JP5872107B2 - 標本化プロセスの妨害除去方法、および、当該妨害除去方法を実施するための装置 - Google Patents
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Description
センサの測定結果をデジタル評価するためには、アナログセンサ信号を、ないしは、センサによりサンプリングされた信号をデジタル信号に変換しなければならない。こうするためにはしばしば、オーバーサンプリングの利点を利用するアナログデジタルコンバータを用いることが多い。その際には、狭帯域の入力信号を高周波のクロックにより標本化し、その後にアナログデジタルコンバータによってデジタル変換する。有効信号の帯域幅(有効帯域またはベースバンドとも称する)は、標本化周波数の半分よりも格段に小さい。入力信号が高周波の妨害信号を含む場合、この妨害信号はエイリアス効果に起因して、場合によっては有効帯域に畳み込まれて無くなってしまうこともある。このことを防止するためには、通常、標本化前に高周波妨害信号をフィルタリング除去するアンチエイリアシングフィルタを用いる。
独国特許DE60212795T2から、アナログ入力信号を標本化して当該標本化値をメモリに記憶する手法が公知である。この手法では、予め定められた周波数F clk でクロックパルス列を生成し、生成した擬似ランダム列を用いて交番させる。この擬似ランダム交番クロックパルスは、標本化パルス列を形成するのに用いられる。
上述の独国特許DE60212795T2に記載の発明は、I. Bilinsikis, G. Cain による「Digital Alias-Free Signal Processing in the GHz Frequency Range, XP-001133893」(Instition of Electrical Engineers, 1996年)第6/1−6/6頁に記載されている。
さらに、DE2455302A1から、アナログデジタル変換およびデジタル信号解析を行う方法、ならびに、当該方法を実施するための装置が公知であり、ここでは、相互に重なり合う等間隔の標本化間隔を(少なくとも擬似)確率論的に変化させたものからの標本化を、アナログ入力信号に施す。
本発明では、標本化プロセスの妨害除去方法を開示する。この妨害除去方法は、アナログの有効信号を標本化周波数fで標本化するステップと、妨害振幅が存在するか否かを判定するステップとを含む。妨害振幅が存在する場合には、前記標本化周波数fにより決定される、時間的に等間隔の標本化時点を中心とする領域[−Δt;+Δt]内において、当該標本化時点の確率論的なシフトを行う。ここで、Δtは最大シフト量である。その後、前記アナログの有効信号の標本化を再度行い、妨害振幅が存在するか否かを再度判定する。妨害振幅が依然として存在する場合には、最大シフト量の絶対値|Δt|を変化させ、前記標本化時点の確率論的なシフトを行うステップを再度開始する。つまり、妨害振幅が存在する場合には、まず最初に標本化信号に、絶対値2Δtのジッタを重畳し、確率論的にシフトした前記標本化時点、すなわち、前記アナログの有効信号を標本化する標本化時点は、標本化周波数fにより決定される時間的に等間隔の標本化時点を中心とした、上述の限界[−Δt;+Δt]を有する時間領域内において、確率論的に変化する。ここでΔtは、前記標本化周波数fにより定まる初期の標本化時点から標本化時点をシフトさせることができる最大シフト量である。アナログの有効信号は、確率論的にシフトした前記標本化時点で標本化され、当該有効信号に未だ妨害振幅が存在するか否かを再度判定する。そうである場合には、前記最大シフト量|Δt|の絶対値を減少または増大させることにより、領域[−Δt;+Δt]の限界も縮小または拡大させる。たとえば、この限界を半分にすることができ[+Δt/2;−Δt/2]、または2倍にすることができ[+2Δt;−2Δt]、または、他の任意の手法で変化させることができる。[+Δt/2;−Δt/2]は、絶対値Δtのジッタに相当し、[+2Δt;−2Δt]は、絶対値4Δtのジッタに相当する。ここで標本化周波数は一定に維持されるので、有効信号のベースバンドも変化することがない。
図面と、下記の記載とに基づいて、本発明の実施例を詳細に説明する。
図3に、本発明の方法を用いて行った、有効信号の具体的な標本化の周波数スペクトルを示す。ベースバンド1は0fからf/2までの周波数領域に及ぶ。アナログの有効信号16は標本化周波数17で標本化される。フィルタリングされなかった高周波の妨害源18の妨害振幅20がある場合、本発明の方法においてこの妨害振幅20を識別する。これに応じて、標本化周波数fにより決定する、時間的に等間隔の標本化時点を中心とした領域[−Δt;+Δt]21内で、当該標本化時点の確率論的なシフトを行う。前記値Δtは最大シフト量として、ここでは、前記領域の限界[−Δt;+Δt]21を規定するものであり、この領域[−Δt;+Δt]21内に、妨害振幅20の識別後にアナログ有効信号16を標本化する標本化時点が含まれる。ここでは、実際の標本化時点の確率論的なシフトは、標本化周波数fにジッタを重畳することにより実現される。その際には実際の標本化時点は、標本化周波数fにより決定される、時間的に等間隔の標本化時点から正確に−Δtないしは+Δtだけ偏差しなくてもよい。むしろ、この偏差の絶対値は各標本化ごとに異なっているが、領域[−Δt;+Δt]21内で変動する。アナログの有効信号16は、確率論的にシフトした前記標本化時点で標本化され、その後、未だ妨害振幅20が存在するか否かを再度判定する。妨害振幅20が未だ依然として存在している場合、最大シフト量|Δt|の絶対値を増大または減少させることができ、これにより領域[−Δt;+Δt]21を、変化した領域19に変化させることができる。図3に示したこの具体的な実施例では単なる一例として、単に絶対値|Δt|を半分にすることだけで減少させ、これに伴って、領域[−Δt;+Δt]21を減少させる。これは単なる一例である。しかし、この変化した領域19を初期または先行の領域21より拡大することも可能である。その次に、前記標本化時点を確率論的にシフトさせるステップを再び開始し、今度は、前記変化した領域19だけこの標本化時点をシフトさせる。標本化周波数fにより決定される時間的に等間隔の標本化時点を、最初に、当該等間隔の標本化時点を中心として本発明の方法に従い確率論的にシフトさせる範囲である領域[−Δt;+Δt]21は、図中に示した具体的な実施例では、標本化周波数の0%より大きくかつ2%より小さいΔtにより区切られる。しかし、この領域を別のものとすることができ、たとえば[−x;+y]を選択することができる。ここでxおよびyは、実数の集合に含まれる要素である。図3に示した本方法の具体的な実施形態では、本方法において実施されるアナログデジタル変換のノイズ3より妨害振幅20が大きく、かつ、妨害振幅20がベースバンド1内に来る場合にのみ、妨害振幅20を識別する。また、妨害振幅であると判定する基準となる閾値も任意に、前記ノイズより上回るかまたは下回るように選択することができる。
Claims (13)
- 標本化プロセスの妨害除去方法であって、
・アナログ有効信号(16)を標本化周波数f(17)で標本化するステップと、
・妨害振幅(20)が存在するか否かを判定するステップと、
・妨害振幅(20)が存在する場合、前記標本化周波数f(17)により決まる、時間的に等間隔の標本化時点を中心とした領域[−Δt;+Δt](21)内において当該標本化時点の確率論的シフトを行うステップと
を有し、ただし、Δtは最大シフト量であり、
前記妨害除去方法はさらに、
・前記アナログ有効信号(16)を再度標本化するステップと、
・妨害振幅(20)が存在するか否かを再度判定するステップと、
・妨害振幅(20)が依然として存在する場合、前記最大シフト量の絶対値|Δt|を変化させるステップと、
・前記標本化時点の確率論的シフトを行うステップを再度開始するステップと
を有する妨害除去方法。 - 前記妨害振幅(20)が存在するか否かを判定するステップにおいて、妨害振幅(20)が閾値より大きい場合にのみ、妨害振幅(20)が存在するとする、
請求項1記載の妨害除去方法。 - 前記妨害除去方法はさらに、
標本化された前記有効信号(16)をアナログデジタル変換するステップ
を有し、
前記妨害振幅(20)が存在するか否かを判定するステップでは、前記妨害除去方法において行った前記アナログデジタル変換のノイズ(3)よりも当該妨害振幅(20)の方が大きい場合にのみ、当該妨害振幅(20)が存在するとする、
請求項1または2記載の妨害除去方法。 - 前記妨害振幅(20)が、標本化された有効信号(40)の周波数スペクトルのベースバンド(1)内にある場合にのみ、妨害振幅(20)が存在するとする、
請求項1から3までのいずれか1項記載の妨害除去方法。 - クロック信号(26)の位相が閾値をとることにより、前記標本化時点が定められる、
請求項1から4までのいずれか1項記載の妨害除去方法。 - 周期1/fである周期的なクロック信号(26)に位相ノイズ(30)を重畳することにより、前記クロック信号(26)を生成する、
請求項5記載の妨害除去方法。 - 前記位相ノイズ(30)は1/fノイズである、
請求項6記載の妨害除去方法。 - 周期1/fである周期的なクロック信号(26)に周波数変調を施すことにより、前記クロック信号(26)を生成する、
請求項5記載の妨害除去方法。 - 初期のΔtは、前記標本化周波数(17)の0%より大きくかつ2%以下の値である、
請求項1から8までのいずれか1項記載の妨害除去方法。 - 初期のΔtは、前記標本化周波数(17)の0%より大きくかつ1%以下の値である、
請求項1から8までのいずれか1項記載の妨害除去方法。 - 前記最大シフトの絶対値|Δt|を変化させるステップにおいて、前記標本化周波数f(17)により決まる、時間的に等間隔の標本化時点の確率論的シフトの絶対値を変化させる大きさと、前記有効周波数(2)との比は、1.25以上の値である、
請求項1から10までのいずれか1項記載の妨害除去方法。 - 前記領域[−Δt;+Δt](21)を変化させるステップにおいて、初期のΔtを半分に割る、
請求項1から11までのいずれか1項記載の妨害除去方法。 - 標本化プロセスの妨害除去装置であって、
有効信号(16)を標本化周波数f(17)で標本化する手段と、
標本化した前記有効信号(38)に妨害振幅(20)が重畳されているか否かを判定するように構成された妨害振幅判定手段(50)と
を有する妨害除去装置において、
前記妨害振幅判定手段(50)はさらに、
・妨害振幅(20)が存在する場合、前記標本化周波数f(17)により決まる、時間的に等間隔の標本化時点を中心とした領域[−Δt;+Δt](21)内において、当該標本化時点を確率論的にシフトさせる
ように構成されており、ただし、ここでΔtは最大シフト量であり、
前記妨害振幅判定手段(50)はさらに、
・確率論的にシフトした前記標本化時点で前記有効信号を再度標本化し、
・妨害振幅(20)が依然として存在する場合、前記最大シフト量の絶対値|Δt|を変化させる
ように構成されていることを特徴とする、妨害除去装置。
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