KR920005163B1

KR920005163B1 - 고주파 신호들을 동시에 처리하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR920005163B1
Application number: KR1019890007712A
Authority: KR
Inventors: 배리 디. 트로우트
Original assignee: 휴우즈 에어크라프트 캄파니; 에이.더블유.카람벨라스
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1992-06-27
Also published as: DE68919279D1; ES2063782T3; KR900001145A; EP0344794A3; US4984253A; AU3499689A; CA1320536C; DE68919279T2; EP0344794B1; IL90253A0; AU597529B2; IL90253A; EP0344794A2; JPH0265311A

Abstract

내용 없음.

Description

고주파 신호들을 동시에 처리하기 위한 장치 및 방법

제1도는 대 신호 및 시간상으로 대신호의 과도 부분을 중첩하는 소 신호를 도시한 그래프도로, 종래 기술의 일정한 가중방법을 사용하여 증폭된 주파수, 시간, 및 진폭의 함수로서 도시하고, 소신호를 불명료하게 하고 왜곡시키는 대 신호의 측로브를 나타낸 도면.

제2a도는 신호 엔벨롭프를 포함하는 시간선 상에서 종래 기술의 샘플 윈도우에 적용된 통상적인 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제2b도는 샘플 윈도우가 부분적으로 신호 엔벨롭프와 중첩할 때 종래 기술에 적응된 것과 동일한 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제2c도는 신호 엔벨롭프에 부합시키기 위해 종래 기술에 적응된 것과 동일한 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제2d도는 샘플 윈도우가 신호 엔벨롭프에 의해 완전히 중첩될 때 종래 기술에 확장된 것과 동일한 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제2e도는 신호 엔벨롭프에 부합시키기 위해 종래 기술에 적응된 것과 동일한 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제2f도는 신호 후미 연부가 샘플 윈도우의 단부에 인접하여 있을 때 종래 기술에 적응된 것과 동일한 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제2g도는 신호 후미 연부가 샘플 윈도우를 이탈한 후에 종래 기술에 적응된 것과 동일한 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제3도는 신호 처리를 위한 본 발명의 장치의 블럭도.

제4a도는 대신호 엔벨롭프를 포함하는 시간선상에서 본 발명에 의해 샘플 윈도우에 적용된 통상적인 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제4b도는 대신호의 선행 연부가 윈도우로 들어갈 때 본 발명에 의해 수축된 통상적인 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제4c도는 대신호 엔벨롭프가 최소 유효 윈도우 폭보다 많이 채워진 후에 본 발명에 의해 적응된 통상적인 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제4d도는 대신호 엔벨롭프가 전체 샘플 윈도우를 채울 때 본 발명에 의해 확장된 통상적인 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제4e도는 대신호 엔벨롭프의 후미 연부가 샘플 윈도우로 들어갈 때 본 발명에 의해 수축된 통상적인 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제4f도는 대신호 엔벨롭프가 최소 유효 윈도우 폭보다 적게 채워진 후에 본 발명에 의해 적응된 통상적인 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제4g도는 대신호 엔벨롭프가 윈도우에서 나간 후에 본 발명에 의해 적응된 통상적인 가중 함수를 나타낸 그래프도.

제5도는 본 발명의 적응 가중 방법에 의해 얻어진 주파수, 시간, 및 진폭의 함수로서 대신호의 선행 연부와 중첩하는 소신호를 나타낸 그래프도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 선행 연부 5 : 가중 함수

6 : 펄스 엔벨롭프 8 : 후미 연부

20 : 대신호 22 : 측로브

24 : 소신호 40 : 전파

42 : 수신기 44 : A/D 변환기

46 : 제1시프트 레지스터 48 : 연부 검출기

49 : 지연 회로 50 : 논리 회로

52 : 판독 전용 메모리(ROM) 54 : 곱셈기

56 : 제2시프트 레지스터 58 : 신호 처리 장치

본 발명은 디지탈 신호 처리 분야에 관한 것으로, 보다 특정적으로는 상당히 큰 고주파 신호의 과도 부분과 시간상 중첩하여 수신된 작은 고주파 신호의 해상도를 향상시키기 위해서 가중(weighting) 함수를 적응시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

신호 처리 시스템은 자주 인입 고주파 신호의 여러가지 파라메타를 측정해야 한다. 예를들면, 주파수, 진폭, 펄스폭 및 도달 시간이다. 그러나 관련된 신호는 배경 잡음 및 그외의 다른 신호에 의해 자주 왜곡된다. 그러므러,디지탈 신호 처리 시스템에서는, 관련된 신호에 필터링 동작을 수행시키는 가중 함수로 이 신호들을 곱하여 신호를 처리하는 것이 통상적으로 되었다. 가중된 신호는 배경으로부터 보다 명확하게 나타나게 되므로, 파라메타가 더욱 정밀하게 측정될 수 있다.

전형적으로, 가중 함수는 신호 처리 시스템에서 수행되기 전에 정의되고, 가중 함수 계수는 시스템 사용중에 일정하게 남는다. 이 신호 가중 방법은 곱셈기(mulitiplier) 및 저장된 가중 계수 셋트만을 필요로 한다.

디지탈 신호 처리시에, 샘플 윈도우(sample window)는 항상 유한 길이로 된다. 이것은 신호에 관련하여 샘플 윈도우의 종료시에 불연속성을 발생시킨다. 결과적으로, 측로브(sidelobe)가 주파수 영역내에서 발생된다. 이 측로브들은 제1도에 도시한 바와같이, 동시에 윈도우내에서 발생하는 적은 진폭의 다른 신호를 불명료하게 할 수 있다. 이 현상은 또한 아날로그 필터의 유한 대역폭 제한으로 인하여 아날로그 신호 처리시에도 발생한다. 제1도는 일정한 가중 함수 시스템을 사용하여 가중된 대 신호 펄스(20)을 도시한 그래프도이다. 이 신호는 소 신호(24)를 거의 모두 불명료하게 하는 상당한 측로브(22)를 갖고 있다.

단일 신호의 신호 대 잡음비(SNR)을 개선시키기 위해서 종래에 사용되었던 최근의 처리방법은 제2a도 내지 제2g도에 도시되어 있다. 제2a도는 시간(1)에서 시간(2)까지의 시간 간격 또는 윈도우에 적용된 진폭 및 시간의 함수로서 통상적인 가중 함수(5)를 나타낸 그래프도이다. 이 시간 간격은 신호 파라메타를 샘플링하는데 사용된 시간의 윈도우이다. 시간(4 및 8)에서의 수직선은 엔벨롭프(envelope, 6)을 갖고 있는 추후에 발생하는 인입 신호펄스의 선행(leading) 및 후미(trailing) 연부를 표시한 것이다.

최신의 신호 가중 방법은 연부 검출기, 가중 함수 발생기, 및 곱셈기를 보통 필요로 한다. 연부 검출기는 인입 신호 펄스를 해석한다. 연부가 없을 때, 표준 가중 함수(5)는 윈도우(6)에 적용된다(제2a도). 제2b도는 시간(1)에서 시간(2)까지의 샘플링윈도우가 펄스를 향하여 시간상 진행하여 부분적으로 펄스와 중첩하는 때의 나중 시간을 나타낸 것이다. 가중 함수는 계속 전체 윈도우에 적용된다.

제2c도에서, 샘플 윈도우는 샘플링 윈도우의 상당한 부분에서 시간상 펄스의 선행 연부와 중첩된다. 연부 검출기가 신호 펄스의 선행 연부(4)를 검출하고, 샘플 윈도우(5)가 펄스 엔벨롭프(6)의 상당한 부분을 차지한다고 결정할 때, 가중 함수는 펄스 엔벨롭프이전에 발생하는 잡음이 포함되는 것을 제거시키기 위해서 제2c도로 도시한 바와같이 펄스 엔벨롭프에만 적용된다. 가중 함수는 샘플윈도우가 펄스 엔벨롭프내에 완전히 포함될때까지 신호 엔벨롭프에 맞도록 적응된다.(제2d도). 다음에 신호는 샘플 윈도우가 시간상 펄스의 후미 연부와 중첩할 때까지 샘플 윈도우에 부합된 일정한 가중함수로 가중된다.

연부 검출기가 신호 펄스의 후미 연부(8)을 검출하고 샘플윈도우(5)가 펄스 엔벨롭프와 중첩한다고 결정할 때, 가중 함수는 펄스 엔벨롭프 이후에 발생하는 잡음이 포함되는 것을 제거시키기 위해서 제2e도에 도시한 바와같이, 펄스 엔벨롭프에만 적용된다. 이것은 샘플윈도우가 펄스 엔벨롭프(6)의 상당한 부분과 더이상 중첩하지 않을 때까지 계속되고, 그 이후에, 전체 샘플 윈도우는 다음 신호가 검출될 때까지 가중된다(제 2f도 및 제2g도).

최근의 이러한 신호 처리 방법은 신호 대 잡음 비를 증가시키지만, 인접한 소 신호의 수신을 그다지 향상시키지 못한다. 본 발명은 신호 대 잡음비를 증가시키고 인접한 소 신호의 수신을 향상시킨다. 또한 측로브를 상당히 감소시키므로써 인접한 대신호로부터의 간섭을 감소시킨다.

본 발명에 따르면, 각각의 샘플링 윈도우가 신호 엔벨롭프에 의해 얼마나 많이 점유되는지에 따라, 가중 함수는 샘플링 윈도우중에 처리된 수신 고주파 펄스의 신호 엔벨롭프에 적응된다. 신호 엔벨롭프가 임계 값보다 큰 윈도우 부분을 점유하는 경우에, 가중 함수는 엔벨롭프에 맞도록 적응된다. 신호 엔벨롭프가 임계 값보다 적은 윈도우 부분을 점유하는 경우에, 가중 함수는 나머지 윈도우, 즉, 신호 엔벨롭프에 의해 점유되지 않은 윈도우 부분에 맞도록 적응된다. 연부 검출기는 윈도우가 신호 엔벨롭프에 의해 얼마나 많이 점유되는지를 결정한다.

소 신호가 대펄스의 선행 연부와 중첩하거나 대 펄스의 후미 연부와 중첩하여 발생하는 경우에, 소 신호는 대 신호와 독립적으로 가중된다. 샘플 윈도우는 관련된 최단 펄스보다 길지 않도록 설계된다. 가중 함수는 인입 신호와 곱해지고 그 다음에 통상적인 신호 처리 장치로 보내진다.

본 발명은 전자전(electronic warfare) 응용에 특히 적합하다. 전자전에서는, 대신호의 선행 연부 또는 후미 연부와 시간상 중첩될 수 있는 미지의 여러가지 주파수의 소 신호를 검출하고 측정하는 것이 중요하다. 본 발명은 검출될 수 없는 소 신호를 측정할 수 있게 한다.

본 발명의 양호한 실시예는 디지탈 전자전 신호 수신 및 처리 시스템으로 통합된다. 그러나, 본 발명은 시간상 중첩되는 여러가지 진폭의 신호가 해석되어야 하는 레이다. 소나(sonar), 장거리 통신 및 기타 다른 분야에 응용될 수 있다.

제3도의 블럭도내에 도시한 바와같이, 전파(40)은 고주파(RF) 신호 펄스의 형태로 수신기(42)에 의해 인터셉트(intercept)된다. 수신기는 본 기술 분야에 공지된 바와같이, 전자기 신호 펄스를 전기적 전압 신호로 변환시킨다. 그 다음에 전압 신호는 아날로그디지탈(A/D) 변환기(44)내로 공급된다. A/D 변환기는 특정한 주파수로 인입 전압 신호를 샘플링하여, 각각의 샘플의 전압 진폭을 디지탈화한다. 디지탈화 샘플의 스트림은 64개의 샘플 용량을 갖는 제1시프트 레지스터(64)내로 공급된다.

시프트 레지스터는 선행 연부 또는 후미 연부가 샘플 윈도우내에 존재하는지를 결정하기 위해서 64개의 병렬선을 통해 64개의 디지탈화 샘플을 64개의 각각의 그룹내의 샘플을 해석하는 연부검출기(48)로 보낸다. 선행 연부 또는 후미 연부가 샘플 윈도우내에 존재하는 경우에, 연부 검출기는 어느 샘플이 선행 연부 또는 후미 연부에 가장 인접한지를 결정하고, 이 샘플을 전이 연부 샘플로 지정한다. 연부 검출기는 또한 전이 연부 샘플이 선행 연부 또는 후미 연부에 대응하는지를 결정한다.

연부 검출 기능은 본 기술 분야에 공지된 여러가지 방법으로 수행될 수 있다. 예를들어, 연부 검출기는 신호 진폭이 선정된 임계값을 교차할 때, 전이 연부를 선행 연부 또는 후미 연뷰로 지정하도록 설계될 수 있다. 그 다음에 선행 또는 후미 연부의 형태는 신호 진폭이 증가하는지 감소하는지를 검사함으로써 결정될 수 있다. 연부 검출기를 위해 사용될 수 있는 서브루틴 형태로 되어 있는 알고리즘은 별첨 A로서 본 명세서에 첨부된다. 보다 향상된 연부 검출 알고리즘이 개발될 수 있다. 이 특정한 형태는 간단하게 하기 위해 예시적인 목적으로 선택된 것이다.

연부 검출기가 연부를 감지할 때, 이것은 2개의 선을 사용하여 가중 함수 선택기 논리 회로(50)에 송신된다. 한 선은 어느 샘플이 연부에 대응하는지를 표시하는 것이고 다른 선은 연뷰가 선행연부인지 후미 연부인지를 표시하는 것이다. 이 정보에 의해, 논리회로는 판독 전용 메모리(ROM, 52)내에 저장된 여러가지 가중 함수로부터 한 가중 함수를 선택한다. 저장된 가중 함수들은 본 분야의 기술에 공지된 통상적인 가중 함수들로, 예를들어, 해밍(Hamming) 함수, 해닝(Hanning) 함수, 또는 블랙맨(Blackman) 함수이다. 그러나. 이 함수들은 신호 연부의 위치에 부합하도록 폭에 있어서 확장되거나 수축된다. 가중 함수의 적응은 나중에 보다 상세히 설명하겠다. ROM내에 저장된 가중 함수 계수들을 계산하기 위한 서브루틴은 별첨 B로서 본 명세서에 첨부되었다.

제1의 64자리(place) 시프트 레지스터(46)은 또한 64개의 디지탈화 샘플을 지연 회로(49)로 보낸다. 이 지연회로는 연부 검출 알고리즘을 수행시키고 적당한 ROM 계수들을 선택하는데 필요한 시간을 보상한다. 그 다음에 이 데이타는 후속 처리를 위해 제2의 64자리 시프트 레지스터(56)으로 보내진다.

ROM(52)로 부터의 가중 함수는 이 가중 함수가 제2의 64자리 시프트 레지스터(56)내에 저장된 64개의 디지탈화 샘플과 곱해지는 곱셈기(54)에 64개의 병렬선을 통해 보내진다. 그 다음에 디지탈화 가중 신호는 통상적인 신호 처리 장치(58)로 보내지는데 여기서 신호 파라메타가 소정의 종래의 공지된 여러가지 형태로 분리, 측정, 해석 및 디스플레이될 수 있다.

가중된 신호가 통상적인 신호 처리 장치에서 해석될 때, 이 신호들은 윈도우라고 불리우는 샘플의 그룹내에서 해석된다. 분 발명의 예시적인 실시예에서, 각각의 윈도우는 64 샘플로 구성된다. 시프트 레지스터는 한번에 1개의 샘플씩 전진하는 연속적인 중첩윈도우를 저장한다. 예를들어, 64개의 연속직인 샘플이 좌측에서 우측으로 시프트 레지스터내로 공급되고 샘플들이 1에서 64로 표시되는데, 1은 시프트 레지스터의 우측 단부에서 시간상 최초의 샘플이고 64는 시프트 레지스터의 좌측 단부에서 시간상 최후의 샘플로 되어, 시프트 레지스터는 샘플 1 내지 64를 연부 검출기로 보내게 된다. 계수 ROM과 시간상 적절히 지연되고 일렬정렬된 이 동일한 64개의 샘플은 데이타의 제1윈도우를 구성하게 된다. 이때 적응 가중 장치는 각각의 샘플을 우측으로 한 자리씩 시프트시킨다. 그러므로, 다음 윈도우는 2 내지 65로 표시된 샘플을 갖게 된다. 샘플 1은 시프트 아웃(out)되고 샘플 65는 시프트 인(in)된다. 제3윈도우는 샘플 3 내지 66을 갖게되며, 다음 윈도우도 이와같은 식으로 샘플을 갖게 된다.

물론, 윈도우는 64개보다 많거나 적은 샘플로 구성될 수 있고 연속적인 윈도우는 윈도우들 사이에 덜 중첩되게 처리될 수 있는데, 예를들어 본 명세서에 기술한 63 샘플 중첩이외에 56 샘플 중첩으로 될 수 있다.

가중 함수는 연부 검출기(48)에 의해 결정된 대로 윈도우내의 연부의 위치에 기초하여 논리 회로(50)에 의해 선택된다. 기술한 실시예에서, 윈도우는 64 샘플로 구성되므로, ROM은 128×64어레이로 된다. 행(row)내의 자리는 윈도우내의 샘플에 대응하고, 열(column)은 가능한 연부 위치에 대응한다. 64개의 각각의 열은 64개의 가중 계수의 셋트이고, 1개의 계수는 윈도우내의 64개의 샘플 각각에 대한 것이다. 64개의 샘플 윈도우용으로 단일 가중 함수를 형성시키기 위해서는 64개의 샘플의 완전한 셋트가 필요하다. 128개의 열이 있다면, 128개의 가중 함수가 있게 되는데, 1개의 가중 함수는 64개의 가능한 선행 연부 위치 각각에 대한 것이고, 1개의 가중 함수는 64개의 가능한 후미 연부 위치 각각에 대한 것이다. 예를들어, 선행 연부가 윈도우내의 샘플점 28에 있는 경우에는, 열 28이 ROM으로 부터 선택되고, 이의 각각의 64개의 계수는 이의 대응하는 샘플로 곱해진다.

가중 함수의 128개의 셋트는 모두 폭에 있어서 확장되거나 수축된 동일한 가중 함수이다. 이것들은 모두 동일한 진폭 범위를 갖지만, 폭이 상이하다. 나중에 보다 상세히 기술하는 바와같이, 가중 함수는 윈도우내의 연부 위치에 따라 확장되고, 수축되고, 시프트된다. 저장된 가중 함수는 본 발명을 수행시키는데 필요한 확장, 수축, 및 시피트 적응을 모두 구성한다.

ROM은 신속성을 위해 사용되지만 가중 함수는 필요시에 발생되거나 소정의 다른 형태의 장치내에 저장될 수 있다. 또한, 64×64 어레이가 대신 사용될 수 있다. 선행 연부를 위해 후미연부를 위한 것과 동일한 가중 함수를 사용하면, 각각의 가능한 선행 연부 위치를 위한 가중 함수에 대해 1개의 열이 있게 되고, 동일한 열은 각각의 가능한 후미 연부 위치를 위해 사용된다. 그러므로, 전체적으로 64개의 열만이 필요하게 된다. 연부가 선행 연부인 경우에, 가중 함수는 곱셈기로 직접 가지만, 후미 연부인 경우에는, 예를들어, 곱셈기로 보내지기 전에, 계수의 순서를 반전시킴으로써 수정될 수 있다.

제4a도 내지 제4g도는 본 발명이 양호한 실시예에서 가중함수를 어떻게 적응시키고 적용하는지를 도시한 것이다. 윈도우는 시간(1)에서 시간(2)까지 펼쳐지고, 수평 시간축상에 표시된 64개의 샘플로 구성된다. 윈도우는 시간 축상에서 좌측에서 우측으로 이동하므로 시간(2)에서의 샘플이 첫번째로 수신되고, 시간(1)에서의 샘플이 가장 나중의 것으로 된다. 각각의 가중 함수에 의해 이루어진 곱셈의 양은 수직 진폭 축상에 표시된다.

시간(1)에서 시간(3)까지 및 시간(3')에서 시간 (2)까지의 거리는 최소 유효 윈도우 폭을 나타낸다. 최소 유효 윈도우 폭은, 윈도우내의 몇개의 샘플에서, 가장 함수가 0으로 되기 때문에, 필요하다. 예를들어, 제4c 도에서 시간(1)과 시간(4)사이의 샘플은 가중 함수의 진폭이 0이기 때문에 0으로 곱해지게 된다. 이와 마찬가지로, 제4e 도에서, 시간(8)과 시간(2)사이의 샘플은 0으로 된다. 실제 윈도우 폭은 여전히 시간(1)에서 시간(2)까지의 간격으로 되지만, 실제적으로, 윈도우의 폭은 각각 시간(4)와 시간(2)사이의 간격, 및 시간(1)과 시간(8)사이의 간격으로 감소된다. 이외의 다른 샘플은 곱해진다. 그러므로 신호 처리 장치는 신호를 해석하기 위해 작은 데이타 셋트를 갖게 된다. 그러나, 작은 데이타 셋트는 큰 간섭 신호에 의해 덜 파손된다. 소정의 점을 지나서, 유효 윈도우 폭이 감소되면 상당히 많은 데이타 점이 영으로 되어, 데이타의 정밀한 해석을 수행하는데 필요한 데이타가 불충분하다. 이 점은 유효 윈도우 폭의 최소 크기를 결정한다. 제4a도 내지 제4c도에서, 최소 크기는 시간(1)과 시간(3)사이에 수신된 샘플의 수이다. 제4e도 내지 제4g도에서, 최소 크기는 시간(1)과 시간(3')사이에 수신된 샘플의 수이다.

제4a도에 도시한 바와같이, 펄스 엔벨롭프(6)이 윈도우내에 있지 않을때, 논리 회로는 전체 윈도우에 걸쳐서 고르게 분포된 가중 함수(5)를 선택한다. 윈도우가 펄스 엔벨롭프를 향하여 이동할때 처음에는, 선행연부(4), 다음에는, 후미 연부(8)이 각각의 펄스에 대해 윈도우에 들어가게 된다. 연부가 검출될때 가중 함수는 윈도우내의 연부 위치에 맞도록 적응된다. 사용된 가중 함수는 연부들의 위치에 따라 변하는데, 그중 한 연부만이 한번에 윈도우내에 있게 될 수 있다.

제4b도는 선행 연부가 윈도우에 들어갈때 본 발명에 의해 적용된 가중 함수(5)를 도시한 것이다. 선행 연부가 수신되기 전에 수신된 샘플은 정(+)으로 가중된다. 선행 연부 이후에 수신된 샘플은 영으로 된다. 이 가중 함수는 대 신호 펄스 엔벨롭프(6)에 의해 점유되지 않는 윈도우 부분에 맞도록 적응된다.

종래 기술중의 최신의 신호 처리 방법에서, 가중 함수는 전체 윈도우(제2a도, 제2b도, 제2f도, 및 제2g도) 또는 신호 엔벨롭프(제2c도 내지 제2e도)에 적용된다. 이것은 어떠한 신호성분이 없이 잡음만으로 구성되는 샘플을 제거함으로써 신호 대 잡음비(SNR)을 증가시킨다. 그러나, 시간 영역에서, 대 신호에 인접하여 소 신호가 있는 경우에는, 이것은 가중 함수에 의해 영으로 되고 검출되지 않게 된다.

본 발명은 소신호가 존재하는 경우에, 선행 연부가 수신되기 전에 취해진 샘플을 가중함으로써 신호가 있는 경우에 소 신호를 증강시키므로, 이것은 통상적인 신호 처리장치에서 측정될 수도 있다. 윈도우가 펄스 엔벨롭프를 향하여 이동할때, 가중 함수는 선행 연부(4)와 윈도우의 시간(1)사이에 남는 윈도우 부분에 맞도록 수축된다(제4b도).

본 발명은 점(3)이 선행 연부에 도달할때까지 펄스 엔벨롭프의 선행 연부외부의 샘플을 계속 가중시킨다. 본 발명이 선행 연부이전의 샘플을 계속 가중하는 경우에, 점(1)에서 점(4)까지의 유효 윈도우 폭은 점(1)에서 점(3)까지의 최소 유효 윈도우 폭 미만으로 된다.

그러므로, 점(3)이 선행 연부(4)를 통과한 후에, 가중 함수(5)는 선행 연부 이후의 윈도우 공간으로 스위치된다(제4c도). 결과적으로, 윈도우내의 대 신호 엔벨롭프가 가중되고 나머지 윈도우내의 신호는 영으로 된다. 윈도우가 전진할때, 대 신호 엔벨롭프는 더 많은 윈도우를 점유한다. 가중 함수는 전체 윈도우가 대 신호 엔벨롭프 내에 있을때까지 이 공간을 채우도록 확장된다. 그 다음에 전체 윈도우는 가중된다(제4d도).

선행 연부가 윈도우에서 나간 후에, 후미 연부(8)이 들어간다(제4e도). (1)에서 (2)까지의 윈도우 폭은 해석될 신호의 최단 기대 펄스 엔벨롭프보다 길게 선택된다. 그러므로, 후미 연부(8)은 선행 연부(4)와 동시에 윈도우내에 있지 않게 된다. 후미 연부가 윈도우로 들어갈때, 가중 함수는 대신호 엔벨롭프만이 가중되도록 수축된다.

가중 함수는 후미 연부가 최소 윈도우 폭 점(3')를 통과할때까지 계속 수축한다. 이때 가중 함수는 시프트된다(제4f도). 제4e도 내지 제4g도내의 최소 유호 윈도우 폭 파라메타는, 최소 윈도우 폭이 대신호 펄스 엔벨롭프로부터의 데이타를 영점화시키는 것으로부터 대펄스 엔벨롭프 외부로부터의 데이타를 영점화시키는 것까지의 시프트 이전에 허용될 수 있는 최소 폭으로 참조되기 때문에, 점(3)에서 점(3')로 번호가 다시 매겨져 있다. 그러므로, 스위치가 발생하는 점은 전형적으로 선행 및 후미 연부에서 상이하게 된다. 예를들어, 최소 윈도우 폭이 64개의 샘플 윈도우 폭으로서 20인 경우에, 선행 연부의 경우에는 점(3)이 20으로 되고 후미 연부의 경우에는, 점(3')가 44로 된다. 그러나, 제시한 실시예에서, 비제로(nonzero) 샘플의 최소 수는 전체의 1/2 즉 32개의 샘플로 선택되므로, 점(3)과 (3')는 일치한다.

종래 기술에서 가중 함수는 후미 연부가 임계점(3')을 통과한 후에 시간(1)에서 시간(2)까지 전체 윈도우는 시프트하지만(제2f도), 본 발명은 대신호 엔벨롭프를 영점화시키면서, 후미 연부(8)후에 수신된 샘플만을 가중한다. 이것은 대신호 측로브를 억제하고, 소정의 경우에, 후미 연부에 인접하여 수신된 신호가 검출되고 측정되게 한다. 윈도우가 전진할때, 가중 함수는 확장되고, 후미 연부가 윈도우에서 나갈때까지 후미 연부 이후의 모든 샘플을 계속 가중한다. 후미 연부가 윈도우에서 나간 후에, 가중함수는 새로운 연부가 검출될 때까지 전체 윈도우에 다시 적용된다(제4g도).

요약하면, 가중 함수는 전체 윈도우 폭과 사용자 선택 최소 윈도우 폭 사이에서 확장하고 수축한다. 제4A도 내지 제4G도를 참조하면, 가중 함수의 폭은 펄스 엔벨롭프가 윈도우 외부에 전체적으로 놓일때 샘플 윈도우의 폭과 부합한다. 펄스 엔벨롭프의 선행 연부가 윈도우로 들어갈때, 가중 함수는 최소 윈도우 폭으로 수축될때까지 펄스 엔벨롭프에 의해 점유된 윈도우 부분내로 수축된다. 그 다음에, 가중 함수는 펄스 엔벨롭프와 동일한 윈도우 부분을 점유하도록 스위치되고, 이것이 전체 윈도우를 점유할때까지 펄스 엔벨롭프로 확장된다. 펄스 엔벨롭프의 후미 연부가 윈도우로 들어갈때, 펄스 엔벨롭프와 동일한 윈도우 부분을 점유하는 가중 함수는 최소 윈도우 폭으로 수축될 때까지 수축된다. 그 다음에, 가중 함수는 펄스 엔벨롭프에 의해 점유되지 않는 윈도우 부분에 다시 스위치되고, 펄스 엔벨롭프가 윈도우에서 완전히 이탈할때까지 확장된다.

양호한 실시예는 특히 전자전에 적합하다. 특정한 예에서, 윈도우는 64개의 샘플을 각각 포함하고, 샘플링은 1,280MHz로 행해지므로, 윈도우는 50nsec길이로 된다. 신호 처리 시스템은 100nsec길이보다 짧지 않은 신호 펄스를 처리하여야 한다. 선택된 최소 유효 윈도우 길이는 실제 윈도우 길이의 1/2, 또는 32개의 샘플, 즉 25nsec길이이다.

제5도는 종래 기술의 일정한 가중 방법(제1도)과 비교하여 본 발명에 의해 이루어진 소신호 검출시의 상당한 개선점을 나타낸 것이다. 시간상 중첩하고 주파수가 인접하지만 진폭이 상당히 다른 동일한 2개의 신호가 시간, 주파수, 및 진폭의 함수로서 이 2개의 도면에 도시되어 있다. 제1도에서, 소신호(24)는 대신호(20)의 측로브(22)에 의해 거의 모두 불명료하게 된다. 제5도에서, 측로브(22)는 상당히 감소되고 소신호(24)는 비교적 명료하다. 시간축상에서, 경우 A의 영역은 선행 연부 이전의 윈도우 공간이 가중될때(제4a도 및 제4b도)에 대응한다. 경우 B는 대신호 엔벨롭프가 가중될때(제4c도 내지 제4e도)에 대응한다. 경우 C는 후미 연부 이후의 윈도우 공간이 가중될때(제4f도 내지 제4g도)에 대응한다.

제1도는 또한 측로브가 이의 기본 형태를 왜곡시키는 소신호상에 어떻게 중첩되는지를 도시한 것이다. 제5도에 도시한 바와같이, 본 발명에 의하면, 길고 큰 측로브는 소 신호에 상당히 적은 영향을 준다. 그러므로, 소 신호의 파라메타는 더욱 정밀하게 결정될 수 있다. 본 발명의 적응 가중을 실행시키는 서브루틴은 별첨 C로서 본 병세서에서 첨부된다.

본 발명은 샘플에 적용된 가중 계수 셋트의 수를 감소시킴으로써 간단해질 수 있다. 예를들어, 동일한 64개점의 샘플 윈도우의 경우에, 연부 검출기는 4개의 샘플 점 영역내에서 연부를 검출하도록 설계될 수 있다. 연부는 16개의 가능한 4개 샘플 영역중의 한 영역내에만 놓일 수 있다. 이때 가중 함수의 어레이는 16×64어레이 정도로 작게 될 수 있다. 1개의 열이 각각의 가능한 연부 위치를 위한 16열이 있게 되고, 1개의 곱셈기가 샘플 윈도우내의 각각 64개의 데이타 샘플과 곱해지는 64개의 가중 곱셈기가 있게 된다. 이 예는 또한 선행 및 후미 연부 경우를 고려하기 위해 앞서 설명한 반전 기술을 사용하는 것을 필요로 한다. 이 간략화 형태는 본 발명이 보다 신속하게 동작하게 하고 고 샘플링율의 장점을 갖게 한다. 적은 수의 가중함수 셋트를 사용함으로써 생긴 감소된 해상도는 대부분의 응용 분야에서 사소한 것이다.

본 명에서의 설명은 디지탈 신호 처리의 경우에 대해 이루어졌지만, 본 발명은 아날로그 시스템을 사용하여 이루어질 수도 있다.

본 발명의 원리 또는 범위를 벗어나지 않고서 다른 여러가지 변화가 또한 가능하다. 본 명세서에 기술된 실시예만을 설명함으로써 이 변화들을 제외시키는 것이 아니라 포함시키고자 한다.

Claims

신호처리시스템에 있어서, 가중 함수를 신호에 적용하기 위한 장치가, 검출된 신호의 연부가 발생하는 때를 결정하기 위한 연부 검출기(48), 가중 함수의 소오스(52), 엔벨롭프가 윈도우내에 있는 최소한의 소정 시간 동안 검출된 신호의 엔벨롭프내의 신호를 실질적으로 제외하고 검출된 신호의 엔벨롭프 외부의 신호가 가중되도록 신호 연부에 기초하여 소오스로부터 가중 함수를 선택하기 위한 수단(50), 및 선택된 가중 함수를 신호에 적용하기 위한 수단(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 가중 함수가 선택될때까지 가중 함수가 적용되는 신호를 지연시키기 위한 수단(49)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 가중 함수의 소오스가 메모리 어레이인 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서, 메모리 어레이가 최소한 2차원으로 되어 있고, 한 차원이 연부 위치에 대응하고 다른 차원이 상이한 가중 함수의 계수에 대응하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 연부 검출기(48)이 선행 연부와 후미 연부를 구별하고, 가중 함수를 선택하기 위한 수단(50)이 이 구별에 따라 가중 함수를 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
신호처리시스템에 있어서, 윈도우내의 신호에 가중 함수를 적용하기 위한 장치가 윈도우내의 검출된 신호의 연부의 위치를 결정하기 위한 연부 검출기(48), 가중 함수의 소오스(52), 검출된 신호를 실질적으로 제외한 윈도우 공간이 최소한 소정 시간 동안 검출된 신호를 실질적으로 포함하는 윈도우 공간보다 많이 가중되도록 신호 연부의 위치에 기초하여 소오스로부터 가중 함수를 선택하기 위한 수단(50), 및 선택된 가중 함수를 윈도우에 적용하기 위한 수단(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 신호가 디지탈 데이타 샘플로 변환되어 장치의 구성 소자들이 디지탈로 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 가중 함수의 소오스가 메모리 어레이인 것을 특징으로 하는 장치.
제8항에 있어서, 메모리 어레이가 최소한 2차원으로 되어 있고, 한 차원이 연부 위치에 대응하고 다른 차원이 가중 함수의 계수에 대응하는 것을 특징으로 하는 장치.
제8항에 있어서, 윈도우가 다수의 데이타로 샘플로 구성되고, 가중 함수의 어레이는 최소한 1개의 데이타 샘플이 윈도우내의 각각의 가능한 연부위치에 대한 데이타 샘플들만큼 많은 가중 함수를 최소한 포함하며, 각각의 가중 함수는 최소한 1개의 데이타 샘플이 윈도우내의 각각의 데이타 샘플에 대한 데이타 샘플들만큼 많은 계수를 최소한 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 가중 함수가 선택될때까지 가중 함수가 적용되는 신호를 지연시키기 위한 수단(49)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 신호가 고주파 신호인 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 가중함수의 소오스가 2차원의 랜덤 억세스 메모리(RAM)어레이이고, 한 차원이 개개의 샘플과 곱해지는 계수에 대응하고 다른 차원이 연부 위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 장치.
고주파 신호를 처리하기 위한 장치에 있어서, 고주파 신호를 인터셉트하기 위한 수단(42), 연속적인 샘플링 윈도우 중에 고주파 신호의 엔벨롭프를 샘플링하기 위한 수단(44), 샘플에 적용될 가중 함수를 저장하기 위한 수단(52), 엔벨롭프에 의해 점유된 윈도우 부분을 감지하기 위한 수단(48), 및 엔벨롭프에 의해 점유되지 않은 윈도우 부분에 맞도록 저장 수단내의 가중 함수를 적응하기 위한 수단(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제14항에 있어서, 상기 감지수단(48)이 엔벨롭프가 임계값보다 큰 윈도우 부분을 점유하는지 적은 윈도우 부분을 점유하는지를 결정하는 것을 특징으로 하는 장치.
제15항에 있어서, 상기 적응 수단(50)이 엔벨롭프가 임계값보다 적은 윈도우 부분을 점유할때 엔벨롭프에 의해 점유되지 않은 윈도우 부분에 맞도록 가중 함수를 적응시키는 것을 특징으로 하는 장치.
제16항에 있어서, 상기 적응수단(50)이 엔벨롭프가 임계값보다 큰 윈도우 부분을 점유할때 엔벨롭프에 의해 점유된 윈도우 부분에 맞도록 저장 수단(52)내의 가중함수를 적응시키는 것을 특징으로 하는 장치.
고주파 신호들을 실질적으로 동시에 처리하기 위한 장치에 있어서, 고주파 신호 수신기(42), 신호를 전압 신호로 변환시키기 위한 변환기, 전압 신호를 디지탈 샘플로 변환시키기 위한 아날로그-디지탈 변환기(44), 샘플 그룹을 수신하기 위한 시프트 레지스터(46), 샘플 그룹내의 선행 및 후미 신호 연부를 찾아내기 위해 시프트 레지스터에 접속된 연부 검출기(48), 가중 함수의 소오스(52), 검출된 신호 연부의 신호 엔벨롭프 외부에 있는 샘플 그룹내의 샘플이 최소한의 소정 연부 위치를 위한 검출된 신호 연부의 신호 엔벨롭프내에 있는 샘플 그룹내의 샘플보다 많이 가중되도록 연부 검출기에 의해 검출된 연부에 응답하여 가중 함수의 소오스로부터 가중함수를 선택하기 위한 수단(50), 및 가중 함수를 선택하기 위한 수단에 의해 선택된 가중 함수로 샘플 그룹을 곱하기 위한 수단(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
가중 함수를 신호에 적용하기 위한 방법에 있어서, 샘플의 윈도우내의 신호 연부의 위치를 결정하고, 신호 연부로부터 측정된 신호의 엔벨롭프가 지정된 최소값보다 넓을때에는, 엔벨롭프가 가중되지만, 신호 연부로부터 측정된 신호의 엔벨롭프가 지정된 최소값보다 좁을때에는, 신호 엔벨롭프 외부의 공간이 가중되도록 가중 함수를 선택하며, 선택된 가중 함수를 윈도우내의 신호에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

서브루틴 연부(REAL, IMAG, NP, THRESH, NT, FIRST, LAST)

이 서브루틴은 신호 크기에 기초하여 샘플내의 절사 신호의 최초 및 최종점뿐만 아니라 절사신호에 대응하는 점의 수를 계산한다.

REAL(*)=실수 신호 성분

IMAG(*)=허수 신호 성분

NP=샘플점의 수

THRESH=임계 레벨

NT=신호에 대응하는 점의 수

FIRST=신호에 대응하는 최초점

LAST=신호에 대응하는 최종점

INTEGER FIRST

REAL IMAG

DIMENSION REAL(256), IMAG(256)

FIRST=0

LAST=0

NT=0

DO 10 I=1, NP

TEST=SQRT(REAL(I)^**1+IMAG(I)^**2)

IF(TEST.GE.THRESH)THEN

NT=NT+1

IF(FIRST.EQ.O) FIRST=1

END IF

IF(NT.GT.O)LAST=FIRST+NT-1

CONTINUE

RETURN

END

서브루틴 GENORM(NP, NV, ROM)

이 서브루틴은 적응 가중 필터를 위한 계수를 포함하는 ROM테이블을 발생시킨다.

이 버젼은 가중 함수의 폭에 일정하게 반비례하는 상수로 완전한 가중 함수 크기보다 짧은 가중 함수에 대응하는 계수를 급함으로써 짧은 함수의 감소된 에너지를 보상한다.

이 버젼은 소 신호에 대응하는 비제로 가중 계수의 수를 최대화시킨다. 다른 방법은 적용에 따라 대 신호에 대응하는 비제로 가중 계수의 수를 최대화시키는 것이다. 4*NP X NP ROM은 소 신호 대 대신호의 상대적 중요성에 기초하여 사용할 계수중의 어느 셋트를 선택하기 위해서 논리회로내의 작은 변화만을 요구하는 동시에 두개의 버젼을 수행시키기 위해 사용될 수 있다.

PARAMETER VALUES

NP=샘플 윈도우 내의 점의 수

NV=최소 가중 함수 길이

ROM=적응 가중 필터 계수를 포함하는 어레이

BEGIN SUBROUTINE

INTEGER SP

DIMENSION ROM(512, 256)

FIND THE COHERENT GAIN VALUE

CG=0.0

DO 10 I=1, NP

CG=CG÷BLKMAN(I, NP)

CONTINUE

GENERATE THE ROM TABLE

LEADING EDGE OF LARGE PULSE CASE

DO 20 SP=1, NP

IF(SP.LE.NV)THEN

NT=NP-SP+1

DO 30 I=1, NP

IF(I.LT.SP) ROM(SP, I)=0.0

IF(I.GE.SP) ROM(SP, I)=(FLOAT(NP)/NT)*

* (1.0/CG) *BLKMAN(1-SP+1, NT)

CONTINUE

END IF

IF(SP.GT.NV)THEN

NT=SP-1

DO 40 I=1, NP

IF(I.LT.SP) ROM(SP, I)=(FLOAT(NP)/NT)*

* (1.0/CG) *BLKMAN(I, NT)

IF(I.GE.SP)ROM(SP,I)=0.0

CONTINUE

END IF

CONTINUE

TRAILING EDGE OF LARGE PULSE CASE

DO 50 SP=NP, 1, -1

IF(SP.GT.(NP-NV+1))THEN

NT=SP-1

DO 60 I=1, NP

IF(I.LT.SP) ROM(SP+NP, I)=(FLOAT(NP)/NT)*

* (1.0/CG) *BLKMAN(1, NT)

IF(I.GE.SP)ROM(SP+NP,I)=0.0

CONTINUE

END IF

IF(SP.LE.(NP-NV+1))THEN

NT=NP-SP+1

DO 70 I=1, NP

IF(I.LT.SP)ROM(SP+NP,I)=0.0

IF(I.GE.SP)ROM(SP+NP,I)=(FLOAT(NP)/NP)*

* (1.0/CG) *BLKMAN(1-SP+1, NT)

CONTINUE

END IF

CONTINUE

RETURN

END

FUNCTION BLKMAN(N,NP)

이 함수는 블랙맨 가중 함수의 N번째 계수의 값을 산출한다

PARAMETER VALUES

N=가중 함수를 위한 바람직한 계수의 수

NP=가중 함수내의 점의 수

BEGIN FUNCTION

DEFINE CONSTANTS

P1=3.1415926

A0=0.42

A1=0.50

A2=0.08

BLKMAN=A0-A1*COS(2.0*PI*(N-0.5)/NP)+A2*COS(4.0*PI*(N-0.5)/NP)

END

서브루틴 LOGIC(FIRST, LAST, NP, ROMNUM)

이 서브루틴은 적응 가중 필터에 의해 요구된 가중 함수를 모두 포함하는 ROM으로 사용할 적당한 가중 함수를 선택한다 ROMNUM은 ROM테이블로 부터 사용될 가중 함수의 수를 참조한다.

INTEGER FIRST, LAST, ROMNUM

NO PULSE ABOVE THRESHOLD

IF(FIRST.EQ.0)THEN

ROMNUM=1

END IF

LEADING EDGE OF LARGE PULSE

IF((FIRST.GT.1).AND.(LAST.EQ.NP))THEN

ROMNUM=FIRST

END IF

STEADY STATE CASE FOR LARGE PULSE

IF((FIRST.EQ.1).AND.(LAST.EQ.NP))THEN

ROMNUM=NP+1

END IF

TRAILING EDGE OF LARGE PULSE

IF((FIRST.EQ.1).AND.(LAST.LT.NP)THEN

ROMNUM=LAST+NP+1

END IF

END SUBROUTINE

END

서브루틴 TDPRO2(NP,REAL,IMAG)

이 서브루틴은 적응 가중 함수를 수행한다.

REAL RAEL(256), IMAG(256), ROM(512, 256)

INTEGER FIRST, ROMNUM

COMMON/ TMPAR/ TDP, THRESH, NV, ROM

FIND THE LEADING OR TRAILING EDGE

CALL EDGE(REAL, IMAG, NP, THRESH, NT, FIRST, LAST)

SELECT THE ROM COEFFICIENT COLUMN

CALL LOGIC(FIRST, LAST, NP, ROMNUM)

FILTER THE DATA

DO 10 I=1, NP

REAL(I)=ROM(ROMNUM, I)*REAL(I)

IMAG(I)=ROM(ROMNUM, I)*IMAG(I)

CONTINUE

RETURN

END