专利名称：空信号检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于一数字传输系统的空信号检测装置，在该数字传输系统中，包括若干帧和插在各帧之间的空信号的信号被传送，该空信号检测装置用于不管相邻信道的信号幅度的影响，正确地检测所期望信道的一空信号。
近年来，在数字信息传输系统中已采用正交频分复用(OFDM)。在OFDM中，在传输带中使用相互正交的多个载波。使用QPSK或QAM数字地调制各载波。包括音频数据的数字信息在若干帧中被传送。该调制的载波被变换成射频(RF)信号以被发送。
在欧洲，所谓的采用OFDM的数字音频广播(DAB)已投入服务。图8A示出DAB中一OFDM信号的幅度和时间之间的关系。各帧包括一引入部分，该引入部分具有相比于该帧的其他部分而言非常低的信号幅度的电平。该引入部分被称之为空信号。该空信号由一接收机进行检测且该被检测的空信号被提供用于帧接收的同步。该OFDM信号包括多个载波，各载波具有如图8B所示的频谱。所有的载波存在于具有1.536MHz带宽的一带中，导致如图8C所示的整个频谱形状。
以下将描述常规的空信号检测装置的操作和构成。图9是一常规的空信号检测装置900。该空信号检测装置900包括一接收天线901、一频率变换器部分902、一带通滤波器部分903和一空信号检测器部分904。当在例如汽车的移动对象中携载包括该空信号检测装置900的一数字信息接收设备时，可在该移动体内设置接收天线901。频率变换器部分902将由接收天线901接收的射频信号转换成具有一中心频率信号的被调制的载波信号。带通滤波器部分903仅通过频率变换器部分902的输出信号中的包括期望的信道的带信号。具体地，带通滤波器部分903通过具有频率(fc-fb/2)至(fc+fb/2)的信号，其中fc是一中心频率。表面声波(SAW)滤波器通常被用作为频率变换器部分902。空信号检测器部分904是用于从带通滤波器部分903的输出检测空信号的电路。例如空信号检测器部分904包括一整流器、一低通滤波器和一合成器。空信号检测器部分904获得带通滤波器部分903的输出信号的功率的包络以检测该信号具有小功率的一部分为一空信号。
以下将通过操作来描述这样构成的常规的空信号检测装置。接收天线901接收一射频信号且然后由频率变换器部分902将其转换成具有一中心频率fc的中心频率信号。结果，图9中点A处的一信号具有如
图10A所示的频谱。如图10A所示，不需要的信号稍微地保留在除一中间频带之外的带中。当具有一中心频率fc的中心频率信号被输入带通滤波器部分903时，SAW滤波器将该信号限制在具有如图11所示的频率特性的一带。该SAW滤波器的频率特性使得当天线为约3dB或更小时带宽为约1.76MHz，而当天线为约100dB或更小时带宽为约4.096MHz。由具有这样的特性的SAW滤波器进行过处理的点B处的信号具有如图10B所示的频谱，基本上没有不需要的信号保留在除该中间频带之外的带中。在此情况下，点B处的信号的幅度和时间之间的关系如图10C所示，一帧信号的间隔在信号电平中明显地不同于一空信号的间隔。然而，这是一个没有相邻信道的信号波形。
由DAB覆盖的一区域具有多个广播站。有多个根据站数的传输信道。在DAB的一些接收位置，所期望的传输信道可能相邻于其他的传输信道。即使在有一相邻信道(其具有比期望的信道高约30dB的幅度)时，在DAB中还要求正确的接收。图12A至12C示出了没有在幅度上高过30dB的一或两个相邻信道的频谱。图12A示出了在幅度上高过30dB的一个相邻信道存在于期望的信道的高频侧上的情况。图12B示出了在幅度上高过30dB的一个相邻信道存在于期望的信道的低频侧上的情况。在图12A至12C中，各信道具有1.536MHz的带宽。
通常，接收的射频信号被进行带限制用于解调。然而，具有一给定频率特性的一SAW滤波器不能一直消除相邻信道。
由于相邻信道的一保留部分，图9中所示的常规的空信号检测器可不能检测到空信号。将给出该种情况的一例子。假定有一相邻于期望的信道的高频侧的一信道且该相邻信道在幅度上比期望的信道高30dB，如图12A所示。接收天线901接收一射频信号且然后由频率变换器部分902将其转换成具有一中心频率fc的中心频率信号。接着，具有图11所示的频率特性的带通滤波器部分903使该中心频率信号经受带限制处理以使通过期望的信道的信号。结果，在图9的点B处的信号具有图13所示的频谱。这里，保留有不能由带通滤波器部分903消除的相邻信道的信号分量(图13中的阴影部分所示)。该相邻信道的保留信号分量的量取决于带通滤波器部分903的频率特性。具体地，当相邻信道的频带宽时，有许多该相邻信道的保留信号分量。结果，带通滤波器部分903的输出包括比期望的信道更多的该相邻信道的信号分量。
图14A至14D各示出了期望的信道和/或图9中点B处的一相邻信道的幅度和时间之间的关系。图14A仅示出了期望的信道。图14B仅示出了相邻的信道。图14C示出了该期望的信道和该相邻信道的复合波。该复合波是带通滤波器部分903的输出信号。如图14所示，当该期望的信道和该相邻信道相互不同步时，该期望的信道的空信号将具有相对于时间轴与该相邻信道不同的位置。这样，一实际接收的信号的幅度和时间的关系被示出在图14C中。结果，空信号检测器部分904错误地检测到在该相邻信道的空信号位置而非该期望的信道的空信号位置的一空信号。这样，在该期望的信道的空信号位置的一空信号不能被检测到。典型地，信道不能被相互同步。当有具有一高幅度信号的一相邻信道时，该期望的信道的空信号不能被正确地检测到。
根据本发明的一方面，提供一空信号检测装置，其中当数字信息经多个帧信号被发送时，一空信号被插入到该多个帧信号的各个之间以识别各多个帧信号；该空信号具有小于各多个帧信号的幅度；该多个帧信号和这些空信号经过频分处理以生成多个载波；该多个载波被调制；该多个被调制的载波被变换成一RF信号；该RF信号作为该数字信息被发送；且该空信号通过解调该RF信号而被检测到，该空信号检测装置包括一频率变换器部分，用于将该RF信号变换成具有一中心频率fc的信号；一带通滤波器部分，用于接收该频率变换器部分的输出信号并抽取具有围绕该中心频率fc的一频率带宽fB的信号以使在其中包括多个调制的载波；一空信号检测器滤波器部分，包括一用于对该带通滤波器部分的输出信号进行带限制处理的滤波器，该滤波器具有围绕该中心频率fc的一比频率带宽fB更窄的一带宽；和一空信号检测器部分，用于检测作为一空信号的该空信号检测器滤波器部分的一输出信号，该空信号具有基本上小于该空信号检测器滤波器部分的输出信号的平均幅度的一幅度。
在本发明的一实施例中，该空信号检测器滤波器部分具有围绕该中心频率fc的一带宽。该带宽非常地窄以使一相邻信道被去除。
在本发明的一实施例中，该空信号检测器滤波器部分包括一带通滤波器，其仅通过该频率变换器部分的具有围绕该中心频率fc的一带宽fB-xfB的输出信号(其中x等于或大于零且小于1)。
在本发明的一实施例中，该空信号检测器滤波器部分包括一陷波滤波器，其不通过该频率变换器部分的具有围绕(fc-fBy/2)和围绕(fc+fBy/2)的一带宽的输出信号(其中y是在约1.0和约1.3之间的范围内)。
根据本发明的另一方面，提供一空信号检测装置，其中当数字信息经多个帧信号被发送时，一空信号被插入到该多个帧信号的各个之间以识别各多个帧信号；该空信号具有小于各多个帧信号的幅度；该多个帧信号和这些空信号经过频分处理以生成多个载波；该多个载波被调制；该多个被调制的载波被变换成一RF信号；该RF信号作为该数字信息被发送；且该空信号通过解调该RF信号而被检测到，该空信号检测装置包括一频率变换器部分，用于将该RF信号变换成具有一中心频率fc的信号；一带通滤波器部分，用于接收该频率变换器部分的输出信号并抽取具有围绕该中心频率fc的一频率带宽fB的信号以使在其中包括多个调制的载波；一正交解调器部分，用于接收该带通滤波器部分的输出信号，将该带通滤波器部分的输出信号变换成调制的载波并根据该调制的载波的相位将该调制的载波变换成一基带信号；一空信号检测器滤波器部分，包括一用于对该正交解调器部分的输出信号进行带限制处理的滤波器，该滤波器具有比-fB/2和fB/2之间的带宽更窄的一带宽；和一空信号检测器部分，用于检测作为一空信号的该空信号检测器滤波器部分的一输出信号，该空信号具有基本上小于该空信号检测器滤波器部分的输出信号的平均幅度的一幅度。
在本发明的一实施例中，该空信号检测器滤波器部分具有一带宽。该带宽非常地窄以使一相邻信道被去除。
在本发明的一实施例中，该空信号检测器滤波器部分包括一低通滤波器。
在本发明的一实施例中，该空信号检测器滤波器部分包括一带通滤波器，其仅通过该频率变换器部分的具有围绕该中心频率fc的-(fB/2-xfB/2)和(fB/2-xfB/2)之间的一频率的输出信号(其中x等于或大于零且小于1)。
在本发明的一实施例中，该空信号检测器滤波器部分包括一陷波滤波器，其不通过该频率变换器部分的具有围绕频率-fBy/2的一带宽和围绕频率+fBy/2的一带宽的输出信号(其中y是在约1.0和约1.3之间的范围内)。
这样，这里描述本发明具有优点提供一空信号检测装置，其能适当地检测期望的信道的空信号，即使在有具有高于该期望的信道的信号幅度的一相邻信道时。
通过参照附图阅读及理解以下的详细描述，本发明的这些及其他优点对于本领域的熟练技术人员而言是显然的。
图1是根据本发明的例1的一空信号检测装置的构成的方框图。
图2A是说明例1的用作为空信号检测器滤波器的一带通滤波器部分的频率特性的视图。
图2B是说明例1的该带通滤波器部分的输出信号的频率特性的视图。
图3A至3D是说明例1中的空信号的检测的信号波形图。
图4A是说明例1的用作为空信号检测器滤波器的一陷波滤波器的频率特性的视图。
图4B是说明例1的该陷波滤波器的输出信号的频率特性的视图。
图5是根据本发明的例2的一空信号检测装置的构成的方框图。
图6是说明当一相邻信道具有一高幅度信号时从例2的一正交解调器部分输出的I信号的频率分布的视图。
图7A是说明例2的用作为空信号检测器滤波器的一带通滤波器部分的频率特性的视图。
图7B是说明例2的该带通滤波器部分的输出信号的频率特性的视图。
图8A是说明DAB中一信号波形的视图。
图8B和8C是说明DAB中一传输信道的频率特性的视图。
图9是一常规的空信号检测装置的构成的方框图。
图10A至10C是说明图9中所示的该常规的空信号检测装置中各单元的输出信号的视图。
图11是说明用作为带通滤波器部分的一SAW滤波器的频率特性的视图。
图12A至12C是说明当一相邻信道具有一高幅度信号时围绕一传输信道的一频谱的视图。
图13是说明当一相邻信道具有一高幅度信号时一带通滤波器部分的输出信号的频率特性的视图。
图14A至14D是说明当一相邻信道具有高于期望的信道的幅度的一幅度时一DAB信号的幅度和时间之间的关系得视图。
图15A是说明用作为例2的空信号检测器滤波器的一陷波滤波器的频率特性的视图。
图15B是说明例2的该陷波滤波器的输出信号的频率特性的视图。
(例1)以下参照附图描述根据本发明的例1的一空信号检测装置。图1是根据本发明的例1的一空信号检测装置100的构成的方框图。类似于上述常规的装置，该装置100包括一接收天线101、一频率变换器部分102、一带通滤波器部分103和一空信号检测器部分105。在例1中，该装置100还包括在带通滤波器部分103和空信号检测器部分105之间设置的一空信号检测器滤波器部分104。频率变换器部分102将从接收天线101输入的射频信号转换成具有一中心频率fc的信号。带通滤波器部分103典型地是一SAW滤波器。该带通滤波器部分103抽取具有围绕该中心频率fc的一带宽的，包括多个调制的载波的信号。空信号检测器滤波器部分104还对带通滤波器部分103输出的信号的带宽进行限制。该空信号检测器滤波器部分104包括例如一SAW滤波器。该空信号检测器滤波器部分104仅通过具有围绕该中心频率fc的一带宽fB-xfB的信号(其中x小于1且等于或大于零)。该空信号检测器滤波器部分104的频率特性被示出在图2A中。如图2A所示，具有大于零的输出幅度的输出带略窄于1.536MHz。空信号检测器部分105检测该空信号检测器滤波器部分104的输出信号中的一空信号。上述单元可具有与图9中所示的对应单元相同的操作，除了该空信号检测器滤波器部分104外。
下面将描述例1的空信号检测装置的操作。如图12A所示，假定在期望的信道的高频侧上有一相邻信道。接收天线101接收一射频信号且频率变换器部分102将该射频信号转换成具有围绕一中心频率fc的中间频带的信号。该中间频率信号的带由具有图11中所示的频率特性的带通滤波器部分103进行限制。
结果，在相邻信道的信号分量保留时，在图1中的点B处的信号如图13所示。带通滤波器部分103的输出信号然后被输入给空信号检测器滤波器部分104，该空信号检测器滤波器部分104将该通过带限制在具有比各信道的带频率特性更窄的频率特性的一带。因此，存在于该通过带以外的该相邻信道的信号被衰减。在图1中点C处的信号包括比相邻信道的信号更多的该期望的信道的信号。在点C处的信号也如图2B所示。
图3A至3D各示出了在图1中点C处的该期望的信道和/或相邻信道的幅度和时间之间的关系。图3A仅示出了期望的信道。图3B仅示出了相邻的信道。图3C示出了该期望的信道和该相邻信道的复合波。如图3C所示，有对应于该期望的信道的空信号间隔的，具有一小幅度的一间隔。当空信号检测器部分105接收到从该空信号检测器滤波器部分104输出的一信号时，空信号检测器部分105获得该信号的幅度的包络，从而检测在一正确位置的该期望的信道的空信号，如图3D所示。是该空信号检测器滤波器部分104的输出信号的，在点C处的一信号代表该期望的信道以使更高和更低的频率被衰减。相比于该期望的信道的信号幅度，相邻信道的信号幅度被显著地衰减，从而提高了空信号检测的精度。
注意带通滤波器部分103的输出信号被输入给一正交解调器部分(未示出)以使被变换成包括一I信号和一Q信号的一基带信号。当用QPSK执行该调制时，该正交解调器部分将该输入信号在一虚矢量坐标系中解调成以2比特为单位的数据的比特流。使用由空信号检测器部分105获得的空信号抽取一帧的一引入部分。通过从该被抽取的引入部分中包括的一比特流检测一帧同步信号来再现跟随该引入部分的数据。
在例1中，一SAW滤波器被用作为带通滤波器部分103中包括的一滤波器。该带通滤波器部分103可包括可足够地衰减相邻信道的信号幅度的任何滤波器。SAW滤波器也用作为空信号检测器滤波器部分104的滤波器。具有图4A中所示的频率特性的一陷波滤波器可以例如用作为空信号检测器滤波器部分104。具体地，这样一滤波器具有围绕(fc-fBy/2)和围绕(fc+fBy/2)的一带宽，在这些带中该滤波器不通过一信号，y在约1.0和约1.3之间的范围内。在此情况下，在图1中的点C处的信号包括比相邻信道的信号更多的该期望的信道的信号，其频谱如图4B中所示。结果，空信号检测器部分105可高精度地检测空信号。
在例1的描述中，相邻信道存在于期望的信道的高频侧。当相邻信道存在于期望的信道的低频侧，如图12B所示时，或当相邻信道存在于期望的信道的高频及低频两侧，如图12C所示时，通过使用仅通过期望的信道的信号的空信号检测器滤波器部分104，在点C处的信号包括比相邻信道的信号更多的该期望的信道的信号。
(例2)
以下参照附图描述根据本发明的例2的一空信号检测装置。图5是根据本发明的例1的一空信号检测装置500的构成的方框图。该装置500包括一接收天线501、一频率变换器部分502、一带通滤波器部分503、一正交解调器部分504、一空信号检测器滤波器部分505和一空信号检测器部分506。接收天线501、频率变换器部分502、带通滤波器部分503、空信号检测器滤波器部分505和空信号检测器部分506和具有与例1中使用的对应单元的这些部分相同的功能，因此省略对它们的描述。
正交解调器部分504接收从带通滤波器部分503输出的信号并将该信号转换成调制的载波。得到的信号然后被进行正交解调的处理以使被变换成包括一I信号和一Q信号的一基带信号。空信号检测器滤波器部分505是一用于从正交解调器部分504输出的信号的低通滤波器，其具有在-(fB/2-xfB/2)和(fB/2-xfB/2)(其中x小于1且等于或大于零)之间的一带。在本发明应用于的一数字信息接收装置中，在带通滤波器部分503的后级设置正交解调器部分504，以使从正交解调器部分504输出的信号检测到空信号。
以下将描述空信号检测装置500的操作。类似于例1，如图12A所示，假定在期望的信道的高频侧上有一相邻信道。接收天线501接收一射频信号且频率变换器部分502将该射频信号转换成具有围绕一中心频率fc的中间频带的信号。该中间频率信号的带由具有图11中所示的频率特性的带通滤波器部分503进行限制。
结果，在图5中的点B处的信号如图6所示。相邻信道的信号保留。带通滤波器部分503的输出信号然后被输入给正交解调器部分504并进行正交解调，即该信号被变换成包括正交的一I信号和一Q信号的一基带信号。
接着，正交解调器部分504的输出信号中包括的I信号被输入给空信号检测器滤波器部分505。如图7A所示，空信号检测器滤波器部分505具有比传输信道的频带的频率特性更窄的频率特性的一通过带。因此，图5中点C处的信号包括比相邻信道的信号更多的该期望的信道的信号。得到的信号如图7B所示。期望的信道与相邻信道的组合的幅度和时间之间的关系如图3C所示，其中具有较低信号功率的一间隔被定位在对应于期望的信道的一空信号之处。空信号检测器滤波器部分505的输出信号被输入给空信号检测器部分506，空信号检测器部分506进而获得该信号的幅度的包络以检测一正确的空信号位置。
如上所述，当它是在作为低通滤波器的空信号检测器滤波器部分505中被进行带限制的基带信号时，空信号检测装置500可用比使用带通滤波器时更简单的构造衰减相邻信道的信号。
在例2中，正交解调器部分504的输出信号中包括的I信号被输入给空信号检测器滤波器部分505，但Q信号可替代I信号被使用作为对空信号检测器滤波器部分505的输入信号。在此情况下，可用更简单的方法检测空信号。
具有图15A中所示的频率特性的一陷波滤波器可例如被用作为空信号检测器滤波器部分505。具体地，这样一滤波器具有若干带，在这些带中该滤波器不通过围绕频率-fBy/2的一带宽和围绕频率+fBy/2的输出信号(其中y是在约1.0和约1.3之间的范围内)。在此情况下，图1中点C处的信号包括比相邻信道的信号更多的该期望的信道的信号。其频谱如图15B所示。结果，空信号检测器部分506可高精度地检测空信号。
如上所述，为了衰减相邻信道的信号，在一空信号检测器部分的前级设置仅通过期望的信道的信号的一部分的滤波器。这使得消除了响应于期望的信道的空信号的错误检测的相邻信道的信号。
如上所述，在已被变换成中间频率区或基带区的信号中，本发明的空信号检测器滤波器部分仅通过期望的信道的频带的部分的信号。当在一空信号检测器部分的前级设置该空信号检测器滤波器部分时，相邻信道的信号可被衰减或消除。因此，对该空信号检测器滤波器部分的输入中包括的期望的信道的信号是相对地大，从而减少了期望的信道的空信号的错误检测。
而且，当使用正交解调器部分被变换成一基带区的信号被进行带限制处理时，使用低通滤波器或陷波滤波器可导致上述效果。因此，对于本发明的空信号检测装置而言，包括较少数量部件的一滤波器是可用的。
不脱离本发明的精神和范围，本领域的熟练技术人员可作出多种变化、改变和替换。因此，期望后附的权利要求并不限于以上给出的描述而应得到更广的解释。
权利要求
1.一种空信号检测装置，其中当数字信息经多个帧信号被发送时，一空信号被插入到该多个帧信号的各个之间以识别各多个帧信号；该空信号具有小于各多个帧信号的幅度；该多个帧信号和这些空信号经过频分处理以生成多个载波；该多个载波被调制；该多个被调制的载波被变换成一RF信号；该RF信号作为该数字信息被发送；且该空信号通过解调该RF信号而被检测到，该空信号检测装置包括一频率变换器部分，用于将该RF信号变换成具有一中心频率fc的信号；一带通滤波器部分，用于接收该频率变换器部分的输出信号并抽取具有围绕该中心频率fc的一频率带宽fB的信号以使在其中包括多个调制的载波；一空信号检测器滤波器部分，包括一用于对该带通滤波器部分的输出信号进行带限制处理的滤波器，该滤波器具有围绕该中心频率fc的一比频率带宽fB更窄的一带宽；和一空信号检测器部分，用于检测作为一空信号的该空信号检测器滤波器部分的一输出信号，该空信号具有基本上小于该空信号检测器滤波器部分的输出信号的平均幅度的一幅度。
2.根据权利要求1的空信号检测装置，其中该空信号检测器滤波器部分具有围绕该中心频率fc的一带宽。该带宽非常地窄以使一相邻信道被去除。
3.根据权利要求1的空信号检测装置，其中该空信号检测器滤波器部分包括一带通滤波器，其仅通过该频率变换器部分的具有围绕该中心频率fc的一带宽fB-xfB的输出信号(其中x等于或大于零且小于1)。
4.根据权利要求1的空信号检测装置，其中该空信号检测器滤波器部分包括一陷波滤波器，其不通过该频率变换器部分的具有围绕(fc-fBy/2)和围绕(fc+fBy/2)的一带宽的输出信号(其中y是在约1.0和约1.3之间的范围内)。
5.一种空信号检测装置，其中当数字信息经多个帧信号被发送时，一空信号被插入到该多个帧信号的各个之间以识别各多个帧信号；该空信号具有小于各多个帧信号的幅度；该多个帧信号和这些空信号经过频分处理以生成多个载波；该多个载波被调制；该多个被调制的载波被变换成-RF信号；该RF信号作为该数字信息被发送；且该空信号通过解调该RF信号而被检测到，该空信号检测装置包括一频率变换器部分，用于将该RF信号变换成具有一中心频率fc的信号；一带通滤波器部分，用于接收该频率变换器部分的输出信号并抽取具有围绕该中心频率fc的一频率带宽fB的信号以使在其中包括多个调制的载波；一正交解调器部分，用于接收该带通滤波器部分的输出信号，将该带通滤波器部分的输出信号变换成调制的载波并根据该调制的载波的相位将该调制的载波变换成一基带信号；一空信号检测器滤波器部分，包括一用于对该正交解调器部分的输出信号进行带限制处理的滤波器，该滤波器具有比-fB/2和fB/2之间的带宽更窄的一带宽；和一空信号检测器部分，用于检测作为一空信号的该空信号检测器滤波器部分的一输出信号，该空信号具有基本上小于该空信号检测器滤波器部分的输出信号的平均幅度的一幅度。
6.根据权利要求5的空信号检测装置，其中该空信号检测器滤波器部分具有一带宽。该带宽非常地窄以使一相邻信道被去除。
7.根据权利要求5的空信号检测装置，其中该空信号检测器滤波器部分包括一低通滤波器。
8.根据权利要求5的空信号检测装置，其中该空信号检测器滤波器部分包括一低通滤波器，其仅通过该频率变换器部分的具有围绕该中心频率fc的一带宽fB-xfB的输出信号(其中x等于或大于零且小于1)。
9.根据权利要求5的空信号检测装置，其中该空信号检测器滤波器部分包括一陷波滤波器，其不通过该频率变换器部分的具有围绕(fc-fBy/2)的和围绕(fc+fBy/2)的一带宽的输出信号(其中y是在约1.0和约1.3之间的范围内)。
全文摘要
空信号检测装置,数字信息经帧信号被发送时,一空信号被插入以识别帧信号;空信号具有小于帧信号的幅度;帧信号和空信号经频分生成载波;并被调制变成RF信号;该信号被发送;空信号通过解调该RF信号被检测,该空信号检测装置包括:频率变换器,将RF信号变成f
文档编号H04L27/26GK1274212SQ0010326
公开日2000年11月22日 申请日期2000年3月20日 优先权日1999年3月18日
发明者佐藤和彦, 古川博基 申请人:松下电器产业株式会社