(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１デバイス及び第２デバイスのクロック信号間の位相差を推定するための位相差推定器であって：
複数の遅延値のうちの１つにより、基準クロック信号を遅延させる遅延素子であって、前記基準クロック信号は交互のシンボルの波形を含む、遅延素子；
サンプリングされた信号出力を生成するために、遅延させた前記基準クロック信号のエッジに応答して被監視クロック信号をサンプリングするサンプラであって、前記被監視クロック信号は前記第２デバイスにより生成及び提供される、サンプラ；
前記遅延値の各々について相関値を生成するために、前記サンプラのサンプリングされた信号出力とステップ関数とを相関させる相関素子；及び
前記遅延値のうち選択された１つによって前記基準クロック信号を遅延させるように前記遅延素子に指示し、前記相関値に基づいて位相差推定出力を提供するコントローラであって、前記第２デバイスと前記第１デバイスとの間の伝搬遅延を補償する初期遅延で前記遅延素子を初期化するように構成され、前記位相差推定出力は前記基準クロック信号と前記被監視クロック信号との間の位相差を表す、コントローラ；
を含み、前記基準クロック信号の周期は前記被監視クロック信号の整数倍である、位相差推定器。
【請求項２】
前記サンプラは、前記基準クロック信号のエッジに応答して、低である前記被監視クロック信号に基づく第１出力値を提供し、前記サンプラは、前記基準クロック信号のエッジに応答して、高である前記被監視クロック信号に基づく第２出力値を提供する、請求項１に記載の位相差推定器。
【請求項３】
前記遅延素子は、複数の位相シフト値のうちの１つにより、前記基準クロック信号を位相シフトさせる位相シフタを含み、前記コントローラは、前記位相シフタに、前記複数の位相シフト値の少なくともサブセットを通じて前記位相シフタをシフトさせ、閾値を上回る相関値をもたらす１つの位相シフト値を選択させるように構成されている、請求項１に記載の位相差推定器。
【請求項４】
前記位相シフト値の各々は、前記基準クロック信号の周期の分数である、請求項３に記載の位相差推定器。
【請求項５】
前記サンプラは、複数のサンプリングされた信号出力を生成するように構成され、前記位相差推定器は更に、複数のサンプリングされた信号出力を、共通の１つの位相シフト値でサンプリングし、前記複数のサンプリングされた信号出力に基づいてノイズ低減出力信号を提供するノイズ低減素子を含み、前記相関素子は、前記位相シフト値の各々について相関値を生成するために、前記ノイズ低減出力信号とステップ関数とを相関させる、請求項３に記載の位相差推定器。
【請求項６】
前記ノイズ低減素子は更に：
前記複数のサンプリングされた信号出力を前記サンプラから受信することであって、前記複数のサンプリングされた信号出力の各々は、共通の位相シフト値で前記サンプラにより取得された１ビット・サンプルの各自のバイナリ・サンプル・ベクトルを含む、こと；
各自のバイナリ・サンプル・ベクトル各々の要素からノイズ低減サンプルを提供することであって、各々のノイズ低減サンプルは対応する位相シフト値を含む、こと；及び
前記相関素子により使用するノイズ低減サンプルのベクトルを提供するために、各自対応する位相シフト値に基づいて前記ノイズ低減サンプルを整えること；
を行うように構成されている、請求項５に記載の位相差推定器。
【請求項７】
前記ノイズ低減素子は更に：
前記複数のサンプリングされた信号出力を前記サンプラから受信することであって、前記複数のサンプリングされた信号出力の各々は、共通の位相シフト値で前記サンプラにより取得された１ビット・サンプルの各自のバイナリ・サンプル・ベクトルを含む、こと；及び
量子化されたノイズ低減サンプルのベクトルを生成するために、前記各自のバイナリ・サンプル・ベクトルの各々を１ビットに量子化すること；
を行うように構成されている、請求項５に記載の位相差推定器。
【請求項８】
前記相関素子は、理想的な遷移ベクトルの遷移に最も近い前記ノイズ低減サンプルの位相シフトに対応する相関値を生成するために、前記ノイズ低減サンプルのベクトルと前記理想的な遷移ベクトルとを要素毎に乗算して合計するように更に構成される、請求項６又は７に記載の位相差推定器。
【請求項９】
前記要素毎の乗算は、前記理想的な遷移ベクトルにおける遷移に対するベクトル要素位置に基づく乗算ウェイトを利用する重み付け乗算を含む、請求項８に記載の位相差推定器。
【請求項１０】
前記第１デバイス及び第２デバイスはそれぞれ第１モード又は第２モードで動作するように構成され、前記第１モードでは前記第２デバイスは前記被監視クロック信号を前記第１デバイスへ提供する一方、前記第２モードでは前記第２デバイスは前記第１デバイスからデータを受信し及び前記第１デバイスへデータを提供する、請求項１に記載の位相差推定器。
【請求項１１】
被監視クロック信号を有するリモート・デバイス；及び
双方向信号経路により前記リモート・デバイスに結合されるマスター・デバイス；
を含む信号源測位システムであって、前記マスター・デバイスは、前記マスター・デバイスにより生成される基準クロック信号と前記リモート・デバイスから受信される前記被監視クロック信号との間の位相差を推定する位相差推定器を含み、前記位相差推定器は：
複数の遅延値のうちの１つにより、基準クロック信号を遅延素子により遅延させ；
サンプリングされた信号出力を生成するために、前記基準クロック信号のエッジに応答して前記被監視クロック信号をサンプリングし；
前記遅延値の各々について相関値を生成するために、サンプリングされた信号出力とステップ関数とを相関素子により相関させ；及び
閾値を超える前記相関値に応答して、前記遅延値のうち選択された１つからの前記サンプリングされた信号出力に基づいて、前記基準クロック信号と前記被監視クロック信号との間の位相差推定値を生成し、
前記位相差推定器は更に、前記リモート・デバイスと前記マスター・デバイスとの間の伝搬遅延を補償する遅延で前記遅延素子を初期化し、前記基準クロック信号の周期は前記被監視クロック信号の整数倍である、信号源測位システム。
【請求項１２】
前記マスター・デバイスは、複数のサンプリングされた信号出力を、共通の１つの位相シフト値でサンプリングするサンプラを更に含み、前記位相差推定器は更にノイズ低減出力を提供し、前記相関素子は、前記位相シフト値の各々について相関値を生成するために、前記ノイズ低減出力とステップ関数とを相関させる、請求項１１に記載の信号源測位システム。
【請求項１３】
前記信号源測位システムは航空機で使用するためのレーダー警報受信機（ＲＷＲ）システムの一部であり、前記信号源測位システムは更に、レーダー・パルスの到着時間（ＴｏＡ）データを検出及び記録するように構成される追加的な複数のリモート・デバイスを含み、前記マスター・デバイスは更に、前記レーダー・パルスを送信する信号源の方向又は地理的な位置を推定するために、前記複数のリモート・デバイスからの前記ＴｏＡデータを比較する、請求項１１に記載の信号源測位システム。
【請求項１４】
マスター・デバイスにおける基準クロック信号とリモート・デバイスからの被監視クロック信号との間の位相差を推定するための方法であって：
複数の位相シフト値のうちの１つにより、基準クロック信号を位相シフトさせるステップ；
サンプリングされた信号出力を生成するために、位相シフトさせた前記基準クロック信号のエッジに応答して、前記リモート・デバイスから受信した被監視クロック信号をサンプリングするステップであって、前記被監視クロック信号は前記リモート・デバイスで生成されている、ステップ；及び
前記基準クロック信号と前記被監視クロック信号との間の位相差を決定する際に使用する選択された１つの位相シフト値からのサンプリングされた信号出力に基づいて位相差推定値を生成するステップ；
を含み、前記マスター・デバイスと前記リモート・デバイスとの間の伝搬遅延を補償するために、前記基準クロック信号の位相シフト値を初期化するステップを更に含み、前記基準クロック信号の周期は前記被監視クロック信号の整数倍である、方法。
【請求項１５】
複数のサンプリングされた信号出力を、複数の位相シフト値の共通の１つでサンプリングするステップ；
前記複数のサンプリングされた信号出力に基づいてノイズ低減出力を提供するステップ；及び
前記位相シフト値の各々について相関値を生成するために、前記ノイズ低減出力とステップ関数とを相関させるステップであって、位相差推定値を生成することは前記相関値に基づいている、ステップ；
を更に含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の位相シフト値のサブセットを通じて進行し、前記相関値に基づいて前記複数の位相シフト値のうちの１つを選択し、前記位相差推定値を生成するステップを更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数のサンプリングされた信号出力を受信するステップであって、前記複数のサンプリングされた信号出力の各々は、共通の位相シフト値で取得された１ビット・サンプルの各自のバイナリ・サンプル・ベクトルを含む、ステップ；及び
前記ノイズ低減出力として、量子化されたノイズ低減サンプルのベクトルを生成するために、前記各自のバイナリ・サンプル・ベクトルの各々を１ビットに量子化するステップ；
を更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数のサンプリングされた信号出力を受信するステップであって、前記複数のサンプリングされた信号出力の各々は、共通の位相シフト値でサンプラにより取得された１ビット・サンプルの各自のバイナリ・サンプル・ベクトルを含む、ステップ；
各自のバイナリ・サンプル・ベクトル各々の要素からノイズ低減サンプルを提供するステップであって、各々のノイズ低減サンプルは対応する位相シフト値を含む、ステップ；及び
相関素子により使用するノイズ低減サンプルのベクトルを提供するために、各自対応する位相シフト値に基づいて前記ノイズ低減サンプルを整えるステップ；
を更に含む請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
［優先権］
本特許出願は、２０１７年２月７日に出願された米国出願番号第１５／４２６，１９３号に対する優先権を主張するものであり、その全体がリファレンスとして本願に組み込まれる。
［技術分野］
【０００２】
実施形態は、電子コンポーネント間の信号位相差推定に関する。幾つかの実施形態は、空間的に分散されたセンサのシステムにおける信号位相推定に関する。幾つかの実施形態は、ジオ・ロケーションを含む信号源測位に関する。幾つかの実施形態は、空間的に分散されたサブシステムのクロック位相分離を判定することに関する。幾つかの実施形態は、レーダー警報受信機（ＲＷＲ）システムに関する。
［背景技術］
【０００３】
システム内の個別コンポーネント間の電子通信は、異なるコンポーネントのうちの信号間で位相差を経験し得る。システムは、特定の機能及び/又はアルゴリズムを首尾よく実装するために、これらの位相差を適切に補償する必要があるかもしれない。例えば、ファイバ・光リンクを介して１つ又は複数のリモート・センサからレポートを受信するデバイスは、観測が行われる時間を正確に記録するために信号の位相差を補償するかもしれない。
【０００４】
信号位相差推定のための多くの従来技術は、独立に制御される空間的に分散されたセンサのシステム、信号源測位システム、及びＲＷＲシステム等の幾つかの用途に対して十分な分解能を提供しない。従って、高分解能の信号位相差推定のためのシステム及び方法に対する一般的なニーズがある。また、空間的に分散されたセンサのシステムで使用するのに適した高分解能の信号位相差推定に対する一般的なニーズもある。また、信号源測位及びＲＷＲシステムに適した高分解能の信号位相差推定に対する一般的なニーズもある。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、幾つかの実施形態による、マスター・デバイスの基準クロック信号とリモート・デバイスの監視されるクロック信号との間の位相差を推定するシステムを示す機能ブロック図である。
【０００６】
【図２】図２は、幾つかの実施形態による位相差推定器を含むシステムの機能ブロック図である。
【０００７】
【図３】図３は、幾つかの実施形態によるノイズ低減動作を示す。
【０００８】
【図４】図４は、幾つかの実施形態による信号源測位システムの動作を示す。
【０００９】
【図５】図５は、幾つかの実施形態に従って相関素子により信号位相とステップ関数との間の相関を決定するための例示的な信号タイミング図を示す。
【００１０】
【図６】図６は、幾つかの実施形態に従ってマスター・デバイスの基準クロック信号と、リモート・デバイスの監視されるクロック信号との間の位相差を推定する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明及び図面は、特定の実施形態を当業者が実施できるように十分に記載している。他の実施形態は、構造的な、論理的な、電気的な、プロセス的な、及びその他の変更を組み込むことができる。幾つかの実施形態の一部分及び特徴は、他の実施形態のものに含まれてもよいし、又は置換されてもよい。特許請求の範囲に記載される実施形態は、これらの特許請求の範囲のすべての利用可能な均等物を包含する。
【００１２】
図１は、幾つかの実施形態に従って第１デバイス１０２（例えば、マスター・デバイス）の基準クロック信号と第２デバイス１０４（例えば、リモート・デバイス）の監視されるクロック信号（被監視クロック信号）との間の位相差を推定するシステム１００の機能ブロック図である。第１デバイス１０２及び第２デバイス１０４は、信号経路１０７を介して電子信号を通信するように構成され得る。
【００１３】
実施形態によれば、第１デバイス１０２は位相差推定器１２０を含むことができ、位相差推定器１２０は、信号経路１０７を介して第２デバイス装置１０４から受信される被監視クロック信号１０３との間の位相差を推定するように構成され得る。幾つかの実施形態によれば、位相差推定器１２０は、（例えば、第１デバイス１０２にとって内的な）基準クロック信号の位相を反復的に調整し、基準クロック信号に関して被監視クロック信号１０３をサンプリングし、現在及び以前のサンプルの分析を行って、期待される波形（例えば、方形波）との相関を決定することができる。
【００１４】
位相調整及びサンプリングのステップ中に、位相差推定器１２０は、複数の遅延又は位相シフト値のうちの１つによって基準クロック信号をシフトさせることができ、基準クロック信号に対して被監視クロック信号１０３をサンプリングし、サンプリングされた信号出力を生成することができる。位相差推定器１２０はまた、サンプリングされた信号出力のノイズ低減バージョンをステップ関数と相関させ、各々の位相シフト値について相関値を生成することができる。位相差推定器１２０はまた、遅延又は位相シフト値のうちの１つを選択し、位相差推定値を生成するために、遅延又は位相シフト値のうちの少なくとも一部により進行してもよい。位相差推定値は、シンボル周期１１１のフラクション（ａ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）の範囲内に対する位相差の推定値であってもよい。
【００１５】
幾つかの実施形態では、送信波形１０３は、図１に示されるような方形波等の交番するシンボル又はビットの波形であってもよいが、実施形態の範囲は、交番するシンボル又はビットの他の波形が使用されてもよいので、この点に関して限定されない。幾つかの実施形態では、第１デバイス１０２は、基準クロック信号を生成するための信号生成回路を含んでもよく、第２デバイス１０４は、被監視クロック信号１０３を生成するための信号生成回路と、被監視クロック信号１０３を第１デバイス１０２へ送信するための信号送信回路とを含んでもよい。
【００１６】
幾つかの実施形態において、位相差推定器１２０は、サンプリングされた信号出力を生成するために、基準クロック信号の立ち上がりエッジ１０９で、被監視クロック信号１０３をサンプリングしてもよい。他の実施形態では、位相差推定器１２０は、サンプリングされた信号出力を生成するために、基準クロック信号の立ち下がりエッジ１０９で、被監視クロック信号１０３をサンプリングすることができる。
【００１７】
幾つかの実施形態では、第１デバイス１０２及び第２デバイス１０４は、非同期モード又はデータ転送モードのいずれかで動作するように構成され得る。非同期モードの間、第２デバイス１０４は、信号をクロッキング又は再クロッキングすることを抑制するように構成されることが可能であり、被監視クロック信号１０３を、経路１０７を介して第１デバイス１０２へ供給することが可能である。データ転送モードの間、第２デバイス１０４は、第１デバイス１０２とデータを通信するように構成されることが可能である。これらの実施形態では、非同期モードには、較正手順の一部として入ってもよい。データ転送モードの間、シリアル・データ・リンクが、第１デバイス１０２と第２デバイス１０４との間で確立されてもよく、その間、データ・クロッキング又は再クロッキングが実行されてもよい。
【００１８】
基準クロック信号と被監視クロック信号１０３との間の位相差の測定中に、第１デバイス１０２は、信号経路１０７に沿った伝搬遅延を考慮することができる。幾つかの実施形態では、信号経路１０７は固定信号経路であり、例えば銅線及び／又はファイバ等の従来の信号配線を含んでもよい。これらの実施形態では、第１装置１０２及び第２デバイス１０４は、被監視クロック信号１０３のシンボル周期１１１のフラクションの範囲内で推定される既知の信号伝搬遅延とともに、互いに相対的に定まった位置にあってもよい。信号経路１０７は固定されるかもしれないが、温度等の環境条件もまた伝搬遅延に影響し得る。幾つかの代替実施形態では、信号経路１０７は、光リンク、無線周波数（ＲＦ）リンク、又はマイクロ波リンク等の無線リンクを含むことができ、実施形態の範囲はこの点に関して制限されない。
【００１９】
幾つかの実施形態では、第１デバイス１０２は、複数の第２デバイス１０４と通信するように構成されてもよい。これらの実施形態では、位相差推定器１２０は、第１デバイス１０２の基準クロック信号と１つ以上の第２デバイス１０４の被監視クロック信号との間の位相差を推定することができる。これらの幾つかの実施形態では、位相差推定器１２０は、絶対位相差ではなく、基準クロック信号と第２デバイス１０４の被監視クロック信号との間の相対的位相差を推定してもよい。幾つかの例では、基準クロック信号の位相を調整するのではなく、位相差推定器は、基準クロック信号と被監視クロック信号１０３との間の位相差を決定するために、被監視クロック信号１０３の位相を調整してもよい。以下、これらの実施形態をより詳細に議論する。
【００２０】
図２は、幾つかの実施形態による位相差推定器２２０を含むシステム２００の機能ブロック図である。位相差推定器２２０は、図１の位相差推定器１２０として使用するのに適しているが、他の構成もまた相応しいものであり得る。
【００２１】
幾つかの実施形態では、位相差推定器２２０は、複数の遅延値のうちの１つによって基準クロック信号２０５を選択的に遅延させるための（例えば、相対位相を調整するための）遅延素子２０２を含み得る。基準クロック信号２０５は、交互のシンボルの波形を含んでもよい。
【００２２】
位相差推定器２２０はまた、サンプラ２０４を含んでもよく、サンプラ２０４は、サンプリングされた信号出力２０６を生成するために、被監視クロック信号２０３をサンプリングする。幾つかの実施形態では、サンプラ２０４は、サンプリングされた信号出力２０６を生成するために、基準クロック信号２０５の立ち上がりエッジで、被監視クロック信号２０３をサンプリングしてもよい。
【００２３】
位相差推定器２２０はまた、サンプラ２０４の出力をステップ関数と相関させ、遅延値の各々について相関値２１１を生成するための相関要素２１０を含んでもよい。ノイズ低減を実施する幾つかの実施形態では、図２に示されるように、相関素子２１０は、サンプラ２０４のノイズ低減出力２０９をステップ関数と相関させて、遅延値の各々について相関値２１１を生成することができる。後述するように、ノイズ低減出力２０９はノイズ低減素子２０８によって生成され、ノイズ低減素子はサンプラ２０４のノイズ低減出力２０９を相関素子２１０に提供する。
【００２４】
位相差推定器２２０はまた、遅延値のうちの選択された１つによって基準クロック信号２０５を遅延させるように、遅延素子２０２に指示するコントローラ２１２を含むことができる。コントローラ２１２はまた、選択された遅延値に対する相関値２１１に基づいて位相差推定出力２１５を生成する。幾つかの例において、遅延素子２０２は、選択された位相シフト又は遅延値２３５を、コントローラ２１２にフィードバックすることができる。位相差推定出力２１５は、基準クロック信号２０５のシンボル周期（例えば、図１のシンボル周期１１１）のフラクションの範囲内に対する信号経路遅延のインジケータであってもよい。
【００２５】
幾つかの実施形態では、位相差推定器２２０が基準クロック信号２０５と被監視クロック信号２０３との間の位相差を推定することができる基準クロック信号２０５のシンボル周期のフラクションは、シンボル周期の一部分であってもよいが、必ずしもシンボル周期の分数の部分でなくてもよく、それは必須ではない。ただし、位相差推定器２２０は、シンボル周期の分数の部分に対する位相差を推定し得る。
【００２６】
幾つかの実施形態において、基準クロック信号２０５は、交互ビットの波形を含んでもよい。位相差推定出力２１５は、基準クロック信号２０５のシンボル又はビット周期の一部分又は分数部分の範囲内に対する位相差のインジケータであってもよい。
【００２７】
幾つかの実施形態では、遅延素子２０２は、複数の位相シフト値のうちの１つによって、基準クロック信号２０５又は被監視クロック信号２０３のいずれかを位相シフトさせる位相シフタであってもよい。これらの実施形態では、サンプラ２０４は、サンプリングされた信号出力２０６を生成するために、基準クロック信号２０５の立ち上がりエッジで、被監視クロック信号２０３をサンプリングすることができる。これらの実施形態では、コントローラ２１２は、位相シフト値のうちの１つによって基準クロック信号２０５を位相シフトさせ、位相シフト値のうちの１つに対する相関値２１１に基づいて位相差推定出力２１５を生成するように、位相シフタに指示することができる。
【００２８】
実施形態によれば、相関素子２１０によって使用されるステップ関数は、位相シフト値に対する、サンプリングされた信号出力２０６のノイズレス遷移（例えば、低から高へ、又は高から低への遷移）をモデル化し、相関素子２１０が、現在遅延素子２０２によって実施されている特定の位相シフト値についての相関値２１１を生成することを可能にする。図３は、幾つかの実施形態に従って、信号位相とステップ関数との間の相関を相関素子により決定するための例示的な信号タイミング図を示す。ダイヤグラム３００において、基準クロックは初期位相に設定され、第１サンプルＳ１が取得される。ダイヤグラム３０１において、基準クロックは、第２位相に位相シフトされ、第２サンプルＳ２が取得される。ダイヤグラム３０２において、基準クロックは、第３の位相に位相シフトされ、第３サンプルＳ３が取得される。ダイヤグラム３０３において、基準クロックは、第４位相に位相シフトされ、第４サンプルＳ４が取得される。サンプルＳ１−Ｓ４は、位相差を決定するために、図３に示されるように、ステップ関数３０４と相関される。この特定の例では、基準クロック信号と被監視クロック信号との間の位相差は、第２位相と第３位相との間のどこかにある。
【００２９】
再び図２に関連し、幾つかの実施形態では、遅延素子２０２、コントローラ２１２、及び処理回路２３０、又はそれらの組み合わせは、位相差推定器２２０で受信される被監視クロック信号２０３の伝搬遅延（例えば、図１の経路１０７に沿う伝搬遅延）を補償することができる。例えば、伝搬遅延を補償するために、遅延素子２０２は、位相差を決定するために使用される遅延又は位相シフトに加えて、伝搬遅延に一致する遅延を基準クロック信号２０５に追加することができる。別の例において、コントローラ２１２は、伝搬遅延を加えるように、遅延素子２０２に指示し、位相差推定出力２１５は伝搬遅延タイミングを減じることができる。幾つかの例では、処理回路２３０は、伝搬遅延に基づいて位相差推定値２３１を調整することができる。幾つかの実施形態では、処理回路２３０は、位相差推定器２２０の要素の間（及び位相差推定器２２０への経路内）で経験される何らかの論理及び伝搬遅延を補償し、位相差推定２３１を生成するように更に構成されてもよい。
【００３０】
幾つかの実施形態において、コントローラ２１２は、遅延素子２０２に制御信号２１３を提供し、遅延素子２０２が、遅延値のうちの選択された１つによって基準クロック信号２０５をシフトすることを引き起こし得る。幾つかの例では、遅延素子２０２は、位相シフタ（図示せず）を含んでもよく、コントローラ２１２は、位相シフト値の少なくとも幾つかにより位相シフタがシフトすることを引き起こし、最高（例えば、最大）の相関値２１１又は、閾値を上回る相関値の何れかを提供する１つの位相シフト値を選択して、選択された位相シフト値に対応する位相差推定出力２１５を生成するように構成されることが可能である。
【００３１】
幾つかの実施形態では、基準クロック信号２０５と被監視クロック信号２０３との間の位相差の推定値は、最も近いビット又はシンボル周期に対するものであってもよい。幾つかの実施形態において、シンボル周期は、半クロック周期であってもよい（例えば、図１のシンボル周期１１１）。
【００３２】
最も高い相関値２１１をもたらす遅延値又は位相シフト値は、基準クロック信号２０５と被監視クロック信号２０３とがシンボル周期のフラクションの範囲内で整合する遅延又は位相シフトであってもよい。このフラクションは、遅延素子２０２の分解能に基づいていてもよく、シンボル周期当たりの遅延又は位相シフト値の数に基づいていてもよい。例えば、シンボル周期当たり２５６個の位相シフト値が使用される場合、位相差は、シンボル周期の１／２５６の範囲内で推定され得る。到達可能な分解能は、遅延又は位相シフト素子２０２の分解能によって制限され得る。幾つかの実施形態では、処理回路２３０は、被監視クロック信号を提供するデバイスと位相差推定器２２０との間の伝搬遅延に基づいて、位相差推定出力２１５を調整することができる。
【００３３】
幾つかの実施形態において、コントローラ２１２は、位相シフタの分解能に基づいて、全ての可能な位相シフト値（例えば、２５６個の位相シフト値）を通じて歩を進める又はシフトさせることを、位相シフタに引き起こすように構成可能であり、位相シフト値のうち最も高い相関値２１１をもたらすものを選択することができる。他の実施形態では、コントローラ２１２は、少なくとも幾つかの位相シフト値を通じて歩を進める又はシフトさせ、位相シフト値のうちの１つを選択することを、位相シフタに引き起こし、結果として、所定の閾値を上回る相関値２１１をもたらすように構成可能であり得る。幾つかの実施形態では、各々の位相シフト値は、基準クロック信号２０５のシンボル周期のフラクションであってもよく、複数の位相シフト値は、基準クロック信号２０５の１シンボル周期まで共に加算されてもよい。
【００３４】
幾つかの実施形態において、サンプラ２０４は、遅延送信信号２０１（例えば、サンプリングされる信号）が上昇している場合に、被監視クロック信号２０３が低いときには（例えば、ゼロである場合には）低い出力（例えば、ゼロ）を提供することができ、遅延送信信号２０１（例えば、サンプリングされる信号）が上昇している場合に、被監視クロック信号２０３が高いときには（例えば、１である場合には）、高い出力（例えば、１）を提供することができる。幾つかの代替実施形態では、立ち上がり中に（例えば立ち上がりエッジで）サンプリングされた信号をサンプリングする代わりに、立ち下がり中に（例えば立ち下がりエッジで）サンプリングされてもよい。
【００３５】
コントローラ２１２は、サンプラ２０４の出力に応じて、遅延エレメント２０２が遅延値（又は位相シフト値）を増やす又は減らすことを引き起こすことができる。例えば、コントローラ２１２は、サンプラ２０４の出力が低い場合に、遅延素子２０２に遅延値又は位相シフト値をインクリメントさせ、コントローラ２１２は、サンプラ２０４の出力が高い場合に、遅延素子２０２に位相シフト値の遅延値をデクリメントさせることができる。
【００３６】
幾つかの実施形態では、基準クロック信号２０５及び被監視クロック信号２０３から導出された信号が、実際の基準クロック信号２０５及び被監視クロック信号２０３の代わりにサンプラ２０４によって使用されてもよい。これらの導出された信号は、例えば、位相同期ループ（ＰＬＬ）又はインバータによって生成されてもよい。
【００３７】
幾つかの実施形態では、位相差推定器２２０は、処理回路２３０を含んでもよい。処理回路２３０は、位相差推定値２３１を、シンボル周期のフラクションの範囲内に調整するように構成されることが可能である。なぜなら、コントローラ２１２によって生成される時間出力２１５は、遅延基準クロック信号２０５を整合させるために導入される位相シフト又は遅延の量を表し得るからである。
【００３８】
幾つかの代替実施形態では、遅延素子２０２は、複数の遅延値のうちの１つによって、基準クロック信号２０５の代わりに、被監視クロック信号２０３を遅延させるように構成されてもよい。これらの実施形態では、コントローラ２１２は、遅延値のうちの１つ分だけ、被監視クロック信号２０３を遅延させるように、遅延素子２０２に指示することができ、サンプラ２０４は、被監視クロック信号２０３が（立ち上がる又は立ち下がるように）状態を変化させている間に、基準クロック信号２０５の状態に基づいて、低い又は高い出力のいずれかを提供するように構成され得る。位相差推定出力２１５は、被監視クロック信号２０３を提供するデバイス間で伝搬遅延を考慮するように調整され得る。
【００３９】
ノイズ低減を実施する幾つかの実施形態では、位相差推定器２２０は、ノイズ低減素子２０８を含んでもよい。ノイズ低減素子２０８は、遅延又は位相シフト値のうちの共通の１つで、複数のサンプラ２０４から取得された複数のサンプリングされた信号出力２０６を使用して、相関素子２１０による使用のためのノイズ低減出力２０９を生成するように構成されてもよい。これらの実施形態では、ノイズ低減素子２０８の使用は、（例えば、低から高へ、又は高から低への）遷移において相関素子２１０でより高い相関を生じさせることができる。幾つかの実施形態では、ノイズ低減素子２０８は、同じ遅延又は位相シフト値で取得された複数のサンプリングされた信号出力２０６の合計、平均、モード等を算出し、相関素子２１０によって使用するノイズ低減出力２０９を生成するように構成されてもよい。ノイズ低減素子２０８は、リセット信号２４０を介してコントローラ２１２によってリセットされてもよい。
【００４０】
幾つかの例において、位相差推定器２２０は、２つの信号間のサイクル周波数が整数倍だけ異なる場合に、基準クロック信号２０５と被監視クロック信号２０３との間の位相差を推定してもよい。例えば、基準クロック信号２０５は、被監視クロック信号２０３の周波数のＸ倍である周波数を有してもよく、ここで、Ｘは整数である。逆に、被監視クロック信号２０３は、基準クロック信号２０５の周波数のＸ倍である周波数を有してもよく、ここで、Ｘは整数である。いずれの場合も、位相差推定器２２０は、２つの信号間の位相差を決定することが可能であり得る。基準クロック信号２０５が、被監視クロック信号２０３のＸ倍数である周波数を有し、ノイズ低減が適用される場合、ノイズ低減素子２０８は、複数のサンプリングされた信号出力２０６のＸサンプル毎を考慮し、Ｘ−１個の中間サンプルを廃棄又は無視してもよい。
【００４１】
位相差推定器２２０は、幾つもの別個の機能要素を有するように図示されているが、１つ又は複数の機能要素が組み合わせられてもよく、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰｓ）を含む処理要素及び／又は他のハードウェア要素のようなソフトウェア構成要素の組み合わせによって実現されてもよい。例えば、幾つかの素子は、ここで説明される機能を少なくとも実行するために、１つ又は複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰｓ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡｓ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣｓ）、及び種々のハードウェア及び論理回路の組み合わせを含んでもよい。幾つかの実施形態において、位相差推定器２２０の機能要素は、１つ以上の処理要素上で動作する１つ以上のプロセスを指してもよい。
【００４２】
実施形態は、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアのうちの１つ又は組み合わせで実施することができる。実施形態はまた、ここで説明される動作を実行するために少なくとも１つのプロセッサによって読み取られ及び実行され得る、コンピュータ読み取り可能なストレージ・デバイスに保存される命令として実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能なストレージ・デバイスは、マシン（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能な形態で情報を保存するための任意の非一時的なメカニズムを含んでもよい。例えば、コンピュータ読み取り可能なストレージ・デバイスは、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュ・メモリ装置、及び他の記憶装置及び媒体を含むことができる。幾つかの実施形態において、システム２００は、１つ以上のプロセッサを含んでもよく、コンピュータ読み取り可能なストレージ・デバイスに保存される命令とともに構成されてもよい。
【００４３】
図４は、幾つかの実施形態によるノイズ低減動作を示す。ノイズ低減素子（例えば、図２のノイズ低減素子２０８）は、相関素子（例えば、図２の相関素子２１０）によって使用されるノイズ低減出力（例えば、図２のノイズ低減出力２０９）を生成するために、同じ遅延又は位相シフト値でサンプラ（例えば、図２のサンプラ２０４）から取得された複数のサンプリング信号出力（例えば、図２のサンプリングされた信号出力２０６）を使用するように構成されてもよい。
【００４４】
幾つかの実施形態において、ノイズ低減素子は、複数のサンプリングされた信号出力を、サンプラから受け取ることができる。各々のサンプリングされた信号出力は、共通の位相シフト値でサンプラによって取得された複数の１ビット・サンプルのバイナリ・サンプル・ベクトル４０５を含んでもよい。ノイズ低減要素は、各々のバイナリ・サンプル・ベクトル４０５の要素から（例えば、各バイナリ・サンプル・ベクトル４０５の要素を平均化又は加算することによって）、ノイズ低減サンプル４０７を生成することができる。各々のノイズ低減サンプル４０７は、対応する位相シフト値４０４を有し得る。これらの実施形態では、ノイズ低減素子２０８は、対応する位相シフト値４０４に基づいて、ノイズ低減サンプル４０７をオーダー（ｏｒｄｅｒ）し、相関素子２１０によって使用されるノイズ低減サンプル４０９のベクトルを提供することができる。
【００４５】
これらの実施形態では、相関素子は、理想的な遷移ベクトル４０６とともに、ノイズ低減サンプル４０９のベクトルを要素ごとに乗算して合計し（例えば、相関させ）、理想的な遷移ベクトル４０６の遷移４０３に最も近いノイズ低減サンプルの位相シフトに対応する相関値４１１を生成するように構成され得る。相関値４１１は、コントローラ（例えば、図２のコントローラ２１２）に提供され得る。
【００４６】
幾つかの実施形態では、理想的な遷移ベクトル４０６は、高から低又は低から高への理想的な遷移を表すことができる。幾つかの実施形態において、ノイズ低減が実装されていない場合に、複数のサンプリングされた信号出力の代わりに、単一の１ビット・サンプルが使用されてもよい。
【００４７】
幾つかの実施態様において、遷移が理想的な遷移ベクトル４０６の中心で生じ、ノイズ低減サンプル４０９のベクトル内の要素数が奇数である場合、相関値４１１は、ノイズ低減サンプル４０９のベクトルの中心におけるノイズ低減サンプルの位相シフトに対応する。ノイズ低減サンプル４０９のベクトル内の要素数が（図４に示すように）偶数である場合、相関値４１１は、ノイズ低減サンプル４０９のベクトルの中心における２つのノイズ低減サンプルの平均位相シフトに対応する。図４に示す例では、ノイズ低減サンプル４０９のベクトルの中心における２つのノイズ低減サンプルの平均位相シフトは、５４．５である。
【００４８】
幾つかのノイズ低減の実施形態では、１ビット量子化が実行されてもよい。これらの実施形態では、ノイズ低減素子は、相関素子によって使用される量子化されたノイズ低減サンプル４１９のベクトルを生成するために、バイナリ・サンプル・ベクトル４０５の１ビット・サンプルの合計の平均のいずれかに基づいて、各々のバイナリ・サンプル・ベクトル４０５を１ビット４２３に量子化するように構成されてもよい。これらの実施形態では、ノイズ低減サンプル４０７の結果的な量子化値４２３は、バイナリ・サンプル・ベクトル４０５がゼロよりも１を多く含む場合に１であってよく、そうでなければ、ノイズ低減サンプル４０７の結果的な量子化値４２３は、ゼロであってよい。
【００４９】
１ビット量子化を実行するこれらの実施形態では、相関素子は、中間積ベクトル４２０を生成するために、理想的な遷移ベクトル４１６を用いて、量子化されたノイズ低減サンプル４１９のベクトルの要素ごとの乗算を実行するように構成されてもよい。中間積ベクトルは、第１サブ・ベクトル４２２及び第２サブ・ベクトル４２４を含んでもよい。相関素子は、ビット・リバースされた第２サブ・ベクトル４２５を生成するために第２サブ・ベクトル４２４に対してビット・リバースを実行し、バイナリ加算によって、第１サブ・ベクトル４２２を、ビット・リバースされた第２サブ・ベクトル４２５に追加して、相関値４２１を生成することができる。相関値４２１は、コントローラに提供されてもよい。
【００５０】
１ビット量子化を実行する幾つかの実施形態では、理想的な遷移ベクトル４０６はまた、１ビットに量子化されてもよい（例えば、負の値に対してはゼロ、正の値に対しては１）。要素毎の乗算から生じる中間積ベクトルのビット４２０は、ノイズ低減サンプルのベクトルの対応するビットと理想的な遷移ベクトル４１６とが同じである場合に１であるとすることができ、ノイズ低減サンプルのベクトルの対応するビットと理想的な遷移ベクトル４０６とが異なる場合にはゼロであるとすることができる。幾つかの代替実施形態では、結果として生じる中間生成物ベクトル４２０を生成するために、排他的ＯＲ（即ち、ＸＯＲ）演算が使用されてもよい。
【００５１】
幾つかの実施形態において、要素毎の乗算は、理想的な遷移ベクトル４１６における遷移４１３に対するベクトル要素位置に基づく乗算ウェイトを使用する重み付け乗算を含んでもよい。幾つかの実施形態において、乗算ウェイトは、２ｎの関数であってもよく、ここで、ｎは量子化されたノイズ低減サンプル４１９の現在の要素と、理想的な遷移ベクトル４１６の遷移４１３との間の要素数である。この重みのセットでは、相関素子は、各々の相関値に対して単独の加算演算を実行することのみを必要とするだけであってもよいが、実施形態の範囲は、この点に関して制限されない。理想的な遷移ベクトル４１６との要素毎の乗算の後、中間積ベクトル４２０の第１サブ・ベクトル４２２及び第２サブ・ベクトル４２４（理想的な遷移ベクトルの遷移のインデックスによって区切られる）は、符号なし整数として扱われ、第２サブ・ベクトル４２４（例えば、右側のサブ・ベクトル）のビット・リバース後に加算されてもよい。
【００５２】
図５は、幾つかの実施形態による信号源測位システムの動作を示す。航空機５０１（又は他の乗物）は信号源測位システムを含むことができ、信号源測位システムは、マスター・デバイス５０２及び複数の空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）を含み、各デバイスは双方向信号経路によってマスター・デバイス５０２に結合される。航空機５０１には、４つより多い又は少ないリモート・デバイスが含まれてもよいことが認められるであろう。空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）は、リモート・センサ・デバイスであってもよい。信号源測位システムは、信号源５２０への方向を決定するか、又は信号源５２０から発せられる信号５２１に基づいて信号源５２０を測位するように構成されることが可能である。
【００５３】
マスター・デバイス５０２は、図１の位相差推定器１２０、図２の位相差推定器２２０、又はそれらの組み合わせ等の位相差推定器を含み得る。位相差推定器は、第１デバイス１０２の基準クロック信号と、空間的に分散された各リモート・デバイス５０４（１−４）それぞれの被監視クロック信号との間のそれぞれの相対的な位相差を推定するように構成され得る。
【００５４】
幾つかの実施形態では、空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）の各々は、信号の到着時間（ＴＯＡ）データを検出して記録するように構成されてもよく、マスター・デバイス５０２は、空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）からのＴＯＡデータを比較して、信号源５２０の方向又は地理的な位置を推定してもよい。ＴＯＡデータは、それぞれの相対的な位相差に基づいて補償されてもよい。
【００５５】
幾つかの実施形態では、信号源測位システムは、航空機５０１上で使用するためのレーダー警報受信機（ＲＷＲ）システムの一部であってもよい。これらの実施形態では、空間的に分散された遠隔デバイス５０４（１−４）の各々は、例えばレーダー・パルスであってもよいＴＯＡデータ５２１を検出及び記録するように配置されたＲＷＲシステムを含んでもよい。マスター・デバイス５０２は、ＲＷＲシステムからのＴＯＡデータを比較して、レーダー信号源５２０の方向（例えば、入射角）又はジオ・ロケーションを推定することができる。
【００５６】
空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）によってマスター・デバイス５０２に提供されるＴＯＡデータは、空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）の各々が、独立に生成されるクロック信号を有することに起因する、空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）の各々における被監視クロック信号のタイミングの相違に起因して異なり得る。これらの実施形態において、マスター・デバイス５０２は、位相差推定器による位相差推定に基づいてＴＯＡデータを補償し、観測が行われる時間を正確に決定して、信号源５２０の方向を正確に推定することができる。
【００５７】
幾つかの実施形態では、空間的に分散されたサブシステムのクロック位相差が決定されてもよい。これらの実施形態では、空間的に分散されたリモート・デバイス５０４及びマスター・デバイス５０２は、ＴＯＡ推定値の通信のために同期クロックを利用してもよい。図２の位相差推定器２２０の使用は、空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）からのデータ融合における時間的な未知を減らすのに役立ち、独立した空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）における差を補償することができる。幾つかの例において、マスター・デバイス５０２及びリモート・デバイス５０４（１−４）は、マスター・デバイス５０２に位置する共通クロック源を有し得るが、空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）各々の被監視クロック信号は、わずかに異なるタイミングを有し得る。幾つかの例において、空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）の各々におけるカウンタは、空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）の各々にマスター・デバイス５０２によって送信されるパルスによってリセットされてもよい。空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）の各々が、発生時のカウンタ値のタイムスタンプとともに同時イベントを報告したならば、空間的に分散されたリモート・デバイス５０４（１−４）各々の被監視クロック信号の位相差に起因して、報告のタイムスタンプ間の不一致が観察されるであろう。位相差推定器は、この位相差を補償するために使用されて、マスター・クロックに対する実際の発生時間、又は或るリモート・デバイスの他のデバイスに対するクロックを決定する。
【００５８】
図６は、幾つかの実施形態に従ってマスター・デバイスにおける基準クロック信号とリモート・デバイスからの被監視クロック信号との間の位相差を推定するための方法のフローチャートである。方法６００は、図１の位相差推定器１２０、図２の位相差推定器２２０、又はそれらの組み合わせ等の位相差推定器によって実行されてもよい。方法６００は、マスター・デバイス（例えば、図１の第１デバイス１０２及び／又は図５のマスター・デバイス５０２）における基準クロック信号と、リモート・デバイス（例えば、図１の第２デバイス１０４及び／又は図５のリモート・デバイス５０４（１−４）のうちの任意のもの）における被監視クロック信号との間の位相差を推定するために実施され得る。
【００５９】
方法６００は、６１０において、第１デバイスにおいて、複数の位相シフト値のうちの１つにより基準クロック信号を位相シフトさせることを含み得る。位相シフトは、マスター・デバイスの図２の遅延素子２０２に含まれる位相シフタ等の位相シフタによって実行されてもよい。位相シフトは、図２のコントローラ２１２等のコントローラによって制御されてもよく、コントローラはマスター・デバイスに接続又は一体化されていてもよい。幾つかの例において、方法６００は、マスター・デバイスとリモート・デバイスとの間の伝搬遅延を補償するために、基準クロック信号の位相シフトを初期化することを更に含み得る。
【００６０】
方法６００は更に、６２０において、リモート・デバイスによって生成され且つリモート・デバイスから受信された被監視クロック信号を、位相シフトされた基準クロック信号のエッジに応答してサンプリングし、サンプリングされた信号出力を生成することを含むことができ、被監視クロック信号はリモート・デバイスで生成されている。サンプリングは、図２のサンプラ２０４等のサンプラによって実施されてもよく、サンプラもまたマスター・デバイスに接続又は一体化されていてもよい。
【００６１】
方法６００は、６３０において、基準クロック信号と被監視クロック信号との間の位相差を決定する際に使用するために、選択された１つの位相シフト値からのサンプリングされた信号出力に基づいて、位相差推定値を生成することを更に含んでもよい。これは、例えば図２のコントローラ２１２によって行われてもよい。
【００６２】
幾つかの例において、方法６００は更に、複数のサンプリングされた信号出力を、位相シフト値のうちの共通の１つでサンプリングし、複数のサンプリングされた信号出力に基づいてノイズ低減された出力を提供することを含んでもよい。サンプリングは、幾つかの例では、図２のサンプラ２０４によって実行されてもよい。ノイズ低減出力は、幾つかの例では、図２のノイズ低減素子２０８によって提供されてもよい。幾つかの例では、方法６００は、図２の相関素子２１０等により、ノイズ低減出力をステップ関数と相関させて、位相シフト値の各々について相関値を生成することを更に含んでもよい。位相差推定値は相関値に基づいてもよい。幾つかの例では、方法６００は、複数の位相シフト値のうちの部分集合を通じてステップを進め、相関値に基づいて位相シフト値を選択し、位相差推定値を生成することを更に含んでもよい。ステップを進めるステップは、幾つかの例では、図２のコントローラ２１２によって実行され得る。
【００６３】
幾つかの実施形態では、方法６００は、幾つかの例では、図２のノイズ低減素子２０８によって実行されるノイズ低減動作を含んでもよい。例えば、方法６００は、複数のサンプリングされた信号出力を受信することを更に含んでもよい。複数のサンプリングされた信号出力の各々は、共通の位相シフト値で取得された（複数の）１ビット・サンプルのそれぞれのバイナリ・サンプル・ベクトルを含み得る。方法６００は、それぞれのバイナリ・サンプル・ベクトルの各々を１ビットに量子化し、量子化されたノイズ低減サンプルのベクトルをノイズ低減出力として生成することを含んでもよい。別の例では、方法６００は、複数のサンプリングされた信号出力を受信することを更に含み、複数のサンプリングされた信号出力のそれぞれは、サンプラによって共通の位相シフト値で取得された（複数の）１ビット・サンプルのそれぞれのバイナリ・サンプル・ベクトルを含み、本方法は、各々のバイナリ・サンプル・ベクトルの要素からノイズ低減サンプルを提供することを含み、各々のノイズ低減サンプルは、対応する位相シフト値を有する。方法６００は、相関素子によって使用されるノイズ低減サンプルのベクトルを提供するために、それらの対応する位相シフト値に基づいて、ノイズ低減サンプルを順序付けすることを更に含んでもよい。
【００６４】
要約書は、読者が技術的開示の性質及び要旨を確認するために提供される。要約書は特許請求の範囲又はその意味を限定又は解釈するためには使用されないという理解とともに提出されている。以下の請求項は詳細な説明に組み込まれ、各請求項は別個の実施形態としてそれ自体成立する。
【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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