DE102004059690B3 - Code-generating device for pseudo-noise codes has a code generator (CG) linked via an input to a pulse generator for generating pulses in signal edges in an output signal created by the CG - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung schneller langer Codes für Radaranwendungen.The The invention relates to a circuit for generating faster long Codes for Radar applications.
Radarsysteme lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Die erste Kategorie stellen sogenannte Pulsradare dar, die kurze Radarpulse in bestimmten zeitlichen Abständen aussenden und empfangen. Diese Systeme verwenden Tx/Rx (Transmit/Receive) Schalter und arbeiten mit vergleichsweise geringen Pulswiederholfrequenzen.radar systems can be divided into two categories: the first category so-called pulse radars, the short radar pulses in certain temporal intervals send and receive. These systems use Tx / Rx (transmit / receive) switches and work with comparatively low pulse repetition frequencies.
Die zweite Kategorie sind die sogenannten Continous Wave (CW) Radare. In CW Radaren kommen üblicherweise Spreiz-Spektrum-Codes (wie beispielsweise m-Sequenzen) und Pulskompressionsverfahren zur Anwendung.The second category are the so-called continuous wave (CW) radars. In CW radars usually come Spread spectrum code (such as m-sequences) and pulse compression methods for Application.
Die erstgenannte Kategorie hat den Vorteil eines größeren Dynamikbereiches, der unmittelbar mit der Isolation des verwendeten Tx/Rx Schalters verknüpft ist. Im Unterschied hierzu bietet die zweitgenannte Kategorie den Vorteil größerer Reichweite. Dies geht auf einen Gewinn auf der Signalverarbeitungsseite zurück, der in der Codierung begründet ist.The The former category has the advantage of a larger dynamic range, the is directly linked to the isolation of the Tx / Rx switch used. In contrast, the second category offers the advantage greater range. This goes back to a win on the signal processing side, the is justified in the coding.
Jede der beiden Techniken hat jedoch auch erhebliche Nachteile.each However, the two techniques also has significant disadvantages.
Als Kompromiss zur Überwindung der jeweiligen spezifischen Nachteile beider Systeme wird im Stand der Technik ein Hybridsystem vorgeschlagen, in dem ein Barker-Code (bis zur theoretisch möglichen Höchstgrenze von 13 Bit) zur Anwendung kommt, um die übertragene Energie eines Pulsradars zu erhöhen, wobei die spezifischen Vorteile eines geschalteten Systems erhalten bleiben.When Compromise to overcome The respective specific disadvantages of both systems is in the state The technique proposed a hybrid system in which a Barker code (up to the theoretically possible upper limit 13 bit) is applied to the transmitted energy of a pulse radar to increase, giving the specific advantages of a switched system stay.
Aus
dem US-Patent
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die geeignet ist, Radarsignale zu erzeugen, die sowohl die Nachteile der Pulsradare als auch die der CW-Radare wirkungsvoll vermeiden.task The present invention is to provide a device which is capable of producing radar signals that have both the disadvantages the pulse radars as well as the CW radars effectively avoid.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen mit den in Anspruch 1 und 11 aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.These The object is achieved by the devices with the in claim 1 and 11 listed Characteristics solved. The dependent claims refer to advantageous developments of the invention.
In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens einem Codegenerator, dessen Ausgang mit mindestens einem Pulsgenerator vorgesehen ist. Dabei ist der Ausgang des Codegenerators in der Weise mit dem Pulsgenerator verbunden, dass der Pulsgenerator bei Signalflanken des von dem Codegenerator erzeugten Ausgangssignals Pulse erzeugt, die kürzer als die Bitlänge des von dem Codegenerator erzeugten Codes sind. Hierdurch wird erreicht, dass aus den ursprünglich langen von dem Codegenerator erzeugten Pulsen kurze Pulse entstehen, die sich zur Überlagerung zu einem schnellen langen Pseudonoise-Code, wie er für Radaranwendungen vorteilhaft ist, besonders gut eignen.In a first advantageous embodiment shows the device according to the invention at least one code generator whose output is at least one Pulse generator is provided. Where is the output of the code generator in the way connected to the pulse generator that the pulse generator at signal edges of the output signal generated by the code generator Pulse generated, the shorter as the bit length of the code generated by the code generator. This will achieve that from the original long pulses generated by the code generator generate short pulses, which overlap to a fast long pseudonoise code, as he used for radar applications is advantageous, particularly suitable.
Eine besonders gute Eignung zur Überlagerung zeigen die so erzeugten Folgen kurzer Pulse dann, wenn die von dem Pulsgenerator erzeugten Pulse kürzer als die halbe Bitlänge des von dem Codegenerator erzeugten Codes sind.A especially good suitability for overlaying show the consequences of short pulses produced in this way, when those of the Pulse generator generated pulses shorter than half the bit length of the code generated by the code generator.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass mehrere mittels eines Timers synchronisierte Pulsgeneratoren und zusätzlich Verzögerungsglieder vorgesehen sind. Dabei bewirken die Verzögerungsglieder einen zeitlichen Versatz der erzeugten Pulsfolgen gegeneinander. Nachfolgend werden die erzeugten Pulsfolgen beispielsweise unter Verwendung von Power-Combinern miteinander überlagert, wodurch schnelle lange Codes auf einfache Weise realisiert werden können.A particularly advantageous embodiment of the invention is that several synchronized by a timer pulse generators and additionally delay elements are provided. The delay elements cause a temporal Offset of the generated pulse sequences against each other. Below are the generated pulse sequences, for example, using power combiners overlaid with each other, whereby fast long codes are easily realized can.
Für die schaltungstechnische Reihenfolge von Codegenerator, Verzögerungsglied und Pulsgenerator sind verschiedene Varianten denkbar. Eine erste mögliche Realisationsform besteht darin, dass der Ausgang mindestens eines Codegenerators mit dem Eingang mindestens eines Verzögerungsgliedes verbunden ist und der Ausgang mindestens eines Verzögerungsgliedes mit dem Eingang mindestens eines Pulsgenerators verbunden ist. Mit anderen Worten ist die beschriebene Abfolge der Komponenten im Signalweg Codegenerator – Verzögerungsglied – Pulsgenerator.For the circuit engineering Sequence of code generator, delay element and pulse generator Different variants are conceivable. A first possible form of realization is that the output of at least one code generator is connected to the input of at least one delay element and the output of at least one delay element to the input at least one pulse generator is connected. In other words is the described sequence of components in the signal path code generator - delay element - pulse generator.
Weiterhin kann das Verzögerungsglied auch erst nach Aufwärtsmischen des von Codegenerator und Pulsgenerator erzeugten Signals eingesetzt werden. Die relative Bandbreite des Verzögerungsgliedes kann dann niedriger gewählt werden.Farther can the delay element even after mixing up the signal generated by the code generator and pulse generator used become. The relative bandwidth of the delay can then lower chosen become.
Alternativ kann der Ausgang mindestens eines Verzögerungsgliedes mit dem Eingang mindestens eines Codegenerators verbunden sein. Der Ausgang des Codegenerators ist in diesem Fall mit dem Eingang des Pulsgenerators verbunden, so dass bereits die von den Codegeneratoren erzeugten Codes zeitlich gegeneinander versetzt sind.Alternatively, the output of at least one delay element can be connected to the input of at least one code generator. The output of the code generator is in this case with the Input of the pulse generator connected so that the codes generated by the code generators are already offset in time.
Eine weitere vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, dass mindestens einer der Codegeneratoren gespeicherte Codes, insbesondere PN-Codes, Gold-Codes oder Kasami-Codes enthält. Diese Codes zeigen für die Verwendung in einem CW-Pseudonoise-Code-Radarsystem besonders vorteilhafte Eigenschaften; ebenso kann einer der Codegeneratoren als rückgekoppeltes Schieberegister ausgebildet sein.A Another advantageous variant of the invention is that at least one of the code generators stored codes, in particular PN codes, Gold codes or Kasami codes contains. These codes show for use in a CW pseudonoise code radar system particularly advantageous properties; Similarly, one of the code generators as fedback Shift register be formed.
Die Realisation eines Gold-Codegenerators kann insbesondere auch dadurch erreicht werden, dass er aus zwei rückgekoppelten Schieberegistern besteht, die über ein XOR Glied verbunden sind.The Realization of a gold code generator can in particular also thereby be achieved that it consists of two feedback shift registers, the above an XOR member are connected.
Die vorstehend beschriebene Erfindung ermöglicht die Realisation eines CW-Radars mit sehr langen Codefolgen, die aus einer Serie von Subcodes bestehen. Hierbei wird eine Erhöhung des Eindeutigkeitsbereiches des Radarsystems erreicht, wobei ein schneller Range Sweep erhalten bleibt. In konventionellen System schließen sich diese beiden Anforderungen oftmals gegenseitig aus.The The invention described above enables the realization of a CW radars with very long code sequences consisting of a series of subcodes consist. This will be an increase reaches the uniqueness range of the radar system, wherein a faster range sweep is maintained. In conventional system shut down These two requirements are often mutually exclusive.
Dabei eröffnet die Übertragung eines langen Codes mit hoher Korrelationsverstärkung im Empfänger die Möglichkeit, Radarsignale mit sehr geringer Leistung zu übertragen.there open the transfer a long code with high correlation gain in the receiver the Possibility, Radar signals with very low power to transmit.
Auf diese Weise ergeben sich sehr schnelle Codes mit kurzen Pulsfolgen, die insbesondere ausgezeichnete Kreuzkorrelationseigenschaften zeigen. Somit wird eine gegenüber konventionellen Codes deutlich höhere Kanaltrennung erreicht und darüber hinaus eine erheblich vergrößerte Auswahl an möglichen Codes geschaffen. Die Eigenschaften der so gewonnenen Codes erlauben es, im Einsatz beispielsweise in Kraftfahrzeugnahbereichsradaren darauf zu verzichten, eine Initialisierung der von einzelnen Fahrzeugen verwendeten Codes beispielsweise über eine Kommunikationsstrecke vorzunehmen. Auf diese Weise wird der notwendige Zeitaufwand zur optimalen Kanalausnutzung minimiert sowie ein in der Realisation einfaches und kostengünstiges System geschaffen.On this way, very fast codes with short pulse sequences result, which show particularly excellent cross-correlation properties. Consequently will be opposite conventional codes much higher Channel separation achieved and beyond a considerably enlarged selection at possible Codes created. The properties of the codes thus obtained allow it, in use, for example, in motor vehicle near radars to refrain from an initialization of the individual vehicles used codes, for example, make a communication link. In this way, the time required for optimum channel utilization minimized as well as a simple and cost effective in the realization System created.
Die Quellcodes lassen sich auf einfache Weise dadurch erzeugen, dass ein Schieberegister mit 20 Speicherzellen verwendet wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Schieberegister mit 10 Speicherzellen verwendet, was für die Generierung des PN-Codes ausreichend ist.The Source codes can be easily generated by: a shift register with 20 memory cells is used. In the present embodiment a shift register with 10 memory cells is used, which is responsible for the generation of the PN codes is sufficient.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele weiter erläutert.following the invention will be further explained with reference to some embodiments.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Die
Bitrate am Ausgang eines Codegenerators kann sich beispielsweise
auf 450 Mbps belaufen, bei einer Bitlänge von 2,2 ns. Wie in
In
Bei einer Steigerung der Codelänge auf 100 000 bit für jeden Messzyklus kann eine Sendeleistung unter den für Frequenzen über 20GHz gültigen Grenzwert erreicht werden. Damit lassen sich beliebige Bandbreiten ohne eine Änderung an EMV-Standards realisieren.at an increase in code length to 100 000 bit for Each measurement cycle can have a transmit power below that for frequencies above 20GHz valid limit be achieved. This allows any bandwidth without a change to EMC standards realize.
Da eine Chiplänge von 100 000 bit für jeden Messzyklus zu einer langen Messzyklusdauer führt, ergibt sich für diesen gewählten Code eine extrem hohe Datenrate. Eine Bitlänge von 400ps führt zu einer Datenrate von 2,5Gbps und damit zu einer Codedauer von 40μs. Ein kompletter Enfernungsscan mit einer Zellenlänge von 12cm (Objektauflösung) führt zu einer Messzeit von 10ms, was einen akzeptablen Wert darstellt.There a chip length of 100 000 bit for results in a long measuring cycle duration for each measuring cycle for this chosen Code an extremely high data rate. A bit length of 400ps leads to a Data rate of 2.5Gbps and thus to a code duration of 40μs. A complete one Removal scan with one cell length from 12cm (object resolution) leads to a measuring time of 10ms, which is an acceptable value.
Um
Codes mit derartig hohen Datenraten erzeugen zu können, kann
das Pulscodesignal aus
In
Der
Unterschied zwischen den in
Als vorteilhaft für die Wahl der Codegeneratoren haben sich die folgenden Varianten erwiesen:
- A: Codegeneratoren mit gespeicherten Codes wie beispielsweise PN-Codes, Gold-Codes oder Kazami-Codes
- B: Codegeneratoren, die als rückgekoppelte Schieberegister realisiert sind, die einen PN-Code generieren
- C: Gold-Codegeneratoren, die aus zwei rückgekoppelten Schieberegistern bestehen, wobei die beiden Schieberregister-Codes mit einander über ein XOR-Glied verknüpft werden.
- A: Code generators with stored codes such as PN codes, Gold codes or Kazami codes
- B: Code generators implemented as feedback shift registers generating a PN code
- C: Gold code generators consisting of two feedback shift registers, the two shift register codes being linked together by an XOR gate.
Für eine Messung des kompletten Erfassungsbereiches eines CW-Radares mit dem langen Code muss die gesamte Zeitspanne von zwei Mikrosekunden abgewartet werden. Eine Verbesserung besteht darin, eine Anzahl kürzerer Codes (genannt Sub-Codes) zu verwenden, die zusammengefügt den langen Code ergeben. Jeder dieser Sub-Codes hat ungefähr eine Dauer von 0,2 μs und eine Länge von 512 Bit (n=9). Damit ergibt sich während des Zeitschlitzes, der dem Erfassungsbereich zugeordnet ist, ein Processing Gain von 54 dB. Im nächsten Erfassungszeitschlitz wird ein unterschiedlicher Code übertragen, so daß jeder Reflex, der länger als die Zeitdauer des Erfassungszeitschlitzes verzögert ist, um einen Faktor unterdrückt wird, der dem Kreuzkorrelationsprodukt der beiden Codes entspricht. Üblicherweise werden PN-Codes zyklisch wiederholt, da die Autokorrelationsfunktion idealerweise jenseits des Maximums 0 ist. Bei der Verwendung eines einzelnen Codes, der nicht regelmäßig wiederholt wird, ergeben sich Seitenkeulen der Korrelationsfunktion, die den Dynamikbereich einschränken. Für sehr kurze Codelängen ergibt sich die beste Unterdrückung der Seitenkeulen durch Verwendung der so genannten Barker-Codes. Doch auch durch die Kombination von Sub-Codes, die Teil eines wesentlich längeren Code sind, der selbst regelmäßig wiederholt wird, reduziert sich das Problem der großen Seitenkeulen.For a measurement of the complete detection range of a CW radar with the long code must the entire period of two microseconds to be awaited. A Improvement is a number of shorter codes (called sub-codes) to use that put together the long code result. Each of these sub-codes has about one Duration of 0.2 μs and a length of 512 bits (n = 9). This results during the time slot, the assigned to the detection area, a processing gain of 54 dB. In the next acquisition time slot a different code is transmitted, so that everyone Reflex, the longer when the time period of the acquisition time slot is delayed, suppressed by one factor which corresponds to the cross-correlation product of the two codes. Usually PN codes are cyclically repeated because the autocorrelation function ideally beyond the maximum is 0. When using a individual codes that are not repeated regularly Side lobes of the correlation function, the dynamic range limit. For very short code lengths results in the best suppression of Side lobes by using the so-called Barker codes. But also by combining sub-codes, which are part of a material longer code who repeats himself regularly reduces the problem of the big sidelobes.
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