JP2003522450A - サンプリングレートの最適化方法 - Google Patents

サンプリングレートの最適化方法

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JP2003522450A
JP2003522450A JP2001557044A JP2001557044A JP2003522450A JP 2003522450 A JP2003522450 A JP 2003522450A JP 2001557044 A JP2001557044 A JP 2001557044A JP 2001557044 A JP2001557044 A JP 2001557044A JP 2003522450 A JP2003522450 A JP 2003522450A
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    • A61B5/7253—Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/7257—Details of waveform analysis characterised by using transforms using Fourier transforms

Abstract

(57)【要約】 サンプリングシステムは、信号成分及び場合によってはノイズ成分を有するデータ信号を受信する入力端子を備える。サンプリング装置は、制御信号に応じてセットされたサンプリングレートにおいてデータ信号をサンプリングする。ノイズ検出器はノイズ成分の存在を検出し、ノイズ成分が検出された場合には、ノイズ成分を含むデータ信号に対するナイキスト基準を充足する第１のサンプリングレートにおいてデータ信号をサンプリングするようにサンプリング装置を調節する制御信号を形成し、ノイズ成分が検出されなかった場合には、信号成分のみを含むデータ信号に対するナイキスト基準を充足する第２のサンプリングレートにおいてデータ信号をサンプリングするようにサンプリング装置を調節する制御信号を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の属する技術分野 本発明は、低電力の用途のためのサンプリング方法及びサンプリング装置に関
する。
【０００２】 従来技術 医療的な用途において、患者に患者用モニタを取り付けることができない場合
であっても、常時患者の生理学的なパラメータを監視することがしばしば要求さ
れる。このことは遠隔モニタが患者によって携帯されることを要求する。モニタ
自体は、身体の適切な位置に設置された電極、例えば心電図の電極と接続される
。これらの電極によって生成されたアナログ信号は遠隔モニタによって受信され
る。これらの信号は通常ディジタルサンプリング値に変換され、このディジタル
サンプリング値はモニタに記憶されるか、遠隔測定リンクを介して中央モニタに
転送される。いずれにしても、モニタには必ずバッテリによって電力が供給され
なければならず、したがって電力消費を最小にしなければならない。そのような
モニタの課題は電気的なノイズが誘導されることである。
【０００３】 ディジタル信号処理システムは公知であり、これらはアナログ入力信号に基づ
き動作するものも含む。アナログ入力信号を処理するために、ディジタルサンプ
リング値がアナログ信号からサンプリング装置によって取られる。次にサンプリ
ング値はディジタル信号処理システムによって処理される。そのようなシステム
の大部分においては、サンプリングレートは所定のレートに固定されている（１
９９３年７月２０日、Ｈｕｇｈｅｓ，Ｊｒ等によるアメリカ合衆国明細書第５，
２２９，６６８号及び１９９８年８月２５日Ｍｏｒｒｉｓ等によるアメリカ合衆
国明細書第５，７９７，３９９号を参照されたい）。そのようなシステムはまた
、第１の固定レートにおいてサンプリング値を受信し、また第２の固定レートに
おいて相応のサンプリング値を形成するサンプリングレートコンバータを有する
（１９９９年５月２５日、Ｌｉｎによるアメリカ合衆国明細書第５，９０７，２
９５号、１９９９年８月１０日、Ｗｈｉｋｅｈａｒｔ等によるアメリカ合衆国明
細書第５，９３６，４３８号、及び１９９９年１１月９日、Ｔａｙｌｏｒによる
アメリカ合衆国明細書第５，９８２，３０５号を参照されたい）。そのようなシ
ステムの別のシステムにおいては、サンプリングレートをセットすることができ
、インプリメンテーションをシステム毎に実現と異ならせることもできるか、ま
たは入力信号の処理をそれぞれ異ならせることができ、しかしながら一度プリセ
ットされると、サンプリングレートはプリセットされた一定のレートに留まる（
１９９４年１２月２０日、Ｂｅｒｃｈｉｎによるアメリカ合衆国明細書第５，３
７５，０６７号、１９９５年３月２１日、Ｎａｔａｒａｊａｎによるアメリカ合
衆国明細書第５，４０００，３７１号、及び１９９７年７月８日、Ｍｅｚａｃｋ
等によるアメリカ合衆国明細書第５，６４５，０６８号を参照されたい）。
【０００４】 別のシステムは、使用中にそのサンプリングレートを変更することができる。
そのようなシステムの一部では、１つのアナログ入力信号が異なる処理回路によ
って処理されなければならず、これらの処理回路はそれぞれ異なるサンプリング
レートで動作する。このタイプのシステムはサンプリングレートを、処理回路に
よって目下要求されているサンプリングレートに依存してダイナミックに変更す
ることができる（１９９７年４月２９日、Ｗｉｌｓｏｎによるアメリカ合衆国明
細書第５，６２５，３５９号を参照されたい）。
【０００５】 別のシステムでは、サンプリング値は一様に取られないが、入力信号に依存す
る位置で取られる。１９６２年２月２７日、Ｍａｔｈｅｗｓによるアメリカ合衆
国明細書第３，０２３，２７７号では、入力信号は正及び負のピーク値において
、このピーク値が生じるときは必ずサンプリングされ、これらのピーク値を表す
サンプリング値はさらに処理される。
【０００６】 さらに別のシステムでは、サンプリングレートは入力信号に関するさらなる詳
細が要求される時にダイナミックに変更される。例えば、バッテリ電力を使用す
る遠隔操作に適したシステムにおいては、電力は制限され、また通常の場合サン
プリング値の記憶が制限される。そのようなシステムではサンプリングレートは
一般に低く維持される。重要なイベントが幾つか生じ、入力信号のより詳細な記
憶が要求される場合にのみ、サンプリングレートは高められる。比較的高いレー
トでのサンプリングは、比較的低いレートでのサンプリングよりもより多くの電
力を使用することは公知のことであり、また比較的高いレートでのサンプリング
はそれが要求される時のみに制限されているので、この技術は電力を節約する。
それに加え、重要なことが何も起こっていないときに僅かなサンプリング値は取
られるので、記憶容量、したがってサンプリング値を記憶するために必要とされ
る記憶回路の個数は低減し、さらに要求される電力も低減する（１９８９年５月
２日、Ｍｕｒｐｈｙ等によるアメリカ合衆国明細書第４，８２７，２５９号、及
び１９９４年６月２１日、Ｔａｙｌｏｒ等によるアメリカ合衆国明細書第５，３
２３，３０９号を参照されたい）。
【０００７】 信号成分だけでなくノイズ成分も含む入力信号に関する問題もまた公知であり
、これら２つの成分は、アナログ信号がサンプリング装置によってディジタル化
された時にディジタル形式に変換される。そのようなノイズ成分は通常の場合、
信号成分よりも高い周波数含量を有する。信号成分よりも高い周波数のノイズを
除去するために、従来のシステムではノイズ成分における最高周波数またはノイ
ズ成分において予期される最高周波数に対するナイキスト基準が充足されるよう
にサンプリングレートが固定され、ノイズ成分を減衰させるために、結果として
生じたサンプリング値のシーケンスをフィルタリングする。しかしながら上述し
たように、サンプリング装置のサンプリングレートを高めることは、ディジタル
処理システムの電力消費を増加させ、また取得したサンプリング値に対する記憶
の要求が増す。
【０００８】 信号成分及び場合によってはノイズ成分も含むアナログ入力信号を、ディジタ
ル信号処理システムにおいて処理するために、ディジタルサンプリング値に存在
するノイズを最小限にし、それと同時にデータ収集システムの電力消費を最小に
してサンプリングすることが望ましい。
【０００９】 発明の詳細な説明 本発明の発明者は、種々の状態において、入力信号がノイズ成分を有さないこ
とを実現した。本発明の発明者はさらにこの状態において、（存在しない）ノイ
ズ成分に対するナイキスト基準を充足するサンプリングレートを必要としないこ
とも実現した。その代わりにサンプリングレートを、信号成分だけに対するナイ
キスト基準を充足する点に減少させることができる。
【００１０】 従来技術の原則に従いサンプリングシステムは、信号成分及び場合によっては
ノイズ成分も含むデータ信号を受信するための入力端子を有する。サンプリング
装置は、制御信号に応じてセットされたサンプリングレートでデータ信号をサン
プリングする。ノイズ検出器はノイズ成分の存在を検出し、ノイズ成分が検出さ
れた場合には、ノイズ成分を含むデータ信号に対するナイキスト基準を充足する
第１のサンプリングレートにおいてデータ信号をサンプリングするようにサンプ
リング装置を調節する制御信号を生成し、ノイズ成分が検出されなかった場合に
は信号成分のみを含むデータ信号に対するナイキスト基準を充足する第２のサン
プリングレートにおいてデータ信号をサンプリングするようにサンプリング装置
を調節する制御信号を生成する。
【００１１】 上述した本発明によるサンプリングシステムでは、目下受信した信号が最適化
される。入力信号がノイズ成分を含まず信号成分のみを含む場合には、サンプリ
ングレートは低められ、その結果要求される電力は最小になる。ノイズ成分が検
出された場合にのみ、ノイズ成分をフィルタリングして除去できるようにサンプ
リングレートは高められる。この措置において、電力は可能な限り節約される。
【００１２】 図面の説明 図１は、本発明の動作を理解するために有用なスペクトルグラフである。図２
は、本発明の実施形態のブロック図である。図３は、図２に図示したサンプリン
グシステムの一部をより詳細に図示したブロック図である。
【００１３】 発明の詳細な説明 図１は本発明の動作を理解するために有用なスペクトルグラフである。図１に
おいて水平軸は周波数を表し、垂直軸は周波数に対する信号強度を表す。図１に
は、アナログ入力信号のスペクトルが図示されている。入力信号は包絡線１０２
によって規定された周波数帯域内の信号成分、及び包絡線１０４によって規定さ
れた周波数帯域内のノイズ成分を含む。図１ａは、信号成分１０２のみが存在す
る状態を示す。図示したように、信号成分１０２に関する最高周波数はｆＢであ
る。この信号成分に対するナイキスト基準は、サンプリング周波数が最高周波数
ｆＢの２倍よりも大きいかまたは同等であるときに充足される。これは図１ａに
おいては、周波数２ｆＢよりも高い周波数ｆＬ０に位置するサンプルクロック信
号１０８として示されている。
【００１４】 図１ｂでは、ノイズ成分１０４もまた入力信号の成分である。ノイズ成分１０
４は、図１では信号成分１０２の周波数帯域とは異なる包絡線１０４によって規
定された周波数帯域を有するが、当業者はノイズ成分１０４のスペクトルは信号
成分１０２のスペクトルとオーバラップする可能性があるということを理解して
いるであろう。入力信号の最高周波数はノイズ成分１０４の最高周波数であり、
図１ｂではｆＩで表されている。ノイズ成分１０４をフィルタリングして除去す
るために、信号成分１０２もノイズ成分１０４も含む入力信号に対するナイキス
ト基準が充足されなければならない。このナイキスト基準は、サンプリング周波
数が入力信号における最高周波数ｆＩの２倍よりも大きいかまたは同等であると
きに充足される。これは図１ｂにおいては、周波数２ｆＩよりも高い周波数ｆＨ Ｉ に位置するサンプルクロック周波数１１０として示されている。
【００１５】 図２は本発明の実施形態のブロック図である。図２において、入力端子５がア
ナログ入力信号のソース（図示していない）と接続されている。入力端子５はア
ナログ入力信号を受信し、またサンプリング装置１０の入力端子と接続されてい
る。サンプリング装置１０の出力端子は可制御フィルタ２０の入力端子及びノイ
ズ検出器３０の入力端子とそれぞれ接続されている。フィルタ２０の出力端子は
ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）４０の入力端子と接続されている。ノイズ
検出器３０の各出力端子は、可制御クロック信号発生器５０及びフィルタ２０の
相応の制御入力端子と接続されている。クロック信号発生器の各出力端子は、サ
ンプリング装置１０、フィルタ２０、ノイズ検出器３０及びディジタル信号プロ
セッサ４０の相応のクロック信号入力端子と接続されている。
【００１６】 動作時には、クロック信号発生器５０はクロック信号を適切な周波数でサンプ
リング装置１０、フィルタ２０、ノイズ検出器３０及びＤＳＰ４０に供給する。
これらのクロック信号の各周波数は、ノイズ検出器３０からの制御信号に応じて
調整される。これに関しては以下詳細に説明する。図１に示したような信号成分
及び場合によってはノイズ成分を含む入力端子５からのアナログ入力信号は、ク
ロック信号発生器５０からのサンプルクロック信号によってセットされたレート
において、入力信号を表すディジタルサンプリング値へとサンプリング装置１０
内で変換される。これらのサンプリング値は、フィルタ２０において信号成分を
通過させかつノイズ成分を減衰させるためにフィルタリングされる。これについ
ては以下詳細に説明する。フィルタ２０の特性は、ノイズ検出器３０からの制御
信号に応じて適応的にセットされる。これに関しては以下詳細に説明する。ノイ
ズ成分が減衰されている、フィルタリングされた信号は、さらにＤＳＰ４０によ
って処理される。この処理の本質は本発明にとって重要ではなく、よって詳細に
は説明しない。ＤＳＰの周波数の処理は、クロック信号発生器５０からのＤＳＰ
クロック信号によってセットされる。
【００１７】 図示した実施形態においては、サンプリングシステムは断続的に分析コンフィ
ギュレーション入り、この分析コンフィギュレーションにおいてノイズ成分の存
在及びその可能性が検出される。これに関しては後で詳細に説明する。このコン
フィギュレーションにおいては、ノイズ検出器３０が、例えば図１ｂに図示した
ｆＨＩのような高周波数においてサンプルクロック信号を生成するようにクロッ
ク信号発生器５０を調節する。サンプルクロック周波数（ｆＨＩ）は、存在する
かもしれないいかなるノイズ成分において予期される最高周波数に対するナイキ
スト基準を充足するようにセットされる。サンプリング装置１０からのサンプリ
ング値は、入力信号の周波数量を検出するために分析される。より詳細に言うと
、ノイズ成分１０４を含む周波数帯域が分析される。
【００１８】 ノイズ検出器３０がその周波数帯域において信号を検出しなければ、入力信号
の分析を停止し、サンプリングシステムは低電力コンフィギュレーションに入る
。このコンフィギュレーションにおいては、ノイズ検出器３０が、図１ａに示し
たような最小サンプリング周波数ｆＬ０においてサンプルクロック信号を生成す
るようにクロック信号発生器５０を調節する。このサンプルクロック周波数（ｆ Ｌ０ ）は信号成分１０２だけに対するナイキスト基準を充足するようにセットさ
れる。同時にフィルタクロック信号は同様に最小周波数をセットし、この最小周
波数は図示した実施形態ではｆＬ０でもある。ノイズ検出器３０はさらに、信号
成分１０２だけを含む通過帯域すなわち周波数ｆＬ０以下の通過帯域に対するサ
ンプリング周波数ｆＬ０において生成されたサンプリング値をフィルタリングす
るようにフィルタ２０を調節する（例えば、公知の手段におけるタップ係数（ta
p coefficients）及び／又は他のフィルタパラメータのセット）。サンプリング
装置１０及びフィルタ２０のサンプリング周波数を低減させることは、図１に図
示したサンプリングシステムの電力消費を低減させる。また信号発生器５０を、
最小周波数においてもＤＳＰクロック信号が生成されるようにノイズ検出器３０
によって調節することも可能である。フィルタリングされたサンプリング値のこ
の低減されたクロックレートにおける処理は、ＤＳＰ４０自体の電力消費を低減
させることになり、さらにはサンプリングシステムの電力消費を低減させる。サ
ンプリングシステムはこの低電力コンフィギュレーションに留まり、この状態は
サンプリングシステムが、入力信号におけるノイズ成分の存在について再び検査
される上述した分析コンフィギュレーションに入るまで維持される。
【００１９】 一方、ノイズ検出器３０がノイズ成分１０４を含む周波数帯域において信号を
検出した場合には、入力信号の分析を停止し、サンプリングシステムは高サンプ
リングレートのコンフィギュレーションに入る。このコンフィギュレーションで
は、クロック信号発生器５０はサンプルクロック信号の周波数を例えば図１ｂに
示したｆＨＩのような高周波数にセットするように調節される。同時にノイズ検
出器３０は、高周波数においてフィルタクロック信号を生成するようにクロック
信号発生器５０を調節し、この高周波数は図示した実施形態ではｆＨＩでもある
。さらにノイズ検出器３０は、信号成分１０２のみを含む通過帯域、すなわち周
波数ｆＢより下の通過帯域に対する高いサンプリング周波数ｆＬ０において生成
されたサンプリング値をフィルタリングするようにフィルタ２０を調節する。こ
のようにして、ノイズ成分１０４は信号成分１０２と比べ減衰される。またノイ
ズ検出器は、ＤＳＰ４０のための高周波数クロック信号を形成するようクロック
信号発生器５０を調節し、それによりＤＳＰ４０はフィルタ２０からのフィルタ
リングされたサンプリング値をサンプリング周波数ｆＨＩにおいて相応に処理す
ることができる。このコンフィギュレーションは、サンプリングシステムの電力
消費が増加することになるが、ノイズ成分を減衰できる十分に高いサンプリング
レートにおいて、ノイズ成分を含む入力信号をサンプリングすることができる。
システムはこの高いサンプリングレートのコンフィギュレーションに留まり、こ
の状態はサンプリングシステムが、入力信号におけるノイズ成分の存在について
再び検査される上述した分析コンフィギュレーションに入るまで維持される。
【００２０】 択一的な実施形態では、分析コンフィギュレーションにおいてノイズ検出器３
０がノイズ成分１０４を含む周波数帯域内で信号を検出した場合には、ノイズ成
分１０４における目下の最高周波数を表す周波数ｆＩが検出される。次にノイズ
検出器３０は、２ｆＩと同等またはそれよりも若干上の周波数ｆＳを有するサン
プルクロック信号を生成するようクロック信号発生器５０を調節する。フィルタ
クロック信号及びＤＳＰクロック信号は、上述したように相応にセットされ、フ
ィルタ２０は従前通りに、信号成分１０２のみを含む通過帯域に対するサンプリ
ングレートｆＳにおいてサンプリング値をフィルタリングするように調節される
。この択一的な実施形態では、ノイズ成分をフィルタリングし除去できるのに十
分に高いサンプリングレートにおいて、しかしながら必要とされる最小限のサン
プリングレートにおいてノイズ成分を含む入力信号をサンプリングすることがで
き、電力を可能な限り最大に保存することができる。
【００２１】 上述した分析コンフィギュレーションは、断続的に低電力及び／又は高サンプ
リングレートの間においてコンフィギュレーションに入る。周期的に、すなわち
所定の実質的に一定の時間間隔をおいて、または定期的ではあるが反復的ではな
い時間間隔をおいて、または検出されたいかなるノイズ成分の存在及び／又は強
度に依存する時間間隔をおいてコンフィギュレーションに入ることができる。得
られたサンプリング値の精度が過度に劣化することを防ぐためにいかなるノイズ
成分も検出及び減衰できるように、つまり換言すれば、サンプリングレート、し
たがって電力消費が最小になるようにノイズ成分が存在しないことを効果的に迅
速に検出できるように、頻繁に効果的に分析コンフィギュレーションに入ること
は有利である。
【００２２】 図３は、図２に図示したサンプリングシステムの一部、より詳細にはノイズ検
出器３０及びクロック信号発生器５０に含まれる部分をより詳細に示したブロッ
ク図である。図３には、（図２に図示した）サンプリング装置１０からのサンプ
リング値が、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路３２の入力端子と結合される。Ｆ
ＦＴ回路３２の出力端子は周波数分析器３４の入力端子と接続されている。周波
数分析器の第１の出力端子は可変周波数発振器５２の入力端子と接続されている
。周波数分析器の第２の出力端子はフィルタ２０の制御入力端子と接続されてい
る。ＦＦＴ回路３２と周波数分析器３４の組み合わせは、図３における破線で示
したように、ノイズ検出器３０内に含まれている。
【００２３】 可変周波数発振器５２の出力端子は、クロック信号分配器５４の入力端子と接
続されている。クロック信号分配器５４の各出力端子は、サンプリング装置１０
、フィルタ２０、ディジタル信号プロセッサ４０（これらはいずれも図２に図示
されている）の入力端子及びノイズ検出器３０のＦＦＴ回路３２の入力端子と接
続されている。可変発振器５２とクロック信号分配器５４の組み合わせは、図３
に破線で示したように、クロック信号発生器５０内に含まれている。
【００２４】 動作時には、周波数分析器３４は制御信号を可変発振器５２に供給し、制御信
号に依存する周波数においてマスタ発振信号を生成するようにこの可変発振器５
２を調節する。このマスタ発振信号は各クロック信号、例えばサンプルクロック
信号、フィルタクロック信号、ＤＳＰクロック信号などの生成を制御するために
使用される。これらのクロック信号は次に、サンプリングシステム内の相応の素
子に全て公知のやり方で分配される。
【００２５】 上述したようなノイズ成分の存在を検査するために、サンプリングシステムが
分析コンフィギュレーションに入る時間になったときには、周波数分析器３４は
、最大周波数においてマスタ発振信号を生成するように可変発振器５２を調節す
る制御信号を生成する。それに応じて、クロック信号分配器５４は、ノイズ成分
内で予期される最高周波数に対するナイキスト基準を充足する周波数ｆＨＩにお
いてサンプルクロック信号を形成する。次にＦＦＴ回路３２はアクティブ化され
、サンプリング装置１０からのサンプリング値の累算を開始し、これはフーリエ
変換が完了するまで行われる。ＦＦＴの結果は、ノイズ成分を含む周波数帯域に
おいて信号が存在するか否かを決定するために周波数分析器３４によって分析さ
れる。ノイズ成分が検出されなければ、周波数分析器３４は最小周波数において
マスタ発振信号を生成するように発振器５２を調節する。つまりサンプルクロッ
ク信号をｆＬ０の周波数において生成する。次いでサンプリングシステムは低電
力コンフィギュレーションに入る。しかしながらノイズ成分が検出された場合に
は、周波数分析器３４は制御信号を維持し、発振器５２が最大周波数したがって
最大サンプリング周波数ｆＨＩを維持するように調節する。次いでサンプリング
システムは高サンプリングレートコンフィギュレーションに入る。
【００２６】 上述の択一的な実施形態において周波数分析器３４は、入力信号のノイズ成分
ｆＩに存在する最高周波数を測定するために、ＦＦＴ回路３２からのフーリエ変
換の結果を分析する。次いで周波数分析器３４は制御信号を生成し、この制御信
号は発振器５２を以下のように調節する。すなわち、クロック信号分配器５４に
２ｆＩと同等またはそれよりも大きい周波数ｆＳを有するサンプルクロック信号
を生成させる周波数を有するマスタ発振信号を生成するように発振器５２を調節
する。
【００２７】 上述した発明に応じて構成された遠隔患者用モニタは、生理学的信号にノイズ
が存在しない時間間隔を使用して、最小限の電力消費でもって生理学的信号を独
立して監視することができる。別個の回路素子として図示されているが、当業者
は図示した回路を、公知のように制御プログラムを実行するプロセッサとして製
造できるということが分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 スペクトルのグラフである。
【図２】 本発明の実施形態のブロック図である。
【図３】 図２に図示したサンプリングシステムの一部をより詳細に示したブロック図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 クリフォード ケリー アメリカ合衆国 ニューハンプシャー ウ ィンダム シャムロック ロード １ Ｆターム(参考） 5K041 AA08 CC05 EE02 HH40 JJ11 5K052 AA01 BB21 DD23 EE12 FF05 FF24 GG22 GG47

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データ信号をサンプリングするシステムにおいて、 信号成分及び場合によってはノイズ成分を有するデータ信号を受信する入力端
    子と、 制御信号に応じてセットされたサンプリングレートにおいてデータ信号をサン
    プリングする、前記入力端子と接続されているサンプリング装置と、 前記サンプリング装置と接続されたノイズ成分を検出するノイズ検出器とを有
    し、 該ノイズ検出器はノイズ成分が検出された場合には、ノイズ成分を含むデータ
    信号に対するナイキスト基準を充足する第１のサンプリングレートにおいてデー
    タ信号をサンプリングするようにサンプリング装置を調節する制御信号を生成し
    、 ノイズ成分が検出されなかった場合には、信号成分のみを含むデータ信号に対
    するナイキスト基準を充足する第２のサンプリングレートにおいてデータ信号を
    サンプリングするようにサンプリング装置を調節する制御信号を生成することを
    特徴とする、データ信号をサンプリングするシステム。
  2. 【請求項２】 前記データ信号は、第１の周波数帯域内の信号成分と、第１
    の周波数帯域とは異なる第２の周波数帯域内のノイズ成分とを含み、 前記ノイズ検出器は、該第２の周波数帯域における信号を検出するための回路
    を有し、第２の周波数帯域において信号が検出された場合にはノイズ成分を検出
    する、請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記ノイズ検出器は、サンプリング装置と接続された周波数
    変換回路を有し、該周波数変換回路はデータ信号のスペクトルを表す信号を生成
    し、 該変換回路と接続された分析回路を有し、該分析回路は第２の周波数帯域にお
    ける信号を表すスペクトルを分析し、該第２の周波数帯域内で信号が検出された
    場合にはノイズ成分を検出する、請求項２記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記周波数変換器回路は離散フーリエ変換回路を有する、請
    求項３記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記離散フーリエ変換回路は高速フーリエ変換回路を有する
    、請求項４記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記第１の周波数帯域を通過させる、前記サンプリング装置
    と接続されたフィルタを有する、請求項３記載のシステム。
  7. 【請求項７】 前記フィルタは可制御フィルタを有し、該可制御フィルタは
    前記ノイズ検出器に応じて、第１のサンプリングレートにおいてサンプリング値
    を処理して第１の周波数帯域を通過させ、第２のサンプリングレートにおいてサ
    ンプリング値を処理して第１の周波数帯域を通過させるように調節される、請求
    項６記載のシステム。
  8. 【請求項８】 前記分析回路はノイズ成分に存在する最高周波数を測定し、 前記ノイズ検出器は、ノイズ成分に存在する最高周波数に対するナイキスト基
    準を充足する第２のサンプリングレートにおいてデータ信号をサンプリングする
    ようにサンプリング装置を調節する制御信号を生成する、請求項７記載のシステ
    ム。
  9. 【請求項９】 前記可制御フィルタは前記ノイズ検出器に応じて、前記第１
    の周波数帯域を通過させるために、ノイズ成分に存在する比較的高い周波数に対
    するナイキスト基準を充足する第２のサンプリングレートにおいてサンプリング
    値を処理するように調節される、請求項８記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記サンプリングレートは、ノイズ成分における最高周波
    数の実質２倍にセットされる、請求項８記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記サンプリングレートは、ノイズ成分における最高周波
    数の実質２倍と同等であるかまたは２倍よりも大きくセットされる、請求項８記
    載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記ノイズ検出器と前記サンプリング装置との間に接続さ
    れた可制御クロック信号発生器を有し、該可制御クロック信号発生器は前記ノイ
    ズ検出器に応じて、ノイズ成分が検出された場合にはノイズ成分を含むデータ信
    号に対するナイキスト基準を充足するサンプルクロック信号を生成し、ノイズ成
    分が検出されなかった場合には信号成分のみを含むデータ信号に対するナイキス
    ト基準を充足するサンプルクロック信号を生成する、請求項１記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記第２のサンプリングレートは、信号成分の最高周波数
    の実質２倍と同等または２倍よりも大きい一定のサンプリングレートである、請
    求項１記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記第１のサンプリングレートは、ノイズ成分において予
    期される最高周波数の実質２倍と同等または２倍よりも大きい一定のサンプリン
    グレートである、請求項１記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記第１のサンプリングレートは、ノイズ成分における最
    高周波数の実質２倍と同等または２倍よりも大きい、請求項１記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 前記サンプリング装置と接続されているフィルタを有し、
    該フィルタは信号成分のみを通過させるために、サンプリングされたデータ信号
    をフィルタリングする、請求項１記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 前記サンプリング装置と接続されたディジタル信号プロセ
    ッサを有し、該ディジタル信号プロセッサは制御信号に応じてセットされたクロ
    ックレートにおいて、サンプリングされたデータ信号を処理する、請求項１記載
    のシステム。
  18. 【請求項１８】 信号成分と場合によってはノイズ成分とを有するデータ信
    号をサンプリングする方法において、 制御可能なサンプリングレートにおいてデータ信号をサンプリングするステッ
    プと、 前記データ信号におけるノイズ成分の存在を検出するステップと、 前記データ信号においてノイズ成分が検出された場合には、該ノイズ成分を含
    むデータ信号に対するナイキスト基準を充足する第１のレートにサンプリングレ
    ートを調節し、ノイズ成分が検出されなかった場合には、信号成分のみを含むデ
    ータ信号に対するナイキスト基準を充足する第２のレートにサンプリングレート
    を調節するステップとを有することを特徴とする、データ信号のサンプリング方
    法。
  19. 【請求項１９】 信号成分のみを通過させるためにサンプリングされた信号
    をフィルタリングするステップを有する、請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 制御可能な処理クロックレートにおいて、サンプリングさ
    れたデータ信号を処理するステップと、 データ信号においてノイズ成分が検出された場合には、第１のサンプリングレ
    ートに対し相対的なレートに処理クロック信号を調節し、ノイズ成分が検出され
    なかった場合には、第２のサンプリングレートに対し相対的なレートに処理クロ
    ック信号を調節するステップとを有する、請求項１８記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記検出ステップは、 ノイズ成分における最高周波数を検出するステップと、 ノイズ成分における最高周波数に対するナイキスト基準を充足する第２のレー
    トにサンプリングレートを調節するステップとを有する、請求項１８記載の方法
    。
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