(57)【要約】【課題】時間−インターリーブされたサンプラに関する改善。【解決手段】本発明は、時間−インターリーブされたアナログ−ディジタルサンプラ（１０）をキャリブレートする方法、及びそのようにキャリブレートされたサンプラ（１０）を用いてアナログ−ディジタル変換を実施する方法に関する。発明は、Ｎ個の時間−インターリーブされたＡＤＣ（１２ａ−ｄ）を具備するサンプラ（１０）をキャリブレートする方法を提供する。その方法は、下記のステップを具備する：（ａ）各キャリブレーション信号（１３）がＮ個の関係した周波数の１つを占有するように、サンプラにＮ個のキャリブレーション信号（１３）を順番に注入すること；（ｂ）Ｎ個のキャリブレーション周波数（１３）の各１個に対する入力信号を決定すること；（ｃ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力を周波数ドメインにおいて測定すること；及び（ｄ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に入力信号を関係付ける関係を決定すること。
2005531235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個の時間−インターリーブされたＡＤＣを具備するサンプラをキャリブレートする方法であって、その方法は、下記のステップを具備する：
（ａ）各キャリブレーション信号がＮ個の関係した周波数の１個を占有するように、サンプラにＮ個のキャリブレーション信号を順番に注入すること；
（ｂ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対する入力信号を決定すること；
（ｃ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力を周波数ドメインにおいて測定すること；及び
（ｄ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に入力信号を関係付ける関係を決定すること。
【請求項２】
請求項１にしたがった方法であって、ここで、ステップ（ａ）は、Ｎ個の音を順番に注入することを具備する。
【請求項３】
請求項１若しくは請求項２にしたがった方法であって、ここで、ステップ（ｃ）は、ＡＤＣのディジタル出力のＦＦＴを実施すること、それによって、Ｎ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力の周波数ドメインにおける測定を可能にすることを、さらに具備する。
【請求項４】
請求項３にしたがった方法であって、全ての合成されたＮ個の関係した周波数がＦＦＴのビンの実質的に中心に位置する周波数を有するために、Ｎ個の関係した周波数の第１番目を選択するステップをさらに具備する。
【請求項５】
請求項３若しくは請求項４にしたがった方法であって、ステップ（ａ）から（ｄ）を繰り返すステップをさらに具備し、Ｎ個の関係した周波数の異なるセットにおいてサンプラにＮ個のキャリブレーション周波数を順番に注入すること。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかにしたがった方法であって、ここで、ＦＦＴの隣接するビンは、一緒にグループ化され、単一のキャリブレーション周波数が各グループに対して使用される。
【請求項７】
上記請求項のいずれか１にしたがった方法であって、キャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に入力信号を関係付ける関係を具体化するために、関係マトリックス、若しくはキャリブレーションプロセスの各反復に対する関係マトリックスを形成するステップをさらに具備する。
【請求項８】
上記請求項のいずれか１にしたがった方法であって、独立した手段によって若しくはサンプラの出力における強度及び／若しくは位相を測定することのいずれかによって入力信号の強度及び／若しくは位相を決定するステップをさらに具備する。
【請求項９】
上記請求項のいずれか１にしたがった方法であって、ここで、ステップ（ｂ）は、Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対する入力信号の強度及び位相を決定することを具備し、ステップ（ｃ）は、Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力の強度及び位相を周波数ドメインにおいて測定することを具備し、及びステップ（ｄ）は、入力信号の強度及び位相にＮ個の関係した周波数における出力の強度及び位相を関係付ける関係から補正係数を決定することを具備する。
【請求項１０】
Ｎ個の時間−インターリーブされたＡＤＣを具備するサンプラを使用してアナログからディジタル変換を実施する方法であって、ここで、サンプラは、請求項１から９のいずれかの方法にしたがってキャリブレートされ、アナログからディジタル変換を実施する方法は、（ｉ）サンプラにアナログ信号を注入すること；（ｉｉ）サンプラによって生成された合成スペクトルを周波数ドメインにおいて測定すること；及び（ｉｉｉ）キャリブレーションの間に決定された関係に応じて測定された周波数スペクトを調整すること、それによってチャネル−イコライズされたスペクトルを生成するステップを具備する。
【請求項１１】
サンプラに注入された入力信号に応じてサンプラの出力において与えられた信号から周波数ドメイン信号を生成することが実施可能な変換手段、Ｎ個の関係した周波数において周波数ドメイン信号における出力を測定することが実施可能な測定手段、及びＮ個の関係した周波数において周波数ドメイン信号における出力に入力信号を関係付ける関係を決定することが実施可能なプロセッサ手段、を具備する時間−インターリーブされたアナログからディジタル変換サンプラをキャリブレートするキャリブレーション装置。
【請求項１２】
アナログからディジタルへのサンプラに関するチャネルイコライザであって、請求項１１のキャリブレーション装置を具備する、ここで、プロセッサ手段は、キャリブレーションの間に決定された関係にしたがってサンプラの出力から導出された周波数ドメイン信号を調整すること、それによってチャネル−イコライズされたスペクトルを生成することが実施可能である。
【請求項１３】
下記のステップを実施することをプログラムされた場合に、請求項１から１０のいずれかの方法を用いた使用に関するコンピュータであって、ステップは：
（１）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個のキャリブレーション周波数のそれぞれにおける出力の測定値を受信すること；
（２）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対する入力信号の決定を受信すること；及び
（３）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に入力信号を関係付ける関係を決定すること。
【請求項１４】
コンピュータを請求項１３にしたがって動作させるプログラム命令を具備するコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
図１若しくは２のいずれかを参照して実質的にここで説明されたようなサンプラをキャリブレートする方法。
【請求項１６】
図１若しくは２のいずれかを参照して実質的にここで説明されたようなアナログからディジタル変換を実施する方法。
【請求項１７】
図１若しくは２のいずれかを参照して実質的にここで説明されたようなキャリブレーション装置。
【請求項１８】
図１若しくは２のいずれかを参照して実質的にここで説明されたようなチャネルイコライザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時間−インターリーブされたアナログからディジタルへのサンプラをキャリブレートする方法及びそのようにキャリブレートされたサンプラを用いてアナログからディジタル変換を実施する方法に関する。本発明は、キャリブレーション装置及びチャネルイコライザにも及ぶ。
【背景技術】
【０００２】
一般に採用された高速サンプラを構築する方法は、複数のチャネルを時間−インターリーブすることであり、各チャネルは、それ自身のアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）を有する。各ＡＤＣは、サンプリングシーケンスにしたがってアナログ信号を順番にサンプルすることを採用する。それによって、アナログ信号の波形にしたがうが、ＡＤＣのサンプリングレートで、自身のディジタル信号を生成する。ＡＤＣからのディジタル信号は、その後、それらのサンプリングシーケンスにしたがってインターリーブされて、アナログ信号の波形にしたがうが、より高速の実効サンプリングレート（Ｎチャネルに対して、サンプリングレートは、各ＡＤＣのサンプリングレートのＮ倍である）で出力信号を生成する。
【０００３】
このアプローチにともなった問題は、チャネルが同一でなく、サンプリングが正確に等間隔のインターバルで実施されないことであり、それによって、サンプラの性能を劣化させることである。この劣化は、音入力に応答して生成された時間−インターリーブされたディジタル出力信号の周波数スペクトルに最も単純に認められることができる：そのようなスペクトルは、音入力の周波数における所望の信号に加えて特定の周波数のスプリアス信号（spurious signal）を含むはずである。音がＮチャネルの時間−インターリーブされたサンプラに注入されるならば、Ｎ個のチャネル間のミスマッチは、ゼロからサンプラの全サンプリング周波数の半分までの範囲においてＮ個の周波数スパイク（Ｎ個のスパイクは、Ｎ−１個のスプリアススパイクに加えて音入力の周波数における所望の信号を具備する）の発生を導くはずである。それゆえ、信号は、Ｎ個の関係した周波数における周波数スペクトル中に観測される。Ｎ個の周波数は、残りの周波数スペクトルにわたる出力に影響することなくミスマッチによって混合される。さらに、音が、Ｎ個の関係する周波数の任意の１個における入力であるならば、同一のＮ個の周波数のものだけが、影響される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様から、本発明は、Ｎ個の時間−インターリーブされたＡＤＣを具備するサンプラをキャリブレートする方法に存在する。その方法は、下記のステップを具備する：（ａ）各キャリブレーション信号がＮ個の関係した周波数の１個を占有するように、サンプラにＮ個のキャリブレーション信号を順番に注入すること；（ｂ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対する入力信号を決定すること；（ｃ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力を周波数ドメインにおいて測定すること；及び（ｄ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に入力信号を関係付ける関係を決定すること。
【０００５】
第２の態様から、本発明は、Ｎ個の時間−インターリーブされたＡＤＣを具備するサンプラを使用してアナログ−ディジタル変換を実施する方法に存在する。そこでは、サンプラは、上記で説明された方法にしたがってキャリブレートされる。アナログ−ディジタル変換を実施する方法は、（ｉ）サンプラにアナログ信号を注入すること；（ｉｉ）サンプラによって生成された合成スペクトルを周波数ドメインにおいて測定すること；及び（ｉｉｉ）キャリブレーションの間に決定された関係に応じて測定された周波数スペクトを調整すること、それによってチャネル−イコライズされたスペクトルを生成する、ステップを具備する。
【０００６】
本発明は、下記のステップを実施するようにプログラムされた場合に、上記に説明された方法を用いた使用に関するコンピュータにも及ぶ：（１）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個のキャリブレーション周波数のそれぞれにおける出力の測定値を受信すること；（２）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対する入力信号の決定を受信すること；及び（３）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に入力信号を関係付ける関係を決定すること。さらに、本発明は、直ぐ上に説明した方法にしたがってコンピュータを動作させるプログラム命令を具備するコンピュータプログラム製品に及ぶ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ここに説明された方法は、チャネル間の周波数に無関係な及び周波数に依存した両者の強度及び位相のミスマッチを補正する。周波数に依存する位相ミスマッチに関する補正では、時間遅延が周波数に関する位相の線形変化に等価であるので、チャネル間の時間遅延エラーに関しても本質的に補正する。チャネル間の任意のクロストーク（すなわち、カップリング）におけるミスマッチも、本質的に補正される。
【０００８】
出力スペクトル中の信号が現れる実際の周波数は、Ｎに、入力音周波数ｆｉｎに、及びサンプラの総合サンプリングレートｆｓに関係する。その結果、周波数は、次式から見出されることができる：
ｆｉｎ＋ｋ（ｆｓ／Ｎ）、  ここで、ｋ＝０，１，２，…，Ｎ−１
表面上の値では、これは、サンプラの総合サンプリング周波数の半分より大きい周波数を導くはずであり、これは、上で述べた見解に矛盾する。しかしながら、この分野において周知なように、総合サンプリング周波数の半分より大きな全ての値は、ゼロからサンプラの総合サンプリング周波数の半分までの範囲にエイリアス（alias）される（偽信号される）。この効果のさらなる説明に関して、例えば、ポールＡ．リン著、‘信号解析及び処理概論（An Introduction to the Analysis and Processing of Signals）’、第３版、マクミラン発行、の１６３ページを参照されたい。それゆえ、‘Ｎ個の関係した周波数’によって、ゼロから総合サンプリング周波数の半分までの範囲にエイリアシングすることによって変形されたように、上記の式によって与えられた周波数を意味する。
【０００９】
第１の態様から、本発明は、Ｎ個の時間−インターリーブされたＡＤＣを具備するサンプラをキャリブレートする方法に存在する。その方法は、下記のステップを具備する：（ａ）各キャリブレーション信号がＮ個の関係した周波数の１個を占有するように、サンプラにＮ個のキャリブレーション信号を順番に注入すること；（ｂ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対する入力信号を決定すること；（ｃ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力を周波数ドメインにおいて測定すること；及び（ｄ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に入力信号を関係付ける関係を決定すること。
【００１０】
オプションとして、ステップ（ａ）は、Ｎ個の音を順番に注入することを具備する。これは、以下のように物事を単純化する、そこでは、Ｎ個の関係した周波数の所望の１個に対応する、単一の周波数だけが、任意の１回においてサンプラに注入される。これは、本発明の広汎な実施形態とは対照的であり、そこでは、Ｎ個の関係した周波数の所望の１個を含む、複数の周波数を具備するキャリブレーション信号が、サンプラに注入される。この後者のオプションが採用される場合には、Ｎ個の関係した周波数の複数のセットがこのようにして同時にキャリブレートされることができるけれども、同時に２若しくはそれより多いＮ個の関係した周波数において信号を導入することは、周波数の望まれないミキシングに帰結するはずであるために、キャリブレーション信号は、Ｎ個の関係した周波数の１個だけを含むべきである。
【００１１】
容易に理解されるように、Ｎ個の関係したキャリブレーション周波数の１個の選択は、（エイリアシングを考慮に入れて）上記の式にしたがって残りのＮ個の関係したキャリブレーション周波数を決定する。
【００１２】
各キャリブレーション信号に対して、周波数スペクトルは、これから測定されるＮ個の関係した周波数それぞれにおいて出力を可能にするような方法で測定される。オプションとして、周波数スペクトルを決定するために、ステップ（ｃ）は、ＡＤＣのディジタル出力の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実施することであって、それによってＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力の周波数ドメインにおける測定を可能にすること、をさらに具備する。一般に、変換は、一連の周波数ビンに記憶された出力に帰結し、各周波数ビンは、ＦＦＴの全範囲の周波数範囲の小さな部分をカバーする。オプションとして、その方法は、Ｎ個の関係した周波数の第１番目を選択するステップであって、その結果、全ての合成されたＮ個の関係した周波数は、実質的にＦＦＴのビンの中央に位置する。これは、キャリブレーション信号が音である場合の固有の利点である。これは、そうでなければ、自身の信号のあるものが周囲のビンに拡散される。
【００１３】
容易に真価を認められるように、キャリブレーションの上記の方法は、Ｎ個の関係した周波数においてのみ出力周波数スペクトル中の信号に対するキャリブレーションに導く。ここでは、ＦＦＴが使用されてきており、Ｎ個の周波数ビンより多くなる可能性がある。それゆえ、これらの周波数ビンのＮだけが、キャリブレートされる。オプションとして、Ｎ個の関係した周波数の異なるセットにおいてサンプラにＮ個のキャリブレーション周波数を順番に注入する、ステップ（ａ）から（ｄ）までを繰り返すステップは、ＦＦＴの全ての周波数ビンに対応するキャリブレーション周波数が注入されるまで繰り返される可能性がある。このようにして、ＦＦＴの全ての周波数ビンは、１若しくはそれより多い回数上で説明したキャリブレーション方法を繰り返すことによってキャリブレートされることができ、ＦＦＴの全ての周波数ビンがキャリブレートされるまで、各キャリブレーション反復に対してＮ個の関係した周波数の異なるセットを選択する。
【００１４】
オプションとして、ＦＦＴの隣接するビンは、一緒にグループ化され、そして単一のキャリブレーション周波数が、各グループに対して使用される。さらに、Ｎ個の関係した周波数の第１番目を選択するステップは、全ての合成されたＮ個の関係した周波数が、ビンのグループによってカバーされた周波数範囲の中央周波数に実質的に中心に置かれた周波数を有するように、行われる可能性がある。ビンを一緒にグループ化することは、キャリブレーションがＦＦＴのそれぞれのビン毎に実施される必要がないこととして有利である。必要であるキャリブレーション反復の数は、サンプラの固有のアーキテクチャ、チャネルがどの程度良好に符合されるか、及び要求される精度、に依存するはずである。
【００１５】
付け加えて、Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対する入力信号パラメータ、強度及び／若しくは位相が、決定される。一緒に強度及び位相は、複素強度（すなわち、ａ＋ｉｂ）によって等価的に表現される可能性がある。入力信号の強度及び／若しくは位相は、キャリブレーション信号ソースから直接決定される可能性があり、若しくはサンプラから独立に測定される可能性がある、あるいは、サンプラの出力信号の測定値から推定される可能性がある。
【００１６】
ステップ（ｄ）において、Ｎ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力と入力信号との間の関係が、決定される。Ｎ個の関係した周波数のいずれかにおける出力の強度及び位相は、キャリブレーション周波数の強度及び位相に依存する。入力と出力との間の関係は、入力から入力に無関係な出力への変換の一部分である。補正係数は、Ｎ個のキャリブレーション周波数のそれぞれによって生成されたＮ個の関係した周波数における各出力に対するこの関係から決定される可能性がある。
【００１７】
オプションとして、ステップ（ｂ）は、Ｎ個のキャリブレーション周波数のそれぞれ１個に対する入力信号の強度及び位相を決定することを具備する可能性があり、ステップ（ｃ）は、キャリブレーション周波数のそれぞれ１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力の強度及び位相を周波数ドメインにおいて測定することを具備し、及びステップ（ｄ）は、Ｎ個の関係した周波数における出力の強度及び位相を入力信号の強度及び位相に関係付ける関係から補正係数を決定することを具備する。現在の好ましい実施形態において、ステップ（ｄ）は、Ｎ個の関係した周波数の１個における入力に起因するＮ個の関係した周波数の１つの出力にそれぞれが寄与を与えるＮ×Ｎの複素スケーリング係数を決定すること、及びこれらの周波数においてサンプラをイコライズするためにＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に適用されたＮ個の関係した周波数の補正にそれぞれが寄与を与えるＮ×Ｎの補正係数を決定するために、スケーリング係数によって表された式を解くことを具備する。
【００１８】
オプションとして、入力から出力へ関係付けるＮ×Ｎのスケーリング係数は、‘関係マトリックス’としてここでは呼ばれるＮ掛けるＮのマトリックスの行及び列に記憶される可能性がある。同様に、Ｎ×Ｎの補正係数は、‘補正マトリックス’としてここでは呼ばれるＮ掛けるＮのマトリックスの行及び列に記憶される可能性がある。補正マトリックスは、キャリブレーションプロセスの各反復に対して形成される可能性がある。
【００１９】
第２の態様から、本発明は、Ｎ個の時間−インターリーブされたＡＤＣを具備するサンプラを使用してアナログ−ディジタル変換を実施する方法に存在する。そこでは、サンプラは、上記で説明された方法にしたがってキャリブレートされる。アナログ−ディジタル変換を実施する方法は、（ｉ）サンプラにアナログ信号を注入すること；（ｉｉ）サンプラによって生成された合成スペクトルを周波数ドメインにおいて測定すること；及び（ｉｉｉ）キャリブレーションの間に決定された関係に応じて測定された周波数スペクトを調整すること、それによってチャネル−イコライズされたスペクトルを生成する、ステップを具備する。
【００２０】
１若しくはそれより多い補正マトリックスを形成するオプションのステップを含んだキャリブレーションの場合では、ステップ（ｉｉｉ）は、測定された周波数スペクトルを１若しくはそれより多い補正マトリックスで掛け算することを具備する可能性がある。ＦＦＴがキャリブレーション及びチャネルイコライゼーションの間に出力の周波数スペクトルを取得するために使用される場合には、補正マトリックスは、ＦＦＴの対応するビンにおける出力を補正するために都合よく使用される。
【００２１】
最後のステップとして、必要であれば、時間ドメイン出力信号は、ＦＦＴの逆を実施することによって発生されることができる。
【００２２】
本発明は、下記のステップを実施するようにプログラムされた場合に、上記に説明された方法を用いた使用に関するコンピュータにも及ぶ：（１）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個のキャリブレーション周波数のそれぞれにおける出力の測定値を受信すること；（２）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対する入力信号の決定を受信すること；及び（３）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に入力信号を関係付ける関係を決定すること。さらに、本発明は、直ぐ上に説明した方法にしたがってコンピュータを動作させるプログラム命令を具備するコンピュータプログラム製品に及ぶ。
【００２３】
本発明が、より容易に理解されることができるために、例としてだけであるが、添付した図面に対して、言及がなされ、そこでは：
図１は、本発明の方法の単純化された概略図である；及び
図２（ａ）から（ｄ）は、ＡからＤのサンプラの出力において測定した周波数スペクトルを図示する。
【００２４】
図１は、４個の時間−インターリーブされたＡＤＣ１２ａ−ｄ（及びそれゆえ４個のチャネル）を具備するサンプラ１０を示す。容易に明らかになるように、異なる数のチャネルを具備するサンプラへの本発明の拡張は、直接的である。この事例では、サンプラ１０は、主としてソフトウェアで実行され、その結果、インターリービング、ＦＦＴ、補正マトリックスの計算及びチャネルイコライゼーションオペレーションは、コンピュータプロセッサ（図示せず）によって全て実施される。しかしながら、発明は、電子装置の若しくは部分的に電子装置の形式で容易に実行される可能性がある。
【００２５】
サンプラ１０のオペレーションは、一般的に図１に示されたように、３つのステージで実施される。
【００２６】
第１ステージの間に、ＦＦＴ１５の周波数範囲をカバーしているキャリブレーション音１３は、１４においてサンプラ１０に一度に１個注入される。キャリブレーション音１３は、１６においてＡＤＣ１２ａ−ｄによってサンプルされ、その出力１７ａ−ｄは、１８においてインターリーブされる。各キャリブレーション音１３に関するインターリーブされた出力２１の周波数スペクトル１９は、２０においてＦＦＴ１５を使用して取得される。４個の出力周波数での周波数スペクトル１９中のスパイク２３の複素強度は、２２において測定される（この事例では、４個のチャネルサンプラを有し、そのためＮ＝４であることを、覚えておく）。
【００２７】
第２ステージに関して、４×４の関係マトリックスは、４個のキャリブレーション音１３の各セットに対する４個の関係した周波数のそれぞれにおいて、周波数スペクトル１９中のスパイク２３の測定された複素強度から計算される。各関係マトリックスの逆は、それから補正マトリックスを決定するために計算される。そのようにして、４個の関係した周波数の各セットは、ＦＦＴ１５の４個の周波数ビンのグループをイコライズするために使用することができる単一の補正マトリックスを生成する。４個のキャリブレーション音１３の十分なセットは、周波数ビンの各々がキャリブレートされるように使用される。この例では、ＦＦＴ１５は、１０２４の周波数ビンを有する、したがって、４個のキャリブレーション音１３の２５６セットが必要であり、２５６補正マトリックスが生成される。
【００２８】
第３ステージは、サンプラ１０の通常オペレーションの間であり、そこでは、アナログ信号２４が、２６においてサンプラ１０に注入される。アナログ信号２４は、前のキャリブレーションステージのように、その後、１６において４個のＡＤＣによってサンプルされる。キャリブレーションステージに共通に、ＡＤＣからの出力１７ａ−ｄは、１８においてインターリーブされ、インターリーブされた出力２１の周波数スペクトル１９は、２０においてＦＦＴ１５によって取得される。通常オペレーションの方法は、現在、キャリブレーションの方法から異なっている。そこでは、チャネルイコライゼーションは、ＦＦＴ１５の４個の周波数ビンの各グループの内容を対応する補正マトリックスで掛け算することによって２８において実施される。
【００２９】
さらに詳細に、４チャネルのサンプラ１０は、複数の繰り返された反復を介してキャリブレートされる。各反復は、４個のキャリブレーション音１３を使用する。４個のキャリブレーション音１３は、上記の式にしたがって及びエイリアシングに合わせるように４個の関係する周波数においてサンプラ１０の出力の周波数スペクトル１９中に出力を生成する。それゆえ、各反復に対して、キャリブレーション音１３は、４個の関係した周波数のそれぞれにおいて注入され、各キャリブレーション音１３に対する４個の関係した周波数のそれぞれにおける出力２１は、測定されて、反復あたり合計１６の測定値を作る。
【００３０】
４個のキャリブレーション音１３に応答する出力スペクトル１９が、図２に図示される。図２の各スペクトル１９に関して、周波数は、強度に対して、０からサンプラ１０の総合サンプリング周波数の半分の範囲にわたってプロットされる。（図２に示された）複素強度の１６の周波数ドメイン測定値は、入力信号の周波数スペクトル及びその周波数における反復されたチャネル応答の周波数スペクトルの周波数ドメインにおけるコンボルーションの結果である。時間ドメインにおけるチャネル応答は、４サンプル毎に繰り返し、その結果、周波数スペクトルは、周波数ドメインにおける４個のスパイク２３を構成する。
【００３１】
Ｎ個の関係した周波数の任意のセットに対する関係マトリックスは、ここではＥによって表され、ここに説明されたキャリブレーション方法の間に決定される。
【００３２】
Ｎ個の関係した周波数のそれぞれにおけるキャリブレーション音１３と出力２１との各組み合わせに対する複素強度の値（ここでは、λによって表される）は、入力信号の複素強度、及び前に説明されたコンボルーションからの結果である反復されたチャネル応答の周波数応答、ここではｅによって表される、によって表されることができる。ディジタル入力信号は、周波数ドメインにおけるキャリブレーション音１３のディジタル的に等価な複素強度であり、ここではｓによって表される。式は、下記の通りである：
【数１】
2005531235.tif 000003
【００３３】
ここで、エイリアシングのためにｅ０，２＝ｅ＊０，２，ｅ０，３＝ｅ＊０，１等である。λ及びｅに対する添え字は、入力周波数番号に続いて出力周波数番号である：ｓに対する添え字は、入力周波数番号である。アスタリスクは、共役複素数を表す。前に説明した周波数ドメインにおける絶対的なコンボルーションが、スペクトルの正及び負の部分からの寄与を有するために、共役複素数は発生する（例えば、ポールＡ．リン著、‘信号解析及び処理概論’、第３版、マクミラン発行、の３１ページを参照されたい）。
【００３４】
ディジタル入力信号ｓのそれぞれの複素強度を決定すること及び出力λを測定することは、関係マトリックスＥが上記の式を使用して各キャリブレーション音１３に対して計算されることを可能にする。キャリブレーション音１３の独立した測定値を使用することは、独立した測定値の精度の範囲内で規格化を確実にする。規格化は、後のイコライゼーションプロセスの間に一定の強度周波数応答及び線形位相（linear phase）を与える。これは、チャネルがイコライズされたことを同様に確実にする。
【００３５】
通常オペレーションの間に、キャリブレーションよりはむしろチャネルイコライゼーションが実施されようとしている場合には、ＦＦＴ１５の特定の周波数ビンの出力は、その周波数の入力信号成分からの寄与並びに関係した周波数からのチャネルミスマッチ及びタイミングエラーに起因するスプリアスな寄与を構成する。４−チャネルサンプラでは、キャリブレーション音の注入が、出力周波数スペクトル中の４個のスパイクを導き、そして、逆に言えば、出力周波数スペクトル中の各スパイクが、４個の関係した周波数におけるいずれかの入力から導出されることを忘れないようにしなければならない。通常オペレーションの間に、計算されるべきものは、実際の入力ｙ（キャリブレーションプロセスに関するｓに類似する）であって、周波数ビン中の測定された出力ｘではなく、それによって、周波数ビン中のスプリアスな寄与の除去を可能にする。各キャリブレーション反復に対するＦＦＴの周波数ビン中の４個の測定された出力（ｘ０からｘ３として名前を付けられる）は、下記のように書き表すことができる：
【数２】
2005531235.tif 000004
【００３６】
各交互の行の共役複素数を取ることにより再配列すると：
【数３】
2005531235.tif 000005
【００３７】
この式は、ここで、マトリックスの形式で書き表されることができる（ここで、ダッシュは交互の行が共役であることを表す）
【数４】
2005531235.tif 000006
【００３８】
その結果、ｘ’＝Ｅ’ｙ’である。
【００３９】
この式は、関係マトリックスの逆、キャリブレーションの間の補正マトリックスＡ＝Ｅ’−１、を計算することにより実際の入力を与えるために、それから、ｙ’＝Ａｘ’にしたがって、周波数ドメイン中の実際の入力を与えるために、測定されたスペクトルにこの逆マトリックスＡを適用する通常オペレーションの下で解くことができる。
【００４０】
出力周波数スペクトルの位相が関心のあるものであるならば、若しくは時間ドメイン中の出力信号が必要であるならば、ｘの交互の値は、出力の前に複素共役であるはずである（後者は、その後、逆ＦＦＴ演算を実施することによって取得できる）。
【００４１】
そのようなことで、単一マトリックス掛け算は、ＦＦＴ１５のＮ個の周波数ビンをイコライズする。上記したように、キャリブレーションプロセスは、Ｎ個の関係した周波数の異なるセットを生成するために繰り返されることができ、それによって、ＦＦＴ１５のさらにＮ個の周波数ビンをキャリブレートする。キャリブレーション反復は、全ての周波数ビンがキャリブレートされるまで繰り返されることができる。通常のオペレーションの間に、このようにして生成された補正マトリックスのセットは、自身の対応する４個の周波数ビン中の出力で全て掛け算される必要があり、全周波数スペクトルをイコライズする。あるいは、隣接する周波数ビンは、一緒にグループ化される可能性があり、単一キャリブレーションは、そのグループに対して実施される。例えば、５個のビンのグループが、形成されるはずであり、その結果、１から５のビンが１セットを形成し、６から１０が次を、１１から１５がその次を、等である。初めのキャリブレーション反復は、Ｎ個の関係した周波数が、ビン番号３，８，１３及び１８の中心周波数、すなわち、５個の周波数ビンの各グループ内での中心周波数、に対応するように、その後、実施されるはずである。同じ補正マトリックスが、その後、５＊Ｎ個の周波数ビンを５個のマトリックス掛け算によってイコライズするために使用されるはずである。
【００４２】
本質的ではないけれども、余裕度が下記の特別なケースに対して与えられのであれば、より良い成果が、チャネルイコライゼーションの間に達成されることができる。１／８ｆｓ若しくは３／８ｆｓの周波数における周波数ビンは、関係した周波数の対が重なるために、すなわち、４個の関係した周波数が２個の関係した周波数のおいてだけスパイク２３として現れるために、特別なケースである。これらの特別なケースでは、隣接する周波数ビンからの適切な補正は、置き換えられる、若しくは補間に対して使用されることができる。０、１／４ｆｓ若しくは１／２ｆｓの周波数における周波数ビンも、特別なケースである。これらの周波数において、チャネル間のＤＣ（すなわち、０Ｈｚ）オフセットの効果は、スパイク２３の対に加えて１つに統合することに現れる。ＤＣオフセットは、別々に各チャネルにおいて引き算されることができる。ＤＣレベルは、各チャネルからサンプルの平均を取ることによって、若しくはサンプラとは無関係な測定値によって、測定されることができる。この第２の特別なケースに関して、隣接する測定値は、直前に説明したように、得られた周波数を補正するために使用されることもできる。
【００４３】
容易に明らかにされるように、上記の実施形態に対する変形は、本発明の範囲から逸脱しないで可能である。
【００４４】
例えば、上記の実施形態は、ディジタル入力信号の複素強度を決定するために、サンプラ１０とは独立して取得された各キャリブレーション音１３の測定値を使用するけれども、この複素強度は、サンプラ出力２１から部分的に若しくは全体が導出される可能性がある。位相ではなく強度だけが独立した手段によって与えられるのであれば、位相の測定値は、サンプラ出力のスペクトル中の入力周波数における出力の位相によって与えられる。イコライゼーションは、そして線形位相ではなく一定の強度周波数応答を与える。代案の規格化は、入力周波数における出力測定値を使用することであり、そのため入力のいずれの独立した測定値をも使用しない。一定の強度周波数応答若しくは線形位相のどちらも保証されないが、チャネルは、そのまま符合される。
【００４５】
上記に説明された実施形態に対する他の変形は、信号音以外のキャリブレーション信号を使用することを含む可能性がある、例えば、帯域限定のノイズの注入若しくはサンプラの帯域幅の一部分を占有するチャープ波形（chirp waveform）は、同時に複数の周波数ビンのキャリブレーションを可能にするはずである。しかしながら、任意の時点においてＮ個の関係した周波数の１個に影響するだけでなければならないので、キャリブレーション信号を効果的にすることは、全帯域幅を占有できない。
【００４６】
しかも、通常のプロセシングの間に、キャリブレーションとは反対に、全周波数ビンに対して補正する必要がなく、その代わりに、最大の信号だけが、識別される可能性があり、それらに関係した周波数だけが、補正される。ウィンドウ機能（window function）は、ＦＦＴとともに採用される可能性がある。
【００４７】
ＦＦＴを使用することよりはむしろ、他のスペクトル推定アルゴリズムが、同等に良好に採用されることができる。
【００４８】
ＡＤＣ１２ａ−ｄが、特定の帯域幅をサンプリングしているのであれば、方法はまだ適用可能であり、キャリブレーション周波数は、より高い通過帯域において注入されることができる。他の可能性のある代案は、インターリービングを実行するためにＡＤＣ１２ａ−ｄに対するトリガをスタガーする（staggering）代わりに、チャネル中でスタガーされた遅延が、同時にＡＤＣ１２ａ−ｄサンプリングで使用されることができる。
【００４９】
上記に説明された方法は、多元チャネルサンプリングアーキテクチャの広汎な変形に対して適用されることができる。例えば、電気光学サンプラであり、そこでは、個々のチャネル及びサンプリングプロセスが、部分的に光学的である。アルゴリズムは、複雑なデータ入力信号に対して同等に良好に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明の方法の単純化された概略図である。
【図２】図２（ａ）から（ｄ）は、ＡからＤのサンプラの出力において測定した周波数スペクトルを図示する。
【符号の説明】
【００５１】
１０…サンプラ，１９…周波数スペクトル，２１…出力，２３…スパイク。 
【図１】
2005531235.tif 000007
【図２】
2005531235.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月20日(2005.4.20)
【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】
ＡＤＣによりそれぞれがサンプリングされ、複数（Ｎ）の時間−インターリーブされたチャネルを具備するサンプラをキャリブレートする方法であって、前記サンプラは、アナログ入力信号を受信するための入力及びディジタル出力信号を与えるための出力を有し、該方法は、
（ａ）各キャリブレーション信号がＮ個の関係した周波数の少なくとも１個を占有するように、前記サンプラの入力にＮ個のキャリブレーション信号を順番に注入すること、ここで、関係した周波数は、それらの周波数のいずれか１において入力信号を与えられた周波数であり、他の関係した周波数におけるサンプラの結果としての出力に影響を及ぼすインターリーブするチャネルにミスマッチである、
（ｂ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力信号をインターリーブされサンプリングされたデータの周波数ドメインにおいて測定すること、及び
（ｃ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力信号に入力信号を関係付ける関係を決定すること、
のステップを具備する。
【請求項２】
ステップ（ａ）において、各キャリブレーション信号は、単一の音を具備する、請求項１にしたがった方法。
【請求項３】
ステップ（ｂ）は、ＡＤＣのインターリーブされたディジタル出力のＦＦＴを実施すること、それによって、Ｎ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力の周波数ドメインにおける測定を可能にすることをさらに具備する、請求項１若しくは請求項２にしたがった方法。
【請求項４】
全ての結果としてのＮ個の関係した周波数がＦＦＴのビンの実質的に中心に位置する周波数を有するように、Ｎ個の関係した周波数の第１番目を選択するステップをさらに具備する、請求項３にしたがった方法。
【請求項５】
ステップ（ａ）から（ｃ）を繰り返し、Ｎ個の関係した周波数の異なるセットにおいてサンプラにＮ個のキャリブレーション周波数を順番に注入する、ステップをさらに具備する、請求項３若しくは請求項４にしたがった方法。
【請求項６】
ＦＦＴの隣接するビンは、一緒にグループ化され、単一のキャリブレーション周波数が各グループに対して使用される、請求項３ないし５のいずれかにしたがった方法。
【請求項７】
キャリブレーション周波数の各１個に対してＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に入力信号を関係付ける関係を具体化するために、関係マトリックス、若しくはキャリブレーションプロセスの各反復に対して関係マトリックスを形成するステップをさらに具備する、上記請求項のいずれか１にしたがった方法。
【請求項８】
独立した手段により若しくはサンプラの出力における強度及び／又は位相を測定することのいずれかにより入力信号の強度及び／又は位相を決定するステップをさらに具備する、上記請求項のいずれか１にしたがった方法。
【請求項９】
ステップ（ａ）においてＮ個のキャリブレーション周波数の各１個に対する入力信号の強度及び位相を決定することを含み、ここで、ステップ（ｂ）は、キャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力の強度及び位相を周波数ドメインにおいて測定することを具備し、及びステップ（ｃ）は、入力信号の強度及び位相に関係したＮ個の周波数における出力の強度及び位相を関係付ける関係から補正係数を決定することを具備する、上記請求項のいずれか１にしたがった方法。
【請求項１０】
Ｎ個の時間−インターリーブされたＡＤＣを具備するサンプラを使用してアナログからディジタル変換を実施する方法であって、ここで、該サンプラは、請求項１から９のいずれかの方法にしたがってキャリブレートされ、アナログからディジタル変換を実施する該方法は、（ｉ）サンプラにアナログ信号を注入すること、（ｉｉ）サンプラによって生成された結果としてのスペクトルを周波数ドメインにおいて測定すること、及び（ｉｉｉ）キャリブレーションの期間に決定された関係に応じて測定された周波数スペクトを調整すること、それによってチャネル−イコライズされたスペクトルを生成するステップを具備する。
【請求項１１】
ＡＤＣによりそれぞれがサンプリングされ、複数（Ｎ）の時間−インターリーブされたチャネルを具備する前記サンプラを時間−インターリーブされたアナログからディジタルサンプラへキャリブレートするためキャリブレーション装置であって、前記サンプラは、アナログ入力信号を受信するための入力及びディジタル出力信号を与えるための出力を有し、該装置は、
（ａ）各キャリブレーション信号がＮ個の関係した周波数の少なくとも１個を占有するように、前記サンプラの入力にＮ個のキャリブレーション信号を順番に注入するための手段、ここで、関係した周波数は、それらの周波数のいずれか１において入力信号を与えられた周波数であり、他の関係した周波数においてサンプラの結果としての出力に影響を及ぼすインターリーブされたチャネルに不適切に組み合わせられる、
（ｂ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力信号をインターリーブされサンプリングされたデータの周波数ドメインにおいて測定するための手段、及び
（ｃ）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力信号に入力信号を関係付ける関係を決定するための手段
を含む。
【請求項１２】
前記関係を決定するための手段は、キャリブレーションの期間に決定された関係にしたがってサンプラの出力から導出された周波数ドメイン信号を調整することが実施可能であり、それによってチャネル−イコライズされたスペクトルを生成する、請求項１１のキャリブレーション装置を具備する、アナログからディジタルサンプラのためのチャネルイコライザ。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれかの方法を実行するためにプログラムされたコンピュータであって、かつ
（１）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個のキャリブレーション周波数のそれぞれにおいて出力の測定値を受信すること、
（２）Ｎ個のキャリブレーション周波数の各１個に対するＮ個の関係した周波数のそれぞれにおける出力に入力信号を関係付ける関係を決定すること
のステップを実行するためにプログラムされたコンピュータ。
【請求項１４】
コンピュータを請求項１３にしたがって動作させるプログラム命令を具備するコンピュータプログラム製品。
【国際調査報告】
2005531235.tif 000009
2005531235.tif 000010