JPH11237470A - パルス圧縮符号発生器及びパルス圧縮符号発生器を備えたレーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイドローブレベルの小さいパルス圧縮符号
を発生するパルス圧縮符号発生器及びパルス圧縮信号に
おける目標間の干渉が小さいレーダ装置を得る。 【解決手段】 ガロア体ＧＦ（ｑ）の上のｑ元Ｍ系列の
複素系列に写像して得られる複素ｑ値直交系列の一周期
を利用することにより、サイドローブレベルの小さいパ
ルス圧縮符号を生成する。また、このパルス圧縮符号を
生成するパルス圧縮符号発生器をレーダ装置に用いるこ
とにより、パルス圧縮信号における目標間の干渉を小さ
くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、サイドローブレ
ベルの小さいパルス圧縮符号を発生するパルス圧縮符号
発生器及びパルス圧縮符号発生器を備えたレーダ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を説明するに先立ち、ここで
用いるパルス圧縮符号の定義とこれを生成する上で関連
が深い周期系列およびパルス圧縮符号を実システムに応
用する上で有用性を示す指標である自己相関関数の定義
と性質について説明する。ここでいう周期系列とは、式
（１）のように表され、複素数の時系列として定義され
る。ｃ_nは周期系列の成分と呼ばれ、ｎは並びの順番を
示す因子である。

【０００３】

【数２】

【０００４】周期系列は、式（２）を満足し、Ｎは周期
系列の周期と呼ばれる。

【０００５】

【数３】

【０００６】周期系列の自己相関関数μ（ｍ）は、式
（３）で定義される。

【０００７】

【数４】

【０００８】ここに、＊は複素共役を示す。パルス圧縮
符号を、ここでは周期系列の一周期（ｃ₀，ｃ₁，・・
・，ｃ_N-1）で与えられる符号系列により定義する。パ
ルス圧縮符号の自己相関関数ρ（ｍ）は、ｎ＜０および
ｎ＞Ｎに対してｃ_n＝０であるから、次式（４）で与え
られる。この場合、Ｎはパルス圧縮符号の符号長と呼ば
れる。

【０００９】

【数５】

【００１０】また、式（３）の自己相関関数と式（４）
のそれとを区別するため、以下、式（３）の自己相関関
数を周期自己相関関数と呼び、単に自己相関関数を呼ぶ
場合は、式（４）に示すパルス圧縮符号に対する自己相
関関数を意味するものとする。

【００１１】このようなパルス圧縮符号を実システムに
応用するとき、多くの場合、図５に示すように式（４）
の自己相関関数がｍ＝０で鋭いピークを持ち、それ以外
のｍでは十分小さい値をとることが要求される。自己相
関関数のｍ＝０の部分はメインローブＢｍと呼ばれ、そ
れ以外の部分はサイドローブＢｓと呼ばれる。サイドロ
ーブの大きさは、メインローブの値との相対的な大きさ
が問題にされ、サイドローブの大きさが十分小さい値を
とるというのは、式（５）なる関係が満足されることを
意味する。即ち、式（６）で定義されるピークサイドロ
ーブレベルが、式（７）を満足することを意味する。

【００１２】

【数６】

【００１３】サイドローブの小さいパルス圧縮符号が実
システムの応用において、有用であることを図６を用い
て以下説明する。図６はパルス圧縮符号を目標の検出を
目的としたレーダに応用した場合の構成図である。図
中、１は局部発振器、２は変調器、３はパルス圧縮符号
発生器、４は電力増幅器、５は送受切替器、６はアンテ
ナ、７は低雑音増幅器、８は検波器、９は圧縮器、ＴＡ
は目標Ａ、ＴＢは目標Ｂである。また、（ｃ₀，ｃ₁，ｃ
₂，・・・，ｃ_N-1）はパルス圧縮符号、Ｕは送信パルス
信号、Ｓａは送信パルス信号Ｕが目標Ａで反射して発生
した反射パルス信号、Ｓｂは送信パルス信号Ｕが目標Ｂ
で反射して発生した反射パルス信号、Ｒは受信信号、Ｖ
は検波信号、Ｚはパルス圧縮信号である。

【００１４】ここで以下の説明を簡潔にするため信号の
数式表現はすべて複素信号を用いる。実信号はオイラー
の公式（８）が示すように、複素信号の実部に対応させ
ることができる。

【００１５】

【数７】

【００１６】局部発振器１は正弦波信号ｅ^jωtを発生
し、変調器２にこれを転送する。一方、パルス圧縮符号
発生器３は、パルス圧縮符号（ｃ₀，ｃ₁，・・・,
ｃ_N-1）を発生し、変調器２にこれを転送する。変調器
２はパルス圧縮符号（ｃ₀，ｃ₁，・・・,ｃ_N-1）を用い
て正弦波信号ｅ^jωtを符号変調し、送信パルス信号Ｕを
発生する。送信パルス信号Ｕは電力増幅器４で増幅され
た後、送受切替器５およびアンテナ６を介して外部空間
に放射される。外部空間に放射された送信パルス信号は
その一部が目標Ａ（ＴＡ）、目標Ｂ（ＴＢ）でそれぞれ
反射され、その結果、反射パルス信号Ｓａ、反射パルス
信号Ｓｂが発生する。反射パルス信号Ｓａと反射パルス
信号Ｓｂはそれぞれアンテナ６で受信され、受信信号Ｒ
となる。受信信号は、反射パルス信号Ｓａと反射パルス
信号Ｓｂの合成信号であり、次式（９）で与えられる。 Ｒ＝Ｓａ＋Ｓｂ (9)

【００１７】受信信号Ｒは送受切替器５を介して低雑音
増幅器７で増幅された後、検波器８に入力される。検波
器８は受信信号Ｒを位相検波することによりＲＦ（Radi
o Frequency）帯の受信信号Ｒをビデオ帯の検波信号Ｖ
に変換した後、圧縮器９に転送する。圧縮器９は検波信
号Ｖを入力すると共にパルス圧縮符号発生器３から転送
されるパルス圧縮符号（ｃ₀，ｃ₁，・・・,ｃ_N-1）を入
力し、検波信号Ｖとパルス圧縮符号（ｃ₀，ｃ₁，・・
・,ｃ_N-1）との相関処理を実施し、相関処理結果の信号
をパルス圧縮信号Ｚとして出力する。

【００１８】図７、図８を用いて図６に示すレーダの動
作をさらに詳細に説明する。図７は送信パルス信号波形
Ｕを示す説明図であり、図８はパルス圧縮信号Ｚの波形
を示す説明図である。図８において、Ｂａｍ、Ｂａｓは
それぞれパルス圧縮信号Ｚに含まれる目標Ａ（ＴＡ）の
反射パルス信号成分のメインローブおよびサイドローブ
である。Ｂｂｍ、Ｂｂｓはそれぞれパルス圧縮信号Ｚに
含まれる目標Ｂ（ＴＢ）の反射パルス信号成分のメイン
ローブおよびサイドローブである。

【００１９】図７に示されるように、変調器２では、 ｔ＝０からｔ＝τまでの時間範囲では成分ｃ₀ ｔ＝τからｔ＝２τまでの時間範囲では成分ｃ₁ というように 時間ごとに成分を切り替えて正弦波信号
と成分とを乗じて、正弦波信号を符号変調し、パルス幅
がＮτである送信パルス信号Ｕを発生する。この場合、
成分の振幅は正弦波信号の振幅の変調を示し、位相は正
弦波信号の位相の変調を示している。このように符号変
調された送信パルス信号Ｕの数式表現は次式（１０）で
与えられる。

【００２０】

【数８】

【００２１】ここに、ｒｅｃｔ（ｔ）は次式（１１）で
定義される矩形関数であり、成分の切替を数学的に表し
たものである。

【００２２】

【数９】

【００２３】反射パルス信号は送信パルス信号の一部が
目標で反射して生じたものであるから、反射パルス信号
Ｓａ、Ｓｂの波形は送信パルス信号と相似になる。ま
た、反射パルス信号がアンテナ６で受信されるタイミン
グは、パルス電波がレーダと目標間を往復するのに要す
る時間だけ遅れる。この遅延時間を反射パルス信号Ｓａ
および反射パルス信号Ｓｂに対してそれぞれｔ_a、ｔ_bで
表すと、受信パルス信号の数式表現は、次式（１２）で
表すことができる。なお、η_aおよびη_bはそれぞれ目標
Ａ（ＴＡ）、目標Ｂ（ＴＢ）の反射強度を示す定数であ
る。

【００２４】

【数１０】

【００２５】パルス圧縮信号Ｚは、受信パルス信号 を
位相検波してビデオ帯に周波数変換した検波信号Ｖとパ
ルス圧縮符号（ｃ₀，ｃ₁，ｃ₂，・・・,ｃ_N-1）との相
関処理した結果の信号であるから、これよりパルス圧縮
信号Ｚの数式表現は、次式（１３）で表せることが導け
る。式（１３）に示されるようにパルス圧縮信号Ｚは、
式（４）に示す自己相関関数を足しあわせた信号とな
る。

【００２６】

【数１１】

【００２７】その結果、パルス圧縮信号Ｚのパルス幅を
メインローブの半値幅で表すと、図８に示すように、そ
れは送信パルス信号Ｕのパルス幅Ｎのおおよそ１／Ｎの
τまで圧縮される。一方、パルス圧縮信号Ｚでは、図８
に示すようにサイドローブが発生する。その結果、目標
の干渉が発生し、目標Ａ（ＴＡ）の反射強度が目標Ａ
（ＴＢ）の反射強度に比べて大きい場合、目標Ｂ（Ｔ
Ｂ）のメインローブＢｂｍが目標Ａ（ＴＡ）のサイドロ
ーブＢａｓに埋もれ、パルス圧縮信号Ｚから目標Ｂ（Ｔ
Ｂ）を検出できないという問題が発生する。これから明
らかなように、レーダの目標検出性能を確保するために
は、パルス圧縮符号として自己相関関数のサイドローブ
が小さいものを用いることが必要であり、自己相関関数
のサイドローブが小さいパルス圧縮符号は、レーダの目
標検出性能を確保する上で極めて有用である。

【００２８】自己相関関数のサイドローブレベルが小さ
いパルス圧縮符号としては、IEEE Transaction Informa
tion Theory、vol. IT-13、No.2 (1967)、「Binary Pulse
Compression Codes」に開示されたベーマのパルス圧縮
符号や宮川、岩垂他によって著作された「符号理論」
（第５版）（昭晃堂昭和５４年６月２９日発行）に開示
されているバーカのパルス圧縮符号が知られている。こ
れらのパルス圧縮符号は、成分が＋１と−１で与えられ
る。バーカのパルス圧縮符号は、自己相関関数のサイド
ローブレベルが１／Ｎで与えられ、符号長が２、３、
４、５、７、１１、１３だけのものしか得られていない
ことが特徴である。一方、ベーマのパルス圧縮符号は、
自己相関関数のサイドローブレベルはおおよそ０．６／
√Ｎで与えられ、符号長が素数に限られているのが特徴
であり、また、符号長が１３０以上のパルス圧縮符号の
構成は示されていない。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のサイドローブレベルが小さいパルス圧縮符号は、符
号長が２、３、４、５、７、１１、１３もしくは、素数
に限られており、また、１３０以上の符号長が大きいパ
ルス圧縮符号の構成が示されていないため、これらのパ
ルス圧縮符号をレーダに応用した場合、レーダの送信パ
ルス幅が制約を受け、レーダのパルス繰り返し周波数、
送信電力、距離分解能等、システム設計の自由度が大き
く損なわれる課題があった。また、符号長が短い場合、
サイドローブレベルが１／Ｎであるので、パルス圧縮信
号における目標の干渉が大きくなる課題があった。

【００３０】この発明は上記の課題を解消するためにな
されたもので、ガロア体ＧＦ（ｑ）の上のｑ元Ｍ系列の
複素系列に写像して得られる複素ｑ値直交系列の一周期
を利用することにより、サイドローブレベルの小さいパ
ルス圧縮符号を生成することができるパルス圧縮符号発
生器を得ることを目的とする。また、このパルス圧縮符
号を生成するパルス圧縮符号発生器を用いることによ
り、パルス圧縮信号における目標間の干渉を小さくでき
るパルス圧縮符号発生器を備えたレーダ装置を得ること
を目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】この発明に係るパルス圧
縮符号発生器は、ｑを２以上の整数としｑ個の元を持つ
ガロア体ＧＦ（ｑ）の原始元をξとして、系列の成分が
上記ガロア体ＧＦ（ｑ）の元からなり、ｋを２以上の整
数とし周期ＮがＮ＝ｑ^k−１のｑ元Ｍ系列を出力するｑ
元Ｍ系列発生手段と、複素数ａ₀，ａ₁，・・・，ａ_q-1
がｍｏｄ_q-1(・)をｑ−１を法とする演算、＊を複素共役
として、次式の連立代数方程式の解からなり、

【数１２】 ｑ元Ｍ系列に基づく成分が０の場合はａ₀ に、当該成分
がξⁱ（ｉ＝１，２，・・・，ｑ−１）の場合にはａ_i
に置換して出力する成分置換手段と、上記成分置換手段
の出力に基づいた符号長Ｎの符号系列（ｃ₀，ｃ₁，・・
・，ｃ_N-1）を巡回置換してＮ個の巡回置換符号系列
（ｃ₀，ｃ₁，・・・，c_N-1），（ｃ₁，ｃ₂，・・・，ｃ
_N-2），・・・，（ｃ_N-1，ｃ₀，・・・，ｃ_N-2）を出力
する巡回置換手段と、上記巡回置換手段の出力である巡
回置換符号系列の自己相関関数を計算する自己相関関数
計算手段と、上記自己相関関数計算手段の出力である自
己相関関数のサイドローブレベルを抽出した後、当該自
己相関関数のサイドローブレベルを比較して最小のサイ
ドローブレベルを有する巡回置換符号系列のラベルを出
力するサイドローブレベル比較手段と、上記巡回置換手
段からのＮ個の巡回置換符号系列と上記サイドローブレ
ベル比較手段からの巡回置換符号系列のラベルを入力し
て、その内自己相関関数のサイドローブレベルが最小で
ある巡回置換符号系列を選択してパルス圧縮符号として
出力する符号系列選択手段とを備えたものである。

【００３２】また、上記成分置換手段は、上記ｑ元Ｍ系
列発生器の出力であるｑ元Ｍ系列の成分が０の場合はａ
₀ に、当該成分がξⁱ（ｉ＝１，２，・・・，ｑ−１）
の場合にはａ_i に置換して直交系列を出力すると共に、
この成分置換手段の出力である直交系列の一周期を抽出
して出力する一周期抽出手段をさらに備え、上記巡回置
換手段は、上記一周期抽出手段の出力である符号長Ｎの
符号系列（ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）を巡回置換する
ことを特徴とするものである。

【００３３】また、上記ｑ元Ｍ系列発生手段の出力であ
るｑ元Ｍ系列の一周期を抽出して符号系列として出力す
る一周期抽出手段をさらに備え、上記成分置換手段は、
上記一周期抽出手段の出力である符号系列の成分が０の
場合はａ₀ に、当該成分がξⁱ（ｉ＝１，２，・・・，
ｑ−１） の場合にはａ_i に置換して出力すると共に、
上記巡回置換手段は、上記成分置換手段の出力である符
号長Ｎの符号系列（ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）を巡回
置換することを特徴とするものである。

【００３４】さらに、この発明に係るパルス圧縮符号発
生器を備えたレーダ装置は、上記パルス圧縮符号発生器
に対し、正弦波信号を発生する局部発振器と、上記パル
ス圧縮符号発生器からのパルス圧縮符号を用いて上記局
部発振器からの正弦波信号を符号変調して送信パルス信
号を発生する変調器と、この変調器からの送信パルス信
号を送受切替器を介して外部空間に放射すると共に、目
標から反射された反射パルス信号を受信するアンテナ
と、上記送受切替器を介して上記アンテナで受信された
反射パルス信号を入力して位相検波する検波器と、上記
パルス圧縮符号発生器からのパルス圧縮符号と上記検波
器からの検波信号との相関処理演算をしてパルス圧縮信
号を出力するパルス圧縮器とをさらに備えて構成したも
のである。

【００３５】

【発明の実施の形態】この発明に係る実施の形態を説明
するにあたって、まず、直交系列の一周期を用いて、サ
イドローブレベルの小さいパルス圧縮符号が生成できる
原理を説明する。式（３）に示す周期自己相関関数は、
式（２）を用いて、式（１４）に示すように表すことが
でき、式（１４）に式（４）を代入して、次式（１５）
を得ることができる。

【００３６】

【数１３】

【００３７】式（１５）より、サイドローブが小さいパ
ルス圧縮符号を生成するためには、サイドローブの小さ
い周期系列を得ることが必要条件であることが分かる。
従って、周期自己相関関数が、式（１６）を満足する直
交系列の一周期を用いることにより、サイドローブの小
さいパルス圧縮符号を生成することができる。

【００３８】

【数１４】

【００３９】サイドローブレベルの小さい周期系列の一
周期を利用することは、サイドローブレベルの小さいパ
ルス圧縮符号を生成できるための十分条件ではない。例
えば、周期系列の一周期（−１、１、１、−１、１、−
１、−１）で与えられるパルス圧縮符号のピークサイド
ローブレベルは、３／７であるのに対して、これを２ビ
ット分ずらした（−１、−１、−１、１、１、−１、
１）の一周期で与えられるパルス圧縮符号のピークサイ
ドローブレベルは１／７となる。このように、周期系列
のどの一周期をとるかによって、パルス圧縮符号のサイ
ドローブレベルが変化する。従って、直交系列の一周期
を利用してパルス圧縮符号を生成する場合にも、サイド
ローブレベルが小さくなる一周期を選択することが必要
である。

【００４０】以下、上記で述べた原理を踏まえ、図面を
参照してこの発明に係る実施の形態について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係るパ
ルス圧縮符号発生器の構成図である。この発明では、本
発明者等が既に出願した特願平２−３３３２８１号に開
示されたｑを２以上の整数としｑ個の元を持つガロア体
ＧＦ（ｑ）の上のｑ元Ｍ系列を複素系列に写像して得ら
れる複素ｑ値直交系列の一周期を利用して符号長がｑ^k
−１で成分値が複数で与えられるパルス圧縮符号を生成
する。図１において、１０はｑ元Ｍ系列発生器であり、
１１−１〜１１−Ｌは、成分置換手段、１２−１〜１２
−Ｌは一周期抽出手段、１３−１〜１３−Ｌは巡回置換
手段、１４−１１から１４−ＬＮは自己相関関数計算手
段、１５はサイドローブレベル比較手段、１６は符号系
列選択手段である。

【００４１】次に、図１の動作について説明する。宮
川、岩垂他によって著作された「符号理論」（第５版）
（昭晃堂昭和５４年６月２９日発行）に開示されている
ように、ｑ元Ｍ系列発生器１０はｋ段の線形帰還シフト
レジスタで構成され、成分がガロア体ＧＦ（ｑ）のｑ個
の元０，ξ，ξ²，・・・，ξ^q-1 で構成されるｑ元Ｍ
系列を出力する。この場合、ｑ元Ｍ系列の周期ＮはＮ＝
ｑ^k−１で与えられる。成分置換手段１１−１〜１１−
Ｌは、複素数ａ₀，ａ₁，・・・，ａ_q-1がｍｏｄ_q-1(・)
をｑ−１を法とする演算、＊を複素共役として、次式の
連立代数方程式の解からなり、ｑ元Ｍ系列に基づく成分
が０の場合はａ₀ に、当該成分がξⁱ（ｉ＝１，２，・
・・，ｑ−１）の場合にはａ_i に置換して出力する。

【００４２】

【数１５】

【００４３】すなわち、成分置換手段１１−１〜１１−
Ｌは、ｑ元Ｍ系列発生器１０が出力するｑ元Ｍ系列を入
力し、それぞれ、式（１７）に示される写像関数φ
₁(・)，φ₂(・)，・・・，φ_L(・)を用いてｑ元Ｍ系列の成
分を複素数に置き換えて、周期Ｎの周期系列｛ｃ^l _n｝，
ｌ＝１，２，・・・，Ｌを出力する。例えば、成分置換
手段１１−１は、入力信号であるｑ元Ｍ系列の成分値が
０の場合はａ¹ _q-1に置き換え、成分値がξの場合はａ¹ ₁
に置き換え、成分値がξ^q-1の場合はａ¹ _q-1に置き換え
て、周期系列｛ｃ^l _n｝を出力する。

【００４４】

【数１６】

【００４５】このとき、ａ^l ₀，ａ^l ₁，・・・，ａ
^l _q-1が、数１５に示す連立代数方程式の解であるとき、
成分置換手段１１−１〜１１−Ｌから出力される複素系
列は、複素ｑ値直交系列となることが特願平２−３３３
２８１号に開示されている。また、数１５に示す連立代
数方程式は代数的に解けて、その解は式（１８）で与え
られることが示されている。なお、式（１８）に含まれ
るθ^l _m（ｍ＝１，２，・・・，ｑ−２）は実定数であ
り、また、ｒ^l ₀は式（１９）を満足する複素定数であ
る。

【００４６】

【数１７】

【００４７】

【数１８】

【００４８】式（１８）に示すように、連立代数方程式
の解には、任意定数θ^l _m、ｒ^l ₀を含んでおり、これら定
数を所定の値に設定することで、成分置換手段１１−１
〜１１−Ｌが用いる写像関数は互いに異なった関数にな
り、その結果、成分置換手段１１−１〜１１−Ｌは成分
値の異なる複素ｑ値直交系列を出力する。任意定数
θ^l _m、ｒ^l ₀を設定する方法として、例えば、次式（２
０）のようなものが考えられる。

【００４９】

【数１９】

【００５０】一周期抽出手段１２−１〜１２−Ｌは、そ
れぞれ、成分置換手段１１−１〜１１−Ｌの出力である
複素ｑ値直交系列の一周期を抽出し、これを符号長Ｎの
符号系列（ｃ^l ₀，ｃ^l ₁，・・・，ｃ^l _N-1），ｌ＝１，
２，・・・，Ｌとして、巡回置換手段１３−１〜１３−
Ｌに転送する。例えば、一周期抽出手段１２−１は直交
系列｛ｃ¹ _n｝を入力した後、｛ｃ¹ _n｝の一周期である
（ｃ¹ ₀，ｃ¹ ₁，・・・，ｃ¹ _N-1）を抽出し、巡回置換手
段１３−１に転送する。

【００５１】巡回置換手段１３−１〜１３−Ｌは、符号
系列（ｃ^l ₀，ｃ^l ₁，・・・，ｃ^l _N-1），ｌ＝１，２，・
・・，Ｌを入力し、それぞれ、内部で巡回置換した巡回
置換符号系列（ｃ^l ₀，ｃ^l ₁，・・・，ｃ^l _N-1），
（ｃ^l ₁，ｃ^l ₂，・・・，ｃ^l _N-1，ｃ^l ₀），・・・，（ｃ
^l _N-1，ｃ^l ₀・・・，ｃ^l _N-2），ｌ＝１，２，・・・，Ｌ
を生成し、自己相関関数計算手段１４−１１〜１４−Ｌ
Ｎと符号系列選択手段１６に転送する。例えば、巡回置
換手段１３−１は、符号系列（ｃ¹ ₀，ｃ¹ ₁，・・・，ｃ
¹ _N-1）を入力し、この符号系列を巡回置換してＮ個の巡
回置換符号系列（ｃ¹ ₀，ｃ¹ ₁，・・・，ｃ¹ _N-1），（ｃ
¹ ₁，ｃ¹ ₂，・・・，ｃ¹ _N-1，ｃ¹ ₀），・・・，
（ｃ¹ _N-1，ｃ¹ ₀・・・，ｃ¹ _N-2）を生成した後、
（ｃ¹ ₀，ｃ¹ ₁，・・・，ｃ¹ _N-1）を自己相関関数計算手
段１４−１１と符号系列選択手段１６に転送し、
（ｃ¹ ₁，ｃ¹ ₂，・・・，ｃ¹ _N-1，ｃ¹ ₀）を自己相関関数
計算手段１４−１２と符号系列選択手段１６に転送し、
以下同様に（ｃ¹ _N-1，ｃ¹ ₀・・・，ｃ¹ _N-2）を自己相関
関数計算手段１４−１Ｎと符号系列選択手段１６に転送
する。

【００５２】自己相関関数計算手段１４−１１〜１４−
ＬＮは、巡回置換手段１３−１〜１３−Ｌから転送され
るＬＮ個の巡回置換符号系列（ｃ^l ₀，ｃ^l ₁，・・・，ｃ
^l _N-1），（ｃ^l ₁，ｃ^l ₂，・・・，ｃ^l _N-1，ｃ^l ₀），・・
・，（ｃ^l _N-1，ｃ^l ₀・・・，ｃ^l _N-2），ｌ＝１，２，・
・・，Ｌをそれぞれ入力し、内部で式（４）と等価な演
算に基づいて、自己相関関数ρ_l,_n（ｍ）ｌ＝１，２，
・・・，Ｌ，ｎ＝１，２，・・・，Ｎを求め、計算結果
をサイドローブレベル比較手段１５に転送する。巡回置
換符号系列では成分の並びが巡回されているため、具体
的には、式（２１）で自己相関関数を求める。例えば、
自己相関関数計算手段１４−１１は、符号系列（ｃ¹ ₀，
ｃ¹ ₁，・・・，ｃ¹ _N-1）を入力し、内部で式（２２）に
従って自己相関関数を求める。

【００５３】

【数２０】

【００５４】サイドローブレベル比較手段１５は、自己
相関関数計算手段１４−１１〜１４−ＬＮから転送され
る自己相関関数ρ_l,_n（ｍ）ｌ＝１，２，・・・，Ｌ，
ｎ＝１，２，・・・，Ｎを入力し、まず、式（２３）よ
りそれぞれの自己相関関数のピークサイドローブレベル
ρ_maxl,_nを検出する。

【００５５】

【数２１】

【００５６】次いで、ρ_maxl,_n（ｍ）ｌ＝１，２，・・
・，Ｌ，ｎ＝１，２，・・・，Ｎの大きさを比較し、最
も小さいピークサイドローブレベルをもつ自己相関関数
を抽出し、その自己相関関数のラベルであるｌ，ｎの値
を符号系列選択手段１６に転送する。例えば、式（２
３）で検出されたピークサイドローブレベルのうち最も
小さいピークサイドローブがρ_maxl,₁の場合には、ｌ＝
１およびｎ＝１の値が符号系列選択手段１６に転送され
る。

【００５７】符号系列選択手段１６は、巡回置換手段１
３−１〜１３−Ｌから転送されるＬＮ個の巡回置換符号
系列（ｃ^l ₀，ｃ^l ₁，・・・，ｃ^l _N-1），（ｃ^l ₁，ｃ^l ₂，
・・・，ｃ^l _N-1，ｃ^l ₀），・・・，（ｃ^l _N-1，ｃ^l ₀・・
・，ｃ^l _N-2），ｌ＝１，２，・・・，Ｌと、サイドロー
ブレベル比較手段１５から転送されるラベルｌ，ｎを入
力し、ラベルｌ，ｎに対応する巡回置換符号系列をパル
ス圧縮符号（ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）として出力す
る。例えば、ラベルがｌ＝１およびｎ＝１の場合には、
符号系列（ｃ¹ ₀，ｃ¹ ₁，・・・，ｃ¹ _N-1）がパルス圧縮
符号（ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）として出力される。

【００５８】次に、本発明のパルス圧縮符号発生器によ
りサイドローブレベルの小さいパルス圧縮符号を生成で
きることをｑ＝２の場合を例にして以下に示す。この場
合、生成されるパルス圧縮符号の符号長は、Ｎ＝２^k−
１で与えられる。ｑ＝２の場合、写像関数は式（１７）
を書き替えて、式（２４）で表される。

【００５９】

【数２２】

【００６０】ここでは、式（１９）を満足する複素定数
ｒ^l ₀を、式（２５）で与えた。

【００６１】

【数２３】

【００６２】式（２４）に示す写像関数を用いてこの発
明に係るパルス圧縮符号発生器から出力されるパルス圧
縮符号と、ピークサイドローブレベルの例を表１に示
す。

【００６３】

【表１】

【００６４】表１に示すパルス圧縮符号の０と１はそれ
ぞれ複素数ａ^l ₀＝１、複素数ａ^l ₁を表している。符号長
が７の場合、ピークサイドローブレベルが０．１のパル
ス圧縮符号が得られており、これは、バーカのパルス圧
縮符号のピークサイドローブレベル ０．１４３＝（１
／７）より小さい。

【００６５】図２にこの発明によるパルス圧縮符号とベ
ーマおよびバーカの従来のパルス圧縮符号のピークサイ
ドローブレベルを示す。例えば、符号長が３１の場合、
この発明によるパルス圧縮符号のサイドローブレベルが
０．０９４５に対し従来のパルス圧縮符号は０．０９６
８であり、また、符号長が６３のこの発明によるパルス
圧縮符号のサイドローブレベルは０．０７７４であり、
符号長が６７の従来のパルス圧縮符号のサイドローブレ
ベルは０．０７５０である。このように、符号長が長い
場合、同程度の長さを持つ両パルス圧縮符号のサイドロ
ーブレベルは、ほぼ同等であることが分かる。

【００６６】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２に係るパルス圧縮符号発生器の構成図である。図３
において、１２はｑ元Ｍ系列発生器１０の出力であるｑ
元Ｍ系列の一周期を抽出して符号系列として出力する一
周期抽出手段であり、成分置換手段１１−１〜１１−Ｌ
は、上記一周期抽出手段１２の出力である符号系列の成
分が０の場合はａ₀ に、当該成分がξⁱ（ｉ＝１，２，
・・・，ｑ−１） の場合にはａ_i に置換して出力する
と共に、巡回置換手段１３−１〜１３−Ｌは、上記成分
置換手段１１−１〜１１−Ｌの出力である符号長Ｎの符
号系列（ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）を巡回置換するよ
うになっている。

【００６７】すなわち、図１に示す実施の形態１では、
ｑ元Ｍ系列の成分を適当な複素数に置き換えて直交系列
を生成した後、直交系列の一周期を抽出して、パルス圧
縮符号を生成しているのに対し、図３に示す実施の形態
２では、ｑ元Ｍ系列の一周期を抽出して符号系列を得た
後、この符号系列の成分を適当な複素数に置き換えて、
パルス圧縮符号を生成している点が異なるだけであり、
その他の図３の動作は、図１のそれと同等である。ｑ元
Ｍ系列の一周期を抽出し、抽出された符号系列の成分を
適当な複素数に置き換えて得られた符号系列は、ｑ元Ｍ
系列の成分を適当な複素数に置き換えて直交系列を生成
した後、直交系列の一周期を抽出して生成した符号系列
と等価であるから、図３のパルス圧縮符号発生器が出力
するパルス圧縮符号と、図１のパルス圧縮符号発生器が
出力するパルス圧縮符号は同一である。

【００６８】実施の形態３．次に、この発明に係るレー
ダ装置の実施の形態について説明する。図４は図１また
は図３に示すこの発明のパルス圧縮符号発生器を備えた
レーダ装置の構成図である。図４において、１７はこの
発明によるパルス圧縮符号（ｃ₀，ｃ₁，・・・，
ｃ_N-1）を用いて正弦波信号を符号変調する変調器、１
８は検波信号Ｖとこの発明によるパルス圧縮符号
（ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）との相関演算を実施し
て、パルス圧縮信号Ｚを出力する圧縮器、１９はこの発
明のパルス圧縮符号を発生する図１もしくは図３に示す
構成をもつパルス圧縮符号発生器である。その他は、図
５に示された従来のレーダ装置の構成と同等である。

【００６９】この発明のレーダ装置の動作の説明は、従
来の技術で既に説明した式（９）〜（１３）において、
パルス圧縮符号の成分をこの発明によるパルス圧縮符号
の成分（ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）に置き換えて同様
に説明できるので、省略する。

【００７０】この発明のレーダ装置では、パルス圧縮符
号の符号長ＮがＮ＝ｑ^k−１で与えられるため、ｑおよ
びｋを適当に選ぶことにより、送信パルス信号Ｕのパル
ス幅Ｎτを運用に応じて柔軟に変えることができる。例
えば、送信パルス信号Ｕのパルス幅Ｎτを大きくするほ
ど、送信エネルギーを大きくできるので、遠距離にある
目標からの反射パルス信号を受信して、これを検出する
性能を確保できる。一方、送信パルス信号Ｕの送信中は
反射パルス信号を受信できない。この場合には、符号長
の小さいパルス圧縮符号を用いることにより、近距離に
ある目標からの反射パルス信号を受信して、これを検出
することができる。符号長が大きい場合でも、小さい場
合でも、この発明によるパルス圧縮符号のサイドローブ
レベルは小さいので、この発明のレーダ装置では、目標
が近距離にある場合でも、遠距離にある場合でも、目標
間の干渉を小さくでき、目標の検出性能を確保すること
ができる。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明に係るパ
ルス圧縮符号発生器によれば、ｑを２以上の整数としｑ
個の元を持つガロア体ＧＦ（ｑ）の原始元をξとして、
系列の成分が上記ガロア体ＧＦ（ｑ）の元からなり、ｋ
を２以上の整数とし周期ＮがＮ＝ｑ^k−１のｑ元Ｍ系列
を出力するｑ元Ｍ系列発生手段と、複素数ａ₀，ａ₁，・
・・，ａ_q-1がｍｏｄ_q-1(・)をｑ−１を法とする演算、
＊を複素共役として、次式の連立代数方程式の解からな
り、

【数２４】 ｑ元Ｍ系列に基づく成分が０の場合はａ₀ に、当該成分
がξⁱ（ｉ＝１，２，・・・，ｑ−１）の場合にはａ_i
に置換して出力する成分置換手段と、上記成分置換手段
の出力に基づいた符号長Ｎの符号系列（ｃ₀，ｃ₁，・・
・，ｃ_N-1）を巡回置換してＮ個の巡回置換符号系列
（ｃ₀，ｃ₁，・・・，c_N-1），（ｃ₁，ｃ₂，・・・，ｃ
_N-2），・・・，（ｃ_N-1，ｃ₀，・・・，ｃ_N-2）を出力
する巡回置換手段と、上記巡回置換手段の出力である巡
回置換符号系列の自己相関関数を計算する自己相関関数
計算手段と、上記自己相関関数計算手段の出力である自
己相関関数のサイドローブレベルを抽出した後、当該自
己相関関数のサイドローブレベルを比較して最小のサイ
ドローブレベルを有する巡回置換符号系列のラベルを出
力するサイドローブレベル比較手段と、上記巡回置換手
段からのＮ個の巡回置換符号系列と上記サイドローブレ
ベル比較手段からの巡回置換符号系列のラベルを入力し
て、その内自己相関関数のサイドローブレベルが最小で
ある巡回置換符号系列を選択してパルス圧縮符号として
出力する符号系列選択手段とを備えたので、ガロア体Ｇ
Ｆ（ｑ）の上のｑ元Ｍ系列の複素系列に写像して得られ
る複素ｑ値直交系列の一周期を利用することにより、サ
イドローブレベルの小さいパルス圧縮符号を生成するこ
とができる。

【００７２】また、上記成分置換手段は、上記ｑ元Ｍ系
列発生器の出力であるｑ元Ｍ系列の成分が０の場合はａ
₀ に、当該成分がξⁱ（ｉ＝１，２，・・・，ｑ−１）
の場合にはａ_i に置換して直交系列を出力すると共に、
この成分置換手段の出力である直交系列の一周期を抽出
して出力する一周期抽出手段をさらに備え、上記巡回置
換手段は、上記一周期抽出手段の出力である符号長Ｎの
符号系列（ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）を巡回置換する
ようにしたので、上記連立代数方程式を満足する複数の
解の内、上記サイドローブレベル比較手段が抽出するサ
イドローブレベルを最小にする解を用いてｑ元Ｍ系列の
成分を置き換えるように上記成分置換手段を構成するこ
とで符号長がＮ＝ｑ^k−１のサイドローブレベルの小さ
いパルス圧縮符号が発生できて、ｑもしくはｋを大きく
することで、符号長が１００以上のパルス圧縮符号を容
易に生成できる。また、符号長が小さい場合には、バー
カの符号系列のような従来のものよりサイドローブレベ
ルの小さいパルス圧縮符号を生成できる。

【００７３】また、上記ｑ元Ｍ系列発生手段の出力であ
るｑ元Ｍ系列の一周期を抽出して符号系列として出力す
る一周期抽出手段をさらに備え、上記成分置換手段は、
上記一周期抽出手段の出力である符号系列の成分が０の
場合はａ₀ に、当該成分がξⁱ（ｉ＝１，２，・・・，
ｑ−１） の場合にはａ_i に置換して出力すると共に、
上記巡回置換手段は、上記成分置換手段の出力である符
号長Ｎの符号系列（ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）を巡回
置換するようにしたので、上記連立代数方程式を満足す
る複数の解の内、上記サイドローブレベル比較手段が抽
出するサイドローブレベルを最小にする解を用いてｑ元
Ｍ系列の成分を置き換えるように上記成分置換手段を構
成することで、符号長がＮ＝ｑ^k−１のサイドローブレ
ベルの小さいパルス圧縮符号が発生できて、ｑもしくは
ｋを大きくすることで、符号長が１００以上のパルス圧
縮符号を容易に生成できる。また、符号長が小さい場合
には、バーカの符号系列のような従来のものよりサイド
ローブレベルの小さいパルス圧縮符号を生成できる。

【００７４】さらに、この発明に係るパルス圧縮符号発
生器を備えたレーダ装置は、上記パルス圧縮符号発生器
に対し、正弦波信号を発生する局部発振器と、上記パル
ス圧縮符号発生器からのパルス圧縮符号を用いて上記局
部発振器からの正弦波信号を符号変調して送信パルス信
号を発生する変調器と、この変調器からの送信パルス信
号を送受切替器を介して外部空間に放射すると共に、目
標から反射された反射パルス信号を受信するアンテナ
と、上記送受切替器を介して上記アンテナで受信された
反射パルス信号を入力して位相検波する検波器と、上記
パルス圧縮符号発生器からのパルス圧縮符号と上記検波
器からの検波信号との相関処理演算をしてパルス圧縮信
号を出力するパルス圧縮器とをさらに備えて構成したの
で、パルス圧縮信号における目標間の干渉を小さくでき
るパルス圧縮符号発生器を備えたレーダ装置を得ること
ができ、その結果、送信パルス信号Ｕのパルス幅Ｎτを
運用に応じて柔軟に変えることができて、例えば、送信
パルス信号Ｕのパルス幅Ｎτを大きくして、遠距離にあ
る目標の検出性能を確保する一方、近距離にある目標を
検出する場合には、符号長の小さいパルス圧縮符号を用
いることにより、これを検出することができる。符号長
が大きい場合でも、小さい場合でも、この発明によるパ
ルス圧縮符号のサイドローブレベルは小さいので、この
発明のレーダ装置では、目標が近距離にある場合でも、
遠距離にある場合でも、目標間の干渉が小さくなり、検
出性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係るパルス圧縮符
号発生器の構成図である。

【図２】 この発明によるパルス圧縮符号のサイドロー
ブレベルと従来のパルス圧縮符号のサイドローブレベル
の計算例を示す説明図である。

【図３】 この発明の実施の形態２に係るパルス圧縮符
号発生器の構成図である。

【図４】 この発明に係る実施の形態１または２のパル
ス圧縮符号発生器を備えて構成されるレーダ装置の構成
図である。

【図５】 パルス圧縮符号の自己相関関数の波形図であ
る。

【図６】 従来のレーダ装置の構成図である。

【図７】 送信パルス信号の波形図である。

【図８】 パルス圧縮信号の波形図である。

【符号の説明】

１ 局部発振器、４ 電力増幅器、５ 送受切替器、６
アンテナ、８ 検波器、１０ ｑ元Ｍ系列発生器、１
１−１〜１１−Ｌ 成分置換手段、１２、１２−１〜１
２−Ｌ 一周期抽出手段、１３−１〜１３−Ｌ 巡回置
換手段、１４−１〜１４−ＬＮ 自己相関関数計算手
段、１５ サイドローブレベル比較手段、１６ 符号系
列選択手段、１７ 変調器、１８ 圧縮器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｑを２以上の整数としｑ個の元を持つガ
   ロア体ＧＦ（ｑ）の原始元をξとして、系列の成分が上
   記ガロア体ＧＦ（ｑ）の元からなり、ｋを２以上の整数
   とし周期ＮがＮ＝ｑ^k−１のｑ元Ｍ系列を出力するｑ元
   Ｍ系列発生手段と、 複素数ａ₀，ａ₁，・・・，ａ_q-1がｍｏｄ_q-1(・)をｑ−
   １を法とする演算、＊を複素共役として、次式の連立代
   数方程式の解からなり、 【数１】 ｑ元Ｍ系列に基づく成分が０の場合はａ₀ に、当該成分
   がξⁱ（ｉ＝１，２，・・・，ｑ−１）の場合にはａ_i
   に置換して出力する成分置換手段と、 上記成分置換手段の出力に基づいた符号長Ｎの符号系列
   （ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）を巡回置換してＮ個の巡
   回置換符号系列（ｃ₀，ｃ₁，・・・，c_N-1），（ｃ₁，
   ｃ₂，・・・，ｃ_N-2），・・・，（ｃ_N-1，ｃ₀，・・
   ・，ｃ_N-2）を出力する巡回置換手段と、 上記巡回置換手段の出力である巡回置換符号系列の自己
   相関関数を計算する自己相関関数計算手段と、 上記自己相関関数計算手段の出力である自己相関関数の
   サイドローブレベルを抽出した後、当該自己相関関数の
   サイドローブレベルを比較して最小のサイドローブレベ
   ルを有する巡回置換符号系列のラベルを出力するサイド
   ローブレベル比較手段と、 上記巡回置換手段からのＮ個の巡回置換符号系列と上記
   サイドローブレベル比較手段からの巡回置換符号系列の
   ラベルを入力して、その内自己相関関数のサイドローブ
   レベルが最小である巡回置換符号系列を選択してパルス
   圧縮符号として出力する符号系列選択手段とを備えたパ
   ルス圧縮符号発生器。
2. 【請求項２】 請求項１記載のパルス圧縮符号発生器に
   おいて、上記成分置換手段は、上記ｑ元Ｍ系列発生器の
   出力であるｑ元Ｍ系列の成分が０の場合はａ₀ に、当該
   成分がξⁱ（ｉ＝１，２，・・・，ｑ−１） の場合には
   ａ_i に置換して直交系列を出力すると共に、この成分置
   換手段の出力である直交系列の一周期を抽出して出力す
   る一周期抽出手段をさらに備え、上記巡回置換手段は、
   上記一周期抽出手段の出力である符号長Ｎの符号系列
   （ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）を巡回置換することを特
   徴とするパルス圧縮符号発生器。
3. 【請求項３】 請求項１記載のパルス圧縮符号発生器に
   おいて、上記ｑ元Ｍ系列発生手段の出力であるｑ元Ｍ系
   列の一周期を抽出して符号系列として出力する一周期抽
   出手段をさらに備え、上記成分置換手段は、上記一周期
   抽出手段の出力である符号系列の成分が０の場合はａ₀
   に、当該成分がξⁱ（ｉ＝１，２，・・・，ｑ−１） の
   場合にはａ_i に置換して出力すると共に、上記巡回置換
   手段は、上記成分置換手段の出力である符号長Ｎの符号
   系列（ｃ₀，ｃ₁，・・・，ｃ_N-1）を巡回置換すること
   を特徴とするパルス圧縮符号発生器。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載のパ
   ルス圧縮符号発生器において、正弦波信号を発生する局
   部発振器と、上記パルス圧縮符号発生器からのパルス圧
   縮符号を用いて上記局部発振器からの正弦波信号を符号
   変調して送信パルス信号を発生する変調器と、この変調
   器からの送信パルス信号を送受切替器を介して外部空間
   に放射すると共に、目標から反射された反射パルス信号
   を受信するアンテナと、上記送受切替器を介して上記ア
   ンテナで受信された反射パルス信号を入力して位相検波
   する検波器と、上記パルス圧縮符号発生器からのパルス
   圧縮符号と上記検波器からの検波信号との相関処理演算
   をしてパルス圧縮信号を出力するパルス圧縮器とをさら
   に有することを特徴とするパルス圧縮符号発生器を備え
   たレーダ装置。