KR100243691B1 - Coherence function presumption apparatus - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
본 발명은 시변 크기 제곱 코히어런스 함수 추정 장치에 관한 것임.The present invention relates to an apparatus for estimating time-varying magnitude squared coherence function.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
본 발명은, 디지털 방식을 사용하여 변조기와 저역통과필터를 이용하여 시간에 따라 주파수 특성이 변하는 두 신호의 상관 관계가 주파수 영역에서 나타나도록 하는 시변 크기 제곱 코히어런스 함수 추정 장치를 제공하고자 함.An object of the present invention is to provide an apparatus for estimating time-varying magnitude squared coherence function such that a correlation between two signals whose frequency characteristics change with time using a modulator and a low pass filter using a digital method appears in the frequency domain.
3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention
본 발명은, 외부로부터 입력되는 두 입력 신호를 각각 스펙트럼의 실수부와 허수부로 분배하는 주파수 영역 분배부; 자기 스펙트럼 밀도 함수를 출력하는 자기 스펙트럼 발생부; 두 입력 신호의 스펙트럼들을 연산하여 코 스펙트럼과 쿼드 스펙트럼을 생성하는 상호 스펙트럼 발생부; 상호 스펙트럼 크기의 제곱을 생성하는 상호 스펙트럼 크기의 제곱 발생부; 및 코히어런스 함수의 크기를 제곱한 최종 출력값을 발생하는 코히어런스 함수 출력부를 포함한다.The present invention includes a frequency domain distribution unit for distributing two input signals input from the outside to the real part and the imaginary part of the spectrum, respectively; A magnetic spectral generator for outputting a magnetic spectral density function; A cross spectrum generator for generating a nose spectrum and a quad spectrum by calculating spectra of two input signals; A square generator of cross spectral magnitude producing squares of cross spectral magnitude; And a coherence function output unit that generates a final output value obtained by squaring the magnitude of the coherence function.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
본 발명은 신호원을 검출하는데 이용됨.The present invention is used to detect a signal source.
Description
본 발명은 시간에 따라 주파수 특성이 변하는 두 신호의 상관 관계를 주파수 영역에서 나타내는 시변(Time-varying) 크기 제곱 코히어런스(Coherence) 함수를 추정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for estimating a time-varying magnitude squared coherence function representing a correlation between two signals whose frequency characteristics change with time in the frequency domain.
일반적으로, 코히어런스 함수 추정 장치는 음향 분야, 전자장 분야, 자외선 분야에서 신호원을 검출하는데 이용된다.In general, coherence function estimation apparatuses are used to detect signal sources in the acoustic field, the electromagnetic field, and the ultraviolet field.
종래에는 아날로그 방식으로 코히어런스 함수 추정 장치를 구현하는 경우에 커패시터 및 인덕터가 사용되므로 고밀도 직접회로로 구현하기가 어렵고, 열 소모가 크며, 여러 가지의 전원이 필요하고, 다른 신호의 간섭을 받기가 쉬우며, 부피가 크고 무거워 대량 생산이 어려우며, 가격이 비싼 문제점이 있었다.Conventionally, since a capacitor and an inductor are used to implement a coherence function estimation device in an analog manner, it is difficult to implement a high density integrated circuit, has a high heat consumption, requires various power sources, and receives interference from other signals. It is easy, bulky and heavy, difficult to mass-produce, and expensive.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 디지털 방식을 사용하여 변조기와 저역통과필터만으로 시간에 따라 주파수 특성이 변하는 두 신호의 상관 관계가 주파수 영역에서 나타나도록 하는 시변 크기 제곱 코히어런스 함수 추정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a time-varying magnitude-squared coherence in which a correlation between two signals whose frequency characteristics change with time by using only a modulator and a low pass filter appears in a frequency domain using a digital method. The purpose is to provide a function estimation device.
도 1 은 본 발명에 따른 일실시예 코히어런스 함수 추정 장치의 구성도.1 is a block diagram of an embodiment coherence function estimation apparatus according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10,20 : 주파수 영역 분배부 30,60 : 자기 스펙트럼 발생부10,20:
40 : 상호 스펙트럼 발생부 50 : 상호 스펙트럼 크기의 제곱 발생부40: cross spectrum generator 50: square generator of cross spectral magnitude
70 : 코히어런스 함수 발생부70: coherence function generator
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부로부터 입력되는 두 입력 신호를 각각 스펙트럼의 실수부와 허수부로 분배하는 다수개의 단으로 구성된 주파수 영역 분배부; 상기 각각의 주파수 영역 분배부로부터 얻은 실수부와 허수부를 각각 제곱한 후 가산하여 자기 스펙트럼 밀도 함수를 출력하는 다수개의 단으로 구성된 자기 스펙트럼 발생부; 상기 각각의 주파수 영역 분배부로부터 상기 두 입력 신호의 스펙트럼들을 연산하여 코 스펙트럼(Co-spectrum)과 쿼드 스펙트럼(Quad-spectrum)을 생성하는 상호 스펙트럼 발생부; 상기 상호 스펙트럼 발생부로부터 생성된 상호 스펙트럼을 제곱한 후 가산하여 상호 스펙트럼 크기의 제곱을 생성하는 상호 스펙트럼 크기의 제곱 발생부; 및 상기 각각의 자기 스펙트럼 발생부와 상기 상호 스펙트럼 크기의 제곱 발생부로부터 코히어런스 함수의 크기를 제곱한 최종 출력값을 발생하는 코히어런스 함수 출력부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a frequency domain distribution unit including a plurality of stages each of which divides two input signals input from the outside into a real part and an imaginary part of a spectrum; A magnetic spectrum generator comprising a plurality of stages each of which squares the real part and the imaginary part obtained from the frequency domain divider and adds them to output a magnetic spectral density function; A cross spectral generator for generating a co-spectrum and a quad-spectrum by calculating spectra of the two input signals from the frequency domain dividers; A cross generator of a cross spectral magnitude that generates squares of the cross spectral magnitude by adding the squares of the cross spectrum generated from the cross spectrum generator and adding the squares; And a coherence function output unit for generating a final output value obtained by squaring the magnitude of the coherence function from each of the magnetic spectrum generator and the square generator of the cross-spectrum magnitude.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment according to the present invention;
도 1 은 본 발명에 따른 일실시예 코히어런스 함수 추정 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for estimating coherence function according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 크게 외부로부터 입력되는 두 입력 신호를 각각 스펙트럼의 실수부와 허수부로 분배하는 주파수 영역 분배부(10,20)와, 상기 주파수 영역 분배부(10,20)로부터 얻은 실수부와 허수부를 각각 제곱한 후 가산하여 자기 스펙트럼 밀도 함수를 출력하는 자기 스펙트럼 발생부(30,60)와, 두 입력 신호의 스펙트럼을 연산하여 코 스펙트럼(Co-spectrum)과 쿼드 스펙트럼(Quad-spectrum)을 생성하는 상호 스펙트럼 발생부(40)와, 상기 상호 스펙트럼 발생부(40)로부터 생성된 상호 스펙트럼을 제곱한 후 가산하여 상호 스펙트럼 크기의 제곱을 생성하는 상호 스펙트럼 크기의 제곱 발생부(50), 그리고 상기 자기 스펙트럼 발생부(30,60)와 상기 상호 스펙트럼 크기의 제곱 발생부(50)로부터 코히어런스 함수의 크기를 제곱한 최종 출력값을 발생하는 코히어런스 함수 출력부(70)를 구비한다.According to the present invention, frequency
먼저, 본 발명의 원리를 수학식을 통해 살펴본다.First, look at the principle of the present invention through the equation.
코히어런스 함수 추정 장치에 입력되는 시간 k에 따라 변하는 두 입력신호(x(k), y(k))에 대한 최종 출력값인 시변 크기 제곱 코헤런스 함수값을 수학식으로 나타내면 수학식 1과 같다.The time-varying magnitude squared coherence function value, which is the final output value for two input signals (x (k), y (k)) that change according to the time k input to the coherence function estimating apparatus, is expressed as
여기서, Cxy(k,f)는 코 스펙트럼(co-spectrum)이며, Qxy(k,f)는 쿼드 스펙트럼(quad-spectrum)을 나타낸다.Here, C xy (k, f) is a co-spectrum and Q xy (k, f) represents a quad-spectrum.
일 입력 데이터 시퀀스(x(k))는 주파수 영역 분배부(10)를 통해 변조 및 필터링하면 주파수 영역 데이터 시퀀스(X(k,f,Bf))를 얻는다. 또한, 동일한 방법으로 타 입력 데이터 시퀀스(y(k))를 주파수 영역 분배부(20)를 통해 변조 및 필터링하면 주파수 영역 데이터 시퀀스(Y(k,f,Bf))를 얻는다.The one input data sequence x (k) is modulated and filtered through the
주파수 영역 데이터 시퀀스(X(k,f,Bf),Y(k,f,Bf))는 실수부와 허수부로 나누어 지는데, 이를 수학식으로 표현하면 수학식2와 같다.The frequency domain data sequence X (k, f, B f ), Y (k, f, B f ) is divided into a real part and an imaginary part, which is expressed by Equation 2 below.
여기서,
상호 스펙트럼을 구하기 위해 적용되는 원리를 수학식으로 표현하면 수학식 3과 같다.The principle applied to obtain the cross spectrum is represented by Equation 3 below.
여기서, *는 공액 연산자를 나타낸다. 상기와 같은 수학식 3을 통해 시간에 따라 변하는 코 스펙트럼과 쿼드 스펙트럼을 수학식으로 표현하면 수학식 4와 같다.Where * represents a conjugate operator. When the nose spectrum and the quad spectrum that change with time through Equation 3 as described above are represented by Equation 4, Equation 4.
여기서, αβN-n은 지수 함수의 특성을 갖는 가중치를 나타내며, β<1이고 α=1-β이면 상수가 β인 지수적으로 가중된 평균기를 만들 수 있다.Here, αβ Nn represents a weight having a characteristic of an exponential function, and if β <1 and α = 1-β, an exponentially weighted average group having a constant β may be made.
수학식 4로부터 구한 코 스펙트럼과 쿼드 스펙트럼을 수학식 1에 대입하면 최종 출력값인 상호 스펙트럼 크기의 제곱 코히어런스 함수를 추정할 수 있다.Substituting the nose spectrum and the quad spectrum obtained from Equation 4 into
본 발명에 따른 코히어런스 함수 추정 장치의 동작을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the coherence function estimation device according to the present invention in more detail as follows.
먼저, 주파수 영역 분배부(10,20)는 각각 2개의 승산기(11a,11b,21a,21b)와 2개의 저역통과필터(12a,12b,22a,22b)로 구성되는데, 그 구성을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.First, the frequency
승산기(11a,21a)는 각각 외부로부터 입력되는 두 입력신호(x(k),y(y))와 cos(2πfT)를 곱한다. 이 승산기(11a,21a)의 출력은 각각 저역통과필터(12a,22a)로 인가되며, 입력 신호의 주파수 영역 실수부를 출력한다.
승산기(11b,21b)는 각각 외부로부터 입력되는 두 입력신호(x(k),y(y))와 sin(2πfT)를 곱한다. 이 승산기(11b,21b)의 출력은 각각 저역통과필터(12b,22b)로 인가되며, 입력 신호의 주파수 영역 허수부를 출력한다.
자기 스펙트럼 발생부(30,60)는 각각 2개의 제곱기(31a,31b,61a,61b)와 1개의 가산기(32,62)로 구성된다. 그리고, 지수 함수의 가중치를 갖는 1개의 평균기(33,63)를 구비한다. 상기와 같은 구성을 갖는 자기 스펙트럼 발생부(30,60)의 구성을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.The
제곱기(31a,61a)는 주파수 영역 분배부(10,20)로부터 인가된 각각의 실수부를 제곱하고, 제곱기(31b,61b)는 주파수 영역 분배부(10,20)로부터 인가된 각각의 허수부를 제곱하여 실수부를 출력한다.The
가산기(32,62)는 제곱기(31a,61a)로부터 인가된 실수부 제곱값과 제곱기(31b,61b)로부터 인가된 허수부 제곱값을 가산하여 자기 스펙트럼을 생성한 후 평균기(33,63)로 인가하여 시간이 변함에 따라 서서히 변하는 자기 스펙트럼 밀도 함수값을 추정한다.The
상호 스펙트럼 발생부(40)는 4개의 승산기(41a 내지 41d)와 각각 1개의 가산기(42)와 감산기(43)로 구성되는데, 그 구성을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.The
승산기(41a)는 주파수 영역 분배부(10,20)의 저역통과필터(12a,22a)로부터 출력된 각각의 실수부를 곱하여 실수부를 출력하고, 승산기(41b)는 주파수 영역 분배부(10,20)의 저역통과필터(12b,22b)로부터 출력된 각각의 허수부를 곱하여 실수부를 출력한다.The multiplier 41a multiplies each real part output from the
또한, 승산기(41c)는 주파수 영역 분배부(10)의 저역통과필터(12b)로부터 출력된 허수부와 주파수 영역 분배부(20)의 저역통과필터(22a)로부터 출력된 실수부를 곱하여 허수부를 출력하고, 승산기(41d)는 주파수 영역 분배부(10)의 저역통과필터(12a)로부터 출력된 실수부와 주파수 영역 분배부(20)의 저역통과필터(22b)로부터 출력된 허수부를 곱하여 허수부를 출력한다.The multiplier 41c multiplies the imaginary part output from the
가산기(42)는 승산기(41a)로부터 출력된 실수부와 승산기(41b)로부터 출력된 실수부를 가산하여 코 스펙트럼(Co-spectrum)을 생성하고, 감산기(43)는 승산기(41c)로부터 출력된 허수부와 승산기(41d)로부터 출력된 허수부를 감산하여 쿼드 스펙트럼(Quad-spectrum)을 생성한다.The
상호 스펙트럼 크기의 제곱 발생부(50)는 2개의 제곱기(51a,51b)와 1개의 가산기(52)로 구성되고, 지수 함수의 가중치를 갖는 1개의 평균기(53)를 구비한다. 상기와 같은 구성을 갖는 상호 스펙트럼 크기의 제곱 발생부(50)의 구성을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.The
제곱기(51a)는 상호 스펙트럼 발생부(40)의 가산기(42)로부터 인가된 실수부를 제곱하고, 제곱기(51b)는 상호 스펙트럼 발생부(40)의 감산기(43)로부터 인가된 허수부를 제곱하여 실수부를 출력한다.The squarer 51a squares the real part applied from the
가산기(52)는 제곱기(51a,51b)로부터 인가된 각각의 값을 가산하여 상호 스펙트럼 크기의 제곱을 생성한 후 평균기(53)로 인가하여 시간이 지남에 따라 서서히 변하는 상호 스펙트럼 밀도 함수의 제곱값을 추정한다.The adder 52 adds the respective values applied from the squarers 51a and 51b to generate the square of the cross spectral magnitudes, and then applies the average to the cross spectral density function, which gradually changes over time. Estimate the squared value.
코히어런스 함수 출력부(70)는 2개의 승산기(71,73)와 1개의 역분기(72)로 구성되는데, 그 구성을 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.Coherence
승산기(71)는 자기 스펙트럼 발생부(30,60)의 각각의 출력값을 곱하고, 역분기(72)로 인가하면, 역분기(72)는 승산기(71)로부터 인가된 값의 역을 취한다.The multiplier 71 multiplies the respective output values of the
승산기(73)는 역분기(72)로부터 인가된 값과 상호 스펙트럼 크기의 제곱 발생부(50)로부터 인가된 상호 스펙트럼 크기의 제곱값을 곱하여 시간에 따라 주파수 특성이 변하는 크기 제곱 코히어런스 함수값을 추정한다.The multiplier 73 multiplies the value applied from the
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains, and the above-described embodiments and accompanying It is not limited to the drawing.
상기와 같은 본 발명은, 다수의 커패시터와 인덕터가 이용되는 종래의 아날로그 방식보다 면적을 줄이고, 무게를 경량화시키며, 열 및 간섭을 줄일 수 있고, 가격이 저렴하며, 고밀도 직접회로의 구현에 용이한 효과가 있다.As described above, the present invention can reduce the area, lighten the weight, reduce the heat and interference, reduce the cost, and is easy to implement a high density integrated circuit than the conventional analog method in which a plurality of capacitors and inductors are used. It works.
Claims (8)
Priority Applications (1)
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KR1019970045682A KR100243691B1 (en) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | Coherence function presumption apparatus |
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KR1019970045682A KR100243691B1 (en) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | Coherence function presumption apparatus |
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Family Applications (1)
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KR19990024535A (en) | 1999-04-06 |
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