专利名称：接收信号频带检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于无线接收机的接收信号频带检测器。
背景技术：
在无线通信系统中，主要使用对于每个系统固定地分配频率资源的方式，但是作为有效使用频率和时间资源的方法，研究了动态频率分配方法(例如，参照非专利文献1)。
动态频率分配方法是搜索频带中未使用的波段，动态地分配频率来进行通信的方法，通过把各种频率带宽的信号分配到空频带中，可以减少未被分配的频带，提高总体的频率使用率。
并且，在动态频率分配方法中，也研究了多个无线通信系统使频域的信号频带的一部分或全体、即至少一部分重叠，从而进一步提高频率使用率的方法。此时，在其他无线通信系统的信号频带重叠的情况下会产生干扰，存在信号检测特性劣化的可能性。但是，在非专利文献1中记载的动态频率分配方法中，研究了在不影响接收侧的信号检测特性的范围内，使信号重叠的方法。
在该动态频率分配方法中，作为检测空频带的方法，使用如图1所示的与频谱分析器相同的方法，来分析接收信号频谱，由此检测空频带。
“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.
但是上述的背景技术有如下的问题。
在如上述检测出空频带的基础上分析接收信号频谱的方法中，在多个无线通信系统的信号频带重叠的情况下，很难正确地检测出各无线通信系统的信号频带。
例如，如图2所示，在利用上述的动态频率分配方法的情况下，假设在可使用的整个频带内存在无线通信系统A的信号和信号频带更窄的无线通信系统B的信号。
此时，对于无线通信系统B的信号频带，重叠了无线通信系统A的信号而发生干扰，但是例如在接收天线为两个以上的情况下，可以在接收侧容易地分离信号，信号检测特性不会大幅劣化。即、在使用图2所示的动态频率分配方法的情况下的例子中，信号检测特性不会劣化，可使两个系统的信号重叠在同一频带上进行通信。此时，同样地，还可以由其他的无线通信系统使用图2的(1)区，即无线通信系统A的信号频带中、重叠了无线通信系统B的信号频带的波段以外的波段。
但是，在通过基于与频谱分析器相同的方法的接收信号频谱分析来进行空频带的检测的情况下，在使用图2所示的动态频率分配方法的情况下的例子中，由于如果无线通信系统B的信号的功率谱密度与无线通信系统A的信号的功率谱密度相比不充分大，则无法检测出存在两个不同的无线通信系统，所以不能检测出(1)区为空频带。
发明内容
因此，本发明是为了解决上述问题点的至少一个而提出的，其目的在于，提供一种接收信号频带检测器，该接收信号频带检测器在存在多个信号的状况下，可以对这些信号进行分别处理，分别检测出它们的使用频段。
为了解决上述课题，本发明的接收信号频带检测器的特征之一在于，该接收信号频带检测器具有信号分离单元，其对于发送频带的至少一部分相互重叠、由多个信号构成的接收信号进行预定的处理，分解为信号成分；以及，使用频带检测单元，其基于上述信号成分的功率，检测出上述信号成分的发送所使用的使用频带。
通过这样构成，通过信号分离单元来检测出分解后的信号成分D，并通过使用频带检测单元来检测出该分解后信号成分D所使用的频带，从而可以检测出接收机中信号处理后的空频带。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述信号分离单元还可以基于构成上述接收信号的各信号成分的独立性，把上述接收信号分解为信号成分。
通过这样构成，可以利用接收到的信号成分的独立性来分离检测信号成分，并检测出各信号成分所使用的频带。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述信号分离单元也可以对于从多个接收天线输入的接收信号，对该接收信号中包含的各信号成分中的、传输路径的状态已知的信号成分进行反相合成，从而检测出受到上述传输路径已知的信号成分的干涉的其他信号成分。
对于所接收的信号成分中的一个，如果能够以某一个天线的传输路径的状态为基准、相对地估计从发送天线到多个接收天线的各传输路径的状态，则可以容易地抑制该信号成分，并且即使接收信号中包含了从该信号成分受到强干扰的信号成分，也可以对于所抑制的信号成分以外的信号成分，容易地检测出使用频带。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述信号分离单元也可以把时域的接收信号变换为频域信号，并把该变换为频域信号的接收信号分解为信号成分。
通过这样构成，对于频率成分的分布不均匀的信号，可以利用分布的不均匀来高精度地进行信号检测，可以高精度地检测各信号成分的使用频带。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述信号分离单元也可以把时域的接收信号分解为信号成分，并把该信号成分变换为频域的信号。
通过这样构成，对于时间成分的分布不均匀的信号，可以利用分布的不均匀来高精度地进行信号的检测，可以高精度地检测各信号成分的使用频带。并且，可以在时间成分的分布不均匀的信号和频率成分的分布不均匀的信号两方混合存在的条件下，利用分布的不均匀来高精度地进行信号的检测，并且可以高精度地检测出各信号成分的使用频带。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述使用频带检测单元还可以具有频带检测单元，该频带检测单元观测上述信号成分的功率值在频率方向上的变动，并基于上述变动量是否在预定值以上，来检测上述信号成分的使用频带。
通过这样构成，可以在不使用一切发送参数信息的情况下，检测出各信号成分的使用频带。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，该接收信号频带检测器具有频率方向移动平均功率计算单元，其计算信号成分的频率方向的移动平均功率，上述频带检测单元可以基于频率方向的移动平均功率来检测上述信号成分的使用频带。
通过这样构成，可以在不使用一切发送参数信息的情况下，高精度地检测出各信号成分的使用频带。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述使用频带检测单元具有噪声判定单元，其在由上述频带检测单元检测出的使用频带中判别对应的信号成分是否为噪声，并输出判定为不是噪声的使用频带。
通过这样构成，可以抑制把噪声错误地检测为信号、把该信号成分使用的频带错误地检测为使用频带的概率，可以提高各信号成分的使用频带的检测精度。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述噪声判定单元在信号成分的使用频带的频率带宽超过了预先规定的第1预定值的情况下，判定为该信号成分为噪声成分。
通过这样构成，可以仅通过信号带宽的比较处理来容易地判别信号和噪声，可以提高各信号成分的使用频带的检测精度。例如，作为第1预定值，可以使用信号发送侧可用的最大信号带宽、或该最大信号带宽加上基于电波传播环境的最大多普勒频率后的带宽。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述噪声判定单元可以在信号成分的使用频带的频率带宽不到预先规定的第2预定值的情况下，判定该信号成分为噪声成分。
通过这样构成，可以仅通过信号带宽的比较处理来容易地判别信号和噪声，可以提高各信号成分的使用频带的检测精度。例如，作为第2预定值，可以使用信号发送侧可用的最小信号带宽。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述噪声判定单元具有相关检测单元，其在由上述频带检测单元检测出的使用频带中进行对应的信号成分与接收信号之间的相关检测；相关值比较单元，其在由上述相关检测单元检测出的相关值对于接收信号的整个序列为预先规定的第3预定值以下的情况下，判定上述信号成分为在对应的使用频带中是噪声。
通过这样构成，可以利用噪声和信号的相关特性的不同来判别信号和噪声，并且可以提高各信号成分的使用频带的检测精度。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述噪声判定单元还可以具有周期自相关检测单元，其将信号成分限制在由上述频带检测单元检测出的使用频带上，并对进行了该频带限制后的信号成分计算周期自相关值；利用周期稳定性的噪声判定单元，其基于在上述周期自相关检测单元中检测出的周期自相关值，把检测出的使用频带中信号成分被判定为信号的使用频带以外的信号成分判定为噪声。
通过这样构成，可以高精度地判别检测出的使用频带F1中的分解后信号成分D是否为噪声，可以提高各信号成分的使用频带的检测精度。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述信号分离单元可以对上述使用频带的一部分的部分频带进行再次信号成分分解。
通过这样构成，可以检测出在第1次信号成分分离处理中隐藏在大功率信号成分中的小功率信号成分，并确定其使用频带。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述部分频带可以是与上述信号成分相应的发送频带中的至少一个使用频带以外的频带。
通过这样构成，可以不受与上一次使用频带检测处理所检测出的使用频带F1相对应的信号成分的影响而进行信号成分的分离以及使用频带检测动作。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，该接收信号频带检测器具有信号成分抑制单元，其抑制构成上述接收信号的信号成分中的一个以上的信号成分，上述信号分离单元可以把抑制了一个以上信号成分的接收信号分解为每个发送频带的信号成分，上述使用频带检测单元可以检测上述信号成分的发送中使用的使用频带。
通过这样利用对可预先抑制的信号成分进行了抑制后的信号来进行信号成分的分离以及使用频带检测动作，可以不受该可抑制信号成分的影响，高精度地检测出使用频带。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述信号分离单元可以利用预定宽度的时间窗对所输入的信号进行时间窗处理，并且滑动上述时间窗来进行检测处理，进行整个时间区间的信号分离。
通过这样构成，可以进行更详细的时间区间中的信号分离处理。并且，没有必要对待处理的整个时间区间进行统一处理，可以削减计算量而检测出各信号成分的使用频带。
并且，在上述的接收信号频带检测器中，上述信号分离单元可以利用预定宽度的频率窗对所输入的信号进行频率窗处理，并且滑动上述频率窗来进行检测处理，进行整个频率区间的信号分离。
通过这样构成，可以进行更详细的频率区间中的信号分离处理。并且，没有必要对待处理的整个频率区间进行统一处理，可以削减计算量而检测出各信号成分的使用频带。
根据本发明的实施例可以实现如下的接收信号频带检测器，即该接收信号频带检测器可以在存在多个信号的情况下，分别地处理这些信号，并分别地检测出它们的使用频带。
图1是表示利用了频谱分析器的频率分配法的框图。
图2是表示在动态频率分配方法中的同一频带中多个系统混合存在的状态的概念图。
图3是表示本发明一个实施例的接收信号频带检测器的构成例的部分框图。
图4是表示基于独立成分分析的信号分离部的构成例的框图。
图5是表示基于反相合成的信号分离部的构成例的框图。
图6是表示利用频域信号的信号分离部的构成例的框图。
图7是表示利用时域信号的信号分离部的构成例的框图。
图8是表示利用时域信号和频域信号两方的信号分离部的构成例的框图。
图9A是表示利用频域信号的使用频带检测部的构成例的框图。
图9B是表示利用频域信号的使用频带检测部的说明图。
图10是表示利用信号的频率方向移动平均功率的使用频带检测部的构成例的框图。
图11是表示使用频带检测部中的使用频率检测法的概念图。
图12是表示伴有噪声判定的使用频带检测部的构成例的框图。
图13是表示通过观测分解后信号成分的信号带宽而实现的噪声判定方法的概念图。
图14是表示通过观测分解后信号成分的信号带宽而实现的噪声判定方法的概念图。
图15是表示基于相关检测的噪声判定部的构成例的框图。
图16是表示噪声判定部中的相关检测部的构成例的框图。
图17是相关检测中的参照信号提取例的说明图。
图18是表示利用周期稳定性的噪声判定部的构成例的框图。
图19是表示噪声判定部中的周期自相关检测部的构成例的框图。
图20是表示信号的周期自相关值的特性的一例的说明图。
图21是表示本发明一个实施例的进行反复处理的接收信号频带检测器的构成例的框图。
图22是表示部分频带的选择方法的一例的说明图。
图23是表示部分频带的选择方法的一例的说明图。
图24是表示本发明一个实施例的接收信号频带检测器的构成例的框图。
图25是表示利用时间窗的处理的概念图。
图26是表示利用频率窗的处理的概念图。
图27是表示进行基于频率窗的处理的信号分离部的框图。
标号说明1接收信号频带检测器11信号分离部12使用频带检测部13部分频带决定部14信号成分抑制部111独立成分分析部112反相合成部113、116、118、119傅立叶变换器114、115信号分离器117时域信号分离器120频域信号分离器121频带检测部122频率方向移动平均功率计算部123、124频带检测部125噪声判定部1251相关检测部1252相关值比较部1253周期自相关计算部1254利用周期稳定性的噪声判定部12511参照信号生成器12512复共轭计算部12513乘法器12514期望值计算部12515傅立叶变换器12531傅立叶逆变换器12532频带限制滤波器12533乘法器
12534傅立叶变换器12535延迟发生器12536复共轭计算部具体实施方式
以下，参照
本发明的实施例。
另外，用于说明实施例的所有图中，具有相同功能的部件被赋予了相同的标号，并省略重复的说明。
参照图3说明本发明的第1实施例的接收信号频带检测器。
本实施例的接收信号频带检测器1例如搭载在无线接收机上，由信号分离部11和使用频带检测部12构成。
在接收信号频带检测器1中，在信号分离部11中把接收信号R分离为信号成分S(以下，把通过分离处理得到的信号成分称为“分解后信号成分D”)。另外，在该信号分离处理中，没有必要进行信号的判定，而输出信号成分的波形。
在本发明的实施例中，接收信号由多个信号构成，并且发送频带的至少一部分相互重叠。
以下，把频率f1到f2的频带记为[f1，f2]。
例如，当具有频带[f11，f12]的信号成分(S1)和具有频带[f21，f22]的信号成分(S2)重叠而成的信号作为接收信号(R)而被接收的情况下，信号分离部11通过进行后述的预定处理来分离该接收信号，例如，分离为具有频带[f11，f12]的信号成分(D1)和具有频带[f21，f22]的信号成分(D2)。
分解后的信号成分D(D1、D2)输入到使用频带检测部12，使用频带检测部12从所输入的分解后信号成分D中，检测出接收信号R中包含的信号成分S的使用频带F1，然后输出。
例如，在输入了具有频带[f11，f12]的信号成分(D1)和具有频带[f21，f22]的信号成分(D2)的情况下，使用频带检测部12输出信号成分(S1)的使用频带[f11，f12]、信号成分(S2)的使用频带[f21，f22]，作为使用频带F1。
例如后面所述，信号分离部11可以通过进行基于信号统计特性而生成信号的盲处理，把接收信号R分离为信号成分，也可以对于从多个接收天线输入的接收信号，通过对该接收信号中包含的各信号成分中传输路径状态已知的信号成分进行反相合成，检测出受到上述传输路径已知的信号成分的干扰的其他信号成分。
接着，参照图4说明信号分离部11的构成。
信号分离部11具有独立成分分析部111。
独立成分分析部111根据信号成分S的独立性，从接收信号R得到分解后的信号成分D(例如，参照非专利文献2)。
独立成分分析(ICAIndependent Component Analyzer)是仅利用“信号成分的独立性”来分离统计上独立的信号成分的技术。这样，即使不掌握其他的参数也可以分解信号。
接着，参照图5说明信号分离部11的另一构成。
信号分离部11具有反相合成部112。
反相合成部112对从多个天线输入的信号进行反相合成。
在这里，说明由反相合成部112进行的反相合成的原理。把从多个天线输入的接收信号R表示为矩阵r，r＝Hs+n(1)如果传输路径矩阵H以及信号成分S的矩阵s为下式(2)H=h11h21h12h22]]>s＝[s1s2]T(2)则矩阵r成为式(3)r=r1r2=h11h21h12h22s1s2+n=h11s1+h21s2+n1h12s1+h22s2+n2---(3)]]>这里，n＝(n1，n2)T。此处，在接收机中，如果对于一个信号成分s2知道了传输路径的状态(h21，h22)，则可以通过线性合成来抑制信号成分s2。具体地说可以通过计算下式h22r1-h21r2＝(h11h22-h12h21)s1+(h22n1-h21n2)(4)来抑制来自信号成分s2的影响而得到信号成分s1。
这样，在存在知道信号传输路径的信号成分的条件下，可以通过反相合成来抑制该传输路径已知的一部分信号成分，从而容易地检测出受到传输路径已知的一部分信号成分的干扰的其他信号成分。另外，此时对于抑制对象之外的信号成分，接收机没有必要掌握传输路径的状态。由此，可以高精度地检测出传输路径已知的一部分信号成分以外的信号成分。
接着，参照图6说明信号分离部11的另一构成。
信号分离部11具有傅立叶变换器113和信号分离器114。
傅立叶变换器113把所输入的时域的接收信号R变换为频域信号。信号分离器114把通过傅立叶变换器113变换为频域信号后的信号分解为信号成分S。分解后的信号成分D作为频域信号输出。
这样，通过在频域中进行处理，可以对在频域上存在分布不均匀的信号，有效地分离信号。并且，也可以吸收延迟波的影响而分离信号。作为在频域中分布不均匀的信号的示例，例举有OFDM调制方式。
接着，参照图7说明信号分离部11的另一构成。
信号分离部11具有信号分离器115和傅立叶变换器116。
信号分离器115以时域的接收信号R作为输入信号，对预定时间区间的信号进行统一分离处理。在信号分离器115中，从接收信号R分解取出信号成分S，并且作为分解后信号成分D，输出在时域中分解的分解后信号成分Dt。所输出的时域中的分解后信号成分Dt在傅立叶变换器116中被变换为频域中的分解后信号成分Df并输出。
这样，通过在时域中进行处理，特别是在独立成分分析那样的利用信号分布特性来分离信号的情况下，对于在时域中分布不均匀的信号，可以有效地分离信号。作为在时域中分布不均匀的信号的示例，可以例举出信号的振幅恒定的MSK调制信号、或CDMA信号等。
接着，参照图8说明信号分离部11的另一构成。
信号分离部11具有时域信号分离器117、傅立叶变换器118和119、频域信号分离器120。
所输入的时域的接收信号R被输入到在时域中分离信号的时域信号分离器117，同时被输入到傅立叶变换器119。
在时域信号分离器117中，在时域中分离接收信号。时域的分解后信号成分D在傅立叶变换器118中被变换为频域中分解的分解后信号成分Df并输出。
另一方面，在傅立叶变换器119中，把接收信号R变换为频域信号。在频域信号分离器120中，在频域中分解信号，并输出分解后的信号成分Df。
通过这样的构成，即使在时域中分布不均匀的信号和频域中分布不均匀的信号两方混合存在的条件下，也可以有效地分离信号。
接着参照图9A说明使用频带检测部12的构成。
使用频带检测部12具有频带检测部121。
频带检测部121从频域中分解的分解后信号成分Df中检测出信号成分S的使用频带。
例如，频带检测部121如图9B所示，观测频域的信号成分Df的功率、例如接收功率或振幅的变化，并把功率急剧变大的频率到急剧变小的频率、即频率f11到频率f12作为使用频带F1。
由此，可以检测出分解后信号成分中包含的信号的使用频带。例如，频带检测部121基于预先确定的预定功率阈值，检测出超过该值的频带，求出使用频带F1。
此外，频带检测部121也可以利用基于小波变换的边缘搜索等来搜索信号的使用频带，由此求出使用频带F1。
接着，参照图10说明使用频带检测部12的另一构成。
使用频带检测部12具有频率方向移动平均功率计算部122和频带检测部123。
频率方向移动平均功率计算部122计算频域中的分解后信号成分D的移动平均功率。即、在频率方向移动平均功率计算部122中，输入分解后的信号成分(频域信号)Df，并输出信号成分、例如信号成分1的频率方向移动平均功率。例如，频率方向移动平均功率计算部122计算预定宽度的频带的功率平均值并依次输出。
频带检测部123基于由频率方向移动平均功率计算部122计算出的频率方向移动平均功率，检测信号的使用频带F1。例如，频带检测部123通过对输入的移动平均功率进行小波变换等的边缘搜索来检测使用频带F1。并且，如图11所示，频带检测部123可以通过确定预定的功率阈值，并检测超过该阈值的频带，来检测使用频带F1。由此，可以简单地检测出信号的使用频带F1。
接着，参照图12说明使用频带检测部12的另一构成。
使用频带检测部12具有频带检测部124和噪声判定部125。
频带检测部124检测信号成分的使用频带F1。即、在频带检测部124中，输入分解后的信号成分，并输出该信号成分的使用频带F1。
噪声判定部125对于由频带检测部124检测出的信号成分的使用频带F1，判断该频带中的信号成分是否为噪声。并且，噪声判定部125将频带检测部124中检测出的使用频带F1中、被判断为噪声的频带之外的频带当作信号成分的使用频带F1而输出。由此，可以排除对于噪声误检测出的频带，可以高精度地检测出信号成分S的使用频带F1。
接着，参照图13说明噪声判定部125中的噪声判定方法。
噪声判定部125根据检测出的使用频带计算信号的频率带宽B，并判断该频率带宽B是否大于预先确定的作为第1预定值的带宽预定值B2。
带宽的预定值B2为通过事先规定而确定的最大信号带宽，例如使用信号发送侧可用的最大信号带宽、或该最大信号带宽加上基于电波传播环境的最大多普勒频率后的带宽。在图13中例示了作为带宽的预定值B2，使用发送侧可用的最大信号带宽的情况下的例子。
当检测出的信号成分的频率带宽B超过带宽的预定值B2的情况下，即对于检测出的信号成分的频率带宽B超过最大信号带宽的带宽(B＞B2)，由于不存在如此宽带宽的信号成分，因此噪声判定部125判定为检测出的信号成分在该频带中是噪声。
相反，当频率带宽B比带宽的预定值B2小的情况下，即对于比最大信号带宽小的带宽(B＜B2)，由于这样的信号成分可以存在，因此噪声判定部125判定为在该频带中存在信号。
接着，参照图14说明噪声判定部125的另一噪声判定方法。
与参照图13说明的噪声判定方法同样，噪声判定部125根据检测出的使用频带计算信号的频率带宽B，并判断该频率带宽B是否小于作为第2预定值的带宽预定值B3。
带宽预定值B3是通过事先规定而确定的最小信号带宽，例如可以使用信号发送侧可用的最小信号带宽。
在检测出的频率带宽B小于带宽预定值B3的情况下，即对于比最小信号带宽小的带宽(B＜B3)，由于这样的窄带宽的信号成分不可能存在，因此在检测出的频率带宽中，判定为其对应的分解后信号成分D是噪声。
相反，在频率带宽B比带宽预定值B3大的情况下，即对于超过最小信号带宽的带宽(B＞B3)，由于可以存在这样的信号成分，因此判定为其对应的分解后信号成分D在检测出的频带中是信号。
可以同时使用参照图13和图14说明的噪声判定方法。即、只要频率带宽B在最小信号带宽以上、且在最大信号带宽加上最大多普勒频率后的带宽以下，就将提供该频率带宽B的分解后信号成分D判定为在该频带中是信号。
接着，参照图15说明噪声判定部125的构成例。
噪声判定部125具有相关检测部1251和相关值比较部1252。
相关检测部1251将信号分离部11中得到的分解后信号成分D作为参照信号，在频带检测部124中得到的信号使用频带F1中进行与接收信号R之间的相关检测。即、向相关检测部1251输入接收信号R、分解后信号成分D、使用频带F1。相关检测部1251在使用频带F1中进行分解后信号成分D与接收信号R之间的相关检测。
在由相关检测部1251得到的相关值的大小为预定值CT1以下的情况下，相关值比较部1252判定为在提供该相关值的使用频带F1中为噪声。即、向相关值比较部1252输入相关值和使用频带F1。相关值比较部1252基于所输入的相关值和预先规定的相关值预定值CT1，判定对应于相关值的使用频带是否为噪声。
接着，参照图16说明相关检测部1251的构成例。
相关检测部1251具有参照信号生成器12511、复共轭计算部12512、乘法部12513、期望值计算部12514、傅立叶变换器12515。
在相关检测部1251中，在参照信号生成器12511中将最初输入的分解后信号成分D切出频带检测部124中检测出的使用频带F1的区间。即、向参照信号生成器1251 1输入分解后的信号成分D(频域信号)和使用频带F1。参照信号生成器12511基于使用频带F1，从分解后信号成分D中提取出与使用频带F1对应的信号成分。
具体地说，如图17所示，对于每个检测出的使用频带F1，设该使用频带以外分解后信号成分D为0。即、在得到了分解后信号成分#1(D1)和#2(D2)，并且作为分解后信号成分#1(D1)的使用频带F1得到F111和F112，作为分解后信号成分#2(D2)的使用频带F1得到F12的情况下，参照信号生成器12511生成如下的信号作为参照信号分解后信号成分#1(D1)的使用频带F111以外为0的信号、分解后信号成分#1(D1)的使用频带F112以外为0的信号、分解后信号成分#2(D2)的使用频带F12以外为0的信号。
接着，相关检测部1251在复共轭计算部12512中求出参照信号生成器12511中切出的分解后信号成分D的复共轭值，并输入到乘法部12513。
另一方面，接收信号R被输入到傅立叶变换器12515，并进行傅立叶变换。
乘法部12513将复共轭计算部12512中算出的分解后信号成分D的复共轭值和傅立叶变换后的接收信号R相乘，并把其结果输入到期望值计算部12514。
期望值计算部12514计算相乘结果的期望值，并作为相关值输出。
由此可以得到相关值。
在相关检测部1251中检测出的相关值的大小为预定值CT1以上的情况下，相关值比较部1252将对应于该相关值的频带判定为信号成分S的使用频带，并作为使用频带F1的检测结果而输出。
在预定值CT1以下的情况下，判定为在与该相关值对应的使用频带F1中对应的分解后信号成分D为噪声，并且不把该频带作为使用频带F1的检测结果而输出。由此，可以容易地减少接收信号R中包含的信号成分S的使用频带的误检测率。
接着，参照图18说明噪声判定部125的另一构成例。
噪声判定部125具有周期自相关计算部1253和利用周期稳定性的噪声判定部1254。
周期自相关检测部1253在频带检测部124中得到的信号使用频带F1中计算信号分离部11中得到的分解后信号成分D的周期自相关值。即、向周期自相关检测部1253输入接收信号R、分解后信号成分D、使用频带F1。周期自相关检测部1253在使用频带F1中计算分解后信号成分D的周期自相关值。
对利用周期稳定性的噪声判定部1254输入周期自相关值和使用频带F1。利用周期稳定性的噪声判定部1254根据周期自相关检测部1253所得到的周期自相关值，判定检测出的使用频带F1中的分解后信号成分D是否为噪声。
接着，参照图19说明周期自相关检测部1253的构成例。
周期自相关计算部1253具有傅立叶逆变换器12531、频带限制滤波器12532、乘法器12533、傅立叶变换器12534、延迟发生器12535、复共轭计算部12536。
周期自相关检测部1253在傅立叶逆变换器12531中，与图17同样，将最初输入的分解后信号成分D(频域信号)切出与频带检测部124中检测出的使用频带F1对应的成分。即、在得到了分解后信号成分D，并且得到了分解后信号成分D的使用频带F1的情况下，傅立叶逆变换器12531生成分解后信号成分D的使用频带F1以外为0的信号，作为参照信号。傅立叶逆变换器12531把切出的信号变换为时域信号。
接着，周期自相关计算部126在频带限制滤波器12532中进行频带限制，并且对于该频带限制后的信号通过延迟电路12535施加延迟，在复共轭计算部12536中计算该施加延迟后的信号的复共轭值xH(t-τ)。
接着，在乘法部12533中，将频带限制滤波器12532输出的变换到时域的信号(将此设为x(t))与复共轭计算部12536中计算出的复共轭值相乘。
相乘结果在傅立叶变换器12534中被进行傅立叶变换，得到周期自相关值。
对利用周期稳定性的噪声判定部1254输入使用频带F1和周期自相关值。
利用周期稳定性的噪声判定部1254利用在周期自相关计算部126中得到的周期自相关值，判定与检测出的使用频带F1对应的分解后信号成分D是信号还是噪声，并输出与判定为是信号的信号成分对应的使用频带作为最终判定结果。
接着，说明在利用周期稳定性的噪声判定部1254中进行的噪声判定方法的一例。
通常，通信中使用的信号具有周期稳定性，并且如图20所示，依赖于调制方式或码元率等而在周期自相关值上表现出特征。利用周期稳定性的噪声判定部1254根据该周期自相关值的特征，对于有可能使用的调制方式等的信号形式，预先准备周期自相关值的模式(pattern)。利用周期稳定性的噪声判定部1254进行该预先准备的模式与对于分解后信号成分D计算出的周期自相关值之间的模式匹配，并在与任意一个模式匹配的情况下判定为信号，否则判定为噪声。由此可以判定信号或噪声。
由此，在分解后信号成分中包含的噪声功率大的条件下，也可以高精度地区分信号和噪声，并且可以减少接收信号R中包含的信号成分S的使用频带的误检测率。
参照图21说明本发明的第2实施例的接收信号频带检测器1。
本实施例的接收信号频带检测器1具有信号分离部11、使用频带检测部12、部分频带决定部13。
由使用频带检测部12检测出的使用频带F1的信息被输入到部分频带决定部13。在部分频带决定部13中，决定进行再处理的部分频带I。把部分频带决定部13中决定的进行再处理的部分频带I输入到信号分离部11，信号分离部11在所输入的部分频带I中对接收信号R进行再次信号成分分离处理。
接着，参照图22和图23说明部分频带决定部13中进行的部分频带I的选择处理。
图22表示在第1次的使用频带检测处理中检测出来的使用频带F11和F12重叠的情况的示例。
上述的第1实施例的接收信号频带检测器1中，存在如下情况即在信号分离处理和使用频带检测处理中，由于分解后的信号成分D隐藏在其他的信号成分中而检测不出来。
因此，本实施例的接收信号频带检测器1中，对使用频带F11之外的部分频带进行再处理。
即、如图22所示，将通过第1次的分解后信号成分1检测出的使用频带F11之外的频带作为第2次处理的对象频带。并且，通过第1次的分解，得到通过第1次的分解后信号成分2检测出的使用频带F12。
其结果，得到通过第2次的分解后信号成分1检测出的使用频带F13。该使用频带F13是通过第2次的处理而显现出来的信号、即在第1次的处理阶段中隐藏的信号。并且，将不包含通过第1次的分解后信号成分1检测出的使用频带F11和通过第2次的分解后信号成分1检测出的使用频带F13的频带作为第3次处理的对象频带。并且，通过第2次的分解，可以得到通过第2次的分解后信号成分2检测出的使用频带。
其结果，在图22所示的示例中，不存在通过第3次的分解后信号成分1检测出的使用频带。由于不存在通过第1、2次处理进行了处理后的信号以外的信号，因此不进行第4次的处理。并且，通过第3次的分解，得到了通过第3次的分解后信号成分2检测出的使用频带。在存在通过第3次的分解后信号成分1检测出的使用频带的情况下，进行与第2次或第3次相同的处理。即、在与信号成分对应的发送频带中至少一个使用频带以外的部分频带中进行再次信号成分分解。
以上处理的结果，检测出在第1次的处理中没有检测出的信号成分的使用频带，可以更详细地检测出包含在接收信号R中的信号成分S的使用频带。
同样，图23表示在第1次的处理中检测出的使用频带F11和F12不重叠的情况下的例子。此时，存在如下的可能性接收到隐藏在所检测出的信号成分S中而信号频带宽的信号。
因此，在第2次的处理中，虽然对不包含F11的频带、以及不包含F12的频带进行处理，但是对于这些频带的两方附加了共同的不包含F11和F12的频带后的频带，进行信号分离以及使用频带检测处理。即、对不包含F11和F12两方的频带重复进行再处理。
在第2次的处理中，在检测出的使用频带F131和F132完全包含重复进行处理的不包含F11和F12两方的频带的情况下，有必要检查提供这些频带F131和F132的信号成分是否为一个信号成分。因此，接着仅对该不包含F11和F12两方的频带进行第3次的使用频带检测处理。
在第3次的处理中，在不包含F11和F12两方的频带内只存在一个信号成分的情况下，判定提供使用频带F131的信号成分和提供使用频带F132的信号成分为一个相同的信号，并把该合成的频带作为检测结果的使用频带F1来输出。并且，在第3次的处理中，在不包含F11和F12两方的频带内存在多个信号成分的情况下，判定提供使用频带F131的信号成分和提供使用频带F132的信号成分为不同的信号。
由此，即使隐藏在与第1次处理中得到的使用频带F1对应的信号成分S中，从而隐藏了信号频带宽的信号，也可以检测出信号。
即、可以得到通过第1次的分解后信号成分1检测出的使用频带F11和通过第1次的分解后信号成分2检测出的使用频带F12，将不包含F11或F12的频带、即不包含F11的频带和不包含F12的频带作为第2次处理的对象频带。
其结果，得到了通过第2次的分解后信号成分1检测出的使用频带F131和F132。接着，仅对不包含F11和F12两方的频带进行第3次的使用频带检测处理。
在第3次的处理中，在图23所示的示例中，在不包含F11和F12两方的频带内检测出一个信号成分。此时，判定为提供使用频带F131的信号成分和提供使用频带F132的信号成分为一个相同的信号，并且输出该合成的频带作为检测结果的使用频带F1。即、把F131和F132判定为一个信号。
参照图24说明本发明的第3实施例的接收信号频带检测器1。
本实施例的接收信号频带检测器1具有信号成分抑制部14、信号分离部11、使用频带检测部12。
在本实施例的接收信号频带检测器1中，对于包含在接收信号R中的多个信号成分S，可以在对于一个以上的信号成分知道了信息的条件下使用。
在本实施例的接收信号频带检测器1中，例如，通过天线的无效(null)操作，抑制包含在接收信号R中的信号成分S中的几个，然后进行信号的使用频带检测操作。
在本实施例中，说明了如下所述情况的示例已知接收信号R中包含的信号成分1(S1)、信号成分2(S2)、信号成分3(S3)中的、关于信号成分2(S2)的信息，对其他的信号成分(信号成分1(S1)和信号成分3(S3))检测使用频带F1。
信号成分抑制部14对于所输入的接收信号R，输出抑制了信号成分2(S2)后的信号，并向信号分离部11输入信号成分抑制后的接收信号。信号分离部11和使用频带检测部12利用信号成分抑制后的接收信号，进行信号成分的使用频带检测处理。
如此利用该信号的信息来高精度地抑制一部分的信号成分，并且利用抑制了该信号成分后的接收信号，检测其他信号成分的使用频带F1，从而可以减少来自抑制对象信号成分的干扰的影响，高精度地检测出信号成分的使用频带。
接着，参照图25说明信号分离部11的处理。
在上述的接收信号频带检测器1中，信号分离部11也可以利用时间窗来进行处理。
如图25所示，信号分离部11利用时间窗以规定的时间宽度切出接收信号R，并在切出的时间区间中分离并取出接收信号R中包含的信号成分S，由此进行时间窗处理。具体地讲是，滑动时间窗来进行检测处理，并进行整个时间区间的信号分离。
由此，可以将作为分离对象的接收信号缩小为精细的时间区间，可以高精度地进行信号分离。并且，可以将信号分离处理中使用的信号的大小抑制得较小，减少计算量。
并且，如图26所示，信号分离部11可以利用频率窗以规定的频率宽度切出接收信号R，并且在切出的频带中分离并取出接收信号R中包含的信号成分S，由此进行频率窗处理。具体地讲是，滑动频率窗来进行检测处理，进行整个频率区间的信号分离。
参照图27说明利用频率窗的情况。
首先，对接收信号R(x(t))作为旋转算子乘上exp{-j2πΔft}，错开信号的中心频率。接着，通过频带限制滤波器将该错开了中心频率的信号频带限制为规定的带宽。
由此，可以将错开后的中心频率作为中心，仅取出频带限制滤波器的通过波段的信号，可以实现利用频率窗的信号切出处理。由此，可以将作为分离对象的接收信号缩小为精细的频带，可以更详细地检测信号成分的使用频带。并且，由于没有必要进行以待处理的整个频带作为对象的傅立叶变换，所以可以减少计算量。
根据本发明的实施例，即使在不知道接收信号中包含的信号成分的参数的状态下，也可以检测出在同一频带上重叠接收的各信号成分所使用的频带。
并且，通过在接收机中进行信号处理，可以独立地检测出可使用的频带。
本发明的接收信号频带检测器可以适用于无线接收机。
权利要求
1.一种信号频带检测器，其特征在于，该信号频带检测器具有信号分离单元，其将接收信号分解为多个信号成分，其中所述信号成分的信号发送频带至少部分地相互重叠；频带检测单元，其基于上述信号成分各自的功率，检测出上述信号成分各自的信号发送频带。
2.如权利要求1所述的信号频带检测器，其特征在于，上述信号分离单元基于上述信号成分的独立性，把上述接收信号分解为信号成分。
3.如权利要求1所述的信号频带检测器，其特征在于，上述接收信号是从多个接收天线输入的；上述信号分离单元对传输路径已知的一个或多个信号成分进行反相合成，检测出受到上述一个或多个信号成分的干扰的其他信号成分。
4.如权利要求1所述的信号频带检测器，其特征在于，上述信号分离单元把上述接收信号从时域变换到频域，并把所得到的频域信号分解为信号成分。
5.如权利要求1所述的信号频带检测器，其特征在于，上述信号分离单元把时域的接收信号分解为信号成分，并把该信号成分从时域变换到频域。
6.如权利要求1所述的信号频带检测器，其特征在于，上述频带检测单元检测频域的信号成分的功率变动量，并基于上述变动量是否大于预定值，来检测上述信号成分的信号发送频带。
7.如权利要求6所述的信号频带检测器，其特征在于，该信号频带检测器具有频域移动平均功率计算单元，其计算频域中的信号成分的移动平均功率，其中，上述频带检测单元基于频域中的移动平均功率来检测上述信号成分的信号发送频带。
8.如权利要求6所述的信号频带检测器，其特征在于，上述信号频带检测器具有噪声判定单元，该噪声判定单元判断与一个检测出的信号发送频带对应的一个信号成分是否是噪声，并且在对应的信号成分不是噪声时输出这一个检测出的信号发送频带。
9.如权利要求8所述的信号频带检测器，其特征在于，上述噪声判定单元在检测出的信号发送频带的带宽大于第1预定值的情况下，判定为相应的信号成分是噪声。
10.如权利要求8所述的信号频带检测器，其特征在于，上述噪声判定单元在检测出的信号发送频带的带宽小于第2预定值的情况下，判定为相应的信号成分是噪声。
11.如权利要求8所述的信号频带检测器，其特征在于，上述噪声判定单元具有相关检测单元，其在检测出的信号发送频带中进行对应的信号成分与接收信号之间的相关检测；相关值比较单元，其在由上述相关检测单元检测出的相关值对于整个接收信号序列都小于等于第3预定值的情况下，判定在检测出的信号发送频带中相应的信号成分是噪声。
12.如权利要求8所述的信号频带检测器，其特征在于，上述噪声判定单元具有周期自相关检测单元，其将对应的信号成分限制到检测出的信号发送频带中，并计算相应信号的周期自相关值；以及基于周期稳定性的噪声判定单元，其基于检测出的周期自相关值，在判定为与检测出的信号发送频带对应的信号成分不是信号的情况下，判定为检测出的信号发送频带中的信号成分是噪声。
13.如权利要求1所述的信号频带检测器，其特征在于，上述信号分离单元在部分频带中重复地将上述接收信号分解为信号成分。
14.如权利要求13所述的信号频带检测器，其特征在于，上述部分频带包括上述信号成分的频带中一个频带之外的频带。
15.如权利要求1所述的信号频带检测器，其特征在于，该信号频带检测器还具有信号成分抑制单元，该信号成分抑制单元抑制一个或多个信号成分，上述信号分离单元把上述信号成分抑制单元处理后的接收信号分解为信号成分，上述频带检测单元检测上述信号成分的信号发送频带。
16.如权利要求4所述的信号频带检测器，其特征在于，上述信号分离单元利用预定宽度的时间窗对接收信号进行时间窗处理，并且滑动上述时间窗来进行检测，在时域中对接收信号进行分解。
17.如权利要求4所述的信号频带检测器，其特征在于，上述信号分离单元利用预定宽度的频率窗对接收信号进行频率窗处理，并且滑动上述频率窗来进行检测，在频域中对接收信号进行分解。
全文摘要
本发明提供一种接收信号频带检测器，该接收信号频带检测器可以在存在多个信号的情况下，分别地处理这些信号，并分别检测出它们的使用频带。该接收信号频带检测器具有信号分离单元，其对于发送频带的至少一部分相互重迭、由多个信号构成的接收信号进行预定的处理，分解为信号成分；使用频带检测单元，其基于上述信号成分的功率，检测出上述信号成分的发送所使用的使用频带。
文档编号H04Q7/36GK101083471SQ20071010543
公开日2007年12月5日 申请日期2007年5月30日 优先权日2006年5月30日
发明者前田浩次, 阿那须·本杰博, 浅井孝浩 申请人:株式会社Ntt都科摩