JP6938591B2 - 物体検出又はデータ伝送のための信号処理システム及び信号処理方法 - Google Patents

Description

本願は、信号処理システム及び信号処理方法、より詳細には、スペクトル拡散信号による物体検出又はデータ伝送のための信号処理ステム及び信号処理方法に関連する。

被測定物は、マイクロ波センサからの電磁波を送信させ、その電磁波を被測定物で反射させて検出することができる。例えば、スペクトル拡散なしに狭帯域電磁波を送信するためにマイクロ波レーダが一般に使用されている。しかし、現在の技術では、無線チャネル上で観測される干渉（他のレーダ信号源からの同一チャネル干渉を含む）を抑制することが困難である。したがって、より良い干渉抑制のためにより良い解決手段が依然として必要とされている。

実施形態は、送信モジュールと受信モジュールとを含む信号処理システムを提供する。送信モジュールは、データ信号及び第１拡散ベクトルに従って送信無線周波数信号を生成及び送信するために使用される。送信モジュールは、スペクトル拡散ユニットと、デジタル・アナログ変換器と、第１ミキサとを含む。スペクトル拡散ユニットは、データ信号及び第１拡散ベクトルに従ってスペクトル拡散信号を生成するために使用される。デジタル・アナログ変換器は、スペクトル拡散ユニットに結合され、スペクトル拡散信号に従って第１アナログ信号を生成するために使用される。第１ミキサは、デジタル・アナログ変換器に結合され、アナログ信号を第１キャリア信号と混合して送信無線周波数信号を生成するために使用される。受信モジュールは、受信無線周波数信号及び第２拡散ベクトルを受信し、スペクトル逆拡散信号を生成するために使用され、ここで、受信無線周波数信号は、送信無線周波数信号を被測定物で反射させることによって生成される。受信モジュールは、第２ミキサと、アナログ・デジタル変換器と、スペクトル逆拡散ユニットと、プロセッサとを含む。第２ミキサは、受信ユニットに結合され、受信無線周波数信号を第２キャリア信号と混合して第２アナログ信号を生成するために使用される。アナログ・デジタル変換器は、第２ミキサに結合され、第２アナログ信号に従ってデジタル信号を生成するために使用される。スペクトル逆拡散ユニットは、アナログ・デジタル変換器に結合され、デジタル信号及び第２拡散ベクトルに従ってスペクトル逆拡散信号を生成するために使用される。プロセッサは、スペクトル逆拡散信号に従って検出データを生成するために使用され、ここで、検出データは被測定物の空間情報に対応する。

別の実施形態は、受信モジュールとプロセッサとを含む信号処理システムを提供する。受信モジュールは、受信端子と、ミキサと、アナログ・デジタル変換器と、スペクトル逆拡散ユニットとを含む。受信端子は、送信データを含む無線周波数信号を受信するために使用される。ミキサは、受信端子に結合され、第１アナログ信号を生成するために無線周波数信号を第１キャリア信号と混合するために使用される。アナログ・デジタル変換器は、ミキサに結合され、第１アナログ信号に従ってデジタル信号を生成するために使用される。スペクトル逆拡散ユニットは、アナログ・デジタル変換器に結合され、デジタル信号及び第１拡散ベクトルに従ってスペクトル逆拡散信号を生成するために使用される。プロセッサは、デジタル信号に従って第１拡散ベクトルを更新し、スペクトル逆拡散信号に従って送信データを生成するために使用される。

別の実施形態は、信号処理システムを制御して被測定物の空間情報を検出するための信号処理方法を提供する。信号処理システムは、送信モジュールと、受信モジュールと、プロセッサとを含む。送信モジュールは、スペクトル拡散ユニットと、デジタル・アナログ変換器と、第１ミキサとを含む。受信モジュールは、第２ミキサと、アナログ・デジタル変換器と、スペクトル逆拡散ユニットとを含む。方法は、スペクトル拡散ユニットによって、データ信号及び第１拡散ベクトルに従ってスペクトル拡散信号を生成するステップと、デジタル・アナログ変換器によって、スペクトル拡散信号に従って第１アナログ信号を生成するステップと、第１ミキサによって、送信無線周波数信号を生成するために第１アナログ信号と第１キャリア信号とを混合するステップと、送信無線周波数信号を被測定物で反射させて受信無線周波数信号を生成するために、送信モジュールによって送信無線周波数信号を送信するステップと、第２ミキサによって、受信無線周波数信号と第２キャリア信号とを混合して第２アナログ信号を生成するステップと、アナログ・デジタル変換器によって、第２アナログ信号を受信し、第２アナログ信号に従ってデジタル信号を生成するステップと、スペクトル逆拡散ユニットによって、デジタル信号及び第２拡散ベクトルに従ってスペクトル逆拡散信号を生成するステップと、プロセッサによって、スペクトル逆拡散信号に従って被測定物の空間情報に対応する検出データを生成するステップと、を含む。

実施形態による信号処理システムを示す。 実施形態による第１キャリア信号及び第２キャリア信号の周波数を示す。 実施形態による信号処理システムの機能ブロック図を示す。 別の実施形態による変調信号を示す。 別の実施形態による変調信号を示す。 別の実施形態による信号処理システムを示す。 実施形態による周波数スペクトルにおける信号を示す。 実施形態による周波数スペクトルにおける信号を示す。 実施形態による周波数スペクトルにおける信号を示す。 別の実施形態による複数の送信モジュール及び受信モジュールを含む信号処理システムを示す。 別の実施形態による複数の送信モジュール及び受信モジュールを含む信号処理システムを示す。 別の実施形態による信号処理システムのプロセッサの動作を示す。 別の実施形態によるプロセッサの動作を示す。 別の実施形態による信号処理システムを示す。 別の実施形態による信号処理システムを示す。 別の実施形態による信号処理システムを示す。 実施形態による信号処理方法のフローチャートを示す。

以下、添付図面を参照して、例示的な実施形態を詳細に説明し、当業者によって容易に実現されるようにする。進歩性のある概念は、本明細書に明示された例示的な実施形態に限定されることなく、様々な形態で具現化され得る。周知の部分の説明は明確性のために省略され、全体を通じて同様の参照符号は同様の要素を参照する。

図１は、実施形態による信号処理システム１００を示す。信号処理システム１００は、送信モジュールＴｍ１と、受信モジュールＲｍ１と、プロセッサｄｓｐ１とを含むことができる。送信モジュールＴｍ１は、データ信号Ｓｄａｔａ１及び第１拡散ベクトルｖ１１に従って、送信無線周波数（ＲＦ）信号Ｓｔｘ１を生成及び送信するために使用され得る。送信モジュールＴｍ１は、スペクトル拡散ユニットＵｓｆ１と、デジタル・アナログ変換器Ｕｄａｃ１と、ミキサＵｍｘ１１とを含む。スペクトル拡散ユニットＵｓｆ１は、データ信号Ｓｄａｔａ１及び第１拡散ベクトルｖ１１に従って、スペクトル拡散信号Ｓｓｆ１を生成するために使用され得る。デジタル・アナログ変換器Ｕｄａｃ１は、スペクトル拡散ユニットＵｓｆ１に結合され、スペクトル拡散信号Ｓｓｆ１に従って、アナログ信号Ｓａ１１を生成するために使用される。ミキサＵｍｘ１１は、デジタル・アナログ変換器Ｕｄａｃ１に結合され、アナログ信号Ｓａ１１を第１キャリア信号Ｓｃ１１と混合して、送信無線周波数信号Ｓｔｘ１を生成するために使用される。送信ＲＦ信号Ｓｔｘ１は、送信ユニットＵｔ１を介して送信され得る。図１の電力増幅器Ｕｐａが送信ＲＦ信号Ｓｔｘ１を増幅するために使用され得る。本明細書で言及されるプロセッサはデジタル信号処理を実行するために使用されることができ、演算プロセッサ、信号処理回路、デジタル信号プロセッサ等である。

受信モジュールＲｍ１は、検出される被測定物Ｏｄによって反射された送信無線周波数信号Ｓｔｘ１に由来する受信無線周波数信号Ｓｒｘ１を逆拡散することができる。すなわち、受信モジュールＲｍ１は、受信無線周波数信号Ｓｒｘ１及び第２拡散ベクトルｖ１２を受信し、スペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１を生成するために使用され得る。受信無線周波数信号Ｓｒｘ１は、送信無線周波数信号Ｓｔｘ１を被測定物Ｏｄで反射させることによって生成され、受信ユニットＵｒ１を介して受信され、受信された後、低雑音増幅器Ｕｌｎａによって増幅され得る。送信ユニットＵｔ１及び受信ユニットＵｒ１は、実施形態に従ってアンテナを含むことができる。

受信モジュールＲｍ１は、ミキサＵｍｘ１２と、アナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ１と、スペクトル逆拡散ユニットＵｄｆ１とを含むことができる。ミキサＵｍｘ１２は、受信ユニットＵｒ１に結合され、受信無線周波数信号Ｓｒｘ１を第２キャリア信号Ｓｃ１２と混合してアナログ信号Ｓａ１２を生成するために使用され得る。アナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ１はミキサＵｍｘ１２に結合され、アナログ信号Ｓａ１２に従ってデジタル信号Ｓｄ１を生成するために使用され得る。スペクトル逆拡散ユニットＵｄｆ１はアナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ１に結合され、デジタル信号Ｓｄ１及び第２拡散ベクトルｖ１２に従ってスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１を生成するために使用され得る。プロセッサｄｓｐ１は、スペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１に従ってデジタルフィルタリング及び周波数領域分析・推定を行うために使用されることでき、物体検出データｄｄ１を生成するようにする。物体検出データｄｄ１は、被測定物Ｏｄの空間情報に対応することができる。

受信ＲＦ信号Ｓｒｘ１は、送信ＲＦ信号Ｓｔｘ１を被測定物Ｏｄで反射させて生成され得る。被測定物Ｏｄの空間情報は、被測定物Ｏｄの変位、被測定物Ｏｄの移動速度及び・又は被測定物Ｏｄと信号処理システム１００との距離を含むことができる。検出はドップラー効果に従って実行され得る。例えば、被測定物Ｏｄが車両である場合、その移動速度が検出され得る。被測定物Ｏｄが人体である場合、呼吸によって引き起こされる体の動きが生命兆候を検査するために検出され得る。

実施形態によれば、キャリア信号生成器Ｕｃｗは、ミキサＵｍｘ１１及びＵｍｘ１２に結合され、第１キャリア信号Ｓｃ１１及び第２キャリア信号Ｓｃ１２を提供するために使用され得る。第１キャリア信号Ｓｃ１１及び第２キャリア信号Ｓｃ１２の周波数は、周波数ｆｃｗと実質的に同一とすることができる。例えば、周波数ｆｃｗは周波数ｆｃとして実質的に固定にされ得る。別の例では、周波数ｆｃｗは、図２に示すように固定にされなくてもよい。図２は、第１キャリア信号Ｓｃ１１及び第２キャリア信号Ｓｃ１２の周波数ｆｃｗの波形図を示す。周波数ｆｃｗが固定にされない場合、周波数ｆｃｗは最大ｆｃｍａｘと最小ｆｃｍｉｎとの間で変化することができる。波形は、ノコギリ波、三角波又は正弦波のものとすることができる。

受信ＲＦ信号Ｓｒｘ１は、第１周波数帯域に分散された干渉信号によって汚染される可能性がある。スペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１において、干渉は、第１周波数帯域から第２周波数帯域に拡散され得る。第２周波数帯域の帯域幅は、第１周波数帯域の帯域幅よりも広くすることができる。一方、被測定物Ｏｄの動きにより引き起こされるドップラーシフトにより、送信ＲＦ信号Ｓｔｘ１に由来するドップラー効果の情報を搬送する信号は、第３周波数帯域にスペクトル逆拡散され得る。第３周波数帯域の帯域幅は、第２周波数帯域の帯域幅より狭くすることができる。スペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１において、広帯域干渉を除去するが、ドップラー効果の情報を搬送する狭帯域信号を保存することによって、以下に説明するように信号対干渉比を増加させることができる。

図３は、実施形態による信号処理システム３００の機能ブロック図を示す。信号処理システム３００は、信号処理システム１００の一実施形態とすることができる。図３に示すように、スペクトル拡散ユニットＵｓｆ１は、アップサンプリングユニットＵｕｓ１と、拡散ベクトルユニットＵｖ１とを含むことができる。アップサンプリングユニットＵｕｓ１は、データ信号Ｓｄａｔａ１にアップサンプリングを実行して、チップレートｆ_ｃｈｉｐであるサンプリングレートで変調信号Ｓｍ１を生成するために使用され得る。拡散ベクトルユニットＵｖ１は、変調信号Ｓｍ１及び第１拡散ベクトルｖ１１を受信し、それに応じてスペクトル拡散信号Ｓｓｆ１を生成するために使用され得る。

図４〜図５は、異なる実施形態による変調信号Ｓｍ１を示す。実施形態によれば、データ信号Ｓｄａｔａ１は、データストリームとすることができ、図４に示すように、繰り返された同一シンボルのセットと、変調信号Ｓｍ１とを含むことができる。変調信号Ｓｍ１は、同一のパルスを有することができ、２つのパルスの間隔は、パラメータＮとして表され得る。

別の実施形態によれば、データ信号Ｓｄａｔａ１は、数値（numeral）パルス振幅変調（ＰＡＭ）シンボル又はバイナリ位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）シンボルを含むことができる。

別の実施形態によれば、信号処理システム３００は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）の送信に使用され得る。図５に示すように、データ信号Ｓｄａｔａ１は、変調信号Ｓｍ１に変調されることができ、スペクトル拡散信号Ｓｓｆ１は、ＤＳＳＳ（Direct-Sequence Spread Spectrum：直接シーケンス・スペクトル拡散）のものとすることができる。図５に示すように、パルスは変調されるデータに従って変化することができ、２つのパルスの間隔はパラメータＮとして表され得る。

例えば、直接シーケンス・スペクトル拡散符号は図３においてサポートされ得る。アップサンプリングユニットＵｕｓ１は、アップサンプリングを実行するためにパラメータＮを増加させることができる。第１拡散ベクトルｖ１１は、数ベクトルｇ＝［ｇ_０ ｇ_１ ．．． ｇ_Ｎ−１］として表され、第２拡散ベクトルｖ１２は、数ベクトルｈ＝［ｈ_０ ｈ_１ ．．． ｈ_Ｎ−１］として表され得る。スペクトル拡散ユニットＵｓｆ１は、チップレートｆ_ｃｈｉｐで動作させられ得る。関数Ｇは、拡散ベクトルユニットＵｖ１を｛ｇ_ｎ：０≦ｎ＜Ｎ｝として表すのに使用されることができ、スペクトル拡散信号Ｓｓｆ１の波形が区間Ｎで配置された繰り返し波形｛ｇｎ｝として表され得るようにする。

図３に示すように、スペクトル逆拡散ユニットＵｄｆ１は、相関器Ｕｃｒと同期サンプラＵｓｓとを含むことができる。相関器Ｕｃｒは、相関演算を行って、デジタル信号Ｓｄ１及び第２拡散ベクトルｖ１２に従ってデジタル信号Ｓｄ２を生成するために使用され得る。同期サンプラＵｓｓは、デジタル信号Ｓｄ２に同期サンプリングを実行して、スペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１を生成するために使用され得る。

図３の実施形態のように、データ信号Ｓｄａｔａ１、スペクトル拡散信号Ｓｓｆ１、デジタル信号Ｓｄ１、デジタル信号Ｓｄ２及びスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１は時間インデックスｎに対応することができるため、信号は、データ信号Ｓｄａｔａ１（ｎ）、スペクトル拡散信号Ｓｓｆ１（ｎ）、デジタル信号Ｓｄ１（ｎ）、デジタル信号Ｓｄ２（ｎ）及びスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１（ｎ）としてそれぞれ表され得る。アナログ信号Ｓａ１１、送信ＲＦ信号Ｓｔｘ１、受信ＲＦ信号Ｓｒｘ１及びアナログ信号Ｓａ１２は、連続時間変数ｔに対応することができるため、信号は、アナログ信号Ｓａ１１（ｔ）、送信ＲＦ信号Ｓｔｘ１（ｔ）、受信ＲＦ信号Ｓｒｘ１（ｔ）及びアナログ信号Ｓａ１２（ｔ）として表現され得る。

一実施形態によれば、Ｉ／Ｑ（同相及び直交）信号処理がサポートされ得る。図６は、別の実施形態による信号処理システム６００を示す。信号処理システム６００は、信号処理システム３００と類似することができ、図６の受信ＲＦ信号Ｓｒｘ１、アナログ信号Ｓａ１２、デジタル信号Ｓｄ１、及びスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１の各々は、対応的に、Ｉ（同相）部及びＱ（直交）部とを含む。信号処理システム６００は、信号のＩ部分及びＱ部分を処理及び計算することができる。図６に示すように、アナログ信号Ｓａ１２ｉ、デジタル信号Ｓｄ１ｉ及びスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１ｉがＩ部分とすることができ、アナログ信号Ｓａ１２ｑ、デジタル信号Ｓｄ１ｑ及びスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１ｑがＱ部分とすることができる。信号処理システム６００は、位相シフタＵｐｓと、ミキサＵｍｘ１３と、アナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ２とをさらに含むことができる。位相シフタＵｐｓは、第２キャリア信号Ｓｃ１２の位相をある量（例えば、９０度）だけシフトさせ、キャリア信号Ｓｃ１２´を生成するために使用され得る。ミキサＵｍｘ１３は、キャリア信号Ｓｃ１２´と増幅器Ｕ１ｎａによって増幅された受信ＲＦ信号Ｓｒｘ１とを混合するのに使用され、Ｑ部分であるアナログ信号Ｓａ１２ｑを生成するようにする。アナログ・デジタル変換器Ｕｄａｃ２は、アナログ信号Ｓａ１２ｑをデジタル信号Ｓｄ１ｑに変換することができる。信号処理システム６００において、スペクトル逆拡散ユニットＵｄｆ６は、デジタル信号Ｓｄ２ｉ及びＳｄ２ｑをそれぞれ生成するために、デジタル信号Ｓｄ１ｉ及びＳｄ１ｑを処理するために使用される相関器Ｕｃｒｉ及び相関器Ｕｃｒｑを含むことができる。スペクトル逆拡散ユニットＵｄｆ６は、デジタル信号Ｓｄ２ｉ及びＳｄ２ｑに同期サンプリングを実行してスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１ｉ及びＳｄｆ１ｑを生成するのに使用される同期サンプラＵｓｓ６を含むことができる。

図６に示すように、相関器Ｕｃｒｉ及びＵｃｒｑはチップレートｆ_ｃｈｉｐで動作し、係数は数列｛ｈｎ：０≦ｎ＜Ｎ｝で表され得る。デジタル信号Ｓｄ２ｉ及びＳｄ２ｑは、ファクタＮのサブサンプリングによって取得されたサンプリング波形であり、サブサンプリング間隔はパラメータＮで表され得る。

実施形態によれば、干渉が存在しないか、又は干渉の確率的情報が未知であるときは、第１拡散ベクトルｖ１１は第２拡散ベクトルｖ１２と実質的に同一とすることができる。例えば、第１拡散ベクトルｖ１１及び第２拡散ベクトルｖ１２は、最大長シーケンス（Ｍシーケンス）ベクトルとすることができる。別の実施形態によれば、干渉が存在するか、又は干渉の確率的情報が既知であるときは、プロセッサｄｓｐ１がデジタル信号Ｓｄ１の確率的特性に従って、第２拡散ベクトルｖ１２を生成するか、又は第１拡散ベクトルｖ１１を更新するのにさらに使用されることができ、干渉に対抗する堅牢性を上げるようにする。実施形態によれば、干渉観測モード中の受信信号に基づいて、少なくとも１つの追加の信号経路が設定され、デジタル・アナログ変換器Ｕｄａｃ１とプロセッサｄｓｐ１との間で結合されることができるため、プロセッサｄｓｐ１内の拡散ベクトル生成器がデジタル信号Ｓｄ１に従って第２拡散ベクトルｖ１２を生成し、ベクトルｖ１２に従って第１拡散ベクトルｖ１１を更新することができる。別の実施形態によれば、プロセッサｄｓｐ１は、デジタル信号Ｓｄ１に従って第１拡散ベクトルｖ１１を更新し、第１拡散ベクトルｖ１１に従って第２拡散ベクトルｖ１２を生成することができる。

第１拡散ベクトルｖ１１及び第２拡散ベクトルｖ１２に関して、関連した計算は、以下に説明するようなものとすることができる。図３に示す例においては、干渉観測モード中、プロセッサｄｓｐ１は、行列Ｕ´として、追加の信号経路からのＳｄ１の（Ｍ＋Ｎ）個の受信デジタル信号サンプルを変換することができ、行列Ｕ´は、Ｕ´＝［ｕ´_０ ｕ´_１ ｕ´_２ ．．． ｕ´_Ｎ−１］として表されることができ、ここで、ｕ´_ｍ＝［ｕ（ｍ） ｕ（ｍ＋１） ．．． ｕ（ｍ＋Ｍ−１）］^Ｔであり、ｕ（ｎ）はＳｄ１である。行列Ｕ´の転置Ｕ´^Ｔが得られる。したがって、行列Ｕ´及び転置Ｕ´^Ｔの積（Ｕ´^Ｔ・Ｕ´）の最小固有値の固有ベクトルが得られる。第２拡散ベクトルｖ１２は固有ベクトルに従って生成されることができ、ベクトルｈ´_＜０＞〜ｈ´_{＜Ｎ−１＞}のセットは第２拡散ベクトルｖ１２を０からＮ−１の要素位置で循環的にシフトすることによって得る。巡回行列Ｈ´は、Ｈ´＝［ｈ´_＜０＞ ｈ´_＜１＞ ．．． ｈ´_{＜Ｎ−１＞}］^Ｔを用いて、ベクトルｈ´_＜０＞〜ｈ´_{＜Ｎ−１＞}のセットに従って生成され得る。巡回行列Ｈ´によれば、第１拡散ベクトルｖ１１は更新され得る。プロセッサｄｓｐ１は、ベクトルｇ´として示され、単位ベクトルである第１拡散ベクトルｖ１１を見つけることができ、巡回行列［ｈ´_＜０＞ ｈ´_＜１＞ ．．． ｈ´_{＜Ｎ−１＞}］の第１列ベクトルｈ´_＜０＞（第２拡散ベクトルｖ１２と同じ）とベクトルｇ´の内積の大きさが最大にされるようにする。言い換えると、ベクトルｇ´は、制約｜｜ｇ´｜｜＝１で｜ｈ´_＜０＞ ^Ｔ・ｇ´｜を最大にする。追加的に、単位ベクトルｇ´は、ベクトルｇ´とベクトルｈ´_＜ｋ＞の内積の大きさを最小にする必要もあり、ここで、ベクトルｈ´_＜ｋ＞は、第１列ベクトルを除いた循環行列Ｈ´＝［ｈ´_＜０＞ ｈ´_＜１＞ ．．． ｈ´_{＜Ｎ−１＞１}］の列ベクトルである。すなわち、使用される列ベクトルは、ｋ＝１ ．．． Ｎ−１及びｋ≠０の場合ｈ´_＜ｋ＞である。言い換えると、ベクトルｇ´は、｜ｈ´_＜ｋ＞ ^Ｔ・ｇ´｜も最小にすべきであり、ここで、ｋ≠０であり、ｈ´_＜ｋ＞は、第２拡散ベクトルｖ１２のｋ位置循環シフトされたベクトルである。関連する式を以下で説明することができる。受信端子でのベクトル（例えば、第２拡散ベクトルｖ１２）を計算する場合、デジタル信号Ｓｄ１は、以下の式を有するｕ（ｎ）として表され得る。干渉観測ウィンドウにおいて、サイズＭ（ｄｉｍ−Ｍ）のＮ個のデータベクトルは、以下のように形成され得る。
ｕ´_０＝［ｕ（０） ｕ（１） ．．． ｕ（Ｍ−１）］^Ｔ
ｕ´_１＝［ｕ（１） ｕ（２） ．．． ｕ（Ｍ）］^Ｔ
．．．
ｕ´_Ｎ−１＝［ｕ（Ｎ−１） ｕ（Ｎ） ．．． ｕ（Ｎ＋Ｍ−１）］^Ｔ

第２拡散ベクトルｖ１２は、ｈ´＝［ｈ_０ ｈ_１ ．．． ｈ_Ｎ−１］と表され得る。ベクトルｈ´は、｜｜Ｕ´・ｈ´｜｜^２を最小にする単位ベクトルとなるように選択されることができ、ここで、Ｕ´＝［ｕ´_０ ｕ´_１ ｕ´_２ ．．． ｕ´_Ｎ−１］である。解かれたベクトルｈ´は、矩形行列（Ｕ´^Ｔ・Ｕ´）の最小固有値の固有ベクトルとすることができ、第２拡散ベクトルｖ１２がそれに応じて得られる。

その後、送信端子でのスペクトル拡散のために使用されるベクトル、すなわち第１拡散ベクトルｖ１１は、以下のようにして得られる。第１拡散ベクトルは、ベクトルｇ´として示される。巡回シフトベクトルが以下のように形成され得る。
ｈ´（ｋ）＝［ｈ_{（Ｎ−ｋ）ｍｏｄ Ｎ} ｈ_{（Ｎ−ｋ＋１）ｍｏｄ Ｎ} ．．． ｈ_{（Ｎ−ｋ−１）ｍｏｄ Ｎ}］^Ｔ
ここで、ｋ＝０，１， ．．．，Ｎ−１であり、“ｍｏｄ”は“剰余演算”を意味する。

循環シフト行列Ｈ´は、以下のように表され得る。
Ｈ´＝［ｈ´_＜０＞ ｈ´_＜１＞ ．．． ｈ´_{＜Ｎ−１＞}］
ここで、ｈ´_＜０＞＝ｈ´であり、ｈ´は行列Ｈ´の第１列ベクトルである。ベクトルｇは、制約｜｜ｇ´｜｜＝１で以下のコスト関数を最小にする最適ベクトルを見つけることによって解かれ得る。コスト関数は以下のように与えられる。
Ｅ（ｇ´）＝Σ_{ｋ＝１，２， ．．． Ｎ−１}｜ｈ´_＜ｋ＞ ^Ｔ・ｇ´｜−β・｜ｈ´_＜０＞ ^Ｔ・ｇ´｜
ここで、βは重みパラメータである。

行列Ｇは、第１列がベクトルｇ´である巡回行列を示す。上記の最適化は、

となるようにベクトルｇ及びラージスカラを見つけるものとして解釈され得る。ここで、スカラーαは可能な限り大きくするべきである。

まとめると、ベクトルｇ´は上述の最適化を解くことによって得られ、第１拡散ベクトルｖ１１がそれに応じて得られる。第１拡散ベクトルｖ１１及び第２拡散ベクトルｖ１２の形式は、数値パルス振幅変調（ＰＡＭ）シンボル又はバイナリ位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）シンボルを含むことができる。

図７〜図９は、実施形態による信号処理システムの信号スペクトルを示す。図７〜図９は、周波数領域で描かれている。図７、図８及び図９は、デジタル信号Ｓｄ１、デジタル信号Ｓｄ２及びスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１のスペクトルにそれぞれ対応することができる。上述したように、これらの信号は、それぞれＳｄ１（ｎ）、Ｓｄ２（ｎ）及びＳｄｆ１（ｎ）としてそれぞれ表され得る。図３の例では、被測定物Ｏｄの動きにより引き起こされたドップラーシフト後、送信ＲＦ信号Ｓｔｘ１に由来するスペクトル逆拡散信号Ｓｓｆ１に関連するドップラー効果の信号を搬送する情報は、図７に示すスペクトル上の領域７１０に分布することができる。背景雑音は、領域７２０に分布することができる。帯域制限された干渉は、領域７３０に分布することができる。図８及び図３に示すように、相関器Ｕｃｒによって処理された後、ドップラー効果の情報を搬送する情報が領域７１０から複数のスペクトル成分を形成するように分布することができる。領域７３０における干渉は、図８のように分布することができる。図９に示すように、領域７１０の信号は、同期サブサンプリング後、低周波数帯域に集められ得る。これにより、領域７１０の情報はフィルタリングにより取り込まれることができ、被測定物Ｏｄの検出情報が得られる。図７に示すように、領域７１０のパワーはＰ_ｕ、領域７２０のパワーはσ_ｗ ^２、（領域７３０の）干渉のパワーはσ_ｖ ^２とすることができる。左ナイキスト境界（Nyquist boundary）及び右ナイキスト境界は、±ｆ_ｃｈｉｐ／２＝（Ｎ／２）・ｆ_{ｓ＿ｄｏｐｐｌｅｒ}であり、ここで、ｆ_ｃｈｉｐは上述のチップレートとすることができ、Ｎは図４又は図５で言及されたパラメータＮとすることができる。領域７２０の高さ（パワー／Ｈｚの単位）はσ_ｗ ^２／（Ｎ・ｆ_{ｓ＿ｄｏｐｐｌｅｒ}）とすることができ、領域７１０の高さはＰ_ｕ／（Ｎ・ｆ_{ｓ＿ｄｏｐｐｌｅｒ}）とすることができる。図８に示すように、ドップラー効果の情報を搬送する信号は、領域７１０から複数のスペクトル成分を形成するように分布することができ、低周波数帯域のスペクトル成分はｆ_ｃｈｉｐ／Ｎとすることができ、パルスの高さはＰ_ｕ／Ｎとすることができる。図８に示すように、領域７３０の高さをσ_ｖ ^２／（Ｎ・ｆ_{ｓ＿ｄｏｐｐｌｅｒ}）に下げることができる。図９に示すように、領域７１０の信号を集めた後、高さはＰ_ｕ／Ｎとすることができる。領域７３０の干渉が拡散しているため、干渉のほとんどのエネルギーはフィルタによって除去されている。言い換えると、スペクトル逆拡散信号において、干渉が狭帯域（第１周波数帯域）から全周波数帯域のようなより広い帯域（第２周波数帯域）にスペクトル的に拡散され、ドップラー効果の情報を搬送する信号は、全周波数帯域などのより広い帯域（第２周波数帯域）から狭帯域（第３周波数帯域）にスペクトル的に拡散し得る。これにより、第１周波数帯域における干渉のパワースペクトル密度は、明らかに下がり得る。図７〜図９に示す処理フローによれば、実施形態により、特定の周波数帯域の干渉が効果的に低減され得る。

図１０は、別の実施形態による複数の送信モジュール及び受信モジュールを含む信号処理システム１０００を示す。信号処理システム１０００は、送信モジュールＴｍ１及び受信モジュールＲｍ１、送信モジュールＴｍ２及び受信モジュールＲｍ２、．．．、送信モジュールＴｍｉ及び受信モジュールＲｍｉ、．．．、送信モジュールＴｍ_Ｌ及び受信モジュールＲｍ_Ｌを含むことができ、送信モジュール及び受信モジュールのＬ個のセットを含む。パラメータＬは、１より大きい正の整数とすることができる。送信モジュールＴｍｉ及び受信モジュールＲｍｉ（ここで、１≦ｉ≦Ｌ）のセットは、マイクロ波検出を実行するためのフロントエンドユニットとして機能することができ、対応するプロセッサｄｓｐ１０ｉに結合され得る。これにより、信号処理システム１０００は、Ｌ個のフロントエンドユニットと、Ｌ個のプロセッサとを含み、第ｉフロントエンドユニットは、送信ユニットＵｔｉ及び受信ユニットＵｒｉに結合され得る。送信モジュールＴｍ２と受信モジュールＲｍ２を例にとる。送信モジュールＴｍ２は、データ信号（例えば、図３のデータ信号Ｓｄａｔａ１）及び拡散ベクトルｖ２１に従って送信ＲＦ信号Ｓｔｘ２を生成及び送信することができる。受信モジュールＲｍ２は、受信ＲＦ信号Ｓｒｘ２を受信することができる。受信ＲＦ信号Ｓｒｘ２は送信ＲＦ信号Ｓｔｘ２に対応することができ、拡散ベクトルｖ２１は第１拡散ベクトルｖ１１と直交することができる。拡散ベクトルｖ２２は、受信ＲＦ信号Ｓｒｘ２のスペクトル逆拡散計算のために用いられ得る。ベクトルｖ２１とベクトルｖ２２の関係については、第１拡散ベクトルｖ１１と第２拡散ベクトルｖ１２との上述の関係が参照され得る。同様に、拡散ベクトルｖ_Ｌ１が周波数拡散計算のために用いられ、拡散ベクトルｖ_Ｌ１がスペクトル逆拡散計算のために用いられ得る。言及したベクトルｖ１１，ｖ２１，．．．，ｖ_Ｌ１は、｛＋１，−１｝形式のような数値ＰＡＭシンボル又はＢＰＳＫシンボルを含む形式を有することができる。

図１１は、別の実施形態による、複数の送信モジュール及び受信モジュールを含む信号処理システム１１００を示す。図１１は図１０と類似することができ、プロセッサｄｓｐ１１１〜ｄｓｐ１１Ｌは、送信ＲＦ信号Ｓｔｘ１〜Ｓｔｘ_Ｌを生成するためにデータ信号Ｓｄａｔａ１〜Ｓｄａｔａ_Ｌを送信モジュールＴｍ１〜Ｔｍ_Ｌにそれぞれ提供することができる。第ｉ拡散ベクトルｖｉ１（ｉ≠１）は、第１拡散ベクトルｖ１１と直交することができる。処理された後、受信モジュールＲｍ１〜Ｒｍ_Ｌは、スペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１〜Ｓｄｆ_Ｌをそれぞれ出力することができる。実施形態によれば、プロセッサｄｓｐ１１Ｌは、スペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１〜Ｓｄｆ_Ｌに従って被測定物Ｏｄの空間情報を取得することができる。別の実施形態によれば、プロセッサｄｓｐ１１１又はｄｓｐ１１ｉは、スペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１〜Ｓｄｆ_Ｌに従って被測定物Ｏｄの空間情報を取得することができる。

別の実施形態によれば、図１１に示すように、プロセッサｄｓｐ１１Ｌがマスタプロセッサとすることができ、他のプロセッサがスレーブプロセッサとすることができる。プロセッサｄｓｐ１１１〜ｄｓｐ１１（Ｌ−１）は、検出データｄｄ１〜ｄｄ（Ｌ−１）をプロセッサｄｓｐ１１Ｌに送信することができる。第Ｌプロセッサｄｓｐ１１Ｌは、検出データｄｄ１〜ｄｄＬ及びアンテナＵｔ１／Ｕｒ１〜ＵｔＬ／ＵｒＬの物理位置に従って物体Ｏｄの空間情報を取得することができる。プロセッサｄｓｐ１１１〜ｄｓｐ１１Ｌは、有線又は無線を介して互いにリンクされ得る。

図１２は、別の実施形態による信号処理システムのプロセッサの動作を示す。第１プロセッサｄｓｐ１２１〜第Ｌプロセッサｄｓｐ１２Ｌを図１２に示す。プロセッサｄｓｐ１２１〜１２Ｌの各々は、図１０又は図１１に示すように、送信ユニット及び受信ユニットと共に使用され得る。プロセッサｄｓｐ１２１〜１２（Ｌ−１）は、検出データｄｄ１−ｄｄ（Ｌ−１）を検出データ信号Ｓｄｄ１−Ｓｄｄ_{（Ｌ−１）}にそれぞれロードすることができる。送信モジュールＴｍ１〜Ｔｍ（Ｌ−１）は、検出データ信号Ｓｄｄ１〜Ｓｄｄ_{（Ｌ−１）}及びデータ送信ベクトルｖｄ１〜ｖｄ_{（Ｌ−１）}に従ってデータＲＦ信号Ｓｔｄｄ１〜Ｓｔｄｄ_{（Ｌ−１）}をそれぞれ生成及び送信するのに使用され得る。データＲＦ信号Ｓｔｄｄ１〜Ｓｔｄｄ_{（Ｌ−１）}は、ＤＳＳＳデータＲＦ信号とすることができる。受信モジュールＲｍ_Ｌは、データＲＦ信号Ｓｔｄｄ１〜Ｓｔｄｄ_{（Ｌ−１）}を受信し、データ受信ベクトルｖｒ１〜ｖｒ（Ｌ−１）に従ってスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆｄ１〜Ｓｄｆｄ_{（Ｌ−１）}を生成するために使用され得る。プロセッサｄｓｐ１２Ｌは、スペクトル逆拡散データ信号Ｓｄｆｄ１〜Ｓｄｆｄ_{（Ｌ−１）}に従って検出データｄｄ１〜ｄｄＬを生成することができる。図１２の例では、第Ｌプロセッサｄｓｐ１２Ｌがマスタプロセッサであるが、別の例では、別のプロセッサがマスタプロセッサとして使用され得る。例えば、第１プロセッサｄｓｐ１２１がマスタプロセッサであるときは、第１プロセッサｄｓｐ１２１は、第２プロセッサｄｓｐ１２２〜第Ｌプロセッサｄｓｐ１２Ｌから第２データＲＦ信号から第ＬデータＲＦ信号までを受信して、受信ベクトルのセットに従ってスペクトル逆拡散データ信号及び検出データｄｄ１〜ｄｄ_Ｌを生成することができる。

図１３は、別の実施形態によるプロセッサの動作を示す。図１３に示すように、プロセッサｄｓｐ１〜ｄｓｐ（Ｌ−１）はスレーブプロセッサとすることができ、プロセッサｄｓｐＬはマスタプロセッサとすることができる。送信データとして、物体検出情報データとすることができる、取得された検出データｄｄ１〜ｄｄ（Ｌ−１）は、プロセッサｄｓｐ１〜ｄｓｐ（Ｌ−１）によってデータ信号Ｓｄａｔａ１〜Ｓｄａｔａ（Ｌ−１）にロードされ、上述のＤＳＳＳ無線送信に従ってマスタプロセッサｄｓｐＬに送信され得る。測定物Ｏｂに関連する変位、距離及び速度が推定され得る。例えば、変位は、生命兆候又は心拍によって引き起こされ得る。距離は、被測定物と信号処理システムとの間とすることができる。速度は、被測定物の移動速度とすることができる。言及された変数ｉ及びＬは、正の整数であり、１≦ｉ≦Ｌとすることができる。図１３では、第Ｌプロセッサをマスタプロセッサとみなす例に過ぎない。別の実施形態によれば、プロセッサｄｓｐ１〜ｄｓｐＬのうちの１つがマスタプロセッサとして使用され、他のプロセッサはスレーブプロセッサとして使用され得る。例えば、第１プロセッサに送信するために検出データｄｄ２〜ｄｄＬをデータ信号にロードすることが許容され、アンテナの物理位置に従って被測定物の空間情報を取得するようにする。

図１４は、別の実施形態による信号処理システム１４００を示す。信号処理システム１４００は、信号処理システム３００と類似することができ、類似点は繰り返し説明しない。信号処理システム１４００は、ローパスフィルタＵ_ＬＦ１及びＵ_ＬＦ２を含むことができる。ローパスフィルタＵ_ＬＦ１は、デジタル・アナログ変換器Ｕｄａｃ１とミキサＵｍｘ１１との間に結合され、アナログ信号Ｓａ１１の低周波部分Ｓａ１１´を捕捉することができる。ローパスフィルタＵ_ＬＦ２は、Ｕｍｘ１２とアナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ１との間に結合され、アナログ信号Ｓａ１２の低周波部分Ｓａ１２´を捕捉することができる。

デジタル・アナログ変換器Ｕｄａｃ１は、動作周波数帯域におけるダイナミックレンジを拡大するΣΔ変調機能を有することができる。

図１５は、別の実施形態による信号処理システム１５００を示す。図１５は、図１４及び図６と類似することができる。信号処理システム１５００は、信号のＩ（同相）部分及びＱ（直交）部分を処理するために使用され得る。Ｑ部分の経路が含まれるため、図１５はローパスフィルタＵ_ＬＦ３をさらに含むことができる。さらに、図１５に示すように、信号処理システム１５００は、サンプリングレート下げるのに使用され、アナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ１と相関器Ｕｃｒｉとの間及びアナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ２と相関器Ｕｃｒｑとの間にそれぞれ結合されたデシメーションフィルタＵｄｅｃ１及びＵｄｅｃ２を有することができる。同期サンプラＵｓｓ１５によって処理された後、Ｉ部分及びＱ部分は処理されるデシメーションフィルタＵｄｅｃ１１及びＵｄｅｃ２１にそれぞれ送られ、次いで、後続のプロセッサに送られ得る。

図１６は、別の実施形態による信号処理システム１６００を示す。信号処理システム１６００では、上述したユニットと類似する機能ブロックは、繰り返し説明しない。信号処理システム１６００は、スペクトル拡散ユニットＵｓｆ１６に結合され、スペクトル拡散信号Ｓｓｆ１６と内部キャリアＳｃｗ１６１とを混合して、フリッカノイズを低減するために送信ＲＦ信号Ｓｔｘ１の周波数を中間周波数ｆ_ＩＦにシフトするデジタルミキサＵｍｘ１６１をさらに含むことができる。内部キャリアＳｃｗ１６１は、中間周波数ｆ_ＩＦに対応し、ｓｉｎ（２πｎｆ_ＩＦ・ｆ_ｃｈｉｐ）として表されることができ、ここで、ｆ_ｃｈｉｐは、前述のチップレートとすることができる。信号処理システム１６００は、デジタルミキサＵｍｘ１６１に結合され、内部キャリアＳｃｗ１６１を提供するために使用されるデジタル直接周波数シンセサイザＵ_ＤＤＦＳを有することができる。デジタル・アナログ変換器Ｕｄａｃ１は、ΣΔ変調機能を有することができる。例えば、言及されたフリッカノイズは、受信ユニットＵｒ１のＲＦフロントエンドの相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）トランジスタで生じる低周波フリッカノイズとすることができる。

信号処理システム１６００のスペクトル逆拡散ユニットＵｄｆ１６は、相関器Ｕｃｒｑ，Ｕｃｒｉと、同期サンプラＵｓｓ１６とを含むことができる。相関器Ｕｃｒｑは、第２拡散ベクトルｖ１２及びデジタル信号Ｓｄ１に従って、デジタル信号Ｓｄ２ｑを生成することができる。図１６の例のように、デジタル信号Ｓｄ１は、デシメーションフィルタＵｄｅｃ１６１、デジタルミキサＵｍｘ１６３及び別のデシメーションフィルタＵｄｅｃ１６３によって処理されて、相関器Ｕｃｒｑに送信されるデジタル信号Ｓｄ１_Ｌｑを生成することができる。したがって、相関器Ｕｃｒｑは、第２拡散ベクトルｖ１２及びデジタル信号Ｓｄ１_Ｌｑに従ってデジタル信号Ｓｄ２ｑを生成することができる。相関器Ｕｃｒｉは、第２拡散ベクトルｖ１２及びデジタル信号Ｓｄ１に従ってデジタル信号Ｓｄ２ｉを生成することができる。図１６に示すように、相関器Ｕｃｒｉが第２拡散ベクトルｖ１２及びデジタル信号Ｓｄ１_Ｌｉに従ってデジタル信号Ｓｄ２ｉを生成するために、デジタル信号Ｓｄ１は、デシメーションフィルタＵｄｅｃ１６１、デジタルミキサＵｍｘ１６２及び別のデシメーションフィルタＵｄｅｃ１６２によって処理されて、相関器Ｕｃｒｉに送信されるデジタル信号Ｓｄ１_Ｌｉを生成することができる。同期サンプラＵｓｓ１６は、デジタル信号Ｓｄ２ｑ及びＳｄ２ｉに同期サンプリングを実行して、スペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１６のセットを生成することができる。信号処理システム１６００は、デジタル直接周波数シンセサイザＵ_ＤＤＦＳに結合され、アナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ１と相関器Ｕｃｒｑとの間に結合され、デジタル信号Ｓｄ１と内部キャリアＳｃｗ１６１とを混合してデジタル信号Ｓｄ１のＱ部分を相関器Ｕｃｒｑに送信するデジタルミキサＵｍｘ１６３を含むことができる。デシメーションフィルタＵｄｅｃ１６１は、任意で使用され、アナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ１とデジタルミキサＵｍｘ１６３との間で結合され、デジタル信号Ｓｄ１の低周波部分Ｓｄ１_ＬをデジタルミキサＵｍｘ１６３に送信することができる。デシメーションフィルタＵｄｅｃ１６３は、デジタルミキサＵｍｘ１６３と相関器Ｕｃｒｑとの間に結合されて、デジタル信号Ｓｄ１のＱ部分を処理して、次いで、Ｑ部分を相関器Ｕｃｒｑに送ることができる。

図１６に示すように、デジタル直接周波数シンセサイザＵ_ＤＤＦＳが内部キャリアＳｃｗ１６２を提供するためにさらに使用されることができる。信号処理システム１６００は、デジタル直接周波数シンセサイザＵ_ＤＤＦＳに結合され、アナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ１と相関器Ｕｃｒｉとの間に結合され、デジタル信号Ｓｄ１のＩ部分を相関器Ｕｃｒｉに送信するためにデジタル信号Ｓｄ１と内部キャリアＳｃｗ１６２とを混合するデジタルミキサＵｍｘ１６２を含むことができる。内部キャリアＳｃｗ１６２は、ｃｏｓ（２πｎｆ_ＩＦ・ｆ_ｃｈｉｐ）として表され得る。実施形態によれば、信号処理システム１６００がデシメーションフィルタＵｄｅｃ１６１を含むときは、デシメーションフィルタＵｄｅｃ１６１は、アナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ１とデジタルミキサＵｍｘ１６２との間に結合され、デジタル信号ｓｄ１の低周波部分Ｓｄ１_ＬをデジタルミキサＵｍｘ１６２に送信する。実施形態によれば、信号処理システム１６００は、デジタルミキサＵｍｘ１６２と相関器Ｕｃｒｉとの間に結合され、デジタル信号Ｓｄ１のＩ部分を処理し、次いで、Ｉ部分を相関器Ｕｃｒｉに送るデシメーションフィルタＵｄｅｃ１６２を含むことができる。

図１６に示すように、信号処理システム１６００は、デシメーションフィルタＵｄｅｃ１６４と、Ｕｄｅｃ１６５とをさらに含むことができる。デシメーションフィルタＵｄｅｃ１６４は、同期サンプラＵｓｓ１６及びプロセッサｄｓｐ１６１に結合され、サンプリングされたスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１６のＩ部分の低周波部分をプロセッサｄｓｐ１６１に送信することができる。デシメーションフィルタＵｄｅｃ１６５は、同期サンプラＵｓｓ１６及びプロセッサｄｓｐ１６１に結合され、サンプリングされたスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１６のＱ部分の低周波部分をプロセッサｄｓｐ１６１に送信することができる。プロセッサｄｓｐ１６１は被測定物の情報をそれに応じて取得することができる。

図１７は、実施形態による信号処理方法１７００のフローチャートを示す。信号処理方法１７００は、図１の信号処理システム１００を制御するために使用され、以下のステップを含むことができる。

ステップ１７１０：スペクトル拡散ユニットＵｓｆ１によって、データ信号Ｓｄａｔａ１及び第１拡散ベクトルｖ１１に従ってスペクトル拡散信号Ｓｓｆ１を生成する。

ステップ１７１５：デジタル・アナログ変換器Ｕｄａｃ１によって、スペクトル拡散信号Ｓｓｆ１を受信し、スペクトル拡散信号Ｓｓｆ１に従ってアナログ信号Ｓａ１１を生成する。

ステップ１７２０：送信無線周波数信号Ｓｔｘ１を生成するために、ミキサＵｍｘ１１によってアナログ信号Ｓａ１１とキャリア信号Ｓｃ１１とを混合する。

ステップ１７２５：送信無線周波数信号Ｓｔｘ１を被測定物Ｏｄで反射させて、受信無線周波数信号Ｓｒｘ１を生成するために、送信モジュールＴｍ１によって送信無線周波数信号Ｓｔｘ１を送信する。

ステップ１７３０：ミキサＵｍｘ１２によって、受信無線周波数信号Ｓｒｘ１とキャリア信号Ｓｃ１２とを混合してアナログ信号Ｓａ１２を生成する。

ステップ１７３５：アナログ・デジタル変換器Ｕａｄｃ１によって、アナログ信号Ｓａ１２を受信し、アナログ信号Ｓａ１２に従ってデジタル信号Ｓｄ１を生成する。

ステップ１７４０：スペクトル逆拡散ユニットＵｄｆ１によって、デジタル信号Ｓｄ１及び第２拡散ベクトルｖ１２に従ってスペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１を生成する。

ステップ１７４５：プロセッサｄｓｐ１によって、スペクトル逆拡散信号Ｓｄｆ１に従って被測定物Ｏｄの空間情報に対応する検出データｄｄ１を生成する。

実施形態で開示された信号処理システムによれば、被測定物に係る変位、距離及び・又は速度が取得され得る。信号処理システムの送信ユニットは、他の信号処理システムの受信ユニットが無線通信のための信号を受信するための信号を送信することができる。例えば、上述の受信モジュールの受信ユニット（例えば、アンテナ）は送信データを含むＲＦ信号を受信することができ、ミキサ、アナログ・デジタル変換器及びスペクトル逆拡散ユニットは、受信ＲＦ信号を処理して、スペクトル逆拡散信号を生成するために使用され得る。ＲＦ信号は、送信データから変調・符号化され得る。したがって、プロセッサは、送信データを取得・リカバし、無線通信が実行され得る。実施形態によれば、上記のモジュール・ユニットは、対応する回路によって実装され得る。実施形態によれば、ＣＤＭＡ技術によるデータ伝送がサポートされ得る。実施形態に開示された信号処理システムによれば、技術的な欠点が克服され得る。干渉がより抑制され、検出精度が改善され得る。

当業者であれば、装置及び方法への多様な修正及び変更が発明の教示を保持しながらなされ得ることに容易に気づくだろう。したがって、上記の開示は、添付の特許請求の範囲の境界によってのみ制限されるものとして解釈されるべきである。

Claims (20)

1. 第１データ信号及び第１拡散ベクトルに従って第１送信無線周波数信号を生成及び送信するように構成された第１送信モジュールであって、
   前記第１データ信号及び前記第１拡散ベクトルに従ってスペクトル拡散信号を生成するように構成された第１スペクトル拡散ユニットと、
   前記第１スペクトル拡散ユニットに結合され、前記スペクトル拡散信号に従って第１アナログ信号を生成するように構成された第１デジタル・アナログ変換器と、
   前記第１デジタル・アナログ変換器に結合され、前記第１アナログ信号を第１キャリア信号と混合して前記第１送信無線周波数信号を生成するように構成された第１ミキサと、を含む第１送信モジュールと、
   第１受信無線周波数信号及び第２拡散ベクトルを受信し、スペクトル逆拡散信号を生成するように構成され、該第１受信無線周波数信号は、前記第１送信無線周波数信号を被測定物で反射させることによって生成される、第１受信モジュールであって、
   第１受信ユニットに結合され、前記第１受信無線周波数信号を第２キャリア信号と混合して第２アナログ信号を生成するように構成された第２ミキサと、
   前記第２ミキサに結合され、前記第２アナログ信号に従って第１デジタル信号を生成するように構成された第１アナログ・デジタル変換器と、
   前記第１アナログ・デジタル変換器に結合され、前記第１デジタル信号及び前記第２拡散ベクトルに従って前記スペクトル逆拡散信号を生成するように構成されたスペクトル逆拡散ユニットと、
   前記スペクトル逆拡散信号に従って第１検出データを生成するように構成され、該第１検出データは前記被測定物の空間情報に対応する、第１プロセッサと、を含む第１受信モジュールと、を含み、
   前記第１プロセッサは、
   前記第１デジタル信号に従って前記第２拡散ベクトルを生成するか、又は前記第１デジタル信号に従って前記第１拡散ベクトルを更新するようにさらに構成され、或いは、
   前記第１デジタル信号に従って前記第２拡散ベクトルを生成し、前記第２拡散ベクトルに従って前記第１拡散ベクトルを更新するようにさらに構成され、或いは、
   前記第１デジタル信号に従って前記第１拡散ベクトルを更新し、前記第１拡散ベクトルに従って前記第２拡散ベクトルを生成するようにさらに構成され、
   前記第１拡散ベクトルのフォーマット及び第２拡散ベクトルのフォーマットは、数値を含む、信号処理システム。
2. 前記空間情報は、前記被測定物の変位、前記被測定物の移動速度及び／又は前記被測定物と当該信号処理システムとの距離を含む、請求項１に記載の信号処理システム。
3. 前記第１ミキサ及び前記第２ミキサに結合され、前記第１キャリア信号及び前記第２キャリア信号を提供するように構成されたキャリア信号生成器をさらに含み、前記第１キャリア信号及び前記第２キャリア信号の周波数が実質的に同一である、請求項１に記載の信号処理システム。
4. 前記第１スペクトル拡散ユニットは、
   前記第１データ信号にアップサンプリングを実行して、第１変調信号を生成する第１アップサンプリングユニットと、
   前記第１変調信号及び前記第１拡散ベクトルを受信し、それに応じて前記スペクトル拡散信号を生成するように構成された第１拡散ベクトルユニットと、を含む、請求項１に記載の信号処理システム。
5. 前記第１データ信号は、繰り返し同一シンボル、数値パルス振幅変調（ＰＡＭ）シンボル又はバイナリ位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）シンボルを含む、請求項４に記載の信号処理システム。
6. 前記スペクトル拡散信号は、直接シーケンス拡散信号を含む、請求項１に記載の信号処理システム。
7. 前記スペクトル逆拡散ユニットは、
   前記第１デジタル信号及び前記第２拡散ベクトルに従って第２デジタル信号を生成するように構成された相関器と、
   前記第２デジタル信号に同期サンプリングを実行して、前記スペクトル逆拡散信号を生成するように構成された同期サンプラと、を含む、請求項１に記載の信号処理システム。
8. 前記第１拡散ベクトルは、前記第２拡散ベクトルと実質的に同一である、請求項１に記載の信号処理システム。
9. 前記第１データ信号及び第３拡散ベクトルに従って第２送信無線周波数信号を生成及び送信するように構成された第２送信モジュールと、
   第２受信無線周波数信号を受信するように構成された第２受信モジュールと、をさらに含み、
   前記第２受信無線周波数信号は、前記第２送信無線周波数信号に対応し、前記第３拡散ベクトルは前記第１拡散ベクトルと実質的に直交する、請求項１に記載の信号処理システム。
10. 第２送信モジュールから第Ｌ送信モジュールまでであって、第ｉ送信モジュールは、第ｉ送信ベクトル及び第ｉデータ信号に対応する第ｉ送信無線周波数信号を送信するように構成され、該第ｉ送信ベクトルは前記第１拡散ベクトルｉに直交し、ｉ及びＬは正の整数であり、２≦ｉ≦Ｌである、第２送信モジュールから第Ｌ送信モジュールまでと、
    第２受信モジュールから第Ｌ受信モジュールまでであって、第ｉ受信モジュールは、第ｉ受信無線周波数信号を受信し、第ｉスペクトル逆拡散信号を生成するように構成された、第２受信モジュールから第Ｌ受信モジュールまでと、をさらに含み、
    第Ｌプロセッサは、前記スペクトル逆拡散信号及び第２スペクトル逆拡散信号から第Ｌスペクトル逆拡散信号までに従って前記空間情報を取得する、請求項１に記載の信号処理システム。
11. 第２送信モジュールから第Ｌ送信モジュールまでであって、第ｉ送信モジュールは、第ｉ送信ベクトル及び第ｉデータ信号に対応する第ｉ送信無線周波数信号を送信するように構成され、該第ｉ送信ベクトルは前記第１拡散ベクトルｉに直交し、ｉ及びＬは正の整数であり、２≦ｉ≦Ｌである、第２送信モジュールから第Ｌ送信モジュールまでと、
    第２受信モジュールから第Ｌ受信モジュールまでであって、第ｉ受信モジュールは、第ｉ受信高周波数信号及び前記第２拡散ベクトルを受信し、第ｉスペクトル逆拡散信号を生成し、該第ｉ受信高周波数信号は前記第ｉ送信無線周波数信号を前記被測定物で反射させて生成される、第２受信モジュールから第Ｌ受信モジュールまでと、をさらに含み、
    前記第１プロセッサ又は第ｉプロセッサは、前記スペクトル逆拡散信号及び第２スペクトル逆拡散信号から第Ｌスペクトル逆拡散信号までに従って前記空間情報を取得する、請求項１に記載の信号処理システム。
12. 第２送信モジュールから第Ｌ送信モジュールまでであって、第ｉ送信モジュールは、第ｉ送信ベクトル及び第ｉデータ信号に対応する第ｉ送信無線周波数信号を送信するように構成され、ｉ及びＬは正の整数であり、２≦ｉ≦Ｌである、第２送信モジュールから第Ｌ送信モジュールまでと、
    第２受信モジュールから第Ｌ受信モジュールまでであって、第ｉ受信モジュールは、第ｉ受信無線周波数信号を受信し、第ｉスペクトル逆拡散信号を生成するように構成された、第２受信モジュールから第Ｌ受信モジュールまでと、
    前記第１プロセッサが前記第１検出データから第Ｌ検出データまでに従って前記空間情報を生成するために、第２検出データから該第Ｌ検出データまでを前記第１プロセッサにそれぞれ送信するように構成された第２プロセッサから第Ｌプロセッサまでであって、第ｉプロセッサは、前記第ｉ送信モジュール及び前記第ｉ受信モジュールに結合され、前記第ｉスペクトル逆拡散信号に従って第ｉ検出データを生成するように構成され、前記第ｉ送信ベクトルは前記第１拡散ベクトルと実質的に直交し、前記第１プロセッサはマスタプロセッサであり、該第２プロセッサから該第Ｌプロセッサまではスレーブプロセッサである、請求項１に記載の信号処理システム。
13. 前記第２プロセッサから前記第Ｌプロセッサまでは、前記第２検出データから前記第Ｌ検出データまでを第２検出データ信号から第Ｌ検出データ信号までにそれぞれロードするようにさらに構成され、
    前記第２送信モジュールから前記第Ｌ送信モジュールまでは、前記第２検出データ信号から前記第Ｌ検出データ信号まで及び第２データ送信ベクトルから第Ｌデータ送信ベクトルまでに従って、第２データ無線周波数信号から第Ｌデータ無線周波数信号までをそれぞれ生成及び送信するように構成され、
    第１受信モジュールは、前記第２データ無線周波数信号から前記第Ｌデータ無線周波数信号までを受信し、第２データ受信ベクトルから第Ｌデータ受信ベクトルまでに従って、第２スペクトル逆拡散データ信号から第Ｌスペクトル逆拡散データ信号に生成するようにさらに構成され、
    前記第１プロセッサは、前記第２スペクトル逆拡散データ信号から前記第Ｌスペクトル逆拡散データ信号までに従って、前記第１検出データから前記第Ｌ検出データまでを生成する、請求項１２記載の信号処理システム。
14. 前記第１スペクトル拡散ユニットに結合され、前記スペクトル拡散信号と第１内部キャリアとを混合して、フリッカノイズにより生じる影響を低減するために該第１内部キャリアに対応する中間周波数によって前記第１送信無線周波数信号の周波数をシフトする第３ミキサと、
    前記第３ミキサに結合され、前記第１内部キャリアを提供するように構成されたデジタル周波数シンセサイザと、をさらに含み、
    前記第１デジタル・アナログ変換器は、ΣΔ変調機能を有するようにさらに構成された、請求項１に記載の信号処理システム。
15. 前記スペクトル逆拡散ユニットは、
    前記第２拡散ベクトル及び前記第１デジタル信号に従って第２デジタル信号を生成するように構成された第１相関器と、
    前記第２拡散ベクトル及び前記第２デジタル信号に従って第３デジタル信号を生成するように構成された第２相関器と、
    前記第２デジタル信号及び前記第３デジタル信号に同期サンプリングを実行することによって前記スペクトル逆拡散信号を生成するように構成された同期サンプラと、を含み、
    前記デジタル周波数シンセサイザは、第２内部キャリアを提供するようにさらに構成され、
    当該信号処理システムは、
    前記第１アナログ・デジタル変換器に結合され、前記第１デジタル信号の低周波部分を生成するように構成された第１デシメーションフィルタと、
    前記デジタル周波数シンセサイザ及び前記第１デシメーションフィルタに結合され、前記第１デジタル信号の低周波部分の直交変調部分を生成するために前記第１内部キャリアと前記第１デジタル信号の低周波部分とを混合するように構成された第４ミキサと、
    前記デジタル周波数シンセサイザ及び前記第１デシメーションフィルタに結合され、前記第１デジタル信号の低周波部分の同相変調部分を生成するために前記第２内部キャリアと前記第１デジタル信号の低周波部分とを混合するように構成された第５ミキサと、
    前記第４ミキサと前記第１相関器との間に結合され、前記直交変調部分の低周波部分を前記第１相関器に送信するように構成された第２デシメーションフィルタと、
    前記第５ミキサと前記第２相関器との間に結合され、前記同相変調部分の低周波部分を前記第２相関器に送信するように構成された第３デシメーションフィルタと、をさらに含む、請求項１４に記載の信号処理システム。
16. 前記同期サンプラ及び前記第１プロセッサに結合され、前記スペクトル逆拡散信号の直交変調部分の低周波部分を前記第１プロセッサに送信するように構成された第４デシメーションフィルタと、
    前記同期サンプラ及び前記第１プロセッサに結合され、前記スペクトル逆拡散信号の同相変調部分の低周波部分を前記第１プロセッサに送信するように構成された第５デシメーションフィルタと、をさらに含む、請求項１５に記載の信号処理システム。
17. 受信モジュールであって、
    送信データを含む無線周波数信号を受信するように構成された受信端子と、
    前記受信端子に結合され、第１アナログ信号を生成するために前記無線周波数信号を第１キャリア信号と混合するように構成された第１ミキサと、
    前記第１ミキサに結合され、前記第１アナログ信号に従ってデジタル信号を生成するように構成されたアナログ・デジタル変換器と、
    前記アナログ・デジタル変換器に結合され、前記デジタル信号及び第１拡散ベクトルに従ってスペクトル逆拡散信号を生成するように構成された、スペクトル逆拡散ユニットと、を含む受信モジュールと、
    前記デジタル信号に従って前記第１拡散ベクトルを更新し、前記スペクトル逆拡散信号に従って前記送信データを生成するように構成されたプロセッサと、を含み、
    前記プロセッサは、
    前記デジタル信号に従って第２拡散ベクトルを生成するか、又は前記デジタル信号に従って前記第１拡散ベクトルを更新するようにさらに構成され、或いは、
    前記デジタル信号に従って第２拡散ベクトルを生成し、前記第２拡散ベクトルに従って前記第１拡散ベクトルを更新するようにさらに構成され、或いは、
    前記デジタル信号に従って前記第１拡散ベクトルを更新し、前記第１拡散ベクトルに従って第２拡散ベクトルを生成するようにさらに構成され、
    前記第１拡散ベクトルのフォーマット及び第２拡散ベクトルのフォーマットは、数値を含む、信号処理システム。
18. 前記第２拡散ベクトルは送信モジュールに送信される、請求項１７に記載の信号処理システム。
19. 前記送信モジュールは、
    前記送信データ及び前記第２拡散ベクトルに従ってスペクトル拡散信号を生成するように構成されたスペクトル拡散ユニットと、
    前記スペクトル拡散信号に従って第２アナログ信号を生成するように構成されたデジタル・アナログ変換器と、
    前記デジタル・アナログ変換器に結合され、前記無線周波数信号を生成するために前記第２アナログ信号を第２キャリア信号と混合するように構成された第２ミキサと、
    前記第２ミキサに結合され、前記無線周波数信号を送信するように構成された送信端子と、を含み、
    前記プロセッサは、前記第１拡散ベクトル及び前記デジタル信号に従って前記第２拡散ベクトルを更新するようにさらに構成された、請求項１８に記載の信号処理システム。
20. 信号処理システムを制御して被測定物の空間情報を検出するための信号処理方法であって、該信号処理システムは、送信モジュールと、受信モジュールと、プロセッサとを含み、該送信モジュールは、スペクトル拡散ユニットと、デジタル・アナログ変換器と、第１ミキサとを含み、該受信モジュールは、第２ミキサと、アナログ・デジタル変換器と、スペクトル逆拡散ユニットとを含み、当該方法は、
    前記スペクトル拡散ユニットによって、データ信号及び第１拡散ベクトルに従ってスペクトル拡散信号を生成するステップと、
    前記デジタル・アナログ変換器によって、前記スペクトル拡散信号を受信し、前記スペクトル拡散信号に従って第１アナログ信号を生成するステップと、
    送信無線周波数信号を生成するために、前記第１ミキサによって前記第１アナログ信号と第１キャリア信号とを混合するステップと、
    前記送信無線周波数信号を被測定物で反射させて受信無線周波数信号を生成するために、前記送信モジュールによって前記送信無線周波数信号を送信するステップと、
    前記第２ミキサによって、前記受信無線周波数信号と第２キャリア信号とを混合して第２アナログ信号を生成するステップと、
    前記アナログ・デジタル変換器によって、前記第２アナログ信号を受信し、前記第２アナログ信号に従ってデジタル信号を生成するステップと、
    前記スペクトル逆拡散ユニットによって、前記デジタル信号及び第２拡散ベクトルに従ってスペクトル逆拡散信号を生成するステップと、
    前記プロセッサによって、前記スペクトル逆拡散信号に従って前記被測定物の空間情報に対応する検出データを生成するステップと、
    前記デジタル信号に従って前記第２拡散ベクトルを生成するか、又は前記デジタル信号に従って前記第１拡散ベクトルを更新するステップと、を含み、
    前記デジタル信号に従って前記第２拡散ベクトルを生成することは、さらに、前記デジタル信号に従って前記第２拡散ベクトルを生成し、及び、前記第２拡散ベクトルに従って前記第１拡散ベクトルを更新することを含み、或いは、前記デジタル信号に従って前記第１拡散ベクトルを更新することは、さらに、前記デジタル信号に従って前記第１拡散ベクトルを更新し、及び、前記第１拡散ベクトルに従って前記第２拡散ベクトルを生成することを含み、
    前記第１拡散ベクトルのフォーマット及び第２拡散ベクトルのフォーマットは、数値を含む、信号処理方法。

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