CN101726720A - 接收设备、移动角估计方法、程序和无线通信系统 - Google Patents

Abstract

提供了接收设备、移动角估计方法、程序和无线通信系统。所述接收设备包括多条天线；相位差计算单元，计算在多条天线之间的接收信号的相位差；差计算单元，计算在由相位差计算单元计算的先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差；和移动角估计单元，根据由差计算单元计算的相位差的差来估计发送设备的移动角。

Description

接收设备、移动角估计方法、程序和无线通信系统

技术领域

本发明涉及接收设备、移动角估计方法、程序和无线通信系统。

背景技术

已经提出了包括多条天线并根据在多条天线之间的载波的相位差估计信号的到达角(arrival angle)的接收设备。因为如果多条天线的间隔等于或长于载波的半波长，则在多条天线之间的载波的相位差和到达角不是一一对应的，所以通常设计多条天线的间隔等于或短于载波的半波长。因此，例如，在包括三条或更多天线的接收设备中对天线的放置施加限制。

另一方面，随着多条天线的间隔变长，关于到达角的改变的载波的相位差的改变变大，以使得关于到达角改变的检测灵敏度改进。因此，通过增加安装在接收设备上的天线的数目，可以允许天线的间隔是半波长或更短并改进检测灵敏度。但是，增加天线的数目造成设备尺寸和成本的增加。

日本待审查专利申请公开No.2007-263986公开了通过在多条天线当中的接收信号的相位差和成像装置的成像屏幕的组合使用来检测接收信号的到达角的方向检测设备。

发明内容

但是，虽然根据现有技术的方向检测设备可以根据到达角的改变量检测发送设备的移动角，然而其需要添加成像装置，这造成设备尺寸和成本的增加。

考虑到上述情况，期望提供新颖的和改进的接收设备、移动角估计方法、程序和无线通信系统，其使得能够估计发送设备的移动角和减少关于天线放置的限制。

根据本发明的实施例，提供了接收设备，其包括：多条天线；相位差计算单元，计算在多条天线之间的接收信号的相位差；差计算单元，计算由相位差计算单元计算的在先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差；和移动角估计单元，根据由差计算单元计算的相位差中的差估计发送设备的移动角。

接收设备可进一步包括信号产生单元，其产生如果由差计算单元计算的相位差中的差超过阈值，则使得发送设备缩短信号传输间隔的控制信号。进一步，信号产生单元可以产生如果由差计算单元计算的相位差中的差是零，则使得发送设备在设置范围内最大化信号传输间隔的控制信号。

接收设备可进一步包括相位检测单元，其关于由多条天线接收的每个信号，在发送设备和天线之间的传输信道的脉冲响应的最大值当中检测具有最短延迟时间的最大值处的相位，且相位差计算单元可计算由相位检测单元检测的、由多条天线接收的每个信号的相位中的差。

接收设备可进一步包括关系存储单元，其存储由差计算单元计算的相位差中的差、接收信号的波长和发送设备的移动角的关系，且移动角估计单元可以根据存储在关系存储单元中的关系、由差计算单元计算的相位差中的差和接收信号的波长来估计发送设备的移动角。

接收设备可进一步包括积分单元，其将由移动角估计单元估计的发送设备的移动角积分。接收设备可进一步包括信号产生单元，其产生使得发送设备根据由差计算单元计算的相位差中的差值而动态地改变信号传输间隔的控制信号。

根据本发明的另一实施例，提供了移动角估计方法，其包括步骤：计算由多条天线接收的各个接收信号的相位差，计算在先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差，并根据在先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差来估计发送设备的移动角。

根据本发明的另一实施例，提供了使得计算机执行包括下列步骤的方法的程序：计算由多条天线接收的各个接收信号的相位差，计算在先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差，并根据在先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差来估计发送设备的移动角。

根据本发明的另一实施例，提供了包括发送设备和接收设备的无线通信系统，接收设备包括：多条天线；相位差计算单元，计算在多条天线之间来自发送设备的接收信号的相位差；差计算单元，计算在由相位差计算单元计算的先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差；和移动角估计单元，根据由差计算单元计算的相位差中的差来估计发送设备的移动角。

在如上所述的根据本发明实施例的接收设备、移动角估计方法、程序和无线通信系统中，可以估计发送设备的移动角并减少关于天线的放置的限制。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的无线通信系统的整体配置的说明性图。

图2是示出在多条天线和分组的到达角之间的关系的说明性图。

图3是示出在相位差arg(β)和分组的到达角之间的关系的说明性图。

图4是示出本发明的实施例的要点的说明性图。

图5是示出根据本发明第一实施例的接收设备的配置的功能框图。

图6是示出PHY信号处理单元的配置的功能框图。

图7是示出传输信道的脉冲响应的幅度电平的说明性图。

图8是示出估计单元的配置的功能框图。

图9是示出在各分组之间的天线相位差中的差与向发送设备请求的分组传输间隔之间的关系的说明性图。

图10是示出在根据第一实施例的接收设备中执行的移动角估计方法的流程的流程图。

图11是示出在根据本发明第二实施例的接收设备中天线的放置的实例的说明性图。

图12是示出根据第二实施例的接收设备的估计单元的配置的功能框图。

具体实施方式

在下文中，将参考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，具有实质上相同功能和结构的结构成分被以相同的附图标记表示，且省略这些结构成分的重复说明。

将按以下顺序描述本发明的优选实施例：

1.第一实施例

1.1根据第一实施例的无线通信系统

1.2根据第一实施例的接收设备的配置

1.3根据第一实施例的接收设备的操作

2.第二实施例

3.总结和补充

<1.第一实施例>

[1.1根据第一实施例的无线通信系统]

在下文中参考图1到图4示意地描述根据本发明第一实施例的无线通信系统1的整体结构和要点。

图1是示出根据本发明第一实施例的无线通信系统1的整体结构的说明性图。参考图1，无线通信系统1包括发送设备10和接收设备20。

发送设备10以间断的方式无线地发送分组。假定在该实施例中用户携带发送设备10并在空间上移动发送设备10。但是，移动的对象不限于发送设备10，其可以是接收设备20或发送设备10和接收设备20两者。

接收设备20包括多条天线b0和b1，并通过天线b0和b1接收从发送设备10发送的分组。例如，从发送设备10发送的分组可以是符合IEEE(电子和电气工程师协会)802.11a、b、g和n等的无线LAN的分组。图1仅通过图示的方式示意性地示出在多条天线b0和b1之间的空间(space)，且多条天线b0和b1实际上可以比图1中所示的更紧密相邻。

另外，虽然图1图示遥控器作为发送设备10的实例并图示显示装置作为接收设备20的实例，但本实施例不限于此。例如，发送设备10和接收设备20可以是比如PC(个人计算机)、家庭视频处理装置、PDA(个人数字助理)、家庭游戏机、家用电器等的信息处理设备。另外，发送设备10和接收设备20可以是比如蜂窝电话、PHS(个人手持电话系统)、便携式音乐回放装置、便携式视频处理装置、便携式游戏机等的信息处理设备。

在下文中参考图2和图3描述在从接收设备20观察的分组的到达角与在无线通信系统1中的多条天线b0和b1之间的分组的相位差之间的关系。

图2是示出在多条天线b0和b1与分组的到达角之间的关系的说明性图。在图2中，d指示在天线b0和b1之间的距离，θ₀指示分组0的到达角，且θ₁指示分组1(在分组0之后的分组)的到达角。另外，在图2中，r₀指示在直到分组0到达天线b0为止的距离和直到分组0到达天线b1为止的距离之间的差，且r₁指示在直到分组1到达天线b0为止的距离和直到分组1到达天线b1为止的距离之间的差。值r₀)和r₁由以下表达式1表示：

表达式1：

r₀＝dsinθ₀

r₁＝dsinθ₁

另外，如果在天线b0中分组0的所接收的相位特性是α_0，0，在天线b0中分组1的所接收的相位特性是α_0，1，在天线b1中分组0的所接收的相位特性是α_1，0，且在天线b1中分组1的所接收的相位特性是α_1，1，则在天线b0和天线b1之间的分组0的相位差特性β₀和在天线b0和天线b1之间的分组1的相位差特性β₁由以下表达式2表示。注意，被称为包括比如所接收的相位特性和相位差特性之类的“特性”的术语的参数由复数(complex number)表示，且包括关于相位和幅度的信息。

表达式2：

β₀＝α_1，0α_0，0*

β₁＝α_1，1α_0，1*

另外，相位差特性β₀的幅角(argument)arg(β₀)和相位差特性β₁的幅角arg(β₁)关于作为在各天线之间的信道差的r₀和r₁分别具有由以下表达式3表示的关系。在表达式3中，λ指示分组的载波波长。

表达式3：

arg(β₀)＝-2πr₀/λ

arg(β₁)＝-2πr₁/λ

通过将表达式1代入表达式3，获得以下表达式4。

表达式4：

arg(β₀)＝-2π(dsinθ₀)λ

arg(β₁)＝-2π(dsinθ₁)/λ

如表达式4所示，如果在天线b0和天线b1之间的距离d和载波波长λ是已知的，则可以根据所接收的相位特性β₀和β₁估计分组0的到达角θ₀和分组1的到达角θ₁。但是，相位差特性β的幅角arg(β)(其是在各天线之间的相位差arg(β))与分组的到达角θ的关系根据在天线b0和天线b1之间的距离d与载波波长λ的关系而不同，如图3所示。

图3是示出在各天线之间的相位差arg(β)与分组的到达角θ的关系的说明性图。具体地说，图3的左边部分示出在距离d＝0.5λ时在各天线之间的相位差arg(β)与分组的到达角θ的关系，且图3的右边部分示出在距离d＝4.0λ时在各天线之间的相位差arg(β)与分组的到达角θ的关系。

如图3的左边部分所示，如果距离d≤载波波长λ/2，则在各天线之间的相位差arg(β)和分组的到达角θ是一一对应的，且因此可以根据各天线之间的相位差arg(β)精确地估计分组的到达角θ。另一方面，如图3的右边部分所示，如果距离d＞载波波长λ/2，则在各天线之间的相位差arg(β)和分组的到达角θ不是一一对应的，且因此难以根据各天线之间的相位差arg(β)精确地估计分组的到达角θ。

但是，在该实施例中，可以根据各天线之间的分组0的相位差β₀和各天线之间的分组1的相位差β₁估计作为信号源的发送设备10的相对移动角，而不论是否满足距离关系d≤载波波长λ/2。在下文中参考图4描述本实施例的要点。

图4是示出本实施例的要点的说明性图。如图4所示，在该实施例中，根据各天线之间的分组0的相位差特性β₀和各天线之间的分组1的相位差特性β₁的差特性Δβ来计算发送设备10的相对移动角Δθ’。但是，如果在各分组之间的相位差中的差arg(Δβ)超过±π(rad)，则难以精确地估计发送设备10的相对移动角Δθ’。考虑到此，在该实施例中，通过设计防止在各分组之间的相位差中的差arg(Δβ)超过±π(rad)的方法，来实现发送设备10的相对移动角Δθ’的高度精确的估计。在下文中参考图5到图10详细描述实现这种效果的本实施例。

[1.2 根据第一实施例的接收设备的配置]

图5是示出根据本发明第一实施例的接收设备20的配置的功能框图。参考图5，接收设备20包括天线b0和b1、RF单元210、A/D转换器212A和212B、PHY信号处理单元220和MAC处理单元280。在下面的描述中，具有实质上相同功能的多个元件中的每一个被通过附加不同的字母到相同的附图标记来区分。但是，当不需要特别区分具有相同功能的多个元件时，它们由相同的附图标记表示。例如，当不需要特别区分A/D转换器212A和212B时，将它们简单地统称为A/D转换器212。

(接收功能)

RF(射频)单元210将由天线b0和b1接收到的分组的每个无线电信号(接收信号)转换为模拟基带信号并输出该信号。例如，由天线b0和b1接收到的无线电信号被作为高频信号输入到RF单元210。RF单元210执行输入高频信号的滤波，并将高频信号乘以给定的频率用于降频变换(downconversion)，由此将信号转换为模拟基带信号。

A/D转换器212A通过采样和量化将由天线b0接收到的、从RF单元210输入的分组的模拟基带信号转换为数字基带信号，并输出该信号。同样地，A/D转换器212B通过采样和量化将由天线b1接收到的、从RF单元210输入的分组的模拟基带信号转换为数字基带信号，并输出该信号。

PHY信号处理单元220执行从A/D转换器212输入的数字基带信号的解调和解码，并输出已解码的分组数据。在之后参考图6到图9描述PHY信号处理单元220的详细配置。

MAC处理单元280执行从PHY信号处理单元220输入的数据的检错、帧耦合等。另外，MAC处理单元280包括信号产生单元282，且信号产生单元282产生要被发送到发送设备10的控制信号。控制信号包括指定分组到发送设备10的传输间隔的信息。

(发送功能)

PHY信号处理单元220将从MAC处理单元280输入的数据转换为数字基带信号并输出该信号。PHY信号处理单元220可以将输入数据转换为两个序列的数字基带信号以实现MIMO(多输入多输出)传输。

A/D转换器212将从PHY信号处理单元220输入的数字基带信号转换为模拟基带信号并输出该信号。在正常传输的情况下，使用A/D转换器212A或A/D转换器212B，而在MIMO传输的情况下，使用A/D转换器212A和A/D转换器212B两者。

RF单元210将从A/D转换器212输入的模拟基带信号转换为高频信号并从天线b发送该信号作为无线电信号。在正常传输的情况下，使用天线b0或天线b1，而在MIMO传输的情况下，使用天线b0和天线b1两者。

然后参考图6，进一步详细描述PHY信号处理单元220的配置。虽然在接收时的PHY信号处理单元220的功能如下所述，但PHY信号处理单元220还具有用于分组传输的信号处理功能。

图6是示出PHY信号处理单元220的配置的功能框图。参考图6，PHY信号处理单元220包括滤波器222A和222B、缓冲器224A和224B、FFT 226A和226B、信道估计单元228A和228B、以及IFFT 230A和230B。PHY信号处理单元220还包括均衡器232、解码器234、相位检测单元236和估计单元240。

由天线b0接收到的分组的基带信号被输入到滤波器222A，且滤波器222A执行滤波以从输入的基带信号中除去不必要的频率分量。同样地，由天线b1接收到的分组的基带信号被输入到滤波器222B，且滤波器222B执行滤波以从输入的基带信号中除去不必要的频率分量。

缓冲器224A临时存储由滤波器222A滤波的基带信号，且缓冲器224B临时存储由滤波器222B滤波的基带信号。

FFT(快速傅里叶变换)226A关于每个OFDM(垂直频分多路复用)码元执行存储在缓冲器224A中的基带信号的FFT。同样地，FFT 226B关于每个OFDM码元执行存储在缓冲器224B中的基带信号的FFT。

信道估计单元228A基于由FFT 226A获得的每个副载波的信号分量，关于每个副载波测量在发送设备10和天线b0之间包括的传输信道特性。例如，信道估计单元228A可以通过在分组的前同步码(preamble)中包括的短训练码元(training symbol)或长训练码元来测量每个副载波的传输信道特性。同样地，信道估计单元228B基于由FFT 226B获得的每个副载波的信号分量，关于每个副载波测量在发送设备10和天线b1之间包括的传输信道特性。

均衡器232对于从FFT 226A输入的每个副载波，通过基于由信道估计单元228A估计的传输信道特性从信号中除去传输信道的失真分量，来执行信道均衡。另外，均衡器232对于从FFT 226B输入的每个副载波，通过基于由信道估计单元228B估计的传输信道特性从信号中除去传输信道的失真分量，来执行信道均衡。在接收设备20执行MIMO接收的情况下，均衡器232执行MIMO接收处理。

解码器234对于由均衡器232信道均衡的每个副载波执行信号的解调和解码，并获取已解码的分组数据。然后，解码器234将已解码的分组数据输出到MAC处理单元280。

IFFT(逆FFT)230A关于从信道估计单元228A输入的每个副载波的传输信道特性执行快速傅里叶逆变换，并由此获得在发送设备10和天线b0之间包括的传输信道的时域中的脉冲响应。同样地，IFFT 230B关于从信道估计单元228B输入的每个副载波的传输信道特性执行快速傅里叶逆变换，并由此获得在发送设备10和天线b1之间包括的传输信道的时域中的脉冲响应。

相位检测单元236根据由IFFT 230A和230B获得的传输信道的脉冲响应，估计由天线b0和b1接收到的分组的每个直达波(direct wave)的相位特性。图7是示出传输信道的脉冲响应的幅度电平(amplitude level)的说明性图。参考图7，脉冲响应的幅度电平(|I²+Q^2|)具有多个最大值。在它们当中，认为具有最短延迟时间的第一最大值对应于直达波。因此，相位检测单元236在脉冲响应的幅度电平的最大值当中搜索具有最短延迟时间的最大值，并将在最大值的复数接收特性(I+jQ)检测为具有所接收的分组的相位角的信号。

具体地说，相位检测单元236在由IFFT 230A获得的脉冲响应的幅度电平的最大值当中搜索具有最短延迟时间的最大值，并将在最大值的相位特性α₀检测为由天线b0所接收的分组的相位特性。同样地，相位检测单元236在由IFFT 230B获得的脉冲响应的幅度电平的最大值当中搜索具有最短延迟时间的最大值，并将在最大值的相位特性α₁检测为由天线b1所接收的分组的相位特性。

估计单元240根据由相位检测单元236检测的、由天线b0接收的分组的相位特性α₀和由天线b1接收的分组的相位特性α₁估计发送设备10的相对移动角。在该实施例中的移动角是关于垂直于天线b0和b1的分开方向的旋转轴的角。在下文中参考图8详细描述估计单元240的配置。

图8是示出估计单元240的配置的功能框图。参考图8，估计单元240包括复数乘法单元242和246、延迟单元244和252、移动角估计单元248和加法单元250。

复数乘法单元242用作通过将相位α₁和相位α₀的复共轭相乘来计算在各天线之间的分组1的相位差β₁的相位差计算单元。由复数乘法单元242计算的相位差特性被输入到延迟单元244，且延迟单元244延迟输入相位差特性并输出结果。图8示出其中延迟单元244延迟由复数乘法单元242上次(先前)计算的、在各天线之间的分组0的相位差特性β₀并输出结果的实例。

复数乘法单元246用作通过将在各天线之间的分组1的相位差特性β₁和在各天线之间的分组0的相位差特性β₀的复共轭相乘来计算各分组之间的相位差中的差特性Δβ的差计算单元。

移动角估计单元248基于在各分组之间的相位差中的差特性Δβ和先前分组0的到达角θ’来估计发送设备10的相对移动角Δθ’。例如，在各分组之间的相位差中的差特性Δβ、先前分组0的到达角θ’和移动角Δθ’由以下表达式5表示。

表达式5：

$\frac{\mathrm{\&Delta;\&beta;}}{\left|\mathrm{\&Delta;\&beta;}\right|}=e^{-\mathrm{j\&pi;}(d\sin ({\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;}+\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;})-d\sin {\mathrm{\&theta;}}^{\&prime;})/\mathrm{\&lambda;}}$

移动角估计单元248可以通过将在各分组之间的相位差中的差特性Δβ和先前分组0的到达角θ’代入上述表达式5来估计发送设备10的相对移动角Δθ’。移动角估计单元248(关系存储单元)可以存储指示在各分组之间的相位差中的差Δβ、先前分组0的到达角θ’、载波波长λ等的关系的表。移动角估计单元248可以通过参考该表来估计发送设备10的相对移动角Δθ’。

由移动角估计单元248估计的移动角Δθ’用作对接收设备20或连接到接收设备20的应用装置(例如，游戏机)的用户操作。

另外，先前分组0的到达角θ’由加法单元250加到由移动角估计单元248估计的移动角Δθ’，且由此更新为分组1的到达角θ’。这样，加法单元250用作将过去的到达角θ’累积地相加并计算到达角θ’的积分单元。分组1的到达角θ’由延迟单元252延迟，并被输出以用于由移动角估计单元248估计分组2的移动角Δθ’。

虽然以上描述了当估计移动角Δθ’时如表达式5所示使用先前分组0的到达角θ’的情况，但本实施例不限于此。例如，如果移动角Δθ’和到达角θ’非常接近于0，则其可以由x＝sinx近似。这样，通过以如下表达式6代替以上表达式5，当估计移动角Δθ’时可以消除先前分组0的到达角θ’的需要。

表达式6：

$\frac{\mathrm{\&Delta;\&beta;}}{\left|\mathrm{\&Delta;\&beta;}\right|}=e^{-\mathrm{j\&pi;}d\sin {\mathrm{\&Delta;\&theta;}}^{\&prime;}/\mathrm{\&lambda;}}$

另外，在当估计移动角Δθ’时使用如表达式5所示的先前分组0的到达角θ’的情况下，可以由任意方法指定到达角θ’的初始值。例如，移动角估计单元248可以在启动时指定分组的到达角θ’为初始值0，或在由用户的给定操作时指定分组的到达角θ’为初始值0。

如上所述，根据该实施例，可以基于在各天线之间的相位差特性β₀和β₁估计发送设备10的移动角。但是，如果由移动产生的、在各分组之间的相位差中的差arg(Δβ)超过±π(rad)，则难以精确地估计发送设备10的相对移动角Δθ’。考虑到此，根据本实施例的接收设备20具有以下功能以防止在各分组之间的相位差中的差arg(Δβ)超过±π(rad)。

如图8所示，在各分组之间的天线相位差中的差特性Δβ被输出到MAC处理单元280。MAC处理单元280的信号产生单元282基于在各分组之间的天线相位差中的差特性Δβ的幅角|arg(Δβ)|(其作为在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|)来指定将要向发送设备10请求的分组传输间隔，并产生包括分组传输间隔的描述的控制信号。然后，发送设备10以在控制信号中描述的分组传输间隔发送分组。例如，信号产生单元282可以根据图9所示的模式指定分组传输间隔。

图9是示出在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|与向发送设备10请求的分组传输间隔之间的关系的说明性图。在模式A中，传输间隔是恒定的，直到在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|超过规定阈值th，且当其超过规定阈值th时缩短传输间隔。因此，在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|在发送设备10的角移动速度相同时变得更小，由此防止|arg(Δβ)|超过±π(rad)。

在模式B中，当在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|增加时逐步缩短传输间隔。当在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|是0时，不移动发送设备10，且因此|arg(Δβ)|不太可能超过±π。因此，如模式B所示，如果在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|是0，则应用在设置范围内的最大传输间隔，由此防止从发送设备10不必要地传输大量分组。

另外，如模式C所示，当在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|增加时，可以连续地缩短传输间隔。具体地说，模式C示出其中当在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|增加时，传输间隔的缩短的时间变得更小的情况。也在模式C中，可以防止将大量分组不必要地从发送设备10发送并防止在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|超过±π(rad)。

虽然以上描述了根据在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|动态地改变发送设备10中的分组传输间隔的情况，但本实施例不限于此。例如，发送设备10可以总是以某一传输间隔发送分组，利用该传输间隔，即使在发送设备10中采取的最大角移动速度时天线相位差中的差|arg(Δβ)|也不超过±π(rad)。

另外，虽然以上描述了接收设备20指定对发送设备10的特定分组传输间隔的情况，但本实施例不限于此。例如，接收设备20可以发送简单地指定分组传输间隔减小的控制信号或简单地指定分组传输间隔延长的控制信号。

另外，虽然以上描述了接收设备20指定对发送设备10的分组传输间隔的情况，但本实施例不限于此。例如，接收设备20可以发送包含各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|的描述的控制信号到发送设备10，且发送设备10可以指定与在各分组之间的天线相位差中的差|arg(Δβ)|对应的传输间隔。

[1.3根据第一实施例的接收设备的操作]

在上文中参考图5到图9描述了根据本实施例的接收设备20的配置。在下面，参考图10描述根据本实施例的接收设备20中执行的移动角估计方法。

图10是示出在根据第一实施例的接收设备20中执行的移动角估计方法的流程的流程图。如图10所示，如果由天线b0和b1接收从发送设备10发送的新的分组(S304)，则相位检测单元236检测由天线b0和b1接收到的分组的相位(S308)。

然后，估计单元240的复数乘法单元242计算由天线b0和b1接收到的分组的相位差(S312)，且复数乘法单元246计算在该相位差与先前分组的相位差之间的差(S316)。另外，移动角估计单元248基于由复数乘法单元246计算的、在各分组之间的天线相位差中的差来估计发送设备10的移动角(S320)。

另一方面，MAC处理单元280的信号产生单元282根据由复数乘法单元246计算的、在各分组之间的天线相位差中的差来指定向发送设备10请求的分组传输间隔，并产生包含传输间隔的描述的控制信号。将由信号产生单元282产生的控制信号通过PHY信号处理单元220、A/D转换器212A和212B、RF单元210和天线b0和b1发送到发送设备10(S324)。然后，重复从步骤S304开始的处理。

<2.第二实施例>

在如上所述的第一实施例中，在接收设备20上安装两条天线b0和b1。但是，安装在接收设备20上的天线的数目不限于此。例如，天线的数目可以是三个，如在下文中描述的根据第二实施例的接收设备20’中那样。

图11是示出根据本发明第二实施例的接收设备20’的天线的放置的实例的说明性图。参考图11，在根据第二实施例的接收设备20’上，放置天线b1与天线b0在Y方向上隔开距离dy，且放置天线b2与天线b0在Z方向上隔开距离dz。图11仅通过图示的方式示意性地示出在多条天线当中的间隔，且多条天线可以实际上比如图11所示的更紧密相邻。

在该配置中，根据第二实施例的接收设备20’可以基于由在Y方向上隔开放置的天线b1和天线b0接收到的分组的相位差来估计关于沿着发送设备10的Z轴的旋转轴的移动角。另外，根据第二实施例的接收设备20’可以基于由在Z方向上隔开放置的天线b2和天线b0接收到的分组的相位差，来估计关于沿着发送设备10的Y轴的旋转轴的移动角。

图12是示出根据第二实施例的接收设备20’的估计单元240’的配置的功能框图。参考图12，估计单元240’包括复数乘法单元242、246、262和266、延迟单元244、252、264和272、移动角估计单元248和268以及加法单元250和270。

复数乘法单元242通过将由天线b1接收到的分组的相位特性α₁与由天线b0接收到的分组的相位特性α₀的复共轭相乘，来计算在天线b0和天线b1之间的分组1的相位差特性β₁。由复数乘法单元242计算的相位差被输入到延迟单元244，且延迟单元244延迟输入相位差并输出结果。图12示出其中延迟单元244延迟由复数乘法单元242上次(先前)计算的、在各天线之间的分组0的相位差β₀并输出结果的实例。

复数乘法单元246通过将在各天线之间的分组1的相位差特性β₁与在各天线之间的分组0的相位差特性β₀的复共轭相乘，来计算在各分组之间的天线相位差中的差特性Δβz。

移动角估计单元248基于在分组之间的天线相位差中的差特性Δβz和先前分组0的到达角θz’来估计发送设备10的移动角Δθz’。到达角θz’和移动角Δθz’是关于沿着图11所示的Z轴的旋转轴的角。

另外，先前分组0的到达角θz’由加法单元250加到由移动角估计单元248估计的移动角Δθz’，且由此更新到分组1的到达角θz’。分组1的到达角θz’由延迟单元252延迟，并被输出以用于由移动角估计单元248估计分组2的移动角Δθz’。

同样地，复数乘法单元262通过将由天线b2接收的分组的相位特性α₂与由天线b0接收的分组的相位特性α₀的复共轭相乘，来计算在天线b0和天线b2之间的分组1的相位差特性γ₁。由复数乘法单元262计算的相位差被输入到延迟单元264，且延迟单元264延迟输入的相位差并输出结果。图12示出其中延迟单元264延迟由复数乘法单元262上次(先前)计算的在各天线之间的分组0的相位差特性γ₀并输出结果的实例。

复数乘法单元266通过将在各天线之间的分组1的相位差特性γ₁与在各天线之间的分组0的相位差特性γ₀的复共轭相乘，来计算在各分组之间的天线相位差中的差特性Δγy。

移动角估计单元268基于在各分组之间的天线相位差中的差特性Δγy和先前分组0的到达角θy’来估计发送设备10的移动角Δθy’。到达角θy’和移动角Δθy’是关于沿着图11所示的Y轴的旋转轴的角。

另外，先前分组0的到达角θy’由加法单元270加到由移动角估计单元268估计的移动角Δθy’，且由此更新到分组1的到达角θy’。分组1的到达角θy’由延迟单元272延迟，并被输出以用于由移动角估计单元268估计分组2的移动角Δθy’。

如图12所示，在各分组之间的天线相位差中的差特性Δβz和差特性Δγy被输出到MAC处理单元280。MAC处理单元280的信号产生单元282基于在各分组之间的天线相位差中的差特性Δβz和Δγy的幅角，来指定将要向发送设备10请求的分组传输间隔，并产生包含分组传输间隔的描述的控制信号。

例如，在第二实施例中，信号产生单元282可以对于在各分组之间的天线相位差中的两个差特性Δβz和Δγy指定相应的传输间隔，并确定较短的传输间隔为将要向发送设备10请求的传输间隔。在该配置中，可以防止在各分组之间的天线相位差中的差特性Δβz或Δγy的幅角超过±π(rad)，并高度精确地估计在多个方向中发送设备10的移动角。

<3.总结和补充>

如上文所描述的，根据本实施例，可以检测发送设备10的移动角而不论在各天线之间的距离与载波波长的关系如何。由此可以增加天线放置的自由度。另外，根据本实施例，因为可以放大天线之间的空间，所以可以预期改进发送设备10的移动角和到达角的检测精确性。另外，不需要在各天线之间的校准。

另外，根据本实施例，信号产生单元282基于在各分组之间的天线相位差中的差，指定将要向发送设备10请求的分组传输间隔，并产生包含分组传输间隔的描述的控制信号。在该配置中，可以防止不必要地从发送设备10发送大量分组和防止在各分组之间的天线相位差中的差超过±π(rad)。

本领域技术人员应该理解根据设计要求及其它因素，可产生各种修改、组合、部分组合和替代，只要它们在所附权利要求及其等效物的范围之内即可。

例如，不需要根据流程图所示的序列以时间顺序在接收设备20的处理中执行每个步骤。例如，在接收设备20的处理中的每个步骤可以包括并行或单独地执行的处理(例如，并行处理或对象处理)。

另外，虽然在本实施例中描述了估计从一个信号源发送分组的发送设备10的移动角的情况，但本发明不限于此。例如，本发明还可以应用于执行从多个信号源的分组的MIMO传输的MIMO收发器。在该情况下，接收设备20可以对于多个信号源检测到达角和移动角，且因此可以检测MIMO收发器的方位的改变或检测MIMO收发器本身的方位。

此外，可以创建使得并入接收设备20中的、比如CPU、ROM或RAM之类的硬件执行与如上所述的接收设备20的每个元件相同功能的计算机程序。另外，可以提供存储这种计算机程序的存储介质。可以由硬件实现图6和图8的功能框图中所示的每个功能块，由此在硬件上实现一系列处理。

本申请包括与于2009年10月17日在日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-268137中公开的主题相关的主题，将其全部内容通过引用完全包括于此。

Claims (10)

1.一种接收设备，包括：

多条天线；

相位差计算单元，计算在所述多条天线之间的接收信号的相位差；

差计算单元，计算在由所述相位差计算单元计算的先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差；和

移动角估计单元，根据由所述差计算单元计算的相位差中的差来估计发送设备的移动角。

2.如权利要求1所述的接收设备，进一步包括：

信号产生单元，产生如果由所述差计算单元计算的相位差中的差超过阈值，则使得所述发送设备缩短信号传输间隔的控制信号。

3.如权利要求2所述的接收设备，其中，所述信号产生单元产生如果由所述差计算单元计算的相位差中的差是零，则使得所述发送设备在设置范围内最大化信号传输间隔的控制信号。

4.如权利要求3所述的接收设备，进一步包括：

相位检测单元，关于由所述多条天线接收的每个信号，检测在所述发送设备和所述天线之间的传输信道的脉冲响应的最大值当中具有最短延迟时间的最大值处的相位，

其中，所述相位差计算单元计算由所述相位检测单元检测的、所述多条天线的每个接收信号的相位中的差。

5.如权利要求4所述的接收设备，进一步包括：

关系存储单元，存储由所述差计算单元计算的相位差中的差、接收信号的波长和所述发送设备的移动角的关系，

其中，所述移动角估计单元根据存储在所述关系存储单元中的关系、由所述差计算单元计算的相位差中的差和接收信号的波长来估计所述发送设备的移动角。

6.如权利要求5所述的接收设备，进一步包括：

积分单元，对由所述移动角估计单元估计的所述发送设备的移动角积分。

7.如权利要求1所述的接收设备，进一步包括：

信号产生单元，产生使得所述发送设备根据由所述差计算单元计算的所述相位差中的差的值来动态地改变信号传输间隔的控制信号。

8.一种移动角估计方法，包括步骤：

计算由多条天线接收的各个接收信号的相位差；

计算在先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差；和

根据在先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差来估计发送设备的移动角。

9.一种使得计算机执行包括如下步骤的方法的程序：

计算由多条天线接收的各个接收信号的相位差；

计算在先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差；和

根据在先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差来估计发送设备的移动角。

10.一种无线通信系统，包括：

发送设备；和

接收设备，包括

多条天线，

相位差计算单元，计算在所述多条天线之间来自所述发送设备的接收信号的相位差；

差计算单元，计算在由所述相位差计算单元计算的先前接收的信号的相位差与新接收的信号的相位差之间的差，和

移动角估计单元，根据由所述差计算单元计算的相位差中的差来估计所述发送设备的移动角。

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