JP2004531701A

JP2004531701A - Ｏｆｄｍ信号のパッシブ・レーダ受信機におけるクラッタの排除

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Publication number: JP2004531701A
Application number: JP2002563026A
Authority: JP
Inventors: ドミニクプーラン
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: US20040066331A1; JP3918735B2; FR2820507B1; EP1358505A1; WO2002063335A1; FR2820507A1; ES2387264T3; EP1358505B1; US6924763B2

Abstract

【課題】符号化された直交キャリア上に発信されるシンボルフレームから成る受信直交周波数分割多重タイプの信号のパッシブ・レーダ受信機を提供する。
【解決手段】受信信号をデジタル信号（Ｓ_１Ｓ_１）にフォーマットした後、フィルタリング回路（２）は、減算法又は共分散行列を用いることによって、シンボル信号における、ドップラー効果がヌルである少なくとも好ましくない信号を除去し、移動対象により後方散乱された信号を実質的に含むフィルタ済み信号（Ｘ’）をドップラー−距離相関器（４）に印加する。
【選択図】図５

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、各々が直交符号化キャリア上に発信される、シンボルのフレームを有する無線信号を受信するパッシブ・レーダ受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダの技術分野において、移動対象に対し理論的に達成可能な検出性能限界を達成することは、不可能に近く一般的に困難である。これは、検出性能は、レーダ受信機における同調フィルタの出力部での信号対熱雑音比に左右されるが、実際には、一般的に同調フィルタの出力部での熱雑音でなくクラッタにも左右されるからである。本文脈においては、クラッタという用語は、ゼロ・ドップラー効果を伴う全てのパス、として広義で解釈されるべきである。例えば、遠方のエミッタ及び受信機を有するバイスタティック・レーダの場合、クラッタは、以下のパス、つまりエミッタからの直接パス及び固定障害物による反射を追跡して受信されるそれぞれのパスの全てを示す。
【０００３】
当技術分野においてこれらの好ましくない信号を排除する様々な方法が知られているが、見過ごしがたい欠点を有している。例えば、適応できる排除法で、センサのアレイにより受信された信号の共分散行列を用いることに基づくものは、下記の制限がある。
−これらの方法は、その方向により特徴づけられる、限られた数の無相関干渉信号のみを除去する。従って、これらの方法は、クラッタにおいて異なる時間遅延を有するマルチパスが多いときは、クラッタを克服すると言う点では最適化されない。
−これらの方法によって、排除された信号と関連した盲目軸(blind axes)を作成することになり、該盲目軸上では、対象を検出することは不可能である。
−これらの方法は、角度圧縮後に信号対雑音比が正である信号のみを排除する。この排除は、レーダ処理の始めに、つまり、距離−ドップラー圧縮の前に行われる場合には限定的である。
【０００４】
本発明は、より具体的には、特定の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号のパッシブ・レーダ受信機によって受信されたクラッタの全てのゼロ・ドップラー効果パスを排除することを目的とする。ＯＦＤＭ信号は、複数の位相状態または複数の振幅状態で、位相符号化された多数の直交サブキャリアを同時に発信すること、つまり、フーリエ変換の意味での、間隔１／Ｔの等間隔で、有限期間Ｔにわたる直交線のスペクトルにより特徴づけられる。
【０００５】
仏国特許出願第２７７６４３８号に開示されているバイスタティック・レーダは、欧州デジタル音声放送（ＤＡＢ）標準及びデジタル・ビデオ放送（ＤＶＢ）標準に準拠した無線及びテレビ放送において、符号化されたＯＦＤＭ（ＣＯＦＤＭ）デジタル無線信号を処理する。よって、パッシブ・レーダ受信機へ適用する場合に用いられるエミッタによって送出されるこれらの信号は、白色雑音に対するのと同様に、発信されたスペクトルの最適使用を確実にし、マルチパス伝搬及び干渉に耐性を有する。
【０００６】
上記特許によると、レーダ受信機は、信号を検出するための複数の受信アンテナを有する。レーダ処理は、受信信号を発信信号の時間基準とドップラー距離相関させることに基づく。時間基準は、実施される無線電気通信操作に従って記録された信号を復号化することによって得られる。
【０００７】
しかし、レーダシステムのバイスタティックな特性により、直接パス信号の電力は、対象により反射される必要な信号の電力より強い。直接パスは、ドップラー距離相関を行う前に排除されるべきである。直接パスの距離−ドップラー第２ローブに含まれるエネルギは、一般的に熱雑音よりかなり大きいため、直接パス付近に配置された対象を検出するのは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、直接パスの、又はより一般的には好ましくないゼロドップラー効果信号の、ドップラー距離相関前の受信信号の処理への寄与を減少させ、更には除去することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明によるレーダ受信機は、伝搬チャネルを介して受信され、それぞれが符号化された直交キャリア上に発信されるシンボルのフレームを有する無線信号を処理し、受信信号をデジタル・シンボル信号に変換する整形手段と、移動対象を区別するドップラー距離相関手段とを有し、シンボル信号における少なくとも好ましくないゼロ・ドップラー効果信号を排除するフィルタリング手段を有し、それにより、対象によって後方散乱した信号を実質的に含むフィルタリング済みシンボル信号を相関手段に印加することを特徴とする。
【００１０】
第１の実施形態において、特に受信チャネルを１つしか持たないレーダでは、フィルタリング手段は、直交キャリアに対応するシンボル信号のスペクトル線を生成する手段と、各々のスペクトル線における伝搬チャネルの伝達関数の係数を推定することによって好ましくないゼロ・ドップラー効果を検出する手段と、推定された伝達関数の係数から引き出された、好ましくないゼロ・ドップラー効果信号のスペクトル線をシンボル信号のスペクトル線から差し引く手段と、差し引く手段により生成されたスペクトル線をフィルタ済み信号に合成する手段とを有する。この第１の実施形態は、好ましくないゼロ・ドップラー効果信号、つまり、基本的に直接パス及びマルチパスから発生した信号を所与の発信機から除去する。
【００１１】
伝搬チャネルの伝達関数を、対象から後方散乱した信号と切り離してよりよく特徴付けるために、好ましくない信号のスペクトル線は、シンボル信号のスペクトル線から除去される前に、検出手段において各シンボルについて推定され、各フレームにわたって平均化される。
【００１２】
複数の受信チャネルを有するレーダについての２つめの実施形態において、整形手段は、複数の受信機手段を有し、受信機手段により受信された複数の信号をデジタルシンボル信号の形に整形し、フィルタリング手段は、それぞれが直交キャリアに対応するシンボル信号のスペクトル線のグループを生成する手段と、それぞれのキャリアに関連するグループのスペクトル線の２個ずつの積にそれぞれ依存する共分散行列を推定する手段と、共分散行列の逆行列を引き出す手段と、フィルタ済みスペクトル線のグループを生成するために、それぞれが前記キャリアに関連する前記スペクトル線のグループを、線のグループとそれぞれの逆行列とを乗ずることによってフィルタリングする手段と、前記フィルタ済みスペクトル線のグループを、前記相関手段に印加される対象により後方散乱された信号を実質的に含むフィルタ済みシンボル信号に合成する手段とを備える。この実施形態はまた、相関された符号化ＣＯＦＤＭ信号以外の散乱も除去する。
【００１３】
伝搬チャネルの伝達関数をよりよく特徴付けるために、共分散行列が依存するスペクトル線の積は、シンボルのスペクトル線に依存し、各フレームにわたって平均化される。
【００１４】
第２の実施形態はまた、好ましくないゼロ・ドップラー効果信号における伝搬チャネルの伝達関数の係数を推定することにより、発信信号レプリカを、シンボル信号の１つのスペクトル線の関数として推定する手段も提供する。前記推定されたレプリカは、相関手段においてフィルタ済みシンボル信号に相関される。
【００１５】
本発明の他の特徴及び利点は、対応する添付図面を参照して示される本発明の複数の好ましい実施形態の以下の説明を読むことでより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ＣＯＦＤＭ無線通信信号の主な特徴は、図１を参照して以下にその概要が示される。
【００１７】
これらのベースバンド信号は、シンボル周期Ｔ’_Ｓで発信される。発信シンボルの各々に含まれるメッセージは、同時に発信される多数の正弦波により搬送される。これら正弦波は、以後簡潔化のため「キャリア」と称されるサブキャリアを構成し、位相符号化又は振幅符号化される。キャリア周波数ｆ_１〜ｆ_Ｋは、間隔１／Ｔ_Ｓで等間隔である。発信される各シンボルＳ_ｉは、時間周期Ｔ’_Ｓ（Ｔ’_Ｓ＞Ｔ_Ｓ）中において、下記の通り、キャリアを合計した結果である。
【数２】

ここで、ｊは−１の平方根（ｊ^２＝−１）を示し、ｔは時間を示す。
【００１８】
よって、１≦ｋ≦Ｋのときの周波数ｆ_ｋ＝ｋ／Ｔ_Ｓのキャリアは期間Ｔ_Ｓと直交する。Δ＝Ｔ’_Ｓ−Ｔ_Ｓはガード時間を示す。
【００１９】
よって、解析時間Ｔ_Ｓにわたって、ＣＯＦＤＭ信号は、周波数ステップ１／Ｔ_Ｓの等間隔で、それぞれが幅１／Ｔ_ＳのＫ個の線のスペクトルを含む帯域信号Ｋ／Ｔ_Ｓを構成する。キャリアは、例えば、アルファベット（１＋ｊ、１−ｊ、−１＋ｊ、−１−ｊ）に属する複素係数Ｃ_Ｋ，ｉにより表される４段階位相符号を用いて個別に変調される。
【００２０】
実際には、Ｋ個の周波数及びＩ個の時間スロットから成る時分割多重及び周波数分割多重において、データ・メッセージは、数個のシンボル期間Ｔ’_Ｓにわたって周波数ｆ_Ｋを数個しか占めないこともある。
【００２１】
発信時、シンボルはフレームに構成される。図２に示される各フレームは、Ｉ個のシンボルＳ_１〜Ｓ_Ｉを有する。フレームの第１シンボルＳ_１は、情報を全く搬送しない「ヌル」シンボルであり、発信信号の変調キャリア周波数Ｆ_０から成る。シンボルＳ_１は、フレーム同期のために、つまり、時間基準を提供するために使用される。フレームの第２シンボルＳ_２は、とりわけ、伝搬チャネルを学習するためにレーダ受信機で使用され、エミッタにおいて所定の位相を有する周波数ｆ_１〜ｆ_ＫのＫ個のキャリアつまり正弦波を含む。シンボルＳ_１における、これらＫ個のキャリアは、発信信号を推定するためにレーダ受信機で使用され、各キャリアｆ_ｋは周波数及び位相基準としての働きをする。はじめの２つのシンボルのおかげで、少なくとも発信パラメータＦ_０、Ｔ_Ｓ、及びｆ_１〜ｆ_ｋはこのように得ることができる。他のシンボルＳ_３〜Ｓ_Ｉは、各シンボルを部分的にまたは部分的でなく占める１つまたは複数のデータ・メッセージを搬送するように意図される。
【００２２】
無線通信において、受信されたシンボルは、時間周期Ｔ_Ｓにわたって受信された受信ＣＯＦＤＭ信号の周波数解析を用いて回復される。発信された周波数が、フーリエ変換（ＦＦＴ）の意味で直交することにより、キャリアのそれぞれが復調されて、情報が再構成される。
【００２３】
実際には、発信された周波数の直交性は、以下の形態の干渉によって劣化する。
−シンボル間、キャリア内干渉：様々に符号化された信号が重なること、又は、解析時間Ｔ_Ｓが符号には適していない。
−シンボル間、キャリア間干渉：解析時間Ｔ_Ｓにわたる非直交信号。
−シンボル内、キャリア内干渉：様々に符号化された信号が重なること。
−シンボル内、キャリア間干渉：非固定信号。
【００２４】
これら干渉は、エミッタ及び受信機間の伝搬チャネルにおけるマルチパスと関連している。
【００２５】
ガード時間Δが、マルチパスによってもたらされる伝搬チャネルの時間的広がりより大きい場合、ガード時間Δを各シンボル周期Ｔ’_Ｓに付加することにより、全ての種類の干渉が除去される。よって、各期間Ｔ’_Ｓについて、長さＴ_Ｓの範囲が存在し、該範囲内では、受信マルチパス信号が同じように符号化される。
【００２６】
ドップラー−距離相関、ＣＯＦＤＭ信号のあいまいさ(ambiguity)関数、特に、該ＣＯＦＤＭ信号の２次ローブのあいまいさ関数を含む受信信号の処理が調べられなければならない。ＣＯＦＤＭ波形に関連するあいまいさ関数の２次ローブは、距離−ドップラー平面において比較的一定であり、主ローブに対する該２次ローブのレベルは、−１０．ｌｏｇ_１０（Ｉ．Ｋ）である。２次ローブは、主ローブの基部においてより低い。
【００２７】
従来のレーダ・バランスについての解析は、一般的に、直接パスに関連する２次ローブ内に含まれるエネルギが熱雑音に対して支配的であることを示す。
【００２８】
例えば、図３に示すバイスタティック・レーダを考えると、該バイスタティック・レーダは、Ｐ_ｅＧ_ｅ＝１０００Ｗの電磁力を照射するエミッタＥＭ、Ｇ_ｒ＝１０ｄＢのアンテナ利得の受信機ＲＥ、周波数Ｆ_０＝３００ＭＨｚに対応するλ＝１ｍの波長、ｄ＝４０ｋｍの受信機距離、４０ｋｍに等しい、エミッタ−対象距離ＥＭ−ＣＢ及び対象−受信機距離ＣＢ−ＲＥ、Ｆ＝６ｄＢの雑音ファクタ、レーダ等価表面(equivalent surface)ＳＥＲ＝０ｄＢ、期間Ｔ_Ｓ＝１ｍｓのＩ＝１００シンボル、１２５ｍｓのフレーム期間に対する２５０μｓのガード時間及びＢ＝１．５ＭＨｚの帯域幅に対するＫ＝１５００のキャリアを有する。
【００２９】
図４は、エミッタＥＭと受信機ＲＥとの間のリンク・バランスを示す。
【００３０】
直接パス、及びマルチパスによりもたらされたクラッタに属する２次ローブに含まれるエネルギは、熱雑音に対して支配的である。直接パス・ローブのエネルギーレベルは、１８６−１３５＝５１ｄＢであり、１９８−１８６＝１２ｄＢの信号対熱雑音比を有する対象の推定レベルを超えている。
【００３１】
よって、本発明の目的は、ドップラー−距離相関前に、受信された広帯域信号における直接パス及びクラッタを効率的に排除して、移動対象を検出することである。
【００３２】
図５に示される本発明に従ったＯＦＤＭ信号用のパッシブ・レーダ受信機ＲＥａは、受信信号整形回路１、相関信号フィルタリング回路２、相関信号検出器３、対象特定回路４、及び発信信号レプリカ推定器５を有する。
【００３３】
受信信号整形回路１は、通常のとおり、その入力部に、ＯＦＤＭ無線信号及びテレビ放送信号の受信用のものに類似した、アンテナ１１及びＯＦＤＭ無線周波数受信機段階１２を備える。周波数変換に続いて、受信機段階１２は、受信された次のベースバンド無線信号Ｘ（ｔ）をデジタル化し、それを発信パラメータ及びチャネル推定回路１３に印加する。
Ｘ（ｔ）＝ＴＤ（ｔ）＋ＳＣ（ｔ）＋Ｂ（ｔ）
ここで、発信された各シンボル
【数３】

について、シンボルＳ_ｉの指標ｉを無視すると、
【数４】

は、図３に示すように、固定反射器ＲＦによってもたらされ、クラッタに対応する、直接パス及びマルチパス上の、少なくとも１個のエミッタＥＭ、又は、おそらく複数のＯＦＤＭエミッタから受信されるＯＦＤＭ信号を示す。Ｈ_Ｋは、線ｆ_Ｋに対するこれらのパスに関連する伝搬チャネルＥＭ−ＲＥａの伝達関数の対応する複素係数を示す。信号ＴＤ_ｎ（ｔ）は、直接パス及びマルチパスによってもたらされる好ましくないゼロ・ドップラー効果信号を重ならせることによって構成される。これらの好ましくない信号は、「相関信号」と呼ばれる。
【数５】

は、少なくとも１つの移動対象ＣＢによる発信ＯＦＤＭ信号の後方散乱によってもたらされ、よって、ノンゼロ・ドップラー効果を受ける、受信されたＯＦＤＭ信号を示す。該ＯＦＤＭ信号は、その電力が、相関信号ＴＤ（ｔ）の電力と比較して非常に小さい、抽出されるべき好ましい信号を構成する。ｈ_Ｃは、対象ＣＢの狭帯域伝達関数であり、τは、直接パスと、対象によって反射されるパスとの間のパスの差を示し、νは対象のドップラー周波数である。
−Ｂ（ｔ）は、散乱(scatterer)と呼ばれる、干渉及び熱雑音信号などの相関ＯＦＤＭ信号以外の、好ましい帯域内で受信された信号を示す。
【００３４】
回路１３は、キャリア周波数Ｆ_０及びシンボル周期Ｔ_Ｓなどの発信信号のパラメータを、フレーム（図２）の最初の２つのシンボルＳ_１及びＳ_２の解析の関数として推定し、時間基準を構成するようにする。発信信号の周期Ｔ’_Ｓ及び各シンボルの期間Ｔ_Ｓを知っているので、チャネルの時間的な長さは、各ガード時間Δ内で受信された信号を解析することによって、先行の時間基準に同期させるプロセスから引き出される。これは、チャネルの時間的長さより長い。
【００３５】
受信信号は、次に、切り捨て回路１４で周期的に切り捨てられる。期間Ｔ_Ｓの受信シンボルの固定部分は、各周期Ｔ’_Ｓのガード時間Δ内で受信された信号部分を差し引くことにより、また具体的には、各周期で引き出されたチャネル長を差し引くことにより回復される。
【００３６】
期間Ｔ_Ｓの、受信されたデジタル・ベースバンド信号のそれぞれの部分は、次に、フィルタリング回路２の入力部で、フーリエアナライザ２１に印加される。アナライザは、ヒルベルト変換を用いて、各期間Ｔ_Ｓごとに、受信信号の実数(real)成分及び虚数(imaginary)成分を生成し、それら成分を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて解析して、切り捨て回路１４によって送出された各シンボルＳ_ｉの周波数スペクトルを供給するようにする。周波数ｆ_１〜ｆ_ｋに対するシンボルのＫ個のスペクトル線ＳＰ_１〜ＳＰ_ｋは、検出器３及び減算器２２の第１の入力に印加される。他の周波数と独立に発信された周波数に関連する各スペクトル線ＳＰ_Ｋによって搬送される情報は、一方では、対応するスペクトル線の符号化に、もう一方では、伝搬チャネルの伝達関数Ｈ_Ｋに関連する。
【００３７】
各シンボル・フレームの循環的な学習段階において、検出器３は、フレームの各シンボルのスペクトル線から、
【数６】

のように、基準信号ＳＲ（ｔ）のスペクトル線を引き出す。
【００３８】
【数７】

は、フレームのシンボルＳ_２〜Ｓ_Ｉの間に、線ＳＰ_ｋについて、伝搬チャネル伝達関数のＩ−１個の係数を平均したものである。つまり、事実上、
【数８】

であり、これにより、チャネルの伝達関数が、瞬時の振幅及び位相の変動にあまり依存しないようになるため、チャネルの伝達関数の推定が改善される。この平均化は、後方散乱された対象信号ＳＣ（ｔ）を無視することができ、よって、伝搬チャネル及び相関信号が特徴付けられることを意味する。雑音信号ｂ（ｔ）は、フレームにおいて受信された散乱の平均を示し、該散乱は、実質的に、散乱Ｂ（ｔ）より小さい変動を有する熱雑音から成る。
【００３９】
フレームに渡って平均化された伝達関数の係数
【数９】

を記憶した後、検出器３は、フレームに渡って平均化されたゼロ・ドップラー効果相関信号のスペクトル線、つまり、係数
【数１０】

に依存する信号ＳＲ（ｔ）の平均化された線を減算器２２のＫ秒の入力時に印加する。減算器は、フレームの各シンボルＳ_２〜Ｓ_Ｉに関連する受信信号のスペクトル線ＳＰ_１〜ＳＰ_Ｋから、信号ＳＲ（ｔ）の線を差し引く。減算器２２は、次に、フィルタ済み信号のスペクトル線を生成する。
Ｘ’（ｔ）＝ＳＣ（ｔ）＋Ｂ（ｔ）−ｂ（ｔ）
において、直接パス及びマルチパスによりもたらされたゼロ・ドップラー効果に寄与する相関信号は、各周波数ｆ_Ｋについて
【数１１】

を差し引くことにより除去される。
【００４０】
フィルタリング回路２で、信号Ｘ’（ｔ）の線は、シンセサイザ２３において、逆高速フーリエ変換ＦＦＴ^−１を用いて合成される。該シンセサイザ２３は、主に対象後方散乱信号ＳＣ（Ｔ）を有するデジタル信号Ｘ’（ｔ）のシンボルのストリームを再構成する。信号Ｘ’（ｔ）は、対象区別回路４に印加される。
【００４１】
これと平行して、発信信号レプリカ推定器５は、検出器３及び基準信号ＳＲ（ｔ）のスペクトル密度により推定されたチャネルの伝達関数の係数
【数１２】

を受信し、下記のように、発信信号のレプリカＲｅ（ｔ）を推定する。
【数１３】

【００４２】
仏国特許出願第２７７６４３８号に開示されているレーダ受信機のドップラー・チャネルと同様に、対象区別回路４は、ドップラー−距離相関器４１を含む。相関器４１内のドップラー・チャネルは、ドップラー効果のために、互いに対して予め決めた周波数オフセットが割り当てられている。ドップラー・チャネルは、周波数の変化により、フィルタリング信号Ｘ’（ｔ）の複数の速度事例を構成し、それぞれが、各キャリアｆ_１〜ｆ_Ｋについて、発信信号のレプリカＲｅ（τ）に相関させられている。合計後、角度集束回路４２は、移動対象の角度位置事例を決定する。最後に、一定誤警報処理（ＣＦＡＰ）回路４３は、探索中の移動対象についての位置及び速度データに関連する「プロット」を抽出する。
【００４３】
この第１の実施形態はバイスタティック・レーダについて説明されてきたが、モノスタティック・レーダに適用することもできる。この実施形態はまた、複数の受信アンテナ、つまり複数のフィルタリング操作を有するレーダに用いることができる。そのためには、フィルタリング回路２について、各受信アンテナに関連したＫ個のスペクトル線について、伝達関数係数
【数１４】

に依存するスペクトル線が差し引かれる。前記フィルタリング回路２においては、図６に示される回路４ｂと同様に、回路４のドップラー・チャネル内で平行に処理されるべきアンテナの数と同じ数のフィルタ済み信号Ｘ’（ｔ）が生成される。
【００４４】
図５を参照して上記に詳述される実施形態において、受信信号Ｘ’（ｔ）は、少なくとも１つのＣＯＦＤＭエミッタＥＭ及び受信機ＲＥａ間の直接パス及びマルチパスの寄与を除去するように処理される。しかし、必要周波数帯域における干渉及び熱雑音等の散乱は、相関器４１により処理される信号Ｘ’（ｔ）では除去されない。
【００４５】
図６に示される第２の実施形態においては、レーダ受信機ＲＥｂは、全ての相関した好ましくない信号及び散乱を排除しようとする。
【００４６】
ＣＯＦＤＭ信号用の受信機ＲＥｂは、それぞれ複数の受信機１２_１〜１２_Ｎに接続された複数の受信機アンテナ１１_１〜１１_Ｎを有する（このときＮ≧２である）。レーダ受信機ＲＥｂは、図５に示される受信機ＲＥａと同様の構造になっているが、回路１３ｂ、１４ｂ、２ｂ及び４ｂの間に、それぞれがアンテナ１１_１〜１１_Ｎに関連するＮ個の並列な受信チャネルを有する点で異なる。
【００４７】
検出器３及びレプリカ推定器５は変更されない。検出器３は、アンテナ１１_１〜１１_Ｎのうちの１つに関連する基準信号ＳＲ（ｔ）を、例えばアンテナ１１_１に接続された第１チャネルのＫ個のスペクトル線ＳＰ_１１〜ＳＰ_Ｋ１の関数として生成する。該スペクトル線は、切り捨て回路１４ｂにより供給されたＮ個の受信シンボルストリームを解析するアナライザ２１ｂにより送出される。推定器５は、対象区別回路４内のＮ個のドップラー−距離相関器４１ｂに印加される狭帯域発信信号レプリカＲｅ（ｔ）を生成する。
【００４８】
受信機ＲＥｂは、受信機ＲＥａと、好ましくないゼロ・ドップラー効果ＴＤ（ｔ）及び散乱Ｂ（ｔ）を除去する狭帯域フィルタリング回路２ｂにおいて実質的に異なる。
【００４９】
フィルタリング回路２ｂは、受信信号Ｘ_１（ｔ）〜Ｘ_Ｎ（ｔ）の各シンボルについて並列にＫ個のスペクトル線を生成するスペクトルアナライザ２１ｂと、相関器４１ｂにＮ個のフィルタ済み信号Ｘ’_１（ｔ）〜Ｘ’_Ｎ（ｔ）を供給するフーリエシンセサイザ２３ｂとの間に、連続して共分散行列計算モジュール２４ｂと、逆共分散行列計算モジュール２５ｂと、フィルタリングモジュール２６ｂとを有する。
【００５０】
アナライザ２１ｂによって送出された周波数ｆ_ｋの各線ＳＰ_ｋについて、モジュール２４ｂは、Ｎ×Ｎ共分散行列Ｒ_ｋを推定する。該Ｎ×Ｎ共分散行列Ｒ_ｋでは、所与のランクｎの行は、所与のアンテナ１１_ｎに関連する受信されたスペクトル線ＳＰ_ｋｎとＮ個のアンテナ１１_１〜１１_Ｎに関連する受信スペクトル線ＳＰ_ｋ１〜ＳＰ_ｋＮの共役との積でできており、積は、所定の期間中にシンボルについて平均化される。このとき、１≦ｎ≦Ｎである。前記積を平均化するための所定の期間は、シンボル期間Ｔ_Ｓよりかなり長いことが好ましく、例えば、フレームの期間、つまり、Ｉ−１個のシンボルＳ_２〜Ｓ_Ｉにわたって平均化される積である。多数のシンボル、つまり、フレームを構成する約１００のシンボルにわたる前記積の平均化は、アンテナによって受信される、高レベルの好ましくない信号に対して対象信号を無相関にする。スペクトル線の相互直交関係によって、共分散行列Ｒ_１〜Ｒ_Ｋは符号化に依存しなくなる。
【００５１】
次に、モジュール２５ｂは、Ｋ個の共分散行列の逆行列Ｒ_１ ^−１〜Ｒ_Ｋ ^−１を引き出し、記憶する。これらのＫ個のＮ×Ｎ逆行列は、モジュール２６ｂにおいてＫ個のフィルタとして使用されて、スペクトルアナライザ２１ｂによって送出された、それぞれが、Ｎ個のスペクトル線ＳＰ_１１〜ＳＰ_１ＮからＳＰ_Ｋ１〜ＳＰ_ＫＮを有するＫ個の各グループをフィルタリングする。よって、所与の周波数ｆ_ｋについて受信されたＮ個のスペクトル線ＳＰ_ｋ１〜ＳＰ_ｋＮの各グループは、フィルタによってフィルタされ、該フィルタは、各シンボルについて、そのシンボルについて受信されたＮ個のスペクトル線ＳＰ_ｋ１〜ＳＰ_ｋＮから成る列ベクトルと周波数ｆ_ｋと逆行列Ｒ_ｋ ^−１との積を供給する。フィルタリングモジュール２６ｂにより供給されたＫ個のフィルタリング信号のＮ個のグループは、次に、Ｎ個のシンボル時間信号Ｘ’_１（ｔ）〜Ｘ’_Ｎ（ｔ）を相関器４１ｂに送出するシンセサイザ２３ｂに印加される。対象区別回路４ｂでは、Ｎ個の相関器４１ｂの後に角度集束回路４２ｂ及びＣＦＡＰ回路４３ｂが続く。
【００５２】
信号Ｘ’_１（ｔ）〜Ｘ’_Ｎ（ｔ）の照射図は、図７に示されるように、相関したＯＦＤＭ信号及び散乱が受信される方向に、盲目軸、つまり「ギャップ」を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】発信されたＣＯＦＤＭ信号における連続するシンボルのタイミング図である。
【図２】ＣＯＦＤＭ信号フレームのタイミング図である。
【図３】エミッタ及び受信機の間のパス、つまり、直接パス、マルチパス、及び対象によって反射したパスを示す図である。
【図４】相関器の出力への様々な寄与（直接パス、マルチパス、対象、雑音）の出力を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に従う１個のアンテナを有するレーダ受信機の概略ブロック図である。
【図６】複数のアンテナが図５に従う、レーダ受信機の概略ブロック図である。
【図７】レーダ受信機の第２の実施形態のアンテナ・アレイの照射図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、１ｂ受信信号整形手段
２、２ｂ相関信号フィルタリング回路
３信号検出器
４、４ｂ対象区別回路
５信号レプリカ推定器
１１_１〜１１_Ｎ受信アンテナ
１２_１〜１２_Ｎ受信段階
１３、１３ｂ発信パラメータ及びチャネル推定回路
１４、１４ｂ切り捨て回路
２１フーリエアナライザ
２２減算器
２３、２３ｂシンセサイザ
２４ｂ共分散行列計算モジュール
２５ｂ逆共分散行列計算モジュール
２６ｂフィルタリングモジュール
４１、４２ｂドップラー−距離相関器
４２、４２ｂ角度集束回路
４３、４３ｂ誤警報処理（ＣＦＡＰ）回路

Claims

伝搬チャネル（ＥＭ〜ＲＥ）を介して受信され、それぞれが符号化された直交キャリア（ｆ_１〜ｆ_ｋ）上に発信された、シンボルのフレームを有する受信無線信号を処理し、前記受信信号をデジタルシンボル信号（Ｘ、Ｓ_１〜Ｓ_Ｉ）に変換する整形手段（１；１ｂ）と、移動対象を区別するためのドップラー−距離相関手段（４；４ｂ）とを有するレーダ受信機において、
シンボル信号（Ｘ）における少なくとも好ましくないゼロ・ドップラー効果信号（ＴＤ）を除去するためのフィルタリング手段（２；２ｂ）を有し、対象（ＣＢ）により後方散乱された信号（ＳＣ）を実質的に含むフィルタ済み信号（Ｘ’）を相関手段（４；４ｂ）に印加することを特徴とするレーダ受信機。
前記フィルタリング手段（２）は、
前記直交キャリア（ｆ_１〜ｆ_ｋ）に対応する前記シンボル信号（Ｘ）のスペクトル線（ＳＰ_１〜ＳＰ_Ｋ）を生成する手段（２１）と、
前記スペクトル線のそれぞれの前記伝搬チャネルの伝達関数

の係数を推定することにより前記好ましくないゼロ・ドップラー効果信号（ＴＤ）を検出する手段（３）と、
前記推定された伝達関数の係数から引き出された前記好ましくないゼロ・ドップラー効果信号（ＴＤ）の前記スペクトル線を前記シンボル信号（ＳＰ_１〜ＳＰ_Ｋ）から差し引く手段（２２）と、
前記差し引く手段（２２）により生成された前記スペクトル線を前記フィルタ済み信号（Ｘ’）に合成させる手段（２３）と
を有することを特徴とする請求項１に記載のレーダ受信機。
前記好ましくない信号（ＴＤ）の前記スペクトル線は、前記シンボル信号の前記スペクトル線（ＳＰ_１〜ＳＰ_Ｋ）から差し引かれる前に、前記検出する手段（３）においてシンボルごとに推定され、フレームごとに平均化されることを特徴とする請求項２に記載のレーダ受信機。
発信信号レプリカ（Ｒｅ）を前記好ましくないゼロ・ドップラー効果信号（ＴＤ）の前記スペクトル線の関数として推定する手段（５）を有し、該推定されたレプリカは、前記ドップラー−距離相関手段（４）において前記フィルタ済み信号（Ｘ’）に相関されることを特徴とする請求項２又は３に記載のレーダ受信機。
請求項１に記載のレーダ受信機であって、前記形成手段（１ｂ）は、複数の受信機手段（１１_１、１２_１〜１１_Ｎ、１２_Ｎ）を有し、かつ、該受信機手段により受信された複数の信号を、デジタルシンボル信号（Ｘ_１〜Ｘ_Ｎ）へ形成するレーダ受信機において、
前記フィルタリング手段（２ｂ）は、前記直交キャリア（ｆ_１〜ｆ_ｋ）にそれぞれ対応する前記シンボル信号（Ｘ_１〜Ｘ_Ｎ）のスペクトル線のグループ（ＳＰ_１１〜ＳＰ_１ＮからＳＰ_ＫＩ〜ＳＰ_ＫＮ）を生成するための手段（２１ｂ）と、
それぞれのキャリア（ｆ_ｋ）に関連してグループ毎に２つずつのスペクトル線（ＳＰ_ＫＩ〜ＳＰ_ＫＮ）の積に依存する共分散行列（Ｒ_１〜Ｒ_Ｋ）を推定する手段（２４ｂ）と、
前記共分散行列の反転行列（Ｒ_１ ^−１〜Ｒ_Ｋ ^−１）を推定する手段（２５ｂ）と、
フィルタ済みスペクトル線のグループを生成するために、それぞれが前記キャリア（ｆ_１〜ｆ_ｋ）に関連する前記スペクトル線のグループを、線のグループとそれぞれの逆行列とを乗ずることによってフィルタリングする手段（２６ｂ）と、
前記フィルタ済みスペクトル線のグループを、前記相関手段（４ｂ）に印加される対象（ＣＢ）により後方散乱された信号を実質的に含むフィルタ済みシンボル信号（Ｘ’_１〜Ｘ’_Ｎ）に合成する手段（２３ｂ）と
を含むことを特徴とするレーダ受信機。
前記共分散行列（Ｒ_１〜Ｒ_ｋ）が決まる前記スペクトル線の積は、シンボルのスペクトル線によって決まり、各フレームにわたって平均化されることを特徴とする請求項５に記載のレーダ受信機。
発信信号レプリカ（Ｒｅ）を、前記好ましくないゼロ・ドップラー効果信号の前記伝搬チャネルの伝達関数の係数を推定することにより前記シンボル信号（Ｘ_１）の１つのスペクトル線（ＳＰ_１１〜ＳＰ_Ｋ１）の関数として推定する手段（３、５）を有し、前記推定されたレプリカは、前記相関手段（４ｂ）でフィルタ済みシンボル信号（Ｘ’_１〜Ｘ’_Ｎ）に相関されることを特徴とする請求項５又は６に記載のレーダ受信機。