JP4802234B2 - 受信ビームフォーマ - Google Patents
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Description
Claims (17)
- 受信ビームフォーマであって、
複数の振動素子Eの信号サンプルが複数のチャネルビームフォーマ入力Nに結合される、1つまたは複数のビームフォーマチャネルE/Nであって、各ビームフォーマチャネルが、
所定のサンプリングレートfsで複数の振動素子Eから生じる信号サンプルを受信するように構成された複数のチャネルビームフォーマ入力Nであって、各チャネルビームフォーマ入力Nが固有の振動素子Eに対応付けられた、複数のチャネルビームフォーマ入力Nと、
前記複数のチャネルビームフォーマ入力Nの各々に対応付けられて前記複数のチャネルビームフォーマ入力Nに結合された複数の入力と、出力と、を有する多重化処理部であって、Nfsのレートで前記複数のチャネルビームフォーマ入力Nにおいて受信された振動素子信号サンプルを多重化するように構成された多重化処理部と、
前記多重化処理部の出力に結合された入力と、遅延制御入力と、出力と、を有する遅延メモリであって、受信された振動素子信号サンプルをNfsのレートで保存するように構成された遅延メモリと、
前記遅延メモリの出力に結合された入力と、アポダイゼーション制御入力と、出力と、を有するアポダイゼーション乗算器であって、前記遅延メモリによって出力された各振動素子信号サンプルに対応する前記アポダイゼーション制御入力からのアポダイゼーション加重値を受信し、前記各振動素子信号サンプルに前記アポダイゼーション加重値をアポダイゼーション(乗算)するように構成されたアポダイゼーション乗算器と、
前記複数のチャネルビームフォーマ入力Nに対応する複数の多重分離レジスタであって、各多重分離レジスタが各振動素子と対応付けられており、各多重分離レジスタが、前記アポダイゼーション乗算器の出力に結合された入力と、出力と、を有し、各多重分離レジスタが、各振動素子のアポダイゼーションされた信号サンプルを保存するように構成された複数の多重分離レジスタと、
前記複数の多重分離レジスタに対応する複数の加算コントローラであって、各加算コントローラが、多重分離レジスタの出力に結合された入力と、遅延制御入力と、出力と、を有し、各加算コントローラが、加算コントローラに入力された信号サンプルの各対のあいだにL−1個(Lは補間係数)のゼロ値サンプルを挿入することで、各振動素子のアポダイゼーションされた信号サンプルをアップサンプリングし、全体的な遅延の遅延制御入力からのサブサンプル部分を保存し、前記サブサンプル部分に応じて振動素子のアポダイゼーションされた信号サンプルまたはゼロ値サンプルのいずれかを出力するように構成された複数の加算コントローラと、
を備える、1つまたは複数のビームフォーマチャネルE/Nと、
前記複数の加算コントローラに対応する1つまたは複数のサブ加算器であって、各サブ加算器が、チャネルの数E/Nに対応する複数の入力であって、各入力が同一タイミング遅延を有する加算コントローラからの各出力に結合された複数の入力と、出力と、を有し、各サブ加算器が、同一タイミング遅延を有する加算コントローラからの、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされた振動素子信号サンプルを加算するように構成された1つまたは複数のサブ加算器と、
前記1つまたは複数のサブ加算器に対応する1つまたは複数の遅延部であって、各遅延部が、サブ加算器の出力に結合された入力と、出力と、を有し、各遅延部がその遅延部に対応した、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされ、加算された振動素子信号サンプルを、前記複数の遅延部のその他の全ての遅延部に対応した、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされ、加算された振動素子信号サンプルに時間的に整列させるように構成された1つまたは複数の遅延部と、
前記複数の遅延部に対応する1つまたは複数の入力であって、各入力が遅延部の出力に結合された1つまたは複数の入力と、出力と、を有する加算器であって、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされ、加算され、時間的に整列された前記複数の振動素子信号サンプルの全てを加算するように構成された加算器と、
前記加算器の出力に結合された入力と、受信ビームフォーマ出力と、を有する補間フィルタであって、前記加算器において加算された信号サンプルをフィルタリングし、前記所定のサンプリングレートfsでビーム形成信号を出力するように構成された補間フィルタと、
前記1つまたは複数のビームフォーマチャネルのアポダイゼーション乗算器に結合されたアポダイゼーション制御出力を有するアポダイゼーションコントローラであって、各ビームフォーマチャネルのアポダイゼーション乗算器に対して、前記遅延メモリから出力される遅延された各振動素子信号サンプルについてのアポダイゼーション加重値を出力するように構成されたアポダイゼーションコントローラと、
前記1つまたは複数のビームフォーマチャネルの遅延メモリおよび加算コントローラに結合された遅延制御出力を有する遅延コントローラであって、各ビームフォーマチャネルの遅延メモリから、所定の遅延でNfsのレートで各振動素子の信号サンプルを出力し、各ビームフォーマチャネルの加算コントローラをサブサンプル部分により制御して部分的な合計を生成するように構成された遅延コントローラと、
を備え、
前記アポダイゼーション乗算器、前記多重分離レジスタおよび前記加算コントローラがNfsのレートで動作する、
ことを特徴とする受信ビームフォーマ。 - 請求項1に記載の受信ビームフォーマであって、
各ビームフォーマチャネルの遅延メモリが、チャネルビームフォーマ入力の数Nに対応する複数の所定のメモリ領域をさらに備える、
ことを特徴とする受信ビームフォーマ。 - 請求項2に記載の受信ビームフォーマであって、
前記所定のメモリ領域がサーキュラーメモリとして構成される、
ことを特徴とする受信ビームフォーマ。 - 請求項1に記載の受信ビームフォーマであって、
前記補間フィルタがローパスフィルタとして構成される、
ことを特徴とする受信ビームフォーマ。 - 請求項1に記載の受信ビームフォーマであって、
前記所定の遅延がプログラムを介して制御される、
ことを特徴とする受信ビームフォーマ。 - 対応する数の振動素子Nから取得される複数の信号サンプルを所定のサンプリングレートfsで受信し、
各振動素子に対応する前記受信された信号サンプルを遅延メモリの所定の部分にNfsのレートで保存し、
各振動素子に対応する前記保存された信号サンプルを所定の遅延のあと所定の順序で出力し、
各振動素子に対応する遅延された信号サンプルに加重値を乗算することによって、前記遅延メモリから出力される遅延された信号サンプルに対してアポダイゼーションを行い、
遅延され、アポダイゼーションされた信号サンプルの各対のあいだにL−1個(Lは補間係数)のゼロ値サンプルを挿入することによって、各振動素子に対応する前記遅延され、アポダイゼーションされた信号サンプルをアップサンプリングし、
各振動素子ごとに、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされた信号サンプルを時間的に整列させ、
複数の振動素子の各々に対応する前記時間的に整列され、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされた信号サンプルの全てを加算し、
前記加算された信号サンプルをフィルタリングしてビーム形成信号を形成する、
ことを特徴とするビーム形成方法。 - 請求項6に記載のビーム形成方法であって、
ローパスフィルタを用いてフィルタリングを行う、
ことを特徴とするビーム形成方法。 - 請求項6に記載のビーム形成方法であって、
前記所定の遅延がプログラムを介して制御される、
ことを特徴とするビーム形成方法。 - 対応する数の振動素子から取得される複数の信号サンプルストリームEを所定のサンプリングレートfsで受信し、
前記複数の信号サンプルストリームEを複数のチャネルに分割して1チャネル当たり一定の数の信号ストリームNとし、
各チャネル毎に、
各振動素子に対応する前記受信された信号サンプルストリームに含まれる信号サンプルを遅延メモリの所定の部分にNfsのレートで保存し、
各振動素子に対応する前記保存された信号サンプルを所定の遅延のあと所定の順序で出力し、
各振動素子に対応する遅延された信号サンプルに加重値を乗算することによって、前記遅延メモリから出力される遅延された信号サンプルに対してアポダイゼーションを行い、
遅延され、アポダイゼーションされた信号サンプルの各対のあいだにL−1個(Lは補間係数)のゼロ値サンプルを挿入することにより、各振動素子に対応する前記遅延され、アポダイゼーションされた信号サンプルをアップサンプリングし、
各チャネルに対応した、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされた信号サンプルの信号サンプルストリームを、他のチャンネルに対応した、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされた信号サンプルの信号サンプルストリームと合計し、
前記遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされ、加算された信号サンプルストリームの各々を時間的に整列させ、
前記時間的に整列され、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされた信号サンプルストリームの全てを加算し、
前記加算された信号サンプルストリームをフィルタリングしてビーム形成信号を形成する、
ことを特徴とするビーム形成方法。 - 請求項9に記載のビーム形成方法であって、
ローパスフィルタを用いてフィルタリングを行う、
ことを特徴とするビーム形成方法。 - 請求項9に記載のビーム形成方法であって、
前記所定の遅延がプログラムを介して制御される、
ことを特徴とするビーム形成方法。 - 並列ビームを形成する受信ビームフォーマであって、
複数の振動素子Eの信号サンプルが複数のビームフォーマ入力Nに結合される、1つまたは複数のビームフォーマチャネルE/Nであって、各ビームフォーマチャネルが、
所定のサンプリングレートfsで複数の振動素子Eから生じる信号サンプルを受信するように構成された複数のビームフォーマ入力Nであって、各ビームフォーマ入力Nが固有の振動素子Eに対応付けられた、複数のビームフォーマ入力Nと、
前記複数のビームフォーマ入力Nの各々に対応付けられて前記複数のビームフォーマ入力Nに結合された複数の入力と、出力と、を有する多重化処理部であって、Nfsのレート(N=L/P、Lは補間係数、Pは並列ビームの本数)で前記複数のビームフォーマ入力Nにおいて受信された振動素子信号サンプルを多重化するように構成された多重化処理部と、
前記多重化処理部の出力に結合された入力と、遅延制御入力と、出力と、を有する遅延メモリであって、受信された振動素子信号サンプルをNfsのレートで保存し、各振動素子信号サンプルを、LfsのレートでP回に亘って各回ごとに所定の遅延の後に出力するように構成された遅延メモリと、
前記遅延メモリの出力に結合された入力と、アポダイゼーション制御入力と、出力と、を有するアポダイゼーション乗算器であって、前記遅延メモリによって出力された各振動素子信号サンプルに対応する前記アポダイゼーション制御入力からのアポダイゼーション加重値を受信し、前記各振動素子信号サンプルに前記アポダイゼーション加重値をアポダイゼーション(乗算)するように構成されたアポダイゼーション乗算器と、
各並列ビームP毎に、
前記複数のビームフォーマ入力Nに対応する複数の多重分離レジスタであって、各多重分離レジスタが各振動素子と対応付けられており、各多重分離レジスタが、前記アポダイゼーション乗算器の出力に結合された入力と、出力と、を有し、各多重分離レジスタが、各振動素子のアポダイゼーションされた信号サンプルを保存するように構成された複数の多重分離レジスタと、
前記複数の多重分離レジスタに対応する複数の加算コントローラであって、各加算コントローラが、多重分離レジスタの出力に結合された入力と、遅延制御入力と、出力と、を有し、各加算コントローラが、加算コントローラに入力された信号サンプルの各対のあいだにL−1個(Lは補間係数)のゼロ値サンプルを挿入することで、各振動素子のアポダイゼーションされた信号サンプルをアップサンプリングし、全体的な遅延の遅延制御入力からの各並列ビームPに関するサブサンプル部分を保存し、前記サブサンプル部分に応じて振動素子のアポダイゼーションされた信号サンプルまたはゼロ値サンプルのいずれかを出力するように構成された複数の加算コントローラと、
を備える、1つまたは複数のビームフォーマチャネルE/Nと、
さらに、各並列ビームP毎に、
前記複数の加算コントローラに対応する複数のサブ加算器であって、各サブ加算器が、チャネルの数E/Nに対応する複数の入力であって、各入力が同一タイミング遅延を有する加算コントローラからの各出力に結合された複数の入力と、出力と、を有し、各サブ加算器が、同一タイミング遅延を有する加算コントローラからの、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされた振動素子信号サンプルを加算するように構成された複数のサブ加算器と、
前記複数のサブ加算器に対応する複数の遅延部であって、各遅延部が、サブ加算器の出力に結合された入力と、出力と、を有し、各遅延部がその遅延部に対応した、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされ、加算された振動素子信号サンプルを、前記複数の遅延部のその他の全ての遅延部に対応した、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされ、加算された振動素子信号サンプルに時間的に整列させるように構成された複数の遅延部と、
前記複数の遅延部に対応する複数の入力であって、各入力が遅延部の出力に結合された複数の入力と、出力と、を有する加算器であって、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされ、加算され、時間的に整列された前記複数の振動素子信号サンプルの全てを加算するように構成された加算器と、
前記加算器の出力に結合された入力と、受信ビームフォーマ出力と、を有する補間フィルタであって、前記加算器において加算された信号サンプルをフィルタリングし、間引き、前記所定のサンプリングレートfsでビーム形成信号を出力するように構成された補間フィルタと、
を備え、
さらに、
前記アポダイゼーション乗算器に結合されたアポダイゼーション制御出力を有するアポダイゼーションコントローラであって、アポダイゼーション乗算器に対して、前記遅延メモリから出力される、各並列ビームPに特有の遅延された各振動素子信号サンプルについてのアポダイゼーション加重値を出力するように構成されたアポダイゼーションコントローラと、
前記遅延メモリおよび複数の加算コントローラに結合された遅延制御出力を有する遅延コントローラであって、前記遅延メモリから各並列ビームPに特有の所定の遅延でLfsのレートで信号サンプルを出力し、各加算コントローラをサブサンプル部分により制御して各並列ビームPごとに部分的な加算を生成するように構成された遅延コントローラと、
を備え、
前記アポダイゼーション乗算器、前記多重分離レジスタおよび前記加算コントローラがLfsのレートで動作する、
ことを特徴とする受信ビームフォーマ。 - 請求項12に記載の受信ビームフォーマであって、
各ビームフォーマチャネルの遅延メモリが、チャネルビームフォーマ入力の数Nに対応する複数の所定のメモリ領域をさらに備える、
ことを特徴とする受信ビームフォーマ。 - 請求項13に記載の受信ビームフォーマであって、
前記所定のメモリ領域がサーキュラーメモリとして構成される、
ことを特徴とする受信ビームフォーマ。 - 請求項12に記載の受信ビームフォーマであって、
前記補間フィルタがローパスフィルタとして構成される、
ことを特徴とする受信ビームフォーマ。 - 請求項12に記載の受信ビームフォーマであって、
前記所定の遅延がプログラムを介して制御される、
ことを特徴とする受信ビームフォーマ。 - 対応する数の振動素子Eから取得される複数の信号サンプルを所定のサンプリングレートfsで受信し、
形成される並列ビームの本数Pを決定し、
1チャンネル当たりの入力信号の数であるN(N=L/P、Lは補間係数)を決定し、
前記複数の信号サンプルのストリームEを複数のチャネルに分割して1チャネル当たりの信号ストリームNとし、
各チャネルごとに、
各振動素子に対応する前記受信された信号サンプルストリームに含まれる信号サンプルを遅延メモリの所定の複数の部分NにNfsのレートで保存し、
各振動素子に対応する前記保存された信号サンプルをP回に亘って、各回ごとに異なる並列ビームについて、所定の遅延の後に出力し、
各振動素子に対応する遅延された信号サンプルに、各振動素子に対応した所定の加重値を乗算することによって、前記遅延メモリから出力される遅延された信号サンプルに対してアポダイゼーションを行い、
P回に亘って各回ごとに異なる並列ビームPについて、同一の振動素子に属する信号サンプルの各対のあいだにL−1個(Lは補間係数)のゼロ値サンプルを挿入することにより、各振動素子に対応する遅延されてアポダイゼーションされた信号サンプルをアップサンプリングし、
各並列ビームPごと、
全てのチャンネルのうちの、対応する、遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされた信号サンプルを加算してサブ加算を形成し、
遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされた信号サンプルのサブ加算を時間的に整列させ、
遅延され、アポダイゼーションされ、アップサンプリングされた信号サンプルの時間的に整列された全てのサブ加算を加算し、
前記サブ加算を加算して得られた信号サンプルをフィルタリングしてビーム形成信号を形成する、
ことを特徴とする並列ビーム形成方法。
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