JP2020180991A - レーダシステムにおける雑音軽減 - Google Patents
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Abstract
Description
y(n)=x(n)×e(jω1×n×Ts+φ1) (1)
式(1)において、y(n)は信号シフタ284出力であり、x(n)は(例えば、デジタル信号シフタ284の入力に結合されるような)ADC出力であり、Tsはサンプリングクロック期間(例えば、ADC I 270及びADC Q272のサンプリングレートの逆数)であり、nはサンプルインデックス(例えば、nは0、1、2、3、・・・である)を表す。したがって、デジタル信号シフタ284の出力は、実部及び虚部を伴う複合信号でもある(例えば、信号シフトされたADC I 270出力及び信号シフトされたADC Q272をそれぞれ有し、ここで復号出力信号は周波数及び/又は位相でシフトされる)。周波数シフトω1及び位相シフトφ1は、ラジアン/Hz及びラジアンで周波数及び位相を表し、デジタルワードの単位の大きさとシフト量の周波数(Hz)及び位相(ラジアン)との間の既知の関係を有するデジタルワード(例えば、2進数)として表される。
y(t)=x(t)×e(j×2π×ω1×t+φ1) (2)
式(2)において、y(t)は、アナログ信号シフタ212の出力であり、x(t)は、アナログ信号シフタ212に入力されるLOシステム210出力信号であり、tは時間である。
td=2R/c (3)
であり、式(3)において、tdは遅延310であり、Rは対象のオブジェクトに対するレンジであり、cは送信信号302及び反射信号304の速度の平均である。周波数差320は、或るリフレクタに対応する送信信号と受信信号との間の周波数差を表し、遅延310(例えば、式(3)のtd)とリフレクタ対レーダの相対的速度に関連付けられるドップラー周波数との合計である。受信信号はまた、経路損失(明示的に図示せず)に起因する送信信号より減少した振幅を有する。したがって、図3aは、持続時間がTc330である1つのFMCWチャープに対する1つのリフレクタに関連付けられる送信信号及び受信信号の周波数を示す。
式(4)において、SRは、リフレクタ又は干渉体に対応するLNA250で受信される信号であり、Aは、理想的な(振幅雑音がない)場合の反射された信号の振幅を表す定数であり、α(t)は、PA220及びLNA250において導入される乗法振幅雑音(AN)(乗法と呼ぶのは、理想的信号と乗算するためである)であり、fcは、搬送波周波数(PA220を介して、外部オブジェクトからの反射又はアンテナ結合を介して、及びLNA250を介して受信されるときは、LOシステム出力周波数)であり、PNは位相雑音(相関及び非相関の両方)であり、φc(t)は相関位相雑音であり、φu(t)は非相関位相雑音である。相関位相雑音φc(t)はミキサ260出力で実質的に減少し、非相関位相雑音φu(t)はミキサ260の出力で位相雑音の主な源として残る。
式(5)において、r(t)は、優勢干渉体に対応するミキサ出力でのビート信号であり、θintは、優勢干渉体の位相(干渉体オフセット位相)であり、ωintは、優勢干渉体の周波数(干渉体オフセット周波数)であり、(t)は時間であり、ANは、優勢干渉体に関連付けられるPA220及びLNA250において導入される振幅雑音であり、PNは、優勢干渉体に関連付けられるPA220及びLNA250において導入される位相雑音である。量θint及びωintは、FMCW勾配、開始周波数、及び干渉体までの往復距離に応答して、瞬時に変動する。
式(6)において、rderot(t)はミキサ出力でのビート信号である(他の変数は、式(5)について上記で述べた変数と一致する)。
Claims (20)
- 回路であって、
レーダ信号を送信するための送信器と、
反射レーダ信号を受信するための受信器であって、前記反射レーダ信号が干渉体信号を含み、前記干渉体信号が、関連付けられる振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも1つを含む、前記受信器と、
前記送信器及び前記受信器の一方における信号シフタ、
を含み、
前記信号シフタが、前記反射レーダ信号に含まれる前記干渉体信号を信号シフトするように動作可能であり、前記信号シフトが、周波数シフトと、位相シフトと、周波数シフト及び位相シフト両方とのうちの1つを含み、前記信号シフタが、前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも1つを抑制するように構成される、回路。 - 請求項1に記載の回路であって、
前記受信レーダ信号を処理するように、並びに、干渉体信号の周波数及び位相を推定するように動作可能な推定器を更に含み、前記信号シフタが、前記干渉体信号の周波数及び位相の前記推定に応答して、前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音及び位相雑音のうちの少なくとも1つを抑制するように構成される、回路。 - 請求項1に記載の回路であって、
前記受信器が、前記受信レーダ信号に応答して及びローカル発振器(LO)信号に応答してベースバンド信号を生成するためのミキサを含み、前記ベースバンド信号が実部及び虚部を含み、前記信号シフタが、前記ベースバンド信号を受信するために、及びこれに応答して、シフトされるベースバンド信号を生成するために、前記ミキサに結合され、前記シフトされるベースバンド信号の前記実部及び虚部の一方を選択するために前記信号シフタにマルチプレクサが結合される、回路。 - 請求項3に記載の回路であって、
前記信号シフタが、前記シフトされるベースバンド信号に含まれる前記干渉体信号が実質的にゼロ周波数を有するように構成される、回路。 - 請求項4に記載の回路であって、
前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカートが、前記シフトされるベースバンド信号の前記実部及び前記虚部のうちの選択されなかった方のみに実質的に含まれ、前記干渉体信号に関連付けられる前記位相雑音スカートが、前記シフトされるベースバンド信号の前記実部及び前記虚部のうちの前記選択される他方に実質的に含まれる、回路。 - 請求項3に記載の回路であって、
前記マルチプレクサの選択が、前記シフトされるベースバンド信号の前記実部及び虚部における相対的な雑音レベルに基づいて決定される、回路。 - 請求項3に記載の回路であって、
FFTプロセッサを更に含み、前記FFTプロセッサが、前記シフトされるベースバンド信号のFFTを行なうように、及び、前記干渉体信号に対応するFFTビン周辺の共役偶成分及び共役奇成分の少なくとも1つを抽出するように、及び、前記干渉体信号に関連付けられる振幅雑音スカート及び位相雑音スカートの少なくとも1つを抑制するように動作可能である、回路。 - 請求項1に記載の回路であって、
前記受信器が、前記受信レーダ信号に応答して及びローカル発振器(LO)信号に応答してベースバンド信号を生成するためのミキサを含み、
前記信号シフタが前記送信器に含まれており、前記信号シフタが、前記ベースバンド信号に含まれる前記干渉体信号がおよそゼロ周波数を有するように、及び、前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音及び位相雑音のうちの少なくとも1つが抑制されるように構成される、回路。 - 請求項1に記載の回路であって、
前記信号シフタ構成が、前記干渉体信号に関連付けられる振幅雑音スカート及び位相雑音スカートの相対的レベルに基づいて決定される、回路。 - システムであって、
送信器から受信されるレーダ信号を送信するための送信アンテナと、
反射レーダ信号を受信するための受信器アンテナであって、前記反射レーダ信号が干渉体信号を含み、前記干渉体信号が、関連付けられる振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも1つを含む、前記受信器アンテナと、
前記受信器アンテナから前記反射レーダ信号を受信するための受信器と、
前記送信器及び前記受信器の一方に配置される信号シフタ、
を含み、
前記信号シフタが、前記反射レーダ信号に含まれる前記干渉体信号を信号シフトするように動作可能であり、前記信号シフトが、周波数シフトと、位相シフトと、周波数シフト及び位相シフト両方とのうちの1つを含み、前記信号シフタが、前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも1つを抑制するように構成される、システム。 - 請求項10に記載のシステムであって、
前記干渉体信号が、前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記送信された信号の電磁結合の結果である、システム。 - 請求項10に記載のシステムであって、
前記干渉体信号が、前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記送信された信号の直接電磁結合の結果である、システム。 - 請求項10に記載のシステムであって、
前記干渉体信号が、前記送信されたレーダ信号を反射する近傍オブジェクトの結果である、システム。 - 請求項13に記載のシステムであって、
前記近傍オブジェクトが、前記受信器アンテナに対して実質的に固定されている、システム。 - 請求項10に記載のシステムであって、
前記受信器アンテナが車両のシャーシに取り付けられる、システム。 - 請求項10に記載のシステムであって、
シャーシを更に含み、前記干渉体信号が、前記シャーシによる前記送信アンテナから前記受信アンテナへの前記送信された信号の反射を含む、システム。 - 方法であって、
反射レーダ信号を受信することであって、前記反射レーダ信号が干渉体信号を含み、前記干渉体信号が、関連付けられる振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも1つを含む、前記受信すること、
前記干渉体信号を信号シフトすることであって、前記信号シフトすることが、周波数シフトと、位相シフトと、周波数シフト及び位相シフト両方とのうちの1つを含む、前記信号シフトすること、及び、
前記干渉体信号の前記信号シフトに応答して、前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも1つを抑制すること、
を含む、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
送信信号を送信することを含み、前記反射レーダ信号が、前記送信された送信信号に応答して生成される、方法。 - 請求項18に記載の方法であって、
前記干渉体信号が、送信アンテナから受信アンテナへの前記送信された信号の電磁結合の結果である、方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
前記干渉体信号に関連付けられる前記振幅雑音スカート及び位相雑音スカートのうちの少なくとも1つの前記抑制に応答して、車両を制御することを含む、方法。
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