CN1819541A

CN1819541A - 无线通信用收发装置的控制装置及无线通信用收发方法

Info

Publication number: CN1819541A
Application number: CNA2006100073544A
Authority: CN
Inventors: 浅井孝浩; 小田恭弘; 杉山隆利; 吉野仁
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: DE602006019163D1; EP1691515B1; US7616554B2; EP1691515A1; JP4531581B2; US20060209746A1; JP2006222665A; CN100518113C

Abstract

无线通信用收发装置的控制装置及无线通信用收发方法。本发明的目的在于提供抑制对优先系统产生的干扰、并且不会伴随有非优先系统间通信的效率降低的无线通信用收发装置及无线通信用收发方法。本发明的解决手段为提供在多个通信系统中共用同一频率的无线通信用收发装置中的控制装置，该无线通信用收发装置具有：周期自相关值计算部，其根据接收信号计算第一通信系统的周期自相关值；数据可否发送决定部，其根据所述计算的周期自相关值决定可否进行第二通信系统的数据发送。

Description

无线通信用收发装置的控制装置及无线通信用收发方法

技术领域

本发明涉及无线通信用收发装置的控制装置及无线通信用收发方法，特别涉及在多个通信系统共用同一频带的频率共存环境中进行通信以使非优先利用频率的通信系统(非优先系统)不对优先利用频率的通信系统(优先系统)产生影响的无线通信用收发装置的控制装置及无线通信用收发方法。

背景技术

在无线通信中，为了避免相互的干扰，对每个无线通信系统分配专用频带。例如移动通信中的PDC方式、GSM方式、IMT-2000方式、PHS方式、无线LAN方式、以及播放中的模拟电视播放和地上波数字播放分别使用独立的频带。然而，为了在无线通信中有效地利用有限的频率，正在研究在多个通信系统中利用同一频带的方法。在“M.Oner andF.Jondral，‘Extracting the Channel Allocation Information in aSpectrum Pooling System Exploiting Cyclostationarity，’Proc.of15th IEEE International Symposium on Personal，Indoor and MobileRadio Communications，Sept.2004”(非专利文献1)中，示出了如下的方法，即：把共用同一频带的多个通信系统分类为优先系统和非优先系统，通过在优先系统通信中或通信开始时使非优先系统不进行通信，可以实现频率共存而不会对优先系统产生影响。另外，示出了该频率共存所需要的优先系统的信号识别方法。特别是，在非专利文献1中对GSM方式和无线LAN方式的频率共用进行了研究。研究了在该二个方式中共用同一频带的情况下，把GSM方式作为优先系统，把无线LAN方式作为非优先系统，利用信号的周期恒定性(循环平稳性)，来识别作为优先系统的GSM方式。具体地说，使用接收信号来计算周期自相关函数，并使用其结果而应用“A.V.Dandawate and G.B.Giannakis，‘Statisticaltests for presence of Cyclostationarity，”IEEE Trans.On SignalProcessing，vol.42，no.9，pp.2355-2362，Sept.1994”(非专利文献2)中示出的假设检验的方法。该应用的结果为，识别在接收信号内是否存在作为优先系统的GSM方式的信号。

作为使用这种周期自相关函数来除去干扰信号的技术和提高接收精度的技术，除此之外还有特开2004-201338(专利文献1)和特开2003-143106(专利文献2)。

另外，特开2001-237846(专利文献3)中示出了在无线LAN系统和雷达中共用同一频带的方法。图1中示出了其接收机的方框图。在该方法中，使用检测雷达波的雷达检测电路。当无线LAN系统识别到了雷达波的发送时，中止在无线LAN系统中的通信。通过该无线LAN系统中的通信的中止，不会在使用雷达的事业运营中产生妨碍，可以实现无线LAN系统和雷达的频率共用。在该专利文献3中，示出了在雷达检测电路中，通过利用测定接收电平的方法或者关注雷达成为脉冲状来预测接收电平的持续时间的方法，来检测雷达波的方法。

在以IEEE 802.11标准等为代表的上述无线LAN系统中使用被称为CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式的带有冲突避免功能的载波侦听多址接入方式。在该CSMA/CA方式中，在进行数据的发送前测定接收电平以进行数据发送的判断。例如在802.11a标准中当接收电平(载波侦听电平)小于等于-62dBm时，判断为附近没有进行通信的终端，以此进行数据发送。对于该载波侦听电平，在把载波侦听电平设定成极其小的情况下，载波侦听的区域宽广，对于来自远方的微小信号反应也很灵敏。因此，减少了信号的发送机会，降低了发送效率。另一方面，在将载波侦听电平设定得较大的情况下，即使在成为干扰的信号的电平较大的情况下，也进行信号的发送。因此，受到干扰的影响很大，频繁地发生接收错误。因此，为了使CSMA正常工作，把载波侦听电平设定成适当的值。例如，在IEEE802.11a中设定成-62dBm这样的值。

图2示出了把该CSMA/CA方式用作优先系统/非优先系统共存的频率共用环境下的非优先系统的接入方式的情况下的示意图。图2中，图示了优先系统的通信区域201和非优先系统的通信区域203。如上所述，在使用CSMA/CA方式的非优先系统中，当接收电平小于等于载波侦听电平时判断为能够通信。因此，如205所示，实际上具有可通信的区域互相重叠这样的区域。并且，在非优先系统中使用现有的CSMA/CA方式的情况下，如207所示，出现了在优先系统中可通信的范围和在非优先系统中可通信的范围互相重叠的区域。因此，在该重叠区域内对优先系统中的通信产生干扰，阻碍优先系统的通信。因此，通过减小载波侦听电平，可以减小非优先系统对优先系统产生的影响。图3示出了将载波侦听电平设定得较小时的示意图。该情况下，与图2的情况不同，如211所示，在优先系统中和非优先系统中可通信的区域不重叠。因此，能够减轻非优先系统对优先系统产生的影响。然而，如209所示，在非优先系统之间也不存在重叠区域。因此，减少了非优先系统间通信的发送机会，降低了发送效率。

【专利文献1】特开2004-201338号公报

【专利文献2】特开2003-143106号公报

【专利文献3】特开2001-237846号公报

【非专利文献1】M.Oner and F.Jondral，“Extracting the ChannelAllocation Information in a Spectrum Pooling System ExploitingCyclostationarity，”Proc.of 15th IEEE International Symposiumon Personal，Indoor and Mobile Radio Communications，Sept.2004

【非专利文献2】A.V.Dandawate and G.B.Giannakis，‘Statisticaltests for presence of Cyclostationarity，”IEEE Trans.On SignalProcessing，vol.42，no.9，pp.2355-2362，Sept.1994

这样，当使用非优先系统执行现有的CSMA方式等的载波侦听来进行通信的方法，在多个通信系统中进行频率共用时，如果把载波侦听电平设定得较大，则产生非优先系统对优先系统产生干扰的问题。另一方面，如果为了降低干扰而把载波侦听电平设定得较小，则产生非优先系统间通信的发送机会减少，发送效率降低的问题。该问题起因于，仅通过测定将优先系统和非优先系统的信号相加得到的接收信号的接收电平不能知道仅优先系统的接收信号强度。在现有技术的非专利文献1的方法中，示出了利用使用了信号的周期恒定性的信号识别结果来进行通信的开始/停止，但并没有示出具体的步骤。另外，在非专利文献1中，没有提及能够实现使非优先系统对优先系统产生的干扰降低而不会伴随有非优先系统间通信的发送效率降低的方法。并且，在现有技术的特开2001-237846的方法中，限定为把雷达作为优先系统的频率共用。因此，存在不能适用于把雷达以外的方法作为优先系统的缺点。

发明内容

本发明就是鉴于上述的现有技术的实际情况而提出的，其目的在于提供抑制对优先系统产生的干扰、且不会伴随有非优先系统间通信的效率降低的无线通信用收发装置的控制装置及无线通信用收发方法。

本发明的无线通信用收发装置的控制装置及无线通信用收发方法也可以适用于把已有的地上波数字电视等的播放以及PDC、PHS、W-CDMA等移动通信等的无线通信作为优先系统，非优先系统使用CSMA方式等的载波侦听来进行通信的情况。

本发明的上述目的可以通过在多个通信系统中共用同一频率的无线通信用收发装置中的控制装置来解决，该控制装置具有：周期自相关值计算部，其根据接收信号计算第一通信系统的周期自相关值；数据可否发送决定部，其根据上述计算的周期自相关值决定可否进行第二通信系统中的数据发送。

在包含优先系统(第一通信系统)的信号时，该控制装置不许可非优先系统(第二通信系统)的数据发送。因此，可以降低非优先系统对优先系统产生的影响。

所述周期自相关值计算部也可以在所述接收信号的电平小于阈值时计算周期自相关值。

该控制装置可以利用非优先系统(第二通信系统)间的通信中预先设定的接收电平的阈值，决定容许的重叠区域。因此，可以降低非优先系统对优先系统产生的影响，同时能够防止非优先系统间的发送效率的降低。

所述控制装置还具有接收电平测定部，其测定所述接收信号的电平，所述数据可否发送决定部也可以根据所述测定的接收信号的电平、和所述计算的周期自相关值中的至少一个来决定可否进行所述第二通信系统中的数据发送。

该控制装置在接收信号中包含优先系统(第一通信系统)的信号的情况下，即使当接收电平小于接收电平阈值时也不许可非优先系统(第二通信系统)的数据发送。因此，在多个系统共用同一频带的频率共存环境下，可以降低非优先系统对优先系统产生的干扰。另一方面，在接收信号中不包含优先系统信号的情况下，当接收电平小于接收电平阈值时许可数据发送，所以可以维持非优先系统间的发送效率。

所述控制装置还可以具有数据发送功率决定部，其根据所述计算的周期自相关值来控制所述第二通信系统中的数据发送的发送功率。

该控制装置可以在进行数据发送时，根据接收信号内包含的优先系统信号的大小来控制数据发送功率。因此，可以降低对优先系统产生的干扰量。

所述控制装置还具有：LOS/NLOS估计部，其估计所述第一通信系统的发送机是处于视通内(LOS)环境中还是处于视通外环境(NLOS)中；距离估计部，其使用所述LOS/NLOS估计部所估计的结果和所述接收信号的电平，估计从所述第一通信系统的发送机到所述无线通信用收发装置的距离，其中，所述数据可否发送决定部对所述距离估计部所估计的距离和所述第一通信系统的服务区进行比较，估计是否存在于所述第一通信系统的服务区内，根据所述服务区的估计结果和所述计算的周期自相关值决定可否进行所述第二通信系统中的数据发送。

通过该控制装置，可以决定可否进行考虑了优先系统(第一通信系统)的服务区的数据发送。因此，可以降低对优先系统的干扰。

所述数据发送功率决定部也可以根据所述距离估计部所估计的距离和所述周期自相关值来控制所述第二通信系统中的数据发送的发送功率。

通过该控制装置，可以控制考虑了优先系统(第一通信系统)的服务区的数据发送功率。因此，可以有效降低对优先系统的干扰，同时可以提高非优先系统间通信的质量。

所述数据可否发送决定部也可以根据使用了所述第一通信系统的周期自相关值的卡方检验的结果来决定可否进行所述第二通信系统中的数据发送。

也可以通过在原信号、和将该原信号进行频率移位得到的信号之间求出相关来获得所述周期自相关值。

本发明是在多个通信系统中共用同一频率的无线通信用收发装置中的无线通信用收发方法，其可以构成为具有：周期自相关值计算步骤，根据接收信号计算第一通信系统的周期自相关值；数据可否发送决定步骤，根据所述计算的周期自相关值决定可否进行第二通信系统中的数据发送；以及数据发送步骤，根据所述数据发送的许可决定来发送数据。

如上所述，根据本发明的实施例，在多个系统共用同一频带的频率共存环境中，能够降低非优先系统(第二通信系统)对优先系统(第一通信系统)产生的影响，而不会降低非优先系统间的发送效率。

附图说明

图1是现有技术的接收机的方框图。

图2是使用CSMA/CA方式的频率共用的示意图。

图3是图2中将载波侦听电平设定得较小时的频率共用的示意图。

图4是表示本发明的第一和第二实施例的收发装置的方框图。

图5是表示本发明的第一实施例的收发装置的控制步骤的流程图。

图6是应用本发明的情况下的频率共用的示意图。

图7是表示周期自相关的图。

图8是表示优先系统的信号的周期自相关特性的图。

图9是表示优先系统信号的周期自相关特性对非优先系统信号的SNR的影响的图。

图10是表示本发明的第二实施例的收发装置的控制步骤的流程图。

图11是表示基于卡方检验的优先系统信号的检测概率的图。

图12是表示优先系统信号的检测概率对非优先系统信号的SNR的影响的图。

图13是表示本发明的第三实施例的收发装置的方框图。

图14是表示本发明的第四实施例的收发装置的方框图。

图15是表示本发明的第五实施例的收发装置的方框图。

图16是表示本发明的第五实施例的收发装置的控制步骤的流程图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的实施例。

(第一实施例)

图4是表示依照本发明的第一实施例的非优先系统的收发装置10的方框图。非优先系统的收发装置10由以下部分构成：天线101、RF电路103、接收电平测定电路105、周期自相关值计算电路107和数据可否发送决定部109。在使用CSMA方式等的载波侦听来进行通信的情况下，在收发装置10中，从天线101接收的信号通过RF电路103，进行功率放大、频带限制、下变频等，转换成基带信号(未图示)。

对于转换后的基带信号，通过接收电平测定电路105测定接收信号的电平。另外，使用转换后的基带信号，通过周期自相关值计算电路107计算周期自相关值。使用所测定的接收信号的电平和所计算的周期自相关值这两者的值，在数据可否发送决定部109中决定数据可否发送。把其决定结果通知给发送控制电路111。

在本实施例中，接收电平测定电路105使用转换成基带信号的信号，进行接收电平测定，但也可以构成为在RF电路103内测定接收电平。该情况下，在RF电路103内测定的接收电平值被传递给接收电平测定电路105。

图5表示该收发装置10中的控制步骤的流程图。首先测定接收信号的电平(S501)，比较所测定的接收信号的接收电平值和预先设定的接收电平阈值(S503)。在所测定的接收电平值大于等于接收电平阈值时，决定为不许可数据发送(S511)。在接收电平值小于接收电平阈值时，计算优先系统的周期自相关值(S505)。为了估计在接收信号内是否包含优先系统，比较预先设定的周期自相关阈值、和使用接收信号计算的周期自相关值(S507)。在比较结果为周期自相关值大于等于周期自相关阈值时，判断为存在优先系统，不许可数据发送(S511)。在周期自相关值小于周期自相关阈值时，判断为不存在优先系统，许可数据发送(S509)。

图6表示使用本实施例的情况下的频率共用的示意图。在接收电平值小于接收电平阈值、使用接收信号计算的周期自相关值小于周期自相关阈值的情况下，判断为周围不存在优先系统。结果，与仅存在非优先系统的情况相同，仅根据接收电平决定发送的许可/不许可。结果，图6的213所示的非优先系统间的区域与图2的205同样重叠。另一方面，在使用接收信号计算的周期自相关值大于周期自相关阈值的情况下，判断为存在优先系统，不许可发送。结果，如图6的215所示，可以避免非优先系统的区域和优先系统的区域互相重叠。如上所述，通过使用本实施例，可以降低非优先系统对优先系统产生的影响，同时在非优先系统间的通信中通过容许重叠，可防止发送效率的降低。

可以利用预先设定的接收电平阈值来决定非优先系统间重叠的区域的大小。另外，可以利用预先设定的周期自相关阈值来决定非优先系统对优先系统产生的影响的大小。

接着，详细说明周期自相关值计算电路。在周期自相关值计算电路中根据下式计算周期自相关值。

【算式1】

R_{xx}^{α} (v) = \frac{1}{T_{0}} Σ_{i = 0}^{T_{0} - 1} x [i] x * [i + v] \exp (- j 2 παi) - - - - (1)

这里，T_o表示接收信号的观测时间，x[i]表示抽样定时i的接收信号样本值，*表示复共轭，v表示任意变量，

【算式2】

j = \sqrt{- 1}

α表示循环频率。如式(1)所示，在计算周期自相关值时，仅使用接收信号样本值和变量v、α。因此，在非优先系统的无线通信用收发装置计算包含在接收信号中的优先系统的周期自相关值的情况下，可以使用仅依赖于优先系统的频带等的变量v、α来计算优先系统的周期自相关值，而无需利用优先系统的调制方式和导频码元(训练码元)等信息。

关于周期自相关值，当在式(1)中设v＝0时，右边的x*[i]exp(-j2παi)可以认为是将x[i]频率移位α而得到的信号。该v＝0时的周期自相关值可以认为是表示x[i]与将x[i]进行频率移位得到的信号的相关的大小。

这里，使用图7说明滤波频带限制信号的频率相关。图7的(1)表示使用理想滤波器进行频带限制的带宽B[Hz]的信号的频谱。在使用理想滤波器的情况下，可以把频谱设为矩形，但实际上因为难以实现这种陡峭的频谱，所以通常在频带限制中使用具有某种程度缓和的频谱的滤波器。图7的(2)表示使用通常的现实的滤波器来进行频带限制时的频谱。如图7(2)所示，与使用理想滤波器的情况相比，在通常使用的频带限制滤波器中频带扩展。在该扩展的频带中，具有如下特征，即向右侧扩展的由P表示的区域具有与P’表示的区域相同的信号成分，向左侧扩展的由Q’表示的区域具有与Q相同的信号成分。因此，将图7(2)的信号频率移位B[Hz]得到的信号(3)中的P’部分成为与(2)的P相同的信号成分，(3)的Q’部分成为与(2)的Q相同的信号成分，所以产生相关。这样，通过滤波器进行了频带限制的信号在原信号和对原信号进行了频率移位而得到的信号之间产生相关(周期自相关)。在本实施例中，利用该相关来检测在接收信号内是否包含优先系统的信号。

图8表示在接收信号中仅包含优先系统的信号时的优先系统的信号的周期自相关值的一例。横轴表示接收信号中的SNR(优先系统的信噪比)，纵轴表示利用接收电平对通过式(1)计算的周期自相关值进行归一化后的值。假定对优先系统的信号进行QPSK调制(四相相位调制)，利用滚降率为0.5的平方根奈奎斯特(Root Nyquist)滤波器进行频带限制。设观察时间T_o为4096样本(＝1024码元×4倍过抽样)，循环频率α＝1/Ts(Ts：优先系统信号的码元长)。

在图8的曲线图中，用●绘制的值是在接收信号内包含优先系统的信号和噪声成分时的周期自相关值，用■绘制的值是接收信号内仅包含噪声成分时的周期自相关值。在接收信号中包含信号成分时，随着SNR增加，周期自相关值的值变大。另一方面，在仅包含噪声时周期自相关的值不变化。在图8的例子中，当SNR＝-6dB时，在包含信号成分的情况下的周期自相关值约为0.013，在仅包含噪声成分的情况下的周期自相关值约为0.007。因此，通过例如把预先设定的周期自相关阈值设为0.01，如果优先系统信号的SNR大于等于-6dB，则可以判断接收信号内是否包含优先系统的信号成分。在使用作为现有方式的无线LAN 802.11a的情况下，接收机的噪声电平约为-91dBm，载波侦听电平为-62dBm。在该载波侦听电平时，通过CSMA/CA的步骤在接收电平小于等于-62dBm的情况下许可发送。即，在优先系统的SNR小于等于约29dB(＝-62dBm-(-91dBm))的情况下，许可发送。与此相对，在使用本实施例的情况下，通过设定上述的周期自相关阈值，如果优先系统的SNR不小于等于约-6dB，则不许可发送，所以可以降低对优先系统产生的干扰的影响。

接着，图9示出接收信号中包含优先系统的信号和非优先系统的信号时的优先系统的信号的周期自相关特性。非优先系统的信号具有优先系统的信号频带的2倍的信号频带，在QPSK调制后，利用滚降率为0.5的平方根奈奎斯特滤波器进行频带限制。图9中的横轴表示优先系统信号的SNR。图9把非优先系统信号的SNR作为参数，示出了优先系统信号的周期自相关特性。随着非优先系统信号的SNR变大，优先系统的信号的周期自相关值变小。例如在非优先系统信号的SNR为30dB处、设周期自相关阈值为0.01的情况下，如果优先系统信号的SNR大于等于20dB，则可以判断接收信号内包含优先系统信号的情况。因此，在现有的CSMA/CA中仅使用接收电平，如果接收信号的SNR大于等于29dB则判断为存在优先系统的信号，但通过使用本实施例，即使在优先系统信号的SNR小于29dB的情况下，也可以检测接收信号中包含优先系统的信号的情况。通过根据该检测结果来决定可否发送，可以降低非优先系统对优先系统产生的干扰。另外，在接收信号内不包含优先系统信号、而仅包含非优先系统信号的情况下，与以往相同，根据接收电平决定发送的许可/不许可。因此，能够不降低非优先系统间通信的发送效率地进行通信。

如在图7中所说明的那样，该周期自相关是计算与将接收信号频率移位所关注的信号频带而得到的信号的相关。图7的情况下，通过计算与频率移位B[Hz]而得到的信号的相关，可以检测所关注的信号。另外，在频率移位大于B[Hz]的情况下和在频率移位小于B[Hz]的情况下，不产生相关。因此，即使在接收信号内包含多个系统的信号的情况下，当信号频带不同时，通过使用优先系统的信号频带来计算周期自相关值，可以检测接收信号内是否包含优先系统的信号。另外，即使在接收信号的信号频带内包含多个优先系统的信号的情况下和优先系统信号的中心载波频率为未知的情况下，因为产生周期自相关，所以也能够进行优先系统信号的检测。

在图7中，使用通过接收电平对式(1)的值进行归一化而得到的值作为周期自相关值，但在考虑利用AGC(自动增益控制)预先进行控制使得接收信号的大小固定的情况下，无需通过接收电平进行归一化，可以使用式(1)的值本身来判断在接收信号内是否包含优先系统的信号。

另外，有时也使用在式(1)的右边取复共轭的下述值作为周期自相关值的值。

【算式3】

R_{x x^{'}}^{α} (v) = \frac{1}{T_{0}} Σ_{i = 0}^{T_{0} - 1} x [i] x [i + v] \exp (- j 2 παi) - - - - (2)

根据进行检测的优先系统的信号形式，使用式(1)或(2)，使用在该信号形式中产生周期自相关的峰值的固有循环频率α和变量v。例如，在码元载波TDMA信号中可以使用α＝1/Ts，v＝0(Ts：码元长)，在CDMA信号中可以使用α＝1/Tc，v＝0(Tc：码片长)，在OFDM信号中可以使用α＝0，v＝Td(Td：不包含保护间隔的OFDM码元长)。存储可能作为优先系统而包含在接收信号中的全部系统的α、v的值，使用该值计算周期自相关值，估计各优先系统是否包含在接收信号内。

(第二实施例)

作为本说明的第二实施例，说明通过使用周期自相关值的卡方检验，判断在接收信号内是否包含优先系统的信号的方法。在该情况下也可以使用图4的收发装置。本实施例的数据可否发送决定部109根据所测定的接收信号电平、和进行使用周期自相关值的卡方检验的结果，决定许可或不许可数据发送。

图10表示示出了该实施例的控制步骤的流程图。首先，与第一实施例同样测定接收信号的电平(S1001)，比较该接收信号的接收电平值和接收电平阈值(S1003)。在所测定的接收电平值大于等于接收电平阈值的情况下，不许可数据发送(S1011)。在接收电平值小于接收电平阈值的情况下，计算优先系统的周期自相关值(S1005)。接着，通过使用周期自相关值进行假设检验，判断在接收信号内是否包含优先系统的信号(S1007)。在判断的结果为接收信号内包含优先系统信号的情况下，不许可数据发送(S1011)。在接收信号内不包含优先系统信号的情况下，许可数据发送(S1009)。

在使用周期自相关值的卡方检验中，可以使用非专利文献2中示出的方法。在该方法中，使用优先系统信号的周期自相关值来计算检验统计值，并利用该值服从卡方分布的特征。把所计算的检验统计值与预先设定的拒绝率的卡方值进行比较，在所计算的检验统计值大于卡方值的情况下，判断为接收信号中包含优先系统的信号。在检验统计值小于卡方值的情况下，判断为接收信号中不包含优先系统的信号。这里，拒绝率表示虽然在接收信号内不包含优先系统信号，但误判断为包含优先系统信号的概率。

图11表示在接收信号中仅包含优先系统的信号时的、基于卡方检验的优先系统的信号的检测概率的一例。横轴表示接收信号中的SNR(优先系统的信噪比)，纵轴表示检测概率。假定对优先系统的信号进行QPSK调制，利用滚降率为0.5的平方根奈奎斯特滤波器进行频带限制。设观察时间T_o为4096样本(＝1024码元×4倍过抽样)，循环频率α＝1/Ts(Ts：优先系统信号的码元长)。另外，设卡方检验的拒绝率为5％。

在图11的曲线图中，用●绘制的值是在接收信号内包含优先系统的信号和噪声成分时的检测概率，用■绘制的值是接收信号内仅包含噪声成分时的检测概率。在接收信号中包含优先系统的信号成分时，随着SNR增加，检测概率变大。另一方面，在仅包含噪声时检测概率的大小不变化。在图11的例子中，当优先系统的SNR大于等于0dB时，检测概率为100％，所以如果优先系统的SNR大于等于0dB，则可以判断在接收信号内是否包含优先系统的信号成分。在使用作为现有方式的无线LAN802.11a的情况下，如第一实施例所示，在优先系统的SNR小于等于约29dB时许可发送。与此相比，在使用本实施例的情况下，如果优先系统的SNR不小于约0dB则不许可发送，所以可以降低对优先系统产生的干扰的影响。

接着，图12示出接收信号中包含优先系统的信号和非优先系统的信号时的优先系统信号的检测概率。非优先系统的信号具有优先系统的信号频带的2倍的信号频带，在QPSK调制后，利用滚降率为0.5的平方根奈奎斯特滤波器进行频带限制。图12中的横轴表示优先系统信号的SNR。图12把非优先系统信号的SNR作为参数，示出了优先系统信号的检测概率。随着非优先系统信号的SNR变大，检测概率变小。例如在非优先系统信号的SNR为20dB的情况下，如果优先系统信号的SNR大于等于18dB，则检测概率为100％，所以可以判断接收信号内包含优先系统信号的情况。因此，在现有的CSMA/CA中仅使用接收电平，如果接收信号的SNR大于等于29dB，则判断为存在优先系统的信号，但通过使用本实施例，即使在优先系统信号的SNR小于29dB的情况下，也可以检测接收信号中包含优先系统的信号的情况。通过根据该检测结果来决定可否发送，可以降低非优先系统对优先系统产生的干扰。另外，在接收信号内不包含优先系统信号、仅包含非优先系统信号的情况下，与以往同样，根据接收电平决定发送的许可/不许可。因此，能够不降低非优先系统间通信的发送效率地进行通信。

(第三实施例)

作为本发明的第三实施例，使用图13所示的收发装置30的方框图对如下的方法进行说明：在利用第一或第二实施例的方法许可非优先系统的发送的情况下，通过控制非优先系统的发送功率，进一步降低对优先系统的干扰。收发装置30与图4的收发装置10同样，由天线301、接收电平测定电路305、周期自相关值计算电路307和数据可否发送决定部309构成。这些构成要素进行与收发装置10的构成要素同样的动作。收发装置30还具有数据发送功率决定部313，其使用周期自相关值、或利用周期自相关值而计算的检验统计值来控制数据发送的发送功率。

在该非优先系统的收发装置30中，与收发装置10同样，首先在接收电平测定电路中使用接收信号测定接收电平，在周期自相关值计算电路中计算周期自相关值，决定数据发送的许可/不许可。在决定许可数据发送的情况下，使用周期自相关值、或利用周期自相关值而计算的检验统计值来控制数据发送的发送功率。该发送功率的控制结果和数据可否发送的结果一起传递给发送控制电路311。

如图8所示，在优先系统的SNR较大的情况下，周期自相关值也变大。因此，在所计算的周期自相关值较大的情况下，通过减小非优先系统的数据发送功率，可以减轻对优先系统产生的干扰。相反，在周期自相关值较小的情况下，认为对优先系统产生的干扰的影响也小。因此，通过增大数据发送功率，可以提高非优先系统间通信的质量。另外，与周期自相关值同样，在优先系统的SNR较大的情况下，进行卡方检验时所计算的检验统计值的值也变大，所以也可以使用检验统计值的值来取代周期自相关值。

(第四实施例)

作为本发明的第四实施例，使用图14所示的收发装置40的方框图对如下的方法进行说明：根据接收信号内所包含的优先系统的种类的不同，自适应地控制用于决定数据发送的许可/不许可的阈值以及数据发送功率的大小。这里，作为例子，假定在同一频带内使用三种系统A、B、C。另外，假定系统A的优先级最高，按照A＞B＞C的顺序预先设定优先级。这里，说明系统C中的控制方法。

系统C的收发装置40与图4的收发装置10同样，由天线401、接收电平测定电路405、周期自相关值计算电路407和数据可否发送决定部409构成。这些构成要素进行与收发装置10的构成要素同样的动作。收发装置40还具有系统参数存储部415，其保存针对多个优先系统(系统A和系统B)的信号的周期自相关阈值或在卡方检验中使用的卡方值。

在该系统C的收发装置40中，与收发装置10同样，首先使用接收信号测定接收电平，在接收电平大于等于接收电平阈值的情况下，决定不许可数据发送。在接收电平小于接收电平阈值的情况下，在周期自相关值计算电路407中计算系统B的周期自相关值和系统A的周期自相关值。在数据可否发送决定部409中，使用所计算的周期自相关值来决定数据可否发送。如上所述，通过比较周期自相关值和周期自相关阈值来决定数据可否发送。当把周期自相关阈值设定得较低时，即使在接收信号内包含微小的优先系统信号的情况下，也能不许可数据发送，可以降低对优先系统产生的干扰。另一方面，当把周期自相关阈值设定得较大时，容许某种程度的对优先系统的干扰，可以许可非优先系统的数据发送，可以增大非优先系统的数据发送机会。这样，通过周期自相关阈值的设定，可以控制降低对具有交替使用关系的优先系统的干扰以及增大非优先系统的发送机会。

因此，在系统C的收发装置40中，在系统参数存储部415中保持针对系统A的信号的周期自相关阈值和针对系统B的信号的周期自相关阈值。对于优先级最高的系统A的信号，为了尽可能降低系统C对系统A产生的干扰，把周期自相关阈值设定得较小。对于优先级次高的系统B的信号，为了增大系统C的发送机会，把周期自相关阈值的值设定得比系统A大。通过这样进行设定，数据可否发送决定部409可以决定考虑到了系统A和系统B的优先级的不同的数据发送的许可/不许可。把该决定结果通知给通信控制电路411。

另外，收发装置40与图13的收发装置30同样，也可以具有数据发送功率决定部413。该情况下，数据发送功率决定部413在接收信号内包含优先级最高的系统A的信号的情况下，将数据发送功率设定得较小，在包含优先级次高的系统B的信号的情况下，将数据发送功率设定得较大。通过这样来进行设定，在接收信号内包含系统A的信号的情况下，可以降低系统C对系统A产生的干扰。另外，在接收信号内包含系统B的信号的情况下，容许对系统B的某种程度的干扰，从而可以改善系统C自身的通信质量。这样，通过针对每个系统设定频率设定阈值，可以决定考虑到了优先顺序的数据发送功率。

在本实施例中，说明了在数据可否发送决定部409和数据发送功率决定部413中使用周期自相关值来进行控制的情况下的方式，也可以替换使用第二实施例中说明的检验统计值。该情况下，根据系统的优先顺序改变与检验统计值进行比较的卡方值。另外，通过根据系统的优先顺序改变卡方值的拒绝率，也可以获得同样的效果。

(第五实施例)

作为本发明的第五实施例，使用图15所示的收发装置50的方框图对考虑优先系统的区域来进行数据发送的方法进行说明。在该实施例中，收发装置50估计优先系统的发送天线距离非优先系统的收发装置是处于视通内(LOS：Line of Sight)环境中还是处于视通外(NLOS：Non LineOf Sight)环境中，使用该结果和接收电平来估计距优先系统的发送机的距离。通过使用所估计的距离来决定数据发送的许可/不许可，可以决定可否进行考虑了优先系统的区域的数据发送。收发装置50与图4的收发装置10同样，由天线501、接收电平测定电路505、周期自相关值计算电路507和数据可否发送决定部509构成。这些构成要素进行与收发装置10的构成要素同样的动作。收发装置50还具有：LOS/NLOS估计部517，其估计优先系统的发送天线是处于LOS环境中还是NLOS环境中；距离估计部519，其估计距优先系统的发送天线的距离。

图16表示该收发装置50中的控制步骤的流程图。与收发装置10同样，首先在接收电平测定电路505中使用接收信号测定接收电平(S1601)，在接收电平大于等于接收电平阈值的情况下(S1603)，决定不许可数据发送(S1617)。在接收电平小于接收电平阈值的情况下(S1603)，通过周期自相关值计算电路507计算周期自相关值(S1605)。在计算的周期自相关值大于等于周期自相关阈值的情况下(S1607)，决定不许可数据发送(S1617)。在周期自相关值小于周期自相关阈值的情况下(S1607)，在LOS/NLOS估计部517中根据接收信号的传播路径的频率响应或时间变动，估计优先系统的发送机是处于LOS环境中还是处于NLOS环境中(S1609)。在该估计使用频率响应的情况下，在频率响应不是平滑的而是具有选择性的情况下，传播路径的延迟扩展变大，可以估计为接收信号处于NLOS环境中。另外，在该估计使用接收信号的时间变动的情况下，在时间变动大时可以估计为接收信号处于NLOS环境中，在时间变动小时可以估计为处于LOS环境中。这样，在估计了优先系统的信号是处于LOS环境中还是处于NLOS环境中后，使用在接收电平测定电路中计算的接收电平值，在距离估计部519中估计距优先系统的发送机的距离(S1611)。在该距离估计中，利用如下的特征，即：一般在接收信号处于LOS环境中时，接收信号的信号功率与发送机和接收机间的距离的平方成比例地衰减，在接收信号处于NLOS环境中时，接收信号的信号功率与发送机和接收机间的距离的四次方成比例地衰减。即，预先存储优先系统的发送机中的发送功率，使用实际测定的接收电平、以及其接收信号是处于LOS环境中还是处于NLOS环境中的估计结果，可以估计距优先系统的发送机的距离。使用该估计的距离、和预先存储的优先系统的服务区半径，可以判断是否存在于优先系统的服务区范围内(S1613)。因此，在数据可否发送决定部509中，在周期自相关值小于周期自相关阈值、但存在于优先系统的服务区范围内的情况下，也决定不许可数据发送(S1617)。在周期自相关值小于周期自相关阈值、且存在于优先系统的服务区范围外的情况下，决定许可数据发送(S1615)。由此可以决定可否进行考虑了优先系统的服务区的数据发送，可以降低对优先系统的干扰。

另外，收发装置50与图13的收发装置30同样，也可以具有数据发送功率决定部513。该情况下，在决定了数据发送许可后，数据发送功率决定部513根据周期自相关值、和所估计的距优先系统的发送机的距离来决定发送功率。例如，在周期自相关值的值较大时，与第三实施例同样，为了降低对优先系统产生的干扰，把数据发送功率设定得较小，但在第五实施例中，即使在周期自相关值的值较小的情况下，在距优先系统发送机的距离较近时也把数据发送功率设定得较小。并且，在周期自相关值的值较小、且距优先系统发送机的距离较远的情况下，把数据发送功率设定得较大。通过这样进行设定，可以控制考虑了优先系统的服务区的数据发送功率。因此，可以有效降低对优先系统的干扰，同时提高非优先系统间通信的质量。

另外，收发装置50与图14的收发装置40同样，也可以具有系统参数存储部515。通过该系统参数存储部515，在存在多个优先系统的情况下，可以进行同时考虑了其优先级的不同的数据可否发送的决定或者数据发送功率的决定。

在本实施例中说明了使用周期自相关值来进行控制的方法，但也可以使用在利用周期自相关值进行卡方检验时所计算的检验统计值。

并且，本发明不限于上述的实施方式，可以在权利要求的范围内进行各种变更和应用。

Claims

1.一种在多个通信系统间共用同一频率的无线通信用收发装置中的控制装置，其特征在于，具有：

周期自相关值计算部，其根据接收信号计算第一通信系统的周期自相关值；以及

数据可否发送决定部，其根据上述计算的第一通信系统的周期自相关值决定可否进行第二通信系统中的数据发送。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述周期自相关值计算部在所述接收信号的电平小于阈值时，计算第一通信系统的周期自相关值。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，还具有接收电平测定部，其测定所述接收信号的电平，

所述数据可否发送决定部根据所述测定的接收信号的电平、和所述计算的第一通信系统的周期自相关值中的至少一个来决定可否进行所述第二通信系统中的数据发送。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其特征在于，还具有数据发送功率决定部，其根据所述计算的第一通信系统的周期自相关值来控制所述第二通信系统中的数据发送的发送功率。

5.根据权利要求3或4所述的控制装置，其特征在于，还具有：

LOS/NLOS估计部，其估计所述第一通信系统的发送机是处于视通内(LOS)环境中还是处于视通外(NLOS)环境中；以及

距离估计部，其使用所述LOS/NLOS估计部所估计的结果和所述测定的接收信号的电平，估计从所述第一通信系统的发送机到所述无线通信用收发装置的距离，

所述数据可否发送决定部对所述距离估计部所估计的距离和所述第一通信系统的服务区进行比较，估计无线通信用收发装置是否存在于所述第一通信系统的服务区内，根据所述估计结果和所述计算的第一通信系统的周期自相关值决定可否进行所述第二通信系统中的数据发送。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述数据发送功率决定部根据所述距离估计部所估计的距离和所述计算的第一通信系统的周期自相关值来控制所述第二通信系统中的数据发送的发送功率。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述数据可否发送决定部根据使用了所述计算的第一通信系统的周期自相关值的卡方检验的结果来决定可否进行所述第二通信系统中的数据发送。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其特征在于，通过在原信号、和将该原信号进行频率移位得到的信号之间求出相关来获得所述周期自相关值。

9.一种在多个通信系统间共用同一频率的无线通信用收发装置的无线通信用收发方法，该无线通信用收发方法具有如下的步骤：

(a)根据接收信号计算第一通信系统的周期自相关值；

(b)根据所述计算的第一通信系统的周期自相关值决定可否进行第二通信系统中的数据发送；以及

(c)根据在所述步骤(b)中所述数据发送被许可的决定，执行所述的数据发送。