(57)【要約】【解決手段】複数の受信器によって得られる複数の信号の一つである、少なくとも一つのノイズのあるアナログ信号の相関をとるためのデバイスが提供される。このデバイスは、使用中にノイズのある信号が供給される１ビット量子化素子と、量子化された信号を基準信号と比較するように構成される比較器であって、基準信号が複数の受信器からのデータの平均化により得られるコンセンサス信号である比較器と、比較信号の一部によりインクリメントされるように構成されるアップ／ダウンカウンタと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのノイズのあるアナログ信号の相関をとる方法であって、前記ノイズのある信号は、複数の受信器により得られる複数の信号の一つであり、当該方法は、
前記ノイズのある信号を１ビット量子化するステップと、
量子化された信号と量子化された基準信号を比較するステップであって、前記基準信号が前記複数の受信器からのデータの平均化により得られるコンセンサス信号であるステップと、
比較信号をサンプリングしてアップ／ダウンカウンタをインクリメントするステップと、を備えることを特徴する方法。
【請求項２】
前記ノイズのある信号の同相成分および直角位相成分のそれぞれを１ビット量子化するステップと、
前記ノイズのある信号の前記量子化された同相成分および直角位相成分のそれぞれを前記基準信号の量子化された同相成分および直角位相成分のそれぞれと比較するステップと、
前記ノイズのある信号および前記基準信号の前記量子化された同相成分が等しければ、第１アップ／ダウンカウンタを第１方向にインクリメントまたはデクリメントし、そうでなければ、前記第１アップ／ダウンカウンタを第２方向にインクリメントまたはデクリメントするステップと、
前記ノイズのある信号および前記基準信号の前記量子化された直角位相成分が等しければ、前記第１アップ／ダウンカウンタを前記第１方向にインクリメントまたはデクリメントし、そうでなければ、前記第１アップ／ダウンカウンタを前記第２方向にインクリメントまたはデクリメントするステップと、
前記ノイズのある信号の前記量子化された同相成分および前記基準信号の前記量子化された直角位相成分が等しければ、第２アップ／ダウンカウンタを前記第１方向にインクリメントまたはデクリメントし、そうでなければ、前記第２アップ／ダウンカウンタを前記第２方向にインクリメントまたはデクリメントするステップと、
前記ノイズのある信号の前記量子化された直角位相成分と前記基準信号の前記量子化された同相成分が等しければ、前記第２アップ／ダウンカウンタを前記第２方向にインクリメントまたはデクリメントし、そうでなければ、前記第２アップ／ダウンカウンタを前記第１方向にインクリメントまたはデクリメントするステップと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１および第２アップ／ダウンカウンタの一方が最大測定限界に達したときに、前記第１および第２アップ／ダウンカウンタを停止させるステップを備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１および第２アップ／ダウンカウンタの値を考慮することにより、前記ノイズのある信号の位相と前記基準信号の位相の間の位相オフセットを決定するステップと、
前記位相オフセットを補正するために前記ノイズのある信号の位相を変更するステップと、
前記第１および第２アップ／ダウンカウンタをリセットするステップと、を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
強い負の相関がある場合に、前記量子化された信号を反転するステップを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記コンセンサス信号の所定の範囲にわたって連続してノイズのある信号が存在する場合に、前記コンセンサス信号から前記ノイズのある信号を除去するステップを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも一つのノイズのあるアナログ信号の相関をとるためのデバイスであって、前記ノイズのある信号は、複数の受信器により得られる複数の信号の一つであり、当該デバイスは、
使用中に前記ノイズのある信号が供給される１ビット量子化素子と、
量子化された信号を基準信号と比較するように構成される比較器であって、前記基準信号が前記複数の受信器からのデータの平均化により得られるコンセンサス信号である比較器と、
比較信号の一部によりインクリメントされるように構成されるアップ／ダウンカウンタと、を備えることを特徴とするデバイス。
【請求項８】
前記比較信号をサンプリングするように構成されるサンプリング装置をさらに備え、
前記アップ／ダウンカウンタは、前記サンプリング装置が前記比較信号をサンプリングするたびにインクリメントされるように構成されることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記量子化された信号の位相を修正するように構成される発振器を備えることを特徴とする請求項７または８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記比較器は、ＸＯＲゲートであることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記１ビット量子化素子は、前記ノイズのある信号の同相成分および直角位相成分のそれぞれを１ビット量子化するように構成され、
前記比較器は、前記ノイズのある信号の量子化された同相成分および直角位相成分のそれぞれと、前記基準信号の量子化された同相成分および直角位相成分のそれぞれとを比較するように構成され、
前記ノイズのある信号および前記基準信号の前記量子化された同相成分が等しければ、第１アップ／ダウンカウンタが第１方向にインクリメントまたはデクリメントされるように構成され、そうでなければ、前記第１アップ／ダウンカウンタが第２方向にインクリメントまたはデクリメントされるように構成され、
前記ノイズのある信号および前記基準信号の前記量子化された直角位相成分が等しければ、前記第１アップ／ダウンカウンタが前記第１方向にインクリメントまたはデクリメントされるように構成され、そうでなければ、前記第１アップ／ダウンカウンタが前記第２方向にインクリメントまたはデクリメントされるように構成され、
前記ノイズのある信号の前記量子化された同相成分と前記基準信号の前記量子化された直角位相成分が等しければ、第２アップ／ダウンカウンタが前記第１方向にインクリメントまたはデクリメントされるように構成され、そうでなければ、前記第２アップ／ダウンカウンタが前記第２方向にインクリメントまたはデクリメントされるように構成され、
前記ノイズのある信号の前記量子化された直角位相成分と前記基準信号の前記量子化された同相成分が等しければ、前記第２アップ／ダウンカウンタが前記第２方向にインクリメントまたはデクリメントされるように構成され、そうでなければ、前記第２アップ／ダウンカウンタが前記第１方向にインクリメントまたはデクリメントされるように構成されることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第１および第２アップ／ダウンカウンタは、前記第１および第２アップ／ダウンカウンタの一方が最大測定限界に達したときに停止されるように構成されることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
当該デバイスは、前記第１および第２アップ／ダウンカウンタの値から前記ノイズのある信号の位相と前記基準信号の位相との間の位相オフセットを決定するように構成され、
当該デバイスは、前記位相オフセットを補正するために前記ノイズのある信号の位相を変更する発振器を制御するように構成される制御ブロックを備えることを特徴とする請求項１１または１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記アップ／ダウンカウンタまたは前記アップ／ダウンカウンタのそれぞれをリセットするように構成される制御ブロックを備えることを特徴とする請求項７から１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
強い負の相関がある場合に、前記量子化された信号を反転するように構成される反転素子を備えることを特徴とする請求項７から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記コンセンサス信号の所定の範囲にわたって連続して前記ノイズのある信号が存在する場合に、前記コンセンサス信号から前記ノイズのある信号を除去するように構成される制御回路を備える請求項７から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
複数の受信器を備え、前記複数の受信器のそれぞれが請求項７から１６のいずれか一項に記載のデバイスを備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の受信器で得られる複数の信号の一つである、少なくとも一つのノイズのあるアナログ信号の相関をとる方法およびそのためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
一以上のノイズのあるアナログ信号の相関値は、信号よりも大きな強度のノイズで信号が汚染されている場合であっても有効でありうる。一つの既知のアプローチは、ノイズのある信号と、既知の特性を持つ基準信号などの他の信号の相関をとることである。これは、二つの信号を掛け合わせてその結果を積分することにより得られる。積分がほぼゼロの場合、これらの信号は相関していない。積分が強く正である場合、これらの信号は相関しており、積分が強く負である場合、これらの信号は相関しているが、一方は他方に対して反転している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、アナログ積分器はドリフトする傾向にある。さらに、二つの信号の乗算および積分は、かなりのリソースを使用する。
【０００４】
本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、少なくとも一つのノイズのあるアナログ信号の相関をとる方法が提供される。ノイズのある信号は、複数の受信器により得られる複数の信号の一つである。この方法は、ノイズのある信号を１ビット量子化するステップと、量子化された信号と量子化された基準信号を比較するステップであって、基準信号が複数の受信器からのデータの平均化により得られるコンセンサス信号であるステップと、比較信号（言いかえれば、比較するステップに起因する信号）をサンプリングしてアップ／ダウンカウンタをインクリメントするステップと、を備える。
【０００６】
非常にノイズの多い信号とともに動作する場合、１ビット量子化を用いて信号をデジタル化することは、ノイズのある信号から利用可能な情報の大部分を抽出する。多くのノイズの存在は、デジタル信号における追加の分析の提供が少しの追加情報をも加えないことを意味する。
【０００７】
比較信号をサンプリングしてアップ／ダウンカウンタをインクリメントするステップは、実際には、信号間の相関もしくは相関の欠如を確認するのに必要とされる積分を実行する。アップ／ダウンカウンタの使用は、周知のアナログアプローチにおいて必要とされる積分器の代わりとなり、積分を実行するよりはむしろ単に加算することにより、コンピュータ的負荷のより少ない動作を提供する。
【０００８】
多量のランダム・ノイズの存在は、ノイズのある信号の信号対雑音比に比例した計算値に影響を及ぼす。必要な信号の強度は、ノイズが非常に強い場合であっても、測定され、最適化されることができる。
【０００９】
各受信器に起因するノイズは、一般に、他の受信器に起因するノイズとは無関係である。したがって、このようにして信号の相関をとることは、基準信号またはコンセンサス信号に関連するノイズを低減できる。
【００１０】
複数の信号のそれぞれは、信号ソースから生じてもよい。ソースからの信号は、ｎ相位相シフトキード信号（n-state phase-shift keyed signal）であってもよい。
【００１１】
この方法は、アップ／ダウンカウンタの値を考慮することにより、ノイズ信号の位相と基準信号の位相の間の位相オフセットを識別する（つまり、決定する）ステップと、位相オフセットを補正するためにノイズ信号の位相を変更するステップと、を備えてもよい。
【００１２】
この方法は、ノイズのある信号の同相成分および直角位相成分のそれぞれを１ビット量子化するステップと、ノイズのある信号の量子化された同相成分および直角位相成分のそれぞれを基準信号の量子化された同相成分および直角位相成分のそれぞれと比較するステップと；ノイズのある信号および基準信号の量子化された同相成分が等しければ、第１アップ／ダウンカウンタを第１方向（例えば、アップ）にインクリメントまたはデクリメントし、そうでなければ、第１アップ／ダウンカウンタを第２方向（例えば、ダウン）にインクリメントまたはデクリメントするステップと；ノイズのある信号および基準信号の量子化された直角位相成分が等しければ、第１アップ／ダウンカウンタを第１方向にインクリメントまたはデクリメントし、そうでなければ、第１アップ／ダウンカウンタを第２方向にインクリメントまたはデクリメントするステップと；ノイズのある信号の量子化された同相成分と基準信号の量子化された直角位相成分が等しければ、第２アップ／ダウンカウンタを第１方向にインクリメントまたはデクリメントし、そうでなければ、第２アップ／ダウンカウンタを第２方向にインクリメントまたはデクリメントするステップと；ノイズのある信号の量子化された直角位相成分と基準信号の量子化された同相成分が等しければ、第２アップ／ダウンカウンタを第２方向にインクリメントまたはデクリメントし、そうでなければ、第２アップ／ダウンカウンタを第１方向にインクリメントまたはデクリメントするステップと；を備えてもよい。
【００１３】
この方法は、第１および第２アップ／ダウンカウンタの一方が最大測定限界に達したときに、第１および第２アップ／ダウンカウンタを停止させるステップを備えてもよい。
【００１４】
この方法は、第１および第２アップ／ダウンカウンタの値を考慮することにより、ノイズのある信号の位相と基準信号の位相の間の位相オフセットを決定するステップと、位相オフセットを補正するためにノイズのある信号の位相を変更するステップと、第１および第２アップ／ダウンカウンタをリセットするステップと、を備えてもよい。
【００１５】
この方法は、強い負の相関がある場合に量子化された信号を反転するステップをさらに備えてもよい。
【００１６】
この方法は、コンセンサス信号の所定の範囲にわたって連続してノイズのある信号が存在する場合に、コンセンサス信号からノイズのある信号を除去するステップを備えてもよい。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、少なくとも一つのノイズのあるアナログ信号の相関をとるためのデバイスが提供される。ノイズのある信号は、複数の受信器により得られる複数の信号の一つである。このデバイスは、使用中にノイズのある信号が供給される１ビット量子化素子と、量子化された信号を基準信号と比較するように構成される比較器であって、基準信号が複数の受信器からのデータの平均化により得られるコンセンサス信号である比較器と、比較信号（言いかえれば、比較器により与えられる信号）の一部によりインクリメントされるように構成されるアップ／ダウンカウンタと、を備える。
【００１８】
このデバイスは、比較信号をサンプリングするように構成されるサンプリング装置を備えてもよく、アップ／ダウンカウンタは、サンプリング装置が比較信号をサンプリングするたびに、もしくは、その直後にインクリメントされるように構成されてもよい。
【００１９】
比較器は、ＸＯＲ論理演算子であってもよい。
【００２０】
このデバイスは、ノイズのあるアナログ信号の位相を変更するように構成されてもよい。ノイズのある信号の位相を変更することは、相関を最適化するために実行される。
【００２１】
このデバイスは、アップ／ダウンカウンタまたはアップ／ダウンカウンタのそれぞれをリセットするように構成される制御ブロックをさらに備えてもよい。
【００２２】
複数の受信器を備え、複数の受信器のそれぞれがこのデバイスを備える装置が提供されてもよい。
【００２３】
本発明のさらなる選択的な機能は、従属項に明記される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明のある実施の形態は、図１を参照しながら例示のみを目的として以下に記載される。
【００２５】
【図１】少なくとも一つのノイズのあるアナログ信号の相関をとるためのデバイスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、位相シフトキード信号である、少なくとも一つのノイズのあるアナログ信号２００の相関をとるためのデバイス１００または位相制御された受信器を示す。ノイズのあるアナログ信号２００は、複数の受信器の一つから得られる。受信器のそれぞれから得られる信号は、コンセンサス信号２１０を得るために結合される。コンセンサス信号２１０は、受信器のそれぞれから受信するアナログ信号の同相成分および直角位相成分の総和である成分ＩＯＵＴおよびＱＯＵＴを有する。
【００２７】
ノイズのあるアナログ信号２００は、マイクロ波周波数キャリアに変調されて与えられる。それは、低雑音増幅器１０２に導入された後、信号をベースバンドに戻す乗算器に導入される。その後、信号は、ベースバンド周波数帯域外の信号を除去するフィルタ１０６にてフィルタされる。
【００２８】
ノイズのある信号２００がいったん準備されると、その後、１ビット量子化素子１１０でそれをデジタル化できる。同様に、１ビット量子化素子１３０がコンセンサス信号２１０をデジタル化するために与えられる。素子１１０，１３０は、信号が所定のレベルを超えているか否かを識別し、必要に応じてバイナリ値を割り当てる。ノイズのある信号２００は、その後、信号を維持または反転するために制御される別の入力を有するＸＯＲゲートに与えられる。ＸＯＲゲートを設けることは、強い正の相関を与えるために強い負の相関が反転されることを可能とし、もしくは、その逆も同様である。
【００２９】
比較器１２０は、準備され、反転された可能性のあるノイズのある信号２００（Ｉｎ、Ｑｎ）とコンセンサス信号２１０（ΣＩ、ΣＱ）を比較するために設けられる。比較器１２０は、四つのＸＯＲゲート１２２，１２４，１２６および１２８を備える。ＸＯＲゲート１２４および１２６は、信号の振幅の相関を与える。一方、ＸＯＲゲート１２２および１２８は、信号の位相の相関を与える。
【００３０】
四つのＸＯＲゲートの出力は、受信している信号の周波数帯域に揃うような頻度となる間隔で計時されるカウンタブロック１４０のアップ／ダウン状態を制御する。振幅の相関を与えるカウンタと、位相誤差を与えるカウンタがある。振幅の相関を与えるカウンタは、以下にしたがってインクリメントまたはデクリメントされる。
Ｉｎ＝ΣＩの場合、カウントアップ
Ｑｎ＝ΣＱの場合、カウントアップ
Ｉｎ≠ΣＩの場合、カウントダウン
Ｑｎ≠ΣＱの場合、カウントダウン
【００３１】
位相誤差を与えるカウンタは、以下にしたがってインクリメントまたはデクリメントされる。
Ｉｎ＝ΣＱの場合、カウントアップ
Ｉｎ≠ΣＱの場合、カウントダウン
Ｑｎ＝ΣＩの場合、カウントダウン
Ｑｎ≠ΣＩの場合、カウントアップ
【００３２】
カウンタの一方が最大測定限界（正または負のいずれか）に達したとき、カウンタでの計数が停止される。カウンタの値を考慮することにより位相オフセットを識別することができ、位相を補正するために乗算器１０４の信号の位相を変更する発振器１６０を制御ブロック１５０が制御するように構成される。制御ブロック１５０からの信号は、カウンタをリセット、つまり、それらの中間のゼロ地点にする。その後、別の読み込みが開始されてもよい。したがって、位相オフセットは、ゼロとされる。
【００３３】
位相オフセットは、カウンタの値で定義される角度と等しい。特に、位相誤差を与えるカウンタ値（以下、「位相カウンタ値」と称される）はｘ軸上にプロットされ、振幅の相関を与えるカウンタ値（以下、「振幅カウンタ値」と称される）はｙ軸上にプロットされ、その結果、ｙ軸の正の部分である（縦の）線と、原点から位相カウンタ値および振幅カウンタ値のそれぞれによってｘ座標およびｙ座標が定義される点に向かう線との間の角度として位相誤差が定義される。この角度は、−１８０度（マイナス１８０度）から＋１８０度（プラス１８０度）の間で変化しうるように定義される。この角度は、位相カウンタ値が負であれば負となり、逆もまた同様である。したがって、この角度は、−４５度から＋４５度の間において、（最大測定限界の）振幅カウンタ値に対する位相カウンタ値の比率の逆正接（アークタンジェント）により与えられ、＋４５度から＋１３５度の間などにおいて、（最大測定限界の）振幅カウンタ値に対する位相カウンタ値の比率の逆正接から９０度を引いた値によって与えられる。
【００３４】
カウンタの一方が最大測定限界に達したとき、位相オフセットを決定する必要はない。位相オフセットは、位相カウンタ値および振幅カウンタ値の任意のペアから決定することができる。
【００３５】
コンセンサス信号２１０の整合性を保つために、一以上の受信器またはそれらの一部が無視されるべきかもしれない。これは、制御回路１７０を用いて実現される。受信器からの信号は、それらがコンセンサス信号の所定の割合の範囲内である場合のみにコンセンサス信号に含まれうる。ＸＯＲゲート１１２を用いて信号を反転し、かつ、発振器１６０を用いて位相を９０度まで変えたにもかかわらず、ノイズのある信号２００が所定の範囲にわたって連続して存在する場合、制御回路１７０は、コンセンサス信号からそれを除去できる。これは、コンセンサス信号の整合性を向上させる。
【００３６】
制御ブロック１５０は、デバイス１００を初期化するときにアップ／ダウンカウンタの全てが中間のゼロ地点にリセットされるのを確実にする電源投入時リセット機器１８０を備えてもよい。
【００３７】
上述した実施の形態に対して多くの他の変形がなされうることが理解されよう。
【図１】
2015532044.tif 000003
【国際調査報告】
2015532044.tif 000004
2015532044.tif 000005