(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイドバンド・アナログ信号を処理する方法であって：
前記ワイドバンド・アナログ信号を受信するステップ；
ワイドバンド・アナログ・トゥ・ディジタル変換器(ADC)により前記ワイドバンド・アナログ信号をディジタル化するステップ；
ディジタル化されたワイドバンド・アナログ信号において、N個の最強のサブバンドを検出するステップであって、Nは1以上の整数である、ステップ；
検出された前記N個の最強のサブバンドが、前記ワイドバンドADCによりディジタル化されることを阻止するように、N個の帯域阻止フィルタを適応的にプログラムするステップ；
前記N個の帯域阻止フィルタの出力信号のゲインを調整し、前記出力信号を増幅するステップ；
第1ディジタル信号を取得するために、増幅された出力信号を前記ワイドバンドADCによりディジタル化するステップ；
検出されたN個の最強のサブバンドをそれぞれN個のADCに通すように、N個の通過帯域フィルタを適応的にプログラムするステップ；
複数の第2ディジタル信号を取得するために、前記N個のADCそれぞれにより、前記N個の通過帯域フィルタから出力される検出された最強のN個のサブバンド信号をディジタル化するステップ；及び
何らかの重複バンドを識別するために、前記第1ディジタル信号及び前記複数の第2ディジタル信号を処理するステップ；
を有する方法。
【請求項２】
受信した前記ワイドバンド・アナログ信号の全部又は一部を表現するディジタル信号を取得するために、前記第1ディジタル信号と前記複数の第2ディジタル信号とを結合するステップを更に有する請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記結合するステップは、受信した前記ワイドバンド・アナログ信号の全部又は一部を表現するディジタル信号を取得するために、前記第1ディジタル信号と前記複数の第2ディジタル信号とを連結するステップを有する、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記結合するステップは、元のワイドバンド・アナログ信号に合致するように、前記第1ディジタル信号及び前記複数の第2ディジタル信号の各々の中心周波数を調整するステップを有する、請求項2に記載の方法。
【請求項５】
受信したアナログ信号を中間周波数(IF)信号へダウン・コンバートし、前記IF信号の中でN個の最強のサブバンド信号を検出するステップを更に有する請求項1に記載の方法。
【請求項６】
ベースバンド又はその近辺で1つ以上の個別的な信号を復元するために、1つ以上の個々の信号をバンドパス・サンプリングするように、N個のうち1つ以上のADCのサンプリング・レートを適応的に調整するステップを更に有する請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記N個のADCの各々の入力で入力信号をダウン・コンバートするステップを更に有する請求項6に記載の方法。
【請求項８】
ワイドバンド・アナログ信号を取得する方法であって：
前記ワイドバンド・アナログ信号を受信するステップ；
受信した前記ワイドバンド・アナログ信号におけるN個の最強のサブバンドに関する情報を取得するステップであって、Nは1以上の整数である、ステップ；
前記N個の最強のサブバンドが、ワイドバンドADCによりディジタル化されることを阻止するように、前記ワイドバンド・アナログ信号を帯域阻止フィルタリングするステップ；
第1ディジタル信号を取得するために、帯域阻止フィルタリングされた信号を前記ワイドバンドADCによりディジタル化するステップ；
前記N個の最強のサブバンドをそれぞれN個のADCに通すように、受信した前記ワイドバンド・アナログ信号を帯域通過フィルタリングするステップ；
複数の第2ディジタル信号を取得するために、前記N個のADCそれぞれにより、前記N個の通過帯域フィルタから出力される通過帯域フィルタリングされたN個の最強のサブバンド信号をディジタル化するステップ；及び
何らかの重複バンドを識別するために、前記第1ディジタル信号及び前記複数の第2ディジタル信号を処理するステップ；
を有する方法。
【請求項９】
受信した前記ワイドバンド・アナログ信号の全部又は一部を表現するディジタル信号を取得するために、前記第1ディジタル信号と前記複数の第2ディジタル信号とを結合するステップを更に有する請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
受信したアナログ信号を中間周波数(IF)信号へダウン・コンバートし、前記IF信号の中でN個の最強のサブバンド信号を検出するステップを更に有する請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
ベースバンド又はその近辺で1つ以上の個別的な信号を復元するために、1つ以上の個々の信号をバンドパス・サンプリングするように、N個のうち1つ以上のADCのサンプリング・レートを適応的に調整するステップを更に有する請求項8に記載の方法。
【請求項１２】
ワイドバンド・アナログ信号を取得するワイドバンド受信機であって：
ワイドバンド・アナログ信号を受信する入力ポート；
ワイドバンド・アナログ・トゥ・ディジタル変換器(ADC)；
前記ワイドバンド・アナログ信号において、N個の最強のサブバンドを検出するプロセッサであって、Nは1以上の整数である、プロセッサ；
ディジタル化されたワイドバンド・アナログ信号において検出された前記N個の最強のサブバンドが、前記ワイドバンドADCによりディジタル化されることを阻止するように、前記プロセッサによりプログラムされるN個のプログラム可能な帯域阻止フィルタ；
前記N個の帯域阻止フィルタの出力信号のゲインを調整し、前記ワイドバンドADCによりディジタル化される前記出力信号を増幅し、第1ディジタル信号を取得する自動利得コントローラ(AGC)；
検出された前記N個の最強のサブバンドを通すように、前記プロセッサによりプログラムされるN個のプログラム可能な通過帯域フィルタ；
複数の第2ディジタル信号を取得するために前記N個の通過帯域フィルタから出力される検出された最強のN個のサブバンド信号をディジタル化するN個のADCであって、前記プロセッサは、何らかの重複バンドを識別するために、前記第1ディジタル信号及び前記複数の第2ディジタル信号を処理する、N個のADC；及び
処理された信号を出力する出力ポート；
を有するワイドバンド受信機。
【請求項１３】
受信した前記ワイドバンド・アナログ信号の全部又は一部を表現するディジタル信号を取得するために、前記第1ディジタル信号と前記複数の第2ディジタル信号とを結合する再構築回路を更に有する請求項12に記載のワイドバンド受信機。
【請求項１４】
前記再構築回路はデチャネライザ回路である、請求項13に記載のワイドバンド受信機。
【請求項１５】
受信したアナログ信号を中間周波数(IF)信号へダウン・コンバートするダウン・コンバータを更に有し、前記N個の最強のサブバンド信号は前記IF信号の中で検出される、請求項12に記載のワイドバンド受信機。
【請求項１６】
前記IF信号をディジタル化する前記N個のADCに対する入力信号を、中間周波数(IF)信号へダウン・コンバートする複数のダウン・コンバータを更に有する請求項12に記載のワイドバンド受信機。
【請求項１７】
前記プロセッサは、ベースバンド又はその近辺で1つ以上の個別的な信号を復元するために、1つ以上の個々の信号をバンドパス・サンプリングするように、N個のうち1つ以上のADCのサンプリング・レートを適応的に調整する、請求項12に記載のワイドバンド受信機。
【請求項１８】
ワイドバンド・アナログ信号を取得するワイドバンド受信機であって：
ワイドバンド・アナログ信号を受信する入力ポート；
ワイドバンド・アナログ・トゥ・ディジタル変換器(ADC)；
受信した前記ワイドバンド・アナログ信号におけるN個の最強のサブバンドに関する情報を保存するメモリであって、Nは1以上の整数である、メモリ；
保存されている情報を取得するプロセッサ；
ディジタル化されたワイドバンド・アナログ信号における前記N個の最強のサブバンドが、前記ワイドバンドADCによりディジタル化されることを阻止するN個の帯域阻止フィルタ；
前記N個の帯域阻止フィルタの出力信号のゲインを調整し、前記ワイドバンドADCによりディジタル化される前記出力信号を増幅し、第1ディジタル信号を取得する自動利得コントローラ(AGC)；
検出された前記N個の最強のサブバンドを通すN個の通過帯域フィルタ；
複数の第2ディジタル信号を取得するために、前記N個の通過帯域フィルタから出力される検出された最強のN個のサブバンド信号をディジタル化するN個のADCであって、前記プロセッサは、何らかの重複バンドを識別するために、前記第1ディジタル信号及び前記複数の第2ディジタル信号を処理する、N個のADC；及び
処理された信号を出力する出力ポート；
を有するワイドバンド受信機。
【請求項１９】
受信した前記ワイドバンド・アナログ信号の全部又は一部を表現するディジタル信号を取得するために、前記第1ディジタル信号と前記複数の第2ディジタル信号とを結合する再構築回路を更に有する請求項18に記載のワイドバンド受信機。
【請求項２０】
受信したアナログ信号を中間周波数(IF)信号へダウン・コンバートするダウン・コンバータを更に有し、前記N個の最強のサブバンド信号は前記IF信号の中で検出される、請求項18に記載のワイドバンド受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にRF受信機及び波形キャンセル技術に関連し、特に、選択的な信号キャンセルのための装置及び方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数(RF)通信システムは、歴史的に、同一チャネル干渉(co-channel  interference)による不都合な影響を非常に受けやすい。例えば、同一チャネル干渉は、関心のある通信チャネル上での近辺の信号源からの信号送信により引き起こされる。従来の受信機は、所望信号を、干渉源から送信される他の信号から正確に区別する基本的な能力不足に煩わされ、特に、干渉する信号が、検出されるべき弱い信号に匹敵するほど強い場合に煩わされる。
【０００３】
いくつかのRF受信機は、同時に幅広い帯域幅で動作するように要求されるが、背景における又は近辺にある他のシステムからの干渉信号に起因してパフォーマンスの制約を受ける。いくつかのアプリケーションは、強い干渉信号が存在する中で、弱い信号の検出を必要とする。一般に、信号の帯域幅が増加するにつれて、受信機のダイナミック・レンジを維持することはより困難になり、即ち、帯域幅と信号のダイナミック・レンジとの間でトレードオフが存在する。
【０００４】
従来のテレコミュニケーション・システムでは、アナログ・ディジタル変換器(ADCs)は、増幅器の所与のダイナミック・レンジでRF信号を受信してディジタル的に変換する必要がある。RF受信機は、典型的には、関心のある周波数レンジ以外のノイズ及び非所望信号を除去するために、特に、サンプリング・プロセスでのエイリアシングを防止するために、先ず信号をフィルタリングする。従って、そのような信号フィルタリングを利用するADCsは、単独のエア・インターフェース又は単独のキャリア・アプリケーションには相応しいが、そのようなADCsは、一度に1つより多い信号を受信するワイドバンド受信システム(例えば、広いダイナミック・レンジにわたってRF信号を処理しなければならないマルチ・エア・インターフェース、マルチ・キャリア・システム(例えば、ソフトウェア設定無線機))の厳しい条件に合致する能力に乏しい。その理由は、狭いバンド動作に関し、より高いダイナミック・レンジのADCsは存在するが、特に、広い帯域幅に対してADCダイナミック・レンジは制限されるからである。既知の(干渉する)信号はキャンセルされることが可能であるが、キャンセルは高価であって不十分であり、アーチファクトを招き、そのアーチファクトが無いことは、得られるダイナミック・レンジの改善と同程度に重要である。干渉する信号の数が増えるにつれて、コスト及び困難性は増える。しばしば、セルラー電話プロバイダ、TV局並びにその他の商用及び政府の機関(これらは、スペクトルの限られたバンド内で多くの信号を放出する)に対するスペクトルの認可に起因して生じる干渉信号のバンドが存在するかもしれない。
【０００５】
信号キャンセルのための既存の手段の多くは、非常に狭いバンド干渉を伴うナロー・バンド受信機に関するものである。更に、或る従来のシステムは、定常状態の干渉をモデル化し、ノッチ・フィルタを利用してそれをブロックし、或いは、フィードバック・ループを形成して信号成分を適応的に排除している。適応的に信号を排除すること及び信号をキャンセルすることは、一般に、入力信号を遅延させる一方でキャンセル信号が生成及び適用されることを含む。遅延(The  delay)は、受信機に大きなレイテンシ(high  latency)を導入し、特にワイドバンド信号にとって達成することは困難である。ノッチ・フィルタ及びその他のフィルタリング手法は望ましいものではなく、それらは、検出の際に所望信号が維持されることを保証できない。
【発明の概要】
【０００６】
或る実施形態では、本発明はハイ・ダイナミック・レンジ信号(a  high  dynamic  range  signal)を取得する方法である。本方法は：ワイドバンド・アナログ信号を受信するステップ；ワイドバンド・アナログ・トゥ・ディジタル変換器(ADC)により前記ワイドバンド・アナログ信号をディジタル化するステップ；ディジタル化されたワイドバンド・アナログ信号において、N個の最強のサブバンドを検出するステップであって、Nは1以上の整数である、ステップ；検出されたN個の最強のサブバンドが、ワイドバンドADCによりディジタル化されることを阻止するように、N個の帯域阻止フィルタを適応的にプログラムするステップ；N個の帯域阻止フィルタの出力信号のゲインを調整し、出力信号を増幅するステップ；第1ディジタル信号を取得するために、増幅された出力信号をワイドバンドADCによりディジタル化するステップ；検出されたN個の最強のサブバンドをそれぞれN個のADCに通すように、N個の通過帯域フィルタを適応的にプログラムするステップ；複数の第2ディジタル信号を取得するために、N個のADCそれぞれにより、N個の通過帯域フィルタから出力される検出された最強のN個のサブバンド信号をディジタル化するステップ；及び何らかの重複バンドを識別するために、第1ディジタル信号及び前記複数の第2ディジタル信号を処理するステップを含む。
【０００７】
或る実施形態では、本発明はワイドバンド・アナログ信号を取得する方法である。本方法は：ワイドバンド・アナログ信号を受信するステップ；受信したワイドバンド・アナログ信号におけるN個の最強のサブバンドに関する情報を取得するステップであって、Nは1以上の整数である、ステップ；N個の最強のサブバンドが、ワイドバンドADCによりディジタル化されることを阻止するように、ワイドバンド・アナログ信号を帯域阻止フィルタリングするステップ；第1ディジタル信号を取得するために、帯域阻止フィルタリングされた信号を前記ワイドバンドADCによりディジタル化するステップ；N個の最強のサブバンドをそれぞれN個のADCに通すように、受信した前記ワイドバンド・アナログ信号を帯域通過フィルタリングするステップ；複数の第2ディジタル信号を取得するために、N個のADCそれぞれにより、N個の通過帯域フィルタから出力される通過帯域フィルタリングされたN個の最強のサブバンド信号をディジタル化するステップ；及び何らかの重複バンドを識別するために、第1ディジタル信号及び前記複数の第2ディジタル信号を処理するステップを含む。
【０００８】
或る実施形態では、本発明はワイドバンド・アナログ信号を取得するワイドバンド受信機であり、ワイドバンド受信機は：ワイドバンド・アナログ信号を受信する入力ポート；ワイドバンド・アナログ・トゥ・ディジタル変換器(ADC)；ワイドバンド・アナログ信号において、N個の最強のサブバンドを検出するプロセッサであって、Nは1以上の整数である、プロセッサ；ディジタル化されたワイドバンド・アナログ信号において検出されたN個の最強のサブバンドが、ワイドバンドADCによりディジタル化されることを阻止するように、プロセッサによりプログラムされるN個のプログラム可能な帯域阻止フィルタ；N個の帯域阻止フィルタの出力信号のゲインを調整し、前記ワイドバンドADCによりディジタル化される出力信号を増幅し、第1ディジタル信号を取得する自動利得コントローラ(AGC)；検出されたN個の最強のサブバンドを通すように、前記プロセッサによりプログラムされるN個のプログラム可能な通過帯域フィルタ；複数の第2ディジタル信号を取得するためにN個の通過帯域フィルタから出力される検出された最強のN個のサブバンド信号をディジタル化するN個のADCであって、プロセッサは、何らかの重複バンドを識別するために、第1ディジタル信号及び複数の第2ディジタル信号を処理する、N個のADC；及び処理された信号を出力する出力ポートを有する。
【０００９】
或る実施形態では、本発明はワイドバンド・アナログ信号を取得するワイドバンド受信機であり、ワイドバンド受信機は：ワイドバンド・アナログ信号を受信する入力ポート；ワイドバンド・アナログ・トゥ・ディジタル変換器(ADC)；受信したワイドバンド・アナログ信号におけるN個の最強のサブバンドに関する情報を保存するメモリであって、Nは1以上の整数である、メモリ；保存されている情報を取得するプロセッサ；ディジタル化されたワイドバンド・アナログ信号におけるN個の最強のサブバンドが、ワイドバンドADCによりディジタル化されることを阻止するN個の帯域阻止フィルタ；N個の帯域阻止フィルタの出力信号のゲインを調整し、ワイドバンドADCによりディジタル化される出力信号を増幅し、第1ディジタル信号を取得する自動利得コントローラ(AGC)；検出されたN個の最強のサブバンドを通すN個の通過帯域フィルタ；複数の第2ディジタル信号を取得するために、N個の通過帯域フィルタから出力される検出された最強のN個のサブバンド信号をディジタル化するN個のADCであって、プロセッサは、何らかの重複バンドを識別するために、第1ディジタル信号及び複数の第2ディジタル信号を処理する、N個のADC；及び処理された信号を出力する出力ポートを有する。
【００１０】
或る実施形態では、受信されるアナログ信号は、中間周波数(IF)信号にダウン・コンバートされ、N個の最強のサブバンド信号がIF信号の中で検出される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による選択的な信号キャンセルのための回路ブロック図。
【図２Ａ】本発明の実施形態に従って1つのサブバンドが除去される場合のダイナミック・レンジのプロットを示す図。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に従って3つのサブバンドが除去される場合のダイナミック・レンジのプロットを示す図。
【図３】本発明の実施形態に従ってディジタル・サブバンド信号を再構築する例示的なハードウェア手段のブロック図。
【図４】本発明の実施形態によるハイ・ダイナミック・レンジ信号を処理するためのプロセス・フローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
或る実施形態において、本発明はワイドバンド信号(例えば、4GHzスペクトル)を受信するRF受信機である。そして、受信機は、ワイドバンド信号のうち上側ダイナミック・レンジを検出し、最強のN個のサブバンド信号を識別し(Nは設計選択事項である)、それらの信号が、受信機のワイドバンド部分の方へ進行することを妨げるように、N個のアナログ・フィルタを適応的に設定する一方、それと同時に、N個のハイ・ダイナミック・レンジADCsを利用するハイ・ダイナミック・レンジ・ディテクタに対して、同じN個の最強サブバンド(信号バンド)を通すように、N個の他のアナログ・フィルタを適応的に設定する。受信機内の複数のプログラム可能な適応フィルタは、強い信号が、ワイドバンドADC/サンプラに到達することをブロックする。N個のサブバンド各々におけるディジタル・データは、サンプリングされ、プロセッサのり検出用に処理される。N個の最強サブバンドをブロックしたことで、ADC(サンプラ)に到達するワイドバンド信号は、ダイナミック・レンジを削減している。このワイドバンド信号のゲインは、自動ゲイン・コントローラ(AGC)により制御され及び増加させられ、ワイドバンド信号のうち下側の部分が、ワイドバンドADCによりサンプリングされ、ADCのノイズ・フロアを上回るものが検出されても良い。この経路は、キャンセル信号を生成するために、ワイドバンド信号を一切追加的に遅延させることなくサンプリングされる。サンプリングされた信号のうち全部又は一部が、受信したRF信号の単独のディジタル離散時間表現を形成するために処理(再構築)されても良い。言い換えれば、本発明は、個々の処理に関し、最強の信号を伴うスペクトルの「チャンク(chunks)」を排除し、受信機の一部分でワイドバンド信号全体にわたって弱い信号の検出を可能にする一方、受信機の他の部分ではN個のサブチャネルの中で強い信号及び弱い信号の双方を検出する。
【００１３】
図1は、本発明の実施形態による選択的な信号キャンセルのための例示的な回路ブロック図である。或る実施形態において、回路はワイドバンド受信機の一部分である。図示されるように、ワイドバンド・アナログRF信号102は、通信チャネルから入力ポートにより(例えばアンテナから)受信される。プロセッサ112は、ワイドバンド・アナログRF信号102から、最強のN個の信号バンドを検出する。或る実施形態では、N個の適応帯域阻止フィルタ104は、フィルタリングされてない受信したワイドバンド・アナログRF信号102を通すように、初めに設定され(例えば、初期状態で設定され)、AGC106では、乱されていない入力信号をワイドバンドADC108へ通すように初期ゲイン(システム条件により決定される)が設定される。ワイドバンドADCは、ワイドバンド信号をサンプリングしてディジタル化し、そして、入力信号から最強のN個の信号バンドを決定するためにディジタル化されたデータ110をプロセッサ112へ供給する。
【００１４】
例えば、プロセッサは、振幅−対−周波数の上方を提供するために高速フーリエ変換(FFT)を実行しても良い。バンド内の総エネルギを算出するために、幾つかの既知の方法のうちの何れかが使用されても良い。例えば、固定幅サブバンドのヒストグラムが生成され、上位N個の大きなバンドがプロセッサにより選択されても良い。サブバンドの固定幅は、N個のハイ・ダイナミック・レンジADCsにより許容される帯域幅のうちの一部分(a  fraction)である。このプロセスにおける更なる改善は、幾つかのサブバンドが結合されても依然としてN個のADCsの帯域幅の中に収まるか否かを検査する第2方法により達成されても良い。複数のサブバンドが結合できない場合、最強の信号を含むN個のサブバンドが、N個のバンドとして使用される。或いは、結合されることが可能なサブバンドが一緒に結合され、ヒストグラムのうち次に大きなサブバンドが選択される。もはや結合するサブバンドが達成され得なくなるまで、選択される次に大きなバンドは、ヒストグラムのうち他の結果と結合することについても検査される。
【００１５】
プロセッサは、制御信号114により、検出したN個の最強信号バンドをブロックするように、N個の適応帯域阻止フィルタ104をプログラムする。プロセッサ112は、それぞれ制御信号114及び115により、適応帯域阻止フィルタ104及び選択可能な帯域通過フィルタ1161ないし116Nをプログラミングすることが可能である。
【００１６】
N個の帯域阻止フィルタ104の出力は依然としてワイドバンド信号であるが、削減されたダイナミック・レンジを有する。例えば、図2Aに示されるように、4GHzのRF信号について1つのサブバンドを除去することは、12dBという削減されるワイドバンド・ダイナミック・レンジをもたらす結果となる。一方、図2Bに示されるように、3つのサブバンドを除去することは、32dBという削減されるワイドバンド・ダイナミック・レンジをもたらす結果となる。これは、ワイドバンドにわたる信号検出を可能にする。その結果の信号は、帯域阻止フィルタがN個の最強サブバンドを除去する前の信号と同じトータル帯域幅を依然として有している。しかしながら、結果の信号のトータル・ダイナミック・レンジは削減されているので、単独のワイドバンドADC108により、残りの信号をディジタル化することは妥当である。そのようなディジタル化が単独のワイドバンドADC108により実行される前に、AGC106のゲインが調整され(必要に応じて増やされ)、それにより、残りの信号がワイドバンドADC108のノイズ・フロアを上回るようにする。しかしながら、何らかの所望信号が、ブロックされたバンド内に存在するかもしれない。そのような理由から、N個のブロックされたバンドを、N個のより高いダイナミック・レンジADC1181ないし118Nへ伝送するように、帯域通過フィルタ1161ないし116Nは適応的に設定される。より高いダイナミック・レンジのADCsは、バンドパス・フィルタの非常に狭い帯域幅において容易に利用可能である。
【００１７】
プロセッサは、N個の最強信号バンドを通過させるように、制御信号115により、N個の選択可能な帯域通過フィルタ1161ないし116Nをプログラムし、その理由は、最強信号バンドが所望信号を含んでいるかもしれないからであり、及び/又は、何らかの所望信号が、N個の帯域阻止フィルタ104によりブロックされた阻止帯域内に存在するかもしれないからである。
【００１８】
通過したN個の最強信号バンドは、狭帯域(又はナローバンド)であり、関心のある弱い信号を含んでいるかもしれず、従って、それらを取得するようにハイ・ダイナミック・レンジ電子回路に要求する。これらの信号は以後N個のハイ・ダイナミック・レンジADCs1181ないし118Nへ入力され、ADCs1181ないし118Nは、ハイ・レベルの干渉があったとしても、通過したN個の最強信号バンドの中で、如何なる弱い信号(例えば、アジャイル周波数信号)をも検出する。ストロング信号バンドは、バックグランド・エミッタ、他のRF送信機、強い所望信号などによるものであっても良い。N個のハイ・ダイナミック・レンジADCs1181ないし118Nの出力は、更なる処理のためにプロセッサに入力される。プロセッサは、ディジタル信号を別々に分析し、更なる処理のため及び/又は別のアプリケーションに関する分析のために、それらを出力ポートに出力する。例えば、プロセッサは、レーダー・エミッタ又は通信システムの様々なタイプを認識するために、各信号の振幅及び/又は電力おそらくは位相を算出する。
【００１９】
或る実施形態では、N個の信号のゲインを調整するために、選択的なN個のAGCsが、N個のハイ・ダイナミック・レンジADCs1181ないし118Nの前に、及び、N個の選択可能なバンドパス・フィルタ1161ないし116Nの前又は後に含まれても良い。或る実施形態では、プロセッサは、ベースバンドにおいて又はその近辺で1つ以上の信号を復元するために、出力信号を「バンドパス・サンプリング(bandpass  sample)」するように、1つ以上のN個のハイ・ダイナミック・レンジADCs1181ないし118Nのサンプリング・レートを適応的に調整しても良く、その理由は、ADC1181ないし118Nは狭帯域だからである。これは、1つ以上のADCs1181ないし118Nに対するクロック・レートの調整とともに実行されて良い。或る実施形態では、サンプリング・レートの調整に追加的に又は代替的に、個々の入力信号をダウン・コンバートするために、1つ以上の(高々N個の)周波数ダウン・コンバータが、ADCs1181ないし118Nの前に配置されても良い。
【００２０】
(存在する全ての信号の位相及び)振幅を算出したことで、選択的なコンバイナ/再構築ハードウェア/回路102は、アプリケーションに依存して、全体的な信号を、信号、振幅及び位相の単独のセットに結び付けても良い。或る実施形態では、何らかの信号が、1つより多いADC出力に登場する。これらの場合、再構築ハードウェアは、信号のSNRに基づいて、最良の信号候補を選択する。再構築ハードウェアは、チャネルのSNRsに基づいて、重み付け平均を算出しても良い。再構築ハードウェアは、個々のチャネル・ゲイン及び/又は時間遅延における何れの相違も正規化するために、様々なチャネルを通じて到来する信号の振幅及び/又は位相を調整しても良い。信号の位相が算出される場合、各アダプティブ・フィルタ設定に関し、例えばアンテナから各ADCまでのような各経路の時間遅延が校正される必要があり、校正補正が、システム中の任意の時間差に対処するために、測定された各位相に適用される。
【００２１】
或る実施形態では、再構築ハードウェアは、更なる処理及び/又は利用のために、サブバンドの全部又は一部を、単独のワイドバンド信号に結合する(例えば、レンジング又は合成開口レーダーに使用されるワイドバンド・チャープ信号のリターン(the  return  of  a  wide  band  chirped  signal)が、複数のチャネルに分割されても良い。)。或る実施形態では、結合/再構築は、プロセッサにより実行されても良く、即ち、結合/再構築のハードウェア/回路手段の必要性を排除することにより実行されても良い。或る実施形態では、結合/再構築ハードウェアは、デチャネライザ回路(a  de-channelizer  circuit)であっても良い。プロセッサは、N個の最強バンドを決める信号の振幅における変化又は飽和(saturation)に関し、N個のハイ・ダイナミック・レンジADCs1181ないし118Nの出力をモニタリングする。プロセッサはN個の最強バンドに対するアップデートを選択しても良く、或いは、プロセッサはプロセスに対するリセットを指示しても良く、N個の最強バンドの検出及び全フィルタのプログラミングが再び実行される。プロセッサは、ワイドバンドADC108及びN個のハイ・ダイナミック・レンジADCs1181ないし118Nの出力から、バンド内の任意の重複(duplication)を解明するために、ディジタル化されたデータを監視しても良い。
【００２２】
或る実施形態では、ワイドバンド・アナログRF信号102は、プロセッサ112、N個の選択可能な帯域通過フィルタ1161ないし116N、及び、N個の帯域阻止フィルタ104に入力される前に、周波数ダウン・コンバータ(図示せず)により、中間周波数IFにダウン・コンバートされる。例えば、入力信号が0-4GHzであり、Nが2に等しい場合、2つの最強サブバンドは、1-1.1GHz及び3.0-3.1GHzをカバーする。各々の帯域通過フィルタは100MHz幅の信号を出力する。これらの信号がダウン・コンバートされる場合、(最高ダウン・コンバージョン周波数の2倍である)約200メガ・サンプル/秒でサンプリングするADCが使用されても良く、そのRF入力回路は0-100MHzのみを受け入れることができれば良い。
【００２３】
しかしながら、信号がダウン・コンバートされない場合、既知のバンドパス・サンプリング法を利用することにより、ダウン・コンバージョンに必要な何らかの回路及びコストが節約される。バンドパス・サンプリングは、最高周波数の2倍ではなく、バンドパス信号の帯域幅で又はその約2倍で動作する。しかしながら、バンドパス法は、50-100％高いサンプリング・レートのADCと、ワイドバンド全体(この例では、0-4GHz)をカバーするRF入力回路とを必要とし、これはノイズが多く、より高価である。また、バンドパス法は、アタッチメントにおけるルールに従って全ての信号がサンプリングされ得ることを保証するために、2つ以上のクロック・レートを必要とするかもしれない。
【００２４】
即ち、本発明による回路はワイドバンド信号からアナログ領域において信号を除去し、それにより、信号はより低いダイナミック・レンジのパーツ(例えば、ADCs)によりサンプリング/ディジタル化されることが可能になるが、本発明は、干渉信号、所望信号又はそれら双方を含んでいるかもしれない除去されたサブバンドを維持する。本発明の実施形態の回路は、如何なる遅延ラインも高速DACsも必要としない。これに対して、背景技術の欄で簡単に言及した従来のアプローチは、キャンセル信号を生成するために遅延ライン及び高速DACsを必要とし、また、1つより多い干渉をキャンセルするためのキャンセル信号を生成するためにデチャネライザ(インバース・チャネライザとも言及される)を必要とする。
【００２５】
図2A及び図2Bは、本発明の実施形態に従って、それぞれ1つ又は3つのサブバンドが除去される場合のダイナミック・レンジのプロットを示す。図2Aに示されるように、1つのサブバンド202が最強のバックグランド信号をカバーし、この信号は例えばテレビジョン及びセルラー信号であっても良い。図2Aに示されるように、個のサブバンドを除去することは、ダイナミック・レンジのうち12dBを節約することになる。残りの信号はライン204より下にとどまる。強い信号は、所望信号、干渉信号、及び/又はその他のRF(バックグランド)信号である可能性がある。
【００２６】
図2Bに示されるように、3つのサブバンド信号206，208，210が最強のバックグランド信号をカバーし、これらの信号は例えばテレビジョン及びセルラー信号であっても良い。図2Bに示されるように、これら3つのサブバンドを除去することは、ダイナミック・レンジのうち32dBを節約することになる。残りの信号はライン212より下にとどまる。
【００２７】
図3は、本発明の実施形態に従ってディジタル・サブバンド信号を再構築するための例示的なハードウェア実現手段のブロック図である。多くの場合、プロセッサの出力は、信号の検出及び特徴付け、復調、ダイレクト探知(direct  finding)等を含む多くの目的に対して相応しいかもしれない。しかしながら、或るアプリケーションでは、1つ以上のチャネルから到来するディジタル信号を、完全なワイドバンド信号に再構築する必要がある。これらの場合、再構築ハードウェアが信号を再構築する。周波数復元ハードウェア302である第1ブロックは、信号の各バンドの中心周波数を、それらの原点の周波数に合致するように復元する。例えば、アンダー・サンプリングの形式であるバンドパス・サンプリングが適用される場合、信号は、アナログ帯域通過フィルタを通過させられ、その後にサンプリングされる。これらのサンプリングされた信号は、低い周波数バンドに対してエイリアシング化され(aliased)、逆転した順序を有する。このプロセスは決定論的であり、サンプリング・プロセスは、信号を再構築するためにリバースされる必要がある。これは、信号をオーバーサンプリング/アップサンプリングし、それらをディジタル帯域通過フィルタに通すことにより達成されても良く、フィルタの通過帯域パラメータは、バンドパス・サンプリングで使用されたフィルタのものに合致する。信号のダウン・コンバージョンが適用される場合、同等なアップ・コンバージョンも適用される。即ち、ダウン・コンバージョンが使用される場合、サンプリングされた信号は本来の周波数からずれており、アップ・コンバージョン又はインバース・チャネライゼーションの形式で補償が適用される。
【００２８】
冗長信号調整ハードウェア304は、より高い信号対雑音比を有する信号を選択することにより、或いは、各自の信号対雑音比により重み付けされた冗長信号の重み付け平均をとることにより、2つ以上のデータ・チャネルにおける任意の冗長信号を判定しても良い。或る実施形態では、各ADCからのデータのスペクトルが測定される。オーバーラップの領域について、オーバーラップする結果が生じる可能性があり、その場合、信号は冗長信号であると考えられて良い。或る実施形態では、潜在的なオーバーラップ領域内の信号に対して閾値が適用されも良く、2つ以上のADCsからの信号が閾値を上回る場合、冗長信号が存在する。
【００２９】
或る実施形態では、何れの結合にも先だって、振幅及び位相調整回路306は、個々のチャネルにおけるゲイン及び/又はグループ遅延の相違に対処するために、異なるチャネルから到来する信号の振幅及び/又は位相を調整しても良い。例えば、再構築された信号が或るコヒーレント形式(例えば、パルス圧縮)で処理されることになっている場合、データは、各自のチャネルで生じるゲイン又はグループ遅延の何らかの相違について、先ず、正規化される必要がある。
【００３０】
最終的に、チャネル結合回路308は、個々のチャネルからのデータを結合する。結合は、時間領域におけるディジタル信号の加算により、又は、周波数領域における高速フーリエ変換(FFT)の結果の連結により達成されても良い。冗長信号は、個々のチャネルに対する調整を算出するためにキャリブレーション信号として使用されても良い。代替的に、ワイドバンドADCの帯域幅全体におよぶ専用の一群のキャリブレーション信号が使用されても良い。例えば、バンドにわたるチャープ信号がRF信号として挿入されても良い。このチャープ信号は、(或る程度は一様である)既知の振幅を有し、開始周波数から終了周波数まで変調される。本発明の測定された出力は、ゲイン又はグループ遅延の相違に起因して、個々のチャネルの周波数の関数として、チャープ信号から逸脱する。これらの相違は、測定された出力を、既知の入力及び一群の決定された補正と比較することにより、決定されても良い。
【００３１】
図4は、本発明の実施形態によるハイ・ダイナミック・レンジ信号を処理又は取得するための例示的なプロセス・フローである。ブロック402に示されるように、ワイドバンド・アナログ信号(例えば、4GHz信号)が受信される。入力信号は、レーダー、電波、商用のブロードキャスト、ナビゲーション・システムから受信されても良く、陸、海、空又は近辺のプラットフォームからの信号であっても良い。
【００３２】
ブロック404において、受信したアナログ信号におけるN個のサブバンド信号が、例えばプロセッサにより検出される。例えば、プロセッサは、初めに、ACGのゲインを1(又は初期ゲイン)に設定していても良い。従って、N個の帯域阻止フィルタの出力は、ワイドバンドADCの方へ向けて、ワイドバンドAGCに渡される。ワイドバンドADCは、ワイドバンド信号をサンプリング及びディジタル化し、ディジタル化されたデータをプロセッサへ供給する。N個の最強バンドがプロセッサにより識別され、除去される信号のダイナミック・レンジがプロセッサ(のメモリ)に保存される。N個の帯域阻止フィルタ104は、その後ブロック406において、検出されたN個の最強サブバンド信号をブロックするように適応的にプログラムされる。例えば、帯域阻止フィルタは、所定の周波数の信号をブロックするように、プロセッサによりプログラムされる。フィルタは、電圧制御されても良いし或いはディジタル的に制御されても良い。フィルタ自体は、誘電体フィルタ、表面音響波フィルタ、離散時間アナログ信号プロセッサ・チップ等であるとすることが可能である。同様に、N個の通過帯域フィルタは、それぞれブロック408において、検出されたN個の最強サブバンド信号をN個のADCsへ渡すように、(例えば、プロセッサにより)適応的にプログラムされる。帯域阻止フィルタ104及びAGC106の出力は、単独のストリーム化された信号である。
【００３３】
ブロック410において、複数の帯域阻止フィルタの出力信号のゲインは、除去された信号の範囲(レンジ)に基づいて出力信号を増幅するように調整され(増やされ)、それにより、帯域阻止フィルタによって阻止されなかった相当に弱い信号が、ADC108のノイズ・フロアを上回ってADC108に至ることが可能になる。例えば、プロセッサは、ゲインを増やすために、AGCに対してフィードバック制御を提供しても良い。このようにして、弱い(所望)信号が、それらがサンプリングされる前に増幅される。ブロック412において、増幅された出力信号は、第1の(ストリーム化された)ディジタル信号を取得するためにディジタル化される。同様に、ブロック414において、N個の通過帯域フィルタから出力される検出された最強のN個のサブバンド信号が、複数の第2のディジタル信号を得るために、個々のN個のADCsによりディジタル化される。或る実施形態において、N個の最強サブバンド信号に関する情報が事前に知られている場合、関連するN個の最強バンド検出のプロセスは省略されて良い。
【００３４】
ブロック416において、第1ディジタル信号及び複数の第2ディジタル信号は、何らかの見逃した又は重複したバンドを識別するため、及び/又は、ワイドバンドADC108が飽和しないことを補償するために、処理又は監視される。ワイドバンドADC108が飽和する場合、プロセスはリセットされ、再びブロック402から始まる。アプリケーションに依存して、結果の信号の各々又は幾つかは、それらを共に結合して又は結合せずに、更に処理される。或る実施形態では、第1ディジタル信号及び複数の第2ディジタル信号のうち全部又は一部は、ワイドバンド・アナログ信号を(或る程度)表現するディジタル信号を取得するために結合される。全部又は一部のディジタル信号は、必要とされるアプリケーションに依存して結合されて良い。
【００３５】
このように、本発明はワイドバンド・アナログ信号をN個のサブバンドに分割し、ここでNはワイドバンド全体をサブバンドに分割するよりはるかに小さな数であり、ワイドバンド信号はN個のサブバンドを欠くことになる。そして、本発明は、ワイドバンド信号から、アナログ領域で信号を除去し、それにより、信号はより低いダイナミック・レンジのコンポーネント(例えば、ADCs)によりサンプリング/ディジタル化されるが、本発明は除去されたサブバンドを維持している。維持されているサブバンドは、干渉信号、所望信号、又はそれら双方であるかもしれない。即ち、本発明は、ワイドバンド・パスにおける小信号検出を改善しつつ、除去されたバンド内の弱い所望信号を検出する能力を保っている。本発明は、これらのサブバンドを別々に分析し、或いは、例えば一般的な分析ツールで使用するために元のディジタル・ワイドバンド信号にそれらを加える。大きな干渉信号を除去するために、信号のモデリングは必要とされない。
【００３６】
本発明は、N個のサブバンド内の最強信号を単に測定するのではなく、何らかの特定の信号の周波数又は振幅を、特に、測定する、特徴付けする又は通知されることを要しない。更に、強い干渉信号又は相互運用信号に非常に接近している弱い所望信号は、大きなダイナミック・レンジでサンプリングされ、従って、たまたま除外されてしまうことはない。このように、弱い所望信号は、強い干渉信号の近くで観測され得る。N個のサブバンドに関する事前情報が利用可能である場合、帯域通過フィルタ、帯域阻止フィルタ及びAGCは、N個の最強サブバンドに関する事前情報に従って、それらのパラメータとともに事前に設定されても良い。
【００３７】
或る実施形態では、N個の最強サブバンドに関する事前情報に関する既知情報がある場合、図1及び図3における関連する検出のプロセス及び回路は省略されても良い。更に、これらの場合において、帯域阻止フィルタ104及び帯域通過フィルタ1181ないし118Nは、プログラム可能なフィルタではなく、その結果、複雑ではなく安価な回路/プロセスをもたらす。
【００３８】
本願の広範囲に及ぶ進歩性を有する発明から逸脱することなく、上記の説明された及び他の実施形態に対して、様々な変形が施されて良いことは、当業者に認められるであろう。従って、本発明は開示された特定の実施形態又は構成に限定されず、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲に属する任意の変更、適合又は修正をカバーするように意図されていることが、理解されるであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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