JPH0411830B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、位相変調された受信信号の、ソフト
な制限動作をする（soft−limited）、デイジタル
パルス圧縮のための方法、およびこの方法に用い
る装置に関する。本発明による方法および装置
は、例えば、通信、レーダー検出等に用いられ
る。 〔従来の技術、および発明が解決しようとする問
題点〕 通信、レーダー探知、および他の応用におい
て、受信した信号の２進数の周波数または位相の
コードは、該２進数のコードを２進数の参照コー
ドと比較することにより検出される。そのような
比較は、該参照コードのビツトの列と復調された
受信信号のビツトの列との相関をとる相関器を包
含し得るパルス圧縮器において行われ得る。該復
調された受信信号は、位相同様振幅においても変
化するので、該受信信号の短時間の各セグメント
の振幅をも考慮に入れることにより、よりよい相
関が得られる。本発明者による実験によれば、位
相同様振幅についても相関をとるソフト・リミテ
ツド（soft−limited）な圧縮器を使用すること
により、位相のみについて相関をとるハード・リ
ミテツド（hard−limited）な圧縮器に比較して、
同一の誤警報確率を与える検出のしきい値を1/2
以下にすることが確認されている。また、同じく
本願発明者の実験（前述の(3)式でｋ＝３とした場
合）によれば、位相同様振幅についても相関をと
るソフト・リミテツド（soft−limited）な圧縮
器を使用することにより、位相のみについて相関
をとるハード・リミテツド（hard−limited）な
圧縮器に比較して、単一ターゲツト検出確率にお
いても有意の向上（例えば、SN比−14dBでは約
1.6倍）が認められる。 しかしながら、そのような相関を行うことので
きる実時間の高速相関器は、入手不可能であり、
そのような振幅依存相関を行うためのカスタム集
積回路或いは同様のものを設計し、製作するコス
トは、禁止的なものとなると考えられていた。参
照コードと相関をとるときに、受信信号の多数の
セグメントの各々の位相同数振幅も考慮に入れる
ことのできる、一般に入手可能な（市販の）回路
部品および設計のみを用いるパルス圧縮器は、か
なりの価値を有するであろう。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明においては、２進数の参照位相コード
と、受信信号の振幅と位相の両方との相関をとる
ための、既に入手可能なハードウエアまたはハー
ドウエア設計によつて満足させられ得る回路が提
供される。復調されたアナログ受信信号の一連の
セグメントの各々（有限の時間の各々）は、マル
チ・ビツトのデータ語に変換される。各々のデー
タ語は、該受信信号の振幅と位相の両方を定め
る。データ語の列の中の、各々のデータ語の同じ
位置、或いは同じ重みを有する各々のビツトは、
１ビツト相関器のグループの中の、各々異る１ビ
ツト相関器に伝達される。各々の相関器は、特定
の位置にあるビツトの列と該参照位相コードとの
相関をとる。そのデータビツトの位置が、該受信
信号の振幅を示すところの、該相関器の出力は、
ある整数を乗じられる。最も重みの小さいビツト
は、１を乗じられ得、より高い重みを有するビツ
トは、ビツトの左シフトによる如く、２のより高
い累乗を乗じられる。該乗じられた出力は加算さ
れ、その和は、該データと該参照コードがよく整
合したときの対応の程度を示す。 １つの相関器は、該受信信号の位相を示すこと
ができる、各々のデータコードのMSB（most
significant bit、最も重みの大きいビツト）を受
けることができ、該MSBと該参照コードとの相
関をとる。この相関器の出力は、該MSBの重み
を示す桁数だけ左シフトされる。その結果は、ビ
ツトの（１の）補数をとられ、そのまた結果は、
他の相関器の該乗じられた出力に加算され得る。
選ばれた数表現（例えば２の補数または１の補
数）に依存する数を加えることによつて、付加的
な補正がなされる。 本発明の新規な特徴は、特に、特許請求の範囲
において規定されている。本発明は、添付図面を
参照して以下の記述により、最もよく理解される
であろう。 〔実施例〕 第１図は、符号化された信号のバーストをアン
テナ１６から間隔をおいて送信するレーダーシス
テム１０を示す。符号化された部分２２は、位相
コード変調器１２の出力によつて符号化される様
子を示す。第１図の特別な例においては、該位相
コード変調器１２の該出力は、７桁の数列
「1110010」である。各々の「０」は、その代わり
に「−１」としても表わされ得る。該位相コード
変調器１２の該出力は、送信機１４へ、搬送波を
位相変調するために送達される。一方では、該搬
送波は、1GHzのような高周波数を有するかも知
れないが、該変調器１２によつて作られた出力
（参照位相コード２２）に沿つた位相の変化は、
1MHzのくり返し率を有することができ、7μsecの
継続時間を有する参照コード２２は、１ｍsec毎
に一度くり返されることができる。送信機１４の
出力は、（例えばデユプレツクサ（図示せず）を
通して）目標に向けられたアンテナ１６へ送達さ
れる。このように、目標に向けて送信される信号
は、位相変調されているだけであるが、目標にお
けるターゲツトノイズ、クラツタおよびレシーバ
ノイズのために、受信信号は、位相変調され、且
つ、振幅変調されたものとなる。すなわち、上記
の位相変調された1GHzの信号がアンテナ１６か
ら送信されてから短時間の後、ライン１８上の該
アンテナ１６によつて受信される信号は、位相お
よび振幅変調された、約1GHzの信号となる。 第１図に示した例では、２０で示された受信信
号の変調は完全ではないが非常に良好で、２２で
示された参照位相コードによつて変調されたよう
な送信信号に整合する。受信信号２０は、復調器
と直角位相検出器を有する受信器２４を通る。ラ
イン２６上の該受信器２４からの出力は、２８で
示される、復調され、直角位相検出された受信信
号である。この信号は、アナログ・トウ・デイジ
タル変換器３０を通る。このアナログ・トウ・デ
イジタル変換器３０の出力ライン３２は、該復調
された受信信号２８を表現するデータ語を含む。
この例では、送信される、そして受信された信号
は、各々が位相と振幅を有する、（各々が約1μsec
の時間を有する）７つのセグメントに分けられ
る。該変換器３０の出力は、３４で示される７つ
のデータ語の列であつて、各々の語は、２つの補
数演算で特定の時間またはセグメント間の信号の
位相と振幅を定めており、各々が受信信号２０の
１つのセグメントの特性を定める７つの語となつ
ている。該変換器３０からの出力は、クラツタ等
をろ過するためのフイルタ（図示せず）を通つ
て、デイジタルパルス圧縮器３６へ送信される。 該デイジタルパルス圧縮器３６は、２２で示さ
れる２進参照位相コードである、位相コード変調
器１２の出力を受信する。該圧縮３６は、該参照
コード２２の各ビツトと、該データ語の列３４の
各語との振幅の程度を決定するために、該参照コ
ード２２を、マルチ・ビツト・データ語の列３４
と比較する。該圧縮３６の出力は、例えば、包絡
線検波器、しきい値検出回路、トラツキング装
置、デイスプレイ、或いは他の回路を含む、複数
の他の処理装置３８へ送信される。ライン３９上
の該圧縮器の出力は、各受信信号について、該受
信信号２０の、参照コード２２との相関の程度を
表わす、デイジタル数である。 受信信号２０を復調された信号２８と比較する
と、該復調された信号２８の振幅（ゼロライン４
０からの上下の高さ）が、該受信信号２０の対応
するセグメントの振幅に依存することがわかる。
該セグメントは、４１〜４７と番号付けられてい
る。最後から２番目のセグメントは４６は、全て
のセグメントの中で最も小さい振幅を有し、一方
セグメント４４，４５，４７は、最も大きい振幅
を有する。受信信号２０の移送は、180°位相の変
化を受ける４８の点までは一定である。従つて、
セグメント４４および４５は、搬送波の先行する
部分から180°の位相差を有する状態にあり、復調
された信号２８において負の値を有するように示
されている。受信信号２０の６番目のセグメント
４６の開始時に、もう１つの180°の位相変化があ
るので、復調された信号２８におけるセグメント
４６は、正として示されている。 アナログ・トウ・デイジタル変換器３０の出力
からのデータコード語３４は、この例では３ビツ
ト語で、その結果、８つの異つたレベルを表現す
ることができる。各レベルが正または負になり得
る位相を有する、８つの異つたレベルを表現する
ために、本出願人は、３つの異つた正の振幅、４
つの異つた負の振幅そして０振幅を割り当てるた
めの２の補数演算を用いた。１の補数演算を用い
ることもできるが、１の補数演算は、０について
対称であるが７つのレベルしか定義しない。下記
の表は、８つの可能な３ビツト語の各々に相当す
るものと、２の補数および１の補数演算の10進数
表示に相当するものを示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、一般に入手可能な回路部品及
び設計のみを用いて受信信号と参照コードとの相
関をとる際に、受信信号の多数のセグメントの
各々の位相同様振幅をも考慮に入れることのでき
るパルス圧縮器が、提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、送信或は受信されるコードの一例が
示されている、送受信システムのブロツク図、第
２図は、第１図に示した、第１図のシステムの２
の補数表現を用いたデイジタルパルス圧縮器のブ
ロツク図、第３図は、任意のビツト長さのデータ
語を使用するシステムのための、２の補数表現を
用いた場合の、一般的なデイジタルパルス圧縮器
のブロツク図、第４図は、第２図と同様のブロツ
ク図で、１の補数表現を用いたもの、第５図は、
完全なシステムのブロツク図である。 （符号の説明）、１０……レーダーシステム、
１２……位相コード変調器、１４……送信器、１
６……アンテナ、２０……受信信号、２２……参
照位相コード、２４……受信器（復調器及び直角
位相検出器を含む）、２８……復調され、直角位
相を検出された受信信号、３０……アナログ・ト
ウ・デイジタル変換器、３４……アナログ・ト
ウ・デイジタル変換器３０の出力信号、３６……
デイジタル・パルス圧縮器、３８……他の処理装
置（包絡線検波器、しきい値検出回路、トラツキ
ング装置、デイスプレイ他）、４１〜４７……各
セグメント、５０，５２，５４……相関器、８
０，１０６……加算回路網、８２，８４……変換
回路、８５……変換手段、８６，９６……ビツト
補数回路、８７……補正回路、９１，９２，９
３，９４……相関器、１１６……包絡線検波器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 参照位相コード源から受けた２進数の参照位
   相コードに関し、 ソフトな制限動作をする、複数の位相変調され
   た受信信号のパルス圧縮のための装置であつて、 該受信信号を復調するため、そして、ｋビツト
   から成る各語が有限の時間における該復調された
   受信信号の位相と複数の可能な振幅のうちの１つ
   を表現するように、該復調された信号を表現する
   該ｋビツトから成るマルチ・ビツト・デイジタ
   ル・データ語の列を生成するための受信回路手
   段、 各々が２つの入力端子と１つの出力端子を有
   し、該入力端子の第１が、該受信回路手段に結合
   されて、各デイジタル語の所定の重みを有するビ
   ツトの１つを受け、該入力端子の第２が、参照位
   相コード源に接続されて、相続くデータ語の所定
   の重みを有するビツトの群と該参照コードとの相
   関をとるための、ｋ個の相関器、 複数の入力信号と、１つの出力端子を有し、該
   入力信号の和を表現する出力信号を生成するため
   の加算手段、 各々が、選択された相関器の出力端子に結合さ
   れた入力端子を有し、かつ、各々が該加算手段に
   結合された出力端子を有する、該選択された相関
   器からの出力に、該選択された相関器によつて受
   けられたデイジタルコードのビツトの重みに対応
   する所定の整数を乗ずるための複数の変換手段で
   あつて、該デイジタルコードの最も重みの大きい
   ビツトを受ける相関器に結合された変換手段が、
   該最も重みの大きいビツトを受ける相関器の出力
   の2^k-1倍の数のビツト毎の補数をその出力として
   出す変換手段、および 該加算手段の入力に結合され、該データ語の数
   表現に依存する量の補正因子を出力するための補
   正回路手段、 を具備することを特徴とするパルス圧縮のための
   装置。 ２ 前記ｋが３に等しく、 前記受信回路手段が３つの出力ラインを有し、
   かつ、３ビツトのデータ語の列を生成し、所定の
   重みを有する各ビツトが、該３つの出力ラインの
   別々の１つに出力され、 前記複数の相関器が、該３ビツトデータ語の最
   も重みの小さいビツト（LSB）の列を受ける、
   最も重みの小さいビツト（LSB）の相関器、該
   ３ビツトデータ語の中の最も重みの大きいビツト
   （MSB）の列を受ける、最も重みの大きいビツト
   （MSB）の相関器、そして該３ビツトデータ語の
   ２番目に重みの大きいビツトの列を受ける、２番
   目に重みの大きいビツトの相関器を含み、 前記複数の変換手段が、前記LSBの相関器の
   出力信号を変えることなく前記加算器に伝達する
   導体、１桁だけシフトした、２番目に重みの大き
   い相関器の出力を該加算器へ伝達する第２の変換
   手段、２桁シフトした前記MSBの相関器の出力
   信号のビツト毎の補数を該加算器へ出力する第３
   の変換手段、を包含する特許請求の範囲第１項記
   載のパルス圧縮のための装置。 ３ 前記受信回路手段が、各々の有限の時間にお
   ける復調された受信信号の８つの異つたレベルを
   検出して、該有限の時間における復調された受信
   信号の、複数の、２の補数のデータ語の中の１つ
   を位相と相対的な振幅により、実質的に下記の表 【表】 の如く割り当て、かつ、 前記補正回路手段が、該参照コードにおける
   「−１」の数に１を加えたものに等しい量を前記
   加算手段に出力する特許請求の範囲第１項記載の
   パルス圧縮のための装置。 ４ 前記受信回路手段が、各々の有限な時間にお
   ける復調された受信信号の７つの異つたレベルを
   検出し、該有限の時間における復調された受信信
   号に対応する、複数の１の補数のデータ語の中の
   １つを、位相と相対的な振幅によつて、実質的に
   下記の表 【表】 前記補正回路手段が、前記加算手段に、該デー
   タ語の最も重みの大きいビツト（MSB）を受け
   る相関器の出力に等しい量を出力する特許請求の
   範囲第１項記載のパルス圧縮のための装置。 ５ 前記受信回路手段が、２の補数表現における
   データ語を生成し、前記補正回路が、前記加算手
   段に、該参照コードの中の「−１」または「０」
   の数に１を加えたものに等しい量を出力する特許
   請求の範囲第１項記載のパルス圧縮のための装
   置。 ６ 前記受信回路手段が、１の補数表現における
   データ語を生成し、前記補正回路手段が、前記加
   算手段に、前記データ語の最も重みの大きいビツ
   ト（MSB）を受ける相関器の出力に等しい量を
   出力する特許請求の範囲第１項記載のパルス圧縮
   のための装置。 ７ 前記受信回路手段が、受信信号の同相成分を
   表現する第１のデータ語の列、および、直角位相
   成分を表現する第２のデータ語の列を含む２列の
   マルチ・ビツト・データ語をを生成し、 第２のｋ個の相関器、および、 該第２のｋ個の相関器の複数の出力を変換し、
   複数の結果を前記加算手段に加えるための第２の
   複数の変換手段を包含する特許請求の範囲第１項
   記載のパルス圧縮のための装置。 ８ ２進数のレベルまたはビツトの列を具備する
   参照位相コードと、振幅と位相の両方において変
   化する受信したデータ信号との、振幅と位相の両
   方における相関の程度を示す出力を生成する装置
   であつて、 受信したデータ信号に応答してマルチ・ビツ
   ト・データ語の列を生成するための手段であつ
   て、各データ語が、所定の時間に受信した信号の
   位相と振幅の両方を表現し、各語の１つのビツト
   が該信号の位相を表現する位相ビツトで、各語の
   他のビツトの位置が、該信号の振幅を表現する振
   幅ビツトであるデータ語の列を生成するための手
   段、 複数の振幅相関器手段であつて、各々が、該デ
   ータ語の列を生成するための手段によつて生成さ
   れた各々のデータ語の、所定の重みを有する１つ
   の振幅ビツトを受ける第１の入力を有し、かつ、
   参照位相コードのビツトの列を受ける第２の入力
   を有している、該データ語の列の中の同じ重みを
   もつビツトの列と、該参照位相コードのビツトの
   列との相関の程度を表現するデイジタル相関器出
   力の数を生成するための、複数の振幅相関器手
   段、および、 該振幅相関器手段によつて受けられたデータ語
   のビツトの位置に等しい数だけ各々の振幅相関器
   の出力を左へシフトするための、そして、このシ
   フトの結果を加算するための手段であつて、最も
   重みの小さいビツト（LSB）を受ける該相関器
   手段の出力は、シフトされず、次に重みの小さい
   ビツトを受ける相関器手段の出力は、１だけシフ
   トされ、そしてこれらの他に更に附加される振幅
   相関器手段についても同様であるシフト加算手段
   を具備することを特徴とする装置。 ９ 各データ語の前記位相ビツトが、 該データ語の最も重みの大きいビツト（MSB）
   であつて、 各々のデータ語の列のMSBを受ける第１の入
   力、および、前記参照位相コードのビツトの列を
   受ける第２の入力を有し、該入力で受けた信号の
   列の相関の程度を表現する２つの数出力を生成す
   るための、位相ビツト相関器手段、 前記シフトするための手段が、また、各データ
   語のビツトの数に等しい場所の数だけ前記位相ビ
   ツト相関器手段の出力をシフトし、結果のビツト
   毎の補数をとり、該ビツト毎の補数を、各前記振
   幅相関器手段の出力をシフトすることによつて得
   られた結果の和に加えること、そして、前記デー
   タ語の数表現に依存する補正の数を、前記加算手
   段に出力する、補正回路手段、 を包含する特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０ 前記データ語の列を生成するための手段
   が、２の補数表現でデータ語を生成し、前記補正
   の数が、前記参照コードの中の「−１」または
   「０」の数に１を加えた数に等しい特許請求の範
   囲第８項記載の装置。 １１ 前記データ語の列を生成するための手段
   が、１の補数表現でデータを生成し、かつ、前記
   補正の数が、前記位相ビツト相関器の出力に等し
   い特許請求の範囲第８項記載の装置。 １２ ２進数の参照位相コードに関し、 ソフトな制限動作をする、位相変調された受信
   信号のパルス圧縮のための方法であつて、 各データ語の位相ビツトが、ある有限の時間に
   おける受信信号の位相を表現し、各データの残り
   のビツトが該有限の時間における受信信号の振幅
   を表現する、復調された受信信号を表現するマル
   チ・ビツト・データ語の列を生成すること、 複数の振幅相関器の各々に、該データ語の列の
   中の同じ重みの位置を有する、振幅ビツトの列を
   入力し、また、各振幅相関器に参照コードを入力
   し、そして、該２つの入力の相関を表現する各相
   関器からの出力を生成すること、および、 最も重みの小さいビツト（LSB）の位置にあ
   るデータ語のビツトを受けるLSB相関器の出力
   は、０個シフトされ、LSBから２番目の位置に
   あるデータ語ビツトを受けるLSBから２番目の
   相関器のデータ語ビツトの出力は、１個シフトさ
   れというように、該相関器に入力されるデータ語
   のビツトの重みの位置に等しい数だけ、より重み
   の大きい位置へシフトされたときの、各振幅相関
   器の２進数の出力の和と共に直接的に変化する和
   を生成することを特徴とする方法。 １３ データ語の列の中の前記位相ビツトの列を
   位相相関器へ入力すること、また、前記参照位相
   コードを該位相相関器へ入力すること、そして、
   該２つの入力の相関を表現する該位相相関器の出
   力を生成すること、および、 前記和を生成する段階が、位相ビツトの重みの
   位置に等しい数だけシフトされたときの該位相相
   関器の出力のビツト毎の補数に、該データ語の数
   表現に依存する補正の数を加えることを包含する
   特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４ 前記データ語が２つの補数表現によるもの
   であつて、前記補正の数が、前記位相参照コード
   の振幅の低い方のビツトの数に１を加えたものに
   等しい、特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １５ 前記データ語が、１の補数表現によるもの
   であつて、前記補正の数が前記位相相関器の出力
   に等しい特許請求の範囲第１３項記載の方法。