JP2835789B2 - パルス圧縮制御方式 - Google Patents
パルス圧縮制御方式Info
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- G01S13/28—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave with time compression of received pulses
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Description
通信用の同期パルス等に適用できる二重変調による低サ
イドローブのパルス圧縮制御方式に関する。自己相関関
数が或る一点で鋭いピーク値を示す長さNの符号系列で
パルスを変調して送信し、このパルスを受信復調して自
己相関を求めることにより、パルス幅を1/Nに圧縮す
ることができ、且つ振幅をN倍に伸張することができ
る。従って、レーダに適用して、低尖頭電力でパルス送
出を行い、反射パルスを受信してパルス圧縮処理を行う
ことにより、分解能を向上することができる。又各種の
情報の伝送に適用して、正確な同期点を検出することが
できる。
分に低いサイドローブとなる符号系列は、例えば、バー
カ符号(Barker code)が知られている。図10は、こ
のバーカ符号の“1110010”を用いた場合のパル
ス圧縮の説明図であり、パルス幅Tのパルスを、1ビッ
トの長さがT/7の7ビット構成のバーカ符号で位相変
調する。例えば、“1”で搬送波位相を0°、“0”で
搬送波位相を180°に位相変調すると、図10の
(a)に示す符号化位相変調パルスが得られる。この符
号化変調パルスをレーダパルスとして送出する。
反射されて受信され、位相同期検波により、例えば、搬
送波位相0°を+1、搬送波位相180°を−1とする
と、図10の(b)に示すように時間Tの期間内に、+
1,+1,+1,−1,−1,+1,−1となる検波出
力が得られる。この検波出力信号は図10の(c)に示
すパルス圧縮部の入力端子INに加えられる。このパル
ス圧縮部は、遅延回路51と加算回路52と極性反転回
路53,54,55とからなり、送信側の符号系列の
“1110010”(=+1,+1,+1,−1,−
1,+1,−1)が遅延回路51の各タップ及び入力端
子INに図示のように加えられたタイミングに於いて、
加算回路52には7ビット総てが“1”(=+1)とな
って入力されるから、出力端子OUTから振幅レベル7
の出力信号がえられる。即ち、図10の(d)に示すよ
うに振幅7の出力信号が得られる。又この自己相関関数
のピーク値が7となるタイミング以外の自己相関サイド
ローブレベルは、0又は−1の振幅レベルとなる。従っ
て、この振幅7の出力信号を利用することにより、パル
ス幅Tの送信パルスを用いても、パルス幅T/7の送信
パルスを用いた場合と同様な分解能を得ることができ
る。
(a)に示す符号化位相変調パルスが入力される場合
は、極性反転回路53,54,55を180°移相器と
することにより、加算回路52には総て同相の信号が入
力されるタイミングがあるから、そのタイミングに於い
て、前述の場合と同様に、出力端子OUTから振幅7の
出力信号を得ることができる。
6084までの間に、サイドローブが0又は±1となる
ものは、N=2の場合に2個、N=3の場合に1個、N
=4の場合に2個、N=5の場合に1個、N=7の場合
に前述の符号系列の1個、N=11の場合に1個、N=
13の場合に1個の合計9個程度が見つかっているに過
ぎない。
列として、M系列符号が知られている。例えば、周期長
Lを7とした場合に、前述のバーカ符号と同一の符号系
列の外に、“1110100”の符号系列が含まれる。
又L=15とした場合に、例えば、“11110001
0011010”と“11110101100100
0”との符号系列が知られている。又L=31の場合に
は6個の符号系列が見つかっている。
相関関数が或る一点で鋭いピークを持つ符号系列は、バ
ーカ符号やM系列符号に於いて僅かな個数が存在するに
過ぎないものであるから、同一の符号系列を用いた符号
化パルスレーダの場合には、干渉の影響が大きくなっ
て、過密度環境下で使用することが困難となる欠点があ
る。
合に於いても、同期パルスを変調する符号系列の種類が
少ないから、利用可能加入者数を増加することが困難で
ある欠点があった。本発明は、低サイドローブであると
共に、使用可能の符号系列の種類を増加できるようにす
ることを目的とする。
方式は、図1を参照して説明すると、自己相関関数が或
る一点で鋭いピークを持ち、且つ低サイドローブのバー
カ符号等の符号系列を理想符号系列とし、この理想符号
系列に比較して自己相関サイドローブが大きい送信符号
系列を用いてパルスを変調し、この変調パルスを送信す
る一次変調部1と、この一次変調部1からの変調パルス
を受信復調して受信符号系列を得る復調部2と、この復
調部2からの受信符号系列を理想符号系列となるように
変調する二次変調部3と、自己相関処理部4とを備え、
この自己相関処理部4に於いて二次変調部3から出力さ
れる理想符号系列の自己相関処理によりパルス圧縮を行
うものである。
号系列との差の符号系列をキー符号系列とするキー符号
発生部と、このキー符号発生部からのキー符号系列を用
いて復調部2からの受信符号系列を変調して、理想符号
系列とする構成を有するものである。
自己相関サイドローブレベルが2レベル以下の符号系列
を選択することができる。
於いて僅かな種類が存在するに過ぎないが、それより自
己相関サイドローブが大きい符号系列は多数存在するこ
とが判った。このような符号系列を送信符号系列として
一次変調部1に於いてパルスを変調し、レーダパルスや
同期パルスとして送信する。この変調パルスを受信復調
して得られる受信符号系列の自己相関関数は或る一点で
鋭いピークを持つが、自己相関サイドローブレベルが理
想符号系列に比較して大きいから、このピーク点の識別
誤りが生じる可能性がある。そこで、二次変調部3に於
いて変調して理想符号系列とし、この理想符号系列を用
いて自己相関処理部4に於いて自己相関を求めてパルス
圧縮を行うものであり、送信側で変調し、受信側でも変
調するから、二重変調に相当することになり、理想符号
系列以外の送信符号系列を用いても、理想符号系列に変
換することができるから、理想符号系列によりパルスを
変調した場合と同様なパルス圧縮結果が得られる。
想符号系列への変換は、理想符号系列と送信符号系列と
の差をキー符号系列とし、このキー符号系列を用いて行
うことができるものであり、従って、送信符号系列を時
間の経過に伴って変更する場合でも、それに伴ってキー
符号系列が変更されるから、容易に理想符号系列へ変換
することができる。
現象を利用して擬似ランダム符号を発生させ、その自己
相関関数を求め、自己相関サイドローブレベルが2レベ
ル以下の符号系列を抽出する。即ち、理想符号系列に比
較して自己相関サイドローブレベルが1レベル程度大き
い符号系列を採用することにより、使用可能の符号系列
の種類が非常に多くなる。
符号化パルスレーダに適用した場合を示し、11はパル
ス発生部、12は位相変調部、13は送信増幅部、14
は送信アンテナ、15は符号出力部、16はキー符号発
生部、17は理想符号発生部、20は目標物、21は受
信アンテナ、22は受信増幅部、23は位相復調部、2
4は符号検出部、25は符号変換部、26は自己相関処
理部、27は表示部である。
増幅部13と送信アンテナ14と理想符号発生部17と
により、通常の符号化パルスレーダの送信部が構成さ
れ、受信アンテナ21と受信増幅部22と位相復調部2
3と自己相関処理部26と表示部27とにより通常の符
号化パルスレーダの受信部が構成される。この実施例に
於いては、前述の通常の構成に対して符号出力部15と
キー符号発生部16と符号検出部24と符号変換部25
とを付加するものである。又位相変調部12が図1に於
ける一次変調部1の一部の構成に相当し、符号変換部2
5が二次変調部3に相当する。又送信アンテナ14と受
信アンテナ21とは送受共用のアンテナとする場合が一
般的であるが、説明の便宜上、分けて図示している。
点で鋭いピーク値を持ち、且つ自己相関サイドローブレ
ベルが2レベル以下となる符号系列の中の一つを、符号
選択信号CSに従って出力する構成を有し、選択出力さ
れた符号系列は、位相変調部12に対して送信符号系列
として加えられ、パルス発生部11からのパルスの位相
変調が行われる。又キー符号発生部16は、理想符号発
生部17からの理想符号系列と符号出力部15からの符
号系列との差の符号系列をキー符号系列として符号変換
部25に加えるものである。
例えば、図3に示す構成を有するもので、31は入力シ
フトレジスタ、32は参照レジスタ、33は加算回路、
34は判定回路、35は排他的ノア回路、41はキー符
号レジスタ、42はカウンタ、43はフリップフロッ
プ、44はアンド回路、45は排他的オア回路である。
位相復調部23(図2参照)からの復調信号aが入力シ
フトレジスタ31に入力されて順次シフトされ、参照レ
ジスタ32に符号出力部15からの送信符号系列bが入
力されてセットされる。そして、入力シフトレジスタ3
1の各段の出力信号と参照レジスタ32の各段の出力信
号とが排他的ノア回路35に加えられ、各排他的ノア回
路35の出力信号が加算回路33に加えられ、その出力
信号cは判定回路34に於いて設定値dと比較される。
スタ41にキー符号発生部16からのキー符号系列kが
入力されてセットされ、又カウンタ42に符号系列のビ
ット数gがセットされる。そして、符号検出部24の判
定回路34の判定出力信号fがカウンタ42のカウント
開始信号として加えられ、図示を省略したクロック信号
のカウントが開始される。又判定出力信号fはフリップ
フロップ43のJ端子に加えられて、フリップフロップ
43のQ端子出力信号iは“1”となる。この“1”の
出力信号iはキー符号レジスタ41のシフトモード信号
として入力され、キー符号レジスタ41からキー符号系
列jが順次アンド回路44に加えられ、このアンド回路
44から出力されるキー符号系列mと、符号検出部24
の入力シフトレジスタ31から出力される入力符号系列
eとが排他的オア回路45に入力されて、理想符号系列
nに変換されて出力される。
学的カオス現象を利用して得られるランダム符号系列に
ついて、自己相関サイドローブレベルが−15dB以下
となる符号系列を抽出したところ、図4及び図5に示す
ように、多数の符号系列が存在した。その中の18番目
の符号系列A(“1111100110101”)がバ
ーカ符号に相当し、自己相関サイドローブレベルが−2
2.2638dBとなる。この符号系列Aを理想符号系
列として理想符号発生部17から発生させる。又12番
目の符号系列A´は、符号系列Aの順序と符号とを反転
したもので、この符号系列A´も自己相関サイドローブ
レベルが−22.2638dBとなるから、理想符号系
列となる。
の符号系列を、符号選択信号CSによって符号出力部1
5(図2参照)から出力するものである。即ち、従来例
に於いては、13ビット構成の符号系列とした時、理想
符号系列のみを用いるものであるから、2種類の符号系
列A,A´のみであったが、本発明に於いては、前述の
ように数10種類の符号系列を使用することができる。
想的な符号系列Aの自己相関サイドローブパターンは、
図6に示すものとなる。即ち、自己相関サイドローブレ
ベルは−22,2638dBで、1レベルとなり、自己
相関サイドローブレベルが低いので、ピーク値の検出が
容易となる。又図4及び図5に於ける自己相関サイドロ
ーブレベルが−16.2472dBの符号系列の中の8
番目の符号系列Bと、30番目の符号系列Cと、17番
目の符号系列Dとのそれぞれ自己相関サイドローブパタ
ーンは図7,図8,図9に示すものとなる。即ち、−1
6.2472dBと−22.2638dBとの2レベル
となる。又他の1番目乃至7番目、9番目乃至11番
目、13番目乃至16番目等の符号系列の自己相関サイ
ドローブパターンは、それぞれ2レベルのパターンとな
る。
符号発生部17からの理想符号系列Aと、符号出力部1
5からの例えば符号系列Bとの差の“10000001
10101”をキー符号系列Kとして、符号変換部25
に加える。又符号出力部15からの符号系列B(“01
11001011111”)は位相変調部12に加えら
れて、パルス発生部11からのパルスが13ビット長の
送信符号系列Bにより位相変調され、送信増幅部13に
より増幅されて、送信アンテナ14から送出される。
ナ21により受信され、受信増幅部22により増幅さ
れ、位相復調部23により復調されて符号検出部24に
加えられる。符号検出部24に於いては、前述のよう
に、送信符号系列bを参照レジスタ32(図3参照)に
セットし、復調信号aを入力レジスタ31に入力して順
次シフトし、ビット対応の比較を行い、13ビットの総
てが一致すると、加算回路33の出力信号cは「13」
となり、設定値dを例えば「10」とすれば、判定回路
34の出力信号fは“1”となる。この設定値dは、ノ
イズ等により、加算回路33のピーク出力信号cが理想
的に「13」とならない場合に於いても、ピーク検出が
可能となるように設定するものであるが、他の一致検出
手段を採用することも可能である。
ウンタ42にビット数gとして13がセットされる。そ
して、判定回路34の出力信号fが“1”となると、フ
リップフロップ43のQ端子出力信号iは“1”とな
り、又カウンタ42はクロック信号のカウントを開始す
る。そして、フリップフロップ43のQ端子出力信号i
が“1”となることにより、キー符号レジスタ41はシ
フトモードとなり、前述のキー符号系列が順次シフト出
力され、アンド回路44を介して排他的オア回路45に
加えられる。キー符号レジスタ41から13ビットのキ
ー符号系列がシフト出力されると、カウンタ42は13
回のダウンカウントにより「0」となるから、その出力
信号hによりフリップフロップ43のQ端子出力信号i
は“0”となる。
スタ31からの出力信号eも入力され、受信符号系列が
送信符号系列Bと同一であるから、排他的オア回路45
の出力信号nは、 となり、理想符号系列Aに変換されることになる。な
お、(+)は排他的論理和を示す。
己相関処理部26に加えられ、理想符号発生部17から
の理想符号系列Aとの自己相関が求められ、パルス圧縮
されて表示部27に加えられ、目標物の位置が輝点等に
より表示される。
符号系列Cとした場合は、キー符号系列Kは、“010
1011010001”となる。又17番目の符号系列
Dとした場合は、キー符号系列Kは、“0000010
101011”となる。他の符号系列を選択して送信符
号系列とした場合に於いても、同様に、理想符号系列A
との差をキー符号系列Kとし、符号変換部25により受
信符号系列をキー符号系列Kにより理想符号系列Aに変
換することができる。従って、自己相関処理部26に於
いては、理想符号系列Aを送信符号系列とした場合と同
様な処理によってパルス圧縮を行うことができる。
系列で変調した符号化位相変調パルスの送出周期を例え
ば20μs〜100μsとし、送信符号系列の1ビット
長を0.3μsとすると、送信パルスは1.6μsのパ
ルス幅となる。この送信パルスの反射パルスを受信して
復調された受信系列符号と送信符号系列との一致を符号
検出部24により検出するには、入力シフトレジスタ3
1に13ビット構成の符号系列がシフトされる時間、即
ち、送信パルス幅の時間を要することになり、又符号変
換部25に於いて、キー符号レジスタ41から13ビッ
ト構成のキー符号系列Kを順次シフト出力して符号変換
するから、この符号変換部25に於いても送信パルス幅
の時間を要することになる。従って、2.6μsで送信
符号系列の検出及び理想符号系列への変換処理が済むこ
とになり、送出周期に比較して充分に短い時間で処理す
ることができる。
ト構成の場合を示すが、他のビット構成の符号系列を用
いることも勿論可能であり、例えば、数学的カオス現象
を利用したランダム符号系列の所望のビット長の符号系
列の自己相関関数を求め、そのサイドローブレベルが例
えば−15dB以下のものを抽出して、送信符号系列と
することができる。又過密状態の符号化パルスレーダの
場合には、使用可能の送信符号系列の種類が多いから、
それぞれ異なる種類の符号系列を選定することにより、
自他識別が可能となる。
るものであり、時分割多重化された同期パルスをそれぞ
れ異なる送信符号系列により変調して送信すると、予め
送信符号系列と同一の符号系列を設定した受信部に於い
てのみ同期を確立して受信処理することができる。その
場合も理想符号系列に変換するから、パルス圧縮により
確実な同期タイミングを見つけることができる。又送信
符号系列を通信毎に、或いは時間の経過に従って変更す
ることにより、暗号通信と同様な処理が可能となる。そ
の他、本発明は前述の実施例にのみ限定されるものでは
なく、種々付加変更することができるものである。
号系列に比較して自己相関サイドローブレベルが大きい
符号系列を送信符号系列として用いるものであるから、
使用可能の送信符号系列の種類が非常に多くなる。従っ
て、過密状態の符号化パルスレーダに適用すれば自他識
別を容易とすることができる。又マルチアクセス通信方
式の同期信号に適用すれば、受信加入者数を増加するこ
とが容易となる。
受信復調し、キー符号系列により理想符号系列に変換し
て自己相関処理を行うものであるから、自己相関サイド
ローブレベルが大きい符号系列を用いても、理想的なパ
ルス圧縮が可能となる利点がある。
ブロック図である。
説明図である。
説明図である。
説明図である。
説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 自己相関関数が或る一点で鋭いピークを
持ち、且つ低サイドローブの符号系列を理想符号系列と
し、該理想符号系列に比較して自己相関サイドローブが
大きい送信符号系列を用いてパルスを変調し、該変調パ
ルスを送信する一次変調部(1)と、前記変調パルスを
受信復調して受信符号系列を得る復調部(2)と、該復
調部(2)からの受信符号系列を前記理想符号系列とな
るように変調する二次変調部(3)と、自己相関処理部
(4)とを備え、該自己相関処理部(4)に於いて前記
二次変調部(3)から出力される理想符号系列の自己相
関処理を行うことを特徴とするパルス圧縮制御方式。 - 【請求項2】 前記二次変調部(3)は、前記理想符号
系列と前記送信符号系列との差の符号系列をキー符号系
列とするキー符号発生部と、該キー符号発生部からの前
記キー符号系列を用いて前記復調部(2)からの受信符
号系列を変調する構成を備えたことを特徴とする請求項
1記載のパルス圧縮制御方式。 - 【請求項3】 前記一次変調部(1)に加える送信符号
系列は、自己相関サイドローブレベルが2レベル以下の
符号系列を選択することを特徴とする請求項1記載のパ
ルス圧縮制御方式。
Priority Applications (5)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH04363686A JPH04363686A (ja) | 1992-12-16 |
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