专利名称：分集接收方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及简单近似频率相关频带宽度的方法，以及接收基于多载波方式的信号，使用子带分割天线分集减轻频率选择性衰落的影响，提高通信性能的分集接收方法及其装置。
背景技术：
目前，正在推进信息的高速传输，可实现这种高速传输的多载波方法引人注目。
多载波方式是将信息分配在多个副载波中，在频率轴上并行传输的方式，根据这种方式，可进行高速传输。但是，就进行高速传输来说，需要宽频带的频带宽度。
另一方面，在产生多路径的环境中，产生衰落，而这种衰落成为通信质量恶化的主要原因。
特别是在宽频带的多载波方式中，存在频带宽度内的一部分接收电平极端下降的频率选择性衰落影响的问题。
作为解决这一问题的方法，提出以下方案(第1例)如图14所示，使用每个副载波分集的分集接收装置，(第2例)如图15所示，使用子带分割分集的分集接收装置。
这里，(第1例)中的每个副载波分集是将接收的信号在每个副载波中比较接收电平，进行分集。
具体地说，如图14所示，该分集接收装置有多个天线1、2。
在这些天线1、2后级设置的时间-频率变换部件3、4将天线1、2分别接收的信号信息转换到频域。再有，时间-频率变换部件3、4对OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex正交频分复用)等的二次调制进行解调，解调的结果，可以知道接收电平的振幅和相位。
此外，电平检测部件6、7检测天线1、2的各自的接收电平。
接收电平比较部件8在每个副载波中比较电平检测部件6、7检测出的接收电平。
选择部件5在接收电平比较部件8的比较结果中，选择接收电平大的天线。
解调部件9对于选择部件5选择的天线系统的信号(QAM(QuadratureAmplitude Modulation)、QPSK(Quadriphase Shift Keying)、BPSK(Binary PhaseShift Keying等)的一次调制进行解调，输出数字数据。
(第2例)的子带分割分集是将接收的信号在频率轴上分割成多个子带，在各自的每个子带中比较接收电平，进行分集。
具体地说，如图15所示，该分集接收装置具有以下主要部件。其中，对与图14相同的主要部件附以同一标号，从而省略说明。
在时间-频率变换部件3、4的后极分别设置的子带分割部件10、11根据预定的子带分割宽度，将频率区域分割成子带。
接收电平比较部件8在每个子带中比较电平检测部件6、7检测出的接收电平。
如果子带分割分集的子带分割宽度不是频率相关高的宽度，则不能获得充分的分集效果。表示频率相关高的宽度的一个参数是频率相关频带宽度。它是频率相关在‘0.5’以上的频率宽度。
在现有的频率相关频带宽度的求取方法中，有根据时延扩展(delayspread)求取的方法，以及对每个频率直接求取频率相关来计算频率相关频带宽度的方法。
根据时延扩展求取的方法，首先求出延迟分布，根据其结果，使用下式求出时延扩展。而且，在延迟分布中，有使用图16(a)所示的冲击脉冲响应，求出图16(b)所示的延迟分布的方法，以及将图17(a)所示的接收频谱(接收发送端一边对频率扫描一边进行发送的信号的频谱)进行傅立叶变换而变换成延迟分布的方法。
式1S=1Pm∫t0t1t2f(t)dt-Td2]]>Pm=∫t0t1f(t)dt]]>Td=1Pm∫t0t1(t-t0)f(t)dt]]>而且，如图18所示，在延迟分布的形状为一般的指数函数型时，频率相关频带宽度可根据下式求出。
式2B=12πS]]>另一方面，在对每个频率直接求出频率相关来计算频率相关频带宽度中，如图19所示，测定接收信号强度的波形，对每个频率求出与基准频率的相关系数，如图20所示，将相关系数为‘0.5’的频率宽度求出为相关频带宽度。
在上述各例中，存在以下问题。
首先，在(第1例)中，由于对每个副载波进行接收电平的比较，所以分集的效果大。但是，由于必须对所有副载波进行比较作业，所以计算量庞大，系统资源的负担大。
而在(第2例)中，将频带分割成多个子带，一个子带包含多个副载波，所以可将副载波集中几个后进行分集，与(第1例)相比，可以削减计算量。
但是，如果在子带分割宽度内频率相关不高，则分集的效果减小。因此，就减少计算量，而且还保证分集效果高来说，需要在频率相关高的宽度内分割为子带。
可利用频率相关频带宽度来求出频率相关高的宽度。在求取频率相关频带宽度中，如上所述，有根据延迟分布求取的方法和对每个频率直接求取频率相关的方法。
如果基于延迟分布的求取方法，则测定冲击响应并计算延迟分布，或需要一边对发送信号进行扫描，一边测定接收到该信号的接收频谱，将其结果用傅立叶变换等变换成延迟分布。而且，需要根据延迟分布来求取时延扩展，根据其结果求出频率相关频带宽度，需要复杂的接收结构。即，计算量庞大，实现困难。
而如果基于对每个频率直接求取频率相关的方法，则不得不求取基于接收信号强度的接收位置的分布，因此，必须使分集接收装置移动，不现实。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种更简单并且实用地确定频率相关频带宽度的技术，作为频率相关高的频率宽度，利用频率相关频带宽度，一边进行冲击响应或对频率进行扫描，一边进行发送，而不对接收的频率分布用傅立叶变换等变换成延迟分布。
在第1发明的分集接收方法中，包括根据接收电平的频率分布来确定频率相关频带宽度的步骤。
根据该结构，与从延迟分布中求取频率相关频带宽度的方法相比，不需要进行傅立叶变换等，可以大幅度削减用于求取频率相关频带宽度的计算量。
此外，与直接对每个频率求取频率相关的方法相比，不需要移动分集接收装置，实现性好。
而且，根据发明人的研究，即使如以上那样简单地确定频率相关频带宽度，也可获得高精度。
结果，根据该结构，可用很少的运算量来确定具有高精度的频率相关频带宽度。
在第2发明的分集接收方法中，包括接收基于多载波方式的信号的步骤；将频率区域根据频率相关频带宽度分割为子带的步骤；以及对每个子带比较各天线的接收电平，选择接收电平高的天线并进行分集的步骤；在接收开始时，设置确定频率相关频带宽度的训练模式期间；在训练模式期间结束后，根据训练模式期间确定的频率相关频带宽度，接收信号。
在该结构中，在训练模式期间内，由于确定了频率相关频带宽度，所以在训练模式期间结束后，可以维持分集的效果。而且，训练模式期间结束后，根据频率相关频带宽度，可将多个副载波成束来进行处理，可大幅度削减作为整体的计算量。
在第3发明的分集接收方法中，频率相关频带宽度是相关系数为0.5以上的频率宽度。
根据该结构，子带分割宽度始终为频率相关高的频率相关频带宽度，可以维持分集的效果。
在第4发明的分集接收方法中，频率相关频带宽度根据接收电平的频率分布中的峰值和峰值间隔及/或垂度(dip)和垂度间隔来确定。
在第5发明的分集接收方法中，频率相关频带宽度是接收电平的频率分布中的峰值和峰值间隔的一半及/或垂度和垂度间隔的一半。
在第6发明的分集接收方法中，频率相关频带宽度根据接收电平的频率分布、与接收电平阈值的交点之间的间隔来确定。
在第7发明的分集接收方法中，频率相关频带宽度是接收电平的频率分布与接收电平阈值的交点之间的间隔的平均值，或是接收电平的频率分布与接收电平阈值的交点之间的间隔的中央值。
根据该结构，即使不进行分集接收装置的移动和复杂庞大的计算，也可以高精度地近似频率相关频带宽度，获得实用上充分的分集效果。
在第8发明的分集接收方法中，阈值是在构成信号的所有副载波的接收电平的平均值、中央值、最大值、最小值中，根据一种或两种以上的组合确定的。
根据该结构，可以根据实际的接收状态来适当地设定阈值。
图1是本发明实施方式1的分集接收装置的方框图。
图2是本发明实施方式1的频率相关频带宽度的近似要领说明图。
图3是本发明实施方式1的分集接收装置的工作说明图(训练模式期间中)。
图4是本发明实施方式1的分集接收装置的工作说明图(训练模式期间结束后)。
图5是表示本发明实施方式1的分集接收装置的计算量的时间变化的曲线图。
图6是本发明实施方式1的接收电平的频率分布的示例图。
图7是本发明实施方式2的分集接收装置的方框图。
图8是本发明实施方式2的频率相关频带宽度的近似要领说明图。
图9是本发明实施方式2的分集接收装置的工作说明图(训练模式期间中)。
图10是本发明实施方式2的接收电平的频率分布的示例图。
图11是本发明实施方式3的分集接收装置的方框图。
图12是本发明实施方式3的频率相关频带宽度的近似要领说明图。
图13是本发明实施方式3的分集接收装置的工作说明图(训练模式期间中)。
图14是现有的分集接收装置(第1例)的方框图。
图15是现有的分集接收装置(第2例)的方框图。
图16(a)是研讨例中的输入冲击脉冲的曲线图。
图16(b)是研讨例中的延迟分布的示例图。
图17(a)是研讨例中的测定结果的示例图。
图17(b)是研讨例中的延迟分布的示例图。
图18是研讨例中的延迟分布的示例图。
图19是研讨例中的接收电平的位置分布的示例图。
图20是表示研讨例中的相关系数和频率间隔关系的曲线图。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施方式。
(实施方式1)在本方式中，在训练模式期间，将一个天线的接收信号变换到频域，求出频率选择性衰落点(垂度)的间隔，根据该间隔的值来近似频率相关频带宽度，确定子带分割宽度。
然后，在训练模式期间结束后，根据这样确定的子带分割宽度，将多载波的频带分割成子带，对每个子带进行分集。
图1是本发明实施方式1的分集接收装置的方框图，图2是频率相关频带宽度的近似要领说明图。
在图1中，对与现有技术的主要部件相同的主要部件附以同一标号，从而省略说明。
在图1中，间隔运算部件2从电平检测部件6输入检测结果，求出图2中示例的接收电平的频率分布。
然后，间隔运算部件22在该分布中计算接收电平的垂度(衰落垂度)的间隔。在图2的例中，求出垂度P1、P2的间隔L1。
频率相关频带宽度运算部件23根据电平检测部件6、7检测出的接收电平由来的信息，确定子带分割宽度。
更详细地说，频率相关频带宽度运算部件23从间隔运算部件22输入垂度间隔(在图2的例中为间隔L1)，将该间隔L1的1/2以下(但为正)的间隔D1近似作为频率相关频带宽度。
使频率相关频带宽度为垂度间隔的1/2以下(但为正)的理由如下。例如，在接收到图6那样波形的信号时，根据延迟分布计算出的频率相关频带宽度约为13MHz，而利用本方式，如果求取多个垂度间隔的中央值的1/2，则为12.7MHz，与根据延迟分布求出的频率相关频带宽度大致相等。
下面，参照图2，说明训练模式期间中的本方式的分集接收装置的工作。
首先，天线1、2接收信号。接着，时间-频率变换部件3、4对接收的信号的二次调制进行解调，将该信号变换到频域。
接着，电平检测部件6对每个副载波检测接收电平，将该检测结果输入到间隔运算部件22。这里，在图3的例中，副载波存在n个。
然后，间隔运算部件22求取上述垂度间隔，并输出到频率相关频带宽度运算部件23。
然后，频率相关频带宽度运算部件23将输入的垂度间隔乘以1/2以下(但为正)的系数，将频率相关频带宽度作为子带分割宽度，输出到子带分割部件20、21。
由此，可用简单的计算高精度地近似频率相关频带宽度，而且，反映实际的接收状态，频率相关高，确定子带分割宽度(在本方式中，与频率相关频带宽度相等，但不必一定如此)。
再有，在以上的说明中，仅使用接收电平的垂度，但也可以使用峰值等。
下面，用图4说明训练模式期间结束后的本方式的分集接收装置的工作。
首先，天线1、2接收信号。接着，时间-频率变换部件3、4对接收的信号的二次调制进行解调，将该信号变换到频域。
接着，子带分割部件20、21将时间-频率变换部件3、4的输出集中在每个子带中并输出。这里，子带分割部件20、21使用的子带分割宽度是上述的设定在训练模式期间中的宽度。
接着，电平检测部件6、7对每个子带检测接收电平，将其检测结果输入到电平比较部件8。然后，电平比较部件8对每个子带求出接收电平大的天线系统(在本方式中，为天线1的系统或天线2的系统)，对选择部件发出指示，以选择该系统。由此，在每个子带中，将有关接收电平高的天线的信号输入到解调部件9，进行解调。
这里，子带是将多个副载波成束的子带，在图4的例中，存在m个子带，并且m＜n。即，电平检测部件8进行与n个相比小的多的有关m个的子带比较就足够了，通过按子带进行分割，与对每个副载波进行处理的情况相比，可以大幅度削减计算量。
而且，即使这样减少计算量，子带内的相关性仍良好地维持，所以可获得充分的分集效果。
图5是表示本方式的分集接收装置的计算量的时间变化的曲线图。在图5中，实线表示本方式的分集接收装置的计算量，虚线表示对每个副载波实施分集情况下的计算量。
根据本方式，在时刻t0～t1的训练模式期间中，与每个副载波的分集相比，计算量大，但该期间不是很长的期间。
然后，在经过训练模式期间后，本方式的分集接收装置移动到每个子带的处理，所以平均单位时间的计算量小。然后，可理解在某个分支时刻t2，本方式的计算量和对每个副载波实施分集情况下的计算量相交叉，然后，实际上在通信繁忙进行的期间，本方式的分集接收装置的其计算量更少。
(实施方式2)在本方式中，将一个天线的接收信号变换到频域，比较与阈值的大小关系，求出超过阈值的频率间隔，根据其值近似频率相关频带宽度，确定子带分割宽度。在本方式中，仅说明与实施方式1的不同点。
图7是本发明实施方式2的分集接收装置的方框图，图8是其频率相关频带宽度的近似要领说明图。
在图7中，对与图1记载的主要部件相同的主要部件附以同一标号，从而省略说明。
在图7中，阈值比较部件24计算接收电平的频率分布与接收电平的阈值的交点间隔。
该阈值在所有副载波的接收电平的平均值、中央值、最大值或最小值中，根据一种或两种以上的组合来确定。
阈值比较部件24从电平检测部件6输入检测结果，求出图8示例的接收电平的频率分布。
阈值比较部件24在该分布中计算接收电平的分布与上述阈值的交点间隔。在图8的例中，求出交点P3～P4的间隔L2、交点P4～P5的间隔L3等。
频率相关频带宽度运算部件25根据阈值比较部件24计算的交点间隔，确定子带分割宽度。
更详细地说，频率相关频带宽度运算部件25将超过阈值的与频率间隔L3相同或其以下(但为正)的间隔D2近似作为频率相关频带宽度。
使频率相关频带宽度与该间隔D2相同或在其以下(但为正)的原因基于以下理由。例如，例如，在接收到图10那样波形的信号时，根据延迟分布计算出的频率相关频带宽度约为10MHz，而如果利用本方式，则多个接收电平的频率分布与接收电平的阈值(中央值)的交点间隔的中央值约为9.5MHz，与根据延迟分布求出的频率相关频带宽度大致相等。
下面，参照图9，说明训练模式期间中的本方式的分集接收装置的工作。
首先，天线1、2接收信号。接着，时间-频率变换部件3、4对接收的信号的二次调制进行解调，将该信号变换到频域。
接着，电平检测部件6对每个副载波检测接收电平，将该检测结果输入到阈值比较部件24。这里，在图9的例中，副载波存在n个。
然后，阈值包括部件24求取上述交点间隔L3，并输出到频率相关频带宽度运算部件25。
然后，频率相关频带宽度运算部件25将输入的交点间隔L3乘以‘1’以下(但为正)的系数，将频率相关频带宽度作为子带分割宽度，输出到子带分割部件20、21。
由此，可以用简单的计算近似频率相关频带宽度，而且，反映实际的接收状态，频率相关性高，可确定子带分割宽度。
再有，在训练模式期间结束后，由于与实施方式1相同，所以省略说明。
(实施方式3)在本方式中，将多个天线的接收信号变换到频域，比较各天线的接收电平的大小关系，求出一个天线的接收电平变大的频率宽度、变小的频率宽度，根据该值计算频率相关高的宽度，确定子带分割宽度。在本方式中，仅说明与实施方式1的不同点。
图11是本发明实施方式3的分集接收装置的方框图，图12是其子带分割宽度的设定要领说明图。
在图11中，对与图1记载的主要部件相同的主要部件附以同一标号，从而省略说明。
在图11中，电平比较部件27计算天线1、2的接收电平的频率分布的交点间隔。
子带分割宽度运算部件26根据电平比较部件27计算的交点间隔来确定子带分割宽度。
电平比较部件27从电平检测部件6、7输入检测结果，求出图10示例那样的接收电平的频率分布。
然后，电平比较部件27在该分布中计算多个接收电平的交点间隔。在图12的例中，求出交点P7～P8的间隔L4、交点P8～P9的间隔L5等。
子带分割宽度运算部件26根据电平比较部件27计算的交点间隔L4、L5，确定子带分割宽度。
更详细地说，子带分割宽度运算部件26将间隔L4等的1/2以下(但为正)的间隔计算为子带分割宽度D3。
使子带分割宽度D3为该间隔L4等的1/2以下(但为正)的原因在于，如图12所示，各天线的接收电平有双波干扰的理想的频率选择性衰落，在补偿相互的接收电平下降时，在该范围内，频率相关系数在‘0.5’以上。
下面，参照图13，说明训练模式期间中的本方式的分集接收装置的工作。
首先，天线1、2接收信号。接着，时间-频率变换部件3、4对接收的信号的二次调制进行解调，将该信号变换到频域。
接着，电平检测部件6、7对于各个天线1、2以每个副载波来检测接收电平，将该检测结果输入到电平比较部件27。这里，在图13的例中，副载波存在n个。
然后，电平比较部件27求出上述交点的间隔L4，输出到子带分割宽度运算部件26。
然后，子带分割宽度运算部件26在输入的交点间隔L4乘以1/4以下(但为正)的系数，将子带分割宽度输出到子带分割部件20、21。
由此，可用简单的计算来近似频率相关宽度，而且反映实际的接收状态，频率相关高，可确定子带分割宽度。
再有，对于训练模式期间结束后，由于与实施方式1相同，所以省略说明。
根据本发明，具有以下效果。即，与现有技术相比，可用少的运算量简单地进行确定，同时频率相关频带宽度的精度与现有技术相同。通过在确定多载波方式的子带分割分集的子带分割宽度上利用该结果，可获得与对每个副载波进行分集情况大致相同的分集效果。
求取子带分割宽度的计算仅限定在训练模式期间，所以如果超过分支时间，与对每个副载波进行分集相比，可以削减计算量。
权利要求
1.一种子带分割分集接收方法，包括根据接收电平的频率分布来确定频率相关频带宽度的步骤。
2.一种子带分割分集接收方法，包括求取接收电平的频率分布的步骤；以及根据所述频率分布中的峰值和峰值间隔及/或垂度和垂度间隔来确定频率相关频带宽度的步骤。
3.一种子带分割分集接收方法，包括求取接收电平的频率分布的步骤；以及根据所述频率分布中的接收电平、与阈值的交点之间的间隔来确定频率相关频带宽度的步骤。
4.一种分集接收方法，从多个天线中选择接收电平高的天线并进行分集，其中，该方法包括接收基于多载波方式的信号的步骤；将频率区域根据频率相关频带宽度分割为子带的步骤；以及对每个子带比较各天线的接收电平，选择接收电平高的天线并进行分集的步骤；在接收开始时，设置确定所述频率相关频带宽度的训练模式期间；在训练模式期间结束后，根据按训练模式确定的所述频率相关频带宽度，接收信号。
5.如权利要求4所述的分集接收方法，其中，所述频率相关频带宽度根据接收电平的频率分布来确定。
6.如权利要求4所述的分集接收方法，其中，所述频率相关频带宽度是频率的相关系数为0.5以上的频率宽度。
7.如权利要求4所述的分集接收方法，其中，所述频率相关频带宽度根据接收电平的频率分布中的峰值和峰值间隔及/或垂度和垂度间隔来确定。
8.如权利要求4所述的分集接收方法，其中，所述频率相关频带宽度是接收电平的频率分布中的峰值和峰值间隔的一半及/或垂度和垂度间隔的一半。
9.如权利要求4所述的分集接收方法，其中，所述频率相关频带宽度根据接收电平的频率分布、与接收电平阈值的交点之间的间隔来确定。
10.如权利要求4所述的分集接收方法，其中，所述频率相关频带宽度是接收电平的频率分布与接收电平阈值的交点之间的间隔的平均值，或是接收电平的频率分布与接收电平阈值的交点之间的间隔的中央值中的任意一个。
11.如权利要求9所述的分集接收方法，其中，所述阈值是在构成所述信号的所有副载波的接收电平的平均值、中央值、最大值、最小值中，根据一种或两种以上的组合确定的。
12.一种分集接收装置，包括多个天线；时间-频率变换部件，将所述天线接收的信号信息变换到频域；电平检测部件，检测所述天线的接收电平；频率相关频带宽度运算部件，根据所述电平检测部件检测出的接收电平由来的信息，来确定频率相关频带宽度；子带分割运算部件，根据所述频率相关频带宽度运算部件确定的频率相关频带宽度，来决定子带分割频带宽度，将频带区域分割成子带；接收电平比较部件，对每个子带比较所述电平检测部件检测出的接收电平；以及选择部件，在所述接收电平比较部件的比较结果中，选择接收电平大的天线。
13.如权利要求12所述的分集接收装置，其中，还包括间隔运算部件，计算接收电平的频率分布中的峰值和峰值间隔及/或垂度和垂度间隔；所述频率相关频带宽度运算部件根据所述间隔运算部件计算的间隔，来确定频率相关频带宽度。
14.如权利要求11所述的分集接收装置，其中，还包括阈值比较部件，计算接收电平的频率分布与接收电平阈值的交点之间的间隔；所述频率相关频带宽度运算部件根据所述阈值比较部件计算的交点之间的间隔，来确定频率相关频带宽度。
15.如权利要求14所述的分集接收装置，其中，所述阈值是在构成所述信号的所有副载波的接收电平的平均值、中央值、最大值、最小值中，根据一种或两种以上的组合确定的。
全文摘要
一种分集接收方法，求出接收电平的频率分布，根据频率分布中的峰值和峰值间隔、垂度(dip)和垂度间隔、或与阈值的交点之间的间隔，来确定频率相关频带宽度。在接收开始时，设置确定频率相关频带宽度的训练模式(training mode)期间，在训练模式期间结束后，根据按训练模式确定的频率相关频带宽度，接收信号。可以避免傅立叶变换等运算量大的处理，高精度地确定频率相关频带宽度，削减分集接收处理的整体运算量。
文档编号H04Q7/00GK1497868SQ0312489
公开日2004年5月19日 申请日期2003年9月29日 优先权日2002年10月4日
发明者胁坂俊幸, 古贺正一, 岸本伦典, 和田正已, 一, 典, 已 申请人:松下电器产业株式会社