JPH0432425B2 - - Google Patents
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- JPH0432425B2 JPH0432425B2 JP59081420A JP8142084A JPH0432425B2 JP H0432425 B2 JPH0432425 B2 JP H0432425B2 JP 59081420 A JP59081420 A JP 59081420A JP 8142084 A JP8142084 A JP 8142084A JP H0432425 B2 JPH0432425 B2 JP H0432425B2
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- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は例えばレーダ信号処理装置に用いる
フーリエ変換装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a Fourier transform device used, for example, in a radar signal processing device.
レーダ信号処理装置に用いるフーリエ変換装置
は受信信号のドツプラ成分の周波数解析を行なう
ことにより、不要信号成分を抑圧しS/N比を改
善して目標検出を行なうことに用いる。この発明
は上記フーリエ変換装置において演算中のアンダ
ーフローによる小信号データの消失を最小限に抑
える飽和利得制御装置において、バツフアメモリ
を用いて入力データに対して完全に利得制御を行
なうことにより、高速フーリエ変換演算中にオー
バー・フローが起こることを妨ぐことを特徴とし
ている。 A Fourier transform device used in a radar signal processing device is used to detect a target by suppressing unnecessary signal components and improving the S/N ratio by performing frequency analysis of the Doppler component of a received signal. The present invention is a saturation gain control device that minimizes the loss of small signal data due to underflow during calculation in the Fourier transform device described above. It is characterized by preventing overflow from occurring during conversion operations.
第1図に上記フーリエ変換装置を用いたレーダ
信号処理装置の一例を示す。第1図においてアン
テナ1から発射された電波は目標から反射して、
その反射エコーの一部は再びアンテ1によつて受
信され、受信機2によつて検波される。受信機2
の出力であるビデオ信号は前段信号処理装置3に
入力される。前段信号処理装置3においてビデオ
信号はデイジタル信号に変換され、不要信号であ
るクラツタの抑圧やパルス圧縮等の処理を行な
う。前段信号処理装置3の出力は本発明のフーリ
エ変換装置4へ入力され、ここで時間窓関数を乗
じたのち、フーリエ変換(以下FFT)演算を行
ない周波数成分に分解される。フーリエ変換装置
4の出力は各周波数ビンに分けられた距離方向の
情報を持つたものであり、後段信号処理装置5へ
入力される。後段信号処理装置5はクラツタ成分
を含む周波数ビンの内容を除去したのち各周波数
ビン内で目標の自動検出を行ない、目標の位置や
速度の導出を可能とする。 FIG. 1 shows an example of a radar signal processing device using the above Fourier transform device. In Figure 1, the radio waves emitted from antenna 1 are reflected from the target,
A portion of the reflected echo is received again by the antenna 1 and detected by the receiver 2. Receiver 2
The video signal output from is input to the pre-stage signal processing device 3. In the pre-stage signal processing device 3, the video signal is converted into a digital signal, and processing such as suppression of clutter, which is an unnecessary signal, and pulse compression are performed. The output of the pre-stage signal processing device 3 is input to the Fourier transform device 4 of the present invention, where it is multiplied by a time window function and then subjected to a Fourier transform (hereinafter referred to as FFT) operation to be decomposed into frequency components. The output of the Fourier transform device 4 has distance direction information divided into frequency bins, and is input to the subsequent signal processing device 5. After removing the contents of frequency bins containing clutter components, the subsequent signal processing device 5 automatically detects the target within each frequency bin, making it possible to derive the position and velocity of the target.
上記フーリエ変換装置4において、その演算は
乗算と加算の繰り返しである。その際、レーダ信
号処理等の高速処理の場合浮動小数点演算は困難
であり、通常固定小数点演算を行なつている。そ
のために演算中にデータがオーバフローする可能
性があるので、加算の度にその出力を1bitシフト
ダウンすることによりオーバフローを防いでい
る。 In the Fourier transform device 4, the operations are repeated multiplication and addition. At this time, floating-point calculations are difficult in high-speed processing such as radar signal processing, and fixed-point calculations are usually performed. As a result, data may overflow during calculation, so overflow is prevented by shifting down the output by 1 bit each time an addition is performed.
しかしながら小信号が入力されている場合は前
記シフトダウンで1bit切り捨てられることによ
り、演算中に信号が消失してしまうことがある。
この不具合を解決するため、上記オーバフローを
妨ぐと同時に信号の消失を最小限に抑える機能を
持つ飽和利得制御回路がある。本発明はこの飽和
利得制御回路に関するものである。 However, if a small signal is input, the signal may be lost during calculation due to 1 bit being discarded by the shift down.
In order to solve this problem, there is a saturation gain control circuit that has a function of preventing the above-mentioned overflow and at the same time minimizing signal loss. The present invention relates to this saturation gain control circuit.
第2は従来から用いられている飽和利得制御回
路を使用した高速フーリエ変換装置の一例であ
る。第2図において、飽和利得制御回路6は複素
入力データアを1CPI(coherent Processing
interval:フーリエ積分を行なうためのデータサ
ンプル時間)間をモニタして、その間の複素入力
データアの絶対値の最大値を検出してホールドす
る。その後、次のCPIにおいて、複素入力データ
アがシフタ7を通過する際最大値がオーバフロー
しない範囲で、複素入力データアをシフトアツプ
する様に飽和利得制御回路6の出力である制御信
号イが制御する。例えば第2図において複素入力
データアのデータラインのbit長をmとして、或
るCPI間の絶対値の最大値がnbitであつたとする
と次のCPIではシフタ7は(m−n)bitの桁上げ
をする。シフタ7の出力は演算メモリ8へ1CPI
分格納され、その後バタフライ演算部9との間で
バタフライ演算を繰り返す。例えばl点FFTを
実行する場合、演算メモリ8とバタフライ演算部
9との間でlog2l回の演算を繰り返す。バタフラ
イ演算部9の中には加算器が有り、入力に依つて
は出力がオーバフローすることがある。そのため
バタフライ演算部9の入力は1/2スケーラ10で、
常に1/2倍に桁上げされる。
The second is an example of a fast Fourier transform device using a conventionally used saturation gain control circuit. In FIG. 2, the saturation gain control circuit 6 converts the complex input data into 1CPI (coherent processing
interval (data sample time for Fourier integration) is monitored, and the maximum absolute value of the complex input data during that period is detected and held. Thereafter, in the next CPI, the control signal I, which is the output of the saturation gain control circuit 6, controls the complex input data a to be shifted up within a range where the maximum value does not overflow when the complex input data a passes through the shifter 7. For example, in Figure 2, if the bit length of the data line of the complex input data is m, and the maximum absolute value between a certain CPI is n bits, then at the next CPI, the shifter 7 carries (m-n) bits. do. The output of shifter 7 is sent to calculation memory 8 by 1 CPI
After that, the butterfly calculation is repeated with the butterfly calculation section 9. For example, when performing an l-point FFT, calculations are repeated log 2 l times between the calculation memory 8 and the butterfly calculation unit 9. The butterfly calculation unit 9 includes an adder, and depending on the input, the output may overflow. Therefore, the input to the butterfly calculation unit 9 is a 1/2 scaler 10,
Always carried up by 1/2.
上記の様に第2図のフーリエ変換装置は複素入
力データアが飽和しない範囲でシフトアツしたの
ち、FFT演算を行なうことにより、演算中にお
ける信号の消失を抑えることができる。しかしな
がら上記の装置では1CPI前のデータで次のCPIの
最大値を予測しているため、次のCPI間に予測よ
り大きな最大値が入力され、シフタ7でオーバフ
ローすることがある。 As described above, the Fourier transform apparatus shown in FIG. 2 can suppress signal loss during the calculation by performing the FFT operation after the complex input data is shifted within a range that does not saturate. However, in the above device, the maximum value of the next CPI is predicted using data from one CPI before, so a maximum value larger than the prediction is input between the next CPIs, and the shifter 7 may overflow.
第3図は上記の不具合を1CPI分のデータを一
時蓄えるバツフアメモリを用いることにより解決
したフーリエ変換装置である。第3図において複
素入力データアは飽和利得制御回路6において
1CPI間の絶対値の最大値が検出されると同時に
バツフアメモリ11へ蓄えられる。次のCPIにバ
ツフアメモリ11に蓄えられた複素入力データア
は読み出され、シフタ7でシフト制御される。そ
の際、シフタ7を制御する制御信号イは前記複素
入力データアの最大値を用いて発生しているの
で、シフタ7でデータがオーバフローすることは
無い。このバツフアメモリ11は本来、絶え間な
く送られてくるレーダ受信信号である入力データ
をFFT演算のため一時蓄えるために用いるもの
である。 Figure 3 shows a Fourier transform device that solves the above problem by using a buffer memory that temporarily stores data for 1 CPI. In FIG. 3, complex input data is input to the saturation gain control circuit 6.
The maximum absolute value between 1CPI is detected and simultaneously stored in the buffer memory 11. At the next CPI, the complex input data stored in the buffer memory 11 is read out and shifted by the shifter 7. At this time, since the control signal A for controlling the shifter 7 is generated using the maximum value of the complex input data A, data does not overflow in the shifter 7. This buffer memory 11 is originally used to temporarily store input data, which is a radar reception signal that is constantly sent, for FFT calculation.
ところで第3図のフーリエ変換装置はFFT演
算を行なう入力データを最大bit長まで桁上げす
ることによつて、FFT演算中の小信号の消失を
防ぐものであるが、点数の多いFFT演算におい
てはなお演算中の桁下げによる小信号の消失が問
題となる。
By the way, the Fourier transform device shown in Figure 3 prevents the loss of small signals during FFT calculation by carrying the input data for FFT calculation to the maximum bit length, but in FFT calculation with a large number of points, Note that the loss of small signals due to digit reduction during calculation poses a problem.
この発明は上記の問題を演算メモリからバタフ
ライ演算部への転送中に飽和利得制御を行なうこ
とにより解決するものである。 The present invention solves the above problem by performing saturation gain control during transfer from the calculation memory to the butterfly calculation section.
第4図はこの発明のフーリエ変換装置の一例で
ある。第4図において複素入力データアは第3図
の装置と同様に第1の飽和利得制御装置6aで
1CPI間の絶対値の最大値が検出されると同時に
バツフアメモリ11に格納される。第1の飽和利
得制御装置6aは絶対値検出回路、最大値の比較
器およびCPI間のレジスタから成り、CPI間の最
大値をホールドして次のCPIにおける第1のシフ
タ7aのシフト量を決定する。バツフアメモリ1
1に格納された1CPI分の複素入力データは次の
CPIで順次読み出され、第1のシフタ7aへ送ら
れる。この時第1のシフタ7aの制御信号イはい
ま第1のシフタ7aへ送られている前記複素入力
データの最大値で決定されているので、第1のシ
フタ7aの出力がオーバフローすることは無い。
FIG. 4 shows an example of the Fourier transform device of the present invention. In FIG. 4, the complex input data is processed by the first saturation gain control device 6a, similar to the device shown in FIG.
The maximum absolute value between 1CPI is detected and stored in the buffer memory 11 at the same time. The first saturation gain control device 6a consists of an absolute value detection circuit, a maximum value comparator, and a register between CPIs, and holds the maximum value between CPIs and determines the shift amount of the first shifter 7a at the next CPI. do. buffer memory 1
The complex input data for 1CPI stored in 1 is as follows.
The signals are sequentially read out using the CPI and sent to the first shifter 7a. At this time, the control signal A of the first shifter 7a is determined by the maximum value of the complex input data currently being sent to the first shifter 7a, so the output of the first shifter 7a will not overflow. .
シフタ7a出力は演算メモリ8へ送られ、バタ
フライ演算部7との間でFFT演算を行なう。演
算メモリ8の出力ウは第2のシフタ7bへ送られ
る。第2のシフタ7bは1/2倍又は1倍のシフト
を行ない、演算メモリ8の出力ウは先ず1/2倍さ
れ、バタフライ演算部9へ送られる。バタフライ
演算部9は入力データにひねり因子を乗じたの
ち、2点DFT(離散フーリエ変換)を行い結果を
演算メモリ8へ格納する。この時第2の飽和利得
制御回路6bはバタフライ演算部出力をモニタし
ておき、1回目のバタフライ演算出力の全データ
のうちの最大値を検出する。2回目のバタフライ
演算において第2の飽和利得制御回路6bは前記
最大値のbit数が最大bit長に達している場合は、
第2のシフタ7bが1/2倍に桁下げする様に制御
し、達していない場合は第2のシフタ7bを1倍
に制御する。演算メモリ8とバタフライ演算部9
間の演算回数は第2図の説明で述べた通り、
FFTの点数が増えるに伴つて増える。したがつ
て従来の装置ではk回の演算回数を行なうと、1/
2k倍され消失される信号が有り得るが、第4図
の装置では、各演算毎にバタフライ演算部9の出
力が最大bit長に達しない限りはシフタは1倍で
あるので信号は減少しない。 The output of the shifter 7a is sent to the calculation memory 8, and FFT calculation is performed with the butterfly calculation section 7. The output of the arithmetic memory 8 is sent to the second shifter 7b. The second shifter 7b performs a 1/2-fold or 1-fold shift, and the output of the calculation memory 8 is first multiplied by 1/2 and sent to the butterfly calculation unit 9. The butterfly calculation unit 9 multiplies the input data by a twist factor, performs two-point DFT (discrete Fourier transform), and stores the result in the calculation memory 8. At this time, the second saturation gain control circuit 6b monitors the output of the butterfly calculation section and detects the maximum value of all the data of the first butterfly calculation output. In the second butterfly operation, if the number of bits of the maximum value reaches the maximum bit length, the second saturation gain control circuit 6b performs the following:
The second shifter 7b is controlled to lower the digit by 1/2, and if it has not reached the lower value, the second shifter 7b is controlled to lower the digit by 1. Arithmetic memory 8 and butterfly computing section 9
As mentioned in the explanation of Figure 2, the number of operations between
It increases as the number of FFT points increases. Therefore, in the conventional device, if k operations are performed, 1/
It is possible that some signals are multiplied by 2k and disappear, but in the device shown in FIG. 4, the signal does not decrease because the shifter is multiplied by 1 unless the output of the butterfly calculation unit 9 reaches the maximum bit length for each calculation.
〔発明の効果〕
以上の様に本発明では点数の多いFFT演算に
対しても演算中に信号が消失することがなく、ま
たオーバフローするることもない完全な飽和利得
制御が可能である。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, even for FFT calculations with a large number of points, it is possible to perform complete saturation gain control without signal loss or overflow during the calculation.
第1図は本発明であるフーリエ変換装置を用い
たレーダ信号処理装置の一例を示す図、第2図は
従来から用いられている飽和利得制御回路を用い
たフーリエ変換装置を示す図、第3図は第2図に
示す装置を改善したフーリエ変換装置を示す図、
第4図は飽和利得制御回路を用いたこの発明のフ
ーリエ変換装置を示す図であり、図中1はアンテ
ナ、2は受信機、3は前段信号処理装置、4はフ
ーリエ変換装置、5は後段信号処理装置、6は飽
和利得制御回路、7はシフタ、8は演算メモリ、
9はバタフライ演算部、10は1/2スケーラ、1
1はバツフアメモリである。なお、図中同一ある
いは相当部分には同一符号を付して示してある。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a radar signal processing device using the Fourier transform device of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a Fourier transform device using a conventionally used saturation gain control circuit, and FIG. The figure shows a Fourier transform device that is an improved version of the device shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a Fourier transform device of the present invention using a saturation gain control circuit, in which 1 is an antenna, 2 is a receiver, 3 is a front-stage signal processing device, 4 is a Fourier transform device, and 5 is a rear-stage signal processing device. A signal processing device, 6 a saturation gain control circuit, 7 a shifter, 8 arithmetic memory,
9 is a butterfly calculation unit, 10 is a 1/2 scaler, 1
1 is a buffer memory. It should be noted that the same or corresponding parts in the figures are indicated by the same reference numerals.
Claims (1)
Processing Interval)間蓄えるバツフアメモリ
と、前記複素入力データの1CPI間の最大値を検
出して第1のシフタを制御する第1の飽和利得制
御回路と、前記バツフアメモリ出力の利得を変え
る第1のシフタと、第1のシフタの出力を1CPI
間蓄える演算メモリと、演算メモリとの間で
FFT演算を行なうバタフライ演算部と、このバ
タフライ演算部の出力の最大値を検して制御信号
を発生する第2の飽和利得制御回路と、前記演算
メモリの出力を制御する第2のシフタを備えたこ
とを特徴とするフーリエ変換装置。1 Real-time complex input data is converted to 1CPI (Coherent
a first saturation gain control circuit that detects the maximum value of the complex input data within 1 CPI and controls a first shifter; and a first shifter that changes the gain of the buffer memory output. , the output of the first shifter is 1CPI
Between the arithmetic memory that stores data and the arithmetic memory.
It includes a butterfly calculation unit that performs FFT calculation, a second saturation gain control circuit that detects the maximum value of the output of the butterfly calculation unit and generates a control signal, and a second shifter that controls the output of the calculation memory. A Fourier transform device characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59081420A JPS60225279A (en) | 1984-04-23 | 1984-04-23 | Fourier transform device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59081420A JPS60225279A (en) | 1984-04-23 | 1984-04-23 | Fourier transform device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60225279A JPS60225279A (en) | 1985-11-09 |
| JPH0432425B2 true JPH0432425B2 (en) | 1992-05-29 |
Family
ID=13745861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59081420A Granted JPS60225279A (en) | 1984-04-23 | 1984-04-23 | Fourier transform device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60225279A (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7835454B2 (en) | 2004-04-30 | 2010-11-16 | Analog Devices, B.V. | Multicarrier modulation systems |
| AU2005238983B2 (en) * | 2004-04-30 | 2008-12-11 | Analog Devices, B.V. | Improvements in multicarrier modulation systems |
| US8548105B2 (en) * | 2008-08-05 | 2013-10-01 | Qualcomm Incorported | Joint time-frequency automatic gain control for wireless communication |
| JP5241594B2 (en) * | 2009-04-30 | 2013-07-17 | 三菱電機株式会社 | Radar signal processing device |
| JP5414434B2 (en) * | 2009-09-14 | 2014-02-12 | 三菱電機株式会社 | Fast Fourier transform arithmetic unit |
| US9977116B2 (en) * | 2015-10-05 | 2018-05-22 | Analog Devices, Inc. | Scaling fixed-point fast Fourier transforms in radar and sonar applications |
-
1984
- 1984-04-23 JP JP59081420A patent/JPS60225279A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60225279A (en) | 1985-11-09 |
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