JP2920115B2 - Digital correlator - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は一対の入力信号相互間の
相関係数を算出する相関器に係わり、特に算出された相
関係数のS/N比を改善したデジタル相関器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a correlator for calculating a correlation coefficient between a pair of input signals, and more particularly to a digital correlator having an improved S / N ratio of the calculated correlation coefficient.
【0002】[0002]
【従来の技術】通信衛星を用いた衛星通信システムや移
動体通信システムや光ファイバを用いた国際通信システ
ム等においては、伝送路の距離が長い、出力電力が大き
くできない等の種々の理由にて、受信局で受信された受
信信号は、信号レベルが低く、高いレベルの雑音が混入
し、S/N比が大幅に低下している。2. Description of the Related Art In a satellite communication system using a communication satellite, a mobile communication system, an international communication system using an optical fiber, and the like, there are various reasons such as a long transmission line distance and a large output power. The signal received by the receiving station has a low signal level, is mixed with high-level noise, and has a significantly reduced S / N ratio.
【0003】このよう大きな雑音か混入した受信信号か
ら微弱信号を検出する手法として、スペクトラム拡散通
信方式(SSC Spread Spectum Communication)が採
用される。このスペクトラム拡散通信方式においては、
周知の通り、情報の送信局は、送信すべき情報信号のス
ペクトラムを例えば擬似ランダム信号(PNパターン信
号)等により広い周波数帯にわたって拡散して伝送路へ
送信する。As a technique for detecting a weak signal from a received signal mixed with such large noise, a spread spectrum communication system (SSC Spread Spectum Communication) is employed. In this spread spectrum communication system,
As is well known, an information transmitting station spreads the spectrum of an information signal to be transmitted over a wide frequency band using, for example, a pseudo-random signal (PN pattern signal) or the like, and transmits the spread signal to a transmission path.
【0004】情報の受信局は、この拡散された微弱信号
を受信すると、この受信信号のスペクトラムを逆拡散
(収束)し、元の情報信号に復元する。さらに、復元さ
れた信号に対して相関処理を行うことによって、S/N
比を向上できる。[0004] When the information receiving station receives the spread weak signal, it despreads (converges) the spectrum of the received signal and restores the original information signal. Further, by performing a correlation process on the restored signal, S / N
The ratio can be improved.
【0005】この相関処理過程が組込まれた受信局の信
号処理回路は例えば図5に示すように構成されている。[0005] The signal processing circuit of the receiving station in which the correlation processing process is incorporated is configured as shown in FIG. 5, for example.
【0006】図示しないアンテナを介して受信された図
7に示す波形形状を有する受信信号a1 はこの信号処理
回路の入力端子1からアナログ相関器2へ入力される。
また、別の入力端子3に図7に示す波形形状を有する基
準信号a2 が入力される。受信信号a1 は例えばPNパ
ターン信号と図示しない搬送波信号とを信号合成した信
号であり、基準信号a2 は前記PNパターン信号を所定
時間τS だけ遅延させた遅延PNパターン信号と前記搬
送波信号とを信号合成した信号である。A received signal a 1 having a waveform shown in FIG. 7 received via an antenna (not shown) is input to an analog correlator 2 from an input terminal 1 of the signal processing circuit.
The reference signal a 2 having a waveform shape shown in FIG. 7 to another input terminal 3 is input. The received signal a 1 is, for example, a signal obtained by synthesizing a PN pattern signal and a carrier signal (not shown), and the reference signal a 2 is a delayed PN pattern signal obtained by delaying the PN pattern signal by a predetermined time τ S and the carrier signal. Is a signal obtained by combining the signals.
【0007】アナログ相関器2はアナログの乗算器2a
とアナログの積分器2bとで構成されている。The analog correlator 2 is an analog multiplier 2a
And an analog integrator 2b.
【0008】乗算器2aには各入力端子1,3から受信
信号a1 及び基準信号a2 が入力される。乗算器2a
は、図7に示すように、受信信号a1 と基準信号a2 と
をアナログ的に乗算して、乗算信号bを次の積分器2b
へ送出する。[0008] received signals a 1 and the reference signal a 2 is input from the input terminals 1 and 3 to the multiplier 2a. Multiplier 2a
As shown in FIG. 7, the received signal a 1 and the reference signal a 2 are multiplied in an analog manner, and the multiplied signal b is converted to the next integrator 2b.
Send to
【0009】積分器2bは、例えば、図6に示すよう
に、抵抗2,コンデンサ2d,OPアンプ2e及びスイ
ッチ2fで構成され、入力された乗算信号bの電荷を抵
抗2cを介してコンデンサ2dに蓄積する。そして、積
分器2bはコンデンサ2dの端子電圧を相関係数jとし
て出力する。なお、この積分器2bにおける積分時間
(測定時間)TI は入力端子4を介して予め外部から与
えられている。The integrator 2b comprises, for example, a resistor 2, a capacitor 2d, an OP amplifier 2e and a switch 2f, as shown in FIG. 6, and transfers the charge of the input multiplication signal b to the capacitor 2d via the resistor 2c. accumulate. Then, the integrator 2b outputs the terminal voltage of the capacitor 2d as the correlation coefficient j. The integration time (measurement time) T I in the integrator 2b is given in advance from the outside via the input terminal 4.
【0010】そして、図7のタイムチャートに示すよう
に、外部からのリセット信号が解除されると、スイッチ
が2fが開放され、積分を開始し、指定された積分時間
(測定時間)T1 が経過すると、スイッチ2fが閉成さ
れて、コンデンサ2dに蓄積された電荷は放電され、相
関係数jは「0」にリセットされる。As shown in the time chart of FIG. 7, when the reset signal from the outside is released, the switch 2f is opened to start integration, and the designated integration time (measurement time) T 1 is reduced. After elapse, the switch 2f is closed, the electric charge accumulated in the capacitor 2d is discharged, and the correlation coefficient j is reset to “0”.
【0011】アナログ相関器2から出力された相関係数
jはA/D変換器5で所定のサンプリング周期fS でA
/D変換されて次のデータ処理部6へ入力される。The correlation coefficient j output from the analog correlator 2 is calculated by the A / D converter 5 at a predetermined sampling period f S.
/ D conversion and input to the next data processing unit 6.
【0012】データ処理部6は、前述した積分時間(測
定時間)TI 経過する毎に入力される相関係数jを用い
て、大きな雑音成分を含む受信信号から微弱な信号を再
生したり、また、必要に応じて、信号の伝送路の伝送品
質を評価する。The data processing unit 6 reproduces a weak signal from a received signal containing a large noise component by using the correlation coefficient j inputted every time the above-mentioned integration time (measurement time) T I elapses, In addition, if necessary, the transmission quality of the signal transmission path is evaluated.
【0013】このように、アナログ相関器2を用いて、
受信信号a1 と基準信号a2 との相関係数jを算出する
ことは、受信信号a1 に全く雑音が含まれない基準信号
a2は受信信号a1 に対して遅延時間τS だけ遅れた信
号となるので、アナログ相関器2は受信信号a1 の自己
相関係数を算出していることになる。一般に、信号の自
己相関係数を算出することによって、この信号に含まれ
る周波数成分を有しない雑音成分を除去することが可能
である。Thus, by using the analog correlator 2,
Calculating a correlation coefficient j of the received signal a 1 and the reference signal a 2 is, reference signal a 2 at all does not include noise in the received signal a 1 is the delay time tau S delayed with respect to the received signal a 1 since the signal to become the analog correlator 2 will be calculates the autocorrelation coefficients of the received signal a 1. Generally, by calculating the autocorrelation coefficient of a signal, it is possible to remove a noise component having no frequency component contained in the signal.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示すアナログ相関器2が組込まれた信号処理回路におい
ても、まだ解消すべき次のような課題があった。However, the signal processing circuit incorporating the analog correlator 2 shown in FIG. 5 still has the following problems to be solved.
【0015】アナログ相関器2で得られる相関係数j
は、図5に示すように、アナログの乗算器2aの計算精
度とアナログの積分器2bの計算精度に依存する。しか
し、一般に、アナログの乗算器2aは二つの入力信号a
1 ,a2 相互間に大きなレベル差が存在した場合は、大
きな乗算誤差が発生する懸念がある。この乗算誤差は出
力される乗算信号bのオフセット(直流バイアス分)と
なって現れる。The correlation coefficient j obtained by the analog correlator 2
Depends on the calculation accuracy of the analog multiplier 2a and the calculation accuracy of the analog integrator 2b, as shown in FIG. However, in general, the analog multiplier 2a has two input signals a
If there is a large level difference between 1 and a 2 , there is a concern that a large multiplication error will occur. This multiplication error appears as an offset (DC bias) of the output multiplication signal b.
【0016】また、たとえほぼ同一信号レベルの信号a
1 ,a2 が入力したとしても、周囲温度等に起因して、
出力される乗算信号bに直流ドリフトが発生する懸念が
ある。Further, even if the signals a having substantially the same signal level
1, even a 2 is input, due to ambient temperature or the like,
There is a concern that a DC drift occurs in the output multiplication signal b.
【0017】乗算器2aから出力される乗算信号bに直
流ドリフトが発生すると、前述した抵抗やコンデンサ等
で構成されたアナログの積分器2bの積分結果としての
相関係数jにこの直流ドリフトがそのまま残る。When a DC drift occurs in the multiplied signal b output from the multiplier 2a, the DC drift is directly applied to the correlation coefficient j as an integration result of the analog integrator 2b constituted by the above-described resistor and capacitor. Remains.
【0018】例えば、正極側のオフセット電圧+VOSが
発生すると、図7に示すように正極側にシフトした乗算
信号b1 が出力して積分器2bへ入力される。その結
果、積分器2bから出力される相関係数j1 には、図示
するように、オフセット電圧VOSがない場合の正しい相
関係数jに比較して、傾きが大きくなり、最大値も大き
な値となる。For example, when the positive offset voltage + V OS is generated, the multiplied signal b 1 shifted to the positive side as shown in FIG. 7 is output and input to the integrator 2b. As a result, as shown in the figure, the correlation coefficient j 1 output from the integrator 2b has a larger slope and a larger maximum value than the correct correlation coefficient j without the offset voltage V OS as shown in the figure. Value.
【0019】逆に、負極側のオフセット電圧−VOSが発
生すると、図7に示すように負極側にシフトした乗算信
号b2 が出力して積分器2bへ入力される。その結果、
積分器2bから出力される相関係数j2 には、図示する
ように、オフセット電圧VOSがない場合の正しい相関係
数jに比較して、傾きが負側になり、しかも最大値も小
さな値となる。Conversely, when the negative-side offset voltage −V OS is generated, the multiplied signal b 2 shifted to the negative-side as shown in FIG. 7 is output and input to the integrator 2b. as a result,
As shown in the drawing, the correlation coefficient j 2 output from the integrator 2b has a negative slope and a smaller maximum value than the correct correlation coefficient j when there is no offset voltage V OS. Value.
【0020】また、アナログの積分器2bにおいても、
周囲温度等に起因して、出力される積分結果である相関
係数jに直流ドリフトが発生する懸念がある。Also, in the analog integrator 2b,
There is a concern that a DC drift occurs in the correlation coefficient j that is the output integration result due to the ambient temperature or the like.
【0021】前述したように、得られる相関係数jのS
/N比を上昇させるためには、積分器2bにおける積分
時間(測定時間)TI を長くする必要があるが、この積
分時間TI を長くすると、乗算信号bに含まれる前述し
た直流ドリフトが相関係数jに含まれることになり、ア
ナログ相関器2を用いる限りにおいては、正しい相関係
数jを得ることが困難であった。As described above, S of the obtained correlation coefficient j
In order to increase the / N ratio, it is necessary to increase the integration time (measurement time) T I in the integrator 2b. However, if the integration time T I is increased, the above-described DC drift included in the multiplication signal b is reduced. Since it is included in the correlation coefficient j, it is difficult to obtain a correct correlation coefficient j as long as the analog correlator 2 is used.
【0022】また、直流ドリフトの発生を極力抑制した
アナログの乗算器2aや積分器2bは極めて高価でかつ
回路構成も複雑化する問題がある。Further, analog multipliers 2a and integrators 2b in which the generation of DC drift is suppressed as much as possible are extremely expensive and have a problem that the circuit configuration is complicated.
【0023】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、乗算器や積分器をデジタル回路素子を用い
て構築することによって、簡単なデジタル回路構成でも
って、アナログ乗算器や積分器を用いることによって生
じる直流ドリフトの発生を未然に防止でき、常に正しい
相関係数が得られ、かつ測定時間を増加することによっ
て、簡単に相関係数の算出精度を向上できるデジタル相
関器を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and by constructing a multiplier and an integrator using digital circuit elements, an analog multiplier and an integrator have a simple digital circuit configuration. The present invention provides a digital correlator that can prevent the occurrence of a DC drift caused by using the above, can always obtain a correct correlation coefficient, and can easily improve the calculation accuracy of the correlation coefficient by increasing the measurement time. The purpose is to:
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明のデジタル相関器においては、PNパターン
信号を出力するPNパターン発生器と、PNパターン発
生器から出力され伝送路を経由して受信されたPNパタ
ーン信号をA/D変換するA/D変換器と、PNパター
ン発生器から出力されたPNパターン信号に対して所定
時間遅延した遅延PNパターン信号を出力する遅延PN
パターン信号発生手段と、入力端子にA/D変換器から
出力された受信PNパターン信号の各信号値が第1の入
力値として順次入力され、制御端子に遅延PNパターン
信号発生手段から遅延PNパターン信号の各信号値が二
値で表される第2の入力値として順次入力され、制御端
子に入力される第2の入力値が二値の一方状態を示すと
き第1の入力値を出力し、第2の入力値が二値の他方状
態を示すとき第1の入力値の1の補数値を出力する論理
反転器と、入力された積算値をラッチする積算値ラッチ
回路と、第2の入力値が二値の一方状態のとき論理反転
器の出力値と積算値ラッチ回路にラッチされた積算値と
を加算して新たな積算値として積算値ラッチ回路に送出
するとともに、第2の入力値が二値の他方状態のとき前
記加算された積算値に1を加算して2の補数にして新た
な積算値として積算値ラッチ回路に送出する全加算器
と、入力された出力指令に応動して積算値ラッチ回路に
ラッチされている積算値を外部へ送出する出力ゲート回
路と、予め設定された積算周期経過毎に積算値ラッチ回
路へ積算値のクリア指令を送出するとともに出力ゲート
回路へ出力指令を送出するタイミング制御部とを備えて
いる。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems
In the digital correlator according to the present invention, a PN pattern generator for outputting a PN pattern signal, and an A / D converter for A / D converting the PN pattern signal output from the PN pattern generator and received via the transmission line are provided. A D converter and a delay PN for outputting a delay PN pattern signal delayed by a predetermined time with respect to the PN pattern signal output from the PN pattern generator
Each signal value of the received PN pattern signal output from the A / D converter is sequentially input as a first input value to the pattern signal generating means and the input terminal, and the delayed PN pattern from the delayed PN pattern signal generating means is input to the control terminal. Each signal value of the signal is sequentially input as a second input value represented by a binary value, and outputs a first input value when the second input value input to the control terminal indicates one of binary states. A logic inverter for outputting a one's complement value of the first input value when the second input value indicates the other state of binary, an integrated value latch circuit for latching the input integrated value, When the input value is in one of two states, the output value of the logic inverter and the integrated value latched by the integrated value latch circuit are added and sent to the integrated value latch circuit as a new integrated value. When the value is in the other state of binary A full adder which adds 1 to 2 and complements it to send it to the integrated value latch circuit as a new integrated value, and outputs the integrated value latched by the integrated value latch circuit in response to the input output command. An output gate circuit for sending the integrated value to the integrated value latch circuit every time a preset integration cycle elapses, and a timing control unit for sending the output command to the output gate circuit.
【0026】[0026]
【作用】このように構成されたデジタル相関器の基本動
作は例えばサンプリング信号に同期して、順次入力され
るデジタルの第1の入力値とデジタル第2の入力値との
間の相関係数を算出する。The basic operation of the digital correlator constructed as described above is, for example, in synchronization with the sampling signal, the correlation coefficient between the first digital input value and the second digital input value sequentially inputted. calculate.
【0027】すなわち、第1の入力値をF(t)とし、
第2の入力値をF(t+τ)とすると、相関係数R
(τ)は(1) 式で示される。That is, the first input value is F (t),
If the second input value is F (t + τ), the correlation coefficient R
(Τ) is expressed by equation (1).
【0028】[0028]
【数1】 (Equation 1)
【0029】第2の入力値G(t)は1ビット構成であ
るので、[1]の場合、[+1]と見なし、[0]の場
合を[−1]と見なすと、F(t+τ)=[1]の場
合、 F(t)F(t+τ) =F(t) F(t+τ)=[0]の場合、 F(t)F(t+τ)
=−F(t)となる。Since the second input value G (t) has a 1-bit configuration, if [1] is regarded as [+1], and if [0] is regarded as [-1], F (t + τ) = [1], F (t) F (t + τ) = F (t), where F (t + τ) = [0], F (t) F (t + τ)
= −F (t).
【0030】すなわち、第2の入力値が[1]の場合、
積算値に第1の入力値を加算することを示し、第2の入
力値が[0]の場合、積算値から第1の入力値を減算す
ることを示す。That is, when the second input value is [1],
It indicates that the first input value is added to the integrated value, and when the second input value is [0], it indicates that the first input value is subtracted from the integrated value.
【0031】周知の通り、デジタルの加減算器におい
て、減算することは、減算対象値の2の補数を加算する
ことである。As is well known, subtracting in a digital adder / subtractor means adding the two's complement of the value to be subtracted.
【0032】したがって、この発明においては、論理反
転器において、第2の入力値が[1]の場合、入力した
第1の入力値をそのまま次の全加算器へ送出し、第2の
入力値が[0]の場合、入力した第1の入力値の補数を
次の全加算器へ送出する。Therefore, in the present invention, when the second input value is [1] in the logical inverter, the input first input value is sent to the next full adder as it is, and the second input value is output. Is [0], the complement of the input first input value is sent to the next full adder.
【0033】全加算器においては、論理反転器からの出
力値を積算値ラッチ回路にラッチされている積算値に順
次加算していくが、前記第2の入力値が[0]の場合、
加算値にさらに[1]を加算することによって、上述し
た(1) 式が実現される。よって、簡単なデジタル回路構
成で高い精度の相関係数R(τ)が得られる。In the full adder, the output value from the logical inverter is sequentially added to the integrated value latched in the integrated value latch circuit. When the second input value is [0],
The above equation (1) is realized by further adding [1] to the addition value. Therefore, a highly accurate correlation coefficient R (τ) can be obtained with a simple digital circuit configuration.
【0034】また、上述した論理反転器と積算値ラッチ
回路と全加算器に加えて、PNパターン発生器と遅延P
Nパターン信号発生手段とA/D変換器と出力ゲート回
路とタイミング制御部とを設けている。In addition to the above-described logic inverter, integrated value latch circuit and full adder, a PN pattern generator and a delay P
An N-pattern signal generator, an A / D converter, an output gate circuit, and a timing controller are provided.
【0035】このような構成において、論理反転器に順
次入力される第1の入力値は、PNパターン発生器から
出力され被測定対象を経由して受信されたPNパターン
信号がA/D変換された入力値である。また、論理反転
器に順次入力される第2の入力値は、PNパターン発生
器から出力されたPNパターン信号に対して所定時間遅
延した遅延PNパターン信号である。In such a configuration, the first input value sequentially input to the logical inverter is subjected to A / D conversion of the PN pattern signal output from the PN pattern generator and received via the measured object. Input value. The second input value sequentially input to the logic inverter is a delayed PN pattern signal delayed by a predetermined time from the PN pattern signal output from the PN pattern generator.
【0036】またタイミング制御部は、予め設定された
積算周期経過する毎に、積算値ラッチ回路へ積算値のク
リア指令を送出し、かつ出力ゲート回路へ出力指令を送
出する。The timing control section sends a command to clear the integrated value to the integrated value latch circuit and an output command to the output gate circuit every time a preset integration cycle elapses.
【0037】その結果、積算周期経過する毎に、積算値
ラッチ回路にラッチされている積算値が相関係数として
出力される。As a result, every time the integration period elapses, the integrated value latched in the integrated value latch circuit is output as a correlation coefficient.
【0038】[0038]
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0039】図1は実施例のデジタル相関器が組込まれ
た距離測定装置の概略構成を示すブロック図である。ま
た、図2及び図3は同距離測定装置の動作を示すタイム
チャートである。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a distance measuring apparatus in which a digital correlator of the embodiment is incorporated. 2 and 3 are time charts showing the operation of the distance measuring device.
【0040】PNパターン発生器11は、例えばN段の
シフトレジスタと1個の排他的論理和ゲートとから構成
され、入力端子12から開始信号STが入力されると、
別の入力端子12aから入力される所定のクロック周期
T0 (周波数f0 )を有するクロック信号cに同期し
て、(2N −1)のデータ周期を有するM系列のPNパ
ターン信号dを出力する。The PN pattern generator 11 includes, for example, an N-stage shift register and one exclusive OR gate. When a start signal ST is input from the input terminal 12,
An M series PN pattern signal d having a data period of (2 N -1) is output in synchronization with a clock signal c having a predetermined clock period T 0 (frequency f 0 ) input from another input terminal 12a. I do.
【0041】PNパターン発生器11から出力されたP
Nパターン信号dは信号送信処理部13内において、搬
送波発振器15から出力された搬送波周波数fC を有す
る搬送波信号hと信号合成器(ミキサ)14で位相変調
される。信号合成器(ミキサ)14から出力された位相
変調信号eは増幅器16で増幅された後、例えばアンテ
ナ17を介して電波放射される。The P output from the PN pattern generator 11
The N-pattern signal d is phase-modulated in the signal transmission processing unit 13 by a signal combiner (mixer) 14 with a carrier signal h having a carrier frequency f C output from a carrier oscillator 15. The phase modulation signal e output from the signal combiner (mixer) 14 is amplified by the amplifier 16 and then radiated, for example, via an antenna 17.
【0042】信号受信処理部18は、信号送信処理部1
3のアンテナ17から電波放射された電波をアンテナ1
9を介して受信する。The signal reception processing unit 18 includes the signal transmission processing unit 1
The radio wave radiated from the antenna 17 of the antenna 3
9.
【0043】なお、信号送信処理部13のアンテナ17
と信号受信処理部18のアンテナ19との間が被測定伝
送路になるが、実際の測定においては、この被測定伝送
路は通信衛星までの往復経路や、都市相互間に敷設され
た光ファイバの往復経路であるので、信号送信処理部1
3と信号受信処理部18とは同一のケースに収納されて
いる。したがって、信号送信処理部13と信号受信処理
部18との間において搬送波発振器15の時間遅れはな
い。The antenna 17 of the signal transmission processing unit 13
The transmission path between the antenna and the signal reception processing unit 18 is a measured transmission path. In actual measurement, the measured transmission path is a round-trip path to a communication satellite or an optical fiber laid between cities. Signal transmission processing unit 1
3 and the signal reception processing unit 18 are housed in the same case. Therefore, there is no time delay of the carrier oscillator 15 between the signal transmission processing unit 13 and the signal reception processing unit 18.
【0044】アンテナ19で受信された受信信号gはバ
ンドパスフィルタ(BPF)20で帯域制限された後、
増幅器21で増幅される。増幅器21で増幅された受信
信号は次の復調器22へ入力される。The received signal g received by the antenna 19 is band-limited by a band-pass filter (BPF) 20,
The signal is amplified by the amplifier 21. The received signal amplified by the amplifier 21 is input to the next demodulator 22.
【0045】復調器22は受信信号を搬送波発振器15
から出力された搬送波信号hで元のPNパターン信号に
対応する信号に復調する。復調器22から出力された復
調信号はローパスフイルタ(LPF)23で高周波雑音
成分が除去され、新たな復調信号kとして、A/D変換
器24へ入力される。The demodulator 22 converts the received signal to the carrier wave
Is demodulated to a signal corresponding to the original PN pattern signal with the carrier signal h output from the. The demodulated signal output from the demodulator 22 has its high-frequency noise component removed by a low-pass filter (LPF) 23 and is input to the A / D converter 24 as a new demodulated signal k.
【0046】このA/D変換器24は、例えばバイポー
ラ型のA/D変換器で構成されており、クロック入力端
子25から入力される周波数fS (周期TS )を有する
サンプリング信号SKに同期して、入力された復調信号
kを例えば8ビットデータにA/D変換する。A/D変
換器24から出力された復調PNパターン信号としての
デジタルの復調信号pは第1の入力値として次のデジタ
ル相関器26の入力端子26aを介して一方の入力ラッ
チ回路27へ入力される。The A / D converter 24 is composed of, for example, a bipolar A / D converter, and is synchronized with a sampling signal SK having a frequency f S (period T S ) input from a clock input terminal 25. Then, the input demodulated signal k is A / D converted into, for example, 8-bit data. The digital demodulated signal p as the demodulated PN pattern signal output from the A / D converter 24 is input as a first input value to one input latch circuit 27 via the input terminal 26a of the next digital correlator 26. You.
【0047】一方、前記入力端子12aから入力される
クロック信号cは、前記PNパターン発生器11と同一
構成のPNパターン発生器11aへ入力される。PNパ
ターン発生器11aは、前記入力端子12から開始信号
STが入力されると、遅延時間設定レジスタ28に記憶
されている遅延時間τだけ前記PNパターン発生器11
から出力されるPNパターン信号dより遅延した遅延P
Nパターン信号d1 を出力する。On the other hand, the clock signal c input from the input terminal 12a is input to a PN pattern generator 11a having the same configuration as the PN pattern generator 11. When the start signal ST is input from the input terminal 12, the PN pattern generator 11a receives the start signal ST by the delay time τ stored in the delay time setting register 28.
P delayed from the PN pattern signal d output from
And outputs the N pattern signal d 1.
【0048】なお、遅延時間設定レジスタ28に記憶さ
れている遅延時間τは、制御部39によって、制御信号
レジスタ40に記憶されている時間が読出されてダウン
ロードされる。The delay time τ stored in the delay time setting register 28 is read and downloaded by the control unit 39 by reading the time stored in the control signal register 40.
【0049】PNパターン発生器11aから出力された
遅延PNパターン信号d1 はデジタル相関器26の制御
端子26bを介して他方の入力ラッチ回路29へ入力さ
れる。The delayed PN pattern signal d 1 output from the PN pattern generator 11 a is input to the other input latch circuit 29 via the control terminal 26 b of the digital correlator 26.
【0050】各入力ラッチ回路27,29は、一種のD
型フリップフロップで構成されており、入力端子25a
から入力されたサンプリング信号SKの立上りに同期し
て、入力端子Dに印加されている8ビットの復調信号p
及び遅延PNパターン信号d1 を取込んで出力端子Qか
ら出力する。Each of the input latch circuits 27 and 29 is a kind of D
Input terminal 25a.
The 8-bit demodulated signal p applied to the input terminal D in synchronization with the rising of the sampling signal SK input from the
And the delay PN pattern signal d 1 is taken out and output from the output terminal Q.
【0051】一方の入力ラッチ回路27から出力された
8ビットの復調信号p1 は次の論理反転器30の入力端
子INへ印加される。また、この論理反転器30の制御
端子COMには、他方の入力ラッチ回路29から出力さ
れた遅延PNパターン信号d2 が印加されている。The 8-bit demodulated signal p 1 output from one input latch circuit 27 is applied to the input terminal IN of the next logical inverter 30. The delayed PN pattern signal d 2 output from the other input latch circuit 29 is applied to the control terminal COM of the logical inverter 30.
【0052】そして、この論理反転器30は、制御端子
COMに印加されている遅延PNパターン信号d2 の値
が[1]状態、すなわち、Hレベル状態においては、出
力端子OUTから入力端子INへ印加されている8ビッ
トの復調信号p1 と同一の復調信号p2 を出力する。一
方、制御端子COMに印加されている遅延PNパターン
信号d2 の値が[0]状態、すなわち、Lレベル状態に
おいては、出力端子OUTから入力端子INへ印加され
ている8ビットの復調信号p1 の各ビット値を反転した
前記復調信号p1 の補数を示す復調信号p2 を出力す
る。When the value of the delay PN pattern signal d 2 applied to the control terminal COM is in the state of [1], that is, in the H level state, the logic inverter 30 changes from the output terminal OUT to the input terminal IN. It applied the same to output a demodulated signal p 2 and demodulated signal p 1 of 8 bits are. On the other hand, the control terminal COM applied value of the delay PN pattern signal d 2 is the [0] state, i.e., in the L level, the demodulated signal of 8 bits which is applied from the output terminal OUT to the input terminal IN p wherein the inverted bit values of 1 indicating the complement of the demodulated signals p 1 and outputs a demodulated signal p 2.
【0053】論理反転器30の出力端子OUTから出力
された8ビットの復調信号p2 は次の中間ラッチ回路3
1の入力端子Dへ印加される。一方、他方の入力ラッチ
回路29から出力された遅延PNパターン信号d2 は別
の中間ラッチ回路32の入力端子Dへ印加される。The 8-bit demodulated signal p 2 output from the output terminal OUT of the logic inverter 30 is output to the next intermediate latch circuit 3
1 is applied to the input terminal D. On the other hand, the delayed PN pattern signal d 2 output from the other input latch circuit 29 is applied to the input terminal D of another intermediate latch circuit 32.
【0054】各中間ラッチ回路31,32は、例えばD
型フリップフロップで構成されており、前記サンプリン
グ信号SKの立上りに同期して、入力端子Dに印加され
ている8ビットの復調信号p2 及び遅延PNパターン信
号d2 を取込んで出力端子Qから出力する。Each of the intermediate latch circuits 31 and 32 has, for example, D
The flip-flop comprises an 8-bit demodulated signal p 2 and a delayed PN pattern signal d 2 applied to an input terminal D in synchronization with a rise of the sampling signal SK. Output.
【0055】中間ラッチ回路31から出力された8ビッ
トの復調信号p3 は次の全加算器33の一方の入力端子
Aへ印加される。また、中間ラッチ回路32から出力さ
れた遅延PNパターン信号d3 は全加算器33のキャリ
ー端子CIへ印加される。すなわち、中間ラッチ回路3
1,32は全加算器33へ復調信号p3 及び遅延PNパ
ターン信号d3 が印加されるタイミングを一致させる機
能を有するラッチ回路である。The 8-bit demodulated signal p 3 output from the intermediate latch circuit 31 is applied to one input terminal A of the next full adder 33. Further, the delayed PN pattern signal d 3 output from the intermediate latch circuit 32 is applied to the carry terminal CI of the full adder 33. That is, the intermediate latch circuit 3
Reference numerals 1 and 32 denote latch circuits having a function of matching the timings at which the demodulated signal p 3 and the delayed PN pattern signal d 3 are applied to the full adder 33.
【0056】全加算器33の他方の入力端子Bには、次
の積算値ラッチ回路34から出力された複数ビット構成
の積算値SM2 が印加されている。To the other input terminal B of the full adder 33, the integrated value SM 2 of a plurality of bits output from the next integrated value latch circuit 34 is applied.
【0057】そして、全加算器33は、キャリー端子C
Iに印加されている遅延PNパターン信号d3 が[1]
状態、すなわち、Hレベル状態においては、前記サンプ
リング信号SKの立上りに同期して、入力端子Aに印加
されている積算値SM2 に入力端子Bに印加されている
復調信号p3 の値を加算して、加算結果を出力端子Sか
ら12ビットの新たな積算値SM1 として前記積算値ラ
ッチ回路34の入力端子Dへ印加する。The full adder 33 has a carry terminal C
The delayed PN pattern signal d 3 applied to I is [1]
State, i.e., in the H level state, the synchronization with the rising edge of the sampling signal SK, adds the value of the demodulated signal p 3 being applied to the input terminal B to the integrated value SM 2 which is applied to the input terminal A to be applied to the input terminal D of the integrated value latch circuit 34 as a new cumulative value SM 1 of the 12-bit addition result from the output terminal S.
【0058】一方、キャリー端子CIに印加されている
遅延PNパターン信号d3 が[0]状態、すなわち、L
レベル状態においては、全加算器33は、前記サンプリ
ング信号SKの立上りに同期して、入力端子Aに印加さ
れている積算値SM2 に入力端子Bに印加されている復
調信号p3 の値を加算して、さらに、加算結果に1を加
算して、その加算結果を出力端子Sから複数ビットの新
たな積算値SM1 として積算値ラッチ回路34の入力端
子Dへ印加する。On the other hand, the delayed PN pattern signal d 3 applied to carry terminal CI is in the [0] state, that is, L
In level state, the full adder 33, in synchronization with the rise of the sampling signal SK, the value of the demodulated signal p 3 being applied to the input terminal B to the integrated value SM 2 which is applied to the input terminal A The addition is performed, and 1 is added to the addition result. The addition result is applied to the input terminal D of the integrated value latch circuit 34 from the output terminal S as a new integrated value SM 1 of a plurality of bits.
【0059】すなわち、遅延PNパターン信号d3 が
[0]状態においては、論理反転器30と全加算器33
は入力された復調信号pの2の補数を加算する回路を構
成し、結果的に積算値SM2 から復調信号pの値を減算
する機能を実行する。That is, when the delay PN pattern signal d 3 is in the [0] state, the logical inverter 30 and the full adder 33
Constitutes a circuit for adding the two's complement of the input demodulated signal p, and consequently executes the function of subtracting the value of the demodulated signal p from the integrated value SM 2 .
【0060】積算値ラッチ回路34は、前記サンプリン
グ信号SKの立上りに同期して、入力端子Dに印加され
ている複数ビットの積算値SM1 を取込んで出力端子Q
から新た積算値SM2 として前記全加算器33及び出力
ゲート回路35の入力端子Dへ印加する。The integrated value latch circuit 34 takes in the integrated value SM 1 of a plurality of bits applied to the input terminal D in synchronization with the rise of the sampling signal SK, and
To the input terminal D of the full adder 33 and the output gate circuit 35 as a new integrated value SM 2 .
【0061】さらに、積算値ラッチ回路34は、タイミ
ング制御部36からクリア信号CLがクリア端子CLへ
印加されると、現在ラッチしている積算値SM2 を0値
にクリアする。[0061] Further, the integrated value latch circuit 34, the clear signal CL from the timing controller 36 is applied to the clear terminal CL, it clears the integrated value SM 2 which is currently latched in the 0 value.
【0062】出力ゲート回路35は、例えばD型フリッ
プフロップで構成されており、タイミング制御部36か
ら出力指令OUTが制御端子ENに入力されると、その
時点で入力端子Dに印加されている複数ビットの積算値
SM2 を新たな複数ビット構成の相関係数R(τ)とし
て外部の制御部39へ送出する。The output gate circuit 35 is formed of, for example, a D-type flip-flop. When an output command OUT is input from the timing control unit 36 to the control terminal EN, the output gate circuit 35 is connected to the input terminal D at that time. The integrated value SM 2 of bits is sent to the external control unit 39 as a new correlation coefficient R (τ) having a plurality of bits.
【0063】前記タイミング制御部36には、入力端子
25aを介して前記サンプリング信号SKが印加される
と共に、他の入力端子37,38を介して読出信号RE
AD及びリセット信号RESが入力される。To the timing control section 36, the sampling signal SK is applied through an input terminal 25a, and the read signal RE is input through other input terminals 37 and 38.
The AD and the reset signal RES are input.
【0064】そして、タイミング制御部36は、外部か
ら入力されているリセット信号RESが解除されると、
前記サンプリング信号SKにおける次の立上りに同期し
て、積算値ラッチ回路34へクリア信号CLを送出し
て、積算値SM2 を一旦0値にクリアする。さらに予め
設定されている積算時間TM の計時を開始し、積算時間
TM が終了すると、出力ゲート回路35へ出力指令OU
Tを送出して、蓄積された積算値SM2 を相関係数R
(τ)として出力させる。When the reset signal RES input from the outside is released, the timing control unit 36
In synchronization with the next rising of the sampling signal SK, and sends a clear signal CL to the integrated value latch circuit 34 clears the integrated value SM 2 temporarily to zero value. Further, the counting of the preset integration time T M is started, and when the integration time T M ends, the output command OU is sent to the output gate circuit 35.
T is transmitted, and the accumulated integrated value SM 2 is correlated with the correlation coefficient R
(Τ).
【0065】制御部39は、一種のマイクロコンピュー
タで構成されており、制御信号メモリ40に記憶された
各種の制御指令を読出してタイミング制御部36に対し
て各種の信号を送出してこの距離測定装置全体の動作を
制御する。The control section 39 is composed of a kind of microcomputer, reads out various control commands stored in the control signal memory 40, sends out various signals to the timing control section 36, and measures the distance. Controls the operation of the entire device.
【0066】具体的には、遅延時間設定レジスタ28に
設定する遅延時間τを順次変更していって、各遅延時間
τ設定時におけるデジタル相関器26から出力される各
相関係数R(τ)を順番に採集する。そして、最大相関
係数R(τ)max が得られる遅延時間τS を決定し、こ
の遅延時間τS をアンテナ17,19相互間で構成され
る伝送路の信号の伝送所要時間とし、この遅延時間τS
に信号の伝送速度Vを乗算することによって、伝送路の
距離L(=τS ×V)を算出する。Specifically, the delay time τ set in the delay time setting register 28 is sequentially changed, and each correlation coefficient R (τ) output from the digital correlator 26 when each delay time τ is set. Are collected in order. Then, a delay time τ S at which a maximum correlation coefficient R (τ) max is obtained is determined, and this delay time τ S is set as a transmission time of a signal on a transmission path formed between the antennas 17 and 19, and Time τ S
Is multiplied by the signal transmission speed V to calculate the distance L (= τ S × V) of the transmission path.
【0067】このように構成された距離測定装置におけ
るデジタル相関器26の動作を図2及び図3に示すタイ
ムチャートを用いて説明する。The operation of the digital correlator 26 in the distance measuring apparatus thus configured will be described with reference to the time charts shown in FIGS.
【0068】まず、時刻t1 にてリセット信号RESが
立上がると動作を開始する。そして、同一時刻t1 にお
いてクリア信号CLが出力され、積算値ラッチ回路34
の積算値SM2 が0にクリアされる。そして、読出信号
REDが入力されると、積算時間TM が開始されると共
に、前記クリア状態が解除される。First, when the reset signal RES rises at time t 1 , the operation starts. Then, at the same time t 1 , the clear signal CL is output, and the integrated value latch circuit 34
Integrated value SM 2 of the is cleared to 0. When the read signal RED is input, the integration time T M starts and the clear state is released.
【0069】デジタル相関器26の入力ラッチ回路27
はA/D変換器24からサンプリング信号SKに同期し
て順次出力される例えば8ビットの復調信号p(x0 ,
x1,x2 .x3 ,x4 ,x5 ,x6 ,x7 ,x8 ,x
9 …)を順次取込む。そして、順次取込んだ各復調信号
pを1サンプリング周期TS 分時間シフトさせて復調信
号p1 として出力する。Input latch circuit 27 of digital correlator 26
Is an 8-bit demodulated signal p (x 0 , for example) sequentially output from the A / D converter 24 in synchronization with the sampling signal SK.
x 1 , x 2 . x 3, x 4, x 5 , x 6, x 7, x 8, x
9 …)). Then, the demodulated signals p sequentially captured are time-shifted by one sampling period T S and output as demodulated signals p 1 .
【0070】同様に、入力ラッチ回路29はPNパター
ン発生器11aから出力されている遅延PNパターン信
号d1 の値をサンプリング信号SKに同期して順次読取
って1サンプリング周期TS 分時間シフトさせて遅延P
Nパターン信号d2 として出力する。Similarly, the input latch circuit 29 sequentially reads the value of the delayed PN pattern signal d 1 output from the PN pattern generator 11 a in synchronization with the sampling signal SK, and shifts the value by one sampling period T S. Delay P
And outputs as the N pattern signal d 2.
【0071】そして、時刻t2 において、遅延PNパタ
ーン信号d1 が[0]から[1]へ立上がると、1サン
プリング周期TS 分遅れた時刻t3 において、論理反転
器30の制御端子COMの入力信号値が[0]から
[1]へ変化する。したがって、この時刻t3 以前にお
いては、論理反転器30からは復調信号p1 の各値(x
0)を反転した補数を復調信号p2 として出力していた
が、この時刻t3 以降においては、復調信号p1 の各値
(x1 ,x2 .x3 )をそのまま復調信号p2 として出
力する。Then, at time t 2 , when the delayed PN pattern signal d 1 rises from [0] to [1], at time t 3 delayed by one sampling period T S , the control terminal COM of the logic inverter 30 is turned on. Changes from [0] to [1]. Therefore, in this time t 3 before, the values of the demodulated signal p 1 from the logic inverter 30 (x
0) is the inverted complement has output as a demodulated signal p 2, and in this time t 3 after each value of the demodulated signal p 1 and (x 1, x 2 .x 3 ) directly as a demodulated signal p 2 Output.
【0072】そして、時刻t5 において、遅延PNパタ
ーン信号d1 が[1]から[0]へ立下ると、1サンプ
リング周期TS 分遅れた時刻t6 において、論理反転器
30の制御端子COMの入力信号値が[1]から[0]
へ変化する。したがって、この時刻t6 以降において
は、復調信号p1 の各値(x4 ,x5 )を反転した補数
を復調信号p2 として出力する。[0072] Then, at time t 5, the delay when the PN pattern signal d 1 is falls to [0] [1], in one sampling period T S delayed time t 6 was the control terminal COM of the logic inverter 30 Input signal value of [1] to [0]
Changes to Thus, at time t 6 after outputs the inverted complement each value of the demodulated signal p 1 (x 4, x 5 ) as a demodulated signal p 2.
【0073】論理反転器30から出力される復調信号p
2 の各値(x0 ,x1 ,…)及び入力ラッチ回路29か
ら出力される遅延PNパターン信号d2 の各値は、中間
ラッチ回路31,32で再度1サンプリング周期TS 分
時間シフトされて、復調信号p3 及び遅延PNパターン
信号d3 として全加算器33へ印加される。The demodulated signal p output from the logical inverter 30
Each value of 2 (x 0, x 1, ...) and each value of the input latch circuit 29 delays PN pattern signal d 2 output from is again one sampling period T S partial time shift in the intermediate latch circuits 31, 32 Then, the demodulated signal p 3 and the delayed PN pattern signal d 3 are applied to the full adder 33.
【0074】したがって、遅延PNパターン信号d3 が
[0]状態を示す時刻t4 以前においては、全加算器3
3は結果的に減算処理を実行し、遅延PNパターン信号
d3が[1]状態を示す時刻t4 乃至時刻t7 の期間は
結果的に加算処理を実行する。Therefore, before the time t 4 when the delay PN pattern signal d 3 indicates the [0] state, the full adder 3
3 executes consequently subtraction, the delay PN pattern signal d 3 [1] period between times t 4 to time t 7 shows a state executes consequently addition.
【0075】そして、前記積算時間TM 経過後の時刻t
8 に出力指令OUTが立上がると、積算値ラッチ回路3
4から出力されている積算値SM2 が出力ゲート回路3
5を介して相関係数R(τ)として制御部39へ出力さ
れる。The time t after the lapse of the accumulated time T M
When the output command OUT rises to 8 , the integrated value latch circuit 3
The integrated value SM 2 output from the output gate circuit 3
5 to the control unit 39 as a correlation coefficient R (τ).
【0076】相関係数R(τ)の出力が終了した時刻t
9 において、クリア信号CLが立下り、積算値ラッチ回
路34にラッチされている積算値SM2 が0にクリアさ
れる。Time t when output of correlation coefficient R (τ) is completed
In 9, the clear signal CL is falling, the integrated value integrated value SM 2 which is latched in the latch circuit 34 is cleared to zero.
【0077】このように構成されたデジタル相関器にお
いては、図5に示した従来のアナログ相関器2のように
アナログの乗算器2aやアナログの積分器2bが組込ま
れていないので、たとえ長時間に亘って積和演算を実施
したとしても、直流ドリフトが発生することはないの
で、相関係数R(τ)を高い精度で算出できる。In the digital correlator configured as described above, since the analog multiplier 2a and the analog integrator 2b are not incorporated as in the conventional analog correlator 2 shown in FIG. Even if the product-sum operation is performed over the range, the DC drift does not occur, so that the correlation coefficient R (τ) can be calculated with high accuracy.
【0078】次に、このように構成されたデジタル相関
器を用いて、信号受信処理部18にて受信され、復調さ
れた復調信号pから雑音に埋もれた信号成分を相関係数
を算出することによって、高いS/N比で検出できる理
由を図4(a)(b)を用いて詳細に説明する。Next, a signal component embedded in noise is calculated from the demodulated signal p received and demodulated by the signal reception processing unit 18 using the digital correlator configured as described above to calculate a correlation coefficient. FIG. 4A and FIG. 4B will be used to explain in detail the reason why a high S / N ratio can be detected.
【0079】雑音成分のサンプリングされた各瞬時値
は、正負の極性に亘り、例えば正規分布等で代表される
広い範囲に分散する。一方、信号成分は一定値を維持し
ているので、図4(a)に示すように、一定の積算時間
TM において前述した(1) 式で示す積和演算の実行過程
で雑音成分は低減するが、信号成分は一定値を維持する
ので、S/N比は向上する。Each sampled instantaneous value of the noise component is distributed over a wide range represented by, for example, a normal distribution over positive and negative polarities. On the other hand, since the signal component maintains a constant value, as shown in FIG. 4 (a), the noise component is reduced during the execution of the product-sum operation shown in the above-mentioned equation (1) at a fixed integration time T M. However, since the signal component maintains a constant value, the S / N ratio is improved.
【0080】次に、図4(b)に示すように、信号成分
が大きくなると、雑音成分も大きくなる場合について説
明する。Next, a description will be given of a case where the noise component increases as the signal component increases, as shown in FIG.
【0081】このように信号の大きさと雑音の大きさと
が相関を持つ場合は、(1) 式で示す積和演算をN回実行
すると、S/N比がN1/2 だけ上昇することが知られて
いる。このことを以下に示す。In the case where the magnitude of the signal and the magnitude of the noise have a correlation as described above, the S / N ratio may increase by N 1/2 if the product-sum operation represented by the equation (1) is executed N times. Are known. This is shown below.
【0082】今、N回の積和演算を行うとして、i回目
の相関係数の測定データXi(t)の信号成分をsi 、雑音
成分をni としたとき、N回の測定による信号成分の和
は(2) 式となる。Now, assuming that the product-sum operation is performed N times, when the signal component of the measurement data Xi (t) of the i-th correlation coefficient is si and the noise component is ni, the signal component of the N-times measurement is calculated. The sum is given by equation (2).
【0083】[0083]
【数2】 (Equation 2)
【0084】となる。(2)(3)式において、s,nは信号
と雑音の平均振幅である。これにより、積和演算後のS
/Nは S/N=Ns/(N1/2 n)=N1/2 (s/n) …(4) となる。(3) 式において、N回の積和演算によって、信
号成分がN倍になり、雑音成分がN1/2 倍となり、これ
らを合計したS/N比が全体としてN1/2 倍となること
が理解できる。Is obtained. In equations (2) and (3), s and n are the average amplitudes of the signal and noise. As a result, S after product-sum operation
/ N is the S / N = Ns / (N 1/2 n) = N 1/2 (s / n) ... (4). In the equation (3), the signal component becomes N times and the noise component becomes N 1/2 times by the N times of the product-sum operation, and the S / N ratio obtained by summing them becomes N 1/2 times as a whole. I can understand.
【0085】したがって、雑音成分が大きい復調信号か
らこの雑音成分に埋もれた微弱信号が検出される。Therefore, a weak signal buried in the noise component is detected from the demodulated signal having a large noise component.
【0086】なお、S/N比の向上度合いは、図4
(a)(b)に示すように、測定時間TM (積和演算時
間)の他に、信号をA/D変換する場合におけるサンプ
リング信号の周波数fS を高くして、積和演算を実施す
る場合におけるデータ数を増加してもよい。The degree of improvement in the S / N ratio is shown in FIG.
(A) As shown in (b), in addition to the measurement time T M (product-sum operation time), the frequency f S of the sampling signal when the signal is A / D converted is increased, and the product-sum operation is performed. In such a case, the number of data may be increased.
【0087】そして、この実施例のデジタル相関器が組
込まれた距離測定装置においては、一般に、送信信号処
理部13からアンテナ17を介して送信された合成信号
eが、受信信号処理部18にて受信される被測定伝送路
を伝搬される過程において、大きな雑音が混入して、受
信信号gや復調信号pのS/N比が大幅に低下してい
る。In the distance measuring apparatus in which the digital correlator of this embodiment is incorporated, the combined signal e transmitted from the transmission signal processing unit 13 via the antenna 17 is generally received by the reception signal processing unit 18. In the process of being transmitted through the transmission path to be measured, large noise is mixed in, and the S / N ratio of the received signal g and the demodulated signal p is greatly reduced.
【0088】しかし、デジタル相関器で復調信号pと遅
延PNパターン信号d1 との相関係数R(τ)を算出す
ることによって、遅延時間τを変化させた場合における
最大相関係数R(τ)max を高い精度で検出できる。However, by calculating the correlation coefficient R (τ) between the demodulated signal p and the delayed PN pattern signal d 1 by the digital correlator, the maximum correlation coefficient R (τ) when the delay time τ is changed is calculated. ) Max can be detected with high accuracy.
【0089】なお、一つの遅延時間τにおける相関係数
R(τ)の測定時間TM を大きく設定することによっ
て、各遅延時間τにおける相関係数R(τ)の測定精度
をより一層向上できるので、最終的に得られる被測定伝
送路の距離Lの測定精度をより一層向上できる。By setting the measurement time T M of the correlation coefficient R (τ) at one delay time τ large, the measurement accuracy of the correlation coefficient R (τ) at each delay time τ can be further improved. Therefore, the measurement accuracy of the finally obtained distance L of the transmission path to be measured can be further improved.
【0090】さらに、このデジタル相関器においては、
図1に示すように、論理反転器30、全加算器33,積
算値ラッチ回路34,各信号値の入力タイミングを調整
するための複数のラッチ回路27,29,31.32,
A/D変換器24,PNパターン発生器11,11a,
遅延時間設定レジスタ28,出力ゲート回路35及びタ
イミング制御部36等の比較的安価なデジタル回路素子
で構成しているので、回路構成が複雑化したり、製造費
が大幅に上昇することはない。Further, in this digital correlator,
As shown in FIG. 1, a logic inverter 30, a full adder 33, an integrated value latch circuit 34, and a plurality of latch circuits 27 , 29 , 31.32 for adjusting the input timing of each signal value ,
A / D converter 24, PN pattern generators 11, 11a,
The delay time setting register 28, the output gate circuit 35, and the
Since it is composed of relatively inexpensive digital circuit elements such as the imaging control unit 36 , the circuit configuration does not become complicated and the manufacturing cost does not increase significantly.
【0091】[0091]
【0092】[0092]
【発明の効果】以上説明したように本発明のデジタル相
関器においては、論理反転器、全加算器,積算値ラッチ
回路でもって、相関係数を得るための関和演算をデジタ
ル的に実行している。As described above, in the digital correlator according to the present invention, a logical sum, a full adder and an integrated value latch circuit are used to digitally execute a summation operation for obtaining a correlation coefficient. ing.
【0093】したがって、従来のアナログ相関器のよう
にアナログの乗算器やアナログの積分器が組込まれてい
ないので、たとえS/N比を向上させる目的で長時間に
亘って積和演算を実施したとしても、直流ドリフトが発
生することはないので、高い精度で相関係数を算出でき
る。Therefore, since the analog multiplier and the analog integrator are not incorporated as in the conventional analog correlator, the product-sum operation is performed for a long time even for the purpose of improving the S / N ratio. However, since no DC drift occurs, the correlation coefficient can be calculated with high accuracy.
【0094】また、論理反転器、全加算器,積算値ラッ
チ回路等の比較的安価なデジタル回路素子で構成してい
るので、回路構成が複雑化したり、製造費が大幅に上昇
することはない。Further, since it is composed of relatively inexpensive digital circuit elements such as a logical inverter, a full adder, and an integrated value latch circuit, the circuit configuration does not become complicated and the manufacturing cost does not increase significantly. .
【図1】 本発明の一実施例のデジタル相関器が組込ま
れた距離測定装置の概略構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a distance measuring device in which a digital correlator according to an embodiment of the present invention is incorporated.
【図2】 同実施例デジタル相関器の動作を示すタイム
チャートFIG. 2 is a time chart showing an operation of the digital correlator of the embodiment.
【図3】 同じく同実施例デジタル相関器の動作を示す
タイムチャートFIG. 3 is a time chart showing the operation of the digital correlator in the same embodiment.
【図4】 同実施例デジタル相関器に入力される復調信
号における信号と雑音との関係を示す図FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a signal and noise in a demodulated signal input to the digital correlator of the embodiment.
【図5】 従来のアナログ相関器を用いた信号処理回路
の概略構成を示すブロック図FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a signal processing circuit using a conventional analog correlator;
【図6】 同アナログ相関器に組込まれたアナログ積分
器を示す回路図FIG. 6 is a circuit diagram showing an analog integrator incorporated in the analog correlator;
【図7】 同アナログ相関器の動作を示すタイムチャー
トFIG. 7 is a time chart showing the operation of the analog correlator.
11,11a…PNパターン発生器、13…信号送信処
理装置、14…信号合成器、15…搬送波発振器、1
6,31…増幅器、17,19…アンテナ、18…信号
受信処理部、20…バンドパスフィルタ、22…復調
器、23…ローパスフィルタ、24…A/D変換器、2
6…デジタル相関器、27,29…入力ラッチ回路、2
8…遅延時間設定レジスタ、30…論理反転器、31,
32…中間ラッチ回路、33…全加算器、34…積算値
ラッチ回路、35…出力ゲート回路、36…タイミング
制御部、39…制御部11, 11a: PN pattern generator, 13: signal transmission processor, 14: signal synthesizer, 15: carrier oscillator, 1
6, 31 amplifier, 17, 19 antenna, 18 signal reception processing unit, 20 bandpass filter, 22 demodulator, 23 low-pass filter, 24 A / D converter, 2
6 Digital correlator, 27, 29 Input latch circuit, 2
8 ... Delay time setting register, 30 ... Logic inverter, 31,
32 ... Intermediate latch circuit, 33 ... Full adder, 34 ... Integrated value latch circuit, 35 ... Output gate circuit, 36 ... Timing control unit, 39 ... Control unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀内 幸夫 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 国 際電信電話株式会社内 (72)発明者 山本 周 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 国 際電信電話株式会社内 (72)発明者 秋葉 重幸 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 国 際電信電話株式会社内 (72)発明者 若林 博晴 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 国 際電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−223870(JP,A) 特開 昭64−26976(JP,A) 特開 昭49−11242(JP,A) 特開 平5−2470(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04J 13/00 G06F 17/15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yukio Horiuchi 2-3-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo International Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Shu Yamamoto 2-3-Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. 2 International Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Shigeyuki Akiba 2-3-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo International Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Hiroharu Wakabayashi 2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. 3-2, International Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-63-223870 (JP, A) JP-A-64-26976 (JP, A) JP-A-49-11242 (JP, A) JP-A-5-2470 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H04J 13/00 G06F 17/15
Claims (1)
ン発生器(11)と、 このPNパターン発生器から出力され伝送路を経由して
受信されたPNパターン信号をA/D変換するA/D変
換器(24)と、 前記PNパターン発生器から出力されたPNパターン信
号に対して所定時間遅延した遅延PNパターン信号を出
力する遅延PNパターン信号発生手段(11a,28)と、 入力端子に前記A/D変換器から出力された受信PNパ
ターン信号の各信号値が第1の入力値として順次入力さ
れ、制御端子に前記遅延PNパターン信号発生手段から
遅延PNパターン信号の各信号値が二値で表される第2
の入力値として順次入力され、前記制御端子に入力され
る第2の入力値が前記二値の一方状態を示すとき前記第
1の入力値を出力し、前記第2の入力値が前記二値の他
方状態を示すとき前記第1の入力値の1の補数値を出力
する論理反転器(30)と、 入力された積算値をラッチする積算値ラッチ回路(34)
と、 前記第2の入力値が前記二値の一方状態のとき前記論理
反転器の出力値と前記積算値ラッチ回路にラッチされた
積算値とを加算して新たな積算値として前記積算値ラッ
チ回路に送出するとともに、前記第2の入力値が前記二
値の他方状態のとき前記加算された積算値に1を加算し
て2の補数にして新たな積算値として前記積算値ラッチ
回路に送出する全加算器(33)と、 入力された出力指令に応動して前記積算値ラッチ回路に
ラッチされている積算値を外部へ送出する出力ゲート回
路(35)と、 予め設定された積算周期経過毎に前記積算値ラッチ回路
へ積算値のクリア指令を送出するとともに前記出力ゲー
ト回路へ出力指令を送出するタイミング制御部(36)とを
備えたデジタル相関器。1. A PN pattern generator (11) for outputting a PN pattern signal, and an A / D converter for A / D converting a PN pattern signal output from the PN pattern generator and received via a transmission line. vessel (24), delayed PN pattern signal generating means for outputting a delayed PN pattern signal delayed a predetermined time relative to the PN pattern signal output from the PN pattern generator and (11a, 28), wherein the input terminal a Each signal value of the received PN pattern signal output from the / D converter is sequentially input as a first input value, and each signal value of the delayed PN pattern signal is binary to the control terminal from the delayed PN pattern signal generating means. The second represented
The first input value is output when the second input value input to the control terminal indicates one of the binary states, and the second input value is the binary value A logical inverter ( 30 ) for outputting the one's complement value of the first input value when indicating the other state of the first input value, and an integrated value latch circuit (34) for latching the input integrated value
And when the second input value is in one of the two states, adding the output value of the logical inverter and the integrated value latched by the integrated value latch circuit to obtain a new integrated value as the integrated value latch. And, when the second input value is in the other state of the binary, adds 1 to the added integrated value to form a two's complement and sends it to the integrated value latch circuit as a new integrated value. A full adder (33), an output gate circuit (35) for sending out the integrated value latched in the integrated value latch circuit in response to the input output command, and a preset integration period A digital correlator comprising: a timing controller (36) for sending a command to clear the integrated value to the integrated value latch circuit and sending an output command to the output gate circuit every time.
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