專利名稱：接收信號頻帶檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于無線接收機的接收信號頻帶檢測器。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，主要使用對于每個系統(tǒng)固定地分配頻率資源的方式，但是作為有效使用頻率和時間資源的方法，研究了動態(tài)頻率分配方法(例如，參照非專利文獻1)。
動態(tài)頻率分配方法是搜索頻帶中未使用的波段，動態(tài)地分配頻率來進行通信的方法，通過把各種頻率帶寬的信號分配到空頻帶中，可以減少未被分配的頻帶，提高總體的頻率使用率。
并且，在動態(tài)頻率分配方法中，也研究了多個無線通信系統(tǒng)使頻域的信號頻帶的一部分或全體、即至少一部分重疊，從而進一步提高頻率使用率的方法。此時，在其他無線通信系統(tǒng)的信號頻帶重疊的情況下會產(chǎn)生干擾，存在信號檢測特性劣化的可能性。但是，在非專利文獻1中記載的動態(tài)頻率分配方法中，研究了在不影響接收側(cè)的信號檢測特性的范圍內(nèi)，使信號重疊的方法。
在該動態(tài)頻率分配方法中，作為檢測空頻帶的方法，使用如圖1所示的與頻譜分析器相同的方法，來分析接收信號頻譜，由此檢測空頻帶。
“Dynamic Spectrum Sharing Methods for Cellular RadioSystems，”Proc.Virginia Tech′s 14th Symposium on Wireless PersonalCommunications，2004. “Independent Component Analysis”，John Wiley&Sons，Inc.，2001.
但是上述的背景技術(shù)有如下的問題。
在如上述檢測出空頻帶的基礎(chǔ)上分析接收信號頻譜的方法中，在多個無線通信系統(tǒng)的信號頻帶重疊的情況下，很難正確地檢測出各無線通信系統(tǒng)的信號頻帶。
例如，如圖2所示，在利用上述的動態(tài)頻率分配方法的情況下，假設(shè)在可使用的整個頻帶內(nèi)存在無線通信系統(tǒng)A的信號和信號頻帶更窄的無線通信系統(tǒng)B的信號。
此時，對于無線通信系統(tǒng)B的信號頻帶，重疊了無線通信系統(tǒng)A的信號而發(fā)生干擾，但是例如在接收天線為兩個以上的情況下，可以在接收側(cè)容易地分離信號，信號檢測特性不會大幅劣化。即、在使用圖2所示的動態(tài)頻率分配方法的情況下的例子中，信號檢測特性不會劣化，可使兩個系統(tǒng)的信號重疊在同一頻帶上進行通信。此時，同樣地，還可以由其他的無線通信系統(tǒng)使用圖2的(1)區(qū)，即無線通信系統(tǒng)A的信號頻帶中、重疊了無線通信系統(tǒng)B的信號頻帶的波段以外的波段。
但是，在通過基于與頻譜分析器相同的方法的接收信號頻譜分析來進行空頻帶的檢測的情況下，在使用圖2所示的動態(tài)頻率分配方法的情況下的例子中，由于如果無線通信系統(tǒng)B的信號的功率譜密度與無線通信系統(tǒng)A的信號的功率譜密度相比不充分大，則無法檢測出存在兩個不同的無線通信系統(tǒng)，所以不能檢測出(1)區(qū)為空頻帶。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是為了解決上述問題點的至少一個而提出的，其目的在于，提供一種接收信號頻帶檢測器，該接收信號頻帶檢測器在存在多個信號的狀況下，可以對這些信號進行分別處理，分別檢測出它們的使用頻段。
為了解決上述課題，本發(fā)明的接收信號頻帶檢測器的特征之一在于，該接收信號頻帶檢測器具有信號分離單元，其對于發(fā)送頻帶的至少一部分相互重疊、由多個信號構(gòu)成的接收信號進行預定的處理，分解為信號成分；以及，使用頻帶檢測單元，其基于上述信號成分的功率，檢測出上述信號成分的發(fā)送所使用的使用頻帶。
通過這樣構(gòu)成，通過信號分離單元來檢測出分解后的信號成分D，并通過使用頻帶檢測單元來檢測出該分解后信號成分D所使用的頻帶，從而可以檢測出接收機中信號處理后的空頻帶。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述信號分離單元還可以基于構(gòu)成上述接收信號的各信號成分的獨立性，把上述接收信號分解為信號成分。
通過這樣構(gòu)成，可以利用接收到的信號成分的獨立性來分離檢測信號成分，并檢測出各信號成分所使用的頻帶。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述信號分離單元也可以對于從多個接收天線輸入的接收信號，對該接收信號中包含的各信號成分中的、傳輸路徑的狀態(tài)已知的信號成分進行反相合成，從而檢測出受到上述傳輸路徑已知的信號成分的干涉的其他信號成分。
對于所接收的信號成分中的一個，如果能夠以某一個天線的傳輸路徑的狀態(tài)為基準、相對地估計從發(fā)送天線到多個接收天線的各傳輸路徑的狀態(tài)，則可以容易地抑制該信號成分，并且即使接收信號中包含了從該信號成分受到強干擾的信號成分，也可以對于所抑制的信號成分以外的信號成分，容易地檢測出使用頻帶。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述信號分離單元也可以把時域的接收信號變換為頻域信號，并把該變換為頻域信號的接收信號分解為信號成分。
通過這樣構(gòu)成，對于頻率成分的分布不均勻的信號，可以利用分布的不均勻來高精度地進行信號檢測，可以高精度地檢測各信號成分的使用頻帶。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述信號分離單元也可以把時域的接收信號分解為信號成分，并把該信號成分變換為頻域的信號。
通過這樣構(gòu)成，對于時間成分的分布不均勻的信號，可以利用分布的不均勻來高精度地進行信號的檢測，可以高精度地檢測各信號成分的使用頻帶。并且，可以在時間成分的分布不均勻的信號和頻率成分的分布不均勻的信號兩方混合存在的條件下，利用分布的不均勻來高精度地進行信號的檢測，并且可以高精度地檢測出各信號成分的使用頻帶。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述使用頻帶檢測單元還可以具有頻帶檢測單元，該頻帶檢測單元觀測上述信號成分的功率值在頻率方向上的變動，并基于上述變動量是否在預定值以上，來檢測上述信號成分的使用頻帶。
通過這樣構(gòu)成，可以在不使用一切發(fā)送參數(shù)信息的情況下，檢測出各信號成分的使用頻帶。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，該接收信號頻帶檢測器具有頻率方向移動平均功率計算單元，其計算信號成分的頻率方向的移動平均功率，上述頻帶檢測單元可以基于頻率方向的移動平均功率來檢測上述信號成分的使用頻帶。
通過這樣構(gòu)成，可以在不使用一切發(fā)送參數(shù)信息的情況下，高精度地檢測出各信號成分的使用頻帶。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述使用頻帶檢測單元具有噪聲判定單元，其在由上述頻帶檢測單元檢測出的使用頻帶中判別對應的信號成分是否為噪聲，并輸出判定為不是噪聲的使用頻帶。
通過這樣構(gòu)成，可以抑制把噪聲錯誤地檢測為信號、把該信號成分使用的頻帶錯誤地檢測為使用頻帶的概率，可以提高各信號成分的使用頻帶的檢測精度。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述噪聲判定單元在信號成分的使用頻帶的頻率帶寬超過了預先規(guī)定的第1預定值的情況下，判定為該信號成分為噪聲成分。
通過這樣構(gòu)成，可以僅通過信號帶寬的比較處理來容易地判別信號和噪聲，可以提高各信號成分的使用頻帶的檢測精度。例如，作為第1預定值，可以使用信號發(fā)送側(cè)可用的最大信號帶寬、或該最大信號帶寬加上基于電波傳播環(huán)境的最大多普勒頻率后的帶寬。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述噪聲判定單元可以在信號成分的使用頻帶的頻率帶寬不到預先規(guī)定的第2預定值的情況下，判定該信號成分為噪聲成分。
通過這樣構(gòu)成，可以僅通過信號帶寬的比較處理來容易地判別信號和噪聲，可以提高各信號成分的使用頻帶的檢測精度。例如，作為第2預定值，可以使用信號發(fā)送側(cè)可用的最小信號帶寬。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述噪聲判定單元具有相關(guān)檢測單元，其在由上述頻帶檢測單元檢測出的使用頻帶中進行對應的信號成分與接收信號之間的相關(guān)檢測；相關(guān)值比較單元，其在由上述相關(guān)檢測單元檢測出的相關(guān)值對于接收信號的整個序列為預先規(guī)定的第3預定值以下的情況下，判定上述信號成分為在對應的使用頻帶中是噪聲。
通過這樣構(gòu)成，可以利用噪聲和信號的相關(guān)特性的不同來判別信號和噪聲，并且可以提高各信號成分的使用頻帶的檢測精度。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述噪聲判定單元還可以具有周期自相關(guān)檢測單元，其將信號成分限制在由上述頻帶檢測單元檢測出的使用頻帶上，并對進行了該頻帶限制后的信號成分計算周期自相關(guān)值；利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定單元，其基于在上述周期自相關(guān)檢測單元中檢測出的周期自相關(guān)值，把檢測出的使用頻帶中信號成分被判定為信號的使用頻帶以外的信號成分判定為噪聲。
通過這樣構(gòu)成，可以高精度地判別檢測出的使用頻帶F1中的分解后信號成分D是否為噪聲，可以提高各信號成分的使用頻帶的檢測精度。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述信號分離單元可以對上述使用頻帶的一部分的部分頻帶進行再次信號成分分解。
通過這樣構(gòu)成，可以檢測出在第1次信號成分分離處理中隱藏在大功率信號成分中的小功率信號成分，并確定其使用頻帶。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述部分頻帶可以是與上述信號成分相應的發(fā)送頻帶中的至少一個使用頻帶以外的頻帶。
通過這樣構(gòu)成，可以不受與上一次使用頻帶檢測處理所檢測出的使用頻帶F1相對應的信號成分的影響而進行信號成分的分離以及使用頻帶檢測動作。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，該接收信號頻帶檢測器具有信號成分抑制單元，其抑制構(gòu)成上述接收信號的信號成分中的一個以上的信號成分，上述信號分離單元可以把抑制了一個以上信號成分的接收信號分解為每個發(fā)送頻帶的信號成分，上述使用頻帶檢測單元可以檢測上述信號成分的發(fā)送中使用的使用頻帶。
通過這樣利用對可預先抑制的信號成分進行了抑制后的信號來進行信號成分的分離以及使用頻帶檢測動作，可以不受該可抑制信號成分的影響，高精度地檢測出使用頻帶。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述信號分離單元可以利用預定寬度的時間窗對所輸入的信號進行時間窗處理，并且滑動上述時間窗來進行檢測處理，進行整個時間區(qū)間的信號分離。
通過這樣構(gòu)成，可以進行更詳細的時間區(qū)間中的信號分離處理。并且，沒有必要對待處理的整個時間區(qū)間進行統(tǒng)一處理，可以削減計算量而檢測出各信號成分的使用頻帶。
并且，在上述的接收信號頻帶檢測器中，上述信號分離單元可以利用預定寬度的頻率窗對所輸入的信號進行頻率窗處理，并且滑動上述頻率窗來進行檢測處理，進行整個頻率區(qū)間的信號分離。
通過這樣構(gòu)成，可以進行更詳細的頻率區(qū)間中的信號分離處理。并且，沒有必要對待處理的整個頻率區(qū)間進行統(tǒng)一處理，可以削減計算量而檢測出各信號成分的使用頻帶。
根據(jù)本發(fā)明的實施例可以實現(xiàn)如下的接收信號頻帶檢測器，即該接收信號頻帶檢測器可以在存在多個信號的情況下，分別地處理這些信號，并分別地檢測出它們的使用頻帶。


圖1是表示利用了頻譜分析器的頻率分配法的框圖。
圖2是表示在動態(tài)頻率分配方法中的同一頻帶中多個系統(tǒng)混合存在的狀態(tài)的概念圖。
圖3是表示本發(fā)明一個實施例的接收信號頻帶檢測器的構(gòu)成例的部分框圖。
圖4是表示基于獨立成分分析的信號分離部的構(gòu)成例的框圖。
圖5是表示基于反相合成的信號分離部的構(gòu)成例的框圖。
圖6是表示利用頻域信號的信號分離部的構(gòu)成例的框圖。
圖7是表示利用時域信號的信號分離部的構(gòu)成例的框圖。
圖8是表示利用時域信號和頻域信號兩方的信號分離部的構(gòu)成例的框圖。
圖9A是表示利用頻域信號的使用頻帶檢測部的構(gòu)成例的框圖。
圖9B是表示利用頻域信號的使用頻帶檢測部的說明圖。
圖10是表示利用信號的頻率方向移動平均功率的使用頻帶檢測部的構(gòu)成例的框圖。
圖11是表示使用頻帶檢測部中的使用頻率檢測法的概念圖。
圖12是表示伴有噪聲判定的使用頻帶檢測部的構(gòu)成例的框圖。
圖13是表示通過觀測分解后信號成分的信號帶寬而實現(xiàn)的噪聲判定方法的概念圖。
圖14是表示通過觀測分解后信號成分的信號帶寬而實現(xiàn)的噪聲判定方法的概念圖。
圖15是表示基于相關(guān)檢測的噪聲判定部的構(gòu)成例的框圖。
圖16是表示噪聲判定部中的相關(guān)檢測部的構(gòu)成例的框圖。
圖17是相關(guān)檢測中的參照信號提取例的說明圖。
圖18是表示利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定部的構(gòu)成例的框圖。
圖19是表示噪聲判定部中的周期自相關(guān)檢測部的構(gòu)成例的框圖。
圖20是表示信號的周期自相關(guān)值的特性的一例的說明圖。
圖21是表示本發(fā)明一個實施例的進行反復處理的接收信號頻帶檢測器的構(gòu)成例的框圖。
圖22是表示部分頻帶的選擇方法的一例的說明圖。
圖23是表示部分頻帶的選擇方法的一例的說明圖。
圖24是表示本發(fā)明一個實施例的接收信號頻帶檢測器的構(gòu)成例的框圖。
圖25是表示利用時間窗的處理的概念圖。
圖26是表示利用頻率窗的處理的概念圖。
圖27是表示進行基于頻率窗的處理的信號分離部的框圖。
標號說明1接收信號頻帶檢測器11信號分離部12使用頻帶檢測部13部分頻帶決定部14信號成分抑制部111獨立成分分析部112反相合成部113、116、118、119傅立葉變換器114、115信號分離器117時域信號分離器120頻域信號分離器121頻帶檢測部122頻率方向移動平均功率計算部123、124頻帶檢測部125噪聲判定部1251相關(guān)檢測部1252相關(guān)值比較部1253周期自相關(guān)計算部1254利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定部12511參照信號生成器12512復共軛計算部12513乘法器12514期望值計算部12515傅立葉變換器12531傅立葉逆變換器12532頻帶限制濾波器12533乘法器
12534傅立葉變換器12535延遲發(fā)生器12536復共軛計算部具體實施方式
以下，參照

本發(fā)明的實施例。
另外，用于說明實施例的所有圖中，具有相同功能的部件被賦予了相同的標號，并省略重復的說明。
參照圖3說明本發(fā)明的第1實施例的接收信號頻帶檢測器。
本實施例的接收信號頻帶檢測器1例如搭載在無線接收機上，由信號分離部11和使用頻帶檢測部12構(gòu)成。
在接收信號頻帶檢測器1中，在信號分離部11中把接收信號R分離為信號成分S(以下，把通過分離處理得到的信號成分稱為“分解后信號成分D”)。另外，在該信號分離處理中，沒有必要進行信號的判定，而輸出信號成分的波形。
在本發(fā)明的實施例中，接收信號由多個信號構(gòu)成，并且發(fā)送頻帶的至少一部分相互重疊。
以下，把頻率f1到f2的頻帶記為[f1，f2]。
例如，當具有頻帶[f11，f12]的信號成分(S1)和具有頻帶[f21，f22]的信號成分(S2)重疊而成的信號作為接收信號(R)而被接收的情況下，信號分離部11通過進行后述的預定處理來分離該接收信號，例如，分離為具有頻帶[f11，f12]的信號成分(D1)和具有頻帶[f21，f22]的信號成分(D2)。
分解后的信號成分D(D1、D2)輸入到使用頻帶檢測部12，使用頻帶檢測部12從所輸入的分解后信號成分D中，檢測出接收信號R中包含的信號成分S的使用頻帶F1，然后輸出。
例如，在輸入了具有頻帶[f11，f12]的信號成分(D1)和具有頻帶[f21，f22]的信號成分(D2)的情況下，使用頻帶檢測部12輸出信號成分(S1)的使用頻帶[f11，f12]、信號成分(S2)的使用頻帶[f21，f22]，作為使用頻帶F1。
例如后面所述，信號分離部11可以通過進行基于信號統(tǒng)計特性而生成信號的盲處理，把接收信號R分離為信號成分，也可以對于從多個接收天線輸入的接收信號，通過對該接收信號中包含的各信號成分中傳輸路徑狀態(tài)已知的信號成分進行反相合成，檢測出受到上述傳輸路徑已知的信號成分的干擾的其他信號成分。
接著，參照圖4說明信號分離部11的構(gòu)成。
信號分離部11具有獨立成分分析部111。
獨立成分分析部111根據(jù)信號成分S的獨立性，從接收信號R得到分解后的信號成分D(例如，參照非專利文獻2)。
獨立成分分析(ICAIndependent Component Analyzer)是僅利用“信號成分的獨立性”來分離統(tǒng)計上獨立的信號成分的技術(shù)。這樣，即使不掌握其他的參數(shù)也可以分解信號。
接著，參照圖5說明信號分離部11的另一構(gòu)成。
信號分離部11具有反相合成部112。
反相合成部112對從多個天線輸入的信號進行反相合成。
在這里，說明由反相合成部112進行的反相合成的原理。把從多個天線輸入的接收信號R表示為矩陣r，r＝Hs+n(1)如果傳輸路徑矩陣H以及信號成分S的矩陣s為下式(2)H=h11h21h12h22]]>s＝[s1s2]T(2)則矩陣r成為式(3)r=r1r2=h11h21h12h22s1s2+n=h11s1+h21s2+n1h12s1+h22s2+n2---(3)]]>這里，n＝(n1，n2)T。此處，在接收機中，如果對于一個信號成分s2知道了傳輸路徑的狀態(tài)(h21，h22)，則可以通過線性合成來抑制信號成分s2。具體地說可以通過計算下式h22r1-h21r2＝(h11h22-h12h21)s1+(h22n1-h21n2)(4)來抑制來自信號成分s2的影響而得到信號成分s1。
這樣，在存在知道信號傳輸路徑的信號成分的條件下，可以通過反相合成來抑制該傳輸路徑已知的一部分信號成分，從而容易地檢測出受到傳輸路徑已知的一部分信號成分的干擾的其他信號成分。另外，此時對于抑制對象之外的信號成分，接收機沒有必要掌握傳輸路徑的狀態(tài)。由此，可以高精度地檢測出傳輸路徑已知的一部分信號成分以外的信號成分。
接著，參照圖6說明信號分離部11的另一構(gòu)成。
信號分離部11具有傅立葉變換器113和信號分離器114。
傅立葉變換器113把所輸入的時域的接收信號R變換為頻域信號。信號分離器114把通過傅立葉變換器113變換為頻域信號后的信號分解為信號成分S。分解后的信號成分D作為頻域信號輸出。
這樣，通過在頻域中進行處理，可以對在頻域上存在分布不均勻的信號，有效地分離信號。并且，也可以吸收延遲波的影響而分離信號。作為在頻域中分布不均勻的信號的示例，例舉有OFDM調(diào)制方式。
接著，參照圖7說明信號分離部11的另一構(gòu)成。
信號分離部11具有信號分離器115和傅立葉變換器116。
信號分離器115以時域的接收信號R作為輸入信號，對預定時間區(qū)間的信號進行統(tǒng)一分離處理。在信號分離器115中，從接收信號R分解取出信號成分S，并且作為分解后信號成分D，輸出在時域中分解的分解后信號成分Dt。所輸出的時域中的分解后信號成分Dt在傅立葉變換器116中被變換為頻域中的分解后信號成分Df并輸出。
這樣，通過在時域中進行處理，特別是在獨立成分分析那樣的利用信號分布特性來分離信號的情況下，對于在時域中分布不均勻的信號，可以有效地分離信號。作為在時域中分布不均勻的信號的示例，可以例舉出信號的振幅恒定的MSK調(diào)制信號、或CDMA信號等。
接著，參照圖8說明信號分離部11的另一構(gòu)成。
信號分離部11具有時域信號分離器117、傅立葉變換器118和119、頻域信號分離器120。
所輸入的時域的接收信號R被輸入到在時域中分離信號的時域信號分離器117，同時被輸入到傅立葉變換器119。
在時域信號分離器117中，在時域中分離接收信號。時域的分解后信號成分D在傅立葉變換器118中被變換為頻域中分解的分解后信號成分Df并輸出。
另一方面，在傅立葉變換器119中，把接收信號R變換為頻域信號。在頻域信號分離器120中，在頻域中分解信號，并輸出分解后的信號成分Df。
通過這樣的構(gòu)成，即使在時域中分布不均勻的信號和頻域中分布不均勻的信號兩方混合存在的條件下，也可以有效地分離信號。
接著參照圖9A說明使用頻帶檢測部12的構(gòu)成。
使用頻帶檢測部12具有頻帶檢測部121。
頻帶檢測部121從頻域中分解的分解后信號成分Df中檢測出信號成分S的使用頻帶。
例如，頻帶檢測部121如圖9B所示，觀測頻域的信號成分Df的功率、例如接收功率或振幅的變化，并把功率急劇變大的頻率到急劇變小的頻率、即頻率f11到頻率f12作為使用頻帶F1。
由此，可以檢測出分解后信號成分中包含的信號的使用頻帶。例如，頻帶檢測部121基于預先確定的預定功率閾值，檢測出超過該值的頻帶，求出使用頻帶F1。
此外，頻帶檢測部121也可以利用基于小波變換的邊緣搜索等來搜索信號的使用頻帶，由此求出使用頻帶F1。
接著，參照圖10說明使用頻帶檢測部12的另一構(gòu)成。
使用頻帶檢測部12具有頻率方向移動平均功率計算部122和頻帶檢測部123。
頻率方向移動平均功率計算部122計算頻域中的分解后信號成分D的移動平均功率。即、在頻率方向移動平均功率計算部122中，輸入分解后的信號成分(頻域信號)Df，并輸出信號成分、例如信號成分1的頻率方向移動平均功率。例如，頻率方向移動平均功率計算部122計算預定寬度的頻帶的功率平均值并依次輸出。
頻帶檢測部123基于由頻率方向移動平均功率計算部122計算出的頻率方向移動平均功率，檢測信號的使用頻帶F1。例如，頻帶檢測部123通過對輸入的移動平均功率進行小波變換等的邊緣搜索來檢測使用頻帶F1。并且，如圖11所示，頻帶檢測部123可以通過確定預定的功率閾值，并檢測超過該閾值的頻帶，來檢測使用頻帶F1。由此，可以簡單地檢測出信號的使用頻帶F1。
接著，參照圖12說明使用頻帶檢測部12的另一構(gòu)成。
使用頻帶檢測部12具有頻帶檢測部124和噪聲判定部125。
頻帶檢測部124檢測信號成分的使用頻帶F1。即、在頻帶檢測部124中，輸入分解后的信號成分，并輸出該信號成分的使用頻帶F1。
噪聲判定部125對于由頻帶檢測部124檢測出的信號成分的使用頻帶F1，判斷該頻帶中的信號成分是否為噪聲。并且，噪聲判定部125將頻帶檢測部124中檢測出的使用頻帶F1中、被判斷為噪聲的頻帶之外的頻帶當作信號成分的使用頻帶F1而輸出。由此，可以排除對于噪聲誤檢測出的頻帶，可以高精度地檢測出信號成分S的使用頻帶F1。
接著，參照圖13說明噪聲判定部125中的噪聲判定方法。
噪聲判定部125根據(jù)檢測出的使用頻帶計算信號的頻率帶寬B，并判斷該頻率帶寬B是否大于預先確定的作為第1預定值的帶寬預定值B2。
帶寬的預定值B2為通過事先規(guī)定而確定的最大信號帶寬，例如使用信號發(fā)送側(cè)可用的最大信號帶寬、或該最大信號帶寬加上基于電波傳播環(huán)境的最大多普勒頻率后的帶寬。在圖13中例示了作為帶寬的預定值B2，使用發(fā)送側(cè)可用的最大信號帶寬的情況下的例子。
當檢測出的信號成分的頻率帶寬B超過帶寬的預定值B2的情況下，即對于檢測出的信號成分的頻率帶寬B超過最大信號帶寬的帶寬(B＞B2)，由于不存在如此寬帶寬的信號成分，因此噪聲判定部125判定為檢測出的信號成分在該頻帶中是噪聲。
相反，當頻率帶寬B比帶寬的預定值B2小的情況下，即對于比最大信號帶寬小的帶寬(B＜B2)，由于這樣的信號成分可以存在，因此噪聲判定部125判定為在該頻帶中存在信號。
接著，參照圖14說明噪聲判定部125的另一噪聲判定方法。
與參照圖13說明的噪聲判定方法同樣，噪聲判定部125根據(jù)檢測出的使用頻帶計算信號的頻率帶寬B，并判斷該頻率帶寬B是否小于作為第2預定值的帶寬預定值B3。
帶寬預定值B3是通過事先規(guī)定而確定的最小信號帶寬，例如可以使用信號發(fā)送側(cè)可用的最小信號帶寬。
在檢測出的頻率帶寬B小于帶寬預定值B3的情況下，即對于比最小信號帶寬小的帶寬(B＜B3)，由于這樣的窄帶寬的信號成分不可能存在，因此在檢測出的頻率帶寬中，判定為其對應的分解后信號成分D是噪聲。
相反，在頻率帶寬B比帶寬預定值B3大的情況下，即對于超過最小信號帶寬的帶寬(B＞B3)，由于可以存在這樣的信號成分，因此判定為其對應的分解后信號成分D在檢測出的頻帶中是信號。
可以同時使用參照圖13和圖14說明的噪聲判定方法。即、只要頻率帶寬B在最小信號帶寬以上、且在最大信號帶寬加上最大多普勒頻率后的帶寬以下，就將提供該頻率帶寬B的分解后信號成分D判定為在該頻帶中是信號。
接著，參照圖15說明噪聲判定部125的構(gòu)成例。
噪聲判定部125具有相關(guān)檢測部1251和相關(guān)值比較部1252。
相關(guān)檢測部1251將信號分離部11中得到的分解后信號成分D作為參照信號，在頻帶檢測部124中得到的信號使用頻帶F1中進行與接收信號R之間的相關(guān)檢測。即、向相關(guān)檢測部1251輸入接收信號R、分解后信號成分D、使用頻帶F1。相關(guān)檢測部1251在使用頻帶F1中進行分解后信號成分D與接收信號R之間的相關(guān)檢測。
在由相關(guān)檢測部1251得到的相關(guān)值的大小為預定值CT1以下的情況下，相關(guān)值比較部1252判定為在提供該相關(guān)值的使用頻帶F1中為噪聲。即、向相關(guān)值比較部1252輸入相關(guān)值和使用頻帶F1。相關(guān)值比較部1252基于所輸入的相關(guān)值和預先規(guī)定的相關(guān)值預定值CT1，判定對應于相關(guān)值的使用頻帶是否為噪聲。
接著，參照圖16說明相關(guān)檢測部1251的構(gòu)成例。
相關(guān)檢測部1251具有參照信號生成器12511、復共軛計算部12512、乘法部12513、期望值計算部12514、傅立葉變換器12515。
在相關(guān)檢測部1251中，在參照信號生成器12511中將最初輸入的分解后信號成分D切出頻帶檢測部124中檢測出的使用頻帶F1的區(qū)間。即、向參照信號生成器1251 1輸入分解后的信號成分D(頻域信號)和使用頻帶F1。參照信號生成器12511基于使用頻帶F1，從分解后信號成分D中提取出與使用頻帶F1對應的信號成分。
具體地說，如圖17所示，對于每個檢測出的使用頻帶F1，設(shè)該使用頻帶以外分解后信號成分D為0。即、在得到了分解后信號成分#1(D1)和#2(D2)，并且作為分解后信號成分#1(D1)的使用頻帶F1得到F111和F112，作為分解后信號成分#2(D2)的使用頻帶F1得到F12的情況下，參照信號生成器12511生成如下的信號作為參照信號分解后信號成分#1(D1)的使用頻帶F111以外為0的信號、分解后信號成分#1(D1)的使用頻帶F112以外為0的信號、分解后信號成分#2(D2)的使用頻帶F12以外為0的信號。
接著，相關(guān)檢測部1251在復共軛計算部12512中求出參照信號生成器12511中切出的分解后信號成分D的復共軛值，并輸入到乘法部12513。
另一方面，接收信號R被輸入到傅立葉變換器12515，并進行傅立葉變換。
乘法部12513將復共軛計算部12512中算出的分解后信號成分D的復共軛值和傅立葉變換后的接收信號R相乘，并把其結(jié)果輸入到期望值計算部12514。
期望值計算部12514計算相乘結(jié)果的期望值，并作為相關(guān)值輸出。
由此可以得到相關(guān)值。
在相關(guān)檢測部1251中檢測出的相關(guān)值的大小為預定值CT1以上的情況下，相關(guān)值比較部1252將對應于該相關(guān)值的頻帶判定為信號成分S的使用頻帶，并作為使用頻帶F1的檢測結(jié)果而輸出。
在預定值CT1以下的情況下，判定為在與該相關(guān)值對應的使用頻帶F1中對應的分解后信號成分D為噪聲，并且不把該頻帶作為使用頻帶F1的檢測結(jié)果而輸出。由此，可以容易地減少接收信號R中包含的信號成分S的使用頻帶的誤檢測率。
接著，參照圖18說明噪聲判定部125的另一構(gòu)成例。
噪聲判定部125具有周期自相關(guān)計算部1253和利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定部1254。
周期自相關(guān)檢測部1253在頻帶檢測部124中得到的信號使用頻帶F1中計算信號分離部11中得到的分解后信號成分D的周期自相關(guān)值。即、向周期自相關(guān)檢測部1253輸入接收信號R、分解后信號成分D、使用頻帶F1。周期自相關(guān)檢測部1253在使用頻帶F1中計算分解后信號成分D的周期自相關(guān)值。
對利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定部1254輸入周期自相關(guān)值和使用頻帶F1。利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定部1254根據(jù)周期自相關(guān)檢測部1253所得到的周期自相關(guān)值，判定檢測出的使用頻帶F1中的分解后信號成分D是否為噪聲。
接著，參照圖19說明周期自相關(guān)檢測部1253的構(gòu)成例。
周期自相關(guān)計算部1253具有傅立葉逆變換器12531、頻帶限制濾波器12532、乘法器12533、傅立葉變換器12534、延遲發(fā)生器12535、復共軛計算部12536。
周期自相關(guān)檢測部1253在傅立葉逆變換器12531中，與圖17同樣，將最初輸入的分解后信號成分D(頻域信號)切出與頻帶檢測部124中檢測出的使用頻帶F1對應的成分。即、在得到了分解后信號成分D，并且得到了分解后信號成分D的使用頻帶F1的情況下，傅立葉逆變換器12531生成分解后信號成分D的使用頻帶F1以外為0的信號，作為參照信號。傅立葉逆變換器12531把切出的信號變換為時域信號。
接著，周期自相關(guān)計算部126在頻帶限制濾波器12532中進行頻帶限制，并且對于該頻帶限制后的信號通過延遲電路12535施加延遲，在復共軛計算部12536中計算該施加延遲后的信號的復共軛值xH(t-τ)。
接著，在乘法部12533中，將頻帶限制濾波器12532輸出的變換到時域的信號(將此設(shè)為x(t))與復共軛計算部12536中計算出的復共軛值相乘。
相乘結(jié)果在傅立葉變換器12534中被進行傅立葉變換，得到周期自相關(guān)值。
對利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定部1254輸入使用頻帶F1和周期自相關(guān)值。
利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定部1254利用在周期自相關(guān)計算部126中得到的周期自相關(guān)值，判定與檢測出的使用頻帶F1對應的分解后信號成分D是信號還是噪聲，并輸出與判定為是信號的信號成分對應的使用頻帶作為最終判定結(jié)果。
接著，說明在利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定部1254中進行的噪聲判定方法的一例。
通常，通信中使用的信號具有周期穩(wěn)定性，并且如圖20所示，依賴于調(diào)制方式或碼元率等而在周期自相關(guān)值上表現(xiàn)出特征。利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定部1254根據(jù)該周期自相關(guān)值的特征，對于有可能使用的調(diào)制方式等的信號形式，預先準備周期自相關(guān)值的模式(pattern)。利用周期穩(wěn)定性的噪聲判定部1254進行該預先準備的模式與對于分解后信號成分D計算出的周期自相關(guān)值之間的模式匹配，并在與任意一個模式匹配的情況下判定為信號，否則判定為噪聲。由此可以判定信號或噪聲。
由此，在分解后信號成分中包含的噪聲功率大的條件下，也可以高精度地區(qū)分信號和噪聲，并且可以減少接收信號R中包含的信號成分S的使用頻帶的誤檢測率。
參照圖21說明本發(fā)明的第2實施例的接收信號頻帶檢測器1。
本實施例的接收信號頻帶檢測器1具有信號分離部11、使用頻帶檢測部12、部分頻帶決定部13。
由使用頻帶檢測部12檢測出的使用頻帶F1的信息被輸入到部分頻帶決定部13。在部分頻帶決定部13中，決定進行再處理的部分頻帶I。把部分頻帶決定部13中決定的進行再處理的部分頻帶I輸入到信號分離部11，信號分離部11在所輸入的部分頻帶I中對接收信號R進行再次信號成分分離處理。
接著，參照圖22和圖23說明部分頻帶決定部13中進行的部分頻帶I的選擇處理。
圖22表示在第1次的使用頻帶檢測處理中檢測出來的使用頻帶F11和F12重疊的情況的示例。
上述的第1實施例的接收信號頻帶檢測器1中，存在如下情況即在信號分離處理和使用頻帶檢測處理中，由于分解后的信號成分D隱藏在其他的信號成分中而檢測不出來。
因此，本實施例的接收信號頻帶檢測器1中，對使用頻帶F11之外的部分頻帶進行再處理。
即、如圖22所示，將通過第1次的分解后信號成分1檢測出的使用頻帶F11之外的頻帶作為第2次處理的對象頻帶。并且，通過第1次的分解，得到通過第1次的分解后信號成分2檢測出的使用頻帶F12。
其結(jié)果，得到通過第2次的分解后信號成分1檢測出的使用頻帶F13。該使用頻帶F13是通過第2次的處理而顯現(xiàn)出來的信號、即在第1次的處理階段中隱藏的信號。并且，將不包含通過第1次的分解后信號成分1檢測出的使用頻帶F11和通過第2次的分解后信號成分1檢測出的使用頻帶F13的頻帶作為第3次處理的對象頻帶。并且，通過第2次的分解，可以得到通過第2次的分解后信號成分2檢測出的使用頻帶。
其結(jié)果，在圖22所示的示例中，不存在通過第3次的分解后信號成分1檢測出的使用頻帶。由于不存在通過第1、2次處理進行了處理后的信號以外的信號，因此不進行第4次的處理。并且，通過第3次的分解，得到了通過第3次的分解后信號成分2檢測出的使用頻帶。在存在通過第3次的分解后信號成分1檢測出的使用頻帶的情況下，進行與第2次或第3次相同的處理。即、在與信號成分對應的發(fā)送頻帶中至少一個使用頻帶以外的部分頻帶中進行再次信號成分分解。
以上處理的結(jié)果，檢測出在第1次的處理中沒有檢測出的信號成分的使用頻帶，可以更詳細地檢測出包含在接收信號R中的信號成分S的使用頻帶。
同樣，圖23表示在第1次的處理中檢測出的使用頻帶F11和F12不重疊的情況下的例子。此時，存在如下的可能性接收到隱藏在所檢測出的信號成分S中而信號頻帶寬的信號。
因此，在第2次的處理中，雖然對不包含F(xiàn)11的頻帶、以及不包含F(xiàn)12的頻帶進行處理，但是對于這些頻帶的兩方附加了共同的不包含F(xiàn)11和F12的頻帶后的頻帶，進行信號分離以及使用頻帶檢測處理。即、對不包含F(xiàn)11和F12兩方的頻帶重復進行再處理。
在第2次的處理中，在檢測出的使用頻帶F131和F132完全包含重復進行處理的不包含F(xiàn)11和F12兩方的頻帶的情況下，有必要檢查提供這些頻帶F131和F132的信號成分是否為一個信號成分。因此，接著僅對該不包含F(xiàn)11和F12兩方的頻帶進行第3次的使用頻帶檢測處理。
在第3次的處理中，在不包含F(xiàn)11和F12兩方的頻帶內(nèi)只存在一個信號成分的情況下，判定提供使用頻帶F131的信號成分和提供使用頻帶F132的信號成分為一個相同的信號，并把該合成的頻帶作為檢測結(jié)果的使用頻帶F1來輸出。并且，在第3次的處理中，在不包含F(xiàn)11和F12兩方的頻帶內(nèi)存在多個信號成分的情況下，判定提供使用頻帶F131的信號成分和提供使用頻帶F132的信號成分為不同的信號。
由此，即使隱藏在與第1次處理中得到的使用頻帶F1對應的信號成分S中，從而隱藏了信號頻帶寬的信號，也可以檢測出信號。
即、可以得到通過第1次的分解后信號成分1檢測出的使用頻帶F11和通過第1次的分解后信號成分2檢測出的使用頻帶F12，將不包含F(xiàn)11或F12的頻帶、即不包含F(xiàn)11的頻帶和不包含F(xiàn)12的頻帶作為第2次處理的對象頻帶。
其結(jié)果，得到了通過第2次的分解后信號成分1檢測出的使用頻帶F131和F132。接著，僅對不包含F(xiàn)11和F12兩方的頻帶進行第3次的使用頻帶檢測處理。
在第3次的處理中，在圖23所示的示例中，在不包含F(xiàn)11和F12兩方的頻帶內(nèi)檢測出一個信號成分。此時，判定為提供使用頻帶F131的信號成分和提供使用頻帶F132的信號成分為一個相同的信號，并且輸出該合成的頻帶作為檢測結(jié)果的使用頻帶F1。即、把F131和F132判定為一個信號。
參照圖24說明本發(fā)明的第3實施例的接收信號頻帶檢測器1。
本實施例的接收信號頻帶檢測器1具有信號成分抑制部14、信號分離部11、使用頻帶檢測部12。
在本實施例的接收信號頻帶檢測器1中，對于包含在接收信號R中的多個信號成分S，可以在對于一個以上的信號成分知道了信息的條件下使用。
在本實施例的接收信號頻帶檢測器1中，例如，通過天線的無效(null)操作，抑制包含在接收信號R中的信號成分S中的幾個，然后進行信號的使用頻帶檢測操作。
在本實施例中，說明了如下所述情況的示例已知接收信號R中包含的信號成分1(S1)、信號成分2(S2)、信號成分3(S3)中的、關(guān)于信號成分2(S2)的信息，對其他的信號成分(信號成分1(S1)和信號成分3(S3))檢測使用頻帶F1。
信號成分抑制部14對于所輸入的接收信號R，輸出抑制了信號成分2(S2)后的信號，并向信號分離部11輸入信號成分抑制后的接收信號。信號分離部11和使用頻帶檢測部12利用信號成分抑制后的接收信號，進行信號成分的使用頻帶檢測處理。
如此利用該信號的信息來高精度地抑制一部分的信號成分，并且利用抑制了該信號成分后的接收信號，檢測其他信號成分的使用頻帶F1，從而可以減少來自抑制對象信號成分的干擾的影響，高精度地檢測出信號成分的使用頻帶。
接著，參照圖25說明信號分離部11的處理。
在上述的接收信號頻帶檢測器1中，信號分離部11也可以利用時間窗來進行處理。
如圖25所示，信號分離部11利用時間窗以規(guī)定的時間寬度切出接收信號R，并在切出的時間區(qū)間中分離并取出接收信號R中包含的信號成分S，由此進行時間窗處理。具體地講是，滑動時間窗來進行檢測處理，并進行整個時間區(qū)間的信號分離。
由此，可以將作為分離對象的接收信號縮小為精細的時間區(qū)間，可以高精度地進行信號分離。并且，可以將信號分離處理中使用的信號的大小抑制得較小，減少計算量。
并且，如圖26所示，信號分離部11可以利用頻率窗以規(guī)定的頻率寬度切出接收信號R，并且在切出的頻帶中分離并取出接收信號R中包含的信號成分S，由此進行頻率窗處理。具體地講是，滑動頻率窗來進行檢測處理，進行整個頻率區(qū)間的信號分離。
參照圖27說明利用頻率窗的情況。
首先，對接收信號R(x(t))作為旋轉(zhuǎn)算子乘上exp{-j2πΔft}，錯開信號的中心頻率。接著，通過頻帶限制濾波器將該錯開了中心頻率的信號頻帶限制為規(guī)定的帶寬。
由此，可以將錯開后的中心頻率作為中心，僅取出頻帶限制濾波器的通過波段的信號，可以實現(xiàn)利用頻率窗的信號切出處理。由此，可以將作為分離對象的接收信號縮小為精細的頻帶，可以更詳細地檢測信號成分的使用頻帶。并且，由于沒有必要進行以待處理的整個頻帶作為對象的傅立葉變換，所以可以減少計算量。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，即使在不知道接收信號中包含的信號成分的參數(shù)的狀態(tài)下，也可以檢測出在同一頻帶上重疊接收的各信號成分所使用的頻帶。
并且，通過在接收機中進行信號處理，可以獨立地檢測出可使用的頻帶。
本發(fā)明的接收信號頻帶檢測器可以適用于無線接收機。
權(quán)利要求
1.一種信號頻帶檢測器，其特征在于，該信號頻帶檢測器具有信號分離單元，其將接收信號分解為多個信號成分，其中所述信號成分的信號發(fā)送頻帶至少部分地相互重疊；頻帶檢測單元，其基于上述信號成分各自的功率，檢測出上述信號成分各自的信號發(fā)送頻帶。
2.如權(quán)利要求1所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述信號分離單元基于上述信號成分的獨立性，把上述接收信號分解為信號成分。
3.如權(quán)利要求1所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述接收信號是從多個接收天線輸入的；上述信號分離單元對傳輸路徑已知的一個或多個信號成分進行反相合成，檢測出受到上述一個或多個信號成分的干擾的其他信號成分。
4.如權(quán)利要求1所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述信號分離單元把上述接收信號從時域變換到頻域，并把所得到的頻域信號分解為信號成分。
5.如權(quán)利要求1所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述信號分離單元把時域的接收信號分解為信號成分，并把該信號成分從時域變換到頻域。
6.如權(quán)利要求1所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述頻帶檢測單元檢測頻域的信號成分的功率變動量，并基于上述變動量是否大于預定值，來檢測上述信號成分的信號發(fā)送頻帶。
7.如權(quán)利要求6所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，該信號頻帶檢測器具有頻域移動平均功率計算單元，其計算頻域中的信號成分的移動平均功率，其中，上述頻帶檢測單元基于頻域中的移動平均功率來檢測上述信號成分的信號發(fā)送頻帶。
8.如權(quán)利要求6所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述信號頻帶檢測器具有噪聲判定單元，該噪聲判定單元判斷與一個檢測出的信號發(fā)送頻帶對應的一個信號成分是否是噪聲，并且在對應的信號成分不是噪聲時輸出這一個檢測出的信號發(fā)送頻帶。
9.如權(quán)利要求8所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述噪聲判定單元在檢測出的信號發(fā)送頻帶的帶寬大于第1預定值的情況下，判定為相應的信號成分是噪聲。
10.如權(quán)利要求8所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述噪聲判定單元在檢測出的信號發(fā)送頻帶的帶寬小于第2預定值的情況下，判定為相應的信號成分是噪聲。
11.如權(quán)利要求8所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述噪聲判定單元具有相關(guān)檢測單元，其在檢測出的信號發(fā)送頻帶中進行對應的信號成分與接收信號之間的相關(guān)檢測；相關(guān)值比較單元，其在由上述相關(guān)檢測單元檢測出的相關(guān)值對于整個接收信號序列都小于等于第3預定值的情況下，判定在檢測出的信號發(fā)送頻帶中相應的信號成分是噪聲。
12.如權(quán)利要求8所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述噪聲判定單元具有周期自相關(guān)檢測單元，其將對應的信號成分限制到檢測出的信號發(fā)送頻帶中，并計算相應信號的周期自相關(guān)值；以及基于周期穩(wěn)定性的噪聲判定單元，其基于檢測出的周期自相關(guān)值，在判定為與檢測出的信號發(fā)送頻帶對應的信號成分不是信號的情況下，判定為檢測出的信號發(fā)送頻帶中的信號成分是噪聲。
13.如權(quán)利要求1所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述信號分離單元在部分頻帶中重復地將上述接收信號分解為信號成分。
14.如權(quán)利要求13所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述部分頻帶包括上述信號成分的頻帶中一個頻帶之外的頻帶。
15.如權(quán)利要求1所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，該信號頻帶檢測器還具有信號成分抑制單元，該信號成分抑制單元抑制一個或多個信號成分，上述信號分離單元把上述信號成分抑制單元處理后的接收信號分解為信號成分，上述頻帶檢測單元檢測上述信號成分的信號發(fā)送頻帶。
16.如權(quán)利要求4所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述信號分離單元利用預定寬度的時間窗對接收信號進行時間窗處理，并且滑動上述時間窗來進行檢測，在時域中對接收信號進行分解。
17.如權(quán)利要求4所述的信號頻帶檢測器，其特征在于，上述信號分離單元利用預定寬度的頻率窗對接收信號進行頻率窗處理，并且滑動上述頻率窗來進行檢測，在頻域中對接收信號進行分解。
全文摘要
本發(fā)明提供一種接收信號頻帶檢測器，該接收信號頻帶檢測器可以在存在多個信號的情況下，分別地處理這些信號，并分別檢測出它們的使用頻帶。該接收信號頻帶檢測器具有信號分離單元，其對于發(fā)送頻帶的至少一部分相互重迭、由多個信號構(gòu)成的接收信號進行預定的處理，分解為信號成分；使用頻帶檢測單元，其基于上述信號成分的功率，檢測出上述信號成分的發(fā)送所使用的使用頻帶。
文檔編號H04Q7/36GK101083471SQ20071010543
公開日2007年12月5日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月30日
發(fā)明者前田浩次, 阿那須·本杰博, 淺井孝浩 申請人:株式會社Ntt都科摩