相関受信処理装置
【課題】空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望信号及びその他の信号のサイドローブを抑圧することが可能な相関受信処理装置を提供する。
【解決手段】抑圧ウェイト算出部２２３３は、信号ＳＢを零に抑圧するための抑圧ウェイト行列ＷＢと、信号ＳＣを零に抑圧するための抑圧ウェイト行列ＷＣとを算出する。不要信号抑圧部２２３２は、ＦＦＴ後の信号に対して、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣを掛け合わせ、入力信号行列Ｘにおける信号ＳＢ，ＳＣを抑圧する。また、サイドローブフリー係数算出部２２３４は、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣが掛け合わされた入力信号行列Ｘの状態を考慮し、信号ＳＡのサイドローブを抑圧するための自己相関のサイドローブフリー係数行列を算出する。そして、サイドローブ抑圧部２２３６は、不要信号抑圧部２２３２からの信号に、サイドローブフリー係数行列を掛け合わせることで、信号ＳＡのサイドローブを抑圧する。
【解決手段】抑圧ウェイト算出部２２３３は、信号ＳＢを零に抑圧するための抑圧ウェイト行列ＷＢと、信号ＳＣを零に抑圧するための抑圧ウェイト行列ＷＣとを算出する。不要信号抑圧部２２３２は、ＦＦＴ後の信号に対して、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣを掛け合わせ、入力信号行列Ｘにおける信号ＳＢ，ＳＣを抑圧する。また、サイドローブフリー係数算出部２２３４は、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣが掛け合わされた入力信号行列Ｘの状態を考慮し、信号ＳＡのサイドローブを抑圧するための自己相関のサイドローブフリー係数行列を算出する。そして、サイドローブ抑圧部２２３６は、不要信号抑圧部２２３２からの信号に、サイドローブフリー係数行列を掛け合わせることで、信号ＳＡのサイドローブを抑圧する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）方式のレーダ装置に搭載される受信機に用いられる相関受信処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置において、受信信号におけるレンジサイドローブをフリー（零に抑圧）にすることで目標の誤検出を低減するサイドローブフリー方式が提案されている（例えば、非特許文献１及び２参照）。このサイドローブフリー方式を用いたレーダ装置では、送信信号の符号情報に基づいてサイドローブフリー係数が算出される。そして、このサイドローブフリー係数を相関係数として、受信信号に対するパルス圧縮処理が行われる。これにより、所定のレンジでパルスが圧縮され急峻なピークが発生すると共に、その他のレンジではサイドローブが零に抑圧（又は低減）されることとなる。
【０００３】
しかしながら、上記サイドローブフリー方式は、モノスタティック又はバイスタティックのようなレーダ形態において、想定される電波環境に自装置の信号のみが存在する場合に有用な手法と言える。一方、マルチスタティックレーダ及び、近年研究が盛んなＭＩＭＯレーダのようなレーダ形態では、複数種類の信号が空間中を伝搬する。通常、このようなマルチスタティックレーダ及びＭＩＭＯレーダのようなレーダ形態では、送信機同士は、空間的に干渉しない送信信号を送信する。また、受信側では、送信機数に相当する無相関信号を分離し、個別に処理する必要がある。このような状況においては、従来のサイドローブフリー方式を利用したレーダ装置では、自装置の信号におけるサイドローブは抑圧可能であるが、他の信号による影響を受けてしまうという問題がある。
【０００４】
また、従来のサイドローブフリー方式を利用したレーダ装置で用いられる受信機では、受信可能な符号情報が予め設定されており、その符号情報に従った送信信号のみを受信するようになっている。しかしながら、マルチスタティックレーダ及びＭＩＭＯレーダのようなレーダ形態においては、各送信機からの送信信号が空間的に干渉しないようにするため、送信機毎に符号情報が予め設定されている。そのため、従来の受信機により、設定外の送信機からの信号を受信しようとする場合、対応した符号情報を手動で再設定しなければならず、ユーザの負担となっていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】E. Fisher, A. H. Heimovich, "Spatial diversity in radar - models and detection Performance," IEEE Trans. On Signal Processing, vol. 54, no. 3, pp. 823-838
【非特許文献２】E. Fisher, A. H. Heimovich, "Performance of MIMO Radar System: Advantages of Angular Diversity," IEEE Trans. On Signal Processing, 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来のサイドローブフリー方式を利用したレーダ装置では、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合に、所望する信号におけるサイドローブは抑圧可能であるが、他の信号による影響を受けてしまうという問題があった。また、異なる送信機からの信号を受信しようとする場合には、符号情報を手動で再設定しなければならないため、ユーザの負担となっていた。
【０００７】
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望外の信号を抑圧し、かつ、所望信号のサイドローブを抑圧することが可能であり、また、異なる送信機からの信号を受信しようとする場合にユーザの負担を軽減させることが可能な相関受信処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る相関受信処理装置は、レーダ装置における受信機に用いられ、前記レーダ装置では、複数の送信機がそれぞれの符号化方式で無線信号を符号化して空間へ送信し、前記受信機が前記複数の無線信号が目標物により反射された反射信号を受信する相関受信処理装置において、前記反射信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を施すＦＦＴ部であって、前記反射信号は前記複数の無線信号のうち特定信号についての特定成分と、前記複数の無線信号のうち前記特定信号以外の不要信号についての不要成分とを含むＦＦＴ部と、前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記ＦＦＴ後の信号における前記不要成分を零に抑圧するための抑圧ウェイトを算出する抑圧ウェイト算出部と、前記ＦＦＴ後の信号に対して、前記抑圧ウェイトを掛け合わせ、前記不要成分を抑圧した抑圧信号を生成する不要信号抑圧部と、前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記抑圧信号における前記特定成分に含まれるサイドローブを抑圧するためのサイドローブフリー係数を算出するサイドローブフリー係数算出部と、前記抑圧信号に対して、前記サイドローブフリー係数を掛け合わせることで、前記サイドローブを抑圧するサイドローブ抑圧部とを具備する。
【０００９】
上記構成による相関受信処理装置では、不要信号抑圧部で不要成分を零に抑圧する。そして、不要信号抑圧部からの信号に対して、不要成分の抑圧ウェイトを考慮したサイドローブフリー係数を掛け合わせる。これにより、不要成分を抑圧し、かつ、特定信号のサイドローブを抑圧することが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る相関受信処理装置は、レーダ装置における受信機に用いられ、前記レーダ装置では、複数の送信機がそれぞれの符号化方式で無線信号を符号化して空間へ送信し、前記受信機が前記複数の無線信号が目標物により反射された反射信号を受信する相関受信処理装置において、前記反射信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を施すＦＦＴ部であって、前記反射信号は前記複数の無線信号のうち特定信号についての特定成分又は、前記複数の無線信号のうち前記特定信号以外の不要信号についての不要成分を含むＦＦＴ部と、前記反射信号が前記特定成分である場合は、前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記ＦＦＴ後の信号における前記特定成分に含まれるサイドローブを抑圧するための第１のサイドローブフリー係数を算出し、前記反射信号が前記不要成分である場合は、前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記不要成分を抑圧するための第２のサイドローブフリー係数を算出するサイドローブフリー係数算出部と、前記ＦＦＴ後の信号に対して、前記第１のサイドローブフリー係数を掛け合わせることで前記サイドローブを抑圧し、又は、前記第２のサイドローブフリー係数を掛け合わせることで前記不要成分を抑圧するサイドローブ抑圧部とを具備する。
【００１１】
上記構成による相関受信処理装置では、反射信号及び複数の無線信号の符号情報を参照し、特定成分を含む反射信号が受信された場合には、その信号の符号化方式に基づいて自動的に第１のサイドローブフリー係数を算出し、特定成分のサイドローブを抑圧する。一方、不要成分を含む反射信号が受信された場合には、その信号の符号化方式に基づいて自動的に第２のサイドローブフリー係数を算出し、不要成分を抑圧するようにしている。これにより、所望信号を他の信号に切り替えた場合であっても、その信号に対応した符号化方式を改めて設定しなくとも、自動的にサイドローブフリー係数が算出され、所望信号のサイドローブが抑圧されることとなる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望外の信号を抑圧し、かつ、所望信号のサイドローブを抑圧することが可能であり、また、異なる送信機からの信号を受信しようとする場合にユーザの負担を軽減させることが可能な相関受信処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る相関受信処理装置を用いた受信機を使用したレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】図１の受信機における受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図２の相関受信処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】図３の相関受信処理装置を駆動させない場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】図３の相関受信処理装置を駆動させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】図４及び図５のシミュレーションにおけるパラメータ諸元を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る相関受信処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図８】図７のＡｃａｌ１の導出の概念を示す図である。
【図９】図７の相関受信処理装置を駆動させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】図９のシミュレーションにおけるパラメータ諸元を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る相関受信処理装置を用いた受信機を使用したレーダ装置の構成を示す図である。
【図１２】図１１の受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２の相関受信処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３の相関受信処理装置を駆動させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】図１４のシミュレーションにおけるパラメータ諸元を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明に係る相関受信処理装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る相関受信処理装置を用いた受信機を使用したレーダ装置の構成を示す概略図である。
【００１６】
図１におけるレーダ装置は、送信機１０−１〜１０−３及び受信機２０を具備する。送信機１０−１〜１０−３は、それぞれにおいて予め設定された位相符号変調波形により信号を符号化する。これにより、それぞれの送信機１０−１〜１０−３からは、互いに無相関関係を有した送信信号が送信されることとなる。送信機１０−１〜１０−３は、送信信号を送信アンテナ１１−１〜１１−３から空間へ向けて送信する。また、送信機１０−１〜１０−３は、それぞれの位相符号変調波形に関する符号情報を受信機２０へ通知する。
【００１７】
３系統の送信信号は、目標物Ｔで反射される。受信機２０は、目標物Ｔで反射された反射信号をＮ（Ｎは２以上の自然数）本の受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎで互いに独立して受信する。受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎには、受信装置２２−１〜２２−Ｎがそれぞれ接続されている。受信装置２２−１〜２２−Ｎは、接続されている受信アンテナからの反射信号に基づいて目標物Ｔの検出を行う。統合部２３は、受信装置２２−１〜２２−Ｎの検出結果を統合し、目標物Ｔの有無を判定する。そして、統合部２３は、判定結果を後段へ出力する。以下では、受信装置２２−１を例に説明する。
【００１８】
図２は、図１の受信機２０における受信装置２２−１の機能構成を示すブロック図である。
【００１９】
図２における受信装置２２−１は、受信処理部２２１、分配部２２２及び相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３を備える。なお、相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３の数は、送信機１０−１〜１０−３からの送信信号の数に対応する。
【００２０】
受信処理部２２１は、受信アンテナ２１−１からの反射信号に対して受信処理を施す。この受信処理により、反射信号は、中間周波数帯の信号へ変換された後、デジタル信号へ変換される。
【００２１】
分配部２２２は、受信処理部２２１からのデジタル信号を三つに分配する。分配部２２２は、分配したデジタル信号を、相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３へそれぞれ供給する。ここで、本実施形態において、相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３へ供給されたデジタル信号を信号行列Ｘとし、信号行列Ｘには、送信機１０−１からの送信信号に対応する入力信号ＳＡ、送信機１０−２からの送信信号に対応する入力信号ＳＢ、及び、送信機１０−３からの送信信号に対応する入力信号ＳＣが含まれているとする。また、相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３には、送信機１０−１からの符号情報行列Ａ、送信機１０−２からの符号情報行列Ｂ、及び、送信機１０−３からの符号情報行列Ｃが通知される。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る相関受信処理装置２２３−１の機能構成を示すブロック図である。相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３は、同様の構成を採り、それぞれが入力信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣのいずれかに対してパルス圧縮を行うようになっている。以下では、入力信号ＳＡについてのパルス圧縮を行う相関受信処理装置２２３−１について説明する。
【００２３】
相関受信処理装置２２３−１は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２２３１、不要信号抑圧部２２３２、抑圧ウェイト算出部２２３３、サイドローブフリー係数算出部２２３４、ＦＦＴ部２２３５、サイドローブ抑圧部２２３６及びＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２２３７を具備する。
【００２４】
ＦＦＴ部２２３１は、分配部２２２から信号行列Ｘを受け取り、ＦＦＴポイント数Ｎｆに合わせて０付加した信号行列Ｘｚに対してＦＦＴ処理を施す。信号行列Ｘｚは、式（１）に示される。
【数１】
【００２５】
ここで、Ｎは符号系列長を示す。ＦＦＴ部２２３１は、式（２）により導出される信号を不要信号抑圧部２２３２へ出力する。
【数２】
【００２６】
ここで、行列Ｑは式（３）に示すＦＦＴ演算マトリクスを表し、Ｔは行列の転置を表す。
【数３】
【００２７】
抑圧ウェイト算出部２２３３は、送信機１０−２からの符号情報行列Ｂ及び送信機１０−３からの符号情報行列Ｃを受け取る。ここで、本実施形態では、符号情報行列Ａ、符号情報行列Ｂ及び符号情報行列Ｃを、式（４）〜（６）のように定義する。
【数４】
【００２８】
また、符号情報行列Ａ〜Ｃは、ＦＦＴポイントＮｆに合わせて、式（７）〜（９）のように０付加が行われる。
【数５】
【００２９】
抑圧ウェイト算出部２２３３は、第１の算出部２２３３１及び第２の算出部２２３３２を備える。第１の算出部２２３３１は、符号情報行列Ｂに基づいて、入力信号ＳＢを零に抑圧する抑圧ウェイト行列ＷＢを式（１０）により導出する。
【数６】
【００３０】
第１の算出部２２３３１は、抑圧ウェイト行列ＷＢを不要信号抑圧部２２３２及び第２の算出部２２３３２へ出力する。
【００３１】
第２の算出部２２３３２は、第１の算出部２２３３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢと、符号情報行列Ｃとに基づいて、入力信号ＳＣの抑圧ウェイト行列ＷＣを算出する。ここで、入力信号ＳＣの抑圧ウェイト行列ＷＣは、信号ＳＣが抑圧ウェイト行列ＷＢと掛け合わされた状態を抑圧するように、式（１１）により導出される。
【数７】
【００３２】
第２の算出部２２３３２は、抑圧ウェイト行列ＷＣを不要信号抑圧部２２３２へ出力する。
【００３３】
不要信号抑圧部２２３２は、第１の抑圧部２２３２１及び第２の抑圧部２２３２２を備える。第１の抑圧部２２３２１は、ＦＦＴ部２２３１からの信号に対して、第１の算出部２２３３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢを掛け合わせる。これにより、入力信号行列Ｘにおける信号ＳＢの成分が零に抑圧される。第１の抑圧部２２３２１は、式（１２）に示す信号を第２の抑圧部２２３２２へ出力する。
【数８】
【００３４】
第２の抑圧部２２３２２は、第１の抑圧部２２３２１からの信号に対して、第２の算出部２２３３２からの抑圧ウェイト行列ＷＣを掛け合わせる。これにより、入力信号行列Ｘにおける信号ＳＣの成分が零に抑圧される。第２の抑圧部２２３２２は、式（１３）に示す信号をサイドローブ抑圧部２２３６へ出力する。
【数９】
【００３５】
サイドローブフリー係数算出部２２３４は、符号情報行列Ａ〜Ｃに基づいて、不要信号抑圧部２２３２からの信号に含まれる信号ＳＡの信号成分のサイドローブを抑圧するための、自己相関のサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを算出する。ここで、ＩＦＦＴ部２２３７からの出力行列ｙｍを、メインローブ近傍±Ｎｘポイントまでのサイドローブを抑圧した信号として、式（１４）で与える。
【数１０】
【００３６】
出力行列ｙｍは、ＦＦＴポイントＮｆに合わせて、式（１５）のように０付加される。
【数１１】
【００３７】
サイドローブフリー行列係数Ｈｄｚは、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣが掛け合わされた入力信号行列Ｘの状態を考慮し、かつ、Ｓ／Ｎロスを最小化するように、式（１７）により導出される。
【数１２】
【００３８】
ここで、＊は複素共役を示す。サイドローブフリー係数算出部２２３４は、式（１７）により算出したサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを、ＦＦＴ部２２３５へ出力する。ＦＦＴ部２２３５は、サイドローブフリー係数行列ＨｄｚにＦＦＴ処理を施すことにより、係数行列Ｈｄｚを周波数領域の係数行列に変換する。ＦＦＴ部２２３５は、ＦＦＴ処理後の係数行列Ｈｄｚをサイドローブ抑圧部２２３６へ出力する。
【００３９】
サイドローブ抑圧部２２３６は、ＦＦＴ部２２３５からのサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを相関係数として、不要信号抑圧部２２３２からの信号に対してパルス圧縮処理を行う。これにより、不要信号抑圧部２２３２からの信号に含まれる入力信号ＳＡのサイドローブが抑圧される。サイドローブ抑圧部２２３６は、サイドローブを抑圧した信号をＩＦＦＴ部２２３７へ出力する。
【００４０】
ＩＦＦＴ部２２３７は、サイドローブ抑圧部２２３６からの信号に対してＩＦＦＴ処理を行い、時間領域の信号に変換する。ＩＦＦＴ部２２３７は、ＩＦＦＴ処理した信号を後段へ出力する。
【００４１】
次に、相関受信処理装置２２３によるサイドローブフリー及びパルス圧縮のシミュレーション結果を図４及び図５に示す。なお、当シミュレーションにおいては、入力信号は、フランク補間符号により符号化されている。また、図６は、このシミュレーションにおけるパラメータ諸元を示す。
【００４２】
図４は、本発明に係る相関受信処理装置２２３を駆動させない場合の、信号行列Ｘにおける自己相関特性及び相互相関特性を示す図である。図５は、本発明に係る相関受信処理装置２２３を駆動させた場合の、信号行列Ｘにおける自己相関特性及び相互相関特性を示す図である。図５により、相関受信処理装置２２３を駆動させることにより、自己相関のＰＳＬ（Peak Sidelobe Level）を低減すると共に、相互相関を零に低減できていることが確認できる。
【００４３】
以上のように、上記一実施形態では、不要信号抑圧部２２３２で、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣにより不要信号ＳＢ，ＳＣを零に抑圧する。そして、不要信号抑圧部２２３２からの信号に対して、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣを考慮したサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを掛け合わせるようにしている。これにより、信号ＳＢ，ＳＣを抑圧し、かつ、信号ＳＡのサイドローブを抑圧することが可能となる。
【００４４】
したがって、本発明に係る相関受信処理装置によれば、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望外の信号を抑圧し、かつ、所望信号のサイドローブを抑圧することができる。
【００４５】
なお、上記第１の実施形態では、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢ，ＳＣが含まれる例について説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢが含まれる場合であっても構わない。この場合、不要信号抑圧部２２３２は、第１の抑圧部２２３２１のみ備え、抑圧ウェイト算出部２２３３の第１の算出部２２３３１から出力される抑圧ウェイト行列ＷＢに基づいて、信号成分ＳＢを抑圧することとなる。
【００４６】
また、例えば、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが含まれていても構わない。この場合、抑圧ウェイト算出部２２３３は、抑圧ウェイト行列ＷＤを算出する算出部をさらに備える。そして、不要信号抑圧部２２３２は、入力信号行列Ｘにこの抑圧ウェイト行列ＷＤを掛け合わせることで、信号成分ＳＤを抑圧する。
【００４７】
［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係る相関受信処理装置２２３の機能構成を示すブロック図である。なお、本実施形態においては、入力信号ＳＡについてのパルス圧縮を行う相関受信処理装置２２３について説明する。また、図７において図３と共通する部分には同じ符号を付して説明する。
【００４８】
図７における相関受信処理装置２２３は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２２３１、不要信号抑圧部２２３８、抑圧ウェイト算出部２２３３、補正係数算出部２２３９、サイドローブフリー係数算出部２２３４、ＦＦＴ部２２３５、サイドローブ抑圧部２２３６及びＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２２３７を具備する。
【００４９】
抑圧ウェイト算出部２２３３は、第１の算出部２２３３１及び第２の算出部２２３３２を備える。第１の算出部２２３３１は、送信機１０−２からの符号情報行列Ｂに基づいて、入力信号ＳＢの抑圧ウェイト行列ＷＢを、第１の実施形態における式（１０）により算出する。そして、第１の算出部２２３３１は、抑圧ウェイト行列ＷＢを不要信号抑圧部２２３８、第２の算出部２２３３２及び補正係数算出部２２３９へ出力する。
【００５０】
第２の算出部２２３３２は、第１の算出部２２３３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢと、送信機１０−３からの符号情報行列Ｃとに基づいて、入力信号ＳＣの抑圧ウェイト行列ＷＣを、第１の実施形態における式（１１）により算出する。ここで、入力信号ＳＣの抑圧ウェイト行列ＷＣは、信号ＳＣが抑圧ウェイト行列ＷＢと掛け合わされた状態を抑圧するように算出される。第２の算出部２２３３２は、抑圧ウェイト行列ＷＣを不要信号抑圧部２２３８及び補正係数算出部２２３９へ出力する。
【００５１】
補正係数算出部２２３９は、第３の算出部２２３９１と第４の算出部２２３９２とを備える。第３の算出部２２３９１は、送信機１０−１からの符号情報行列Ａと、第１の算出部２２３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢとから補正係数行列Ａｃａｌ１を算出する。補正係数行列Ａｃａｌ１は、抑圧ウェイト行列ＷＢを入力信号行列Ｘに掛け合わせることにより生じた、所望信号である信号ＳＡの信号成分の変化を補正するものである。図８は、補正係数行列Ａｃａｌ１の導出の概念図である。
【００５２】
抑圧ウェイト行列ＷＢが掛け合わされる前の信号ＳＡの信号状態行列ｑと、抑圧ウェイト行列ＷＢが掛け合わされた後の信号ＳＡの信号状態行列ｐとを符号情報行列Ａを用いて、以下のように定義する。
【数１３】
【００５３】
これにより、補正係数行列Ａｃａｌ１の振幅ｓ及び位相φは、式（２０）、（２１）によりそれぞれ求められる。
【数１４】
【００５４】
ここで、ｒｅａｌ（）は括弧内の要素の実数部を示し、ｉｍａｇ（）は括弧内の要素の虚数部を示す。これにより、補正係数行列Ａｃａｌ１は、式（２２）により求められる。
【数１５】
【００５５】
第３の算出部２２３９１は、補正係数行列Ａｃａｌ１を不要信号抑圧部２２３８へ出力する。
【００５６】
第４の算出部２２３９２は、送信機１０−１からの符号情報行列Ａと、第２の算出部２２３３２からの抑圧ウェイト行列ＷＣとから補正係数行列Ａｃａｌ２を算出する。補正係数行列Ａｃａｌ２は、抑圧ウェイト行列ＷＣを入力信号行列Ｘに掛け合わせることにより生じた、所望信号である信号ＳＡの信号成分の変化を補正するものである。抑圧ウェイト行列ＷＣが掛け合わされる前の信号ＳＡの信号状態行列ｑ’と、抑圧ウェイト行列ＷＣが掛け合わされた後の信号ＳＡの信号状態行列ｐ’とを符号情報行列Ａを用いて、以下のように定義する。
【数１６】
【００５７】
これにより、補正係数行列Ａｃａｌ２の振幅ｓ’及び位相φ’は、式（２５）、（２６）によりそれぞれ導出される。
【数１７】
【００５８】
これにより、補正係数行列Ａｃａｌ２は、式（２７）により求められる。
【数１８】
【００５９】
第４の算出部２２３９２は、補正係数行列Ａｃａｌ２を不要信号抑圧部２２３８へ出力する。
【００６０】
不要信号抑圧部２２３８は、第１の抑圧部２２３８１と、第２の抑圧部２２３８２とを備える。第１の抑圧部２２３８１は、第１のウェイト係数乗算部２２３８１１と、第１の補正係数乗算部２２３８１２とを備える。第１のウェイト係数乗算部２２３８１１は、ＦＦＴ部２２３１からの信号に対して、第１の算出部２２３３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢを掛け合わせる。これにより、入力信号行列Ｘにおける信号ＳＢの成分が零に抑圧される。
【００６１】
第１の補正係数乗算部２２３８１２は、第１のウェイト係数乗算部２２３８１１からの信号に対して、第３の算出部２２３９１からの補正係数行列Ａｃａｌ１を掛け合わせる。これにより、抑圧ウェイト行列ＷＢを掛け合わせた後の信号ＳＡの変化が補正される。
【００６２】
第１の抑圧部２２３８１における抑圧係数行列ＷＢ’は、抑圧ウェイト行列ＷＢと、補正係数行列Ａｃａｌ１とから式（２８）のように示される。
【数１９】
【００６３】
第２の抑圧部２２３８２は、第２のウェイト係数乗算部２２３８２１と、第２の補正係数乗算部２２３８２２とを備える。第２のウェイト係数乗算部２２３８２１は、第１の抑圧部２２３８２からの信号に対して、第２の算出部２２３３２からの抑圧ウェイト行列ＷＣを掛け合わせる。これにより、入力信号行列Ｘにおける信号ＳＣの成分が零に抑圧される。
【００６４】
第２の補正係数乗算部２２３８２２は、第２のウェイト係数乗算部２２３８２１からの信号に対して、第４の算出部２２３９２からの補正係数行列Ａｃａｌ２を掛け合わせる。これにより、抑圧ウェイト行列ＷＣを掛け合わせた後の信号ＳＡの変化が補正される。
【００６５】
第２の抑圧部２２３８２における抑圧係数行列ＷＣ’は、抑圧ウェイト行列ＷＣと、補正係数行列Ａｃａｌ２とから式（２９）のように示される。
【数２０】
【００６６】
サイドローブ抑圧部２２３６は、ＦＦＴ部２２３５からのサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを相関係数として、不要信号抑圧部２２３８からの信号に対してパルス圧縮処理を行う。これにより、不要信号抑圧部２２３８からの信号に含まれる入力信号ＳＡのサイドローブが抑圧される。サイドローブ抑圧部２２３６は、サイドローブを抑圧した信号をＩＦＦＴ部２２３７へ出力する。
【００６７】
ＩＦＦＴ部２２３７は、サイドローブ抑圧部２２３６からの信号に対してＩＦＦＴ処理を行い、時間領域の信号に変換する。ＩＦＦＴ部２２３７は、ＩＦＦＴ処理した信号を後段へ出力する。これにより、相関受信処理装置２２３によるパルス圧縮結果行列ｙｍｚは、式（３０）により求められる。
【数２１】
【００６８】
次に、相関受信処理装置２２３によるサイドローブフリー及びパルス圧縮のシミュレーション結果を図９に示す。図９は、本発明に係る相関受信処理装置２２３を駆動させた場合の、信号行列Ｘにおける自己相関特性及び相互相関特性を示す図である。なお、当シミュレーションにおいては、入力信号は、フランク補間符号により符号化されている。図１０は、このときのパラメータ諸元を示す。この結果から、本実施形態に係る相関受信処理装置２２３によるサイドローブフリーパルス圧縮方式によっては、不要信号ＳＢ，ＳＣの抑圧を実現すると共に、信号ＳＡのピーク利得も良好であることが確認できる。
【００６９】
以上のように、上記一実施形態では、補正係数行列Ａｃａｌ１，Ａｃａｌ２に基づいて、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣによる信号ＳＡの変化を補正するようにしている。これにより、不要信号ＳＢ，ＳＣを抑圧する際に、所望信号ＳＡに与える変化を補正することが可能となるため、サイドローブフリー係数を相関係数としてパルス圧縮を行う際に、良好なピーク利得を得ることが可能となる。
【００７０】
したがって、本発明に係る相関受信処理装置によれば、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望外の信号を抑圧し、かつ、所望信号のサイドローブを抑圧することができる。
【００７１】
なお、上記第２の実施形態では、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢ，ＳＣが含まれる例について説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢが含まれる場合であっても構わない。この場合、不要信号抑圧部２２３８は、第１の抑圧部２２３８１のみ備え、第１の算出部２２３３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢ及び、第３の算出部２２３９１からの補正係数行列Ａｃａｌ１に基づいて、信号成分ＳＢを抑圧することとなる。
【００７２】
また、例えば、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが含まれていても構わない。この場合、抑圧ウェイト算出部２２３３は抑圧ウェイト行列ＷＤを算出する算出部をさらに備え、補正係数算出部２２３９は補正係数行列Ａｃａｌ３を算出する算出部をさらに備える。そして、不要信号抑圧部２２３８は、第２の抑圧部２２３８２からの信号に対して、抑圧ウェイト行列ＷＤ及び補正係数行列Ａｃａｌ３を掛け合わせることで、信号成分ＳＤを抑圧する。
【００７３】
また、上記第１及び第２の実施形態では、信号ＳＡについてサイドローブフリー及びパルス圧縮を行う相関受信処理装置を例に説明したが、信号ＳＢ又は信号ＳＣについてサイドローブフリー及びパルス圧縮を行うように設定することも可能である。
【００７４】
［第３の実施形態］
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る相関受信処理装置を用いた受信機を使用したレーダ装置の構成を示す概略図である。
【００７５】
図１１におけるレーダ装置は、送信機１０−１〜１０−３及び受信機２０を具備する。送信機１０−１〜１０−３は、それぞれにおいて予め設定された位相符号変調波形により送信信号を符号化する。これにより、それぞれの送信機１０−１〜１０−３からは、互いに無相関関係を有した送信信号が送信されることとなる。送信機１０−１〜１０−３のうちいずれかの送信機は、送信信号を送信アンテナから空間へ向けて送信する。また、送信機１０−１〜１０−３は、それぞれの位相符号変調波形に関する符号情報を受信機２０へ通知する。
【００７６】
送信機１０−１〜１０−３のいずれかからの送信信号は、目標物Ｔで反射される。受信機２０は、目標物Ｔで反射された反射信号をＮ（Ｎは２以上の自然数）本の受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎで互いに独立して受信する。受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎには、受信装置２４−１〜２４−Ｎがそれぞれ接続されている。受信装置２４−１〜２４−Ｎは、接続されている受信アンテナからの反射信号に基づいて目標物Ｔの検出を行う。統合部２３は、受信装置２４−１〜２４−Ｎの検出結果を統合し、目標物Ｔの有無を判定する。そして、統合部２３は、判定結果を後段へ出力する。以下では、受信装置２４−１を例に説明する。
【００７７】
図１２は、図１１の受信装置２４−１の機能構成を示すブロック図である。
【００７８】
図１２における受信装置２４−１は、受信処理部２４１及び相関受信処理装置２４２を備える。
【００７９】
受信処理部２４１は、受信アンテナ２１−１からの反射信号に対して受信処理を施す。この受信処理により、反射信号は、中間周波数帯の信号へ変換された後、デジタル信号へ変換される。受信処理部２４１は、デジタル信号を、相関受信処理装置２４２へ供給する。ここで、本実施形態において、相関受信処理装置２４２へ供給されたデジタル信号を信号行列Ｘとし、信号行列Ｘは、送信機１０−１からの送信信号に対応する入力信号ＳＡ、送信機１０−２からの送信信号に対応する入力信号ＳＢ、又は、送信機１０−３からの送信信号に対応する入力信号ＳＣのいずれかであるとする。また、相関受信処理装置２４２には、送信機１０−１からの符号情報行列Ａ、送信機１０−２からの符号情報行列Ｂ、及び、送信機１０−３からの符号情報行列Ｃが通知される。
【００８０】
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る相関受信処理装置２４２の機能構成を示すブロック図である。なお、ここでは、信号ＳＡのサイドローブを抑圧し、信号ＳＡをパルス圧縮する相関受信処理装置２４２を例に説明する。
【００８１】
相関受信処理装置２４２は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２４２１、サイドローブフリー係数算出部２４２２、ＦＦＴ部２４２３、サイドローブ抑圧部２４２４及びＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２４２５を具備する。
【００８２】
入力信号行列Ｘは、ＦＦＴ部２４２１及びサイドローブフリー係数算出部２４２２へ供給される。
【００８３】
ＦＦＴ部２４２１は、受信処理部２４１から信号行列Ｘを受け取り、ＦＦＴポイント数Ｎｆに合わせて０付加した信号行列Ｘｚに対してＦＦＴ処理を施す。信号行列Ｘｚは、第１の実施形態における式（１）で示される。ＦＦＴ部２４２１は、式（２）により導出される信号をサイドローブ抑圧部２４２４へ出力する。
【００８４】
サイドローブフリー係数算出部２４２２は、受信処理部２４１からの入力信号行列Ｘと、送信機１０−１〜１０−３からの符号情報行列Ａ〜Ｃを受け取る。サイドローブフリー係数算出部２４２２は、信号ＳＢを抑圧するための抑圧ウェイト行列ＷＢ’と、信号ＳＣを抑圧するための抑圧ウェイト行列ＷＣ’とを算出する。抑圧ウェイト行列ＷＢ’は、式（３１）により導出される。
【数２２】
【００８５】
ここで、抑圧ウェイト行列ＷＢは、式（１０）により求められる。また、行列Ａｃａｌ１は、式（３２）により求められる。
【数２３】
【００８６】
また、抑圧ウェイト行列ＷＣ’は、式（３４）により導出される。
【数２４】
【００８７】
ここで、抑圧ウェイト行列ＷＣは、式（１１）により求められる。また、行列Ａｃａｌ２は、式（３５）により求められる。
【数２５】
【００８８】
サイドローブフリー係数行列Ｈｄｚは、式（３１）により導出される抑圧ウェイト行列ＷＢ’と、式（３４）により導出される抑圧ウェイト行列ＷＣ’とから、式（３７）により導出される。
【数２６】
【００８９】
サイドローブフリー係数算出部２４２２は、式（３７）により導出したサイドローブフリー係数行列ＨｄｚをＦＦＴ部２４２３へ出力する。ＦＦＴ部２４２３は、サイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを周波数領域の係数行列に変換し、サイドローブ抑圧部２４２４へ出力する。
【００９０】
サイドローブ抑圧部２４２４は、ＦＦＴ部２４２３からのサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを相関係数として、ＦＦＴ部２４２１からの信号行列Ｘｚに対してパルス圧縮処理を行う。これにより、信号ＳＢ，ＳＣが抑圧され、かつ、信号ＳＡのサイドローブが抑圧される。サイドローブ抑圧部２４２４は、サイドローブを抑圧した信号をＩＦＦＴ部２４２５へ出力する。
【００９１】
ＩＦＦＴ部２４２５は、サイドローブ抑圧部２４２４からの信号を時間領域の信号に変換し、式（３８）に示す信号を出力する。
【数２７】
【００９２】
次に、相関受信処理装置２４２によるサイドローブフリー及びパルス圧縮のシミュレーション結果を図１４に示す。図１４は、本発明に係る相関受信処理装置２４２を駆動させた場合の、信号行列Ｘにおける自己相関特性及び相互相関特性を示す図である。なお、当シミュレーションにおいては、入力信号は、フランク補間符号により符号化されている。図１５は、このときのパラメータ諸元を示す。この結果から、本実施形態に係る相関受信処理装置２４２に入力信号行列Ｘとして信号ＳＡが入力された場合、信号ＳＡのサイドローブフリー及びパルス圧縮が行われることが確認できる。そして、信号ＳＡのピーク利得も良好であることが確認できる。
【００９３】
以上のように、上記第３の実施形態では、サイドローブフリー係数算出部２４２２において、入力信号行列Ｘ及び符号情報行列Ａ〜Ｃを参照して、信号ＳＡのサイドローブを抑圧するためのサイドローブフリー係数を算出するようにしている。これにより、例えば、入力信号行列Ｘとして信号ＳＡを受信した場合、信号ＳＡのサイドローブを抑圧し、かつ、信号ＳＡをパルス圧縮するサイドローブフリー係数が自動的に算出される。一方、入力信号行列Ｘとして信号ＳＢ，ＳＣを受信した場合には、式（３１）のＷＢ成分、又は、式（３４）のＷＣ成分により、サイドローブフリー係数は零と算出される。つまり、相関受信処理装置２４２は、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望信号として設定した信号のみのサイドローブの抑圧及びその信号のみのパルス圧縮を行うこととなる。
【００９４】
また、信号ＳＢを受信しようとする場合には、信号ＳＢを受信する旨を設定するのみで、信号ＳＢに対応したサイドローブフリー係数が自動的に算出されることとなる。つまり、本実施形態による相関受信処理装置によれば、新たに選択した所望信号に対応した符号情報を改めて設定する必要はなく、入力信号行列Ｘに基づいてサイドローブフリー係数が自動的に算出されることとなる。
【００９５】
したがって、本発明に係る相関受信処理装置では、異なる送信機からの信号を受信しようとする場合にユーザの負担を軽減させることができる。
【００９６】
［その他の実施形態］
上記各実施形態では、送信機１０が３機使用される例について説明したが、送信機１０の数は３機に限定される訳ではない。
【００９７】
また、上記各実施形態では、相関受信処理装置２２３，２４２を用いた受信機２０が、ＭＩＭＯレーダ装置で使用される例について説明したが、本発明は、これに限定される訳ではない。例えば、相関受信処理装置は、マルチスタティックレーダ装置で使用される受信機に用いられる場合であっても構わない。
【００９８】
さらに、この発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１０−１〜１０−３…送信機
１１−１〜１１−３…送信アンテナ
２０…受信機
２１−１〜２１−Ｎ…受信アンテナ
２２−１〜２２−Ｎ，２４−１〜２４−Ｎ…受信装置
２２１，２４１…受信処理部
２２２…分配部
２２３−１〜２２３−３，２４２…相関受信処理装置
２２３１，２４２１…ＦＦＴ部
２２３２，２２３８…不要信号抑圧部
２２３２１，２２３８１…第１の抑圧部
２２３２２，２２３８２…第２の抑圧部
２２３３…抑圧ウェイト算出部
２２３３１…第１の算出部
２２３３２…第２の算出部
２２３４，２４２２…サイドローブフリー係数算出部
２２３５，２４２３…ＦＦＴ部
２２３６，２４２４…サイドローブ抑圧部
２２３７，２４２５…ＩＦＦＴ部
２２３８１１…第１のウェイト係数乗算部
２２３８１２…第１の補正係数乗算部
２２３８２１…第２のウェイト係数乗算部
２２３８２２…第２の補正係数乗算部
２２３９…補正係数乗算部
２２３９１…第３の算出部
２２３９２…第４の算出部
２３…統合部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）方式のレーダ装置に搭載される受信機に用いられる相関受信処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置において、受信信号におけるレンジサイドローブをフリー（零に抑圧）にすることで目標の誤検出を低減するサイドローブフリー方式が提案されている（例えば、非特許文献１及び２参照）。このサイドローブフリー方式を用いたレーダ装置では、送信信号の符号情報に基づいてサイドローブフリー係数が算出される。そして、このサイドローブフリー係数を相関係数として、受信信号に対するパルス圧縮処理が行われる。これにより、所定のレンジでパルスが圧縮され急峻なピークが発生すると共に、その他のレンジではサイドローブが零に抑圧（又は低減）されることとなる。
【０００３】
しかしながら、上記サイドローブフリー方式は、モノスタティック又はバイスタティックのようなレーダ形態において、想定される電波環境に自装置の信号のみが存在する場合に有用な手法と言える。一方、マルチスタティックレーダ及び、近年研究が盛んなＭＩＭＯレーダのようなレーダ形態では、複数種類の信号が空間中を伝搬する。通常、このようなマルチスタティックレーダ及びＭＩＭＯレーダのようなレーダ形態では、送信機同士は、空間的に干渉しない送信信号を送信する。また、受信側では、送信機数に相当する無相関信号を分離し、個別に処理する必要がある。このような状況においては、従来のサイドローブフリー方式を利用したレーダ装置では、自装置の信号におけるサイドローブは抑圧可能であるが、他の信号による影響を受けてしまうという問題がある。
【０００４】
また、従来のサイドローブフリー方式を利用したレーダ装置で用いられる受信機では、受信可能な符号情報が予め設定されており、その符号情報に従った送信信号のみを受信するようになっている。しかしながら、マルチスタティックレーダ及びＭＩＭＯレーダのようなレーダ形態においては、各送信機からの送信信号が空間的に干渉しないようにするため、送信機毎に符号情報が予め設定されている。そのため、従来の受信機により、設定外の送信機からの信号を受信しようとする場合、対応した符号情報を手動で再設定しなければならず、ユーザの負担となっていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】E. Fisher, A. H. Heimovich, "Spatial diversity in radar - models and detection Performance," IEEE Trans. On Signal Processing, vol. 54, no. 3, pp. 823-838
【非特許文献２】E. Fisher, A. H. Heimovich, "Performance of MIMO Radar System: Advantages of Angular Diversity," IEEE Trans. On Signal Processing, 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来のサイドローブフリー方式を利用したレーダ装置では、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合に、所望する信号におけるサイドローブは抑圧可能であるが、他の信号による影響を受けてしまうという問題があった。また、異なる送信機からの信号を受信しようとする場合には、符号情報を手動で再設定しなければならないため、ユーザの負担となっていた。
【０００７】
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望外の信号を抑圧し、かつ、所望信号のサイドローブを抑圧することが可能であり、また、異なる送信機からの信号を受信しようとする場合にユーザの負担を軽減させることが可能な相関受信処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る相関受信処理装置は、レーダ装置における受信機に用いられ、前記レーダ装置では、複数の送信機がそれぞれの符号化方式で無線信号を符号化して空間へ送信し、前記受信機が前記複数の無線信号が目標物により反射された反射信号を受信する相関受信処理装置において、前記反射信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を施すＦＦＴ部であって、前記反射信号は前記複数の無線信号のうち特定信号についての特定成分と、前記複数の無線信号のうち前記特定信号以外の不要信号についての不要成分とを含むＦＦＴ部と、前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記ＦＦＴ後の信号における前記不要成分を零に抑圧するための抑圧ウェイトを算出する抑圧ウェイト算出部と、前記ＦＦＴ後の信号に対して、前記抑圧ウェイトを掛け合わせ、前記不要成分を抑圧した抑圧信号を生成する不要信号抑圧部と、前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記抑圧信号における前記特定成分に含まれるサイドローブを抑圧するためのサイドローブフリー係数を算出するサイドローブフリー係数算出部と、前記抑圧信号に対して、前記サイドローブフリー係数を掛け合わせることで、前記サイドローブを抑圧するサイドローブ抑圧部とを具備する。
【０００９】
上記構成による相関受信処理装置では、不要信号抑圧部で不要成分を零に抑圧する。そして、不要信号抑圧部からの信号に対して、不要成分の抑圧ウェイトを考慮したサイドローブフリー係数を掛け合わせる。これにより、不要成分を抑圧し、かつ、特定信号のサイドローブを抑圧することが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る相関受信処理装置は、レーダ装置における受信機に用いられ、前記レーダ装置では、複数の送信機がそれぞれの符号化方式で無線信号を符号化して空間へ送信し、前記受信機が前記複数の無線信号が目標物により反射された反射信号を受信する相関受信処理装置において、前記反射信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を施すＦＦＴ部であって、前記反射信号は前記複数の無線信号のうち特定信号についての特定成分又は、前記複数の無線信号のうち前記特定信号以外の不要信号についての不要成分を含むＦＦＴ部と、前記反射信号が前記特定成分である場合は、前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記ＦＦＴ後の信号における前記特定成分に含まれるサイドローブを抑圧するための第１のサイドローブフリー係数を算出し、前記反射信号が前記不要成分である場合は、前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記不要成分を抑圧するための第２のサイドローブフリー係数を算出するサイドローブフリー係数算出部と、前記ＦＦＴ後の信号に対して、前記第１のサイドローブフリー係数を掛け合わせることで前記サイドローブを抑圧し、又は、前記第２のサイドローブフリー係数を掛け合わせることで前記不要成分を抑圧するサイドローブ抑圧部とを具備する。
【００１１】
上記構成による相関受信処理装置では、反射信号及び複数の無線信号の符号情報を参照し、特定成分を含む反射信号が受信された場合には、その信号の符号化方式に基づいて自動的に第１のサイドローブフリー係数を算出し、特定成分のサイドローブを抑圧する。一方、不要成分を含む反射信号が受信された場合には、その信号の符号化方式に基づいて自動的に第２のサイドローブフリー係数を算出し、不要成分を抑圧するようにしている。これにより、所望信号を他の信号に切り替えた場合であっても、その信号に対応した符号化方式を改めて設定しなくとも、自動的にサイドローブフリー係数が算出され、所望信号のサイドローブが抑圧されることとなる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望外の信号を抑圧し、かつ、所望信号のサイドローブを抑圧することが可能であり、また、異なる送信機からの信号を受信しようとする場合にユーザの負担を軽減させることが可能な相関受信処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る相関受信処理装置を用いた受信機を使用したレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】図１の受信機における受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図２の相関受信処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】図３の相関受信処理装置を駆動させない場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】図３の相関受信処理装置を駆動させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】図４及び図５のシミュレーションにおけるパラメータ諸元を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る相関受信処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図８】図７のＡｃａｌ１の導出の概念を示す図である。
【図９】図７の相関受信処理装置を駆動させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】図９のシミュレーションにおけるパラメータ諸元を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る相関受信処理装置を用いた受信機を使用したレーダ装置の構成を示す図である。
【図１２】図１１の受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２の相関受信処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３の相関受信処理装置を駆動させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】図１４のシミュレーションにおけるパラメータ諸元を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明に係る相関受信処理装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る相関受信処理装置を用いた受信機を使用したレーダ装置の構成を示す概略図である。
【００１６】
図１におけるレーダ装置は、送信機１０−１〜１０−３及び受信機２０を具備する。送信機１０−１〜１０−３は、それぞれにおいて予め設定された位相符号変調波形により信号を符号化する。これにより、それぞれの送信機１０−１〜１０−３からは、互いに無相関関係を有した送信信号が送信されることとなる。送信機１０−１〜１０−３は、送信信号を送信アンテナ１１−１〜１１−３から空間へ向けて送信する。また、送信機１０−１〜１０−３は、それぞれの位相符号変調波形に関する符号情報を受信機２０へ通知する。
【００１７】
３系統の送信信号は、目標物Ｔで反射される。受信機２０は、目標物Ｔで反射された反射信号をＮ（Ｎは２以上の自然数）本の受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎで互いに独立して受信する。受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎには、受信装置２２−１〜２２−Ｎがそれぞれ接続されている。受信装置２２−１〜２２−Ｎは、接続されている受信アンテナからの反射信号に基づいて目標物Ｔの検出を行う。統合部２３は、受信装置２２−１〜２２−Ｎの検出結果を統合し、目標物Ｔの有無を判定する。そして、統合部２３は、判定結果を後段へ出力する。以下では、受信装置２２−１を例に説明する。
【００１８】
図２は、図１の受信機２０における受信装置２２−１の機能構成を示すブロック図である。
【００１９】
図２における受信装置２２−１は、受信処理部２２１、分配部２２２及び相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３を備える。なお、相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３の数は、送信機１０−１〜１０−３からの送信信号の数に対応する。
【００２０】
受信処理部２２１は、受信アンテナ２１−１からの反射信号に対して受信処理を施す。この受信処理により、反射信号は、中間周波数帯の信号へ変換された後、デジタル信号へ変換される。
【００２１】
分配部２２２は、受信処理部２２１からのデジタル信号を三つに分配する。分配部２２２は、分配したデジタル信号を、相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３へそれぞれ供給する。ここで、本実施形態において、相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３へ供給されたデジタル信号を信号行列Ｘとし、信号行列Ｘには、送信機１０−１からの送信信号に対応する入力信号ＳＡ、送信機１０−２からの送信信号に対応する入力信号ＳＢ、及び、送信機１０−３からの送信信号に対応する入力信号ＳＣが含まれているとする。また、相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３には、送信機１０−１からの符号情報行列Ａ、送信機１０−２からの符号情報行列Ｂ、及び、送信機１０−３からの符号情報行列Ｃが通知される。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る相関受信処理装置２２３−１の機能構成を示すブロック図である。相関受信処理装置２２３−１〜２２３−３は、同様の構成を採り、それぞれが入力信号ＳＡ，ＳＢ，ＳＣのいずれかに対してパルス圧縮を行うようになっている。以下では、入力信号ＳＡについてのパルス圧縮を行う相関受信処理装置２２３−１について説明する。
【００２３】
相関受信処理装置２２３−１は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２２３１、不要信号抑圧部２２３２、抑圧ウェイト算出部２２３３、サイドローブフリー係数算出部２２３４、ＦＦＴ部２２３５、サイドローブ抑圧部２２３６及びＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２２３７を具備する。
【００２４】
ＦＦＴ部２２３１は、分配部２２２から信号行列Ｘを受け取り、ＦＦＴポイント数Ｎｆに合わせて０付加した信号行列Ｘｚに対してＦＦＴ処理を施す。信号行列Ｘｚは、式（１）に示される。
【数１】
【００２５】
ここで、Ｎは符号系列長を示す。ＦＦＴ部２２３１は、式（２）により導出される信号を不要信号抑圧部２２３２へ出力する。
【数２】
【００２６】
ここで、行列Ｑは式（３）に示すＦＦＴ演算マトリクスを表し、Ｔは行列の転置を表す。
【数３】
【００２７】
抑圧ウェイト算出部２２３３は、送信機１０−２からの符号情報行列Ｂ及び送信機１０−３からの符号情報行列Ｃを受け取る。ここで、本実施形態では、符号情報行列Ａ、符号情報行列Ｂ及び符号情報行列Ｃを、式（４）〜（６）のように定義する。
【数４】
【００２８】
また、符号情報行列Ａ〜Ｃは、ＦＦＴポイントＮｆに合わせて、式（７）〜（９）のように０付加が行われる。
【数５】
【００２９】
抑圧ウェイト算出部２２３３は、第１の算出部２２３３１及び第２の算出部２２３３２を備える。第１の算出部２２３３１は、符号情報行列Ｂに基づいて、入力信号ＳＢを零に抑圧する抑圧ウェイト行列ＷＢを式（１０）により導出する。
【数６】
【００３０】
第１の算出部２２３３１は、抑圧ウェイト行列ＷＢを不要信号抑圧部２２３２及び第２の算出部２２３３２へ出力する。
【００３１】
第２の算出部２２３３２は、第１の算出部２２３３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢと、符号情報行列Ｃとに基づいて、入力信号ＳＣの抑圧ウェイト行列ＷＣを算出する。ここで、入力信号ＳＣの抑圧ウェイト行列ＷＣは、信号ＳＣが抑圧ウェイト行列ＷＢと掛け合わされた状態を抑圧するように、式（１１）により導出される。
【数７】
【００３２】
第２の算出部２２３３２は、抑圧ウェイト行列ＷＣを不要信号抑圧部２２３２へ出力する。
【００３３】
不要信号抑圧部２２３２は、第１の抑圧部２２３２１及び第２の抑圧部２２３２２を備える。第１の抑圧部２２３２１は、ＦＦＴ部２２３１からの信号に対して、第１の算出部２２３３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢを掛け合わせる。これにより、入力信号行列Ｘにおける信号ＳＢの成分が零に抑圧される。第１の抑圧部２２３２１は、式（１２）に示す信号を第２の抑圧部２２３２２へ出力する。
【数８】
【００３４】
第２の抑圧部２２３２２は、第１の抑圧部２２３２１からの信号に対して、第２の算出部２２３３２からの抑圧ウェイト行列ＷＣを掛け合わせる。これにより、入力信号行列Ｘにおける信号ＳＣの成分が零に抑圧される。第２の抑圧部２２３２２は、式（１３）に示す信号をサイドローブ抑圧部２２３６へ出力する。
【数９】
【００３５】
サイドローブフリー係数算出部２２３４は、符号情報行列Ａ〜Ｃに基づいて、不要信号抑圧部２２３２からの信号に含まれる信号ＳＡの信号成分のサイドローブを抑圧するための、自己相関のサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを算出する。ここで、ＩＦＦＴ部２２３７からの出力行列ｙｍを、メインローブ近傍±Ｎｘポイントまでのサイドローブを抑圧した信号として、式（１４）で与える。
【数１０】
【００３６】
出力行列ｙｍは、ＦＦＴポイントＮｆに合わせて、式（１５）のように０付加される。
【数１１】
【００３７】
サイドローブフリー行列係数Ｈｄｚは、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣが掛け合わされた入力信号行列Ｘの状態を考慮し、かつ、Ｓ／Ｎロスを最小化するように、式（１７）により導出される。
【数１２】
【００３８】
ここで、＊は複素共役を示す。サイドローブフリー係数算出部２２３４は、式（１７）により算出したサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを、ＦＦＴ部２２３５へ出力する。ＦＦＴ部２２３５は、サイドローブフリー係数行列ＨｄｚにＦＦＴ処理を施すことにより、係数行列Ｈｄｚを周波数領域の係数行列に変換する。ＦＦＴ部２２３５は、ＦＦＴ処理後の係数行列Ｈｄｚをサイドローブ抑圧部２２３６へ出力する。
【００３９】
サイドローブ抑圧部２２３６は、ＦＦＴ部２２３５からのサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを相関係数として、不要信号抑圧部２２３２からの信号に対してパルス圧縮処理を行う。これにより、不要信号抑圧部２２３２からの信号に含まれる入力信号ＳＡのサイドローブが抑圧される。サイドローブ抑圧部２２３６は、サイドローブを抑圧した信号をＩＦＦＴ部２２３７へ出力する。
【００４０】
ＩＦＦＴ部２２３７は、サイドローブ抑圧部２２３６からの信号に対してＩＦＦＴ処理を行い、時間領域の信号に変換する。ＩＦＦＴ部２２３７は、ＩＦＦＴ処理した信号を後段へ出力する。
【００４１】
次に、相関受信処理装置２２３によるサイドローブフリー及びパルス圧縮のシミュレーション結果を図４及び図５に示す。なお、当シミュレーションにおいては、入力信号は、フランク補間符号により符号化されている。また、図６は、このシミュレーションにおけるパラメータ諸元を示す。
【００４２】
図４は、本発明に係る相関受信処理装置２２３を駆動させない場合の、信号行列Ｘにおける自己相関特性及び相互相関特性を示す図である。図５は、本発明に係る相関受信処理装置２２３を駆動させた場合の、信号行列Ｘにおける自己相関特性及び相互相関特性を示す図である。図５により、相関受信処理装置２２３を駆動させることにより、自己相関のＰＳＬ（Peak Sidelobe Level）を低減すると共に、相互相関を零に低減できていることが確認できる。
【００４３】
以上のように、上記一実施形態では、不要信号抑圧部２２３２で、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣにより不要信号ＳＢ，ＳＣを零に抑圧する。そして、不要信号抑圧部２２３２からの信号に対して、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣを考慮したサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを掛け合わせるようにしている。これにより、信号ＳＢ，ＳＣを抑圧し、かつ、信号ＳＡのサイドローブを抑圧することが可能となる。
【００４４】
したがって、本発明に係る相関受信処理装置によれば、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望外の信号を抑圧し、かつ、所望信号のサイドローブを抑圧することができる。
【００４５】
なお、上記第１の実施形態では、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢ，ＳＣが含まれる例について説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢが含まれる場合であっても構わない。この場合、不要信号抑圧部２２３２は、第１の抑圧部２２３２１のみ備え、抑圧ウェイト算出部２２３３の第１の算出部２２３３１から出力される抑圧ウェイト行列ＷＢに基づいて、信号成分ＳＢを抑圧することとなる。
【００４６】
また、例えば、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが含まれていても構わない。この場合、抑圧ウェイト算出部２２３３は、抑圧ウェイト行列ＷＤを算出する算出部をさらに備える。そして、不要信号抑圧部２２３２は、入力信号行列Ｘにこの抑圧ウェイト行列ＷＤを掛け合わせることで、信号成分ＳＤを抑圧する。
【００４７】
［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係る相関受信処理装置２２３の機能構成を示すブロック図である。なお、本実施形態においては、入力信号ＳＡについてのパルス圧縮を行う相関受信処理装置２２３について説明する。また、図７において図３と共通する部分には同じ符号を付して説明する。
【００４８】
図７における相関受信処理装置２２３は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２２３１、不要信号抑圧部２２３８、抑圧ウェイト算出部２２３３、補正係数算出部２２３９、サイドローブフリー係数算出部２２３４、ＦＦＴ部２２３５、サイドローブ抑圧部２２３６及びＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２２３７を具備する。
【００４９】
抑圧ウェイト算出部２２３３は、第１の算出部２２３３１及び第２の算出部２２３３２を備える。第１の算出部２２３３１は、送信機１０−２からの符号情報行列Ｂに基づいて、入力信号ＳＢの抑圧ウェイト行列ＷＢを、第１の実施形態における式（１０）により算出する。そして、第１の算出部２２３３１は、抑圧ウェイト行列ＷＢを不要信号抑圧部２２３８、第２の算出部２２３３２及び補正係数算出部２２３９へ出力する。
【００５０】
第２の算出部２２３３２は、第１の算出部２２３３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢと、送信機１０−３からの符号情報行列Ｃとに基づいて、入力信号ＳＣの抑圧ウェイト行列ＷＣを、第１の実施形態における式（１１）により算出する。ここで、入力信号ＳＣの抑圧ウェイト行列ＷＣは、信号ＳＣが抑圧ウェイト行列ＷＢと掛け合わされた状態を抑圧するように算出される。第２の算出部２２３３２は、抑圧ウェイト行列ＷＣを不要信号抑圧部２２３８及び補正係数算出部２２３９へ出力する。
【００５１】
補正係数算出部２２３９は、第３の算出部２２３９１と第４の算出部２２３９２とを備える。第３の算出部２２３９１は、送信機１０−１からの符号情報行列Ａと、第１の算出部２２３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢとから補正係数行列Ａｃａｌ１を算出する。補正係数行列Ａｃａｌ１は、抑圧ウェイト行列ＷＢを入力信号行列Ｘに掛け合わせることにより生じた、所望信号である信号ＳＡの信号成分の変化を補正するものである。図８は、補正係数行列Ａｃａｌ１の導出の概念図である。
【００５２】
抑圧ウェイト行列ＷＢが掛け合わされる前の信号ＳＡの信号状態行列ｑと、抑圧ウェイト行列ＷＢが掛け合わされた後の信号ＳＡの信号状態行列ｐとを符号情報行列Ａを用いて、以下のように定義する。
【数１３】
【００５３】
これにより、補正係数行列Ａｃａｌ１の振幅ｓ及び位相φは、式（２０）、（２１）によりそれぞれ求められる。
【数１４】
【００５４】
ここで、ｒｅａｌ（）は括弧内の要素の実数部を示し、ｉｍａｇ（）は括弧内の要素の虚数部を示す。これにより、補正係数行列Ａｃａｌ１は、式（２２）により求められる。
【数１５】
【００５５】
第３の算出部２２３９１は、補正係数行列Ａｃａｌ１を不要信号抑圧部２２３８へ出力する。
【００５６】
第４の算出部２２３９２は、送信機１０−１からの符号情報行列Ａと、第２の算出部２２３３２からの抑圧ウェイト行列ＷＣとから補正係数行列Ａｃａｌ２を算出する。補正係数行列Ａｃａｌ２は、抑圧ウェイト行列ＷＣを入力信号行列Ｘに掛け合わせることにより生じた、所望信号である信号ＳＡの信号成分の変化を補正するものである。抑圧ウェイト行列ＷＣが掛け合わされる前の信号ＳＡの信号状態行列ｑ’と、抑圧ウェイト行列ＷＣが掛け合わされた後の信号ＳＡの信号状態行列ｐ’とを符号情報行列Ａを用いて、以下のように定義する。
【数１６】
【００５７】
これにより、補正係数行列Ａｃａｌ２の振幅ｓ’及び位相φ’は、式（２５）、（２６）によりそれぞれ導出される。
【数１７】
【００５８】
これにより、補正係数行列Ａｃａｌ２は、式（２７）により求められる。
【数１８】
【００５９】
第４の算出部２２３９２は、補正係数行列Ａｃａｌ２を不要信号抑圧部２２３８へ出力する。
【００６０】
不要信号抑圧部２２３８は、第１の抑圧部２２３８１と、第２の抑圧部２２３８２とを備える。第１の抑圧部２２３８１は、第１のウェイト係数乗算部２２３８１１と、第１の補正係数乗算部２２３８１２とを備える。第１のウェイト係数乗算部２２３８１１は、ＦＦＴ部２２３１からの信号に対して、第１の算出部２２３３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢを掛け合わせる。これにより、入力信号行列Ｘにおける信号ＳＢの成分が零に抑圧される。
【００６１】
第１の補正係数乗算部２２３８１２は、第１のウェイト係数乗算部２２３８１１からの信号に対して、第３の算出部２２３９１からの補正係数行列Ａｃａｌ１を掛け合わせる。これにより、抑圧ウェイト行列ＷＢを掛け合わせた後の信号ＳＡの変化が補正される。
【００６２】
第１の抑圧部２２３８１における抑圧係数行列ＷＢ’は、抑圧ウェイト行列ＷＢと、補正係数行列Ａｃａｌ１とから式（２８）のように示される。
【数１９】
【００６３】
第２の抑圧部２２３８２は、第２のウェイト係数乗算部２２３８２１と、第２の補正係数乗算部２２３８２２とを備える。第２のウェイト係数乗算部２２３８２１は、第１の抑圧部２２３８２からの信号に対して、第２の算出部２２３３２からの抑圧ウェイト行列ＷＣを掛け合わせる。これにより、入力信号行列Ｘにおける信号ＳＣの成分が零に抑圧される。
【００６４】
第２の補正係数乗算部２２３８２２は、第２のウェイト係数乗算部２２３８２１からの信号に対して、第４の算出部２２３９２からの補正係数行列Ａｃａｌ２を掛け合わせる。これにより、抑圧ウェイト行列ＷＣを掛け合わせた後の信号ＳＡの変化が補正される。
【００６５】
第２の抑圧部２２３８２における抑圧係数行列ＷＣ’は、抑圧ウェイト行列ＷＣと、補正係数行列Ａｃａｌ２とから式（２９）のように示される。
【数２０】
【００６６】
サイドローブ抑圧部２２３６は、ＦＦＴ部２２３５からのサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを相関係数として、不要信号抑圧部２２３８からの信号に対してパルス圧縮処理を行う。これにより、不要信号抑圧部２２３８からの信号に含まれる入力信号ＳＡのサイドローブが抑圧される。サイドローブ抑圧部２２３６は、サイドローブを抑圧した信号をＩＦＦＴ部２２３７へ出力する。
【００６７】
ＩＦＦＴ部２２３７は、サイドローブ抑圧部２２３６からの信号に対してＩＦＦＴ処理を行い、時間領域の信号に変換する。ＩＦＦＴ部２２３７は、ＩＦＦＴ処理した信号を後段へ出力する。これにより、相関受信処理装置２２３によるパルス圧縮結果行列ｙｍｚは、式（３０）により求められる。
【数２１】
【００６８】
次に、相関受信処理装置２２３によるサイドローブフリー及びパルス圧縮のシミュレーション結果を図９に示す。図９は、本発明に係る相関受信処理装置２２３を駆動させた場合の、信号行列Ｘにおける自己相関特性及び相互相関特性を示す図である。なお、当シミュレーションにおいては、入力信号は、フランク補間符号により符号化されている。図１０は、このときのパラメータ諸元を示す。この結果から、本実施形態に係る相関受信処理装置２２３によるサイドローブフリーパルス圧縮方式によっては、不要信号ＳＢ，ＳＣの抑圧を実現すると共に、信号ＳＡのピーク利得も良好であることが確認できる。
【００６９】
以上のように、上記一実施形態では、補正係数行列Ａｃａｌ１，Ａｃａｌ２に基づいて、抑圧ウェイト行列ＷＢ，ＷＣによる信号ＳＡの変化を補正するようにしている。これにより、不要信号ＳＢ，ＳＣを抑圧する際に、所望信号ＳＡに与える変化を補正することが可能となるため、サイドローブフリー係数を相関係数としてパルス圧縮を行う際に、良好なピーク利得を得ることが可能となる。
【００７０】
したがって、本発明に係る相関受信処理装置によれば、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望外の信号を抑圧し、かつ、所望信号のサイドローブを抑圧することができる。
【００７１】
なお、上記第２の実施形態では、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢ，ＳＣが含まれる例について説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢが含まれる場合であっても構わない。この場合、不要信号抑圧部２２３８は、第１の抑圧部２２３８１のみ備え、第１の算出部２２３３１からの抑圧ウェイト行列ＷＢ及び、第３の算出部２２３９１からの補正係数行列Ａｃａｌ１に基づいて、信号成分ＳＢを抑圧することとなる。
【００７２】
また、例えば、入力信号行列Ｘに信号成分ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤが含まれていても構わない。この場合、抑圧ウェイト算出部２２３３は抑圧ウェイト行列ＷＤを算出する算出部をさらに備え、補正係数算出部２２３９は補正係数行列Ａｃａｌ３を算出する算出部をさらに備える。そして、不要信号抑圧部２２３８は、第２の抑圧部２２３８２からの信号に対して、抑圧ウェイト行列ＷＤ及び補正係数行列Ａｃａｌ３を掛け合わせることで、信号成分ＳＤを抑圧する。
【００７３】
また、上記第１及び第２の実施形態では、信号ＳＡについてサイドローブフリー及びパルス圧縮を行う相関受信処理装置を例に説明したが、信号ＳＢ又は信号ＳＣについてサイドローブフリー及びパルス圧縮を行うように設定することも可能である。
【００７４】
［第３の実施形態］
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る相関受信処理装置を用いた受信機を使用したレーダ装置の構成を示す概略図である。
【００７５】
図１１におけるレーダ装置は、送信機１０−１〜１０−３及び受信機２０を具備する。送信機１０−１〜１０−３は、それぞれにおいて予め設定された位相符号変調波形により送信信号を符号化する。これにより、それぞれの送信機１０−１〜１０−３からは、互いに無相関関係を有した送信信号が送信されることとなる。送信機１０−１〜１０−３のうちいずれかの送信機は、送信信号を送信アンテナから空間へ向けて送信する。また、送信機１０−１〜１０−３は、それぞれの位相符号変調波形に関する符号情報を受信機２０へ通知する。
【００７６】
送信機１０−１〜１０−３のいずれかからの送信信号は、目標物Ｔで反射される。受信機２０は、目標物Ｔで反射された反射信号をＮ（Ｎは２以上の自然数）本の受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎで互いに独立して受信する。受信アンテナ２１−１〜２１−Ｎには、受信装置２４−１〜２４−Ｎがそれぞれ接続されている。受信装置２４−１〜２４−Ｎは、接続されている受信アンテナからの反射信号に基づいて目標物Ｔの検出を行う。統合部２３は、受信装置２４−１〜２４−Ｎの検出結果を統合し、目標物Ｔの有無を判定する。そして、統合部２３は、判定結果を後段へ出力する。以下では、受信装置２４−１を例に説明する。
【００７７】
図１２は、図１１の受信装置２４−１の機能構成を示すブロック図である。
【００７８】
図１２における受信装置２４−１は、受信処理部２４１及び相関受信処理装置２４２を備える。
【００７９】
受信処理部２４１は、受信アンテナ２１−１からの反射信号に対して受信処理を施す。この受信処理により、反射信号は、中間周波数帯の信号へ変換された後、デジタル信号へ変換される。受信処理部２４１は、デジタル信号を、相関受信処理装置２４２へ供給する。ここで、本実施形態において、相関受信処理装置２４２へ供給されたデジタル信号を信号行列Ｘとし、信号行列Ｘは、送信機１０−１からの送信信号に対応する入力信号ＳＡ、送信機１０−２からの送信信号に対応する入力信号ＳＢ、又は、送信機１０−３からの送信信号に対応する入力信号ＳＣのいずれかであるとする。また、相関受信処理装置２４２には、送信機１０−１からの符号情報行列Ａ、送信機１０−２からの符号情報行列Ｂ、及び、送信機１０−３からの符号情報行列Ｃが通知される。
【００８０】
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る相関受信処理装置２４２の機能構成を示すブロック図である。なお、ここでは、信号ＳＡのサイドローブを抑圧し、信号ＳＡをパルス圧縮する相関受信処理装置２４２を例に説明する。
【００８１】
相関受信処理装置２４２は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２４２１、サイドローブフリー係数算出部２４２２、ＦＦＴ部２４２３、サイドローブ抑圧部２４２４及びＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２４２５を具備する。
【００８２】
入力信号行列Ｘは、ＦＦＴ部２４２１及びサイドローブフリー係数算出部２４２２へ供給される。
【００８３】
ＦＦＴ部２４２１は、受信処理部２４１から信号行列Ｘを受け取り、ＦＦＴポイント数Ｎｆに合わせて０付加した信号行列Ｘｚに対してＦＦＴ処理を施す。信号行列Ｘｚは、第１の実施形態における式（１）で示される。ＦＦＴ部２４２１は、式（２）により導出される信号をサイドローブ抑圧部２４２４へ出力する。
【００８４】
サイドローブフリー係数算出部２４２２は、受信処理部２４１からの入力信号行列Ｘと、送信機１０−１〜１０−３からの符号情報行列Ａ〜Ｃを受け取る。サイドローブフリー係数算出部２４２２は、信号ＳＢを抑圧するための抑圧ウェイト行列ＷＢ’と、信号ＳＣを抑圧するための抑圧ウェイト行列ＷＣ’とを算出する。抑圧ウェイト行列ＷＢ’は、式（３１）により導出される。
【数２２】
【００８５】
ここで、抑圧ウェイト行列ＷＢは、式（１０）により求められる。また、行列Ａｃａｌ１は、式（３２）により求められる。
【数２３】
【００８６】
また、抑圧ウェイト行列ＷＣ’は、式（３４）により導出される。
【数２４】
【００８７】
ここで、抑圧ウェイト行列ＷＣは、式（１１）により求められる。また、行列Ａｃａｌ２は、式（３５）により求められる。
【数２５】
【００８８】
サイドローブフリー係数行列Ｈｄｚは、式（３１）により導出される抑圧ウェイト行列ＷＢ’と、式（３４）により導出される抑圧ウェイト行列ＷＣ’とから、式（３７）により導出される。
【数２６】
【００８９】
サイドローブフリー係数算出部２４２２は、式（３７）により導出したサイドローブフリー係数行列ＨｄｚをＦＦＴ部２４２３へ出力する。ＦＦＴ部２４２３は、サイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを周波数領域の係数行列に変換し、サイドローブ抑圧部２４２４へ出力する。
【００９０】
サイドローブ抑圧部２４２４は、ＦＦＴ部２４２３からのサイドローブフリー係数行列Ｈｄｚを相関係数として、ＦＦＴ部２４２１からの信号行列Ｘｚに対してパルス圧縮処理を行う。これにより、信号ＳＢ，ＳＣが抑圧され、かつ、信号ＳＡのサイドローブが抑圧される。サイドローブ抑圧部２４２４は、サイドローブを抑圧した信号をＩＦＦＴ部２４２５へ出力する。
【００９１】
ＩＦＦＴ部２４２５は、サイドローブ抑圧部２４２４からの信号を時間領域の信号に変換し、式（３８）に示す信号を出力する。
【数２７】
【００９２】
次に、相関受信処理装置２４２によるサイドローブフリー及びパルス圧縮のシミュレーション結果を図１４に示す。図１４は、本発明に係る相関受信処理装置２４２を駆動させた場合の、信号行列Ｘにおける自己相関特性及び相互相関特性を示す図である。なお、当シミュレーションにおいては、入力信号は、フランク補間符号により符号化されている。図１５は、このときのパラメータ諸元を示す。この結果から、本実施形態に係る相関受信処理装置２４２に入力信号行列Ｘとして信号ＳＡが入力された場合、信号ＳＡのサイドローブフリー及びパルス圧縮が行われることが確認できる。そして、信号ＳＡのピーク利得も良好であることが確認できる。
【００９３】
以上のように、上記第３の実施形態では、サイドローブフリー係数算出部２４２２において、入力信号行列Ｘ及び符号情報行列Ａ〜Ｃを参照して、信号ＳＡのサイドローブを抑圧するためのサイドローブフリー係数を算出するようにしている。これにより、例えば、入力信号行列Ｘとして信号ＳＡを受信した場合、信号ＳＡのサイドローブを抑圧し、かつ、信号ＳＡをパルス圧縮するサイドローブフリー係数が自動的に算出される。一方、入力信号行列Ｘとして信号ＳＢ，ＳＣを受信した場合には、式（３１）のＷＢ成分、又は、式（３４）のＷＣ成分により、サイドローブフリー係数は零と算出される。つまり、相関受信処理装置２４２は、空間中に複数種類の信号が伝搬されている場合であっても、所望信号として設定した信号のみのサイドローブの抑圧及びその信号のみのパルス圧縮を行うこととなる。
【００９４】
また、信号ＳＢを受信しようとする場合には、信号ＳＢを受信する旨を設定するのみで、信号ＳＢに対応したサイドローブフリー係数が自動的に算出されることとなる。つまり、本実施形態による相関受信処理装置によれば、新たに選択した所望信号に対応した符号情報を改めて設定する必要はなく、入力信号行列Ｘに基づいてサイドローブフリー係数が自動的に算出されることとなる。
【００９５】
したがって、本発明に係る相関受信処理装置では、異なる送信機からの信号を受信しようとする場合にユーザの負担を軽減させることができる。
【００９６】
［その他の実施形態］
上記各実施形態では、送信機１０が３機使用される例について説明したが、送信機１０の数は３機に限定される訳ではない。
【００９７】
また、上記各実施形態では、相関受信処理装置２２３，２４２を用いた受信機２０が、ＭＩＭＯレーダ装置で使用される例について説明したが、本発明は、これに限定される訳ではない。例えば、相関受信処理装置は、マルチスタティックレーダ装置で使用される受信機に用いられる場合であっても構わない。
【００９８】
さらに、この発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１０−１〜１０−３…送信機
１１−１〜１１−３…送信アンテナ
２０…受信機
２１−１〜２１−Ｎ…受信アンテナ
２２−１〜２２−Ｎ，２４−１〜２４−Ｎ…受信装置
２２１，２４１…受信処理部
２２２…分配部
２２３−１〜２２３−３，２４２…相関受信処理装置
２２３１，２４２１…ＦＦＴ部
２２３２，２２３８…不要信号抑圧部
２２３２１，２２３８１…第１の抑圧部
２２３２２，２２３８２…第２の抑圧部
２２３３…抑圧ウェイト算出部
２２３３１…第１の算出部
２２３３２…第２の算出部
２２３４，２４２２…サイドローブフリー係数算出部
２２３５，２４２３…ＦＦＴ部
２２３６，２４２４…サイドローブ抑圧部
２２３７，２４２５…ＩＦＦＴ部
２２３８１１…第１のウェイト係数乗算部
２２３８１２…第１の補正係数乗算部
２２３８２１…第２のウェイト係数乗算部
２２３８２２…第２の補正係数乗算部
２２３９…補正係数乗算部
２２３９１…第３の算出部
２２３９２…第４の算出部
２３…統合部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ装置における受信機に用いられ、前記レーダ装置では、複数の送信機がそれぞれの符号化方式で無線信号を符号化して空間へ送信し、前記受信機が前記複数の無線信号が目標物により反射された反射信号を受信する相関受信処理装置において、
前記反射信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を施すＦＦＴ部であって、前記反射信号は前記複数の無線信号のうち特定信号についての特定成分と、前記複数の無線信号のうち前記特定信号以外の不要信号についての不要成分とを含むＦＦＴ部と、
前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記ＦＦＴ後の信号における前記不要成分を零に抑圧するための抑圧ウェイトを算出する抑圧ウェイト算出部と、
前記ＦＦＴ後の信号に対して、前記抑圧ウェイトを掛け合わせ、前記不要成分を抑圧した抑圧信号を生成する不要信号抑圧部と、
前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記抑圧信号における前記特定成分に含まれるサイドローブを抑圧するためのサイドローブフリー係数を算出するサイドローブフリー係数算出部と、
前記抑圧信号に対して、前記サイドローブフリー係数を掛け合わせることで、前記サイドローブを抑圧するサイドローブ抑圧部と
を具備する相関受信処理装置。
【請求項２】
前記不要信号は、第１の不要信号と第２の不要信号とを含み、
前記不要成分は、第１の不要成分と第２の不要成分とを含み、
前記抑圧ウェイト算出部は、第１の算出部と第２の算出部とを備え、
前記不要信号抑圧部は、第１の抑圧部と第２の抑圧部とを備え、
前記第１の算出部は、前記第１の不要信号の符号化方式に基づいて、前記ＦＦＴ後の信号における前記第１の不要成分を零に抑圧するための第１の抑圧ウェイトを算出し、
前記第１の抑圧部は、前記ＦＦＴ後の信号に対して前記第１の抑圧ウェイトを掛け合わせ、前記第２の抑圧部へ出力し、
前記第２の算出部は、前記第２の不要信号の符号化方式及び前記第１の抑圧ウェイトに基づいて、前記第１の抑圧部からの信号における前記第２の不要成分を零に抑圧するための第２の抑圧ウェイトを算出し、
前記第２の抑圧部は、前記第１の抑圧部からの信号に前記第２の抑圧ウェイトを掛け合わせ、前記抑圧信号を生成することを特徴とする請求項１記載の相関受信処理装置。
【請求項３】
前記抑圧ウェイトを前記ＦＦＴ後の信号に掛け合わせることにより生じる前記特定成分の状態変化を補正するための補正係数を、前記特定信号の符号化方式と前記抑圧ウェイトとに基づいて算出する補正係数算出部をさらに具備し、
前記不要信号抑圧部は、前記抑圧ウェイトを掛け合わせた後の信号に対して、前記補正係数をさらに掛け合わせることを特徴とする請求項１記載の相関受信処理装置。
【請求項４】
前記第１の抑圧ウェイトを前記ＦＦＴ後の信号に掛け合わせることにより生じる前記特定成分の第１の状態変化を補正するための第１の補正係数を、前記特定信号の符号化方式と前記第１の抑圧ウェイトとに基づいて算出する第１の補正係数算出部と、
前記第２の抑圧ウェイトを前記第１の抑圧部からの信号に掛け合わせることにより生じる前記特定成分の第２の状態変化を補正するための第２の補正係数を、前記特定信号の符号化方式と、前記第２の抑圧ウェイトとに基づいて算出する第２の補正係数算出部と
をさらに具備し、
前記第１の抑圧部は、前記第１の抑圧ウェイトを掛け合わせた後の信号に対して、前記第１の補正係数をさらに掛け合わせ、
前記第２の抑圧部は、前記第２の抑圧ウェイトを掛け合わせた後の信号に対して、前記第２の抑圧部をさらに掛け合わせることで、前記抑圧信号を生成することを特徴とする請求項２記載の相関受信処理装置。
【請求項５】
レーダ装置における受信機に用いられ、前記レーダ装置では、複数の送信機がそれぞれの符号化方式で無線信号を符号化して空間へ送信し、前記受信機が前記複数の無線信号が目標物により反射された反射信号を受信する相関受信処理装置において、
前記反射信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を施すＦＦＴ部であって、前記反射信号は前記複数の無線信号のうち特定信号についての特定成分又は、前記複数の無線信号のうち前記特定信号以外の不要信号についての不要成分を含むＦＦＴ部と、
前記反射信号が前記特定成分である場合は、前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記ＦＦＴ後の信号における前記特定成分に含まれるサイドローブを抑圧するための第１のサイドローブフリー係数を算出し、前記反射信号が前記不要成分である場合は、前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記不要成分を抑圧するための第２のサイドローブフリー係数を算出するサイドローブフリー係数算出部と、
前記ＦＦＴ後の信号に対して、前記第１のサイドローブフリー係数を掛け合わせることで前記サイドローブを抑圧し、又は、前記第２のサイドローブフリー係数を掛け合わせることで前記不要成分を抑圧するサイドローブ抑圧部と
を具備することを特徴とする相関受信処理装置。
【請求項１】
レーダ装置における受信機に用いられ、前記レーダ装置では、複数の送信機がそれぞれの符号化方式で無線信号を符号化して空間へ送信し、前記受信機が前記複数の無線信号が目標物により反射された反射信号を受信する相関受信処理装置において、
前記反射信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を施すＦＦＴ部であって、前記反射信号は前記複数の無線信号のうち特定信号についての特定成分と、前記複数の無線信号のうち前記特定信号以外の不要信号についての不要成分とを含むＦＦＴ部と、
前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記ＦＦＴ後の信号における前記不要成分を零に抑圧するための抑圧ウェイトを算出する抑圧ウェイト算出部と、
前記ＦＦＴ後の信号に対して、前記抑圧ウェイトを掛け合わせ、前記不要成分を抑圧した抑圧信号を生成する不要信号抑圧部と、
前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記抑圧信号における前記特定成分に含まれるサイドローブを抑圧するためのサイドローブフリー係数を算出するサイドローブフリー係数算出部と、
前記抑圧信号に対して、前記サイドローブフリー係数を掛け合わせることで、前記サイドローブを抑圧するサイドローブ抑圧部と
を具備する相関受信処理装置。
【請求項２】
前記不要信号は、第１の不要信号と第２の不要信号とを含み、
前記不要成分は、第１の不要成分と第２の不要成分とを含み、
前記抑圧ウェイト算出部は、第１の算出部と第２の算出部とを備え、
前記不要信号抑圧部は、第１の抑圧部と第２の抑圧部とを備え、
前記第１の算出部は、前記第１の不要信号の符号化方式に基づいて、前記ＦＦＴ後の信号における前記第１の不要成分を零に抑圧するための第１の抑圧ウェイトを算出し、
前記第１の抑圧部は、前記ＦＦＴ後の信号に対して前記第１の抑圧ウェイトを掛け合わせ、前記第２の抑圧部へ出力し、
前記第２の算出部は、前記第２の不要信号の符号化方式及び前記第１の抑圧ウェイトに基づいて、前記第１の抑圧部からの信号における前記第２の不要成分を零に抑圧するための第２の抑圧ウェイトを算出し、
前記第２の抑圧部は、前記第１の抑圧部からの信号に前記第２の抑圧ウェイトを掛け合わせ、前記抑圧信号を生成することを特徴とする請求項１記載の相関受信処理装置。
【請求項３】
前記抑圧ウェイトを前記ＦＦＴ後の信号に掛け合わせることにより生じる前記特定成分の状態変化を補正するための補正係数を、前記特定信号の符号化方式と前記抑圧ウェイトとに基づいて算出する補正係数算出部をさらに具備し、
前記不要信号抑圧部は、前記抑圧ウェイトを掛け合わせた後の信号に対して、前記補正係数をさらに掛け合わせることを特徴とする請求項１記載の相関受信処理装置。
【請求項４】
前記第１の抑圧ウェイトを前記ＦＦＴ後の信号に掛け合わせることにより生じる前記特定成分の第１の状態変化を補正するための第１の補正係数を、前記特定信号の符号化方式と前記第１の抑圧ウェイトとに基づいて算出する第１の補正係数算出部と、
前記第２の抑圧ウェイトを前記第１の抑圧部からの信号に掛け合わせることにより生じる前記特定成分の第２の状態変化を補正するための第２の補正係数を、前記特定信号の符号化方式と、前記第２の抑圧ウェイトとに基づいて算出する第２の補正係数算出部と
をさらに具備し、
前記第１の抑圧部は、前記第１の抑圧ウェイトを掛け合わせた後の信号に対して、前記第１の補正係数をさらに掛け合わせ、
前記第２の抑圧部は、前記第２の抑圧ウェイトを掛け合わせた後の信号に対して、前記第２の抑圧部をさらに掛け合わせることで、前記抑圧信号を生成することを特徴とする請求項２記載の相関受信処理装置。
【請求項５】
レーダ装置における受信機に用いられ、前記レーダ装置では、複数の送信機がそれぞれの符号化方式で無線信号を符号化して空間へ送信し、前記受信機が前記複数の無線信号が目標物により反射された反射信号を受信する相関受信処理装置において、
前記反射信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理を施すＦＦＴ部であって、前記反射信号は前記複数の無線信号のうち特定信号についての特定成分又は、前記複数の無線信号のうち前記特定信号以外の不要信号についての不要成分を含むＦＦＴ部と、
前記反射信号が前記特定成分である場合は、前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記ＦＦＴ後の信号における前記特定成分に含まれるサイドローブを抑圧するための第１のサイドローブフリー係数を算出し、前記反射信号が前記不要成分である場合は、前記特定信号及び前記不要信号の符号化方式に基づいて、前記不要成分を抑圧するための第２のサイドローブフリー係数を算出するサイドローブフリー係数算出部と、
前記ＦＦＴ後の信号に対して、前記第１のサイドローブフリー係数を掛け合わせることで前記サイドローブを抑圧し、又は、前記第２のサイドローブフリー係数を掛け合わせることで前記不要成分を抑圧するサイドローブ抑圧部と
を具備することを特徴とする相関受信処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１４１２４８（Ｐ２０１１−１４１２４８Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３３０９（Ｐ２０１０−３３０９）
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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