(57)【要約】      （修正有）【課題】受信レーダ信号の位相と振幅との相関関係を有する改良されたモード５の航空管制システムを提供する。【解決手段】モード５の航空管制システム２０の受信機２２は、振幅と位相信号出力を提供し、航空機から送信されるデータからのプレアンブルとフライト情報を含むデジタルデータストリームを提供する。信号スプリッタ２４は、振幅と位相信号出力を、奇数番号のパルスと偶数番号のパルスを送信するそれぞれ奇数チャンネル２６と、偶数チャンネル２８の間で分割する。プレアンブル相関器３８は、奇数と偶数データストリームと規定のプレアンブルマスクとの相関を取り、妥当可能性のあるプレアンブルを検出して、プレアンブル決定論理回路４８は、プレアンブル相関器３８から出力された信号を処理して、どのプレアンブルが実際に有効であるのか識別する。【選択図】図１
2011242398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機からのデジタルレーダ信号を受信するように配置されたデジタル受信機（２２）に前記航空機から発信されたプレアンブルとフライト情報を含む前記デジタルデータストリームを処理する航空管制システム（２０）であって、振幅と位相信号出力を提供するように配置された前記航空管制システムは、
奇数番号パルスの１組と偶数番号パルスの１組とを送信するように配置され、それぞれ奇数チャンネル（２６）と偶数チャンネル（２８）の間の受信機（２２）からの振幅と位相信号出力を分割するように配置された信号スプリッタ（２４）と、
奇数チャンネル（２６）で符号化された信号を抽出し、奇数データストリームを形成するために前記信号スプリッタ（２４）に接続された奇数チャンネルデータデコーダ（３２）と、
偶数チャンネル（２８）で符号化された信号からデータを抽出して、偶数データストリームを形成するために、前記信号スプリッタ（２４）に接続された偶数チャンネルデータデコーダ（３６）と、
奇数及び偶数データストリームと、規定のプレアンブルマスクとの相関を取り、妥当可能性のあるプレアンブルを検出するための奇数及び偶数チャンネルデコーダ（３２、３６）に接続されたプレアンブル相関器（３８）と、
前記プレアンブル相関器（３８）から出力された信号を処理して、妥当可能性あるプレアンブルのうちのどちらが実際に妥当であるか識別するために配置されたプレアンブル決定論理回路（４８）と
を具備することを特徴とする航空管制システム（２０）。
【請求項２】
前記信号スプリッタ（２４）と前記奇数チャンネルデータデコーダ（３２）との間の前記奇数チャンネル（２６）の中の奇数チャンネル差分位相検出器（３０）と、
前記信号スプリッタ（２４）と前記偶数チャンネルデータデコーダ（３６）との間の前記偶数チャンネル（２８）の中の偶数チャンネル差分位相検出器（３４）とを更に具備することを特徴とする請求項１の航空管制システム（２０）。
【請求項３】
前記プレアンブル相関器（３８）は、
奇数チャンネル振幅を示す信号を受信するために前記信号スプリッタ（２４）に接続された第１の入力と、復号された奇数信号を受信するために前記奇数チャンネルデータデコーダ（３２）に接続された第２の入力とを有する奇数チャンネル用の振幅相関器（４０）であって、奇数振幅相関器合計信号を生成するように配置された奇数振幅相関器（４０）と、
奇数チャンネル信号の位相を示す信号を受信するために前記奇数チャンネルデータデコーダ（３２）に接続された奇数チャンネル用の位相相関器（４２）であって、奇数位相相関器合計信号を生成するように配置された奇数位相相関器（４２）と、
前記偶数チャンネル振幅を示す信号を受信するために、前記信号スプリッタ（２４）に接続された第１の入力と、復号された偶数信号を受信するために、前記偶数チャンネルデータデコーダ（３６）に接続された第２の入力とを有する偶数チャンネル用の振幅相関器（４４）であって、偶数振幅相関器合計信号を生成するために配置された偶数振幅相関器（４４）と、
偶数チャンネル信号の位相を示す信号を受信するために、前記偶数チャンネルデータデコーダ（３６）に接続された偶数チャンネル用の位相相関器（４６）であって、偶数位相相関器合計信号を生成するために配置された偶数位相相関器（４６）とを備えることを特徴とする請求項２の航空管制システム（２０）。
【請求項４】
データストリーム中のサイドローブによって生成されたプレアンブルを抑制するため、及び単パルスレーダデータを生成するために、前記プレアンブル決定論理回路（４８）と、受信機（２２）に接続された応答経路サイドローブ抑制（ＲＳＬＳ）と、単パルスレーダ信号処理回路（４９）とを更に具備することを特徴とする請求項３の航空管制システム（２０）。
【請求項５】
偶数及び奇数チャンネル（２８、２６）の中のデータを識別して、どちらのチャンネル（２６、２８）が、更なる処理のために使用すべき最良のデータを有するのかの判断するためのウォルシュデータ相関器システム（５２）を更に具備することを特徴とする請求項４の航空管制システム（２０）。
【請求項６】
前記位相相関器（４２、４６）の各々は、
前記対応するデータデコーダ（３２、３６）から入力されたデータビットを受信するために配置されたＦＩＦＯ入力レジスタ（１００）と、
記憶されたプリセットコードを有する相関器（１０２）と、
前記ＦＩＦＯ入力レジスタ（１００）と前記相関器（１０２）との間に接続された排他的ＯＲゲートアレイ（１０４）であって、前記相関器（１０２）に記憶されたビットと前記ＦＩＦＯ入力レジスタ（１００）の対応するビットとの乗算をするように配置され、各々のデータビットが、コードの中の前記対応するビットと合致するか否かを示す結果を生成する前記排他的ＯＲゲートアレイ（１０４）と、
前記排他的ＯＲゲートアレイ（１０４）から出力された信号を加算して、すべてのセルの生産物の合計である相関結果を生成するように配置された加算器（１１０）とを含むことを特徴とする請求項２の航空管制システム（２０）。
【請求項７】
前記振幅相関器（４０、４４）の各々は、
前記対応するデータデコーダからの位相データを受信するように配置された第１のＦＩＦＯデータレジスタ（１２０）と、
前記信号スプリッタからの振幅データを受信するように配置された第２のＦＩＦＯデータレジスタ（１２２）と、
記憶されたプレアンブルコードマスクを有したコードマスクレジスタ（１２６）と、
前記第１のＦＩＦＯレジスタ（１２０）のデータを、前記プレアンブルコードマスクレジスタ（１２６）に記憶された前記プレアンブルコードマスクと比較するように配置された排他的ＯＲゲート（１２４）のアレイと、
前記プレアンブルコードマスクレジスタ（１２６）の中の前記コードマスクビットの生産物と、前記第２のＦＩＦＯレジスタ（１２２）の中の前記対応する振幅データビットの生産物を形成するように配置された乗算器アレイ（１２５）と、
前記乗算器アレイ（１２５）から出力された信号の合計を形成するように配置された加算器（１２８）とを含むことを特徴とする請求項３の航空管制システム（２０）。
【請求項８】
プレアンブル決定論理回路（４８）は、
前記奇数及び偶数振幅相関器（４０、４４）からの合計信号を受信するように配置された振幅読取器（１３０）と、
前記奇数位相相関器（４２）からの合計信号を、プレアンブル閾値と比較するように配置された奇数プレアンブルシンボル検出器（１３２）と、
前記偶数位相相関器（４６）を、前記プレアンブル閾値と比較するように配置された偶数プレアンブルシンボル検出器（１３４）と、
前記第１及び第２のプレアンブルシンボル検出器（１３２、１３４）からの信号を受信し、有効なプレアンブルの検出を示すプレアンブル検出信号を生成するように配置されたプレアンブル検出器（１３８）と、
前記検出されたプレアンブル信号を受信するように配置された検出プレアンブルデータ記憶装置（１４０）とを含むことを特徴とする請求項１の航空管制システム（２０）。
【請求項９】
前記受信機（２２）が、振幅と位相信号出力を提供するように配置されており、航空管制のために航空機から、前記航空機からのデジタルレーダ信号を受信するために配置された受信機（２２）に送信されたプレアンブルとフライト情報を含むデジタルデータストリームを処理するための方法であって、
奇数番号パルスの１組と偶数番号パルスの１組とを送信するように配置され、それぞれ奇数チャンネル（２６）と偶数チャンネル（２８）の間の前記受信機（２２）からの振幅と位相信号出力を分割するように配置された信号スプリッタ（２４）を配置するステップと、
奇数チャンネル（２６）で符号化された信号を抽出して、奇数データストリームを形成するために、前記信号スプリッタ（２４）に接続された奇数チャンネルデータデコーダ（３２）を接続するステップと、
偶数チャンネル（２８）で符号化された信号からデータを抽出して、偶数データストリームを形成するために、前記信号スプリッタ（２４）に偶数チャンネルデータデコーダ（３６）を接続するステップと、
奇数及び偶数データストリームと、規定のプレアンブルマスクとの相関を取り、妥当可能性のあるプレアンブルを検出するための、奇数及び偶数チャンネルデコーダ（３２、３６）にプレアンブル相関器（３８）を接続するステップと、
妥当可能性あるプレアンブルのうちのどちらが実際に妥当であるか識別するための前記プレアンブル相関器（３８）から出力された信号を処理するためにプレアンブル決定論理回路（４８）を配置するステップと
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記信号スプリッタ（２４）と、前記奇数チャンネルデータデコーダ（３２）との間の前記奇数チャンネル（２６）の中の奇数チャンネル差分位相検出器（３０）を配置するステップと、
前記信号スプリッタ（２４）と前記偶数チャンネルデータデコーダ（３６）との間の前記偶数チャンネル（２８）の中の偶数チャンネル差分位相検出器（３４）を配置するステップとを更に具備することを特徴とする請求項９の方法。
【請求項１１】
前記奇数チャンネル振幅を示す信号を受信するために前記信号スプリッタ（２４）に接続された第１の入力と、復号された奇数信号を受信するために前記奇数チャンネルデータデコーダ（３２）に接続された第２の入力とを有する奇数チャンネル振幅相関器（４０）を含むために前記プレアンブル相関器（３８）を形成するステップと、
奇数の振幅相関器合計信号を生成するために前記奇数振幅相関器（４０）を配置するステップと、
奇数チャンネル信号の位相を示す信号を受信するために、前記奇数チャンネルデータデコーダに接続された奇数位相相関器（４２）を含むために前記プレアンブル相関器を形成するステップと、
奇数位相相関器合計信号を生成するために、前記位相相関器（４２）を配置するステップと、
前記偶数チャンネル振幅を示す信号を受信するために、前記信号スプリッタ（２４）に接続された第１の入力と、復号された偶数信号を受信するために、前記偶数チャンネルデータデコーダ（３６）に接続された第２の入力を有する偶数チャンネル振幅相関器（４４）を含むために、前記プレアンブル相関器（３８）を形成するステップと、
偶数チャンネル振幅相関器合計信号を生成する偶数振幅相関器（４４）を配置するステップと、
偶数位相相関器合計信号を生成するために前記偶数チャンネル位相相関器（４６）を配置するステップとを更に具備することを特徴とする請求項１０の方法。
【請求項１２】
データストリーム中のサイドローブによって生成されたプレアンブルを抑制するため、及び単パルスレーダデータを生成するために、応答経路サイドローブ抑制（ＲＳＬＳ）と、単パルスレーダ信号処理回路（４９）とを、前記プレアンブル決定論理回路（４８）と、受信機（２２）に接続するステップを更に具備することを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１３】
偶数及び奇数チャンネルの中のデータを識別して、どちらのチャンネルが、更なる処理のために使用すべき最良のデータを有するのか判断するためのウォルシュデータ相関器システム（５２）を提供するステップを更に具備することを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記対応するデータデコーダ（３２、３６）から入力されたデータビットを受信するために配置されたＦＩＦＯ入力レジスタ（１００）を含むために、各々のプレアンブル位相相関器（４２、４６）を配置するステップと、
記憶されたプリセットコードを有する相関器（１０２）を含むために各々のプレアンブル位相相関器（４２、４６）を配置するステップと、
前記ＦＩＦＯ入力レジスタ（１００）と前記相関器（１０２）との間に接続された排他的ＯＲゲートアレイ（１０４）を含むために各々プレアンブル位相相関器（４２、４６）を配置するステップと、
前記相関器（１０２）に記憶されたビットと前記ＦＩＦＯ入力レジスタ（１００）の対応するビットとの乗算をして、各々のデータビットが、コードの中の前記対応するビットと合致するか否かを示す結果を生成する前記排他的ＯＲゲートアレイ（１０４）を配置するステップと、
前記ＯＲゲートアレイ（１０４）から出力された信号を加算して、すべてのセルの生産物の合計である相関結果を生成するための加算器（１１０）を含むために各々のプレアンブル位相相関器（４２、４６）を配置するステップとを更に具備することを特徴とする請求項１０の方法。
【請求項１５】
前記対応するデータデコーダからの位相データを受信するように配置された第１のＦＩＦＯデータレジスタ（１２０）を含むために前記振幅相関器（４０、４４）のうちの各々を形成するステップと、
前記信号スプリッタ（２４）からの振幅データを受信するように配置された第２のＦＩＦＯデータレジスタ（１２２）を含むために前記振幅相関器（４０、４４）のうちの各々を形成するステップと、
記憶されたプレアンブルコードマスクを有したコードマスクレジスタ（１２６）を含むために前記振幅相関器（４０、４４）のうちの各々を形成するステップと、
前記第１のＦＩＦＯレジスタ（１２０）のデータを、前記プレアンブルコードマスクレジスタ（１２６）に記憶された前記プレアンブルコードマスクと比較するための排他的ＯＲゲート（１２４）のアレイを含むために前記振幅相関器（４０、４４）の各々を形成するステップと、
前記プレアンブルコードマスクレジスタ（１２６）の中の前記コードマスクビットの生産物と、前記第２のＦＩＦＯレジスタ（１２２）の中の前記対応する振幅データビットの生産物を形成するための乗算器アレイ（１２５）を含むために前記振幅相関器（４０、４４）のうちの各々を形成するステップと、
前記乗算器アレイ（１２５）から出力された信号の合計を形成するための加算器（１２８）を含むために前記振幅相関器（４０、４４）のうちの各々を形成するステップとを更に具備することを特徴とする請求項１１の方法。
【請求項１６】
前記偶数及び奇数振幅相関器（４４、４０）からの合計信号を受信するように配置された振幅読取器（１３０）を含むために前記プレアンブル決定論理回路（４８）を形成するステップと、
前記奇数位相相関器（４２）からの合計信号を、プレアンブル閾値と比較するための奇数プレアンブルシンボル検出器（１３２）を含むために前記プレアンブル決定論理回路（４８）を形成するステップと、
前記偶数位相相関器（４６）からの合計信号を、前記プレアンブル閾値と比較するための偶数プレアンブルシンボル検出器（１３４）を含むために前記プレアンブル決定論理回路（４８）を形成するステップと、
前記第１と第２のプレアンブルシンボル検出器（１３２、１３４）からの信号を受信し、有効なプレアンブルの検出を示すプレアンブル検出信号を生成するために配置されたプレアンブル検出器（１３８）を含む前記プレアンブル決定論理回路（４８）を形成するステップと、
前記プレアンブル検出信号を受信するための検出プレアンブルデータ記憶装置（１４０）を含むために前記プレアンブル決定論理回路（４８）を形成するステップとを更に具備することを特徴とする請求項９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、航空機のような対象物の位置を識別し判定するための二次監視レーダを使用する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次監視レーダ（ＳＳＲ：Secondary Surveillance Rader）は、航空管制（ＡＴＣ：Air Traffic Control）において使用されるレーダシステムである。ＳＳＲは、航空機の位置を検出し測定するだけでなく、その航空機の識別や高度などの航空機からの付加的情報を要求する。一次レーダシステムは、ちょうど光ビームの中の対象物を見ることと同じような現象であるが、反射されたレーダ信号を検出することによって、対象物の範囲や方位のみを測定する。これに対してＳＳＲは、符号化されたデータを含む応答を送信することによって、各々の呼掛信号に応答するレーダトランスポンダを搭載した対象物に対して返答する。ＳＳＲは、もともと第二次世界大戦中に開発された軍事的な敵味方識別（ＩＦＦ：Identification Friend or Foe）技術に基づいており、この２つのシステムは今日でも依然、両立している。システムは進化して、「敵味方識別」（ＩＦＦ）という言葉は、通常、民間と外国の航空機の使用を含めたＳＳＲ運用のすべてのモードについて言及するようになっている。
【０００３】
ＳＳＲアンテナは、呼掛コールを送信し、航空機データを受信するために使用される。軍用、民間航空機は、二次監視レーダの呼掛からの信号に対して、識別コードと高度を基に自動的に応答するトランスポンダを有している。そのコードは、所定の呼掛信号に応答する所定のメッセージである。航空機が飛行を始める前に、その航空機は、航空管制官からトランスポンダコードを受け取る。通常、たった１つのコードが、全飛行に対して与えられる。これらのコードは、モードコードと呼ばれる場合がある。対象物までの範囲は、呼掛時間と応答時間の間の時間的な遅れから計算される。それ故に、ＳＳＲシステムは、友好的な航空機に、一次レーダが可能が提供出来るすべてのデータ、それ以上のデータを提供する。
【０００４】
航空機搭載のトランスポンダは、全方位アンテナを有しており、あらゆる方向からのレーダ信号を受信、応答することが可能である。トランスポンダは、送信機からの信号を受信して、そのトランスポンダが設定されているモードで受信している呼掛信号に対してだけ、特定のパルスグループ（コード）で選択的に応答する。これらの返答は、対象物の「外板（skin）」での返送によって受信される一次レーダの返送信号とは独立している。ＳＳＲ呼掛け器によって処理された表示のための返答は、「プロット」と呼ばれることがある。航空管制官が使用するレーダスコープは、一次レーダシステムと二次レーダシステムの両方からの返送を表示する。これらの返送は、航空管制の制御と切り離しにおいて管制官が参照にするものである。
【０００５】
ＳＳＲで使用されるトランスポンダは、１つの周波数（１０３０ＭＨｚ）で受信し、別の周波数（１０９０ＭＨｚ）で送信する無線受信機と送信機である。このタイプのトランスポンダは、クロスバンドビーコンと呼ばれる。対象物の航空機のトランスポンダは、要求された情報を含む符号化応答信号を送信することによって、呼掛け器（通常は、しかし、必ずしも必要条件ではないが、一次レーダと共同設置された地上ステーション）からの信号に対して応答する。ＳＳＲは、アンテナが回転する間に、呼掛パルスを連続して送信するか、電子的に空間が走査される。送信された返答は、呼掛モードに依存している。その時、航空機は、計算された方位と範囲の、管制官のレーダスクリーンに、名称付きアイコンとして表示される。運用中のトランスポンダを有しない航空機は依然、一次レーダで観測され、ＳＳＲ派生データの恩恵を受けない管制官に表示される。
【０００６】
民生用ＳＳＲと軍事用ＩＦＦは両方とも、戦時中のそれらよりもはるかに複雑になってきているが、依然、両立している。この両立性の１つの理由は、軍用航空機の、民生用空域での運用を可能にすることである。現在、ＳＳＲははるかに詳細な情報を提供出来、衝突を避けるために、航空機間で直接、データ交換を可能にしている。味方を確実に認識するという第一の軍事的役割を考えるなら、ＩＦＦは、敵による「なりすまし（spoofing）」を防止するためのはるかに確実な（暗号化された）メッセージを有しており、空、海、及び地上車両を含むあらゆる種類の軍事的基盤で使用される。
【０００７】
いくつかのトランスポンダモードがあるが、その各々は異なる情報を提供する。モード１は、２桁５ビットの任務コード（軍用に限る−コクピットで選択可能）を提供する。モード２は、４桁８進数の単位コード（軍用に限る−地上で設定するか、特定の航空機のタイプによって飛行中に変更される）。モード３／Ａは、航空管制官（軍用及び民間）によって割り当てられるトランスポンダコードとして知られる、航空機のための４桁８進数識別コードである。モード４は、符号化された課題に対する３パルスの応答（軍用に限る）を提供する。モードＢ及びＤは、もともと規定されているが、民間ＡＴＣ目的のために使用されない。
【０００８】
民間航空機の場合、運行モードは、Ａ、Ｃ及びＳである。モードＳは、モードコードに加えて、他のデータの送信を含む軍用、民間航空管制のための比較的新しいＩＦＦ手順である。Ａモードは、航空管制官によって割り当てられた０から７の数字を使用しており、識別とモニタリングを可能にするためにパイロットによって設定される４桁のコードに基づく。モードＣは、航空機高度計によって自動的に読み取られる気圧高度を送信する。モードＳは、モードＳの呼掛によって動作して、呼掛信号によって要求される特定な情報を提供することが出来る。モードＡ及びＣに関しては、呼掛信号を受信した航空機はすべて応答するが、モードＳの場合は、航空機に対して個別に呼掛ることが出来る。現代のＡＴＣシステムでは、データは、レーダスクリーン上の航空機位置のシンボルに関連したタグやラベルの中の英数字で表わされる。
【０００９】
モード５は、自動従属監視放送（ＡＤＳ−Ｂ）とＧＰＳ位置（軍用に限る）の確実な送信を提供するために暗号化を提供する。モード５  ＩＦＦシステムは、他のモードが呼掛と応答に関する暗号化を可能にする以外の、呼掛け器とトランスポンダとの間のより洗練されたデータ交換を可能にする。送信シーケンスや応答シーケンスが長くなり、暗号技術が改良されれば、交信をモニタして暗号を破る可能性は非常に低くなる。
【００１０】
トランスポンダのレベルは、重要な特徴である。そのレベルは、トランスポンダの能力を報告する。レベル１のトランスポンダは、基礎的監視能力を有するトランスポンダである。レベル１のトランスポンダは、データリンク能力や拡張メッセージの提供はない。レベル２のトランスポンダは、航空機衝突防止装置（ＡＣＡＳ）や、高度に関する地上ステーション要求や、機体認識のための地上ステーション要求に関する能力と共に、レベル１のトランスポンダの特徴をすべて有している。今日、設置されるほとんどのトランスポンダはレベル２の能力を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、受信レーダ信号の位相と振幅との相関関係を有する改良されたモード５の航空管制システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
航空機から発信されたプレアンブルとフライト情報を含むデジタルデータストリームを処理する本発明の航空管制システムは、航空機からのデジタルレーダ信号を受信するための受信機を具備する。受信機は、プレアンブルと位相信号出力を提供するように配置され、信号スプリッタは、奇数番号パルスの１組と、偶数番号パルスの１組とを送信するように配置された奇数チャンネルと、偶数チャンネルの間の受信機からの振幅と位相信号出力を分割するように配置されている。
【００１３】
本発明は、更に、奇数チャンネルで符号化された信号を抽出して、奇数データストリームを形成するための信号スプリッタに接続された奇数チャンネルデータデコーダと、偶数チャンネルで符号化された信号からデータを抽出して、偶数データストリームを形成するための信号スプリッタに接続された偶数チャンネルデータデコーダとを備える。奇数と偶数データストリームと、規定のプレアンブルマスクとの相関を取り、妥当可能性のあるプレアンブルを検出するための奇数と偶数チャンネルデコーダに接続されたプレアンブル相関器とを備え、プレアンブル決定論理回路は、プレアンブル相関器から出力された信号を処理して、妥当可能性あるプレアンブルのうちのどちらが実際に妥当であるか識別するために配置されている。
【００１４】
本発明の航空管制システムは、信号スプリッタと、奇数チャンネルデータデコーダとの間の前記奇数チャンネルの中の奇数チャンネル差分位相検出器と、信号スプリッタと偶数チャンネルデータデコーダとの間の偶数チャンネルの中の偶数チャンネル差分位相検出器とを更に具備することが可能である。
【００１５】
本発明の航空管制システムに含まれるプレアンブル相関器は、奇数チャンネル振幅を示す信号を受信するために信号スプリッタに接続された第１の入力と、復号された奇数信号を受信するために奇数チャンネルデータデコーダに接続された第２の入力とを有する奇数チャンネル振幅相関器であって、奇数振幅相関器合計信号を生成するように配置された奇数振幅相関器と、偶数チャンネル信号の位相を示す信号を受信するために偶数チャンネルデータデコーダに接続された偶数チャンネル位相相関器であって、偶数位相相関器合計信号を生成するように配置された偶数チャンネル相関器と、偶数チャンネル振幅を示す信号を受信するために、信号スプリッタに接続された第１の入力と、復号された偶数信号を受信するために、偶数チャンネルデータデコーダに接続された第２の入力とを有する偶数チャンネル振幅相関器であって、偶数振幅相関器合計信号を生成するために配置された偶数チャンネル振幅相関器と、偶数チャンネル信号の位相を示す信号を受信するために、偶数チャンネルデータデコーダに接続された偶数チャンネル位相相関器であって、偶数位相相関器合計信号を生成するために配置された偶数チャンネル位相相関器とを具備することが可能である。
【００１６】
本発明の航空管制システムは、データストリーム中のサイドローブによって生成されたプレアンブルを抑制するため、及び単パルスレーダデータを生成するために、プレアンブル決定論理回路と、受信機に接続された応答経路サイドローブ抑制と、単パルスレーダ信号処理回路とを具備することが可能である。
【００１７】
本発明の航空管制システムは、好ましくは、偶数と奇数チャンネルの中のデータを識別して、どちらのチャンネルが、更なる処理のために使用すべき最良のデータを有するのか判断するためのウォルシュデータ相関器システムを更に具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のモード５検出システムのブロック図である。
【図２】図１のシステムに含まれる信号スプリッタのブロック図である。
【図３】図１に示されるように本発明に含むことが出来る差分位相検出器のブロック図である。
【図４】図１のシステムに含むことが出来るデータデコーダのブロック図である。
【図５】図１のシステムに含むことが出来る相関器チャンネルのブロック図である。
【図６】図１に示されるように本発明に含むことが出来るプリアンブル振幅圧縮システムのブロック図である。
【図７】図１のシステムに含むことが出来るプリアンブル決定論理回路システムのブロック図である。
【図８】図１のシステムに含むことが出来る応答サイドローブ抑制システムのブロック図である。
【図９】図１のシステムで使用可能な単パルス処理のブロック図である。
【図１０】図１のシステムで使用可能なウォルシュデータ相関器とデータデコーダを示す。
【図１１】図１０のデータ相関器の部分のブロック図である。
【図１２】図１のシステムで使用可能な消去、単一エラー検出、訂正プロセスのフロー図である。
【図１３】図１のシステムに含むことが出来る外部受信機から出力される信号を図示している。
【図１４】図５のプリアンブル位相相関器から出力される信号を図示している。
【図１５】図６のプリアンブル圧縮システムから出力されて信号を図示している。
【図１６】図１のシステムに含むことが可能な外部受信機から出力された信号を図示している。
【図１７】プリアンブルトリガのマークを図示している。
【図１８】図１１のデータ相関器から出力された信号を図示している。
【図１９】図１１のウォルシュデータ相関器とデータデコーダにおけるデータ決定プロセスから派生したデータ決定信号を図示している。
【図２０】様々なプリアンブル閾値のためのデータ相関器閾値の関数としての偽アラーム確率を図示している。
【図２１】データ対ノイズ比の関数としての検出確率光検出器を図示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１を参照すると、本発明のモード５検出システム２０は、当技術分野では公知のレーダトランスポンダ（図示せず）からのレーダ信号を受信するように配置された外部受信機２２を備える。典型的には、トランスポンダは、航空機（図示せず）に搭載されている。
【００２０】
モード５検出システム２０は、次のインターフェースを含む。
１．振幅ＳＵＭ
受信機出力振幅ＳＵＭ信号は、３２ＭＨｚのサンプリングレートにおいて１６ビットまでの直線データを含んでいる。
２．位相ＳＵＭ
受信機出力位相ＳＵＭデータは、３２ＭＨｚレートにおいて直線位相分布の８ビットを含んでいる。
３．振幅ＯＭＮＩ
受信機出力振幅ＯＭＮＩ信号は、３２ＭＨｚサンプリングレートにおいて、１６ビットまでの直線データを含んでいる。
４．振幅ＤＩＦＦ
受信機出力位相ＤＩＦＦデータは、３２ＭＨｚレートで１６ビットまでの直線データを含んでいる。
５．位相ＤＩＦＦ
受信機出力位相ＳＵＭデータは、３２ＭＨｚレートで、８ビットの直線位相分布を含んでいる。
【００２１】
モード５検出システム２０は、２つの閾値設定、つまり、内部データテスト偽アラームレートを調整するプレアンブル閾値と、レベル１とレベル２のための最終データ偽アラームレートを設定するレベル１とレベル２データ閾値を含んでいる。
閾値設定は、
１．プレアンブル閾値
プレアンブル閾値は、プレアンブルスタートのための閾値を設定するステップ２の８から１６までの値。１２（デフォルト設定）を設定する時、レベル１プレアンブル偽アラームレートは、約５０００である。
２．データ閾値レベル１
データ閾値レベル１は、最終データの偽アラームレートを制御する。閾値設定レベル１の９０と、プレアンブル閾値設定１２の場合、データ偽アラーム確率は、毎秒約８×１０−３または１．２８偽アラームである。
３．データ閾値レベル２
データ閾値レベル２は、最終データ偽アラームレートを制御する。閾値設定レベル２の１６０と、プレアンブル閾値設定の１２の場合、データ偽アラーム確率は、毎秒約４×１０−８または０．６偽アラームである。
【００２２】
モード５検出システム２０は次の制御を含む。
１．位相オフセット
これは、システムによって０あるいは１８０度に集中していると報告されたデルタ位相をオフセットするシステムから報告された位相訂正信号である。
２．交信セキュリティ（ＣＯＭＳＥＣ：Communications Security）スタガー（stagger）インデックスレベル１
このインデックスは、呼掛毎に設定されるプレアンブルスタガーインデックス１によって決定され、レベル１スタガーテーブル１５０から、レベル１プレアンブルスタガーを選択するときに使用する。この呼掛時間に検出されたすべての合法的対象物は、このスタガーを使用して、システムが他の呼掛け器からのトランスポンダ報告を拒否することを可能にする。
３．ＣＯＭＳＥＣスタガーインデックスレベル２
このインデックスは、システムによってコード検証インターバル（ＣＶＩ）毎に設定される、プレアンブルスタガーインデックスレベル２によって決定される。ＣＶＩ時間中に検出されたすべての対象物は、Ｐ３、Ｐ２及びＰ１パルスのためのこのスタガー時間を使用する。ＣＶＩ時間は、呼掛け器とトランスポンダによって、独立して変更されるので、検出器は、プレアンブル検出のために、過去及び未来のＣＶＩを評価しなければならない。従って、現在、過去、未来のインデックスは記憶されなければならない。
４．ＣＯＭＳＥＣ拡散インデックスレベル１
このインデックスは、呼掛時間毎に設定される拡散機能インデックスによって決定され、この呼掛中に受信したすべてのレベル１レポートのためのユニークなデータ拡散を提供する。拡散機能は、検出器に記憶された２５６の拡散機能のテーブルから抽出される。
５．ＣＯＭＳＥＣ拡散インデックスレベル２
このインデックスは、ＣＶＩ時間毎に設定される拡散機能インデックスによって決定され、このＣＶＩ中に受信されたすべてのレベル２のレポートのためのユニークなデータ拡散を提供する。拡散機能は、検出器に記憶された２５６の拡散機能のテーブルから抽出される。しかし、ＣＶＩは、トランスポンダと呼掛け器において独立して変更されるので、返答が、以前の、あるいは次のＣＶＩを使用するということが起こり得る。すべての可能なＣＶＩを検索するプレアンブル検出は、正しいインデックスを選択して、どのＣＶＩを現在の対象物のために使用するべきか識別する。従って、現在、過去、未来のインデックスは、いつでも使用出来るように記憶されていなければならない。
６．レベル１データあるいはＩＤ
これは、どのタイプのレベル１の応答を期待されているか、つまりデータなのかＩＤなのかを検出器に教えるインジケータである。
７．ＲＳＬＳＫ
メインビーム又はサイドローブから派生したと報告されるべき対象物のための応答経路サイドローブ抑制（ＲＳＬＳ：Reply path side lobe suppression）の閾値設定である。
【００２３】
モード５検出システム２０は、次のデータを提供する。
１．オーバレイコード
オーバレイコードは、レベル１呼掛時間毎に受信され、データを暗号化したり復号化するために使用される暗号化コンピュータ（図示せず）から受信された時、レベル１の９ビットデータシンボルを解読するために使用される。
２．暗号化コンピュータに対するデータ
エラー検出及び訂正（ＥＤＡＣ：Error Detection And Correction）に続くレベルとレベル２データは、データスクランブル解析のためにＣＲＹＰＴＯに報告される。復号化されたデータは暗号コンピュータから受信される。
３．レポートは、方位角とフラッグを含むモード５データを有するモード５メッセージレポートである。
【００２４】
受信機２２は、レーダ信号の位相と振幅を示す３２ＭＨｚベースバンドデータを信号スプリッタ２４に入力する。図１３は、外部受信機から出力された典型的な信号を図示している。信号はプレアンブルとして知られている第一部分と、データセットを含む第二部分を有している。信号スプリッタ２４は、３２ＭＨｚサンプルデータを、それぞれ「奇数」と「偶数」と指定された２つの１６ＭＨｚデータセットに分割して、そのデータは、別々のチャンネル２６、２８で処理される。
【００２５】
信号位相遷移に対する３２ＭＨｚサンプルのランダム位置によって、各々の検出シークエンス（プリアンブルとデータセットの検出）中に、チャンネル２６又は２８が、他のチャンネルよりもより良い検出可能性を提供することが出来る。これは位相遷移中に最も注目すべきことである。位相変化に対して開始サンプリングポイントによっては、分割処理チャンネル２６または２８の出力の１つは、その他のチャンネルが最大位相変化を持つ時、ある位相遷移において、まったく位相変化を報告しない可能性がある。どのチャンネルが、各々のデータセットのために使用される最良のチャンネルであるのか識別するために、システム２０は、各々のセットのためのデータ相関スコアを決定するために奇数と偶数サンプルを処理する。チャンネル２６と２８の両方の相関プロセスを応用することによって、信号入力のための最良のチャンネルが、検出プロセスのために選択される。最良のチャンネルの最終選択は、最高のデータ相関スコアが使用出来るプロセスの終わりまで延期される。
【００２６】
奇数チャンネル２６は、信号スプリッタ２４からのデータを受ける差分位相検出器３０を含んでいる。差分位相検出器３０から出力された信号は、データデコーダ３２に入力される。チャンネル２８は、信号スプリッタ２４からのデータを受ける差分位相検出器３４を含んでいる。差分位相検出器３４から出力される信号は、データデコーダ３６に入力される。差分位相検出器３４とデータデコーダ３６は、好ましくは、それぞれ、差分位相検出器３０とデータデコーダ３２と同一に形成される。
【００２７】
差分位相検出器３０、３４は、チャンネル当たり１６ＭＨｚで、偶数と奇数サンプルデータを処理して、そのデータの中のマークとスペース値を検出する。理想的には、連続チップの間の位相差は、±９０°であると期待される。しかし、ノイズと内部シンボル干渉（ＩＳＩ：Inter Symbol Interface）によって、期待される実際の位相差は、最大９０度以下の任意のΔθである。位相差がプラスの場合には、スペース（１）が宣言される。マイナス方位角の値が、マーク（０）として報告される。
【００２８】
位相検出器３０、３４の出力は、符号化されたトランスポンダデータセットを抽出するために、差分データデコーダ３２、３６によって処理される。それは、各々新しいチップサンプルｋは、新たなチップサンプルと過去の出力チップの排他的ＯＲ（ＸＯＲ）である遅延を使用して実行される。このプロセスは、オリジナルコードまたはそのオリジナルコードの逆数を生成する（任意の「１」または「０」である第一ビットの値によって決まる）。
【００２９】
データデコーダ３２、３６から出力された信号が、プレアンブル相関器３８に入力される。プレアンブル相関器３８は、奇数振幅相関器４０と、奇数位相相関器４２を含んでいる。プレアンブル相関器３８はまた、偶数振幅相関器４４と、偶数位相相関器４６を含んでいる。データデコーダ３２から出力された信号は、奇数振幅相関器４０と、奇数位相相関器４２に入力される。奇数振幅相関器４０は、信号スプリッタ２４からの振幅ＳＵＭ奇数信号を受信する。データデコーダ３６から出力された信号は、偶数振幅相関器４４と、偶数位相相関器４６に入力される。偶数振幅相関器４４もまた、信号スプリッタ２４からの振幅ＳＵＭ偶数信号を受信する。プレアンブル相関器３８は、受信データを処理して、マイナスまたはプラスであるレベル１とレベル２のプレアンブルパルスを検出する。データデコーダ３２、３６は、コードまたはそのコードの逆数を生成するので、相関関係の絶対値が、規定閾値を超える時に、成功した相関関係が宣言される。
【００３０】
奇数振幅相関器４０、奇数位相相関器４２、偶数振幅相関器４４及び偶数位相相関器４６から出力された信号は、プレアンブル決定論理回路４８に入力する。プレアンブル決定論理回路４８も、プレアンブル閾値信号と、レベル１、２のためのプレアンブルスタガー時間を示す信号を受信する。プレアンブル相関器３８の出力は、適切なプレアンブル検出のためのプレアンブル相関器出力を評価するプレアンブル決定論理回路４８によって処理される。そのために、レベル１とレベル２のための現在プレアンブル時間スタガーは、現在の期待されるスタガー位置を識別する。スタガー値は、レベル１とレベル２のスタガー時間値のためのすべてのプレアンブルデータを記憶するローカルテーブルから抽出する。プレアンブル相関レベルが設定閾値以上の時、プレアンブル空間が、期待されたスタガー時間に合致する場合、プレアンブルセットを検出する。そのセットが２つのプレアンブル検出のレベル１の要件と合致するか、レベル２のスペース要件に合致する４つのプレアンブルのうちの少なくとも３つが検出された場合、データセットスタートＴ０が宣言される。レベル２のスタガー時間が、コード検証インターバル（ＣＶＩ：Code Validation Interval）毎に変化するので、現在ＣＶＩ、過去ＣＶＩ及び次に期待されるＣＶＩのために、レベル２のスタガーテストが行われる。レベル２プレアンブルテストの結果は、トランスポンダによってどのＣＶＩが現在、使われているのか識別する（レベル１のプレアンブルスタガーは、呼掛毎に、呼掛け器によって開始されるので、よく知られている）。
【００３１】
プレアンブル相関器３８は、入力データストリームと、所定のプレアンブルマスクとの相関を取り、可能性のあるプレアンブルを検出する。奇数と偶数チャンネルに関して独立して処理が行われて、これらのチャンネルのいずれかでプレアンブルを検出された場合、成功を宣言する。相関機能は２つの処理を含み、位相のみの相関関係と、位相振幅の相関関係であり、その２つは統合されてプレアンブル決定出力を生成する。
【００３２】
位相のみの相関器４２、４６は、差分位相検出器データに関する相関を行い、安定した波長独立定数の偽アラームレート（ＣＦＡＲ：Constant False Alarm Rate）を提供する。それは、システムが、データ検出プロセスを起動するために使用可能な信頼性のあるプレアンブルトリガを生成することを可能にする。位相相関器４２、４６によって達成されたＣＦＡＲプロセスは、振幅リミッタがＣＦＡＲプロセスにおいて実施されるかのように、あらゆるノイズレベルで、一定の偽アラームレートを保持する。しかし、位相のみの相関プロセスは、ＲＳＬＳとレベル１の単パルスプロセスで必要な振幅データをまったく有していない。
【００３３】
位相相関は、振幅依存「圧縮」信号を生成するために差分位相検出器データと振幅データを使用する。それは、信頼出来るＲＳＬＳと単パルス機能のために必要な完全１６チップ処理ゲイン（ＰＧ：Processed Gain）振幅データを提供する。振幅信号は、ＣＦＡＲプロセスのためにも使用可能であるが、ＣＦＡＲのために振幅依存信号を有することは、ノイズ、ジャミング及び干渉のために調整が必要なノイズ振幅推定器が必要である。位相相関器４２、４６は、プレアンブル検出が宣言された時にのみ、プレアンブルの検出や、位相振幅チャネルを記録するために使用される。
【００３４】
プレアンブル決定ロジック回路４８は、奇数と偶数ＳＵＭチャンネル２６、２８の出力を、応答経路サイドローブ抑制（ＲＳＬＳ）と、ＯＭＮＩとＤＩＦＦレーダ振幅信号を受信する単パルス回路４９に送る。ＳＵＭチップセットとプレアンブルの公知の固定コードを使用して、ＯＭＮＩ、ＤＩＦＦプレアンブル信号は圧縮されて、相関されたプロセスゲイン（ＰＧ）信号は、単パルスとＲＳＬＳ機能にとって利用可能である。第一に、ＲＳＬＳテストが達成される。プレアンブルがＲＳＬＳテストに失敗した場合、プレアンブルはそのシステムから消去される。十分な数のプレアンブルが拒否された場合、このプレアンブルに関係するデータセットは無視される。
【００３５】
単パルスデータは、レベル１とレベル２のＯＭＮＩ、ＤＩＦＦの圧縮信号から抽出される。対象物位置はレベル２レポートの一部分だから、レベル２の単パルスは必要ない可能性がある。しかし、レベル２単パルスは、可能性ある将来の使用のために抽出される。ＲＳＬＳテストを通過した各々のプレアンブルのために、単パルスデータは、ＲＳＬＳと単パルス処理機能４９によって計算される。ロガリスムＤＩＦＦを引いたロガリスムＳＵＭ、ビーム側信号と、このビーム側に関係したデルタ位相を含むデータセットは、プレアンブル決定論理回路に戻されてそこに記憶される。プレアンブル決定論理回路４８が、レベル１またはレベル２のプレアンブルを識別した時、最終的な単パルスデータは、適切な平均処理とロジック選択処理を使用して、各々のプレアンブルに記憶された個々の単パルスから計算する。この単パルスデータは、データセットによって報告される。ＲＳＬＳと単パルス回路４９はまた、ＲＳＬＳ禁止信号とデルタ位相信号を、プレアンブル決定ロジック回路４８に提供する。
【００３６】
プレアンブル決定ロジック回路４８も、データ選択ロジック回路５０とウォルシュ相関器システム５２に信号を提供する。データ選択ロジック５０は、必要な遅延を提供し、ウォルシュデータ相関器５２をスタートするためのタイミングを設定する。
【００３７】
ウォルシュ相関器システム５２は、レジスタ５４と、データ決定回路５６と、エラー検出／訂正回路（ＥＤＡＣ）５８を含んでいる。レジスタ５４は、奇数データ信号と、偶数データ信号を出力する。奇数データ信号は、レジスタ５４と、データ決定回路５６の間に接続される第一のウォルシュデータ相関器セット６０に入力する。偶数データ信号は、レジスタ５４とデータ決定回路５６の間に接続される第２のウォルシュデータ相関器セット６２に入力される。第１及び第２のウォルシュデータ相関器セット６０、６２は、好ましくは、１６個の相関器を含んでいる。データ選択ロジック回路５０は、ウォルシュ相関器システム５２の中のレジスタ５４に入力する。データ決定回路５６も、データインジケータとデータ閾値信号を受信する。各々の相関器は、１６個の可能性あるデータシンボルのうちの１つを識別するために使用する適当なウォルシュ機能を含む。データの開始を示すＴ０パルスでマークされた入力データセットは、最初は、拡散機能リストからの拡散機能を使用して、シンボル毎に収束する。レベル１に関しては、拡散機能は、システムから受信したＣＯＭＳＥＣ拡散インデックスによって提供された機能である。どの拡散インデックスが、現在のデータセットのために使用されるのか示しているプレアンブル検出から報告されたＣＶＩによって、レベル２の拡散インデックスが選択される。
【００３８】
各々のデータシンボルは、現在、すべての１６個のウォルシュ相関器で相関を取り、最も高い相関値が、その特定のシンボルに記憶された４データビットを識別する。すべてのシンボルと、奇数と偶数機能と、現在のＴ０マークからのプラス、マイナスのワンチップスタートのために繰り返される。６個すべてのデータセット、相関合計、各々のシンボルのための関係する相関値は、ローカルメモリに記憶される。すべてのシンボルを相関させるとすぐ、最良のセットは、最も高い相関合計を有するセットと識別される。相関合計が、システムによって設定されるデータ閾値レベル以上である時に、そのデータを認めるデータ決定機能によって、最終的なデータ検出決定が行われる。それが認められた場合、このデータセットが、ＥＤＡＣ機能に対して有用になる。
【００３９】
ＥＤＡＣプロセス５８は、レベル２のデータセットでのみ実施される。レベル２のレポートが識別されて、データセットが、レベル２のデータ閾値テストに合格すれば、一度に１１個のシンボルのグループが、ＥＤＡＣプロセス５８に送られる。ＥＤＡＣプロセス５８は、データセットを評価して、このデータが、単一のエラー訂正か、二重のエラー訂正（消去プロセス）か、またはどちらも必要としないかを判断する。エラーが検出された場合、ＥＤＡＣプロセス５８は、エラーを訂正して、その訂正した値で、１１個のシンボルデータにオーバーライトする。このプロセスは、１１個のシンボル毎の３つのセットすべてに繰り返される。訂正されたデータは、現在、正しい暗号解読のために、暗号コンピュータ６４に報告される。
【００４０】
図１のモード５検出システム２０の構成要素のための適切な構造を、図２〜１３を参照にして述べる。
【００４１】
［信号スプリッタ２４］
図２を参照すると、信号スプリッタ２４は、外部受信機２２からの１６ビット振幅信号と、８ビット位相信号を受信するために配置されたデータデバイダ６４を含む。データデバイダ６４も３２ＭＨｚクロック信号を受信する。データデバイダ６４は、奇数チャンネルのための１６ビット奇数振幅データと８ビット奇数位相データを生成して、偶数チャンネル２８のための１６ビット偶数振幅データと、８ビット位相データを生成するために入力振幅データ、位相データを処理する。データデバイダ６４も、３２ＭＨｚクロック信号入力を、奇数チャンネル２６と偶数チャンネル２８のための１６ＭＨｚクロック信号に分割する。
【００４２】
出力バッファ６６は、奇数振幅信号、奇数位相信号、及びデータデバイダ６４からの１６ＭＨｚクロック信号のうちの１つを受信する。好ましくは出力バッファ６６と同一である出力バッファ６８は、偶数振幅信号と、偶数位相信号と、データデバイダ６４からのその他の１６ＭＨｚクロック信号を受信する。出力バッファ６６、６８の各々は、対応する有効なクロックが設定された時、有効データを維持する。
【００４３】
［差分位相検出器（Differential Phase Detector）３０、３４］
図３を参照すると、差分位相検出器３０は、奇数チャンネル２６のためにマークとスペース信号を生成する。差分位相検出器３４は、好ましくは、差分位相検出器３０と同一であるように形成されると理解されるべきである。従って、差分位相検出器３０のみを、ここで詳細に述べる。出力バッファ６６から出力された８ビット位相信号は、位相コンバータ７０に入力される。位相コンバータ７０の出力は、信号を、時間τ遅延させる遅延回路７２に入力される。遅延回路７２の出力と、位相コンバータ７０の出力は、その２つの信号入力を合計するデコーダ７４に入力される。デコーダ７４出力は、閾値回路７６に入力される。
【００４４】
０°乃至３６０°で、スプリッタ２４によって報告される各々の新しい入力チップ位相は、±１８０°に変換される。このチップ位相は、遅延時間τ＝６２．５ｎｓに対応する１／１６ＭＨｚの１チップ時間、遅延する。デコーダ７４は、完全３６０°の範囲における位相の連続性を保ちつつ、新しい入力チップ位相から過去のチップ位相を減算し、マイナス又はプラスの可能性の差異のサインを発見する。この位相のサインの推移は、マークとスペース信号を生成するために使用される。ワンチップ時間の間、信号はプラス方向（スペース）又はマイナス方向（マーク）に９０度、「移動」するので、プラス又はマイナスのサインを、明らかに抽出することが出来る。
【００４５】
差分位相検出器３０、３４は、チャンネル当たり１６ＭＨｚで奇数と偶数のサンプルデータを処理して、マークとスペース値を検出する。理想的には、連続するチップの間の位相の差異は、±９０度である。しかし、ノイズと内部シンボル干渉（ＩＳＩ）によって、期待される異なる実際の位相は、最大９０度より小さい可能性のある任意の値Δθである。位相差がプラスの場合、スペース（１）が宣言される。マイナスの方位角値は、マーク（０）として報告される。
【００４６】
位相検出器出力ＳＫのために構成された位相検出器論理式は、次のように表現出来る。
±１８０度への変換
もし（方位角［ｋ］＞１８０°）ならば、
方位角［ｋ］＝方位角［ｋ］−３６０°
位相の連続性を保持するためには、位相差デコーダは、±１８０度で作動し、次の機能を達成しなければならない。
ＤｅｌｔａＡｚ［ｋ］＝方位角［ｋ］−方位角［ｋ−１］
もし（ＤｅｌｔａＡｚ［ｋ］＞１８０°）ならば、
ＤｅｌｔａＡｚ［ｋ］＝ＤｅｌｔａＡｚ［ｋ］−３６０°
もし（ＤｅｌｔａＡｚ［ｋ］＜−１８０°）ならば、
ＤｅｌｔａＡｚ［ｋ］＝ＤｅｌｔａＡｚ［ｋ］＋３６０°
位相検出器出力は、次によって与えられる。
もし（ＤｅｌｔａＡｚ［ｋ］＞＝０）
ＰｈａｓｅＤｅｔＯｕｔ［ｋ］＝１
その他、
ＰｈａｓｅＤｅｔＯｕｔ［ｋ］＝０
【００４７】
［データデコーダ３２、３６］
データデコーダ３２、３６は、差分位相検出器３０、３４によるスペースとマーク信号出力によって稼動して、航空機のトランスポンダの中の差分データエンコーダ（図示せず）によって符号化されたオリジナルデータを抽出する。図４を参照すると、データデコーダ３２は、スペース＝１、マーク＝０を示す信号Ｖｉｎ（ｋ）を受信する排他的ＯＲ（ＸＯＲ）ゲート８０を含んでいる。排他的ＯＲとは、もしもの場合と演算子の１つが真（true）値を有する場合に限り、真の論理値になる２つの演算子に関する論理演算である。サンプルｋの出力は、過去の出力を有した入力のＸＯＲである。ＸＯＲゲート８０は、遅延回路８２に入力される信号Ｖｏｕｔ（ｋ）である。遅延回路８２は、入力Ｖｉｎ（ｋ）と組み合わせるために、ＸＯＲゲート８０の入力にフィードバックする信号Ｖｏｕｔ（ｋ&#8211;１）を生成する。データデコーダ３２の論理機能は、
【数１】
2011242398.tif 000003
である。
出力機能は、復号されたデータである。第一のデータチップ以前のチップの任意の「０」か「１」の性質のために、デコーダ３２は、オリジナルデータ、又はオリジナルデータの逆数を生成することが出来る。その結果、プレアンブルとデータに対するサーチ処理は、データまたはその逆数との相関を探す必要がある。
【００４８】
［プレアンブル位相相関プロセス］
図５はプレアンブル位相相関プロセスの１つのチャンネルを示す。プレアンブル位相相関プロセスは、データデコーダ出力と、ノイズからプレアンブルを抽出するための規定のマスクを使用する。図１４は、プレアンブル位相相関器から出力された信号を図示する。データデコーダ０／１データビットは、１６ビット長のＦＩＦＯレジスタに記憶され、相関器１０２に記憶された0111 1000 1000 1001などのプリセットコードとクロスで相関させる。排他的ＯＲゲートアレイ１０４は、ＦＩＦＯレジスタ１００と相関器１０２の間に接続されている。排他的ＯＲアレイ１０４は、加算器１１０に接続された出力を有する。相関機能は、本質的に、乗算と加算プロセスであって、そこで、各々のデータチップセルが、コードと比較され、その結果は、データセルが一致する場合には、プラス１（＋１）に設定され、データが異なる場合には、マイナス１（−１）に設定される。相関結果は、すべてのセルの結果の合計である。加算器１１０からの信号出力Ｖｏｕｔ（Ｋ）は、次のように書くことが出来る。
【数２】
2011242398.tif 000004
ただし、
ＶＤＡＴＡ（ｉ）＝データレジスタ中の各々のセルに記憶された位相データ（１／０）
ＶＣＯＤＥ（ｉ）＝各々のセルに、ダイレクト又は逆数コードレジスタに記憶されたコードデータ（１／０）
ＸＯＲ’＝コードとセル中のデータが一致した場合には、出力は＋１で、一致しない場合には、−１である改良されたＸＯＲ機能
である。
【００４９】
正確な一致のための相関器出力は、入力信号と相関器コードが等しい場合には、プラス値の１６であり、データが、データデコーダ３２又は３６の１つによって逆数にされた場合には、−１６である。それ故に、両方の状態を検出するために、プラスとマイナスの値のためのテストを行う必要がある。
【００５０】
位相相関器は、振幅に対して独立しており、すべてのノイズ振幅レベルにおいて、同様の偽アラームレートを保持して、正しい閾値を与えることによって、プレアンブルの決定を行うことが出来る。計算され、測定されたプレアンブル偽アラームレートと、閾値の設定とＳ／Ｎの関数としてのプレアンブル検出の確率は、以下に与えられる。
【００５１】
［プレアンブル位相相関偽アラームと検出確率］
信号がプレアンブル相関器３８に与えられる場合、相関機能が、上記の相関機能を使用して、プレアンブルコードを発見しようと試みる。相関が成功であると宣言した閾値は、ここで計算された必要な偽アラームレートの機能である。
【００５２】
ｎ試行のうちのｋ回の成功した相関の二項確率Ｐ（ｋ）は次の式で与えられる。
【数３】
2011242398.tif 000005
ただし、ｐ＝単一チップの検出確率
【００５３】
ノイズの場合、ｐは、相関器に記憶された「０」又は「１」のチップを得る確率である。ノイズの場合、ｐ＝０．５である。信号の場合、ｐは正しいチップを有する確率であり、信号対ノイズ比と、内部シンボル干渉（ＩＳＩ：Inter Symbol Interference）の関数である。
【００５４】
ｎ＝１６チップの単一シンボルの場合と、少なくともＫ個のチップに関して、成功の相関が達成された場合には、相関確率は、Ｋからｎ（チップの数）の確率の累積確率である。
【数４】
2011242398.tif 000006
各々のプレアンブルテストは２つの平行なチャンネル（偶数と奇数）に関して行われ、少なくとも１つのチャンネルが検出された時、成功のプレアンブル検出が宣言されるので、プレアンブルのシンボルを検出する確率は、
【数５】
2011242398.tif 000007
である。
【００５５】
シンボルセットの検出が成功すると、成功した検出が公表される。レベル１は次のことを要求する。Ｐ２シンボルが検出された場合、ＣＶＩ、ＣＶＩ＋１及びＣＶＩ−１で規定される３つの位置のうちの少なくとも１つと、期待されるセルと、現在のセルｋ、セルｋ−１とセルｋ＋１（単一セルの位置変化のための防止のために）のうちの少なくとも１つにおいて、Ｐ１シンボルを検出しなければならない。従って、Ｐ１は、９個の可能性ある位置でテストされる。
【数６】
2011242398.tif 000008
レベル１の検出確率は、次のように与えられる。
【数７】
2011242398.tif 000009
Ｋの設定は、システムの偽アラームレートを規定する。１６個の正しい相関関係のうちのＫ（Ｋ個が一致して、１６−Ｋが一致しない）に関して、相関器出力がＫ−（１６−Ｋ）になる。
【００５６】
Ｋ＝１４（１６チップのうちの１４が一致するか、相関器閾値が１２に設定される）の場合、ノイズ偽アラームＰは、シミュレータで、０．０００３２３として測定され、その値は、１６ＭＨｚサンプリングレートの場合には、毎秒約５１００偽レポートと同等である。Ｋが１５に選択される場合には、測定偽アラーム確率は、６．６×１０−６であり、その偽アラームレートは、毎秒約１０５に減少させられる。
【００５７】
４個のプレアンブルのうちの３個が成功裏に検出された場合に、検出が宣言される場合を除いて、レベル２のプレアンブルの検出プロセスは、レベル１のプロセスと同等である。従って、検出確率は、第一のプレアンブルとその他３つのプレアンブルのうちの２つを検出する確率と、第一のプレアンブルとその他の３つのプレアンブルのうちの３つを検出する確率と、第一のプレアンブルを検出しないで、第二のプレアンブルと最後の２つのプレアンブルを検出する確率の合計である。第一のプレアンブルを検出する確率はＰＳ１であり、その他のプレアンブルはＰＳ２（テストされた３ＣＶＩ位置と、期待されたセルのプラス、マイナスを反映して）であるから、確率Pは、
【数８】
2011242398.tif 000010
である。
この方法は、プレアンブルに対して、特別な選別は何も行わず、すべての異なるＣＶＩからのレポートは、検出プロセスの開始にとって相応しいと仮定している。
【００５８】
モード５検出プロセスは、受信機のベースバンドデータを受信して、プレアンブルと、レベル１とレベル２の検出のためのデータシンボルを抽出する。モード５の最小シフトキー（ＭＳＫ：Minimum Shift Key）変調（良く知られた技術）によって規定された１６ＭＨｚチップレートにおいて検出が行われ、それは、すべてのノイズ状態における一定の偽アラームレート（ＣＦＡＲ：Constant false Alarm Rate）を保持するためのセットの閾値を使用する。信号が一旦、プレアンブル閾値を越えると、検出器は、レベル１とレベル２のプレアンブル設定で規定されるすべてのその他の位置に存在する可能性あるプレアンブルのためのデータを評価するサーチ機能を使用する。プレアンブルが検出されて、このプレアンブルに続くデータが処理される。そして、それがデータ閾値を通過すると、データが抽出されて、システムに報告される。レベル１とレベル２のプレアンブル検出確率は、Ｓ／ＮとＫ設定の関数である。
【００５９】
［プレアンブル位相振幅相関（振幅圧縮）］
位相振幅相関は、公知の相関コードを使用してプレアンブルデータを圧縮することによって処理ゲインを保持する整合フィルタとして考えることが出来る。そのプロセスは、図６に示されている。図１５は、プレアンブルの振幅の圧縮を図示している。
【００６０】
位相振幅相関（振幅圧縮）は、振幅データ処理を加えた位相相関関係と似ている。正しい運用のためには、振幅データは、必要な動的範囲をサポートするために十分な数のビットと直線的な関係でなければならない。相関プロセスにおける相関器合計によって使用される各々のチップのサインを確立するために、相関プロセスは、位相データを使用する。
【００６１】
圧縮されるべき位相データと振幅データは、それぞれＦＩＦＯレジスタ１２０、１２２に入力される。ＸＯＲゲート１２４のアレイはＦＩＦＯレジスタ１２０のデータを比較し、レジスタ１２６に記憶されたプレアンブルコードマスクと比較する。乗算器アレイ１２５は、コードマスクレジスタ１２６の出力と、ＦＩＦＯレジスタ１２２の対応ビットとの積を形成して、その結果を、信号Ｖｏｕｔ１（ｋ）を生成する１６ビット加算器１２８に提供する。
【００６２】
各々のデータチップｋを位相と、振幅φｋとＶｋで表す。増分時間ｋの位相振幅相関プロセスは、時間ｋに先行する１６チップのコヒーレント合計（Ｖｏｕｔｋ）のためのＸＯＲ’機能によって実行される。
【数９】
2011242398.tif 000011
サイン値はＸＯＲ’機能によって、下記のように計算される。
【数１０】
2011242398.tif 000012
ｉ＝０乃至１５
ただし、
φｋ−ｉ＝ｋから始まり、１６チップ戻ったデータレジスタの中の各々のセルに記憶された位相データ（１／０）
ＶＣＯＤＥ（ｉ）＝各々のコードレジスタセル（プレアンブルコード）に記憶されたコードデータ（１／０）
ＸＯＲ’＝セル中のコードとデータが一致する場合は、出力が＋１であり、一致しない場合には、−１である改良されたＸＯＲ機能
である。
【００６３】
この相関プロセスの結果は、相関機能によって提供されるように、処理ゲインを有した、プレアンブル一致フィルタの「圧縮」信号振幅である。全くロスのないコヒーレントな処理を仮定すると、その理論的処理ゲインの限界は１２ｄＢである。
【００６４】
同様な処理は、ＯＭＮＩ及びＤＩＦＦチャンネルにおいて実行される。ＳＵＭ位相チップと固定プレアンブルコードは、圧縮コードを生成するが、この圧縮コードは、ＯＭＮＩとＤＩＦＦ振幅信号に加えられる時、ＲＳＬＳと単パルスに必要なＰＧ振幅データを提供する。
【００６５】
［プレアンブル決定論理回路４８］
図７に示したプレアンブル決定論理回路は、プレアンブル検出と単パルスの計算に対する補助の２つの主要動作を提供する。偶数振幅相関器１１６からの振幅偶数合計と、奇数振幅相関器１１７からの振幅奇数合計は、振幅リーダ１３０に入力される。奇数位相相関器４２からの位相奇数合計が、プレアンブルシンボル検出器１３２に入力され、偶数位相相関器４６からの位相偶数合計は、プレアンブルシンボル検出器１３４に入力される。プレアンブルシンボル検出器１３２、１３４は両方とも、プレアンブル閾値信号を受信して、単一プレアンブル検出器１３８に出力信号を提供する。
【００６６】
位相奇数合計信号と位相偶数合計信号も、検出されたプレアンブルデータ記憶装置１４０に入力される。検出プレアンブルデータ記憶装置１４０は、相関器４０、４２、４４及び４６によって提供される奇数、偶数ＳＵＭ位相と振幅の相関データを受信して、可能性のあるプレアンブル検出のためのデータを評価する。新しいプレアンブルシンボルが検出されると、その機能は可能性のあるその他のプレアンブルをサーチして、プレアンブルのスペースと入力データタイプに基づいて、レベル１又はレベル２と識別する。この情報は、奇数と偶数チャンネル２６、２８のデータ解読処理を開始させるＴ０トリガ信号を生成するために使われる。
【００６７】
プレアンブル決定論理回路４８は、ＲＳＬＳと単パルス計算を終了する。新しいプレアンブルが検出されると、このプレアンブルのために、ＲＳＬＳ禁止パルス、単パルス信号、ＤＶ及びビームサイド情報を返信するＲＳＬＳと単パルス機能４９に報告する。このデータは、最終的なプレアンブル単パルス評価のために使用される。
【００６８】
相関させた奇数と偶数位相と、振幅データストリームに含まれる相関器３８から出力された位相と振幅ＳＵＭ信号は、可能なプレアンブル検出のためにここで評価される。そのために、現在の位相と相関させた奇数と偶数入力（絶対値）は、それぞれプレアンブルシンボル検出１３８によってテストされる。少なくとも、それらのうちの１つが閾値を越えた場合には、プレアンブルが検出されたストローブ信号が生成される。このストローブ信号は、一連の事象を稼動させる。まず第１に、それは、プレアンブル検出時より前に、チップ振幅サンプルの平均を取り、現在のプレアンブルの振幅を計算する平均１３６機能を稼動する。次に、それは、検出されたプレアンブルデータの記憶装置１４０に記憶された他のプレアンブル処理１４２に対するサーチを開始して、レベル１とレベル２の検出を決定する。次に、振幅相関器プロセスから受信した相関した奇数と偶数ＳＵＭ振幅を記録して、ＲＳＬＳと単パルス４９に報告して、そのＲＳＬＳと単パルス４９では、現在のプレアンブルと関係するプレアンブルＲＳＬＳ禁止ストローブ信号と単パルスデータを計算する。
【００６９】
最後に、将来の使用のために、検出されたプレアンブルデータ記憶装置１４０の中の現在のプレアンブルに関係したすべてのデータを記憶する。プレアンブル検出ストローブ信号は、奇数又は偶数チャンネルが、このプレアンブルシンボルのために使用されるかどうかを示す１あるいは２である。
【００７０】
平均機能１３６は、時間的に戻ってＮチップ（デフォルト値Ｎ＝８）をサーチして、奇数と偶数チャンネルのために、現在の検出されたプレアンブルの平均レベルを計算する。このデータは、プレアンブル検出セットの最終検証のために必要である。
【００７１】
過去のプレアンブルの論理回路１４２に対するプレアンブルサーチは、レベル１のＰ１プレアンブルと、レベル２検出のためのＰ３、Ｐ２及びＰ１を時間的に遡って捜すことによって、他の可能性あるプレアンブルをサーチする。そのために、最大のＣＶＩを含む最大信号長に対して等しいか、それ以上である最小長の遅延線を実行する必要がある。この時間は、少なくとも２８μｓｅｃであるトータル遅延時間に対して、２６．６２５μｓｅｃプラス、Ｓ１の最大値、２．８７５μｓｅｃであるレベル２の信号長によって設定される。
【００７２】
現在位置からサーチする場合、レベル１のＰ２プレアンブルとレベル２のＰ３、Ｐ２及びＰ１プレアンブルのすべての組合せが評価されなければならない。プレアンブルサーチは、ＣＶＩ、ＣＶＩ−１、ＣＶＩ＋１ずらして（スタガー）設定された、予定のプレアンブル位置に対して実施して、そのサーチは、レベル１とレベル２プレアンブルが存在するかどうかを評価することである（新しいプレアンブルは、レベル１とレベル２の両方の妥当な解決を有することになり、その中の一番可能性ある解決だけが真である）。可能性あるサンプルエラーをオフセットするために、そのサーチは、現在のセルと、現在のセルからプラスとマイナスしたセルに対して行われなければならない。サーチは、奇数と偶数チャンネルに対して独立して行われる。どれかのサーチで、決定が成功した場合、可能性あるデータを示す、Ｔ０位置のデータストローブ信号が報告される。奇数と偶数の二重チャンネルによって、同じ対象物が２度マークされ、チップ長の半分でオフセットされる可能性があることを知っておく必要がある。その２つの報告を１つにまとめるために、適切なアルゴリズムが後に提供される。
【００７３】
レベル１のサーチロジックは以下の通りである。
相関器によってマークした時間より前に、８つのデータセルの平均を取って、現在のプレアンブルの振幅を記録する。
新しいプレアンブルから出発して、時間的に後ろにサーチする。
３つのＣＶＩ（ＣＶＩ、ＣＶＩ−１、ＣＶＩ＋１）のスタガー時間をループ化する。
現在のスタガー時間と、その３つの位置は、Ｔｓｔａｒｔ−１、Ｔｓｔａｒｔ及びＴｓｔａｒｔ＋１。
プレアンブルが記憶され、ＲＳＬＳ禁止ビットによってマークされていない場合、記憶されたプレアンブルの平均振幅を読み取る。振幅が、現在のプレアンブルの３ｄＢ以内にある場合、レベル１の検出が宣言される。Ｔ０（Ｄ１エンド）位置を計算して、単パルスデータを計算する。
【００７４】
Ｐ１が起こる可能性のある場所の位置、つまり、Ｐ２、ｋに対するｉＳｔａｒｔは、次の式から計算される。
ｉ＝ｋ−（３．０＋Ｓ１）／０．０６２５）−１
Ｓ１は、ＣＶＩ、ＣＶＩ−１及びＣＶＩ＋１によって報告されたスタガー位置
【００７５】
［レベル２サーチ］
相関器によってマークされた時間以前に、８個のデータセルに関して平均を取ることによって、現在のプレアンブルの振幅を記録する。
新しいプレアンブルから出発して、時間的にサーチバックする。
３つのＣＶＩ（ＣＶＩ、ＣＶ−１、ＣＶ＋１）をループ化する。
（最初の仮定サーチ）
検出されたパルスは、Ｐ４であると仮定する（４個のうち３個を検出しなければならない）。
３つの可能性ある遅延場所に対する各々のＣＶＩループに関して、Ｐ３位置によって規定するＴｓｔａｒｔ、Ｔｓｔａｒｔ−１、Ｔｓｔａｒｔ＋１。もし検出が行われた場合、その検出を記録する。
【００７６】
Ｐ２位置によって規定されたＴｓｔａｒｔ、Ｔｓｔａｒｔ−１及びＴｓｔａｒｔ＋１の３つの可能性ある遅延場所に関する各々のＣＶＩループに関して。検出が行われた場合には、その検出を記録する。
Ｐ１位置によって規定されたＴｓｔａｒｔ、Ｔｓｔａｒｔ−１及びＴｓｔａｒｔ＋１の３つの可能性ある遅延場所に関する各々のＣＶＩループに関して。検出が行われた場合、その検出を記録する。
少なくとも３個のプレアンブルうちの２個を検出した場合には、その検出したプレアンブルの最大と最小振幅が削減され、最小対最大振幅が０．５より大きい場合には、レベル２の検出を宣言する。
Ｔ０（Ｄ１エンド）の位置を計算して、単パルスデータ（以下に記す）を計算する。
（第二の仮定サーチ）
検出されたパルスはＰ３（すべての３を検出する必要がある）
Ｐ２位置で規定されたＴｓｔａｒｔ、Ｔｓｔａｒｔ−１及びＴｓｔａｒｔ＋１の３つの可能性ある遅延場所に関する各々のＣＶＩループに関して。もし検出が行われたら、その検出を記録する。
Ｐ１位置によって規定されたＴｓｔａｒｔ、Ｔｓｔａｒｔ−１及びＴｓｔａｒｔ＋１の３つの可能性ある遅延場所に関する各々のＣＶＩループに関して。もし検出が行われたら、その検出を記録する。
Ｐ２とＰ１プレアンブルが検出された場合、その検出されたプレアンブルの最大と最小の振幅が削減され、もし最小と最大振幅０．５よりも大きい場合には、レベル２の検出が宣言される。
Ｔ０（Ｄ１エンド）の位置を計算して、単パルスデータ（以下に記す）を計算する。
【００７７】
４個のプレアンブル全部が存在する場合には、第二の仮定が第一に解読されて、後で、第一の仮定によってオーバーライトされることを覚えておくべきである。最初のサーチ位置、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に対するｉ、Ｐ４からのｋセルは、以下のように表される。
ｉ＝ｋ−（２６．６２５＋Ｓ１）／０．０６２５）−１
ｉ＝ｋ−（１７．２５０＋Ｓ２）／０．０６２５）−１
ｉ＝ｋ−（５．０００＋Ｓ３）／０．０６２５）−１
【００７８】
最初のサーチ位置、Ｐ１３に対するＰ１とＰ２に対するｉは以下のように表される。
ｉ＝ｋ−（２１．６２５＋Ｓ１−Ｓ３）／０．０６２５）−１
ｉ＝ｋ−（１２．２５＋Ｓ２−Ｓ３）／０．０６２５）−１
【００７９】
レベル２のプレアンブル決定に関して、このプレアンブルを検出するために使用するＣＶＩは、正しい拡散機能が、データ処理の間に使用出来るように、記録され、データプロセスに送られなければならない。
【００８０】
プレアンブルが検出されたストローブ信号が検出された時、ＲＳＬＳと単パルス処理４９が稼動される。第一に、相関機能によって報告されるように、振幅が相関されたＳＵＭが報告される。その機能は、奇数と偶数振幅から、より大きな相関関係を有するものを選択して、それをＳＵＭ信号として使用する（サンプルと位相との関係によって、たった１つのチャンネルが、正しく相関される）。選択された振幅合計と、プレアンブルが検出されたストローブ信号は、ＲＳＬＳと単パルスプロセスに報告される。この機能は、次の式において、ＲＳＬＳ禁止パルス、単パルスビームサイド、このビームサイドに関係する位相差と、単パルス信号ＤＶを計算する。
ＤＶ＝Ｌｏｇ２（ＳＵＭ）−Ｌｏｇ２（ＤＩＦ）
このデータは、現在のプレアンブルのために記録された奇数と偶数プレアンブルデータと一緒に、検出されたプレアンブルデータ記憶装置に記録し、記憶される。
【００８１】
過去のプレアンブル論理回路のサーチが、他のプレアンブルのために、検出されたプレアンブルデータ記憶装置をスキャンする場合、それは、ＲＳＬＳによってマークされたプレアンブルを、サイドローブから出たものとして無視する。しかし、妥当なプレアンブルが検出された場合、それは、このプレアンブルに関係する単パルスデータを抽出する。レベル１又はレベル２のプレアンブルセットが検出された場合、そのプレアンブルのために記録された単パルスデータは、単パルス平均論理回路によって処理されて、最終的な単パルスデータが計算される。
【００８２】
レベル１単パルスデータは、次の様に計算される（奇数と偶数のチャンネルは別々に）、もしその２つのプレアンブル単パルスデータが同じサイドにある場合であり、
ａｂｓ（ＤＶ１−ＤＶ２）＜Ｋ１、という条件の下では、
２つのプレアンブルは、同じ方位角から出ており、その単パルスの方位角信号は次のように表される。
【数１１】
2011242398.tif 000013
ビームサイドデータと同様にこれらの値は、Ｔ０パルスと共に報告される。
【００８３】
もし単パルスデータがこれらの必要条件に合致しない場合には、その単パルス方位角データは無視され、失敗した単パルスデータは、報告される。レベル２に関して、サーチプロセスによって識別された３又は４個のプレアンブルは、次の様に評価される。同じサイドにあるすべてのプレアンブルは１つにまとめられる。１つのメンバー以上を有する各々のグループに関しては、もし、より大きいもの（ＤＶｍａｘ）が、より小さいもの（ＤＶｍｉｎ）より大きいＫ２以上である場合には、そのセットは、同じ対象物から派生したと考えられる。そして、ＤＶは全体グループの平均であり、単パルス方位角データは報告される。１個のグループ以上のグループが、上記の必要条件に合致するが、異なるサイドから派生している場合には、単パルスデータは無視され、「失敗」した単パルスは報告される。もし、いずれのチャンネルのグループも上記の基準に合致しない場合には、単パルスデータを拒否し、「失敗した」単パルスを報告すること。単パルスの情報は、Ｔ０ストローブ信号に付加して、その情報を、システムに報告するデータセットの一部にすることが出来る。
【００８４】
［ＲＳＬＳと単パルス処理４９］
図８、９に示されるＲＳＬＳと単パルス処理は、プレアンブル決定論理回路４８と共同で作動して、ＲＳＬＳと単パルスデータを生成する。それは、単一プレアンブルシンボルＲＳＬＳステータスと、このプレアンブルのための単パルス値を計算して、それをプレアンブル決定論理回路４８に報告するが、このプレアンブル決定論理回路では、このデータが評価されて、いずれかの所与のデータアイテムと関係するプレアンブルセット全体のための最終単パルスが計算され、報告される。ここで生成されたＲＳＬＳ禁止パルスは、サイドローブによって検出されたプレアンブルが、この処理に使われるのを防止する。
【００８５】
ＲＳＬＳ機能は、ＯＭＮＩ（あらゆる参考例）アンテナ振幅データを、３２ＭＨｚレートで、受信機２２によって提供されたものとして認可して、そのＯＭＮＩレベルをＳＵＭレベルと比較することによって、信号がメインビームから派生したものか、サイドローブから派生したものなのかを判断する。
【００８６】
図８に示すＲＳＬＳ処理は、受信機２２からの３２ＭＨｚ  ＯＭＮＩ振幅信号を受信する。スプリッタ１６０は、この信号を２つの１６ＭＨｚ奇数、偶数チャンネルに分割して、それは、それぞれ振幅圧縮奇数、偶数機能１６２、１６４に送られ、その機能１６２、１６４において、信号は圧縮されて、付加的なＰＧ  Ｓ／Ｎ改良を実現する。データデコーダ３２、３４によって生成されたＳＵＭ位相チップと、固定プレアンブルコードは、ＯＭＮＩ振幅信号圧縮のために使われる。奇数と偶数の圧縮データは、今、選択ＯＭＮＩ振幅機能１６８に送られて、その機能１６８において、奇数と偶数ＯＭＮＩ信号は、プレアンブル決定論理回路４８から受信したプレアンブルが検出されたストローブ信号によって制御される。プレアンブルが、プレアンブル決定論理回路４８によって報告された場合、圧縮された奇数と偶数ＯＭＮＩ信号が評価され、２つのうちの強い方が、ＲＳＬＳ処理４９のために使用される。この機能が必要である理由は、ユニークなサンプル場所で、位相転移が起こった場合には、たった１つのチャンネルだけが適切な圧縮を提供するからである。最後に、改良されたＳ／Ｎ比を提供するために圧縮されたＯＭＮＩ信号は、プレアンブル決定論理回路によって提供されるＳＵＭ圧縮信号と比較される。ＲＳＬＳゲート４９決定レベルは、ＲＳＬＳ閾値（Ｋファクタ）によって、オペレータ選択可能値の３ｄＢ乃至１８ｄＢに設定されるが、これは、ＳＵＭ対ＯＭＮＩ比を１．４１乃至７．９４に平均化する。
【００８７】
ＲＳＬＳ機能は、プレアンブル決定論理回路４８によって報告されるように、各々のプレアンブルで作動する。ＲＳＬＳゲートが稼動して、プレアンブル決定論理回路４８に報告されると、そのプレアンブルは、拒否されて、もし十分な数のプレアンブルが拒否されると（レベル１では１つ、レベル２では少なくとも２つ）、このプレアンブルセットに関係するデータは、データレポートのために考慮されない。データセット全体を拒否するためにＲＳＬＳ４９を使用することは勧められない理由は、このデータセットには、妥当なプレアンブルセットが存在するからである。プレアンブルパルス（Ｓ／Ｎ比を改善するために）全体の単純な非コヒーレントな統合に対する圧縮を使用する利点は、時間分解能は保たれ、その間に、Ｓ／Ｎ比が改善され、密集したレポートを独立して処理することが可能になる。
【００８８】
ＲＳＬＳゲート４９出力を使用する時、ゲートが実際に、プレアンブルの予想された位置とオーバーラップすることを保証するために、タイミングは注意深く評価されるべきである。
【００８９】
図９に示す単パルス処理は、受信機２２からの３２ＭＨｚ  ＤＩＦＦチャンネル振幅と位相信号を受信して、単パルスビーム評価のために必要なプレアンブルの単パルス信号を計算して、それをプレアンブル決定論理回路４８に報告するが、そのプレアンブル決定論理回路４８では、それはさらに平滑化され、単パルステーブルへ指令するために適切な信号を生成する。
【００９０】
受信機２２から入力された３２ＭＨｚ  ＤＩＦＦ振幅信号は、２つのチャンネル、奇数と偶数に分割される。各々のチャンネル信号は、奇数と偶数のチップＳＵＭ信号を使用して圧縮され、固定プレアンブルコードは、振幅圧縮偶数、奇数機能１７６、１７８に記憶される。ＤＩＦＦ圧縮された振幅奇数、偶数信号は、その２つの信号を比較して、出力のために高い方を選択する選択ＤＩＦＦ振幅機能１７９に送られる。選択されたＤＩＦＦ振幅１７９も、プレアンブル決定論理回路４８から、プレアンブルを検出したストローブ信号を受信し、プレアンブルが検出されたことを示す。かつ、プレアンブルが存在するときにのみ、選択したＤＩＦＦ振幅を報告する。ログと差機能１８０は、ＳＵＭとＤＩＦＦを相関させた信号を、ログベース２値（このスケーリングは、ＳＩＦ単パルスデータで実施したように行う）に変換して、その２つのログ値を引いて、差信号ＤＶを生成する。
ＤＶ＝Ｌｏｇ２（ＳＵＭ）−Ｌｏｇ２（ＤＩＦ）
ＤＶ信号は、プレアンブル決定論理回路４８に戻され、そのプレアンブル決定論理回路４８で、最終的なＤＶの計算と平滑化のために、他の記憶したプレアンブルと一緒に使用する。
【００９１】
単パルスビームの方向は、位相ＳＵＭと、受信機２２で受信した位相ＤＩＦＦ信号から計算される。切断テーブル１８２は、報告した位相の３ＭＳＢを使用して、８ビット位相データを４ビットに切断する。ＤＩＦＦ位相は、システムから受信した位相オフセットによってオフセットされ、機会の対象物から計算して、対象物のビームサイドに従って、単パルス位相シフトを約０度と約１８０度に設定する。各々の位相チャンネルを、ＬＳＢ当たり２７．６９２度と、ゼロ乃至３３２．３０４度の範囲を有する位相読み込みモジュロ１３に短縮される。位相差デルタ位相は、次のように計算される。
デルタ位相＝短縮された合計位相−短縮された差位相
【００９２】
プレアンブル検出論理回路で受信したプレアンブル検出ストローブ信号が、プレアンブルが検出されたことを示している時、デルタ位相１８６が実行される。その時、処理によって測定されたデルタ位相は、記録され、報告される。デルタ位相信号は、理論的には、（対象物のビームサイドによって）２つの値、ゼロと１８０度を保持することになる。しかし、ノイズとシステムエラーによって、ゼロ値は、オリジナル値から幾分、プラス又はマイナスの範囲を浮遊する可能性がある（マイナス値は、３６０度のモジュロ１３において、高いプラスの数字として表される）。１８０度の値も、中心値を周囲で浮遊する。最終的なビームサイドの選択は、デルタ位相値に基づいて「０」または「１」を出力する２５６ビームサイドテーブルによって決定される。ビームサイド信号とそれに関連したデルタ位相は、さらなる処理のために、プレアンブル決定論理回路４８に戻される。この場所では冗長と思われるデルタ位相が保持されて、別々のモード５位相オフセット計算が、システムによって達成される。モード５システムは、ＳＩＦ処理とは異なるＩＦチャンネルを使用する場合には、それが必要である。
【００９３】
［ウォルシュデータ相関器システム５２］
ウォルシュ相関器システム５２は、奇数、偶数チップデータストリングと、どこでデータが始まるか示したＴ０ストローブ信号とを受信する。それは、１６ビットウォルシュ相関器６０、６２を使用して両方のチャンネルの相関テストを実施して、入力ストリングに記憶されているデータを識別し、その最良のデータセットが、システムに報告されることを確認する。図１０に示すプロセスは、プレアンブルデータは、データ相関プロセスで必要な時間パルスを抽出するために使用される入力時間プロセスと、入力１６ビットデータを、ウォルシュコード機能と相関させ、４ビットデータと、相関値を抽出する相関と決定プロセスから成っている。最後は、決定プロセスで、このプロセスにおいて、最良のデータセットと検出決定が実行される。
【００９４】
収束プロセス５４は、プレアンブル時間から開始して、シンボルデータが記録される前に、カウントされるべきチップの数を計算するタイマ２００を含んでいる。プレアンブルエンド（レベル１にとってはＰ２、レベル２にとってはＰ４）に対してＤ１エンドの位置は、正確に２．０６２５μｓｅｃであり、その値は、１６ＭＨｚサンプリングレートでは、３３チップと同じである。しかし、最後の３つのチップの前に、プレアンブル決定が完成して、プレアンブル決定ポイントから、３６チップであるＤ１エンドまでのトータルのチップ計算をする。Ｄ１の最初まで戻るために、スタートのＤ１は、それをする前の１８チップであって、プレアンブル決定ポイントから１８チップをカウントすることになる。タイマは記録するべきシンボル数を設定するが、レベル１では９で、レベル２では３３である。
スタートセル＝プレアンブルセル＋１８
シンボル＝レベル１にとって９
レベル２にとって３３
【００９５】
タイマ２００は、記録すべきシンボルの位置をマークするストローブ信号を生成する。これらのシンボルは、収束と記憶データ機能２０２によって一時に１つ処理されるが、この機能２０２では、データは、収束テーブル２０４から受信した拡散機能を使用して収束する。すべての２５６拡散機能を記憶するこのテーブルは、システムによって報告されるように、レベル１またはレベル２のインデックスが付けられている。レベル１に関しては、システムで報告されたインデックスが直接、使われている。レベル２の場合、選択されたインデックスは、記憶インデックステーブル２０６に記憶された３つの可能性あるインデックスのうちの１つで、プレアンブルで報告されたＣＶＩ使用信号によって選択される。拡散プロセスは、シンボルデータを有する拡散コードの桁上げを行わないビット毎のモジュロ２加算である。
（ｉ＝０、ｉ＜１６、ｉ＋＋）に対して
／／単一ビットを抽出する
ビット＝拡散機能＆０ｘ００００００１
シンボル［１５−ｉ］＝シンボル［１５−ｉ］＋ビット
もし、（シンボル［１５−ｉ］＝２）
シンボル［１５−ｉ］＝０、
拡散機能＝拡散機能＞＞１、
【００９６】
可能性あるサンプリングエラーをオフセットするために、そのプロセスは、プレアンブルによってマークされた時間に、Ｔ０位置からオフセットされた１個のチップ位置からのプラス、マイナスのために実施される。３個のデータセットは、相関プロセスのために、収束と記憶機能の中に記憶される。
【００９７】
［データ相関］
ウォルシュ相関器機能５２は、データレジスタ５４（収束後）に記憶された入力データと、１６ウォルシュコードとの相関を取り、最良のマッチングを発見する。相関機能は、次のように記述することが可能である。
【数１２】
2011242398.tif 000014
ただし、
ＶＤＡＴＡ（Ｎ）＝データレジスタの中の各々のセルに記憶されたデータ
ＶＣＯＤＥ（Ｎ）＝各々のセルに、ダイレクト又は逆数コードレジスタに記憶されたコード
ＸＯＲ’＝セルの中のコードとデータが一致する場合は＋１、一致しない場合は−１
である。
【００９８】
各々のシンボルは、１６個のウォルシュコードすべてと相関を取り、最も高い相関値を、そのシンボルの４データビットの内容を決定するために使用する。すべてのシンボルに関してそのプロセスを実施して、相関合計と共に、各々のシンボルの相関値をデータに記憶する。プロセスは、１チップ位置に対するプラス、マイナスと、奇数、偶数チャンネルに対して繰り返す。従って、トータル６つのテストが、データセット（奇数と偶数セット、各々のセットの３つの位置）に対して実施される。
【００９９】
ウォルシュ相関は、データセットの間の最良の分離を提供する特別コードセットを使用する。
char Walsh[16][16] = { {1,1,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1, 1,1,1,1}, {1,1,1,1, 1,1,1
,1, 0,0,0,0, 0,0,0,0},
{1,1,1,1, 0,0,0,0, 0,0,0,0, 1,1,1,1}, {1,1,1,1, 0,0,0,0, 1,1,1,1, 0,0,0,0},
{1,1,0,0, 0,0,1,1, 1,1,0,0, 0,0,1,1}, {1,1,0,0, 0,0,1,1, 0,0,1,1, 1,1,0,0},
{1,1,0,0, 1,1,0,0, 0,0,1,1, 0,0,1,1}, {1,1,0,0, 1,1,0,0, 1,1,0,0, 1,1,0,0},
{1,0,0,1, 1,0,0,1, 1,0,0,1, 1,0,0,1}, {1,0,0,1, 1,0,0,1, 0,1,1,0, 0,1,1,0},
{1,0,0,1, 0,1,1,0, 0,1,1,0, 1,0,0,1}, {1,0,0,1, 0,1,1,0, 1,0,0,1, 0,1,1,0},
{1,0,1,0, 0,1,0,1, 1,0,1,0, 0,1,0,1}, {1,0,1,0, 0,1,0,1, 0,1,0,1, 1,0,1,0},
{1,0,1,0, 1,0,1,0, 0,1,0,1, 0,1,0,1}, {1,0,1,0, 1,0,1,0, 1,0,1,0, 1,0,1,0} }
【０１００】
１６個の相関器が、各々のチャンネルのために実施されているが、そのうちの１つが、図１１に図示されている。図１１は、ウォルシュデータ相関器６０の一部分を示す。データ相関プロセスは、第一のデータシンボルＤ１の予定時間から開始して、すべてのシンボルについて、一時に１つの割合で実施される。データＶｉｎ（ｋ）は、データレジスタ２１２に入力される。ウォルシュコードは、コードレジスタ２１６に記憶される。１６ビットＸＯＲアレイ２１４は、入力データの対応ビットの内容とウォルシュコードと比較をする。ＸＯＲ機能の出力は、出力信号Ｖｏｕｔ１（ｋ）を提供する加算器２１８に入力する。
【０１０１】
データオーダとウォルシュコードオーダ（リストすべき大部分）とは注意深く一致させることが必要である。各々の相関関係のバイポーラ値によって、偽対象物の相関合計は、０に収束する傾向にあり、真の対象物合計は、プラス又はマイナス値（同相であるか、逆相であるデータによって）に収束することを記憶しておくべきである。最大絶対相関値は、レベル１に関して｜９×１６＝１４４｜、又はレベル２に関して｜３３×１６＝５２８｜である。
【０１０２】
奇数及び偶数データセットと、各々のシンボルのための関連する相関結果と、各々のセットの相関合計は、報告すべき最終データセットを選択するデータ決定プロセスと相互関連するデータセット記憶機能に記憶される。
【０１０３】
［データ決定プロセス５６］
データ決定機能は、すべてのテストと、偶数と奇数チャンネルの両方のために出力された相関器合計を読取り、データアイテムを認可するか、拒否するかの最終的な判断をする。相関合計（絶対値）は、レベル１又はレベル２の閾値と比較され、それがテストを通過した場合、データセットは妥当だと認められる。１個のセット以上が閾値を超えている場合、最も高い相関値のセットが選択されて、外部世界に報告される。この閾値レベルは、プレアンブルの閾値設定と組み合わされて、システム偽アラームＰｆａ及び検出確率Ｐｄを規定する。
【０１０４】
典型的には、シミュレーションによって記録されるように、レベル１とレベル２データセットのための結果、レベル２とレベル１のデータセット、プレアンブルのトリガ及び相関結果のストローブ信号は、時間関数として示される。レベル２のレポートは、低１０ｄＢ  Ｓ／Ｎ対象物のための１６８の相関レベルを有している。１６ｄＢ相関レベルのレベル１の対象物Ｓ／Ｎは１４４（可能な最大値）である。
【０１０５】
分割プロセスによって、対象物決定は、２つの連続したセル（奇数、偶数チャンネルによって提供された）に出現可能である。そのような対象物を２度報告するのを防止するために、次のセルのデータをテストして、２つのうちの大きい方を選択する簡単なアルゴリズムが実行される。それは、現在と次のセルのスコアをテストして、もし現在のスコアがより大きい場合には、現在のセルが負荷され、カウンターを１増加して、次のセルをスキップする。
もし（ａｂｓ（検出されたデータ［ｉ］．スコア）＞＝ａｂｓ（検出されたデータ［ｉ＋１］．スコア））
データ決定［ｉ］＝レベル１の検出
ｉ＝ｉ＋１
【０１０６】
［ＥＤＡＣプロセス５８］
図１２のフロー図に示したＥＤＡＣプロセスは、ウォルシュデータ相関器５２によって報告されたレベル２データセットに対して実行される。ＥＤＡＣ５８は位置を識別して、１１個のシンボルのグループの中の誤りの１つのシンボル又はそのエラー位置が知られている場合には、２つの誤りのシンボルを訂正する。この機能をサポートするために、レベル２のデータを、それぞれ１１個のシンボルを有する３つのグループにおいて構成することにより、ＥＤＡＣ機能は、各々のグループに対して一時に実行することが可能になる。
【０１０７】
ウォルシュデータ相関器５２は、１１個のシンボルを有する各々のグループをＥＤＡＣプロセス５８に報告する。エラーレベルを評価するために、シンドロームと呼ばれるＳ１とＳ２値は、１１個のシンボルを有する各々のグループのために計算して、ウォルシュ相関器によって記録されるように、各々のシンボルの相関レベルが評価される。以下にリスト化された事象の順番が、図１３に示されている。
【０１０８】
２つのシンドローム、Ｓ１とＳ２が計算される。両方のシンドロームがゼロの場合、ＥＤＡＣプロセスが終了して、データには、何ら訂正はされない。
【０１０９】
そのシンドロームのうちの１つか両方がゼロではなく、少なくとも２つのシンボル相関値が１６以下の場合には、消去プロセスが適用される。２つの誤りのシンボル（消去プロセスのために必要）の位置が、最も低いスコアを有するシンボルとして規定される。２つ以上のシンボルが同じ最小スコアを有すると、２つの最小スコアシンボルのランダムな選択が使用される。データセットが、消去プロセスによって訂正され、機能が呼び出し機能に戻る。
【０１１０】
Ｓ１とＳ２シンドロームが両方ともゼロではなく、少なくとも１つの相関値が１６以下の場合には、単一のエラーＥＤＡＣプロセスが適用される。１１個のシンボルのデータセットは、そのプロセスによって訂正されて、機能は呼び出し機能に戻る。
【０１１１】
モード５のレベル１とレベル２のシンボルセットが、暗号コンピュータ６０に報告されるが、その暗号コンピュータは、データを解読して、モード５のＩＦＦが必要な戦術情報を返す。
【０１１２】
図１３は、受信機２２から出力された信号を示す。信号はプレアンブル情報とともに始まり、ＡＴＣで使用されるデータを提供する。図１４は、図１３の受信機出力信号によって出力されるプレアンブル位相相関器を示す。図１５は、プレアンブル振幅圧縮信号を示す。
【０１１３】
図１７は、図１６に示される受信機出力信号に応じたプレアンブルトリガマークを示す。受信機出力は、２つのレベル１のプレアンブルを有している。そのプレアンブル相関器は、データが存在することを示す、図１７に示すようなプレアンブルトリガマークを生成する。このデータは、１４４（図１８、１９）の相関値、つまりレベル１データとしての最大値を提供するウォルシュ相関器５２によって処理される。その結果、データ決定ストローブ信号が生成されて、そのデータセットの妥当性を示している。
【０１１４】
図２０は、プレアンブル閾値と、データ閾値によって設定された偽アラームレートデータを示している。プレアンブル閾値は、データ相関プロセスを稼動させる多くのプレアンブルトリガを制御して、一方で、データ閾値は、データが報告される対象のデータ相関スコアを設定する。図２０は、プレアンブル閾値をパラメータとしたデータ閾値を設定する機能として、偽アラームの確率Ｐｆａを示す。１０−７Ｐｆａ設定（１６ＭＨｚのレートにおいて毎秒１６の偽レポート）において、レベル１の閾値設定は９０であり、プレアンブル閾値は１２である。
【０１１５】
図２１は、検出確率Ｐｄを示す。検出確率は、データ信号のノイズに対する比（Ｓ／Ｎ比）の関数である。２つのタイプの検出確率が考えられるが、１つは、プレアンブル決定Ｐｄｄａｔａに基づくデータの検出確率Ｐｄｄａｔａであり、もう１つは、正しく復号されたデータシンボルすべてを有する確率Ｐｄｃｏｒｒｅｃｔである。データ閾値設定をパラメータとした信号対ノイズ比の関数としての、２つのレベル１の確率は、図２１に示されている。図２１のグラフのためのプレアンブル閾値設定は、１２である。
【符号の説明】
【０１１６】
２０    航空管制システム
２２    デジタル受信機
２４    信号スプリッタ
２６    奇数チャンネル
２８    偶数チャンネル
３２    奇数チャンネルデータデコーダ
３６    偶数チャンネルデータデコーダ
３８    プレアンブル相関器
４０、４４    振幅相関器
４２、４６    位相相関器
４８    プレアンブル決定論理回路
４９    単パルスレーダ信号処理回路
５２    ウォルシュデータ相関器システム
１００    ＦＩＦＯ入力レジスタ
１０２    相関器
１０４    排他的ＯＲゲートアレイ
１１０    加算器
１２０    第１のＦＩＦＯデータレジスタ
１２２    第２のＦＩＦＯデータレジスタ
１２４    排他的ＯＲゲート
１２５    乗算器アレイ
１２６    コードマスクレジスタ
１２８    加算器
１３０    振幅読取器
１３２    奇数プレアンブルシンボル検出器
１３４    偶数プレアンブルシンボル検出器
１３８    プレアンブル検出器
１４０    検出プレアンブルデータ記憶装置
ＲＳＬＳ    応答経路サイドローブ抑制
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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