CN101312370A - 通信设备、通信方法、通信系统和程序 - Google Patents

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CN101312370A CNA2008101088160A CN200810108816A CN101312370A CN 101312370 A CN101312370 A CN 101312370A CN A2008101088160 A CNA2008101088160 A CN A2008101088160A CN 200810108816 A CN200810108816 A CN 200810108816A CN 101312370 A CN101312370 A CN 101312370A
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Abstract

本发明的通信设备包括：信道补偿器、自适应处理器、MAC和控制器。信道补偿器基于所接收到的信号的SN比，对由多条天线接收到的信号中的每一个进行加权，以便控制天线作为合并分集系统操作。自适应处理器对由多条天线接收到的信号中的每一个进行加权，以便抑制干扰信号并控制天线作为自适应阵列天线操作。MAC检测所接收到的信号频率跳变信息。控制器基于频率跳变信息，在合并分集系统的操作和自适应阵列天线的操作之间改变。

Description

通信设备、通信方法、通信系统和程序
相关申请的交叉引用
本发明包含涉及于2007年5月24日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-138174的主题，将其全部内容通过引用的方式合并在此。
技术领域
本发明涉及通信设备、通信方法、通信系统和程序。
背景技术
过去，日本专利申请公开No.2005-33414公开了在使用多个时隙的频率跳变(frequency hopping)系统中的无线通信设备。该无线通信设备以具有与无线传播的衰落特性的低相关性和使用同一频带的另一设备的谱宽度的组合，选择在同一帧中使用的多个频率，由此提高频率分集系统的效果。
JP-ANo.2000-353998公开了当顺序地切换天线以便解调所接收到的信号时，以预定切换频率切换多条天线由此达到分集效果的分集发送器设备。
JP-ANo.6-61894公开了为了消除宽带干扰信号，实施分集分支之间的干扰信号的反相组合的功率反转自适应阵列系统(自适应阵列天线)。
[专利文档1]JP-A 2005-33414
[专利文档2]JP-A 2000-353998
[专利文档3]JP-A 6-61894
发明内容
然而，当在合并分集系统中不实施频率跳变时，如果干扰信号在其频带上重叠，则不可能抑制干扰信号。这导致其接收特性劣化的问题。
在自适应阵列天线的情况下，当实施频率跳变时，在任意频带中没有自适应处理所必需的足够量的信息，并且不能高精度地获得用于加权天线的因子。为了实施自适应处理，需要操作专用(exclusive)处理器。这导致增大功耗的问题。
考虑到以上问题，已经提出了本发明。因此期望提供新的、经改进的通信设备、通信方法、通信系统和程序，用于根据所接收到的信号最优地实施自适应处理，由此实现低功耗并抑制干扰信号。
根据本发明的实施例，提供了通信设备，包括：第一加权控制器，其基于所接收到的信号的SN比，对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便将所述天线作为合并分集系统操作；第二加权控制器，其对由所述多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便抑制干扰信号并将所述天线作为自适应阵列天线操作；跳变信息检测器，其检测所接收到的信号的频率跳变信息；以及控制开关，其基于所述频率跳变信息，在合并分集系统的操作与自适应阵列天线的操作之间改变。
根据以上实施例，第一加权控制器基于所接收到的信号的SN比，对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，并控制天线作为合并分集系统来进行操作。第二加权控制器对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便抑制干扰信号并控制天线作为自适应阵列天线操作。在检测到所接收到的信号的频率跳变信息时，基于频率跳变信息，将合并分集系统的操作改变到自适应阵列天线的操作或从自适应阵列天线的操作改变到合并分集系统的操作。由此，基于频率跳变信息，可以最优地在合并分集系统与自适应阵列天线之间改变，由此优化接收状态并实现低功耗。
当实施频率跳变时，控制开关可以设置合并分集系统来进行操作。根据该配置，当实施频率跳变时，天线作为合并分集系统操作，由此可以使用多个跳变频带来接收信息，导致优选的接收状态。
当实施频率跳变时，控制开关可以停止第二加权控制器操作。根据该配置，当实施频率跳变时，控制天线作为合并分集系统操作，并且停止第二加权控制器的操作，由此最小化功耗。
第一加权控制器可以使用第一加权因子来加权每一个信号，用于改变所接收到的信号的增益。根据该配置，基于所接收到的信号中的SN比，使用第一加权因子，可以改变每一个所接收到的信号的增益，由此使用合并分集系统优化接收状态。
第二加权控制器可以使用第二加权因子来加权每一个信号，用于改变每一个所接收到的信号的增益和相位。根据该配置，使用第二加权因子，可以改变每一个所接收到的信号的增益和相位，以便抑制干扰信号，由此使用自适应阵列天线优化接收状态。
第二加权控制器可以将信道估计信号和之前与信道估计信号相关联地存储的已知信号进行比较，以便计算第二加权因子。根据该配置，基于分组信号中所包括的信道估计信号，可以会聚第二加权因子，以便抑制干扰信号。
根据本发明的另一个实施例，提供了通信方法，包括步骤：检测所接收到的信号的频率跳变信息；当实施频率跳变时，基于所接收到的信号的SN比，对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便将所述天线作为合并分集系统操作；以及当不实施频率跳变时，对由所述多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便抑制干扰信号并将所述天线作为自适应阵列天线操作。
根据以上配置，在检测到所接收到的信号的频率跳变信息时，当实施频率跳变时，基于所接收到的信号的SN比来加权由多条天线接收到的每一个信号，并且控制天线作为合并分集系统操作。当不实施频率跳变时，可以加权由多条天线接收到的每一个信号以便抑制干扰信号，并且控制天线作为自适应阵列天线操作。由此，基于频率跳变信息，可以最优地在合并分集系统与自适应阵列天线之间改变，由此优化接收状态并实现低功耗。
根据本发明的另一个实施例，提供了通信系统，其中发送机和接收机通过无线通信网络连接，其中接收机包括：第一加权控制器，其基于所接收到的信号的SN比，对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便将所述天线作为合并分集系统操作；第二加权控制器，其对由所述多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便抑制干扰信号并将所述天线作为自适应阵列天线操作；跳变信息检测器，其检测所接收到的信号的频率跳变信息；以及控制开关，其基于所述频率跳变信息，在合并分集系统的操作与自适应阵列天线的操作之间改变。
根据以上配置，第一加权控制器基于所接收到的信号对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，并控制天线作为合并分集系统操作。第二加权控制器将由多条天线接收到的每一个信号进行加权以便抑制干扰信号，并且控制天线作为自适应阵列操作。检测所接收到的信号的频率跳变信息，并且基于频率跳变信息将合并分集系统的操作切换到自适应阵列天线的操作或从自适应阵列天线的操作切换到合并分集系统的操作。由此，基于频率跳变信息，可以最优地在合并分集系统与自适应阵列天线之间改变，由此优化接收状态并实现低功耗。
根据本发明的另一个实施例，提供了程序，用于控制计算机作为：单元，其基于所接收到的信号的SN比，对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便将所述天线作为合并分集系统操作；对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便抑制干扰信号并将所述天线作为自适应阵列天线操作的单元；检测所接收到的信号的频率跳变信息的单元；以及基于所述频率跳变信息，在合并分集系统的操作和自适应阵列天线的操作之间改变的单元。
根据以上配置，基于所接收到的信号的SN比，将由多条天线接收到的每一个信号进行加权，并且控制天线作为合并分集系统操作。加权由多条天线接收到的每一个信号以便抑制干扰信号，并且控制天线作为自适应阵列天线操作。检测所接收到的信号的频率跳变信息，并基于频率跳变信息，将合并分集系统的操作改变到自适应阵列天线的操作或从自适应阵列天线的操作改变到合并分集系统的操作。由此，基于频率跳变信息，可以最优地在合并分集系统与自适应阵列天线之间改变，由此优化接收状态并实现低功耗。
根据本发明的实施例，提供了通信设备、通信方法、通信系统及其程序，用于根据所接收到的信号最优地实施自适应处理，由此实现低功耗并抑制干扰信号。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的通信设备的配置的示例性图；
图2是示出信道补偿器及其外围的配置的示例性图；
图3A和图3B均是示出当实施频率跳变时所接收到的信号的示例性图；
图4A和图4B均是示出当不实施频率跳变时所接收到的信号的示例性图；以及
图5是示出由根据本发明的一个实施例的通信设备执行的处理的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在该说明书和附图中，使用相同的附图标记表示具有基本上相同的功能和构造的结构元件，并省略对这些构造元件的重复解释。
图1是示出根据本发明的一个实施例的通信设备100的配置的示例性图。根据该实施例的通信设备100适合例如使用UWB的MB-OFDM系统。
如图1所示，通信设备100具有天线(1)10、RF电路(1)12、AD转换器(1)14、FFT(1)16、信道补偿器(1)18、天线(2)20、RF电路(2)22、AD转换器(2)24、FFT(2)26、信道补偿器(2)28、解交织器(deinterleaver)30、解收缩器(depuncture)32、解码器34、MAC 36、控制器38和自适应处理器40。
在图1中，由RF电路12和22将由天线10和20接收到的高频信号进行放大，并由AD转换器14和24将其转换为数字信号。由FFT 16和26将数字地转换的所接收到的信号经历快速傅立叶变换，以便将其发送到信道补偿器18和28。
信道补偿器18和28对于所接收到的信号的信道执行用于补偿的处理。由组合器42将由信道补偿器18和28补偿过的信号进行组合，然后发送到解交织器30。解交织器30执行用于恢复经交织的所接收到的信号的处理。从解交织器30输出的所接收到的信号被发送到解码器32，以便将其进行解码。将来自解码器32的输出发送到MAC 36。
MAC 36检测是否对于所接收到的信号实施频率跳变。基于在每一个所接收到的信号的第一部分中所包括的信标信号中所包括的跳变信息进行所述检测。当实施频率跳变时，MAC 36向控制器38发送表示实施频率跳变的信息(跳变信息)。
自适应处理器40在从控制器38接收到操作时钟时进行操作，比较分组信号中所包括的信道估计信号(CE)和之前获取的已知信号，计算信道估计信号(CE)与已知信号之差，加权所接收到的信号以便获得最小差，由预定范围的样本反馈信号，由此更新计算过程。此外，处理器40基于已经会聚以便实现最小差的加权因子(第二加权因子)，控制通信设备100的天线来作为自适应阵列天线操作。
在该实施例中，信道补偿器18和28基于SN比加权由天线10和20接收到的接收信号，并加权该信号以便获得对于噪声的出色接收特性，由此控制通信设备100的天线作为合并分集系统(combining diversity system)。
信道补偿器18和28基于已经由自适应处理器40计算出的天线10和20的加权，可以控制通信设备100的天线作为定向自适应阵列天线。将基于图2进行信道补偿器18和28以及自适应处理器40的操作的描述。
图2是示出信道补偿器18和28及其外围的配置的示例性图。如图2所示，信道补偿器18和28分别包括信道估计器18a和28a。当通信设备100的天线作为合并分集系统操作时，信道估计器18a和28a基于所接收到的分组信号中包括的信道估计信号(CE)来检测由天线10和20接收到的信号的SN比，并基于所检测到的比率，获得用于加权天线10和20的第一加权因子。在这种情况下，由天线10和20接收到的信号以与CN比成比例的方式进行加权，并由组合器42进行组合。结果，可以最小化噪声的影响，由此改进接收特性。
在操作中，自适应处理器40计算信道估计信号(CE)和之前获取的已知信号之差，并基于所述差计算用于加权天线10和20的第二加权因子。
信道补偿器18和28分别包括信号开关18b、28b以及乘法器18c、28c。当自适应处理器40运行时，信号开关18b和28b接收从自适应处理器40发送的第二加权因子。另外，信号开关18b和28b接收从控制器38发送的跳变信息。
信号开关18b和28b基于从控制器38发送的跳变信息，切换要输入到乘法器18c和28c的加权因子，并向乘法器18c和28c发送从信道估计器18a和28a发送的第一加权因子和从自适应处理器40发送的第二加权因子中之一。乘法器18c和28c使用所发送的加权因子对所接收到的信号进行加权。
当作为合并分集系统操作时，如上所述，根据所接收到的信号的SN比，分别将第一加权因子乘以所接收到的信号，由此设置天线10和20的加权。第一加权因子主要是要改变所接收到的信号的增益。独立地在天线10和20的每一分支处，分别对应于天线10和20，由信道补偿器(1)18和(2)28执行使用第一加权因子的加权。
当作为自适应阵列天线操作时，基于信道估计信号与已知信号之差(由自适应处理器40计算)，设置第二加权因子以便确定来自每一条天线10和20的指向性(directivity)。第二加权因子要改变每一个信号的增益和相位，因此被会聚和设置成获得所接收到的信号的最大SINR值。结果，控制天线模式不指向干扰信号，由此抑制干扰信号并改进接收特性。由此，已经使用第二加权因子加权的天线10和20作为自适应阵列天线起作用，并使用第二加权因子将其设置为具有指向性，由此在空间上抑制了干扰信号。
在该实施例中，参考从MAC 36获取的跳变信息，以便在作为使用第一加权因子的合并分集系统的操作与作为使用第二加权因子的自适应阵列天线的操作之间进行改变。另外，参考从MAC 36获取的跳变信息，以便执行自适应处理器40的操作。
如上所述，从MAC 36中传输信号的第一部分中所包括的信标获取表示是否实施频率跳变的信息。当实施频率跳变时，从MAC 36向控制器38发送跳变信息。在跳变信息的接收期间，控制器38基于从MAC 36发送的跳变信息，不向自适应处理器40发送操作时钟。由此，在频率跳变期间，自适应处理器40不操作，并且不计算第二加权因子。
当不从MAC 36发送跳变信息时，控制器38向自适应处理器40发送操作时钟以操作自适应处理器40。当不实施频率跳变时，自适应处理器40计算所接收到的信道估计信号与已知信号之差，以便获得用于控制天线作为自适应阵列天线操作的第二加权因子。
当从MAC 36接收到跳变信息时，控制器38向信道补偿器18和28发送跳变信息。向相应信道补偿器18和28的信号开关18b和28b发送跳变信息。当接收到跳变信息时，信号开关18b和28b将从信道估计器18a和28a发送的第一加权因子发送到乘法器18c和28c。结果，基于SN比来加权天线10和20，并且通信设备100的天线作为合并分集系统操作。
当没有从MAC 36接收到跳变信息时，控制器38不向信道补偿器18和28发送跳变信息。如上所述，当不实施频率跳变时，控制器38向自适应处理器40发送操作时钟，以便获得第二加权因子。当没有从控制器38接收到跳变信息时，信道补偿器18和28的信号开关18b和28b将从自适应处理器40发送的第二加权因子发送到乘法器18c和28c。结果，基于第二加权因子对天线10和20进行加权，并且通信设备100的天线作为自适应阵列天线操作。
图3A和图3B均是示出当实施频率跳变时所接收到的信号的示例性图。如图3A和图3B所示，顺序地以从前同步信号(preamble)、信道估计信号(CE)、头部和有效载荷的顺序发送分组信号。如图3A的定时图所示，当实施频率跳变时，以从频带1到频带3的预定间隔改变频率。在使用UWB的MB-OFDM系统中，存在六个信道估计信号CE1到CE6。通过在每一个频带中比较信道估计信号与已知信号来执行信道估计。
如图3A所示，如果从频带1到频带3实施频率跳变，则在同一频带中存在两个信道估计信号，这是因为存在六个信道估计信号CE1到CE6。在图3A的示例中，在频带1中存在两个信道估计信号CE1和CE4。此外在每一个频带2和频带3中，在一个频带中存在两个信道估计信号。当作为自适应阵列天线操作时，为了获得高精度的第二加权因子，最好在每一个频带中存在多于两个信道估计信号。由此，当作为自适应阵列天线操作时，可以理解，由于关于信道估计信号的少量信息的缘故，当存在干扰信号时，不可能有效地抑制干扰信号。
图3B示出当实施频率跳变时，在频带1中存在干扰信号的情况。在频率跳变期间，可以使用公知技术改进接收信号的接收特性，如在其他频带上交织或时域扩展(spreading)，这是因为即使在干扰信号存在于频带1中，也可以使用其他频带2和频带3。
因此，在该实施例中，当实施频率跳变时，控制通信设备100的天线作为合并分集系统操作，而不是自适应阵列天线。由此，如果干扰信号存在于一个特定频带中，则可以使用另一个频带，并且使用在其他频带上的解交织技术或时域扩展可以改进接收特性。停止自适应处理器40的操作，由此实现低功耗。可以通过比较一个信道估计信号(1个样本)与已知信号来计算合并分集系统中的SN比。
图4A和图4B均是示出当不实施频率跳变时所接收到的信号的示例性图。如图4A的定时图所示，当不实施频率跳变时，所有六个信道估计信号CE1到CE6存在于同一频带中，这是因为在同一频带(频带1)中发送分组信号。由此，与实施频率跳变的情况相比，可以在频带1的信道估计中使用所有六个信道估计信号CE1到CE6，由此使得可以高精度地将更大数量的信道估计信号与已知信号进行比较。因此，当作为自适应阵列天线操作时，可以获得足以会聚第二加权因子值的信道估计信号CE1到CE6，由此使得可以高精度地获得第二加权因子。
因此，当不实施频率跳变时，天线作为自适应阵列天线操作，由此使得可以使用存在于一个频带中的许多信道估计信号并提高第二加权因子的精度。结果，可以高精度地设置自适应阵列天线的指向性。
如图4B所示，当不实施频率跳变时，如果出现干扰信号，则即使使用用于在其他频带上解交织的接收或时域扩展技术，也难以改进接收特性。也就是说，如果出现干扰信号，则在合并分集系统中难以抑制干扰信号。在这种情况下，在该实施例的通信设备100中，控制天线作为自适应阵列天线操作以便具有指向性，由此空间地消除干扰信号。由此，可以抑制干扰信号，以便改进接收特性。
图5是示出由根据该实施例的通信设备100执行的处理的流程图。图5的处理主要由控制器38执行。例如，可以将用于控制控制器38实现图5的处理的程序存储在安装在控制器38内部或外部的存储单元中。首先，在步骤S1，控制器接收信标。在步骤S2，控制器从在步骤S1接收到的信标中检查跳变信息。
在步骤S3，控制器确定所接收到的信号是否进行频率跳变。当所接收到的信号被频率跳变时，流程进行到步骤S4，并且不再将操作时钟从控制器38发送到自适应处理器40，由此停止自适应处理器40的操作。
在步骤S4之后，流程进行到步骤S5。在步骤S5，控制器使用第一加权因子对每一条天线10和20进行加权，以便控制通信设备100的天线作为合并分集系统操作。
当在步骤S3，所接收到的信号没有被频率跳变时，流程进行到步骤S6。在步骤S6，控制器38向自适应处理器40发送操作时钟，以便操作自适应处理器40。在步骤S6之后，流程进行到步骤S7。在步骤S7，处理器使用由自适应处理器40计算出的第二加权因子对每一条天线10和20进行加权，由此控制通信设备100的天线作为自适应阵列天线操作。在步骤S5和S7之后，处理结束(返回)。
如上所述，根据该实施例，当实施频率跳变时，控制通信设备100的天线作为合并分集系统操作。由此，自适应处理器40停止操作，以便实现低功耗。当不实施频率跳变时，控制自适应处理器40操作，并控制通信设备100的天线作为自适应阵列天线操作，由此通过自适应阵列天线的指向性抑制干扰信号并改进接收特性。
本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素，可以出现各种修改、组合、子组合以及变更，只要它们在所附权利要求或其等价物的范围内即可。
已经参照附图描述了本发明的优选实施例。然而，本发明并不仅限于此。很明显，对于本领域的技术人员来说，如专利的权利要求所叙述的范围那样，在技术想法的分类之内，可以做出各种改变和修改，并且可以理解，那些改变和修改自然地属于本发明的技术分类。

Claims (9)

1.一种通信设备，包括：
第一加权控制器，其基于所接收到的信号的SN比，对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便将所述天线作为合并分集系统操作；
第二加权控制器，其对由所述多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便抑制干扰信号并将所述天线作为自适应阵列天线操作；
跳变信息检测器，其检测所接收到的信号的频率跳变信息；以及
控制开关，其基于所述频率跳变信息，在合并分集系统的操作与自适应阵列天线的操作之间改变。
2.根据权利要求1所述的通信设备，其中
当实施频率跳变时，控制开关设置合并分集系统操作。
3.根据权利要求2所述的通信设备，其中
当实施频率跳变时，控制开关停止第二加权控制器操作。
4.根据权利要求1所述的通信设备，其中
第一加权控制器使用第一加权因子对每一个输入信号进行加权，用于改变每一个所接收到的信号的增益。
5.根据权利要求1所述的通信设备，其中
第二加权控制器使用第二加权因子对每一个输入信号进行加权，用于改变每一个所接收到的信号的增益和相位。
6.根据权利要求5所述的通信设备，其中
第二加权控制器将信道估计信号和之前与所述信道估计信号相关联地存储的已知信号进行比较，以便计算第二加权因子。
7.一种通信方法，包括步骤：
检测所接收到的信号的频率跳变信息；
当实施频率跳变时，基于所接收到的信号的SN比，对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便将所述天线作为合并分集系统操作；以及
当不实施频率跳变时，对由所述多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便抑制干扰信号并将所述天线作为自适应阵列天线操作。
8.一种其中发送机和接收机通过无线通信网络连接的通信系统，其中所述接收机包括：
第一加权控制器，其基于所接收到的信号的SN比，对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便将所述天线作为合并分集系统操作；
第二加权控制器，其对由所述多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便抑制干扰信号并将所述天线作为自适应阵列天线操作；
跳变信息检测器，其检测所接收到的信号的频率跳变信息；以及
控制开关，其基于所述频率跳变信息，在合并分集系统的操作与自适应阵列天线的操作之间改变。
9.一种程序，用于控制计算机作为：
基于所接收到的信号的SN比，对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便将所述天线作为合并分集系统操作的单元；
对由多条天线接收到的每一个信号进行加权，以便抑制干扰信号并将所述天线作为自适应阵列天线操作的单元；
检测所接收到的信号的频率跳变信息的单元；以及
基于所述频率跳变信息，在合并分集系统的操作和自适应阵列天线的操作之间改变的单元。
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