(57)【要約】  処理対象の信号（ＳＯＩ）は、ＳＯＩの１つ以上の内部又は外部の構造特徴に基づいて、複数の同一チャネル信号の中から選択され、例えば、事前に知られたＳＯＩの任意の１つ以上の内部又は外部の構造特徴に基づいて、自動的に選択される。そのような内部構造特徴の例は、以下に限定されるものではないが、ＳＯＩに存在する１つ以上の送信された信号成分（例えば、パイロットトーン、スケルチトーンなど）の数、周波数、及び／又は絶対的あるいは相対的な信号強度（信号対雑音比）、ＳＯＩにおける所定の周波数での信号成分の欠如（すなわち、ＳＯＩにおける所定の周波数での“デッドスポット”として現れる。）、ＳＯＩの信号強度対周波数プロファイル、ＳＯＩの信号強度対時間領域プロファイル、過渡特性、時間対周波数プロファイルなどを含む。
2010508759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の同一チャネル信号から処理対象の信号を選択する方法において、
処理対象の信号を含む複数の同一チャネル信号を受信するステップと
上記処理対象の信号の少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在に基づいて、上記複数の同一チャネル信号から上記処理対象の信号を選択するステップとを備え、
上記受信するステップにおいて、上記複数の信号が受信されるとき、上記複数の信号のうち、いずれの信号が上記処理対象の信号であるかが既知でない方法。
【請求項２】
上記複数の同一チャネル信号は変調された形式で受信され、かつ上記方法はさらに、上記処理対象の信号の少なくとも１つの既知の外部構造特徴の存在に基づいて、上記複数の同一チャネル信号から変調された処理対象の信号を選択するステップを備えた請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記複数の同一チャネル信号は変調された形式で受信され、かつ上記方法はさらに、
上記複数の変調された信号を復調して、復調された形式で上記処理対象の信号を含む複数の復調された信号を形成するステップと、
復調された形式で上記処理対象の信号における少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在に基づいて、上記複数の同一チャネル信号から上記変調された処理対象の信号を選択するステップとを備えた請求項１記載の方法。
【請求項４】
上記複数の変調された同一チャネル信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を備え、かつ上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、上記処理対象の信号における信号強度対周波数の既知の関係を備えた請求項３記載の方法。
【請求項５】
上記複数の変調された同一チャネル信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を備え、かつ上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、パイロットトーンを備えた請求項３記載の方法。
【請求項６】
上記複数の変調された同一チャネル信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を備え、かつ上記方法はさらに、
空間アンテナアレイに接続された入力を有するビームフォーミングシステムを提供するステップと、
上記空間アンテナアレイにおいて上記複数の変調された同一チャネル信号を受信するステップと、
上記空間アンテナからの上記複数の受信された変調された同一チャネル信号を上記ビームフォーミングシステムの上記入力へ提供するステップと、
上記ビームフォーミングシステムにおいて上記変調された処理対象の信号を復調し、選択する上記ステップを実行するステップと
上記選択された変調された処理対象の信号を上記ビームフォーミングシステムの出力へ提供するステップとを備えた請求項３記載の方法。
【請求項７】
上記処理対象の信号を選択する上記ステップは、
上記受信された複数の変調された同一チャネル信号に基づいて、それぞれが上記複数の受信された変調された同一チャネル信号の１つに対応する複数の複素フィルタ重みを算出するステップと、
復調された形式で上記処理対象の信号における少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在に基づいて、上記変調された処理対象の信号に対応する上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みを選択するステップと、
上記選択された上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みと上記複数の変調された同一チャネル信号とを乗算して、フィルタされた形式で上記変調された処理対象の信号を生成するステップとを備えた請求項６記載の方法。
【請求項８】
上記処理対象の信号の上記内部又は外部の構造特徴は、処理対象の信号の一部として送信され、かつ上記方法はさらに、上記処理対象の信号の上記少なくとも１つの既知の送信された内部又は外部の構造特徴の存在に基づいて、上記複数の同一チャネル信号から、上記処理対象の信号を選択するステップを備えた請求項１記載の方法。
【請求項９】
第１の信号を受信するステップと、
上記第１の信号における少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在を決定するステップとを備えた信号処理の方法。
【請求項１０】
上記信号は、変調されていない形式で受信され、かつ上記方法はさらに、上記復調された第１の信号における少なくとも１つの既知の外部構造特徴の存在を決定するステップを備えた請求項９記載の方法。
【請求項１１】
上記信号は変調された形式で受信され、かつ上記方法はさらに、
上記変調された第１の信号を復調して、復調された第１の信号を形成するステップと、
上記復調された第１の信号における少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在を決定するステップとを備えた請求項９記載の方法。
【請求項１２】
上記変調された第１の信号を含む複数の変調された同一チャネル信号を受信するステップと、
上記複数の同一チャネル信号のそれぞれを復調して、上記復調された第１の信号を含む複数の復調された信号を形成するステップと、
上記複数の復調された同一チャネル信号のそれぞれを処理して、上記復調された第１の信号における上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在を決定するステップとをさらに備えた請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
上記複数の変調された信号が受信されるとき、上記複数の変調された信号のうち、いずれの信号が上記変調された第１の信号であるかが既知でなく、かつ、上記復調された第１の信号における上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴の決定された存在に基づいて、上記複数の復調された信号の中から上記復調された第１の信号を選択するステップをさらに備えた請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
上記変調された第１の信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を備えた請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
上記受信された複数の変調された同一チャネル信号に基づいて、それぞれが上記複数の受信された変調された同一チャネル信号の１つに対応する複数の複素フィルタ重みを算出するステップと、
上記選択された復調された第１の信号に対応する上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みを選択するステップと、
上記選択された上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みと上記複数の変調された同一チャネル信号とを乗算して、フィルタされた形式で上記変調された第１の信号を生成するステップとをさらに備えた請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、上記復調された第１の信号における信号強度対周波数の既知の関係を備えた請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、パイロットトーンを備えた請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
上記処理対象の信号の上記内部又は外部の構造特徴は、上記処理対象の信号の一部として送信され、かつ上記方法はさらに、上記第１の信号における上記少なくとも１つの既知の送信された内部又は外部の構造特徴の存在を決定するステップを備えた請求項９記載の方法。
【請求項１９】
干渉除去構成部を備えたアダプティブビームフォーミングシステムであって、上記干渉除去構成部は、
変調された信号の入力と、算出された複素フィルタ重みの出力とを有する非実時間重み算出構成部と、
上記非実時間重み算出構成部の上記算出された複素フィルタ重みの出力と接続された算出された複素フィルタ重みの入力と、再構成された複素フィルタ重みの出力とを有する信号ごとの重み選択と重み再構成構成部と、
上記非実時間重み算出構成部の上記変調された信号の入力と接続された変調された信号の入力と、上記信号ごとの重み選択と重み再構成構成部の上記再構成された複素フィルタ重みの出力と接続された再構成された複素フィルタ重みの入力と、フィルタされた変調された信号の出力とを有する実時間重み適用構成部とを備えた干渉除去構成部。
【請求項２０】
第１の信号を受信し、
上記第１の信号における少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在を決定するように構成された信号セレクタを備えた信号処理システム。
【請求項２１】
上記信号セレクタはさらに、
変調された形式で第１の信号を受信し、
上記変調された第１の信号における少なくとも１つの既知の外部構造特徴の存在を決定するように構成された請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
上記信号セレクタはさらに、
変調された形式で第１の信号を受信し、
上記変調された第１の信号を復調して、復調された第１の信号を形成し、
上記復調された第１の信号における少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在を決定するように構成された請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
上記信号セレクタはさらに、
上記変調された第１の信号を含む複数の変調された同一チャネル信号を受信し、
上記複数の同一チャネル信号のそれぞれを復調して、上記復調された第１の信号を含む複数の復調された信号を形成し、
上記複数の復調された同一チャネル信号のそれぞれを処理して、上記復調された第１の信号における上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在を決定するように構成された請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
上記信号セレクタはさらに、
上記受信された複数の変調された同一チャネル信号に基づいて、それぞれが上記複数の受信された変調された同一チャネル信号の１つに対応する複数の複素フィルタ重みを算出し、
上記復調された第１の信号における少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在に基づいて、上記復調された第１の信号に対応する上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みを選択し、
上記選択された上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みと上記複数の変調された同一チャネル信号とを乗算して、フィルタされた形式で上記変調された処理対象の信号を生成するように構成された請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、上記復調された第１の信号における信号強度対周波数の既知の関係を備えた請求項２２記載のシステム。
【請求項２６】
上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、パイロットトーンを備えた請求項２２記載のシステム。
【請求項２７】
上記第１の信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を備えた請求項２２記載のシステム。
【請求項２８】
上記第１の信号の一部として送信された少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在を決定するように構成された信号セレクタを備えた請求項２０記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に信号受信に関し、特に受信信号の選択に関する。
【背景技術】
【０００２】
同一チャネル信号による干渉は、２つ以上の信号が同時に同一の周波数範囲にわたって受信されたときに発生する。例えば、同一チャネル信号による干渉は、２つ以上の別々の送信機によって同一の周波数でかつ同時に送信された２つ以上の信号を受信する受信機によって遭遇される。そのような場合、１つ以上の干渉している同一チャネル信号に含まれるデータ（例えば、音声データ、テキストデータなど）は、別の信号からの所定の信号の最初の分離を実行して復調や別のさらなる信号処理を許容することなしに、さらに利用される、又はさらに処理されることができない。この状況は、航空機用受信機において頻繁に発生し、地上システム受信機においてもまた発生する。（ラジオ放送局のような）入念に計画された周波数再利用を行っている信号でも、非常に長い見通しのために、航空機用受信機に対してしばしば同一チャネル干渉という結果をもたらす。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Van Veen and Buckley, "Beamforming: A Versatile Approach to Spatial Filtering", IEEE ASSP Magazine, April 1988, pages 4-24.
【非特許文献２】Joshi, Dietrich and Stutzman, "Adaptive Beamforming Measurements Using Four-element Portable and Mobile Arrays", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Volume 53, Issue 12, December 2005, pages 4065-4072.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ビームフォーミング及び干渉除去といった技術は、同一チャネル信号分離の目的のために利用されている。ビームフォーミング技術の一例において、複数のセンサが、同一周波数範囲あるいは帯域で送信されている同一クラスの複数の候補信号を分離、複製するために利用されている。これら候補信号は、処理対象の信号および同一チャネル干渉信号を含んでいる。処理対象の信号がソノブイ信号である場合は、これら取得された候補信号は、その後、人間オペレータが監視するために、及び人間オペレータによって選択された処理対象の信号のさらなる音響処理のために、複数のオーディオポートへオーディオとして出力される。さらに、処理対象の信号を監視し選択するために人間オペレータが必要であるが、航空機用ビームフォームプラットフォームのような非定常環境において、取り出された信号は、お互いに時々交換することができ（“ポートスワッピング”と呼ばれる。）、これはオペレータが監視されている選択された信号を見失うという望ましくない影響を引き起こす。ポートスワッピングはまた、収集センサに対して複数の信号が共に直線で平行状態になるときに発生する。この現象は、ソノブイ信号の音響処理において障害を引き起こし、その障害から回復するために多くの秒数の追加の処理を必要とする。
【０００５】
信号送信デバイスは、送信された信号の中で又は送信された信号と組み合わせて、デジタル符号化された識別情報を送信するために利用されている。そのような識別情報を送信することは、信号が識別され正しいポートへ割り当てられることを可能にするが、それは送信デバイスの複雑性を増大させ、送信デバイスに正しい形式でデジタル符号化された情報を送信することによって通信ネットワークと互換性があることを要求し、受信システムに継続的にそれぞれの信号からの情報を構文解析し、復号することを要求してシステムの複雑性を増大させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示されたものは、処理対象の信号（ＳＯＩ：Ｓｉｇｎａｌ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の１つ以上の内部及び／又は外部の構造特徴（例えば、ＳＯＩ中の信号強度対周波数の関係）に基づいて、ＳＯＩを選択するために実装される方法及びシステムである。そのような構造特徴は、ＳＯＩの一部として送信される可能性があり（すなわち、送信されたＳＯＩの内部又は外部の構造特徴）、又は、そうでなければ受信された信号の構造特徴として現れる可能性がある。これに関して、内部構造特徴は、復調された信号において現れかつ識別できる固有の特徴であり、外部構造特徴は、ＳＯＩの変調された信号において現れかつ識別できる固有の特徴である。したがって、開示された方法及びシステムは、一実施形態においては変調された形式においてＳＯＩを選択するように実装されていてもよく、もう１つの実施形態においては復調された形式においてＳＯＩを選択するように実装されていてもよい。いずれの場合でも、開示されたシステム及び方法は、一実施形態において、ＳＯＩの１つ以上の内部及び／又は外部の構造特徴に基づいて、かつ、例えば受信システムがＳＯＩを選択するために継続的にそれぞれの信号からの情報を構文解析し復号する必要がないように、ＳＯＩに存在するデジタル符号化された情報及び／又は別のタイプの情報に基づくことなくＳＯＩを選択するように有利に実装されてもよい。
【０００７】
開示された方法及びシステムの一実施形態において、信号は、既知の、及び一例示的な実施形態においては事前に知られている、所定のＳＯＩの１つ以上の内部又は外部の構造特徴に基づいて自動的に選択されてもよい。これに関して、事前に知られている所定の信号の構造特徴とは、所定の信号に対する試験以前、又は所定の信号に対する試験を要求することなく知られている特性を有する構造特徴である。
【０００８】
内部又は外部の構造特徴の例は、以下に限定されるものではないが、ＳＯＩに存在する１つ以上の送信された信号成分（例えば、パイロットトーン、スケルチトーンなど）の数、周波数、及び／又は絶対的あるいは相対的な信号強度（信号対雑音比）、ＳＯＩにおける所定の周波数での信号成分の欠如（すなわち、ＳＯＩにおける所定の周波数での“デッドスポット”として現れる。）、ＳＯＩの信号強度対周波数プロファイル、ＳＯＩの信号強度対時間領域プロファイル、過渡特性、時間対周波数プロファイルなどを含む。一例示的な実施形態において、内部構造特徴は、ＳＯＩの復調されたメッセージ中に存在するとして検出される周波数マーカとして特徴付けられてもよい。もう１つの例示的な実施形態において、ＳＯＩが１つ以上のそのような内部構造特徴に基づいて選択された時点でＳＯＩがポートに割り当てられ、強力で定常的な干渉及びプッシュツートーク（push-to-talk）干渉が存在する場合においても、別のポートスワッピングの原因（例えば、電力レベルの変化、移動など）が存在する場合においても、ポートスワッピングが取り除かれる、あるいは大幅に削減される可能性がある。
【０００９】
開示された方法及びシステムは、ＳＯＩが１つ以上の別の信号の間で提供される状況、例えば分離すべき２つ以上の同一チャネル信号が存在する任意の状況、における任意のアプリケーションにおいて、ＳＯＩの選択のために利用されてもよい。そのようなアプリケーションの一例は、同一周波数範囲あるいは帯域で１つ以上の別の信号（例えば干渉信号）とともに受信されるＳＯＩの選択に関するものである。開示された方法及びシステムがともに実装される特定のシステムアプリケーションの例は、以下に限定されるものではないが、フェーズドアレイアンテナ（例えば、電気的に操作されたフェーズドアレイアンテナ、広帯域広走査角度フェーズドアレイアンテナ、広帯域マルチオクターブフェーズドアレイアンテナなど）、複数のアンテナ素子を有する任意のタイプのアンテナシステム、ビームフォーミングネットワーク、マイクロ波移相器、レーダシステム、ＥＣＭシステム、宇宙通信システム、セルラー基地局、方向検出システム、携帯無線通信デバイス、一方向又は双方向無線通信システムなどを含む。
【００１０】
一例示的な実施形態において、開示された方法及びシステムは、人間オペレータの介入なしに、かつＳＯＩの信号出力の連続性における時間の経過に伴う障害なしに（例えば、ポートスワッピングやＳＯＩ出力の連続性の別の中断なしに）、（例えば、ＳＯＩと組み合わされた１つ以上の干渉信号又は別の信号を含む複数の受信信号の中から）受信ＳＯＩを自動的に選択するように実装されてもよい。この自動選択は、本明細書の他の部分で記述される方法で、１つ以上の構造特徴の存在を確認するために受信信号を自動的に試験するように（例えば、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの任意の組み合わせを用いて）製作されてもよい。一実施例において、ＳＯＩは、同一周波数範囲あるいは帯域で、（例えば、同一の一次変調を行ったＲＦ信号に固定されたアダプティブフィルタを含む）航空機用アンテナ及びビームフォーミングシステムによる１つ以上のＲＦ干渉信号とともに受信される（例えば、ソノブイ送信機からの）受信ＲＦ信号である可能性がある。ビームフォーミングシステムは、ＳＯＩのパイロットトーン成分のようなＳＯＩの構造特徴を確認するために、同一周波数範囲あるいは帯域において受信信号を自動的に試験するように構成されていてもよい。そのような場合、ビームフォーミングシステムによって対象とされている既知の周波数における平均的な周波数ビンの大きさは、別の周波数の平均的な大きさと比較して（ここで、以下、“パイロットトーン比”という。）大きく、最大のパイロットトーン比を示す信号は、処理対象の信号として選択される可能性がある。一度発見されると、ビームフォーミングシステムの出力の連続性が阻害されないように、ＳＯＩは出力のためにビームフォーミングシステムによって自動的に選択される可能性がある。もう１つの実施形態では、受信信号は、ＳＯＩにおいて比較的弱い信号成分（例えば“デッドスポット”）を示すＳＯＩの構造特徴を確認するために、同一周波数範囲あるいは帯域において試験される可能性があり、そのような場合、ビームフォーミングシステムによって対象とされている既知の周波数における平均的な周波数ビンの大きさは、別の周波数の平均的な大きさと比較して小さく、最小のそのようなデッドスポット比を示す信号は、処理対象の信号として選択される可能性がある。
【００１１】
開示する方法及びシステムは、代替として、ＦＭではない変調が行われている処理対象の信号（例えば、ＦＭ変調以外の変調を有する信号）を選択するように実装されていると理解されるとしても、例えば、１つの可能な実装において、受信ＳＯＩは、海に配置されたソノブイによって送信され、事前に知られた信号構造を有する変調されたＦＭ信号である可能性がある。ソノブイは、ビームフォーミングシステム（例えば、航空機用ビームフォーミングシステム）による収集のため、及び潜水艦並びに船舶又は重要な物体の存在を決定するための音響処理システムによるその後の解析のためにＳＯＩを送信する。ソノブイによって送信されたＳＯＩは、大きなパイロットトーン比とビームフォーミングシステムによって対象とされている既知の周波数とを有する１つ以上の信号成分（例えば、２つのパイロットトーン）を含む可能性がある。ＳＯＩは、同一周波数範囲あるいは帯域で受信された別のＲＦ信号（例えば、海岸での干渉（coastal interferers））とともに、ビームフォーミングシステムによって収集される可能性があり、ビームフォーミングシステムの（例えば、同一の一次変調を行ったＲＦ信号に固定されたアダプティブフィルタを含む）干渉除去システム構成部によって処理される。干渉除去システム構成部は、複数のＲＦ信号を復調し試験することによって、所望のＳＯＩを（例えば、１つ以上の望まない干渉信号を含む）別の候補ＲＦ信号とともに処理する。干渉除去構成部は、ＳＯＩの構造に含まれる１つ以上の信号成分（例えば、２つのパイロットトーン）の存在に基づき、音響処理システムに障害を引き起こすことなく、干渉信号（例えば、海岸での干渉（coastal interferers））の動作上の影響およびポートスワッピングの一因となる環境要因を有利に減少させる方法で、複数の別の復調されたＲＦ信号の中から出力のために所望の復調されたＳＯＩを自動的に選択する。
【００１２】
有利に、ＳＯＩは、別の同一チャネル信号（例えば、干渉信号）の存在なしに、選択され、出力される。例えば、２つ以上の無線送信デバイス（例えば、携帯ＲＦ送信デバイス、又は“ウォーキートーキー無線機（walkie-talkies）”、又は別のタイプのＲＦ送信ラジオ）が同時にかつ同一周波数で送信するように調整されている場合、デバイスのただ１つから送信されたＳＯＩの選択は、別の同一チャネルで送信された信号の存在なしにそのＳＯＩのみがオーディオ再生や解析のために出力されるように、別の同一チャネルで送信されたＲＦ信号を排除して受信デバイスによって実行される。
【００１３】
ある観点において、本明細書で開示されたものは、複数の同一チャネル信号から、処理対象の信号を選択する方法であり、上記方法は、
複数の同一チャネル信号を受信し、上記複数の同一チャネル信号は処理対象の信号を含んでおり、上記複数の信号が受信されるときには、上記複数の信号のうちいずれの信号が上記処理対象の信号であるかが既知でないことと、
上記処理対象の信号の少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在に基づいて、上記複数の同一チャネル信号から上記処理対象の信号を選択することとを含む。
【００１４】
もう１つの観点において、本明細書で開示されたものは、信号処理の方法であり、上記方法は、
第１の信号を受信することと、
上記第１の信号における少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在を決定することとを含む。
【００１５】
もう１つの観点において、本明細書で開示されたものは、干渉除去構成部を含むアダプティブビームフォーミングシステムであって、上記干渉除去構成部は、
変調された信号の入力と算出された複素フィルタ重みの出力を有する非実時間重み算出構成部と、
算出された複素フィルタ重みの入力と再構成された複素フィルタ重みの出力を有する信号ごとの重み選択と重み再構成構成部であって、上記信号ごとの重み選択と重み再構成構成部の上記算出された複素フィルタ重みの入力は、上記非実時間重み算出構成部の算出された複素フィルタ重みの出力と接続されている信号ごとの重み選択と重み再構成構成部と、
上記非実時間重み算出構成部の変調された信号の入力と接続された変調された信号の入力と、上記信号ごとの重み選択と重み再構成構成部の再構成された複素フィルタ重みの出力と接続された再構成された複素フィルタ重みの入力と、フィルタされた変調された信号の出力とを有する実時間重み適用構成部とを含む。
【００１６】
もう１つの観点において、本明細書で開示されるものは、
第１の信号を受信し、
上記第１の信号における少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在を決定するように構成された信号セレクタを含む信号処理システムである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】開示された方法及びシステムの一実施形態に係るビームフォーミングシステムのブロック図である。
【図２】開示された方法及びシステムの一実施形態に係るビームフォーミングシステムのブロック図である。
【図３】開示された方法及びシステムの一実施形態にしたがって実装された手順のフロー図である。
【図４】開示された方法及びシステムの一実施形態に係るＳＯＩに対する信号強度対周波数の簡易図である。
【図５】開示された方法及びシステムの一実施形態に係るＳＯＩに対する信号強度対周波数の簡易図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、ビームフォーミングシステム１１０の形式で提供された本実施形態における信号セレクタの簡易ブロック図である。図１に示したように、ビームフォーミングシステム１１０は、Ｎ個の複数のアンテナ素子１０２ａから１０２ｎで作られる空間アンテナアレイ１００の形式で、信号源と接続される。図のように、アンテナアレイ１００の複数のアンテナ素子１０２ａから１０２ｎは、ビームフォーミングシステム１１０における対応するＮ個の入力チャネル１０４と接続される。本実施形態では、それぞれ同一チャネル信号を含むＮ個の受信された入力チャネル１０４は、変調されたＳＯＩ（例えば、海に配置されたソノブイによって送信されるＦＭあるいは別の変調タイプの変調された信号、又は別の変調された処理対象の信号）および多数の同一チャネル干渉信号を含む。ビームフォーミングシステム１１０の機能は、出力チャネル１１６ａから１１６ｎ上で、最大Ｎ個の同一チャネル信号を別々かつ個別に出力することである。ビームフォーミングシステム１１０の構成部は、ハードウェア（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、揮発性及び／又は不揮発性のメモリなど）、ソフトウェア、及びファームウェアの任意の組み合わせ、又は本明細書の他の部分で記述されるビームフォーミングシステム１１０の１つ以上の機能を実行するために適したそれらの組み合わせを用いて実装される。
【００１９】
図１の実施形態に対して、空間アンテナアレイが信号源として与えられているが、別の実施形態において、信号源は、任意の別のタイプのフェーズドアレイアンテナシステム、あるいは複数のアンテナ素子を有する任意の別のタイプのアンテナシステムを含むような、同一周波数範囲あるいは帯域において１つ以上の別の信号（例えば、干渉信号）と組み合わされたＳＯＩの任意の別の空間的な又は非空間的な信号源であってもよいと理解される。さらに、ビームフォーミングシステムの形式で信号セレクタが図１に示されているが、信号を受信することと、信号を復調することと、復調された形式で所定の信号の少なくとも１つの内部構造特徴に基づいて信号を選択することとに適した任意の別の信号セレクタの形態が実装されてもよいと理解される。信号セレクタは、信号を受信し、かつ変調された形式で、すなわち復調の必要なしに、所定の信号の少なくとも１つの外部構造特徴に基づいて信号を選択するように実装されていてもよいとも理解される。さらに、開示された方法及びシステムは、以下に限定されるものではないが、ガス状媒体（例えば、空気）、固体状媒体（例えば、地球、組織（tissue））、真空など、さまざまな媒体タイプを介して伝搬することに適した任意の周波数範囲あるいは帯域の信号を受信するように構成された任意の装置及び／又はシステムとともに実装されてもよい。
【００２０】
開示された方法及びシステムとともに実装される装置とシステムのタイプの例は、以下に限定されるものではないが、フェーズドアレイ無線周波数（ＲＦ）アンテナ、ビームフォーム装置、（音響信号の送信及び／又は受信のための）ソナーアレイ、超音波アレイ（医療用又は欠陥解析画像用の超音波信号）、（例えば、バイスタティックレーダ、モノスタティックレーダのための）レーダアレイ、移動体あるいは地上の遠隔通信デバイス、地震観測網などを含む。開示された方法及びシステムとともに実装されるフェーズドアレイＲＦアンテナの具体的なタイプの例は、以下に限定されるものではないが、狭帯域フェーズドアレイアンテナ、広帯域フェーズドアレイアンテナなどを含む。一実施形態において、開示された方法及びシステムは、（例えば、ＨＦバンド、ＫＡバンド、Ｍバンドなどの）フェーズドアレイアンテナが利用される任意のＲＦ周波数で実装される。もう１つの例示的な実施形態では、開示された方法及びシステムは、以下に限定されるものではないが、戦術偵察システムの一部として、（例えば、航空機用、艦船用、宇宙用、潜水艦用などの）監視アプリケーションに利用される。
【００２１】
さらに図１を参照すると、ビームフォーミングシステム１１０は、非実時間重み算出構成部１２０、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０、実時間重み適用構成部１３０の形式で干渉除去構成部を含むアダプティブビームフォーミングシステムである。図１に示すように、非実時間重み算出構成部１２０及び実時間重み適用構成部１３０のそれぞれは、ＳＯＩを含む同一チャネル信号で構成されるＮ個の入力チャネル１０４を受信する。
【００２２】
別の実施形態では、事前に算出された複素重みを用いた計算は必要ではないが、重み算出構成部１２０は、非実時間基準で動作して、Ｎ個の実時間で受信された入力チャンネル１０４に少なくとも部分的に基づいて、及び一例示的な実施形態では、例えば、すべて１として初期状態から、あるいは同一の周波数範囲あるいは帯域における事前の動作（例えば、前回の重み算出（ＷＣＡＬＣ）１１２）から提供されるＮ個の事前に算出された複素重み（ＷＯＬＤ）と組み合わせて、Ｎ個の算出された複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２を計算する。Ｎ個の算出された複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２のそれぞれは、Ｎ個のチャネル１０４との乗算のためのフィルタベクトルとして重み算出構成部１２０の単一出力ポート１からＮへ出力されて、１つの信号の応答を最大化することでビームフォーミングシステム１１０の出力を最適化し、目的外の信号の方向にヌルを生成することによって残りの信号の応答を最小化するためにＮ個のチャネル１０４のそれぞれの大きさと位相とを調整する。これに関して、複素フィルタ重みは、送信源及び／又は受信機の相対的な動き、環境条件などによる変化を適応的に補正するために、重み算出構成部１２０において算出される。開示された方法及びシステムの実施において実装される適切なビームフォーミングアルゴリズムの例は、以下に限定されるものではないが、ＭＴ  ＬＳＣＭＡ（マルチ‐ターゲット  リースト‐スクエア  コンスタント  モジュラス  アルゴリズム（Ｍｕｌｔｉ−Ｔａｒｇｅｔ  Ｌｅａｓｔ−Ｓｑｕａｒｅ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ））を含む。ビームフォーミングアルゴリズム及びアダプティブフィルタリング技術に関するさらなる情報は、非特許文献１及び非特許文献２に記述されている。これらの文献のそれぞれは、参照することにより本明細書に援用される。
【００２３】
さらに図１で示すように、重み算出構成部１２０は、算出された複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２のそれぞれを出力ポート１からＮ上で、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０へ供給し、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０は本明細書でさらに述べるように、算出した複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２に対する出力ポートを選択し、再構成する。信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０は、その後、再構成された複素フィルタ重み（ＷＡＲＲＡＮＧＥＤ）１１４として算出された複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２を、Ｎ個のチャネル１０４との乗算を行うために実時間重み適用構成部１３０へ供給して、ビームフォーミングシステム１１０のＮ個の出力ポート（ＢＦ）１１６ａから１１６ｎにおいてＮ個の出力信号を生成し、それによりＳＯＩは、人間オペレータの介入なしに自動的に選択され、所望のポート（例えば１１６ａ）へ自動的に出力される。本明細書でさらに述べるように、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０は、ＳＯＩの１つ以上の内部構造特徴に基づいて算出された複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２に対する元の出力ポート列を複素フィルタ重み（ＷＡＲＲＡＮＧＥＤ）１１４に対する再順序付けされた出力ポート列に選択、再構成するように構成されており、それにより重み適用構成部１３０は、複素フィルタ重み（ＷＡＲＲＡＮＧＥＤ）１１４を利用して、特定のビームフォーミングシステムの出力ポート（例えば１１６ａ）上の出力信号としてＳＯＩを常に提供する。
【００２４】
図のように、最大Ｎ個の別々の同一チャネル信号が、本例示的な実施形態のビームフォーミング出力ポート（ＢＦ）１１６ａから１１６ｎを経由して、さらなる処理（例えばソノブイＳＯＩの音響処理）のために処理システム１５０へ提供される。図で示した実施形態において、ＳＯＩは、ビームフォーミング出力ポート１１６ａにおいて提供される。しかしながら、そのようなさらなる処理はオプションであり、選択されたＳＯＩ及びオプションとして１つ以上の別の信号が、さらなる処理なしに任意の適切な目的のために出力されると理解され、例えば、ＳＯＩは揮発性又は不揮発性のメモリに記録される、人間オペレータが聞くためにオーディオ信号として出力される、画像及び／又は図形（例えば、超音波画像表示、オシロスコープ上の表示など）として表示される。さらに、ビームフォーミングシステムは、１つ以上のビームフォーミングシステム出力ポートで出力信号を提供する必要はなく、例えば、ビームフォーミングシステム１１０は、出力ポート１１６ｂから１１６ｎでは付加的な出力信号を提供することなしに、かつ／また、これらの信号は存在する必要もなく、単一出力ポート１１６ａにおいてＳＯＩを提供するのみである。
【００２５】
図２は、開示された方法及びシステムの一例示的な実施形態にしたがって構成された非実時間重み算出構成部１２０の構成部を示すビームフォーミングシステム１１０の簡易ブロック図である。図２に示すように、Ｎ個のチャネル１０４は、入力１０４ａから１０４ｎとして非実時間重み算出構成部１２０へ提供され、非実時間重み算出構成部１２０において、重み計算処理構成部２１０を用い、入力ポート１０４ａから１０４ｎのそれぞれに対応し以下に述べるような方法で誤差計算構成部２３０によって提供されるＮ個の誤差項（Ｅ）２２４に基づいて、それぞれのポートに対して複素フィルタ重みが算出される。任意の別の適切なより大きい又はより小さいブロックサイズ及び／又はサンプリングレートを利用してもよいと理解されるが、説明した例示的ケースにおいて、重み計算処理構成部２１０は、（例えば、毎秒３２０，０００個の複素サンプルが抽出される）所定の信号の１０２４個の複素サンプルを含むデータのブロックを利用する。上述したように、Ｎ個の受信された同一チャネル信号は、入力信号ポート１０４ａから１０４ｎで受信された変調されたＳＯＩ及び（Ｎ−１）個の同一チャネル干渉信号を含む。
【００２６】
入力信号ポート１０４ａから１０４ｎの同一チャネル信号に対応したＮ個の算出された重み（ＷＣＡＬＣ）は、重み計算処理構成部２１０で算出され、図のように重みポート１１２ａから１１２ｎにより非実時間重み適用構成部２２０と信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０とへ供給される。本実施形態では、非実時間重み適用構成部２２０は、入力信号ポート１０４ａから１０４ｎと算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２ａから１１２ｎとを掛け合わせる機能を実行するように存在して、それぞれが入力信号ポート１０４ａから１０４ｎのＮ個の同一チャネル信号の１つに対応したＮ個の非実時間ビームフォームデータ出力ポート（ＮＢＦ）２２２ａから２２２ｎにおけるＮ個の非実時間出力信号を生成し、Ｎ個の非実時間出力信号は誤差計算構成部２３０と信号ごとの重み選択及び重み再構成構成部１４０とへ提供される。非実時間ビームフォームデータ出力ポート（ＮＢＦ）２２２ａから２２２ｎの出力信号に基づいて、誤差計算構成部２３０は、非実時間ビームフォームデータ出力と所望の参照信号とを比較することで、Ｎ個の誤差項（Ｅ）２２４ａから２２４ｎを算出する。入力信号ポート１０４ａから１０４ｎのＮ個の同一チャネル信号の１つに対応する誤差項（Ｅ）２２４ａから２２４ｎのそれぞれは、算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２の次の集合を計算するために、重み計算処理構成部２１０へ供給し戻される。
【００２７】
さらに図２を参照すると、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０は、それぞれがＮ個の同一チャネル信号の所定の１つに対応する算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２ａから１１２ｎを受信する。図のように、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０はまた、それぞれが信号環境からの最大Ｎ個の同一チャネル信号の所定の１つに対応する非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎを受信する。このように、算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２ａから１１２ｎのそれぞれはまた、それぞれ非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎの所定の１つに対応する。
【００２８】
本明細書でさらに述べるように、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０は、ＳＯＩに含まれる事前に知られた１つ以上の内部構造特徴の存在を確認するために、非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎのそれぞれを試験する。本例示的な実施形態において、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０は、ＳＯＩに含まれる事前に知られた２つのパイロットトーンの存在を確認するために、非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎのそれぞれを試験する。２つのパイロットトーンを有する特定の非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２（すなわち、信号２２２ａから２２２ｎのうちの１つ）が、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０によって一度確認され選択されると、選択された非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２（すなわち、算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２ａから１１２ｎのうちの１つ）に対応する所定の算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２もまた確認され選択される。信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０は、その後、ＳＯＩに対応する（ＷＣＡＬＣ）１１２中の選択された算出された重みが、同一出力ポート１１４上で、すなわち図示した本例示的な実施形態においては常に出力ポート１１４ａ上で、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０により実時間重み適用構成部１３０へ常に出力されるように、算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２の順序を必要に応じて再構成する。
【００２９】
図２に示すように、実時間重み適用構成部１３０は、再構成された複素フィルタ重み（ＷＡＲＲＡＮＧＥＤ）１１４ａから１１４ｎを入力チャネル１０４ａから１０４ｎへ適用して、ビームフォーミングシステム１１０のＮ個の出力ポート（ＢＦ）１１６ａから１１６ｎのそれぞれにおいて対応するＮ個の出力信号を生成する。本例示的な実施形態では、実時間重み適用構成部１３０の出力ポート（ＢＦ）１１６ａの信号は、常にＳＯＩである。これは、ポートスワッピングの影響や非実時間重み算出構成部１２０内の任意のアルゴリズム初期化によって、算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２ａがＳＯＩに対応しないときにおいても、再構成された複素フィルタ重み（ＷＡＲＲＡＮＧＥＤ）１１４ａが、ＳＯＩに対応する算出された複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２となるように、常に選択されるからである。
【００３０】
図１及び図２に示された論理構成部は例示的なもののみであり、それら構成部の役割は、本明細書で記述された役割を実行するために適したハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアの任意の組み合わせ（又は、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアの構成部の任意の組み合わせ）を用いて実行されると理解される。
【００３１】
図３は、本実施例においてＳＯＩ中の既知の周波数における２つのパイロットトーンの形式で存在する２つの送信された内部構造特徴を含むＳＯＩに対応する算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２を選択するように一例示的な実施形態において実装される手順３００を説明するフローチャートである。本実施例において、図４におけるＳＯＩ４００に対する説明のように、２つのパイロットトーンは、別の点ではそのスペクトルの別の部分に存在する相対的に小さいエネルギー量（又は平均エネルギー）を有するＳＯＩにおいて相対的に強い信号成分として存在する。図３に示すように、手順３００はまた、ＳＯＩに対応する選択された算出された重みが、同一のポート、例えば信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０の第１のポート又はポート１１４ａに常に出力されるように、算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２ａから１１２ｎを再構成する。
【００３２】
より詳細に説明するように、手順３００は、２つのパイロットトーンの既知の周波数のまわりの既定の（例えば狭い）周波数範囲において発見されるスペクトルエネルギーを合計することによってＳＯＩを試験するように実装されてもよい。ＳＯＩは別の点ではそのスペクトルの別の部分に存在する相対的に小さいエネルギー量を有していることから、一例示的な実施形態において、複数の同一チャネル干渉信号のスペクトルエネルギー比（すなわち、パイロットトーン比）の比較は、複数の同一チャネル干渉信号の中からＳＯＩを識別するために使用されてもよい。すなわち、ＳＯＩは、１つあるいは複数の別の同一チャネル信号と比較して、信号におけるエネルギーの他の部分の平均上で合計スペクトルエネルギーの最高の比を有すると期待される。所定の同一チャネル信号に関する最も高いスペクトルエネルギー比の識別がなされると、所定の同一チャネル信号はＳＯＩとして識別され、指定された出力ポート、例えば１１４ａに配置された算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２に対応する。
【００３３】
図３に示すように、非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２は、ポート２２２ａから２２２ｎにおいて復調されていない信号（例えば、ＦＭ変調された信号）として（例えば、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０によって）受信され、これらの信号は、（例えば１０２４サンプルあるいは別の適切なサンプル数を含むデータブロックとして）ステップ３０２においてそれぞれ復調されて、非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎにそれぞれ対応した対応するＮ個のビームフォーム復調（ＢＦＤ）信号３３０ａから３３０ｎを生成する。ステップ３０４では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理が、例えば３又は４タームウィンドウを用いたそれぞれのポートにおける１０２４ＦＦＴ（実数）処理を用いて、それぞれの復調されたビームフォーム復調（ＢＦＤ）信号３３０に対して実行される。結果の複素数ＦＦＴビンは、ｍａｇ２又は１０ｌｏｇ（ｍａｇ２）へ変換され、Ｎ個のビームフォーム復調（ＢＦＤ）信号３３０のスペクトルビンのそれぞれに対応するＦＦＴデータ３３２ａから３３２ｎは、図のように活動量計算ステップ３０６、３０８及び３１０へ供給される。ＳＯＩは、開示された方法及びシステムの実施において復調される任意のタイプの変調信号（例えば、変調されたＡＭ又はＦＭ信号）であってもよく、また利用された特徴が復調されていない信号に存在するのであれば、復調ステップ３０２は省略されてもよいと理解される。
【００３４】
さらに図３を参照すると、背景活動量は、ステップ３０６で計算されて、非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎにそれぞれ対応する背景活動量（ＢＫＧ）３３４ａから３３４ｎの大きさを生成する。これに関して、それぞれの信号に対する背景活動量（ＢＫＧ）３３４は、それぞれのポートに対するＦＦＴデータ３３２ａから３３２ｎのＦＦＴビンを平均することによって計算されてもよい。同様に、それぞれの信号に対する第１のパイロットトーン活動量（ＰＴ１）データ信号３３６は、それぞれのポートに対するＦＦＴデータ３３２ａから３３２ｎのＦＦＴビンを平均することによって、ステップ３０８において計算されてもよく、それぞれの信号に対する第２のパイロットトーン活動量（ＰＴ２）データ信号３３８は、それぞれのポートに対するＦＦＴデータ３３２ａから３３２ｎのＦＦＴビンを平均することによって、ステップ３１０において計算されてもよい。ステップ３０６から３１０の例示的なビンの数は、毎秒３２０，０００サンプルのサンプリングレートを用いて得られるデータを仮定するが、ビンの数は別のサンプリングレートに対して調節されてもよいと理解される。
【００３５】
次に、ステップ３１２と３１４において、Ｎ個の非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎのそれぞれに対応するパイロットトーン対背景活動量比が、それぞれのポートに対応する背景活動量（ＢＫＧ）データ信号３３４、第１のパイロットトーン活動量（ＰＴ１）データ信号３３６、及び第２のパイロットトーン（ＰＴ２）データ信号３３８を用いて、第１の及び第２のパイロットトーンに対して算出される。これに関して、非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎのそれぞれに対応する第１のパイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ１＿ＢＫＧ）３４０ａから３４０ｎが、非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎのそれぞれに対応する各第１のパイロットトーン活動量（ＰＴ１）データ信号３３６ａから３３６ｎのそれぞれの背景活動量（ＢＫＧ）データ信号３３４ａから３３４ｎに対する比を計算することによって、ステップ３１２において計算される。同様に、非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎのそれぞれに対応する第２のパイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ２＿ＢＫＧ）３４２ａから３４２ｎが、非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎのそれぞれに対応する各第２のパイロットトーン活動量（ＰＴ２）データ信号３３８ａから３３８ｎのそれぞれの背景活動量（ＢＫＧ）データ信号３３４ａから３３４ｎに対する比を計算することによって、ステップ３１４において計算される。
【００３６】
ステップ３１６において、Ｎ個の非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎのそれぞれに対応するパイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ＿ＢＫＧ）３４４の平均が、それぞれのポートに対応する第１のパイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ１＿ＢＫＧ）３４０と第２のパイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ２＿ＢＫＧ）３４２とを平均することによって、算出される。これに関して、非実時間ビームフォーム出力（ＮＢＦ）信号２２２ａから２２２ｎのそれぞれに対応する平均パイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ＿ＢＫＧ）３４４ａから３４４ｎが、第１のパイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ１＿ＢＫＧ）３４０ａから３４０ｎのそれぞれを、対応するそれぞれの第２のパイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ２＿ＢＫＧ）３４２ａから３４２ｎとともに平均することにより、ステップ３１６において計算される。
【００３７】
ステップ３１８において、その後、最大平均パイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ＿ＢＫＧ）３４４（すなわち、ステップ３１６で計算された平均パイロットトーン対背景活動量比３４４ａから３４４ｎの最大値）が識別され、その後、この最大平均パイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ＿ＢＫＧ）３４４に対応する算出された複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２が選択され、ＳＯＩに対応して指定されたポート（例えば、本例示的な実施形態ではポート１）へ移動される。指定されたポートへ元々割り当てられていた算出された複素数重み（ＷＣＡＬＣ）１１２は、オプションとして、この最大平均パイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ＿ＢＫＧ）３４４に対応する算出された複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２が移動されたポートへ移動されてもよく、任意の別の所望の方法で別のポートに再構成されてもよい。この最大平均パイロットトーン対背景活動量比（ＰＴ＿ＢＫＧ）３４４に対応する算出された複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２がすでにＳＯＩに対して指定されているポートに割り当てられている場合は、それは移動されない。図３に示すように、再構成された複素フィルタ重み（ＷＡＲＲＡＮＧＥＤ）１１４は、その後、出力される。例えば、図１及び図２のように、信号ごとの重み選択と重み再構成構成部１４０により、実時間重み適用構成部１３０に対して出力される。ＳＯＩに対応する算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２の自動的かつ動的な選択は、算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２ａから１１２ｎを再構成するための図３のステップを反復して繰り返すことにより、オプションとして達成されてもよく、それによりＳＯＩに対応する選択された算出された重みは、ＳＯＩに対応する算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２をＳＯＩに対して指定されたポート上へ維持するように要求された自動的かつ連続的なポート再割り当てを用いて同一のポートへ常に出力される。
【００３８】
図３は、ステップ３１８においてすべての再構成された複素フィルタ重み（ＷＡＲＲＡＮＧＥＤ）１１４がすべてのポートに対して出力されることを説明しているが、選択されたポートの部分集合のみに対する再構成された複素フィルタ重み（ＷＡＲＲＡＮＧＥＤ）１１４が、残りの算出された複素フィルタ重み（ＷＣＡＬＣ）１１２が放棄されることとともに、出力されることが、代案として可能である。一例として、ＳＯＩに対して指定されたポートに対応する再構成された複素フィルタ重み（ＷＡＲＲＡＮＧＥＤ）１１４のみが出力されてもよい。
【００３９】
図３に関連して図示されかつ説明された特定の手順は、例示的なもののみであり、ＳＯＩの１つ以上の内部構造特徴に基づいて処理対象の信号（ＳＯＩ）を選択するために適した任意の別の手順、例えばパイロットトーン以外の内部又は外部構造特徴に基づいて処理対象の信号（ＳＯＩ）を選択することを含む、が利用されてもよいと理解される。図３の例示的な実施形態に関して、図３のステップは、２つのパイロットトーンに基づいて処理対象の信号（ＳＯＩ）を選択するために適した任意の別の順次的な順序で実行されてもよいと理解される。図３の手順は、より少ない、追加の、及び／又は代替のステップを用いて実装されることもまた可能である。例えば、１つの可能な代替の実施形態において、開示された手順は、（例えば、それぞれが既知の周波数又は既知の複数の周波数に、１つ以上のパイロットトーンを含む）１つ以上のＳＯＩに対応する算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２を選択し、算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２ａから１１２ｎを再構成するように実装されてもよく、それによりそれぞれの複数のＳＯＩに対応する選択された算出された重みは、例えば、第１のＳＯＩ及び第２のＳＯＩのそれぞれに対して第１のポート１１６ａ及び第２のポート１１６ｂとなるように、同一の出力ポート（ＢＦ）へ常に出力される。もう１つの例示的な実施形態では、ＳＯＩに対応する算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２が出力される出力ポート（ＢＦ）１１６の番号は、ＳＯＩに対応する算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２が出力されるポートを再構成することではなく、任意の所定の時間で識別されてもよい。そのような実施形態では、特定の出力ポート（ＢＦ）１１６ａから１１６ｎは、ＳＯＩに対応する算出された重み（ＷＣＡＬＣ）１１２が出力される特定のポート番号を追従するように、必要に応じて出力又は解析のために切り替えられてもよい。
【００４０】
さらに、同様の手順が、ＳＯＩの別のタイプの内部又は外部構造特徴に基づいてＳＯＩを選択するように実装されてもよいと理解される。例えば、ＳＯＩ中の１つ又は複数のデッドスポットの既知の周波数のまわりの既定の（例えば狭い）周波数範囲において発見されるスペクトルエネルギーが合計され、スペクトルエネルギー比の比較が実行されて、複数の同一チャネル干渉信号の中からＳＯＩを識別する。すなわち、この場合、ＳＯＩは、１つあるいは複数の別の同一チャネル信号と比較して、信号におけるエネルギーの他の部分の平均上で合計スペクトルエネルギーの最低の比を有すると期待される。図５は、ＳＯＩにおける２つのそのようなデッドスポットを示しており、デッドスポットはＳＯＩ５００において相対的に弱い信号成分として存在しており、ＳＯＩ５００は別の点ではそのスペクトルの別の部分に存在する相対的に大きいエネルギー量を有する。
【００４１】
本発明は、さまざまな変更及び代替形態に適応可能であるが、特定の実施形態が本明細書において例を用いて示され、かつ説明された。しかしながら、本発明は、開示された特定の形態に限定されるとは意図していないと理解されるべきである。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の精神及び範囲に含まれるすべての変更、同等、及び代替を対象とする。さらに、本開示された方法及びシステムの異なる態様は、さまざまな組み合わせで及び／又は単独で利用されてもよい。したがって、本発明は、本明細書で示されたそれらの組み合わせのみに限定されず、むしろ他の組み合わせを含んでもよい。
【図１】
2010508759.tif 000003
【図２】
2010508759.tif 000004
【図３】
2010508759.tif 000005
【図４】
2010508759.tif 000006
【図５】
2010508759.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月7日(2009.7.7)
【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】
複数の同一チャネル信号から処理対象の信号を選択する方法において、
処理対象の信号を含む複数の同一チャネル信号を受信するステップと
上記処理対象の信号の少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在に基づいて、上記複数の同一チャネル信号から上記処理対象の信号を選択するステップとを備え、
上記受信するステップにおいて、上記複数の信号が受信されるとき、上記複数の信号のうち、いずれの信号が上記処理対象の信号であるかが既知でない方法。
【請求項２】
上記複数の同一チャネル信号は変調された形式で受信され、かつ上記方法はさらに、上記処理対象の信号の少なくとも１つの既知の外部構造特徴の存在に基づいて、上記複数の同一チャネル信号から変調された処理対象の信号を選択するステップを備えた請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記複数の同一チャネル信号は変調された形式で受信され、かつ上記方法はさらに、
上記複数の変調された信号を復調して、復調された形式で上記処理対象の信号を含む複数の復調された信号を形成するステップと、
復調された形式で上記処理対象の信号における少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在に基づいて、上記複数の同一チャネル信号から上記変調された処理対象の信号を選択するステップとを備えた請求項１記載の方法。
【請求項４】
上記複数の変調された同一チャネル信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を備え、かつ上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、上記処理対象の信号における信号強度対周波数の既知の関係を備えた請求項３記載の方法。
【請求項５】
上記複数の変調された同一チャネル信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を備え、かつ上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、パイロットトーンを備えた請求項３記載の方法。
【請求項６】
上記複数の変調された同一チャネル信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を備え、かつ上記方法はさらに、
空間アンテナアレイに接続された入力を有するビームフォーミングシステムを提供するステップと、
上記空間アンテナアレイにおいて上記複数の変調された同一チャネル信号を受信するステップと、
上記空間アンテナからの上記複数の受信された変調された同一チャネル信号を上記ビームフォーミングシステムの上記入力へ提供するステップと、
上記ビームフォーミングシステムにおいて上記変調された処理対象の信号を復調し、選択する上記ステップを実行するステップと
上記選択された変調された処理対象の信号を上記ビームフォーミングシステムの出力へ提供するステップとを備えた請求項３記載の方法。
【請求項７】
上記処理対象の信号を選択する上記ステップは、
上記受信された複数の変調された同一チャネル信号に基づいて、それぞれが上記複数の受信された変調された同一チャネル信号の１つに対応する複数の複素フィルタ重みを算出するステップと、
復調された形式で上記処理対象の信号における少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在に基づいて、上記変調された処理対象の信号に対応する上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みを選択するステップと、
上記選択された上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みと上記複数の変調された同一チャネル信号とを乗算して、フィルタされた形式で上記変調された処理対象の信号を生成するステップとを備えた請求項６記載の方法。
【請求項８】
上記処理対象の信号の上記内部又は外部の構造特徴は、処理対象の信号の一部として送信され、かつ上記方法はさらに、上記処理対象の信号の上記少なくとも１つの既知の送信された内部又は外部の構造特徴の存在に基づいて、上記複数の同一チャネル信号から、上記処理対象の信号を選択するステップを備えた請求項１記載の方法。
【請求項９】
第１の信号を受信するステップと、
上記第１の信号における少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在を決定するステップとを備えた信号処理の方法。
【請求項１０】
上記第１の信号は、変調されていない形式で受信され、かつ上記方法はさらに、上記復調された第１の信号における少なくとも１つの既知の外部構造特徴の存在を決定するステップを備えた請求項９記載の方法。
【請求項１１】
上記第１の信号は変調された形式で受信され、かつ上記方法はさらに、
上記変調された第１の信号を復調して、復調された第１の信号を形成するステップと、
上記復調された第１の信号における少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在を決定するステップとを備えた請求項９記載の方法。
【請求項１２】
上記変調された第１の信号を含む複数の変調された同一チャネル信号を受信するステップと、
上記複数の同一チャネル信号のそれぞれを復調して、上記復調された第１の信号を含む複数の復調された信号を形成するステップと、
上記複数の復調された同一チャネル信号のそれぞれを処理して、上記復調された第１の信号における上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在を決定するステップとをさらに備えた請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
上記複数の変調された信号が受信されるとき、上記複数の変調された信号のうち、いずれの信号が上記変調された第１の信号であるかが既知でなく、かつ、上記復調された第１の信号における上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴の決定された存在に基づいて、上記複数の復調された信号の中から上記復調された第１の信号を選択するステップをさらに備えた請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
上記変調された第１の信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を備えた請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
上記受信された複数の変調された同一チャネル信号に基づいて、それぞれが上記複数の受信された変調された同一チャネル信号の１つに対応する複数の複素フィルタ重みを算出するステップと、
上記選択された復調された第１の信号に対応する上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みを選択するステップと、
上記選択された上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みと上記複数の変調された同一チャネル信号とを乗算して、フィルタされた形式で上記変調された第１の信号を生成するステップとをさらに備えた請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、上記復調された第１の信号における信号強度対周波数の既知の関係を備えた請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、パイロットトーンを備えた請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
上記処理対象の信号の上記内部又は外部の構造特徴は、上記処理対象の信号の一部として送信され、かつ上記方法はさらに、上記第１の信号における上記少なくとも１つの既知の送信された内部又は外部の構造特徴の存在を決定するステップを備えた請求項９記載の方法。
【請求項１９】
干渉除去構成部を備えたアダプティブビームフォーミングシステムであって、上記干渉除去構成部は、
変調された信号の入力と、算出された複素フィルタ重みの出力とを有する非実時間重み算出構成部と、
上記非実時間重み算出構成部の上記算出された複素フィルタ重みの出力と接続された算出された複素フィルタ重みの入力と、再構成された複素フィルタ重みの出力とを有する信号ごとの重み選択と重み再構成構成部と、
上記非実時間重み算出構成部の上記変調された信号の入力と接続された変調された信号の入力と、上記信号ごとの重み選択と重み再構成構成部の上記再構成された複素フィルタ重みの出力と接続された再構成された複素フィルタ重みの入力と、フィルタされた変調された信号の出力とを有する実時間重み適用構成部とを備えた干渉除去構成部。
【請求項２０】
第１の信号を受信し、
上記第１の信号における少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在を決定するように構成された信号セレクタを備えた信号処理システム。
【請求項２１】
上記信号セレクタはさらに、
変調された形式で第１の信号を受信し、
上記変調された第１の信号における少なくとも１つの既知の外部構造特徴の存在を決定するように構成された請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
上記信号セレクタはさらに、
変調された形式で第１の信号を受信し、
上記変調された第１の信号を復調して、復調された第１の信号を形成し、
上記復調された第１の信号における少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在を決定するように構成された請求項２０記載のシステム。
【請求項２３】
上記信号セレクタはさらに、
上記変調された第１の信号を含む複数の変調された同一チャネル信号を受信し、
上記複数の同一チャネル信号のそれぞれを復調して、上記復調された第１の信号を含む複数の復調された信号を形成し、
上記複数の復調された同一チャネル信号のそれぞれを処理して、上記復調された第１の信号における上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在を決定するように構成された請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
上記信号セレクタはさらに、
上記受信された複数の変調された同一チャネル信号に基づいて、それぞれが上記複数の受信された変調された同一チャネル信号の１つに対応する複数の複素フィルタ重みを算出し、
上記復調された第１の信号における少なくとも１つの既知の内部構造特徴の存在に基づいて、上記復調された第１の信号に対応する上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みを選択し、
上記選択された上記複数の複素フィルタ重みのうちの第１の重みと上記複数の変調された同一チャネル信号とを乗算して、フィルタされた形式で上記変調された処理対象の信号を生成するように構成された請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、上記復調された第１の信号における信号強度対周波数の既知の関係を備えた請求項２２記載のシステム。
【請求項２６】
上記少なくとも１つの既知の内部構造特徴は、パイロットトーンを備えた請求項２２記載のシステム。
【請求項２７】
上記第１の信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を備えた請求項２２記載のシステム。
【請求項２８】
上記第１の信号の一部として送信された少なくとも１つの既知の内部又は外部の構造特徴の存在を決定するように構成された信号セレクタを備えた請求項２０記載のシステム。
【国際調査報告】
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