JPH04505366A - ２つの可変アナログ信号を比較するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ２つの可変アナログ信号を比較するための方法及び装置本発明は、例えばオーデ ィオまたはビデオ信号のように時間的に変化し、時間的にシフトされた以外は互 いに異なるかまたは同じである２つの可変アナログ信号を比較するための方法及 び装置に関する。

２つの可変アナログ信号を比較するには、２つの信号の相関関数を決定し、この 関数の値を用いてこれらの信号が一致するかどうかを確認しなければならない。

相関関数は、数値計算方法によって決定され、このためには、鋭敏な遮断バンド パスフィルタや、アナログ・デジタル変換器や、相関関数をリアルタイムで計算 できる情報処理システムや、２つの信号になんらかのシフトがある場合、それを 識別し、かつ補償することのできる複素数処理アルゴリズムなどが使用される。

このような計算をするように設計されたシステムは一般にかなり高価なものであ る。

同じ周波数の２つの正弦波アナログ信号間の位相のシフトを測定するいろいろな 装置が知られている。しかしながら、これらの装置は、ラジオやテレビにより受 信されたり生成されたりするオーディオ又はビデオ信号のような純粋には正弦波 でない信号には使用され得ない。

本発明の主な目的は、上記の数値計算方法およびシステムを簡素化することによ り、相関を確立するための望ましい速度と精度を保持しながら、装置のコスト低 減を大いに計ることにある。

本発明の他の目的は、上記タイプの２つのアナログ信号の相関を測定することに あるが、この測定には時間又は位相の測定は不要である。

このような目的から、本発明は、アナログ信号同士の間に１つの相関信号を確立 し、かつこの信号の値を用いて、アナログ信号同士の間に同一性が存在するかど うかを確認する、２つの可変アナログ信号を比較するための方法を提供するが、 その特徴とするところは比較しようとする両信号は同一であるが、時間的にシフ トされるか、または異なっており、かつ所定の周波数領域をカバーするものであ るが、その方法は、 前記アナログ信号を２進論理信号に変えて、これらの２進信号を排他的理論ＯＲ １または掛は算器タイプの論理回路（３２）の入力側に送り、次にこの論理回路 からの出力信号に合計機能を与えて、第１相関信号Ｓ１とし、また上記の周波数 帯の中央周波数で１／４周期だけ前記アナログ信号の１つをシフトした後で、こ れらの信号に上記作用を実行して第２の相関信号Ｓ２とし、第１および第２相関 信号の絶対値を合計して、上記アナログ信号の間にタイムシフトがあってもそれ とは実質的に関係のない第３相関信号とする工程からなっている。

アナログ信号を２進論理信号（これは２つの異なる値のみとり得る）に変えるこ とによって１ビツトにしか作用できないようにし、続いて論理演算子を用いて両 信号の相関性を確立することができる。従来からの数値計算方法と比較すると、 この方法は相関方法を格段に簡素化する。さらに、得られた第３相関信号は実質 的には信号同土間のタイムシフトとは無関係であり、かつ測定しようとするタイ ムシフトを必要としない。

本発明の他の特徴は、アナログ信号のゼロ通過を検出することにもこの方法を使 用することができ、また信号が正信号である場合は第１論理値を、負信号である 場合アナログ信号のゼロ通過の検出には優れた動的範囲（約６０ｄＢから８０ｄ Ｂ）を得る簡単な手段でよい。

この範囲は公知の数値計算方法における少なくとも１２ビツトの解像度に対応す るものであろう。

本発明の他の特徴により、本方法は論理回路の出力をローパスフィルタに接続さ せて上記の合計機能を行なうこともできる。

本発明は、また２つの可変アナログ信号を比較するための装置を提案しているが 、該装置は、これら２つのアナログ信号の間に１つの相関信号を確立し、この信 号を所定値と比較してこれらのアナログ信号が一致するがどうかを確認する手段 を備えており、これらのアナログ信号が同一、かつ時間的にシフトされるが、ま たは異なり、かつ所定の周波数帯をカバーしている場合、前記装置が２つのアナ ログ信号処理チャンネルを備え、該チャンネルの１つのチャンネルが一方の信号 を他方の信号に対して時間的にシフトするための手段を備え、このシフトは前記 周波数帯の中央周波数では１／４周期と等しく、各チャンネルはアナログ信号を ２進論理信号に変換するための直列に配置された変換回路と、掛は算器、または 排他的ＯＲタイプの論理回路と、ｓｌおよびｓ２の相関信号を確立するための合 計回路と、出力側で８１およびＳ２の相関信号の絶対値を加算するための回路と からなり、この出力側の相関信号Ｓは実質的に前記アナログ信号間のタイムシフ トとは無関係であることを特徴とする装置である。

各論理回路の出力側のローパスフィルタは、両アナログ信号間の一定のシフトに 対応するＳｌおよびＳ２の相関信号の値を得るための手段を提供している。

相関信号Ｓｌ、Ｓ２の絶対値を引き出し、かつそれらの絶対値を加算することに より、２つの信号間のシフトを扱うことは不要とされている。

更に有利な点としては、加算回路の出力側をローパスフィルタの入力側に接続さ せることにより相関信号を平滑にし得ることである。これにより、その値が極め て低い場合にこれらの信号を比較することに伴う欠点が解消される。

好ましくは、本発明は前記装置の入力側が自動利得制御回路やバンドパスフィル タのようなアナログ信号レベル突合せ回路を備える構成とされる。

更に有利な点としては、アナログ信号を２進論理信号に変換するための手段が、 アナログ信号を一定値、とくにゼロと比較するための回路とされていることであ る。

これらの回路はアナログ信号のゼロ通過を検出し、これらの信号の正負いずれか に応じて２つの２進値のいずれか１つをこれらの信号に割り当てる。

本発明に係る装置の製造コストは、相関関数を数値計算するための従来の装置の コストよりかなり低置であるが、装置の性能は優れている。

本発明をより理解し、かつ他の特徴、詳細および効果をより明かにするため、以 下、１つの実施例につき図面を参照しつつ説明する。

第１図は、本発明により製造された相関装置の１実施例の概略図、 第２図は、本発明により製造された装置の主要回路の概略図、 第３図、第４図および第５図は、比較される２つのアナログ信号間のタイムシフ トの関数として相関信号の変化を示すグラフ、 第６図は、本発明による装置を発展させた装置の概略図である。

本発明の有利な点を一層理解するため、本発明により製造された方法及び装置の 実施例の概略図を示す第１図について先ず説明する。

１０は、アンテナ１２に接続されたラジオまたはテレビのレシーバを示し、該レ シーバにその同調した周波数を検出するための装置１４が備えられている。

装置１４は、アンチ＋１２に接続された基準レシーバ１６と、本発明による相関 装置１８と、情報処理マイクロプロセッサ２０と、データ記録用メモリ２２と、 マイクロプロセッサ２０の指令を受けて基準レシーバ１６を制御するための電子 インタフェース回路２４と、日付・時間を表示するタロツク２５とからなってい る。

レシーバ１０と１６からの出力は、相関装置１８の入力側と接続されており、相 関装置１８の出力側はマイクロプロセッサ２０の入力側に接続されている。マイ クロプロセッサ２０は、インタフェース２４を介して、基準レシーバ１６が受信 した周波数を規則正しく走査する。

基準レシーバ１６の出力信号とレシーバ１ｏからの出力信号とは相関装置１８に より比較される。これらの信号の相関関係によって、レシーバ１ｏと１６が同じ 周波数に同調していることが確認される。相関の日付と対応する周波数はメモリ ２２により記録され、後日これを取出して使用することができる。

第２図は、本発明による相関装置１８の概略的なダイアグラムを示している。

この装置では、レシーバ１０および１６により発せられたオーディオ信号やビデ オ信号が入力回路に送られる。

該入力回路はとくに、一定の最大電圧レベルのアナログ信号を提供する、自動利 得制御回路のようなレベル突合せ回路２６と、信号の周波数範囲を所定のバンド に限定するバンドパスフィルタ２８とを備えている。

フィルタ２８の帯域幅は、例えば、オーディオ信号の場合は１オクターブ又はそ れ以上（例えば、５００−１０００Ｈ２）であり、ビデオ信号の場合は、５００ ｋＨｚ−ＩＭＨｚである。

各フィルタ２８の出力は、所定値、好ましくはゼロと比較することによりアナロ グ信号を２進論理信号に変換する回路の入力側に送られる。従って、回路３ｏは 極めて簡単なコンパレータであり、該コンパレータは、正出力側がフィルタ２８ からの出力信号を受信し、負入力側がアースされている。

２つのコンパレータ３ｏの出力側は排他的ＯＲ論理回路３２の２つの入力側に接 続されており、論理回路３２はその出力側において２進論理信号を生成する。こ の出力レベルは、再入力信号とも同一である時は、高く　（例えば、１）、２つ の入力信号が異なる時は、低い（０または−１）。従って、回路３２の機能は、 論理乗法と均等である。

論理回路３２の出力側はローパスフィルタ３４に接続されており、該論理回路の 出力信号はローパスフィルタにより加算され、かつ比較されるべき信号間の相関 信号が生成される。

出願人の知るかぎりでは、相関関数は以下の等式により与えられるタイプのもの である。

Ｃ（τ）＝Σｘ　（ｉ）　ｙ　（ｉ十τ）ただし、ｘ　（ｉ）とｙは比較される べき信号である。

τは信号間のシフトである。

回路３４により、信号間のシフト値がゼロの場合の相関関数を得ることができる 。従って、比較すべき信号同土間のシフトがゼロのとき比較されるべき信号間の 相関信号ＳＯに等しく、比較すべき信号同土間にシフトが存在するとき、この信 号より低い信号Ｓ１が回路３４の出力側で得られる。

第３図には、比較されるべき信号同土間のシフトの関数としてＳ　１／Ｓ　Ｏの 比率の変化が示されている。

この比率は、シフトがゼロに等しいか、または２πの倍数である場合は１であり 、シフトが９０″、２７００などである場合はＯであり、シフトがπ、３π、な どである場合は−１である（比率が値１と−１の間を変化する時は、′論理回路 ３２からの出力信号の２進値は１と−１であることを前提とする）ことが示され ている。

比較されるべき信号同土間のシフトがπ／２．３π／２などの領域にある時は、 相関関係が回路３４の出力側で完全に失われていることが第３図のグラフに示さ れている。このような欠点は、アナログ信号の１つを９０゜だけシフトさせ、か つ再び比較を行なうことにより解消され得る。従って、本発明（第２図）におい ては、回路２８の出力側を回路３６の入力側に接続させ、この回路３６において フィルタ２８のバスバンドの中央周波数における１／４周期のシフトＴ／４をア ナログ信号のうちのいずれかに加えるようにしている。回路３６の出力側は、そ の出力側が前述の回路３２と同一の論理回路の入力側に接続されているコンパレ ータ３ｏの正の入力側に接続されている。この論理回路の出力側はローパスフィ ルタの入力側に接続されており、このフィルタ３４の出力信号Ｓ２は上記の出力 信号Ｓ１と同じであるが、出力信号Ｓ１に対してシフトされる。第４図に、比較 されるべき信号同土間の位相のシフトの関数としての５２／ＳＯの比率の変化が グラフにより示されている。

Ｓｌ／ＳｏおよびＳ　２／Ｓ　Ｏの比率の絶対値を互いに加算するだけで比較さ れるべき信号同土間のシフトがどうあろうと一定の比率１が得られる。

従って、本発明によれば、フィルタ３４の出力側は絶対値を生成する回路３４（ 例えば、フルウェーブ整流器）の入力側に接続されており、回路３４の出力側は 加算回路４０の入力側に接続されている。回路４ｏがらの出力信号Ｓは、比較さ れるべき信号同土間のシフトとは実質的に関係のない相関信号である。相関信号 ＳＯに対する比率の変化は第５図に示されている。

この信号Ｓは、平滑回路４２、例えばローパスフィルタの入力側に加えてもよく 、該回路４２の出力側はコンパレータ４４の正入力側に接続されている。コンパ レータ４４の負の入力側は、回路４２からの出力信号と比較する所定値の電圧を 受ける。コンパレータ４４からの出力信号は、第１図に示した装置のマイクロプ ロセッサ２０の入力側に送ってもよい。

装置は、上記説明に従って機能する。

レシーバ１０および１６により生成されたオーディオまたはビデオ信号はレベル 突合せ回路に送られ、バンド・パスフィルタ２８により処理され、次にコンパレ ータの信号は、論理回路３２により、最初は直接互いに比較され、次に、それら の信号の内の１つがフィルタ２８のパスバンドの中央周波数における１／４周期 によってシフトされた後、互いに比較される。相関信号はローパスフィルタ３４ により確立され、相関信号とするよう加算されたその絶対値は最初のアナログ信 号同士のずれとは実質的に関係がない。次いでこの相関信号は平滑され、所定値 と比較される。もしそれが所定値より高いと、アナログ信号同士は同一であると 見なされるが、所定値より低いと、互いに異なっていると見なされる。

従って、相関装置（主要構成部品は第２図に示されている）は比較的簡単なもの であり、通常８ビツトまたは１６ビツトのデジタル分解能で機能する所期の技術 によるものに匹敵する数値計算システムとは異なり、１ビツトで作動するという 顕著な利点を有する。

更に前記装置を発展させた実施例を第６′ｆＩ！Ｊに示す。該実施例において、 各排他的ＯＲ論理回路３２の出力はアップダウンカウンタ４６を駆動し、回路３ ２からの出力信号が＋１のレベルにある時はこのカウンタ４６はカウントアツプ し、−１のレベルにある時は、カウントダウンする。アップダウンカウンタ回路 ４６は、タイマー回路４８により周期的にレセプトされ、クロック５０と協働す る。時間Ｔの終了時に２つの回路４６に含まれる絶対値の和が加算回路５２によ り算出され、回路５４により二重しきい値（ａ　ｄｏｕｂｌｅ　ｔｈｒｅｓｈｏ ｌｄ）　（ゼロに対して対称的なしきい値）と比較される。コンパレータ５４の 出力は、最初のアナログ信号同土間の相関または非相関が決定された信号となる 。

加算回路５２は、回路４６の信号Ｓ１とＳ２が同じ記号である時はこれらを加算 し、逆の記号である場合はこれらを減算する。この機能は信号Ｓ１と８２のサイ ンビットＳ１と８２により指令される。

本発明は、無論、オーディオおよびビデオ信号以外のアナログ信号にも応用され 得るものであり、また時間以外のパラメータの機能を変化させるアナログ信号に も応用され得るものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　両アナログ信号の間に相関信号を確立し、この信号の値からアナログ信号同 士が一致するかどうか確かめる工程からなる、２つの可変アナログ信号を比較す るための方法において、比較しようとする信号が一致するが、タイムシフトを示 すものであるか、あるいは異なり、かつ所定の周波数帯をカバーしている場合は 、前記アナログ信号を２進論理信号に変換し、この２進論理信号を排他的ＯＲま たは掛け算器タイプの論理回路（３２）の入力側に加え、次にこの論理回路の出 力信号に加算機能を加えて、第１相関信号Ｓ１を得るようにし、また上記周波数 帯の中央周波数で１／４周期だけ前記アナログ信号のうちの１つをシフトした後 でこれらの作用を前記アナログ信号に行って、第２相関信号Ｓ２を得るようにし 、第１および第２相関信号の絶対値を加算して、上記アナログ信号間のタイムシ フトと実質的に関係のない第３相関信号Ｓを得るようにしたことを特徴とする前 記方法。 ２　第３相関信号Ｓを平滑して、これを所定の値と比較し、上記アナログ信号が 一致するか、しないかを確認することを特徴とする請求項１記載の方法。 ３　アナログ信号がカバーする周波数範囲内に上記周波数帯を選択し、かつ前記 周波数帯内にこれらの信号の変化だけしか考慮しないことを特徴とする請求項１ または２のいずれかに記載の方法。 ４　アナログ信号のゼロ通過を検出することにより、かつ信号が正である時、そ の信号に第１論理値を割り当て、負である時は、第２論理値を割り当てることに より、各アナログ信号を２進論理信号に変換することを特徴とする請求項１乃至 ３のいずれか１つに記載の方法。 ５　論理回路（３２）の出力側をローパスフィルタ（３４）に接続して、上記の 加算機能を果たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の方法 。 ６　論理回路（３２）の出力側をアップダウンカウンタ（４６）に接続して、上 記加算機能を果たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の方 法。 ７　比較しようとするアナログ信号が、例えばラジオ受信機により受信されたオ ーディオ信号、またはテレビ受像器により受信されたビデオ信号であることを特 徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の方法。 ８　２つの可変アナログ信号の間に１つの相関信号を設定するための手段と、こ の信号を所定値と比較して、両アナログ信号が一致するかどうかを確認するため の手段とからなる、２つの可変アナログ信号を比較するための装置において、こ れらのアナログ信号が一致して、時間的にシフトされるか、または異なって、所 定の周波数帯をカバーするようになっており、前記装置がアナログ信号を処理す るための２つの平行するチャンネルを備え、１つのチャンネルは一方の信号に対 する他方の信号にタイムシフトを導入するための手段（３６）を備え、このシフ トは上記周波数帯の中央周波数での１／４周期と等しく、両チャンネルはアナロ グ信号を２進論理信号に変換するための直列した回路を含んでおり、さらに掛け 算器または排他的ＯＲタイプの論理回路（３２）と、合計することによって相関 信号Ｓ１，Ｓ２を作るための回路（３４）と、２つの相関信号Ｓ１，Ｓ２の絶対 値を加算して、上記アナログ信号間のいかなるタイムシフトとも実質的に関係の ない相関信号Ｓをその出力側で発生するための回路（３８、４０、５２）からな ることを特徴とする装置。 ９　加算回路（４０）の出力側が相関信号Ｓを平滑するローパスフィルタ（４２ ）の入力側に接続されていることを特徴とする請求項８記載の装置。 １０　相関信号Ｓを所定のしきい値と比較するための回路を出力側に備えている ことを特徴とする請求項９記載の装置。 １１　合計することにより各相関信号Ｓ１，Ｓ２を作るための回路が、その出力 側をフルウエーブ整流器のような、絶対値を提供する回路（３８）に接続させた ローパスフィルタであることを特徴とずる請求項８乃至１０のいずれか１つに記 載の装置。 １２　各相関信号Ｓ１，Ｓ２を生成するための回路が周期リセット回路（４８） に対応づけられたアップダウンカウンタ（４６）であることを特徴とする請求項 ８乃至１０のいずれか１つに記載の装置。 １３　自動利得制御回路のようなレベル突合せ回路（２６）からできた入力回路 を備えたことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１つに記載の装置。 １４　２進論理信号変換回路がアナログ信号を一定値、とくにゼロと比較するた めの回路を備えたことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１つに記載の装 置。