ＬＯシステム６１２において生成される位相雑音に対して高域フィルタタイプの抑制を提供し、高域フィルタコーナー周波数は、送信器によるレーダ信号の生成から外部オブジェクトによる反射後のミキサでのその受信までの、又は、送信アンテナから受信アンテナへの電磁結合を介する、時間遅延に反比例する。「位相雑音」又は「位相雑音スカート」という用語は、一般に、雑音軽減ＦＭＣＷレーダの位相雑音の非相関部分を指す。
【００６１】
非相関位相雑音φｕ（ｔ）及びスカート（α（ｔ））は、下記の式に従って、ＬＮＡ２５０を介してミキサ２６０で受信する信号における受信器雑音レベルに実質的に影響を与え、
2020180991.tif 000003
式（４）において、ＳＲは、リフレクタ又は干渉体に対応するＬＮＡ２５０で受信される信号であり、Ａは、理想的な（振幅雑音がない）場合の反射された信号の振幅を表す定数であり、α（ｔ）は、ＰＡ２２０及びＬＮＡ２５０において導入される乗法振幅雑音（ＡＮ）（乗法と呼ぶのは、理想的信号と乗算するためである）であり、ｆｃは、搬送波周波数（ＰＡ２２０を介して、外部オブジェクトからの反射又はアンテナ結合を介して、及びＬＮＡ２５０を介して受信されるときは、ＬＯシステム出力周波数）であり、ＰＮは位相雑音（相関及び非相関の両方）であり、φｃ（ｔ）は相関位相雑音であり、φｕ（ｔ）は非相関位相雑音である。相関位相雑音φｃ（ｔ）はミキサ２６０出力で実質的に減少し、非相関位相雑音φｕ（ｔ）はミキサ２６０の出力で位相雑音の主な源として残る。
【００６２】
送信波に対する受信された反射の遅延性質に起因して、ベースバンド信号（例えば、ミキサ２６０の出力で生成される信号）は周波数に対して「片側」（例えば、正）である。以下で論じるように、雑音軽減ＦＭＣＷレーダ１３８のレーダＦＦＴプロセッサ２９０は、ベースバンド信号の正と負の周波数を区別するように、及び周波数シフト（例えば、周波数シフト及び位相回転、集合的に「回転」又は「逆回転（ｄｅ−ｒｏｔａｔｉｏｎ）」）を行なうように、動作可能である。
【００６３】
図５は、実施形態に従った、雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステム信号のミキサ出力スペクトル図である。概して説明すると、スペクトル図５００は負の周波数レンジ５０２及び正の周波数レンジ５０４を含む。エンベロープ５２０は、負の周波数レンジ５０２及び正の周波数レンジ５０４にわたる入力ベースバンド信号のパワーの相対的に最高の偏位を表す。エンベロープ５２０は、優勢干渉体５２２、振幅漏れ負周波数部分５２４、及び振幅漏れ正周波数部分５２６を含む。
【００６４】
振幅漏れ負周波数部分５２４は、主に振幅雑音及び非相関位相雑音を含み、望ましいオブジェクトトーン（例えば、一つ又は複数の望ましいオブジェクトを表す逆回転された信号における周波数）は無い。例えば、開示される方法及び装置は、優勢干渉体５２２の左及び右の周波数側で、優勢干渉体５２２に関連付けられる雑音が、対称であるか又は複素共役対称である（例えば、スペクトルの左側の雑音とスペクトルの右側の雑音とは、位相雑音の場合は互いに複素共役であるため、振幅雑音の場合は同じである）という特性を利用するように動作可能である。
【００６５】
例えば、優勢干渉体（例えば、反射信号スペクトルエンベロープの最高部分）５２２は、低周波数トーン４１０からの周波数成分及びスカート４２０の漸減成分を含む。優勢干渉体５２０は、ＤＣ（例えば、「ゼロ」）周波数ポイントでｙ軸から周波数オフセット５３０だけオフセットされる（例えば、周波数分離を有する）。周波数オフセット５３０は干渉体オフセット周波数とも称され、位相オフセット（例えば、干渉体オフセット周波数の正弦波に対する干渉信号の位相）を有する。上記で考察したように、周波数及び位相オフセットはＦＭＣＷ勾配及び干渉体往復遅延に依存する。
【００６６】
前述の式（４）に従い、優勢干渉体に対応するミキサ（例えば、２６０）出力でのビート信号（例えば、ベースバンド出力信号）は、下記の形式であり、
2020180991.tif 000004
式（５）において、ｒ（ｔ）は、優勢干渉体に対応するミキサ出力でのビート信号であり、θｉｎｔは、優勢干渉体の位相（干渉体オフセット位相）であり、ωｉｎｔは、優勢干渉体の周波数（干渉体オフセット周波数）であり、（ｔ）は時間であり、ＡＮは、優勢干渉体に関連付けられるＰＡ２２０及びＬＮＡ２５０において導入される振幅雑音であり、ＰＮは、優勢干渉体に関連付けられるＰＡ２２０及びＬＮＡ２５０において導入される位相雑音である。量θｉｎｔ及びωｉｎｔは、ＦＭＣＷ勾配、開始周波数、及び干渉体までの往復距離に応答して、瞬時に変動する。
【００６７】
位相シフトθｉｎｔの実際の値は、推定器２８２によって決定され、その後、（例えば、初期信号シフタ２１２及び／又は２８４の動作によって）実質的にすべての雑音を、信号シフタ２８４の出力で、実質的に、実アーム（例えば、Ｉチェーン信号）又は虚アーム（例えば、Ｑチェーン信号）内に完全に誘導させるために用いられる。したがって、優勢雑音を実質的に欠いた信号の処理を可能にするために、虚アーム及び実アームの一方が選択される。例えば、優勢雑音は、優勢干渉体に関連付けられる非相関の位相雑音又は振幅雑音のうちの大きい方（例えば、複数の干渉体のうちの最大であり、車体反射及び／又はＴＸアンテナ対ＲＸアンテナ結合であり得る）である。
【００６８】
ビート信号が優勢干渉体５２０の周波数及び位相によって逆回転されるとき、結果として生じる信号（例えば、逆回転ベースバンド信号）は、以下のように、実部において優勢干渉体に関連付けられる振幅雑音、及び、主に虚部において優勢干渉体に関連付けられる位相雑音を有し、
2020180991.tif 000005
式（６）において、ｒｄｅｒｏｔ（ｔ）はミキサ出力でのビート信号である（他の変数は、式（５）について上記で述べた変数と一致する）。
【００６９】
レーダＦＦＴプロセッサ２９０は、受信信号をオフセット５３０の量（例えば、優勢干渉体５２０の周波数及び位相）だけ信号シフト（例えば、「逆回転」）するように動作可能であり、逆回転信号をつくるように動作可能である。つくられた逆回転信号は、ＤＣの周辺にスペクトルベースバンドバージョンの優勢リフレクタ部分を有することを中心として、逆回転信号の振幅雑音が、振幅漏れ正周波数部分５２６（例えば、実部）及び振幅漏れ負周波数部分５２４（虚部）に含まれるようになっている。したがって、信号シフトは、任意選択で、（ａ）信号シフタ２１２及び／又は２８４（信号シフタ２８８はバイパスされる）、又は（ｂ）ＦＦＴプロセッサ２９０（信号シフタ２１２、２８４、及び２８８はバイパスされる）によって、成される。
【００７０】
優勢干渉体５２０に対応する逆回転ベースバンド信号の振幅及び位相雑音の各部分は、対称（又は「共役対称」）スペクトルを有する。これに対して、実際のオブジェクト反射の信号は、片側周波数にのみ対応する（例えば、ＦＭ勾配が正であるか負であるかに従う）。レーダＦＦＴプロセッサ２９０は、逆回転ベースバンド信号の振幅雑音及び位相雑音をそれぞれ分析するように動作可能である。
【００７１】
例えば、分析は、逆回転ベースバンド信号において振幅雑音又は位相雑音のいずれが優勢であるかを判別することを含む。少なくとも１つの例において、レーダＦＦＴプロセッサ２９０が、振幅雑音が優勢であるものと判別した場合、対象の一つ又は複数のオブジェクト５５０を検出及び特定するために、逆回転ベースバンド信号の虚部のみが（例えば、レーダＦＦＴプロセッサ２９０によって）更に処理される。レーダＦＦＴプロセッサ２９０が、位相雑音が優勢であるものと判別した場合、対象の一つ又は複数のオブジェクト５５０を検出及び特定するために、実部のみが（例えば、レーダＦＦＴプロセッサ２９０によって）更に処理される。（図２に関して上記で考察したように、分析は、任意選択で、特定の設計について成され、分析の結果は、システムのデプロイメントの前にデバイス構成要素にプログラミングされる。）
【００７２】
したがって、振幅雑音又は非相関位相雑音のいずれか（例えば、より高いものと決定されるいずれか）を、３ｄＢ  ＳＮＲ（信号対雑音比）の損失という「犠牲」（例えば、性能ペナルティ）を払って軽減することができる。３ｄＢの損失は、逆回転ベースバンド信号の実又は虚の成分のみの減算の結果として生じる。式（２）に関して上記で考察したように、位相雑音は、（例えば、受信）ミキサの２つの入力間で非相関である。受信されたベースバンド信号に対して逆回転を行なう実施形態は、「受信側」実施形態と称される。
【００７３】
他の実施形態において、「送信側」雑音軽減ＦＭＣＷレーダが、送信信号を周波数及び位相シフトするように動作可能な送信器を含む。周波数シフト及び位相シフト信号（例えば、これは相関位相雑音を含む）は、受信器ミキサの入力に結合される。送信側雑音軽減ＦＭＣＷレーダにおいて、送信波の位相は、開始周波数及び開始位相を有するＦＭ勾配を用いて継続的に変調されるため、優勢干渉体５２０が受信器ミキサ出力信号スペクトルのＤＣポイントに存することになる。
【００７４】
したがって、送信側雑音軽減ＦＭＣＷレーダは、受信器ミキサ出力で逆回転信号を生成する。送信側雑音軽減ＦＭＣＷレーダ処理は、逆回転信号の受信側雑音軽減ＦＭＣＷ処理に類似する。例えば、開示される逆回転信号の逆回転及び処理は、振幅雑音又は非相関位相雑音のいずれかが優勢であり、及び実質的に受信器雑音フロアよりも上である、１つの優勢干渉体５２０を有する様々な実施形態において少なくとも適用可能である。
【００７５】
図６は、例示の実施形態に従ったソフトウェア支援信号シフトを用いるプロセスフローチャートである。ソフトウェア支援信号シフトを行なうように動作可能な実施形態において、レーダ装置は、図２を参照して説明されたすべての構成要素を必要とはしない。例えば、ソフトウェアがデジタルドメインにおいて信号シフトを行なうように動作可能な実施形態において、信号シフタ２１２は無く、ＡＤＣ（例えば、２７０及び２７２）出力はＦＦＴプロセッサ２９０に直接進む。こうしたシステムにおいて、ＦＦＴプロセッサのソフトウェア又はファームウェアは、プロセスフロー６００に従って雑音軽減を達成するような方式でコード化される。（これに対して、ハードウェアが信号シフトを行なうように動作可能である実施形態を、図８に関して後に説明する。）
【００７６】
プロセスフロー６００は端部６０２から始まり、プロセスフローは動作６１０に進む。動作６１０において、優勢干渉体の周波数及び位相が決定される。まず、ＦＭＣＷチャープが送信され、優勢干渉体を含むリターン信号が、受信され、推定器２８２について上記で説明した処理と同様に処理される。優勢干渉体の周波数及び位相は、どのＦＦＴ出力ビン（例えば、ピークビン）が優勢反射の周波数に対応するかを決定するために、ＡＤＣ出力のＦＦＴを行なうことによって決定される。優勢干渉体に対応するＦＦＴ出力ビンの値は、Ｍとして示され（Ｍは、任意選択で、優勢干渉体周波数が近隣ＦＦＴ値の補間を用いて実質的に正確に決定されるときの分数である）、優勢干渉体の位相の値はＰとして示される。優勢干渉の周波数及び位相を見つけるための処理が主として、ソフトウェア及び／又はファームウェアにおいてコード化される実施形態において、処理は推定器２８２によって成される処理に類似する。図８を参照して以下で説明するように、ハードウェア支援信号シフトの実施形態において優勢干渉体の周波数及び位相を見つけるために、こういった動作は、ハードウェア実施形態におけるハードウェア回路及びブロックによって成される（ハードウェア支援及びソフトウェア支援の信号シフトの様々な組み合わせが可能である）。プログラムフローは動作６２０に進む。
【００７７】
動作６２０において、ＦＭＣＷチャープが送信され、優勢干渉体とレーダ装置周辺のオブジェクトからの反射に対応する信号とを含むリターン信号が、受信及び処理される。例えば、リターン信号に応答してＡＤＣ出力のＦＦＴ（高速フーリエ変換）が決定され、ここで、ＦＦＴ出力シーケンスはＸ［ｋ］で表され、ｋは、ＦＦＴのＦＦＴ出力ビンインデックス又は周波数サンプルインデックスを表し、Ｘ［ｋ］は、ｋ番目のＦＦＴ出力ビンインデックスに対応する複合ＦＦＴシーケンスの値を表す。ＦＦＴ出力シーケンスは、新しいシーケンスＹ［ｋ］を決定するためにスペクトル変換され、Ｙ［ｋ］＝Ｘ［ｋ−Ｍ］×ｅｘｐ（−ｊ×Ｐ）であり、Ｍは、動作６１０において決定されるような、干渉体ビンとも称される、優勢干渉体に対応するＦＦＴ出力ビンインデックス（又は周波数サンプルインデックス）である。プログラムフローは動作６３０に進む。
【００７８】
動作６３０において、イメージスペクトル減算動作が成される。優勢干渉体に関連付けられる振幅及び非相関雑音は実量であり、したがって、共役対称スペクトルを有する。イメージスペクトル減算において、周波数スペクトルの正の部分からの雑音が、周波数スペクトルの負の部分の雑音推定に応答して抑制されるため、所望のオブジェクトトーンが、減算後のスペクトル内に主に存在する（及び／又は、実質的に拡張される）ことになる。したがって、システムにおいて振幅雑音が優勢であるとき、新しいシーケンスＺ［ｋ］が決定され、Ｚ［ｋ］＝（Ｙ［ｋ］−Ｙ’［−ｋ］）／２であり、この式で、Ｙ’はＹシーケンスの複素共役を表し、シーケンスＺは、０（ゼロ）周波数又は０ビン周辺のＹの「共役奇成分」であると言われる。システムにおいて非相関位相雑音が優勢である場合、新しいシーケンスＺ［ｋ］は、Ｚ［ｋ］＝（Ｙ［ｋ］＋Ｙ’［−ｋ］）／２として決定され、シーケンスＺは、０周波数又は０ビン周辺のＹの「共役偶成分」であると言われる。プログラムフローは動作６４０に進む。
【００７９】
動作６２０の一部として成されるスペクトル変換、及び動作６３０において成されるイメージスペクトル減算は、雑音抑制の一実施形態である。一般に、たとえこうしたスペクトル変換を行なわなくとも、任意選択の否定ルーチンを行なうことなどによって、スペクトル変換の結果は達成可能である。
【００８０】
システムにおいて振幅雑音が優勢であるとき、新しいシーケンスＺ［ｋ］は、任意選択の否定ルーチンによって、Ｚ［ｋ］＝ｅｘｐ（−ｊ×Ｐ）×（Ｙ［ｋ］−Ｙ’［Ｍ−（ｋ−Ｍ）］）／２として決定される。こうした処理は、「干渉体ビンＭ周辺の共役奇成分を抽出すること」と称される。システムにおいて非相関位相雑音が優勢である場合において、新しいシーケンスＺ［ｋ］は、任意選択の否定ルーチンによって、Ｚ［ｋ］＝ｅｘｐ（−ｊ×Ｐ）×（Ｙ［ｋ］＋Ｙ’［Ｍ−（ｋ−Ｍ）］）／２として決定される。この処理は、「干渉体ビンＭ周辺の共役偶成分を抽出すること」と称される。例えば、抽出された値（シーケンスＺ［ｋ］）は、抑制された量の振幅雑音又は非相関位相雑音を有し、これによって従来のレーダ処理に比べて改善された反射オブジェクトの識別が可能になる。
【００８１】
動作６４０において、動作６３０において取得されたシーケンスＺ［ｋ］は、周辺オブジェクトの存在及び相対的位置を決定するために、更なる従来のＦＭＣＷレーダ信号処理に用いられる。一実施形態において、動作６２０及び６３０は、複数（例えば、Ｌ）回反復され、これらすべての回から取得される複数（Ｌ個）のシーケンス（Ｚ［ｋ］）が、Ｌ個のＺ［０］のシーケンスのＦＦＴ、Ｌ個のＺ［１］のシーケンスのＦＦＴ、Ｌ個のＺ［２］のシーケンスのＦＦＴ、・・・を行なうこと、並びに、周辺オブジェクトの存在、相対的位置、及び速度を決定するためにこれらのＦＦＴの出力を処理することなどの、従来のレーダ信号処理技法を用いて、集合的に処理される。決定された情報は、安全機能（例えば、ハザードが最終閾値を越える場合の制動）、ロボット機械の制御（例えば、ドローンの操縦又はロボットアームの制御）、及びその他のこうした時空間制御タスクを行なうために有用である。レーダＦＦＴプロセッサは、任意選択で、反射オブジェクトの決定された情報に応答して、こうした制御コマンドを生成するように動作可能である。
【００８２】
異なる実施形態において、Ｚ［ｐ］の大きさのセットよりも著しく大きいＺ［ｋ］の大きさを有する、インデックスｋ（ＦＦＴインデックスとも称される）が識別され、ｐはｋ付近のインデックスである。知覚されるオブジェクトまでの距離は、識別されたインデックスに対応する周波数に光速（３×１０８ｍ／ｓ）を掛けること、及び、この積を送信信号の周波数の変化率（ＦＭＣＷ信号の周波数勾配）の２倍で割ることによって、決定される。例えば、知覚されたオブジェクトの距離情報は、任意選択で、ロボット車両を加速する、減速する、又はロボット車両のため定められた元のコースから逸脱させるように、ロボット車両を制御するプロセッサによって用いられる。プログラムフローは、任意選択で、動作６５０又は端部６９９に進む。
【００８３】
動作６５０において、対象オブジェクトの距離情報は、任意選択で、ユーザがオブジェクトの存在及びオブジェクトのレンジを速く決定し得るように、レンジ情報を有するように表示される。プログラムフローは端部６９９に進み、ここでプログラムフローは終了する。
【００８４】
図７は、実施形態に従った、雑音軽減ＦＭＣＷレーダシステムのシミュレーションの、入力ベースバンド信号及び処理されたベースバンド信号の周波数波形図である。概して説明すると、波形図７００は、入力ベースバンド信号７０２、及び処理された（拡張された）ベースバンド信号７０４を含む。入力ベースバンド信号７０２は優勢干渉体７１０を含む。例えば、優勢干渉体７１０の後、エネルギーが弱まり、入力ベースバンド信号は主に３５ｄＢ（デシベル）から２０ｄＢ辺りに明らかな雑音レベルを有し、３０ｄＢ辺りに明らかな平均雑音レベルを有する。
【００８５】
本明細書で開示する開示された雑音軽減技法に従って入力ベースバンド信号７０２を処理した後、処理されたベースバンド信号７０４は、入力ベースバンド信号７０２の雑音レベルより実質的に低い雑音レベルを有する。例えば、入力ベースバンド信号７０２の対象オブジェクトのインジケーション７２０、７３０、及び７４０は、各々、５０ｄＢ辺りに信号ピークを有する。これに対して、処理されたベースバンド信号７０４は、０（ゼロ）ｄＢ辺りに最大値を有し、主に−１０ｄＢ（デシベル）から−２５ｄＢ辺りに明らかな雑音レベルを有し、−２０ｄＢ辺りに明らかな平均雑音レベルを有する。
【００８６】
例示の一実施形態が、様々なパラメータの値に従って動作する。例えば、ＦＭＣＷ波形周波数は、４０マイクロ秒の持続期間（例えば、「チャープ」又は「ＦＭＣＷチャープ」）にわたって７７ＧＨｚから８１ＧＨｚまで増加し、１００ＭＨｚ／マイクロ秒の勾配をもたらす。送信出力パワーは、およそ１０ｄＢｍからおよそ１３ｄＢｍのパワーを有し、その結果、およそ−１０ｄＢｍの反射又はアンテナ結合となる。受信器雑音は、およそ１１ｄＢｍであり、その結果、およそ−１６３ｄＢｍ／Ｈｚの熱雑音レベルとなる。受信器位相雑音は、およそ−１４７ｄＢｃ／Ｈｚである。アンテナ結合干渉は１００ピコ秒の伝搬遅延を有し、その結果、ＡＤＣ出力における１０ＫＨｚの干渉周波数（例えば、干渉体信号）となる。この例示の実施形態において、信号シフタ２８４は−１０ＫＨｚ周波数シフトでプログラミングされ、信号シフタ２８８は１０ＫＨｚ周波数シフトでプログラミングされる。代替として、信号シフタ２１２及び２８４が、各々−５ＫＨｚ周波数シフトでプログラミングされ、信号シフタ２８８が１０ＫＨｚ周波数シフトでプログラミングされる。車両シャーシの反射が原因で生じる干渉は、（シャーシからレーダアンテナまでの距離が５ｃｍの場合）３３３ピコ秒の往復伝搬遅延を有する。したがって、ＡＤＣ出力において３３．３３ＫＨｚの干渉周波数が決定される。
【００８７】
様々な実施形態において、アンテナ結合は、車両シャーシ反射と比較してより優勢（又はより劣勢）であり得る。優勢干渉体のタイプは、様々な車両上のレーダ装置の設計、製造、及び／又はテストの間、（例えば、オリジナルの機器製造として開示されるシステムをインストールする車両製造によって）通常は既知である（及び／又は決定される）。様々な実施形態において、ＬＮＡ及びＰＡ回路において導入される振幅雑音は、非相関位相雑音より優勢（又は劣勢）である。特定のレーダ装置についての振幅雑音の大きさは、そのレーダ装置の設計、製造、及び／又はテストの間、通常は既知である。
【００８８】
図８は、例示の実施形態に従ったハードウェア支援信号シフトを用いるプロセスフローチャートである。プロセスフローは端部８０２で始まり、プロセスフローは動作８１０に進む。動作８１０において、優勢干渉体の周波数及び位相が推定される。例えば、動作８１０は、すべての信号シフタ２１２、２８４、２８８が初期的にバイパスされる較正ルーチンにおいて用いられる。信号シフタ２１２、２８４、２８８がバイパスされた後、ＦＭＣＷチャープが送信され、優勢干渉体を含むリターン信号が受信される。推定器２８２は、優勢干渉体の周波数及び位相を（ＡＤＣ出力で）決定するため、受信したリターン信号を処理する。推定器２８２は、信号シフタ２１２、２８４、２８８に適用するために周波数及び位相シフト制御を（例えば、優勢干渉体の周波数及び位相の推定に基づいて）計算する。プログラムフローはステップ８２０に進む。
【００８９】
動作８２０において、信号シフタはプログラミングされる。例えば、推定器２８２は、信号シフタ２１２及び２８４上にプログラミングされるシフトの合計が優勢干渉体の負の周波数及び位相に等しくなるような方式で、及び、信号シフタ２１２及び２８４上にプログラミングされるシフトの合計が２８８上にプログラミングされる負のシフトに等しくなるような方式で、信号シフタ２１２、２８４、２８８をプログラミングする。プログラムフローはステップ８３０に進む。
【００９０】
動作８３０において、最低雑音レベルを提供する構成が決定される。例えば、３つの構成がテストされ、マルチプレクサ２９２は、（ａ）実部のみを転送するように、（ｂ）虚部のみを転送するように、及び（ｃ）複合入力（実部及び虚部の両方）を転送するように、マルチプレクサ２８６を構成する。こうした各構成について、ＦＭＣＷチャープが送信され、優勢干渉体を含むリターン信号が受信される。ＦＦＴプロセッサ２９０は、（各構成について）受信信号を処理し、信号シフタ２８８の出力の雑音パワーレベルを推定して、どの構成が最低の雑音パワーレベルを提供するかを決定する。様々な実施形態において、情報（及び信号シフト情報）はマルチプレクサコントローラ２９２内に埋め込まれるため、レーダの設計及び製造段階の間に最適な構成が決定された場合、動作８３０は成されない。プログラムフローはステップ８４０に進む。
【００９１】
動作８４０において、システムは、最適な構成に関する情報を用いて構成される。例えば、マルチプレクサコントローラ２９２は、動作８３０において（或いは、設計及び／又は製造段階において）決定された構成でマルチプレクサをプログラミングする。プログラムフローはステップ８５０に進む。
【００９２】
動作８５０において、動作モードが入力される。例えば、複数のＦＭＣＷチャープが送信及び受信され、ＦＦＴプロセッサ２９０の入力における信号は、反射オブジェクトの存在、位置、及び速度を経時的に決定するために、ＦＦＴプロセッサ２９０によって反復的に処理される。決定された情報は、安全機能（例えば、ハザードが最終閾値を越える場合の制動）、ロボット機械の制御（例えば、ドローンの操縦又はロボットアームの制御）、及びその他のこうした時空間制御タスクを行なうために有用である。レーダＦＦＴプロセッサは、任意選択で、反射オブジェクトの決定された情報に応答して、こうした制御コマンドを生成するように動作可能である。プログラムフローはステップ８９９に進み、ここでプログラムフローは終了する。
【００９３】
受信器が、（例えば、図２に関して上記で考察したような）（例えば、直交位相）ミキサＱ２６３、ＩＦＡ  Ｑ２６５、及びＡＤＣ  Ｑ２７２を含まない実施形態において、動作８２０及び８３０はわずかに改変される。例えば、（構成が次々に評価されるように）送信器における信号シフタをプログラミングするために、信号シフトの様々な値のセットが用いられる。ＦＦＴプロセッサ２９０は、どの構成がＡＤＣ  Ｉ  ２７０の出力において最低の雑音レベルを提供するかを決定するために用いられる。最低の雑音レベルを提供する構成は、最適構成として選択され、選択された最適構成として動作８４０に転送される。
【００９４】
上記で考察したように、「信号シフタ２１２」という用語は、便宜上（例えば、信号シフタ２１２及び２９９のいずれか又は両方について）総称的に用いられる。信号シフタ２１２の代わりに（例えば、信号シフタ２９９が無いか又はバイパスされる間に、信号シフタ２１２に対して或る周波数シフト及び位相シフトをプログラミングする代わりに）信号シフタ２９９が用いられる実施形態において、負の周波数シフト及び位相シフトが、信号シフタ２９９内にプログラミングされる（信号シフタ２１２は無いか又はバイパスされる）。周波数シフト値と位相シフト値との間の負の関係を用いて、２つの信号シフタが構成される（例えば、２つの信号シフタが、受信器のミキサ２６０につながる異なる経路内に存在するためなど）。
【００９５】
本明細書で説明する様々な実施形態において、ＡＤＣ出力上で動作する回路（例えば、デジタル回路）は、信号処理機能を行なうように、及びそれらの出力をプロセッサに転送するように示されており、ファームウェア又はソフトウェアコードを用いてアルゴリズムを実行するように説明される。デジタル回路によって成される信号処理機能は、プロセッサによって実行可能なファームウェア又はソフトウェアにおいて（例えば、こうしたプロセスの結果を他のプロセスへの入力として用いる前に）同等にコード化され得る。例えば、信号シフタ２８４、マルチプレクサ２８６、及び信号シフタ２８８の各々は、装置においてバイパスされるか又は無い可能性があるが、本明細書に開示される技法は、等価の信号シフト、多重化、及びその他の動作を、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせを介して実行するようにプロセッサを配することによって達成され得る。別の例として、周波数又は位相シフトの一部は、一部はデジタル回路を用いて、残りの部分はプロセッサにおいて、（例えば、ＦＭＣＷ雑音軽減システムを全体として見た場合、実質的に、同じ信号処理効果が実行されるように）、達成され得る。また、プロセッサ（例えば、ＦＦＴ）によって行なわれるように説明される機能は、デジタル回路において同等に実装され得る。更に、信号シフタ２８４、マルチプレクサ２８６、及び信号シフタ２８８などの要素は、ファームウェア又はソフトウェアの形式で実行される、デジタル回路、プロセッサ機能、及び／又はアルゴリズムとして実装され得る。
【００９６】
本明細書で説明する様々な実施形態において、干渉体からの振幅雑音及び位相雑音スカートは、互いに対して主に９０度位相シフトされる（例えば、互いに直交位相関係を有する）ように説明される。したがって、振幅雑音又は位相雑音を抑制するために実部及び虚部のいずれかが用いられる。信号シフタ出力が、説明を容易にするために上記で考察したような（正準）０度の代わりに、干渉体オフセット位相に対する９０度、１８０度、及び２７０度の直交角度の干渉体信号を有するように、位相シフトが成され得るような他の実施形態が可能である。こうした場合において、更なるレーダ処理のためのシフトされたベースバンド信号の実部又は虚部の選択は、直交関係の角度（例えば、象限）に対して成される。本明細書における開示に鑑みて、位相シフトは、信号シフタ出力が（例えば、９０度又は他の直交角度とは）任意に異なるが既知の干渉体オフセット位相の干渉体信号を有するように成され得る。
【００９７】
特許請求の範囲内で、説明される実施形態における改変が可能であり、他の実施形態が可能である。
【図１】
2020180991.tif 000006
【図２】
2020180991.tif 000007
【図３ａ】
2020180991.tif 000008
【図３ｂ】
2020180991.tif 000009
【図４】
2020180991.tif 000010
【図５】
2020180991.tif 000011
【図６】
2020180991.tif 000012
【図７】
2020180991.tif 000013
【図８】
2020180991.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月1日(2020.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路であって、
レーダ信号を送信するための送信器と、
反射レーダ信号を受信するための受信器であって、前記反射レーダ信号が干渉体信号を含み、前記干渉体信号が関連付けられる振幅雑音スカートと位相雑音スカートとの少なくとも１つを含み、前記受信器が前記受信レーダー信号に応答してベースバンド信号を生成するミキサを含み、前記ベースバンド信号が実部と虚部とを含む、前記受信器と、
前記送信器と前記受信器との一方における信号シフタであって、前記反射レーダ信号に含まれる前記干渉体信号を信号シフトして前記ミキサから受信される前記ベースバンド信号を信号シフトするように動作可能であり、前記信号シフトが周波数シフト又は位相シフトの１つを含む、前記信号シフタと、
前記シフトされたベースバンド信号の実部と虚部との１つを選択するように前記信号シフタに結合されるマルチプレクサと、
を含む、回路。
【請求項２】
請求項１に記載の回路であって、
前記受信レーダ信号を処理して前記干渉体信号の周波数と位相とを推定するように動作可能な推定器を更に含み、
前記信号シフタが、前記干渉体信号の周波数と位相との前記推定に応答して前記反射レーダー信号に含まれる前記干渉体信号を信号シフトするように更に構成される、回路。
【請求項３】
請求項１に記載の回路であって、
前記信号シフタが、前記シフトされたベースバンド信号に含まれる前記干渉体信号が実質的にゼロ周波数を有するように構成される、回路。
【請求項４】
請求項３に記載の回路であって、
前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカートが、前記シフトされたベースバンド信号の前記実部と前記虚部とのうちの選択された一方に含まれ、
前記干渉体信号に関連付けられる前記位相雑音スカートが、前記シフトされたベースバンド信号の前記実部と前記虚部とのうちの前記選択された一方の他方に含まれる、回路。
【請求項５】
請求項１に記載の回路であって、
前記マルチプレクサの選択が、前記シフトされたベースバンド信号の前記実部と前記虚部とにおける相対的な雑音レベルに基づいて決定される、回路。
【請求項６】
請求項１に記載の回路であって、
ＦＦＴプロセッサであって、
前記シフトされたベースバンド信号のＦＦＴを実行し、
前記干渉体信号に対応するＦＦＴビン周辺の共役偶成分と共役奇成分との少なくとも１つを抽出し、
前記干渉体信号に関連付けられる振幅雑音スカートと位相雑音スカートとの少なくとも１つを抑制する、
ように動作可能である、前記ＦＦＴプロセッサを更に含む、回路。
【請求項７】
請求項１に記載の回路であって、
前記信号シフタが前記送信器に含まれる、回路。
【請求項８】
請求項１に記載の回路であって、
前記信号シフタの構成が、前記干渉体信号に関連付けられる振幅雑音スカートと位相雑音スカートとの相対的レベルに基づいて決定される、回路。
【請求項９】
システムであって、
送信器から受信されるレーダ信号を送信する送信アンテナと、
反射レーダ信号を受信する受信器アンテナであって、前記反射レーダ信号が干渉体信号を含み、前記干渉体信号が関連付けられる振幅雑音スカートと位相雑音スカートとの少なくとも一方を含む、前記受信器アンテナと、
前記受信器アンテナから前記反射レーダ信号を受信するための受信器であって、前記受信レーダ信号に応答して実部と虚部とを含むベースバンド信号を生成するミキサを含む、前記受信器と、
前記送信器と前記受信器との一方に配置されて前記ミキサに結合される信号シフタであって、前記反射レーダ信号に含まれる前記干渉体信号を信号シフトして前記ミキサから受信されるベースバンド信号を信号シフトするように動作可能であり、前記信号シフトが周波数シフト又は位相シフトの一方を含む、前記信号シフタと、
前記シフトされたベースバンド信号の前記実部と前記虚部との一方を選択するように前記信号シフタに結合されるマルチプレクサと、
を含む、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、
前記干渉体信号が、前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記送信された信号の電磁結合の結果である、システム。
【請求項１１】
請求項９に記載のシステムであって、
前記干渉体信号が、前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記送信された信号の直接電磁結合の結果である、システム。
【請求項１２】
請求項９に記載のシステムであって、
前記干渉体信号が、前記送信されたレーダ信号を反射する近傍物体の結果である、システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシステムであって、
前記近傍物体が、前記受信器アンテナに対して実質的に固定されている、システム。
【請求項１４】
請求項９に記載のシステムであって、
前記受信器アンテナが車両のシャーシに取り付けられる、システム。
【請求項１５】
請求項９に記載のシステムであって、
シャーシを更に含み、
前記干渉体信号が、前記シャーシによる前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記送信された信号の反射を含む、システム。
【請求項１６】
方法であって、
反射レーダ信号を受信することであって、前記反射レーダ信号が干渉体信号を含み、前記干渉体信号が関連付けられる振幅雑音スカート又は位相雑音スカートの少なくとも一方を含む、前記受信することと、
前記干渉体信号を信号シフトすることであって、前記信号シフトすることが周波数シフト又は位相シフトの一方を含む、前記信号シフトすることと、
受信レーダー信号に応答して実部と虚部とを含むベースバンド信号を生成することと、
シフトされたベースバンド信号を生成することと、
前記シフトされたベースバンド信号の前記実部と前記虚部との一方を選択することと、
前記干渉体信号の前記信号シフトに応答して前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカートと位相雑音スカートとの少なくとも一方を抑制することと、
を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
送信信号を送信することを更に含み、
前記反射レーダ信号が前記送信された送信信号に応答して生成される、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記干渉体信号が、送信アンテナから受信アンテナへの前記送信された信号の電磁結合の結果である、方法。
【請求項１９】
請求項１６に記載の方法であって、
前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカートと位相雑音スカートとの前記抑制された少なくとも一方に応答して車両を制御することを更に含む、方法。