JP2007011421A - 相関演算装置及び相関演算方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１種類の単位演算器への規則的な入力により判りやすい構成で演算能力を有効に活用した相関演算を行う相関演算装置を提供する。
【解決手段】データ入力手段は、データ格納部１２、転送制御部１３及び専用配線１４からなり、フーリエ変換された周波数成分からなる複数のデータ列の各々を周波数軸上で複数のグループに分割し、複数のデータ列において相互に対応する分割されたグループ毎に演算器である相関演算部１１に入力する。相関演算部１１は、複数のデータ列において相互に対応する分割されたグループ毎の相関演算を行う。
【選択図】 図３

Description

本発明は、相関演算装置及び相関演算方法に関し、特に、電波干渉計において高速フーリエ変換した値を用いて相関演算を行う相関演算装置及び相関演算方法に関する。

宇宙探査において用いられる電波干渉計において、フーリエ変換を利用して相関演算を行って画像を合成すること（フーリエ合成法）により、高い解像度の画像を得られることが知られている（例えば特許文献１参照）。

具体的には、電波干渉計は、複数の電波望遠鏡の出力の各々についてＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算し、その後、各アンテナの出力間で相関演算を行う。これは、相関関数がフーリエ変換を利用して記述することができることを利用している。
特開平６−２６６８６４号公報

従来、各アンテナからの出力についてのＦＦＴ演算を行い、得られた複数のＦＦＴ点を１組のデータ列として２組のデータ列の間の相関演算を行っている。例えば、アンテナが３２台（又は、１６台で各々につき左右の偏波のデータ）と言う極めて大規模な電波干渉計の場合、合計３２組のデータ列の間での相関関係を求めなければならない。即ち、４９６通りの組合せの相関演算を行う必要がある。

実際の電波干渉計を用いた宇宙探査においては、このような大規模な相関演算をリアルタイムで行うことが求められる。又は、完全なリアルタイムではなくても、有限時間内で相関演算を行うことが求められる。そこで、本発明者は、複数の単位演算器（例えば、ＤＳＰ：Digital Signal Processor）を用意して、大規模な相関演算を分散処理することを検討した。

図６は、前述の３２組のデータ列の相関演算を求める例において、１個の組合せの相関演算に対して１個の単位演算器を割り当てる例を示す。しかし、この例によると、概念は判り易いが、単位演算器の個数が４９６個と極めて多くなり、配線も複雑になり、現実的ではない。

そこで、単位演算器の処理能力を考慮しつつ、１個で複数の組合せの相関演算を処理する単位演算器を複数個使用することが考えられる。この場合、種々の構成が考えられるが、その一例を図７に示す。

図７は、３２組のデータ列を処理する相関演算器を、１個で１６組のデータ列の相関演算を処理できる単位演算器を複数個用いて構成する例を示す。図７においては、３２組のデータ列が、８組づつ４群に分割されることにより、６個の単位演算器＃１〜＃６で処理される。必要となる単位演算器の個数は、入力データの組数と、１個の単位演算器の入力可能数及び信号処理能力とにより定まる。なお、図７において、２組のデータ列（データの個数及び１個のデータのサイズは不変とする）の相関演算を行う能力を「演算能力＝１」と定義することにより各々の単位演算器の演算能力を表しており、１組のデータ列を例えば「入力＃１」のように表している。また、図７において、配線に「８」を付して、当該１本の実線が８組のデータを入力する配線であることを表している（図４（Ｂ）においても同じ）。

図７（Ａ）において、単位演算器＃１には、１６組の入力＃１〜＃８及び＃９〜＃１６が入力される。単位演算器＃１は入力された１６組の入力＃１〜＃８及び＃９〜＃１６の間における全ての相関演算を行う。この場合、単位演算器＃１に求められる演算能力は１２０となる。単位演算器＃２には、１６組の入力＃１〜＃８及び＃１７〜＃２４が入力される。単位演算器＃２は入力された１６組の入力＃１〜＃８及び＃１７〜＃２４の間における全ての相関演算を行う。

しかし、入力＃１〜＃８の間における相関演算は、単位演算器＃１において全て完了している。従って、入力＃１〜＃８は入力＃１７〜＃２４との相関演算のために単位演算器＃２にも入力されるが、入力＃１〜＃８の間における相関演算は単位演算器＃２では不要であるという矛盾を生じる。このため、一部の相関演算は不要であるにもかかわらず、接続は必要という無駄が生じる。また、その接続が図７（Ａ）に示すように複雑であるため、接続のためのコスト増加、消費電力の増大、相関演算器の組み立てや保守において配線の誤り等を誘発する。単位演算器＃３、＃４、＃５及び＃６においても同様の問題を生じる。

また、単位演算器＃１は１６組の入力＃１〜＃８及び＃９〜＃１６の間における全ての相関演算を行うので、「１２０」の演算能力が求められる。単位演算器＃２は、１６組の入力＃１〜＃８及び＃１７〜＃２４の間における全ての相関演算から、入力＃１〜＃８の間における相関演算を除いた数の相関演算を行うので、その演算能力は「９２」で足りる。更に、単位演算器＃４の演算能力は「６４」で足りる。このように、相関演算を単位演算器＃１から順に割り当てると、単位演算器に求められる演算能力が「１２０」「９２」「６４」の３種類生じてしまう。従って、演算能力の異なる３種類の単位演算器を用意する必要がある。また、単位演算器への相関演算の割り当てを工夫しても、図７（Ｂ）に示すように、演算能力「１２０」「６４」の２種類の単位演算器が必要となる。

演算能力の異なる複数の種類の単位演算器を用意することは、相関演算器を構成する上で便利である。従って、相関演算器のコストは、一見抑えることができるように思われる。しかし、複数の種類の単位演算器を開発する必要があるので、結果として、相関演算器の開発費用を上昇させる原因となる。

逆に、最大演算能力（例えば、演算能力＝１２０）の単位演算器のみにより相関演算器を構成することが考えられる。この場合、単位演算器が１種類であるので、相関演算器の開発費を抑えることができる。しかし、最大演算能力で統一することは、冗長な能力を実装することになり、結果として、相関演算器のコストを上昇させる原因となる。

更に、図７において、１演算能力あたりの演算時間が同一とすれば、たとえ全ての単位演算器を同一タイミングで並列に動作させたとしても、全体の処理時間は最大演算能力を要求される単位演算器（＃１等）の処理時間に支配され、処理時間にも無駄が生じる。

本発明は、１種類の単位演算器への規則的な入力により判りやすい構成で演算能力を有効に活用した相関演算を行う相関演算装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、１種類の単位演算器への規則的な入力により判りやすい構成で演算能力を有効に活用した相関演算を行う相関演算方法を提供することを目的とする。

本発明の相関演算装置は、フーリエ変換された周波数成分からなる複数のデータ列の各々を周波数軸上で複数のグループに分割し、複数のデータ列において相互に対応する分割されたグループ毎に演算器に入力するデータ入力手段と、複数のデータ列において相互に対応する分割されたグループ毎の相関演算を行う演算器とを備える。

また、好ましくは、本発明の相関演算装置において、演算器が複数の単位演算器からなり、複数の単位演算器の各々が、予め定められた相互に異なる分割されたグループについての相関演算を並列に行う。

また、好ましくは、本発明の相関演算装置において、分割されたグループは、当該データ列における当該グループの周波数軸上の位置に応じて、複数の単位演算器と予め対応付けられる。

また、好ましくは、本発明の相関演算装置が、更に、データ入力手段から演算器へのデータの入力を切り替える切替部を備え、演算器が１個の単位演算器からなる。単位演算器が、分割されたグループ毎の相関演算を、１個の単位演算器を用いて、分割されたグループ毎に時分割で行う。

本発明の相関演算方法は、フーリエ変換された周波数成分からなる複数のデータ列の各々を周波数軸上で複数のグループに分割し、複数のデータ列において相互に対応する分割されたグループ毎に演算器に入力し、演算器において複数のデータ列において相互に対応する前記分割されたグループ毎の相関演算を行う。

本発明の相関演算装置及び相関演算方法においては、フーリエ変換された周波数成分からなる複数のデータ列を周波数軸上で複数のグループに分割した上で、演算器が、複数のデータ列において相互に対応する分割されたグループ毎の相関演算を行う。即ち、本発明は、周波数成分からなる複数のデータ列を、データ列をそのまま演算の単位とするのではなく、周波数成分毎に複数のデータ列を横断するように分割して演算の単位を生成する。

これにより、本発明においては、相関演算器を構成する単位演算器（の演算能力）の種類を１種類にすることができる。従って、本発明によれば、単位演算器への不要な入力を無くし、単位演算器への接続の無駄を無くすことにより、単位演算器の演算能力の無駄を無くし最大限に活用することができる。この結果、本発明によれば、相関演算器に冗長な演算能力を実装することを防止することができ、また、大規模な相関演算を分散処理する場合において、単位演算器の数を抑えることができる。更に、本発明によれば、相関演算器における接続を判りやすくし、消費電力を抑え、相関演算器の製造や保守において配線の誤りの発生を少なくすることができる。

また、本発明の相関演算装置においては、複数の単位演算器により分割されたグループ毎の相関演算を並列に行うと共に、この分割されたグループは予め定められた相互に異なるグループとされる。従って、本発明によれば、全ての単位演算器を同一タイミングで並列に動作させた場合、処理時間の無駄を無くし、全体の処理時間を最短化することができる。

また、本発明の相関演算装置においては、分割されたグループと複数の単位演算器とが予め対応付けられる。従って、本発明によれば、より一層、単位演算器への不要な入力を無くし、単位演算器への接続の無駄を無くし、単位演算器の演算能力の無駄を無くすことができ、その結果、より一層、相関演算器における接続を判りやすくし、消費電力を抑え、相関演算器の製造や保守において配線の誤りの発生を少なくすることができる。

また、本発明の相関演算装置においては、１個の単位演算器により、分割されたグループ毎の相関演算を時分割で行う。従って、本発明によれば、リアルタイムでの演算への要求が厳しくない場合、演算器の数を最小の数（１個のみ）とすることができ、相関演算器における接続を極めて判りやすくし、その製造や保守において配線の誤りの発生を少なくすることができる。

図１（Ａ）は、相関演算装置構成図であって、本発明の相関演算装置の構成の一例を示す。図２〜図４は図１（Ａ）の相関演算装置の説明図である。

相関演算装置１は、相関演算部１１と、データ格納部１２と、転送制御部１３と、これらの間を接続する専用配線１４とからなる。データ格納部１２、転送制御部１３及び専用配線１４はデータ入力手段を構成する。相関演算装置１は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算を行うＦＦＴ演算部２と接続され、そのＦＦＴ演算結果を利用して相関演算部１１により相関演算を行う。

相関演算部１１は、相関演算を行う演算器であり、例えばＤＳＰからなり、データ格納部１２の格納するデータについての相関演算を実行する。データ格納部１２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）からなり、相関演算の対象となるデータを格納する。データ格納部１２は、例えばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）からなっていても良い。相関演算部１１とデータ格納部１２との間は、固定的な専用配線１４により接続される。転送制御部１３は、図１（Ａ）に矢印で示すように、専用配線１４におけるデータ転送を制御する。転送制御部１３は、例えば周知のＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラからなる。

データ格納部１２が格納するデータは、以下のようにして得られる。例えば、電波干渉計の３２個のアンテナの各々が、観測結果である検波信号（ＧＨｚ帯）を逐次的に出力する。これにより、複数の（３２組の）データ列が得られる。この３２組のデータ列を、図２（Ａ）に示すように、「入力＃１〜入力＃３２」と表す。

複数のデータ列「入力＃１〜入力＃３２」の各々は、増幅及びＡＤ（Analog to Digital）変換された後、ＦＦＴ演算部２によりフーリエ変換（ＦＦＴ）され、その結果がデータ格納部１２に規則的に格納される。即ち、ＦＦＴ演算の結果は、図２（Ａ）に模式的に示すように、横軸を周波数とし縦軸を電圧とした場合における当該周波数でのスペクトルである。従って、データ格納部１２はフーリエ変換された周波数成分からなる複数のデータ列「入力＃１〜入力＃３２」を格納する。

例えば、図２（Ａ）に示すように、１個のデータは、当該周波数（例えば、後述するｆ１（１））についてのスペクトル（周波数成分）であり、１６ビットのデジタルデータである。１組のデータ列（例えば、入力＃１）は、実際には１Ｍ（メガ）個のデータからなるが、図示の簡単のために、図２（Ａ）においては、１６個からなるものとして示している（以下同じ）。

データ格納部１２内において、１組のデータ列の複数の（１６個の）データは、ＦＦＴ演算部２から出力される順に格納されたデータである。前述のように、３２組のデータ列「入力＃１〜入力＃３２」が、その先頭のデータから順に、ＦＦＴ演算部２から並列に出力される。データ格納部１２は、例えばデータ列の各々に対応する３２組のメモリ領域を備える。３２組のメモリ領域が、出力されたデータを、その出力の順に従って、領域の先頭から順に格納する。これにより、１個のデータの位置は、図２（Ａ）に示すように、当該データの周波数軸上での位置に対応するように、当該データ列における位置、及び、データ格納部１２における位置が定められる。これらの位置は常に対応する関係にあり、この関係が維持される。

ここで、本発明においては、周波数成分からなるデータについての相関演算は、図２（Ｂ）に示すように、入力の組み合わせの１組毎に、同一周波数成分同士の積演算であることに着目する。即ち、入力＃１及び＃２をｆ１及びｆ２と表し、第１の周波数におけるｆ１の値をｆ１（１）と表すとすると、例えば入力＃１と入力＃２との相関演算の各々は、ｆ１（１）×ｆ２（１）、ｆ１（２）×ｆ２（２）、・・・・、ｆ１（１６）×ｆ２（１６）等の演算である。

従来、図７に示すように、データ列「入力＃１及び入力＃２」の全ての相関演算は、全て同一の単位演算器＃１において処理されており、このために、当該データ列「入力＃１及び入力＃２」の全てのデータは同一の単位演算器に入力していた（図３（Ｂ）参照）。しかし、原理的には、例えばｆ１（１）×ｆ２（１）の演算とｆ１（１６）×ｆ２（１６）の演算とを、必ず同一の単位演算器＃１で実行しなければならない理由は無い。相関演算時において、当該データの周波数軸上での位置、当該データ列における位置、及び、データ格納部１２における位置の間の関係を守ることができれば問題無い。

そこで、本発明においては、図２（Ｂ）に示すように、各々のデータ列を複数の（４個の）グループＡ、Ｂ、Ｃ及びＤに分割し、データ格納部１２から相関演算部１１への入力を分割したグループ毎に行う。この例では、データ列を４等分する。例えば、各々のグループは４個のデータからなり、入力＃１のグループＡは第１、第２、第３及び第４の周波数における値ｆ１（１）、ｆ１（２）、ｆ１（３）及びｆ１（４）からなる。当該グループＡ〜Ｄの各々は、データ列を周波数軸上で連続した複数のグループであり、周波数の分割の単位である。従って、本発明における相関演算は、従来のように「入力＃１」等のデータ列単位では行わない。

図３（Ａ）及び図４（Ａ）は、図１（Ａ）の例におけるデータ入力手段の構成、特に、データ格納部１２及び専用配線１４の構成を示す。

説明を簡単にするために１組のデータ列におけるデータの数を１Ｍ個から１６個にしても、専用配線１４は極めて多数となる。そこで、図３（Ａ）及び図４（Ａ）が、一体となって、データ格納部１２及び専用配線１４の構成を示す。図３（Ａ）は、データ格納部１２の接続に主眼をおいた説明図である。図４（Ａ）は、単位演算器の接続に主眼をおいた説明図である。

図３（Ａ）は、複数のデータ列「入力＃１〜入力＃３２」における対応するグループＡ（同一グループ）が、同一の単位演算器＃１に入力されることを示す。他のグループＢ、Ｃ及びＤも同様である。図４（Ａ）は、１組のデータ列「入力＃１」がグループＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ毎に異なる単位演算器＃１、＃２、＃３及び＃４に入力されることを示す。他のデータ列も同様である。即ち、図３（Ａ）及び図４（Ａ）において、各々が１６個の周波数データからなる３２組のデータ列が、周波数軸上で４グループに分割され、そのグループ毎に異なる単位演算器に入力され相関演算が行われる。本発明に従って、例えば「入力＃１」と言う１組のデータ列のデータの全てが同一の単位演算器＃１に入力されることは無い。なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）において、「入力＃１」のみにグループＡ〜Ｄの符号を付して示している。

具体的には、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、データ入力手段は、このフーリエ変換された周波数成分からなる複数のデータ列「入力＃１〜入力＃３２」の各々を周波数軸上で複数のグループＡ〜Ｄに分割し、複数のデータ列「入力＃１〜入力＃３２」において相互に対応する分割されたグループＡ〜Ｄ毎に、相関演算部１１における同一の単位演算器＃１〜＃４に入力する。従って、相関演算部１１は、複数のデータ列「入力＃１〜入力＃３２」において相互に対応する分割されたグループＡ〜Ｄ毎の相関演算を行う。

この例では、演算器である相関演算部１１は、図４（Ａ）に示すように、４個の（複数の）単位演算器＃１〜＃４からなる。４個の単位演算器＃１〜＃４は、各々、分割されたグループ毎の相関演算を並列に行う。即ち、４個の単位演算器＃１、＃２、＃３及び＃４の各々は、予め定められた相互に異なる分割されたグループＡ、Ｂ、Ｃ及びＤについての相関演算を並列に行う。複数の単位演算器による並列演算により、相関演算の時間を短縮することができる。

分割されたグループＡ、Ｂ、Ｃ及びＤは、当該データ列における当該グループの周波数軸上の位置（即ち、周波数）に応じて、複数の単位演算器＃１、＃２、＃３及び＃４と予め対応付けられる。即ち、第１のグループＡは第１の単位演算器＃１と対応する。他のグループ及び単位演算器も同様である。これにより、専用配線１４を固定的なものとすることができ、判りやすいものとすることができる。

４個の単位演算器＃１〜＃４の各々は、同一の構成及び同一の相関演算の能力を有する半導体装置（ＤＳＰ）からなる。４個の単位演算器＃１〜＃４の各々は、図４（Ａ）に示すように、「１２４」の演算能力を有する。これにより、１種類の単位演算器を用意することにより、相関演算器を構成することができる。なお、図３（Ａ）及び図４（Ａ）において、１６個の離散数からなる２組のデータ列（１個のデータは１６ビットからなる）の相関演算を行う能力を「演算能力＝１」と定義して、各々の単位演算器の演算能力を表している。

単位演算器の数ｎ（＝４個）は、分割されたグループの数ｎ（＝４）と等しくされる。即ち、各々のデータ列において、分割されたグループＡ、Ｂ、Ｃ及びＤは、各々、異なる単位演算器＃１、＃２、＃３及び＃４に入力される。これにより、相関演算装置の構成をより単純化している。

複数のグループＡ〜Ｄの各々は、同一のデータの数を有する。例えば、この例においては、グループＡは４個のデータ（１〜４）からなる。換言すれば、複数のグループＡ〜Ｄの各々は、図２（Ｂ）に示すように、同一の周波数帯域幅を有する。即ち、複数のグループの各々は、観測対象の帯域幅（即ち、データ列）をｎ等分した周波数帯域幅（データの数）を有する。

なお、複数のグループＡ〜Ｄの各々は、同一のデータの数を有していなくても良い。例えば、１組のデータ列におけるデータの数が１５個である場合、グループＡ、Ｂ及びＣの各々が４個のデータからなり、グループＤが３個のデータからなるようにしても良い。

データ入力手段のデータ格納部１２は、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、１組のデータ列（のメモリ領域）において、分割されたグループＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ毎にデータ読み出し手段１２１を備える。データ読み出し手段１２１は、「入力＃１」のみに符号を付して示される。即ち、複数のデータ列の各々に付き複数のデータ読み出し手段１２１を備える。これにより、複数のデータ列の各々を、周波数軸上で複数のグループに分割する。即ち、データ格納部１２はデータ入力手段においてデータ列をグループに分割する手段である。

なお、従来、データ格納部１２は、図３（Ｂ）に示すように、データ列のデータの全てを同一の単位演算器１１’に入力していたので、データ読み出し手段１２１’はデータ列毎にしか備えていなかった。

データ読み出し手段１２１毎に、データ入力手段のデータ格納部１２と対応する単位演算器とが、専用配線１４で固定的に接続される。前述のように、各々のデータ列において、分割されたグループＡ、Ｂ、Ｃ及びＤは、図４（Ａ）に示すように、各々、異なる単位演算器＃１、＃２、＃３及び＃４に入力される。即ち、専用配線１４（及び転送制御部１３）は、データ入力手段においてデータ列を相関演算部１１（対応する単位演算器）に入力する手段である。これにより、複数のデータ列において、そのデータは、相互に対応する分割されたグループ毎に異なる単位演算器に入力される。この結果、各々の単位演算器が、複数のデータ列において分割されたグループ毎の相関演算を行う。

以上のように、本発明において、データ列を構成するデータは、データ列毎にでは無く、分割されたグループ毎に、異なる単位演算器と対応付けられ入力される。また、図４（Ａ）に示すように、全ての単位演算器＃１〜＃４が３２組のデータ列における同一グループの相関演算を行う。これにより、データ格納部１２と複数の単位演算器＃１〜＃４との間は規則的にかつ固定的に接続される。従って、接続を規則的なものにすることができ、配線の無駄を無くすことができるので、相関演算器の製造（組み立て）においても、必要な能力に最適化することができる。

図３（Ａ）及び図４（Ａ）において、全ての単位演算器＃１〜＃４は、同一のタイミングで並列に相関演算を行う。例えば、単位演算器＃１にデータ列「入力＃１」の最初のデータが入力されるタイミングで、単位演算器＃１に残りのデータ列「入力＃２〜＃３２」の最初のデータが入力され、更に、単位演算器＃２、＃３及び＃４に、各々、データ列「入力＃１〜＃３２」の第５、第９及び第１３のデータが入力される。これにより、これらのデータの間の相関演算を、同一のタイミングで並列に行なうことができる。以下、３２組のデータ列「入力＃１〜＃３２」における次のデータについて、同様に相関演算が並列に行われる。これにより、全ての単位演算器＃１〜＃４は、同一の処理時間で予め定められた相関演算を完了することができ、演算処理時間を最短にする（最適化する）ことができる。

実際には、単位演算器＃１〜＃４の入力端子（ピン）の数に制約がある。そこで、例えば、グループＡのデータの相関演算を行う単位演算器＃１は、以下のようにデータを入力される。

即ち、最初に、データ列「入力＃１〜入力＃８」のデータが入力される。図４（Ｂ）は、他のデータ列の単位演算器＃１への入力を点線で示すことにより、この状態を表している。この入力において、最初に、データ列「入力＃１〜入力＃８」の各々の第１のデータ（ｆ１（１）等）が並列に入力され、これに応じて実行可能な相関演算が開始される。これらのデータは第１のデータについての相関演算が完了するまで保持される。次に、同様にして、データ列「入力＃９〜入力＃１６」の各々の第１のデータ、データ列「入力＃１７〜入力＃２４」の各々の第１のデータ、データ列「入力＃２５〜入力＃３２」の各々の第１のデータの順に入力され、相関演算が行われる。これにより、全てのデータ列「入力＃１〜入力＃３２」の各々の第１のデータについての相関演算が完了する。以下、同様にして、データ列「入力＃１〜入力＃８」の各々の第２、第３及び第４のデータがこの順に入力され、各々についての相関演算が行われる。他の単位演算器＃２〜＃４についても同様である。

このようなデータ転送の順序は予め定まっており、図４（Ｂ）に示すように、転送制御部１３により制御される。例えば、転送制御部１３は、単位演算器の各々に対応して設けられる単位転送制御部からなる。なお、図４（Ｂ）は単位演算器＃１及び＃２等について示し、他は省略している。従って、実際は、固定的な専用配線１４は、データ格納部１２と転送制御部１３との間に設けられる。但し、図４（Ｂ）からも判るように、複数のデータ列の各々におけるグループと単位演算器との関係は、当該データ又はグループのデータ列における位置に応じて、固定的に規則的に定まっていることに変わりは無い。

図１（Ｂ）は、相関演算装置構成図であって、本発明の相関演算装置の構成の他の一例を示す。図５は、図１（Ｂ）の相関演算装置の説明図である。図５において、この例の相関演算装置は転送制御部１３までは図１（Ａ）の例と同様の構成であるので、切替部１５以降のみを示す。

この例においては、演算器である相関演算部１１が１個の単位演算器からなる。このために、図５（Ａ）に示すように、相関演算装置１は切替部１５を備える。切替部１５は、図５（Ｂ）に点線で示すように、データ入力手段であるデータ格納部１２から相関演算部１１へのデータの入力を、順次切り替える。これにより、１個の単位演算器が、分割されたグループ毎の相関演算を、分割されたグループ毎に時分割で行う。

即ち、分割されたグループＡ〜Ｄは、当該データ列における当該グループの周波数軸上の位置（即ち、周波数）に応じて、切替部１５により、予め定められた順で、単位演算器（即ち、相関演算部１１）に入力される。この例では、入力の順は、当該データ列における当該グループの周波数軸上の位置の順とされる。従って、データ列「入力＃１〜入力＃３２」のグループＡが最初に入力される。図５（Ｂ）は、他のグループＢ〜Ｄの入力を点線で示すことによりこの状態を表している。

この例は、図１（Ａ）の例と同様に、各々が１６個の周波数データからなる３２組のデータ列を周波数軸上で４分割するが、その分割単位毎に時分割で１個の単位演算器に入力して相関演算を行う。これにより、図１（Ａ）の例と比較して、演算速度では遅いが、接続は一層規則的にすることができ無駄を無くすことができる。従って、接続のためのコスト増加や消費電力の増大を防ぐことができ、また、相関演算器の組み立てや保守における誤りの誘発を軽減することができる。

以上の説明から理解されるように、本発明によれば、以下のような実施の態様が把握される。

（付記１）フーリエ変換された周波数成分からなる複数のデータ列の各々を、周波数軸上で複数のグループに分割し、前記複数のデータ列において相互に対応する前記分割されたグループ毎に演算器に入力するデータ入力手段と、
前記複数のデータ列において相互に対応する前記分割されたグループ毎の相関演算を行う演算器とを備える
ことを特徴とする相関演算装置。

（付記２）前記複数のグループの各々は、同一の周波数帯域幅を有する
ことを特徴とする付記１記載の相関演算装置。

（付記３）前記演算器が複数の単位演算器からなり、
前記複数の単位演算器の各々が、予め定められた相互に異なる前記分割されたグループについての相関演算を並列に行う
ことを特徴とする付記１記載の相関演算装置。

（付記４）前記分割されたグループは、当該データ列における当該グループの周波数軸上の位置に応じて、前記複数の単位演算器と予め対応付けられる
ことを特徴とする付記３記載の相関演算装置。

（付記５）前記複数の単位演算器の各々が、同一の構成及び同一の相関演算の能力を有する半導体装置からなる
ことを特徴とする付記３記載の相関演算装置。

（付記６）前記複数の単位演算器の数は、前記分割されたグループの数と等しくされる
ことを特徴とする付記３記載の相関演算装置。

（付記７）前記データ入力手段は、前記分割されたグループ毎にデータ読み出し手段を備えるメモリを有する
ことを特徴とする付記３記載の相関演算装置。

（付記８）前記データ入力手段のメモリと前記複数の単位演算器との間は専用の配線で接続される
ことを特徴とする付記７記載の相関演算装置。

（付記９）当該相関演算装置が、更に、前記データ入力手段から前記演算器へのデータの入力を切り替える切替部を備え、
前記演算器が１個の単位演算器からなり、
前記単位演算器が、前記分割されたグループ毎の相関演算を、１個の単位演算器を用いて、前記分割されたグループ毎に時分割で行う
ことを特徴とする付記１記載の相関演算装置。

（付記１０）前記分割されたグループは、当該データ列における当該グループの周波数軸上の位置に応じて、前記切替部により、予め定められた順で、前記単位演算器に入力される
ことを特徴とする付記９記載の相関演算装置。

（付記１１）フーリエ変換された周波数成分からなる複数のデータ列の各々を、周波数軸上で複数のグループに分割し、
前記複数のデータ列において相互に対応する前記分割されたグループ毎に演算器に入力し、
演算器において、前記複数のデータ列において相互に対応する前記分割されたグループ毎の相関演算を行う
ことを特徴とする相関演算方法。

（付記１２）前記演算器が複数の単位演算器からなり、
前記分割されたグループ毎の相関演算が、前記複数の単位演算器により並列に行われる
ことを特徴とする付記１１記載の相関演算方法。

（付記１３）前記演算器が１個の単位演算器からなり、
前記分割されたグループ毎の相関演算が、前記１個の単位演算器により時分割で行われる
ことを特徴とする付記１１記載の相関演算方法。

以上説明したように、本発明によれば、相関演算装置及び相関演算方法において、演算器の数を抑え、演算器の演算能力の無駄を無くし最大限に活用し、相関演算器における接続を判りやすいものとすることができる。これにより、判りやすい構成で大規模な相関演算を分散処理することができる相関演算装置を、低コストで実現することができる。また、入力や接続の無駄を無くすことができるので、製品コストに占める接続コストを低減することができ、消費電力を低減することができ、製造や保守における作業ミスを少なくすることができる。

また、本発明によれば、相関演算装置及び相関演算方法において、１種類の演算器により相関演算器を構成することができるので、単位演算器ひいては相関演算器の開発費用を抑えることができ、また、冗長性を排除した最適化された相関演算器を構成することができるので、製品コストに無駄が無い相関演算装置を実現することができる。

また、本発明によれば、相関演算装置及び相関演算方法において、並列処理を行う場合、全体の処理時間を最短化（即ち、最適化）することができ、また、時分割処理を行う場合（リアルタイムへの要求が厳しくない場合）、演算器の数を最小の数とすることができ、相関演算器のコストを抑えることができる。

本発明の相関演算装置の構成の一例及び他の一例を示す。 図１（Ａ）の相関演算装置の説明図である。 図１（Ａ）の相関演算装置の説明図である。 図１（Ａ）の相関演算装置の説明図である。 図１（Ｂ）の相関演算装置の説明図である。 本発明の背景を示す説明図である。 本発明の背景を示す説明図である。

符号の説明

１ 相関演算装置
２ ＦＦＴ演算部
１１ 相関演算部
１２ データ格納部
１３ 転送制御部
１４ 専用配線
１５ 切替部

Claims (5)

1. フーリエ変換された周波数成分からなる複数のデータ列の各々を、周波数軸上で複数のグループに分割し、前記複数のデータ列において相互に対応する前記分割されたグループ毎に演算器に入力するデータ入力手段と、
   前記複数のデータ列において相互に対応する前記分割されたグループ毎の相関演算を行う演算器とを備える
   ことを特徴とする相関演算装置。
2. 前記演算器が複数の単位演算器からなり、
   前記複数の単位演算器の各々が、予め定められた相互に異なる前記分割されたグループについての相関演算を並列に行う
   ことを特徴とする請求項１記載の相関演算装置。
3. 前記分割されたグループは、当該データ列における当該グループの周波数軸上の位置に応じて、前記複数の単位演算器と予め対応付けられる
   ことを特徴とする請求項２記載の相関演算装置。
4. 当該相関演算装置が、更に、前記データ入力手段から前記演算器へのデータの入力を切り替える切替部を備え、
   前記演算器が１個の単位演算器からなり、
   前記単位演算器が、前記分割されたグループ毎の相関演算を、１個の単位演算器を用いて、前記分割されたグループ毎に時分割で行う
   ことを特徴とする請求項１記載の相関演算装置。
5. フーリエ変換された周波数成分からなる複数のデータ列の各々を、周波数軸上で複数のグループに分割し、
   前記複数のデータ列において相互に対応する前記分割されたグループ毎に演算器に入力し、
   前記演算器において、前記複数のデータ列において相互に対応する前記分割されたグループ毎の相関演算を行う
   ことを特徴とする相関演算方法。
   

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