JP2011525729A

JP2011525729A - 適応的相関付け

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Publication number: JP2011525729A
Application number: JP2011512577A
Authority: JP
Inventors: チェスター，デイヴィッド，ビー; マイケルズ，アラン，ジェイ
Original assignee: Harris Corp
Current assignee: Harris Corp
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2011-09-22
Also published as: EP2294518A2; CA2726448A1; US20090296860A1; KR101253870B1; EP2294518B1; WO2009149051A3; KR20110028321A; WO2009149051A2; US8064552B2

Abstract

受信信号のサンプルと内的に生成された／記憶されているサンプル・シーケンス（IGSSS）のサンプルとを相関付ける方法が提供される。本方法は、第一の解像度の相関付け状態の第一の反復工程を実行する段階を含む。第一解像度の相関付けは、受信信号からサンプルの第一のN個のセットを選択する段階；IGSSSからサンプルの第一のセットを選択する段階；サンプルの前記N個のセットのそれぞれを並行してサンプルの前記第一のセットと相関付けして、その間に相関が存在するかどうかを判定する段階を含む。サンプルの前記N個のセットの一つとサンプルの前記第一のセットの間に相関が存在しないと判定された場合、第一の解像度の相関付け状態の第二の反復工程が実行される。サンプルの前記N個のセットの一つとサンプルの前記第一のセットの間に相関が存在すると判定された場合、第二の解像度の相関付け状態の第一の反復工程が実行される。

Description

本発明は、通信システムにおいて使用する相関付け技法およびこれを実装するシステムに関する。より詳細には、本発明は、諸送信機から送信される通信を同期する、信号送信遅延を補正する、ある種のチャネル障害（マルチパスなど）を検出するといった通信アプリケーションのための精確かつ効率的な相関付け技法に関する。

通信システムにおいて、受信機の相関付け装置において相関付け技法（correlation techniques）が実装される。相関付け技法は、送信機から送信される信号および受信機で受信される信号のタイミングおよび位相情報を得るために用いられる。このタイミングおよび位相情報は、送信時間遅延、信号送信プロセスにおいて発生する搬送波位相オフセットおよび単一送信プロセスにおいて発生する多重チャネル経路について補正するために使われる。より詳細には、タイミング情報は送信経路において発生する伝搬時間遅延について補正するために使われる。本稿において使われる「送信経路」の用語は、データ通信がたどる、通信システムの送信機と受信機の間の経路をいう。経路は、これに限られないが、送信機と受信機の間に存在する通信リンクを含むことができる。位相情報は、送信プロセスにおける搬送波位相オフセットを補正するために使われる。

当技術分野において、多様な相関付け技法を実装する既知の多くの装置がある。一つのそのような装置は、図１に示されるようなパイプライン式相関器である。パイプライン式相関器は、リアルタイムで受信信号を相関付けるよう構成される。これに関し、パイプライン式相関器は複数の遅延装置、複数の乗算器および合計器をなす複数の加算器から構成されることができることは理解しておくべきである。図１に示されるように、受信信号のサンプルが遅延装置に通信される。本稿において使われる用語「サンプル」は、先行するデジタル信号処理において連続信号から得られる直交デジタル値（quadrature digital value）をいう。遅延装置は、そうしたサンプルを、所定量だけ時間的に遅延させるよう構成される。記憶されたサンプルが複素乗算器に通信される。記憶されたサンプル1,…,Nは、受信信号または擬似乱数列のデジタル信号処理から得られるデジタル値であることができる。

乗算器は、記憶されたサンプル1,…,Nにリアルタイム受信信号を静的に乗算するよう構成される。これに関し、各乗算器は、複素乗算演算を使って積を計算するよう構成されていることは理解しておくべきである。たとえば、第一の乗算器は記憶されているサンプルNに受信信号の時間遅延されたサンプルS_Nを乗算するよう構成される。第二の乗算器は記憶されているサンプルN−1に時間遅延されたサンプルS_N-1を乗算するよう構成される、などとなっている。

乗算器はまた、複素乗算演算の積を合計器に通信するようにも構成される。それらの積を受け取ると、合計器はそれらを足し合わせ、相関値を得る。相関値の絶対値が所定の閾値より小さければ、その相対遅延は正しくないと見なされる（すなわち、所望される信号が位置特定されたとは考えられない）。相関値の絶対値が所定の閾値より大きければ、その相対遅延は正しいと見なされる（すなわち、所望の信号または相関ピークが位置特定された）。

このパイプライン式相関技法の利点にもかかわらず、これはある種の欠点がある。たとえば、このパイプライン式構成は、リアルタイム・プロセスであり、これは相関インデックス値の処理後の検証を妨げる。はいってくる信号がひとたび、記憶されているまたは内的に生成された値との理想的な相関ピークを過ぎると、その信号は再び相関付けることができない。より具体的には、パイプライン式相関付けには、サンプルを変える能力および疑われる相関ピークをダブルチェックする能力といった動的な能力がない。このパイプライン式構成はまた、ハードウェア集約的であり、あらゆる可能な値が完全長の相関を使うので計算的に非効率的である。相関ピークを得るのに必要とされる演算処理の期待される数は、不確定性窓および相関長の両方とともに線形に増大する。本稿で使われる「不確定性窓（uncertainty window）」という句は、可能な最小および最大の信号遅延を含む、境界で区切られた時間的範囲をいう。信号を取得するのを確実にするためには、不確定性窓全体にわたる相関付けが要求される。このパイプライン式構成はさらに、N個の専用または再利用される乗算器を必要とすることによって、ハードウェア集約的でもある。これに関し、パイプライン式構成はクロック・サイクル当たり一つの相関値しか生成できないことを理解しておくべきである。相関値は、すべての積の和を表し、ここで、ハードウェア積の数が相関の長さである。

以上に鑑み、改善された効率の相関付け技法を実装する方法およびシステムが必要とされている。また、相関のサイズを緩和することによって相関インデックス値の検証を許容する、改善された相関付け技法も必要とされている。改善された相関付け技法はまた、従来の相関付け技法ほどハードウェア集約的でないことが必要である。改善された相関付け技法はさらに、従来の相関付け技法より計算的に効率的である必要がある。

受信信号のサンプルと内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスのサンプルとを相関付ける〔相関を調べる〕方法が提供される。本方法は、低解像度相関付けの第一の反復工程を実行する段階を含む。低解像度相関付けは、受信信号から受信信号サンプルの第一のN個のセットを選択する段階を含む。低解像度相関付けはまた、内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスから参照サンプルの第一のセットを選択する段階をも含む。低解像度相関付けはさらに、受信信号サンプルの第一のN個のセットのそれぞれを並行して参照サンプルの前記第一のセットと相関付けして、その間に十分な相関が存在するかどうかを判定する段階を含む。受信信号サンプルの第一のN個のセットおよび参照サンプルの前記第一のセットが同数のサンプルを有することを理解しておくべきである。

低解像度相関付けにおいて受信信号サンプルの第一のN個のセットのうちの少なくとも一つと参照サンプルの前記第一のセットとの間に十分な相関が存在すると判定された場合、より高い解像度の相関付けが実行される。より高い解像度の相関付けは：（ａ）受信信号から受信信号サンプルの第二のN個の独立なセットを選択する段階と；（ｂ）内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスから独立な参照サンプルの第二のセットを選択する段階を含む。受信信号サンプルの第二のN個のセットおよび参照サンプルの前記第二のセットは同数のサンプルを有する。受信信号サンプルの第二のＮ個のセットは、受信信号サンプルの第一のN個のセットよりも多数のサンプルを含む。受信信号サンプルの第二のN個のセットは、参照サンプルの第二のセットに含まれるサンプルに比較して時間的に等しい相対遅延のサンプルを含む。

前記より高い解像度の相関付けはまた、受信信号サンプルの第二のN個のセットのそれぞれを並行して参照サンプルの前記第二のセットと比較して、その間に十分な相関が存在するかどうかを判定することを含む。受信信号サンプルの第二のN個のセットのうちの少なくとも一つと参照サンプルの前記第二のセットとの間に十分な相関が存在すると判定された場合、相関インデックス値が計算される。

受信信号サンプルの第一のN個のセットのうちの少なくとも一つと参照サンプルの前記第一のセットとの間に十分な相関が存在しないと判定された場合、前記低解像度相関付けの次の反復工程が実行される。低解像度相関付けの次の反復工程は：（ａ）受信信号から受信信号サンプルの第二のN個のセットを選択する段階と；（ｂ）内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスから参照サンプルの第二のセットを選択する段階を含む。受信信号サンプルの第二のN個のセットおよび参照サンプルの前記第二のセットは同数のサンプルを有する。受信信号サンプルの第二のＮ個のセットは、受信信号サンプルの第一のN個のセットと同数サンプルを含む。受信信号サンプルの第二のN個のセットは、受信信号サンプルの第一のN個のセットに含まれるサンプルに比較して時間的に遅延されているサンプルを含む。

以下の図面を参照して実施形態について述べる。図面を通じて、同様の参照符号は同様の項目を表す。

従来のパイプライン式相関器のブロック図である。本発明を理解するのに有用な適応相関付け装置のブロック図である。図２の適応相関付け装置によって実行される相関付けプロセスの概念図である。図２の適応相関付け装置によって実行される並列処理を用いる相関付けプロセスの概念図である。図２の適応相関付け装置によって実行される状態ベースの相関付けプロセスの概念図である。図３ないし図５の相関付けプロセスを実装する適応相関付け装置のより詳細なブロック図である。本発明を理解するのに有用な状態機械の例示的な実施形態の図である。図６の適応相関付け装置によって実行される、状態s_iの反復工程I_iの間の相関付けプロセスの図解である。

ここで図２を参照すると、適応相関付け装置２００の図が与えられている。適応相関付け装置２００は、受信信号を内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンス（internally generated or stored sample sequence）と同期させるよう構成された受信機において実装できる。本稿で使われる「サンプル」の用語は、連続信号から得られるデジタル値をいう。適応相関付け装置２００は、内的に生成されたまたは記憶されている信号に対する受信信号の時間遅延および位相シフト情報を得るための動作を実行することを理解しておくべきである。この時間遅延および位相シフト情報は以下では相関値と称される。本稿で使われている「相関ピーク値」という句は、受信信号と内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスとの間の最大の相関を与える相対的な時間遅延および位相シフトをいう。本稿で使われている「相関インデックス値」という句は、受信信号と内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスとの間の、しばしばサンプル単位で測られる、相対遅延をいう。

理解されるはずだが、相関ピーク値および相関インデックス値は適応相関付け装置２００からサンプリング装置（図示せず）に通信されることができる。サンプリング装置（図示せず）は、信号送信プロセスにおいて発生する送信時間遅延について補正するために、相関ピーク値および相関インデックス値を利用するよう構成されることができる。より具体的には、相関インデックス値は、送信経路において発生する伝搬時間遅延について補正するために使用できる。相関ピーク値のシーケンスは、送信の際に発生する搬送波周波数位相シフトについて補正するためにも使用できる。本稿で使われている「送信経路（transmission path）」という句は、データ通信がたどる通信システムの送信機と受信機の間の経路をいう。経路は、これに限られないが、送信機と受信機の間に存在する通信リンクを含むことができる。

ここで図３を参照すると、適応相関付け装置２００によって実行されることのできる相関付けプロセスの概念図が与えられている。信号サンプルの二つの十分大きなシーケンスが図３に描かれている。信号サンプルの第一のシーケンスは外的に受信された信号からのものである。信号サンプルの第二のシーケンスは内的に生成されたまたは記憶されている信号からのものである。信号サンプルの第一および第二のシーケンスは、内部メモリに記憶されていてもよく、内部バッファに記憶されていてもよく、および／またはリアルタイムで取得されてもよい。相関付けプロセスは、低解像度相関付け、中解像度相関付けおよび詳細解像度相関付けを含む。本稿で使われている「低解像度相関付け」という句は、受信信号のN1個のサンプルと内的に生成されるまたは記憶されているサンプル・シーケンスのN1個のサンプルとの間の相関に関する。本稿で使われている「中解像度相関付け」という句は、受信信号のN2個のサンプルと内的に生成されるまたは記憶されているサンプル・シーケンスのN2個のサンプルとの間の相関に関する。本稿で使われている「詳細解像度相関付け」という句は、受信信号のN3個のサンプルと内的に生成されるまたは記憶されているサンプル・シーケンスのN3個のサンプルとの間の相関に関する。N1、N2およびN3の値はみな整数であり、N3＞N2＞N1である。

低解像度相関付けは、受信信号からのサンプルの第一のセットAおよび内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスからのサンプルの第一のセットDを選択することを含む。サンプルのセットA、Dが同数のサンプルを含むことを注意しておくべきである。低解像度相関付けは、受信信号からのサンプルの第一のセットAを、内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスからのサンプルの第一のセットDと比較することも含む。

サンプルのセットAおよびDの間に十分な相関が存在する場合、中解像度相関付けが実行される。このコンテキストにおいて、「十分な」相関は、サンプル・セットAおよびDから得られる相関値と比較される閾値として、ユーザーによって定義される。より大きなサイズのサンプル・セットについて、対応してより大きな閾値が選ばれることを注意しておくべきである。中解像度の相関付けは、受信信号からのサンプルの第二のセットBおよび内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスからのサンプルの第二のセットEを選択することを含む。サンプルのセットB、Eが同数のサンプルを含むことを注意しておくべきである。しかしながら、サンプルのセットB、Eは、サンプルの第一のセットA、Dよりは多数のサンプルを含む。また、サンプルの第二のセットB、Eはサンプルの第一のセットA、Dに対して独立なサンプルを含むことも注意しておくべきである。サンプルの第二のセットB、Eを選択すると、中解像度相関付けは、サンプルのセットB、Eの間に十分な相関が存在するかどうかを判定するためのサンプルのセットB、Eの比較に進む。

サンプルのセットB、Eの間に十分な相関が存在する場合、詳細解像度相関付けが実行される。詳細解像度の相関付けは、受信信号からのサンプルの第三のセットCおよび内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスからのサンプルの第三のセットFを選択することを含む。サンプルの第三のセットC、Fが同数のサンプルを含むことを注意しておくべきである。しかしながら、サンプルの第三のセットC、Fは、サンプルの第二のセットB、Eよりは多数のサンプルを含む。また、サンプルの第三のセットC、Fはサンプルの第一のセットA、Dおよびサンプルの第二のセットB、Eの両方に対して独立なサンプルを含むことも注意しておくべきである。サンプルの第三のセットC、Fを選択すると、詳細解像度相関付けは、サンプルのセットC、Fの間に十分な相関が存在するかどうかを判定するためのサンプルのセットC、Fの比較に進む。サンプルのセットC、Fの間に十分な相関が存在する場合、相関ロックが達成され、相関インデックス値が計算される。この適応相関付けプロセスの間に中間相関付け段階がいくつ利用されてもよいことを注意しておくべきである。本発明は、粗い、中程度の、および詳細な解像度相関付けに限定されるものではない。次の相関付けプロセスは、この相関インデックス値を受信機に通信した後に開始されうる。

サンプル・セットA/D、B/EまたはC/F間で相関ピーク値が計算され、相関ピーク値があらかじめ定義された閾値を超えないときは常に、相関付けプロセスは十分な相関が存在しないという判断をもって終了する。相関付けプロセスは、十分な相関が見出されるまでサンプル・セットA、BおよびCを時間的に整数個のサンプルだけステップし、プロセスを繰り返したのち再開する。どの相関も十分であると判定されない場合、相関付けプロセスは「ロック」を達成しない。このコンテキストにおいて、「相関付けロック（correlation lock）」は、高い確度をもっての二つの信号の間の相対遅延の適正な判定をいう。相関ロックは偽陽性であることがある。偽陽性を減らすことは、適応相関の恩恵の一つである。本稿で使われている「高い確度」という句は、受信信号タイミングが参照のタイミングに近くないとき、あるいは受信信号が存在しないときにロックが宣言されている可能性が低く、受信信号タイミングが参照信号にほぼ等しいときに相関ピークが検出されていない可能性が同様に低いことを意味する。

当業者は、図３との関連で上記した相関付けプロセスが、種々の時間遅延におけるサンプルのN個のセットについてシリアルに実行される場合、それでもかなりの処理量を必要とすることがあることを理解できる。しかしながら、処理時間を改善するために並列な処理アーキテクチャを利用できる。並列処理アーキテクチャを実装する相関付けプロセスの概念図が図４に与えられている。図示した例では、Nは8に等しい。しかしながら、本発明はこの点に関して限定されるものではない。

ここで図４を参照すると、相関付けプロセスは低解像度相関付け、中解像度相関付けおよび詳細解像度相関付けを含む。低解像度相関付けは、受信信号からのサンプルのN個のセットおよび内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスからのサンプルの第一のセットを選択することを含む。サンプルのセット1,…,8,25は同数のサンプルを含むことを注意しておくべきである。低解像度相関付けは、受信信号からのサンプルのセット1,…,8のそれぞれを、内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスからのサンプルの第一のセット25と、並行して比較してそれらの間に相関が存在するかどうかを判定することも含む。低解像度相関付けは、全部でN＝8個の複素乗算器を使って提供されることができる。

サンプルのセット1,…,8のうちの少なくとも一つとサンプルのセット25との間に十分な相関が存在する場合、中解像度相関付けが実行される。中解像度相関付けは、受信信号からのサンプルの次のN個のセットおよび内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスからのサンプルの第二のセットを選択することを含む。サンプルのセット9,…,16,26は同数のサンプルを含むことを注意しておくべきである。ただし、サンプルのセット9,…,16,26はサンプルのセット1,…,8,25より多数のサンプルを含む。サンプルのセット9,…,16,26は有利には、サンプルのセット1,8,…,25に含まれるサンプルに対して独立なサンプルを含んでいることも注意しておくべきである。サンプルのセット9,…,16,26を選択すると、中解像度相関付けは比較ステップに進む。この比較ステップは、サンプルのセット9,…,16のそれぞれをサンプルのセット26と、並行して比較して、その間に十分な相関が存在するかどうかを判定することも含む。

サンプルのセット9,…,16のうちの少なくとも一つとサンプルのセット26との間に十分な相関が存在する場合、詳細解像度相関付けが実行される。詳細解像度相関付けは、受信信号からのサンプルの次のN個のセットおよび内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスからのサンプルの第三のセットを選択することを含む。サンプルのセット17,…,24,27は同数のサンプルを含むことを注意しておくべきである。ただし、サンプルのセット17,…,24,27はサンプルのセット9,…,16,26より多数のサンプルを含む。サンプルのセット17,…,24,27は有利には、サンプルのセット9,…,16,26に含まれるサンプルに対して独立なサンプルを含んでいることも注意しておくべきである。サンプルのセット17,…,24,27を選択すると、詳細解像度相関付けは比較ステップに進む。この比較ステップは、サンプルのセット17,…,24のそれぞれをサンプルのセット27と、並行して比較して、その間に十分な相関が存在するかどうかを判定することも含む。あるサンプルのセット17,…,24とサンプルのセット27との間に十分な相関が存在する場合、相関ピーク値および相関インデックス値が計算され、次のプロセスが始まる。

当業者は、図４との関連で上記した相関付けプロセスが、相関インデックス値を検証する能力を例示していないことを理解できる。これに関し、図４は低解像度相関付けから中解像度相関付けおよび中解像度相関付けから詳細解像度相関付けへ遷移する能力を例示していることが理解されるはずである。図４は、中解像度相関付けから低解像度相関付けまたは詳細解像度相関付けから低解像度相関付けへ遷移する能力は例解していない。しかしながら、状態ベースの相関付けプロセスは、相関インデックス値の検証を可能にするために状態ベースの相関付けプロセスを用いることができる。状態ベースの相関付けプロセスの概念図が図５に与えられている。

ここで図５を参照すると、状態ベースの相関付けプロセスは、低解像度相関付け状態s₀の第一の反復工程I₁の実行をもって始まる。この低解像度相関付け状態s₀において、受信信号からサンプルのN個のセットが選択される。また、サンプルの第一のセットが内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスから選択される。サンプルのセットa,…,h,yが同数のサンプルを含んでいることを注意しておくべきである。状態ベースの相関付けプロセスはまた、受信信号からのサンプルのセットa,…,hのそれぞれを、内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスからのサンプルの第一のセットyと、並行して比較して、それらの間に十分な相関が存在するかどうかを判定することも含む。

サンプルのセットa,…,hのうちの少なくとも一つとサンプルのセットyとの間に十分な相関が存在する場合、状態は、低解像度相関付け状態s₀から中解像度相関付け状態s₁に遷移させられる。中解像度相関付け状態s₁の第一の反復工程I₁の間に受信信号からサンプルの次のN個のセットが選択される。また、サンプルの第二のセットが内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスから選択される。サンプルのセットi,…,p,zは同数のサンプルを含むことを注意しておくべきである。ただし、サンプルのセットi,…,p,zはサンプルのセットa,…,h,yより多数のサンプルを含む。サンプルのセットi,…,p,zは有利には、サンプルのセットa,…,h,yに対して独立なサンプルを含むよう選択されることも注意しておくべきである。サンプルのセットi,…,p,zを選択すると、サンプルのセットi,…,pのそれぞれは、サンプルのセットzと、並行して比較され、その間に十分な相関が存在するかどうかが判定される。

サンプルのセットi,…,pとサンプルのセットzとの間に十分な相関が存在しない場合、状態は中解像度相関付け状態s₁から低解像度相関付け状態s₀に遷移させられる。低解像度相関付け状態s₀の第二の反復工程I₂の間、受信信号からサンプルの次のN個のセットq〜xが選択される。また、サンプルの第三のセットzzが内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスから選択される。サンプルのセットq,…,x,zzは同数のサンプルを含むことを注意しておくべきである。サンプルのセットq,…,x,zzはサンプルのセットa,…,h,yに含まれるサンプルと比較して異なる相対時間遅延をもつサンプルを含むことも注意しておくべきである。サンプルのセットq,…,x,zzを選択すると、相関付けプロセスは比較ステップに進む。この比較ステップは、サンプルのセットq,…,xのそれぞれを、サンプルのセットzzと、並行して比較して、その間に相関が存在するかどうかを判定することを含む。サンプルのセットq,…,xのうちの少なくとも一つとサンプルのセットzzとの間に相関が存在する場合、（１）低解像度相関付け状態s₀から中解像度相関付け状態s₁に状態が遷移させられ、（２）中解像度相関付け状態s₁の第二の反復工程が実行される。

ここで図６を参照すると、図３〜図５との関連で上記した相関付けプロセスを実装する適応相関付け装置２００の例示的なアーキテクチャが与えられている。図６に示されるように、適応相関付け装置２００は、状態機械６０２、カウンタ装置６０４、バッファ・メモリ６０６、６０８、複素乗算器‐累積器（CMACC: complex multiplier-accumulator）装置６１０、閾値装置６１４および加算器６１６からなる。挙げられた構成要素のそれぞれは当業者にはよく知られており、よって本稿において詳細に述べることはしない。しかしながら、読者が本発明を理解するのを助けるために、適応相関付け装置２００について手短に論じておく。

再び図６を参照すると、状態機械６０２は複数の状態s₀,s₁,s₂の間で遷移するよう構成される。より詳細には、状態機械６０２は、閾値装置６１４から通信される制御信号に応答して適応相関付け装置２００の状態s₀,s₁,s₂を変えるよう構成される。そのような状態構成設定は、相関インデックス値の検証を許容することを注意しておく。この検証機能は、適応相関付け装置２００の議論が進むにつれて明白となるであろう。状態機械６０２については図７との関連で下記でより詳細に述べる。

状態機械６０２の例示的な実施形態の状態図が図７に与えられる。ここで図７を参照するに、状態機械は、閾値装置６１４から通信される制御信号に応答して適応相関付け装置２００の状態s₀,s₁,s₂を変えるよう構成される。状態機械６０２は、適応相関付け装置２００の状態を、低解像度相関付け状態s₀から中解像度相関付け状態s₁に、あるいは中解像度相関付け状態s₁から詳細解像度相関付け状態s₂に変えることができる。同様に、前記制御信号に応答して、状態機械６０２は、適応相関付け装置２００の状態を低解像度相関付け状態s₀に戻すことができる。あるいはまた、状態機械６０２は、適応相関付け装置２００の状態を、中解像度相関付け状態s₁から低解像度相関付け状態s₀に、あるいは詳細解像度相関付け状態s₂から低解像度相関付け状態s₀に変えることができる。それでも、本発明はこの点に関して限定されるものではない。

当業者は、図７との関連で上記した相関付けプロセスは、中間的なまたは検証相関付け段階をいくつ使って実装されることもできる、したがって相関ロックを達成する前にいくつの相関付け状態s_iを使って実装されることもできることを理解できる。

再び図６を参照するに、カウンタ装置６０４は、あらかじめ定義された順序でバッファ・メモリ６０６からサンプルのセットを読むためにメモリ・アドレスを指定するよう構成される。カウンタ装置６０４は、あらかじめ定義された順序でバッファ・メモリ６０８からサンプルのセットを読むためにメモリ・アドレスを指定するようにも構成される。これに関し、カウンタ装置６０４は、複数のカウンタ６０４₁、６０４₂、…、６０４_iから構成されていることができることは理解しておくべきである。カウンタ６０４₁、６０４₂、…、６０４_iはクロック信号に応答して一つまたは複数の整数値によってインクリメントするよう構成されたアップ・カウンタ（up counter）であることができる。カウンタ６０４₁、６０４₂、…、６０４_iのそれぞれは、特定の状態s₀,s₁,…,s_iの間にあらかじめ定義された順序でバッファ・メモリ６０６からのサンプルおよびバッファ・メモリ６０８からのサンプルのセットを読むためにメモリ・アドレスを指定するよう、提供される。

これに関し、適応相関付け装置２００がその初期状態s₀にあるときにカウンタ６０４₁が利用されることができることは理解しておくべきである。カウンタ６０４₁はベース・インデックス値から整数値n₁までインクリメントするよう構成されることができる。本稿で使われている「ベース・インデックス値」の句は、バッファ・メモリの初期アドレスおよび／または受信信号の最初のサンプルを表す整数値をいう。ベース・インデックス値は、適応相関付け装置２００がその初期状態s₀に遷移させられた回数に従って選択されることができる。たとえば、適応相関付け装置２００が初期状態s₀の第一の反復工程I₁にある場合、ベース・インデックス値は0に等しい。適応相関付け装置２００が初期状態s₀の第二の反復工程I₂にある場合、ベース・インデックス値は8のような、最初の0でない整数値に等しい。適応相関付け装置２００が初期状態s₀の第三の反復工程I₃にある場合、ベース・インデックス値は16のような、第二の0でない整数値に等しい。それでも、本発明はこの点で限定されるものではない。

再び図６を参照するに、適応相関付け装置２００がその第二の状態s₁にあるときにカウンタ６０４_２が利用されることができる。カウンタ６０４₂は整数値(n₁＋1)から整数値n₂までインクリメントするよう構成されることができる。同様に、適応相関付け装置２００がその第三の状態s₂にあるときにカウンタ６０４₃が利用されることができる。カウンタ６０４₃は整数値(n₂＋1)から整数値n₃までインクリメントするよう構成されることができる。以下同様である。

バッファ・メモリ６０６は、複数の受信信号サンプルを受信し、これを逐次的なアドレスをもつ記憶位置に記憶するよう構成される。バッファ・メモリ６０６はまた、毎クロック・サイクルに、カウンタ装置６０４によって定義される順序で、CMACC装置６１０にサンプルのセットを通信するようにも構成される。バッファ・メモリ６０８は、内的に生成されたまたは以前に記憶されたサンプル・シーケンスのサンプルを、逐次的なアドレスをもつ記憶位置に記憶するよう構成される。バッファ・メモリ６０８は、毎クロック・サイクルに、カウンタ装置６０４によって定義される順序で、CMACC装置６１０に単一のサンプルを通信するようにも構成される。

CMACC装置６１０は、クロック・サイクルごとにバッファ・メモリ６０６からサンプルのセットを受信するよう構成される。CMACC装置６１０はまた、クロック・サイクルごとにバッファ・メモリ６０８からサンプルを受信するようにも構成される。CMACC装置６１０はさらに、複数の複素乗算および累積を実行するよう構成される。これに関し、CMACC装置６１０は複数の複素乗算‐累積器（CMACC）６１２₁、…、６１２_Nから構成されることができることは理解しておくべきである。各CMACC ６１２₁、…、６１２_Nが複素乗算‐累積プロセスを実行するよう構成される。これに関し、各CMACC ６１２₁、…、６１２_Nは、複素乗算器６１８₁、…、６１８_Nおよび複素累積器６２０₁、…、６２０_Nから構成されることができることは理解しておくべきである。各複素乗算器６１８₁、…、６１８_Nは、バッファ・メモリ６０６からのサンプルに、バッファ・メモリ６０８からのサンプルを乗算することによって、各クロック・サイクルの間に積を計算するよう構成されることができる。各複素乗算器６１８₁、…、６１８_Nはまた、累積プロセスにおける使用のために、それぞれの複素累積器６２０₁、…、６２０_Nに計算された積を通信するようにも構成されることができる。累積（accumulation）プロセスは、計算された積を足し合わせて累積値を得ることを含む。各CMACC ６１２₁、…、６１２_Nはまた、累積された値とその複素共役との乗算を通じて累積された値の絶対値を計算するようにも構成される。各複素累積器６２０₁、…、６２０_Nは、閾値装置６１４に累積値を通信するよう構成されることができる。

閾値装置６１４は、CMACC ６１２₁、…、６１２_Nのそれぞれから値を受け取るよう構成される。閾値装置６１４はまた、受け取った各値を特定の閾値thr₀,…,thr_iに比較するようにも構成される。各閾値thr₀,…,thr_iは、適応相関付け装置２００の状態s₀,s₁,…,s_iに従って選択される。たとえば、適応相関付け装置２００がその初期状態s₀にあれば、比較プロセスで使われる閾値プロセスはthr₀である。同様に、適応相関付け装置２００がその第二の状態s₁にあれば、比較プロセスで使われる閾値プロセスはthr₁である、などとなる。それでも、本発明はこの点に関して限定されるものではない。

閾値装置６１４はまた、比較プロセスの結果に基づいて状態機械６０２に制御信号を通信するようにも構成される。たとえば、すべての累積値が所与の閾値より小さい場合、閾値装置６１４は、状態機械が状態s₀に戻って次のベース相関インデックスに進むべきであることを示す制御信号を状態機械６０２に通信する。累積値の少なくとも一つが所与の閾値以上であれば、閾値装置６１４は、より精密な相関計算のために次の後続状態に進むべきであることを示す制御信号を状態機械６０２に通信する。閾値装置６１４はさらに、CMACC相関窓の範囲内の二つのシーケンスの間の相対遅延を推定するための演算プロセスを実行するよう構成される。出力値は、どのCMACC（単数または複数）６１２₁、…、６１２_Nが閾値以上の累積値を生じたかの指標を与える。出力遅延値は、整数または小数であることができる。たとえば、CMACC ６１２₁、６１２₂が両方とも閾値以上の累積値を生じる場合、計算された遅延はまずおそらくは、小数の、整数でない遅延値に等しいであろう。その小数値は、重心またはL_pノルムに基づく演算プロセスなど、何らかのあらかじめ定義された演算プロセスによって決定される。それでも、本発明はこの点に関して限定されるものではない。

出力遅延値を決定すると、閾値装置６１４はこれを加算器６１６に通信する。加算器６１６は閾値装置から出力値を、カウンタ装置６０４からベース・インデックス値を受け取るよう構成されている。これらの値を受け取ると、加算器６１６はこれを足し合わせて相関インデックス値を得る。加算器６１６はまた、相関インデックス値をサンプリング装置（図示せず）に通信するようにも構成される。

適応相関付け装置２００の動作について、ここで図８との関連で述べる。図８は、状態s_iの反復工程I_iの間に適応相関付け装置２００によって実行されるプロセスの図解を与えていることを注意しておくべきである。また、適応相関付け装置２００は、状態s₀,s₁,…,s_iの反復工程I₁,…,I_i毎に、受信信号からのサンプルのn1個のセットに対するサンプル処理を実行することも注意しておくべきである。さらに、受信信号からのサンプルの各セットはN個のサンプルからなることを注意しておくべきである。変数「N」は、CMACC装置６１０をなすCMACC ６１２₁、…、６１２_Nの数を表す整数値である。

図８に示されるように、バッファ・メモリ６０６からのサンプルのセットは、毎クロック・サイクルにCMACC装置６１０に通信される。たとえば、CMACC装置６１０は、第一のクロック・サイクルの間にバッファ・メモリ６０６からサンプルの第一のセット{S₆₀₆ ⁰,…,S₆₀₆ ^N-1}を受け取る。CMACC装置６１０は、第二のクロック・サイクルの間にバッファ・メモリ６０６からサンプルの第二のセット{S₆₀₆ ¹,…,S₆₀₆ ^N}を受け取る。CMACC装置６１０は、第三のクロック・サイクルの間にバッファ・メモリ６０６からサンプルの第三のセット{S₆₀₆ ²,…,S₆₀₆ ^N+1}を受け取る。以下同様である。それでも、本発明はこの点に関して限定されるものではない。

サンプルのセットを受け取ると、CMACC装置６１０は、受け取ったサンプルのセットからのあるサンプルを、CMACC ６１２₁、…、６１２_Nのそれぞれに送る。たとえば、サンプルの第一のセットからのサンプルS₆₀₆ ⁰がCMACC ６１２₁に転送される。サンプルの第一のセットからのサンプルS₆₀₆ ¹がCMACC ６１２₂に転送される。サンプルの第一のセットからのサンプルS₆₀₆ ²がCMACC ６１２₃に転送される。以下同様である。それでも、本発明はこの点に関して限定されるものではない。

CMACC装置６１０はまた、毎クロック・サイクルにバッファ・メモリ６０８からもあるサンプルを受け取る。たとえば、CMACC装置６１０は、第一のクロック・サイクルの間にバッファ・メモリ６０８から第一のサンプルS₆₀₈ ⁰を受け取る。CMACC装置６１０は、第二のクロック・サイクルの間にバッファ・メモリ６０８から第二のサンプルS₆₀₆ ¹を受け取る。以下同様である。バッファ・メモリ６０８からサンプルS₆₀₈ ⁰,…,S₆₀₈ ^N-1を受け取ると、CMACC装置６１０はこれをCMACC ６１２₁、…、６１２_Nのそれぞれに転送する。

各CMACC ６１２₁、…、６１２_Nは、受け取ったサンプルに複素乗算して積P₀,…,P_n1を得る動作を実行する。たとえば、各CMACC ６１２₁、…、６１２_NはそれぞれのサンプルS₆₀₆ ⁰,…,S₆₀₆ ^N-1にサンプルS₆₀₈ ⁰を複素乗算して積P₀を得る。その後、各CMACC ６１２₁、…、６１２_NはそれぞれのサンプルS₆₀₆ ¹,…,S₆₀₆ ^NにサンプルS₆₀₈ ¹を複素乗算して積P₁を得る。以下同様である。それでも、本発明はこの点に関して限定されるものではない。

積P₀,…,P_n1を計算したのち、各CMACC ６１２₁、…、６１２_Nはこれを累積するための動作を実行する。より具体的には、各複素累積器６２０₁、…、６２０_Nは計算された積P₀,…,P_n1を足し合わせて累積値を得る。各複素累積器６２０₁、…、６２０_Nはそれぞれの累積値を閾値装置６１４に転送する。閾値装置６１４は累積値の少なくとも一つが閾値thr_i以上であるかどうかを判定する。

累積値のすべてが閾値thr_i未満である場合、閾値装置６１４は低の制御信号を状態機械６０２に通信する。結果として、適応相関付け装置２００の状態は、（ａ）その初期状態s₀に維持されるまたは（ｂ）状態s₁,…,s_iから初期状態s₀に遷移させられるのいずれかである。ベース・インデックス値もあらかじめ定義された値Nだけインクリメントされる。次いで、初期状態s₀についてのCMACCプロセスの次の反復工程I_i+1が実行される。

累積値のうち少なくとも一つが閾値thr_i以上であれば、閾値装置６１４は高の制御信号を状態機械６０２に通信する。結果として、適応相関付け装置２００の状態は、状態s_iから次の状態s_i+1に遷移させられる。ベース・インデックス値もあらかじめ定義された値だけインクリメントされる。次いで、次の状態s_i+1についてCMACCプロセスが実行されるか、あるいは状態機械が最高の状態にあれば遅延が計算される。

本発明の以上の記述に照らして、本発明はハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアの組み合わせにおいて実現できる。いかなる種類のコンピュータ・システムまたは本稿で記載された方法を実行するよう適応された他の装置も好適である。ハードウェアとソフトウェアの典型的な組み合わせは、汎用コンピュータ・プロセッサと、ロードされ実行されたときに前記コンピュータ・プロセッサを本稿に記載される方法を実行するよう制御するコンピュータ・プログラムであることができる。もちろん、特定用途向け集積回路（ASIC: application specific integrated circuit）および／または現場プログラム可能なゲート・アレイ（FPGA: field programmable gate array）も同様の結果を達成するために使用できる。；
本発明はまた、コンピュータ・プログラム・プロダクト内に埋め込まれることができる。コンピュータ・プログラム・プロダクトは、本稿で記載された方法の実装を可能にするすべての特徴を有し、コンピュータ・システムにロードされたときに、これらの方法を実行できる。今のコンテキストにおけるコンピュータ・プログラムまたはアプリケーションは、情報処理機能をもつシステムに特定の機能を、直接的に、あるいはａ）別の言語、コードまたは記法への変換；ｂ）異なる物質形での再現、の一方または両方ののちに、実行させるよう意図された一組の命令の、任意の言語、コードまたは記法での任意の表現を意味する。さらに、上記の記述は、単に例として意図されているのであって、付属の請求項における記載によるほかはいかなる意味でも本発明を限定することは意図していない。

Claims

受信信号のサンプルと内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスのサンプルとを相関付ける方法であって：
低解像度相関付けの第一の反復工程を実行する段階を含み、前記低解像度相関付けは：
受信信号から受信信号サンプルの第一のN個のセットを選択する段階と；
内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスから参照サンプルの第一のセットを選択する段階と；
受信信号サンプルの前記第一のN個のセットのそれぞれを並行して参照サンプルの前記第一のセットと相関付けして、その間に十分な相関が存在するかどうかを判定する段階とを含み、
受信信号サンプルの前記第一のN個のセットおよび参照サンプルの前記第一のセットが同数のサンプルを含む、
方法。
前記低解像度相関付けにおいて、受信信号サンプルの前記第一のN個のセットのうちの少なくとも一つと参照サンプルの前記第一のセットとの間に十分な相関が存在すると判定された場合に、より高い解像度の相関付けを実行する段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
前記より高い解像度の相関付けは、（ａ）受信信号から受信信号サンプルの第二のN個のセットを選択する段階と、（ｂ）前記内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスから参照サンプルの第二のセットを選択する段階とを含み、受信信号サンプルの前記第二のN個のセットおよび参照サンプルの前記第二のセットは同数のサンプルを含む、請求項２記載の方法。
受信信号サンプルの前記第二のN個のセットは、受信信号サンプルの前記第一のN個のセットよりも大きいことができるサンプル数を有する、請求項３記載の方法。
受信信号サンプルの前記第二のN個のセットは、受信信号サンプルの前記第一のN個のセットに含まれるサンプルに比較して、時間的に遅延されたサンプルを含む、請求項３記載の方法。
参照サンプルの前記第二のセットは、参照サンプルの前記第一のセットに含まれるサンプルに比較して、時間的に遅延されたサンプルを含む、請求項３記載の方法。
前記より高い解像度の相関付けはさらに、受信信号サンプルの前記第二のN個のセットのそれぞれを並行して参照サンプルの前記第二のセットと比較して、その間に十分な相関が存在するかどうかを判定する段階を含む、請求項３記載の方法。
受信信号サンプルの前記第二のN個のセットのうちの少なくとも一つと参照サンプルの前記第二のセットとの間に十分な相関が存在すると判定された場合に相関インデックス値を計算する段階をさらに含む、請求項７記載の方法。
前記より高い解像度の相関付けは、相関検証または独立な相関指標を計算するために、相関ピークに関し、前記低解像度参照サンプルと同じ相対遅延をもつサンプルの独立なセットに対して作用する、請求項３記載の方法。
受信信号サンプルの前記第一のN個のセットのうちの少なくとも一つと参照サンプルの前記第一のセットとの間に十分な相関が存在するのでないと判定された場合、前記低解像度相関付けの次の反復工程を実行する段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
前記低解像度相関付けの前記次の反復工程は：受信信号から受信信号サンプルの第二のN個のセットを、前記内的に生成されたまたは記憶されているサンプル・シーケンスから参照サンプルの第二のセットを選択する段階を含み、受信信号サンプルの前記第二のN個のセットおよび参照サンプルの前記第二のセットは同数のサンプルを含む、請求項１０記載の方法。
受信信号サンプルの前記第二のN個のセットは、受信信号サンプルの前記第一のN個のセットと同数のサンプルを含む、請求項１１記載の方法。
受信信号サンプルの前記第二のN個のセットは、受信信号サンプルの前記第一のN個のセットに含まれるサンプルに比較して時間的に遅延されているサンプルを含む、請求項１１記載の方法。