專利名稱：用于識別相鄰信道被信號占用的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種借助具有有用信道部分和/或相鄰信道部分的、復數值的帶通信號來識別相鄰信道被信號占用的方法。此外，本發明還涉及相應的用于占用識別的裝置以及一種發送/接收裝置和具有這種裝置的集成電路。
背景技術：
本發明處于電信領域。其特別處于電信系統領域，其中大量發送/接收裝置根據頻分復用訪問方法(FDMA)訪問頻譜上間隔的(載波頻率)信道。在此，在每個發送/接收裝置的接收單元中，一方面可保證，即使在頻譜上相鄰的信道(“相鄰信道”)中同時傳輸其它發送/接收裝置的數據，并且因此接收信號具有有用信道部分和相鄰信道部分，通過“自己的”信道(“有用信道”)所接收的數據仍被正確地檢測。另一方面可保證，當在有用信道中沒有傳輸數據并且接收信號由此僅僅具有相鄰信道部分時，在相鄰信道中傳輸的并且不是為自己的發送/接收裝置所規定的數據也不被接收單元檢測。
通常，在發送/接收裝置的接收單元中的相鄰信道信號部分通過具有足夠陡峭的濾波器邊沿的模擬接收濾波器被抑制。在此不利的是，這種接收濾波器在其構造上是復雜的并且由此成本高的。伴隨復雜的構造而來的還有接收濾波器的能量需求的升高。當必須采取補償由于制造容差、溫度影響和/或老化影響而產生的、為模擬接收濾波器所使用的部件的值波動的預防措施時，實施開銷和能量消耗進一步變大。
雖然原則上可以應用到任意FDMA電信系統中，本發明以及作為其基礎的問題以下仍借助根據IEEE 802.15.4的“ZigBee”通信系統來闡述。
為了在相對短的距離(大約10m)上無線傳輸信息，可以使用所謂的“無線個人域網”(WPAN)。與“無線局域網”(WLAN)不同，WPAN為了數據傳輸需要少的甚至無需基礎設施，這樣為廣闊的應用領域可以實施小的、簡單的、能量有效和成本低的設備。
IEEE 802.15.4標準詳細說明了低速率的WPAN，它們以直到250kbit/s的原始數據率和固定的或移動的設備而適于在工業監視和控制中、在傳感器網絡中、在自動化中、以及在計算機配件的領域中的應用和適于交互式游戲。除了設備的非常簡單和成本低的可實施性，對于這樣的應用，這些設備的極其小的能量需求是具有決定性意義的。這樣，以該標準，電池工作時間力求從幾個月直到幾年。
在物理層的層面上，IEEE 802.15.4詳細說明了在幾乎世界范圍可用的ISM帶(工業、科研、醫療)中在2.4GHz附近的一共16個(載波頻率)信道，間隔分別為5MHz。對于250kbit/s的原始數據率，在這些信道中設置了符號值特定的PN帶擴展(偽噪聲擴展)，碼片速率為fC＝2Mchip/s，以及偏置QPSK調制(四相相移鍵控)。
數據傳輸原則上借助幀來進行。實際上的有用數據(“數據凈荷”，MSDU)在此在發送側在MAC層(媒體訪問控制)的層面上被補上控制數據和調節數據、例如序列號、地址字段和幀校驗序列。所得到的MAC幀(MPDU)在物理層的層面上通過另外的控制數據、例如使接收單元能夠同步和鎖合(Einrasten)至數據流的同步報頭的前置，被展為最終待發送的數據幀(“data frame”，PPDU)。
若模擬接收濾波器出于復雜性和能量消耗的原因而被實施得邊沿較少地陡峭(steilflankig)，并且由此較不強烈地抑制相鄰信道信號部分，則可出現問題，即在雖然接收到相鄰信道信號但沒有接收到有用信道信號部分的情形下，在接收信號中所包含的相鄰信道數據由于目前接收單元的非常高的靈敏度而被正確地檢測并錯誤地作為有用信道數據轉發給發送/接收裝置的控制單元。在MAC層的層面上隨后才在控制單元中例如通過將期望的數或者說地址與MAC幀(MPDU)的實際的數或者說地址進行比較來確定，該幀例如完全不是給該發送/接收裝置的并且必須被丟棄。在MAC幀(MPDU)的數或地址的這種比較可以被執行之前，必須由接收單元檢測整個數據幀(PPDU)。在此不利的是，在該時段(PPDU的持續時間)內，接收單元不可被用來檢測實際的有用信道數據。此外不利的是，通常作為分離的集成電路實施的控制單元為數或者說地址的比較而消耗附加的能量。
發明內容
在該背景下，本發明的任務在于，提供一種方法和裝置，用于相鄰信道的占用的快速和可靠的識別，它們使得發送/接收裝置能夠簡單和成本低地實施和節省能量地工作。
根據本發明，該任務通過具有下述特征的方法、裝置、發送/接收裝置以及集成電路解決。
本發明的方法設置了以下步驟a)導出實數值的帶通信號，其方式是復數值的帶通信號被濾波并且由被濾波的信號形成實部，b)將實數值的帶通信號轉變為第一基帶信號，c)對第一基帶信號進行濾波，使得被有用信道部分影響的頻譜部分被抑制，并且提供第一被濾波的信號，以及d)分析(Auswerten)第一被濾波的信號并且根據被分析出的第一被濾波的信號產生二進制的占用信號，用于說明相鄰信道的占用。
本發明的裝置具有以下單元a)模擬的濾波器單元，其被構造用于導出實數值的帶通信號，其方式是復數值的帶通信號被濾波，并且由被濾波的信號形成實部，b)與模擬的濾波器單元相連的變換單元，其被構造用于將實數值的帶通信號轉變為第一基帶信號，c)與變換單元相連的數字濾波器單元，其被構造用于將第一基帶信號這樣濾波，使得被有用信道部分影響的頻譜部分被抑制，并且提供第一被濾波的信號，以及d)與數字濾波器單元相連的分析單元(Auswerteinheit)，其被構造用于分析第一被濾波的信號，并且根據被分析出的第一被濾波的信號產生二進制的占用信號，以說明相鄰信道的占用。
本發明的發送/接收裝置和本發明的集成電路分別具有一個這樣的裝置。
本發明的本質在于，由復數值的帶通信號首先導出一個實數值的帶通信號，其方式是該復數值的帶通信號被濾波并且由所得到的被濾波的信號中僅形成實部，其中上述復數值的帶通信號例如通過將被接收的無線電信號(接收信號)向下混頻入(Herabmischung)中頻區域而形成。這樣生成的復數值的帶通信號在頻譜上具有部分重疊的相鄰信道部分和有用信道部分，只要存在這兩個部分。由于僅僅部分的頻譜重疊，不被有用信道部分影響的頻譜部分可以可靠地通過濾波而被選出并且持續地、即在數據幀的接收期間，被分析。完整的數據幀的檢測不是必需的。說明相鄰信道占用的、二進制的占用信號，因此存在于明顯更早的時間點，例如還在實際的有用數據(MSDU)的檢測之前。通過這種方式，相鄰信道的占用被快速并可靠地識別。若相鄰信道被識別為被占用，則接收單元可以更早地為另外的數據的檢測而待命。
通過被濾波的信號的實部的形成，隨后的信號處理此外可以以實數值地進行，使得特別是僅需要模擬/數字轉換器(替代用于復數值信號處理的兩個轉換器)，這不但顯著降低了實現開銷，而且還顯著降低了發送/接收裝置的能量消耗。因為另外的步驟也可以簡單地被實現，所以由此能夠將發送/接收裝置簡單并成本低地實施并且節省能量地運行。
本發明的有利的構型和進一步方案可以從下述內容中得到。
在一種有利的構型中，第一被濾波的信號被分析，其方式是由一個取決于第一被濾波的信號的二進制信號的值確定中值(Medianwerte)。二進制(二階的(zweistufigen))信號值的中值可以有利地以極簡單的方式被確定，使得發送/接收裝置的實施和能量消耗被進一步降低。
在另一種有利的構型中，第一被濾波的信號被分析，其方式是由取決于第一被濾波的信號的二進制信號的值確定平均值(Mittelwerte)(未加權的，加權的，RMS值，等等)。由此，有利地，相鄰信道占用能夠更可靠被識別。
根據本發明的一種優選的進一步構型，產生二進制的占用信號，其方式是，第一二進制信號與第二二進制信號進行邏輯“或”運算，其中產生第一二進制信號，其方式是，第一被濾波的信號的值單個地被分析，并且產生第二二進制信號，其方式是第一被濾波的信號的值借助于平滑的加窗技術(Fensterung)被分析。通過該第一被濾波的信號的帶記憶的分析和瞬態分析的組合，實現了相鄰信道占用的非常可靠和快速的識別，因為不但短時的高信號電平，而且較長持續的輕微升高的電平都通過或運算而被識別。通過二進制信號的邏輯運算，實現了實施花費和能量消耗的進一步的降低。
在一種有利的構型中，第一被濾波的信號的值單個地被分析，其方式是它們在模上與第一比較值進行比較，并且如果第一被濾波的信號的相應值在模上超過第一比較值，則第一二進制信號采納邏輯1的值，或者如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。這種分析可有利地非常簡單地被實現并且節省能量地被實施。
優選的是，第一比較值是閾值，這進一步簡化了實現。
在一種另外的構型中，第二二進制信號的每個值都說明了一個二進制的輔助信號的N個值的中值，其中N表示窗口長度并且該二進制的輔助信號取決于第一被濾波的信號。通過使用二進制的、即二階的輔助信號，簡化了中值確定，使得第一被濾波的信號的分析總體上較少花費地被設計。
優選的是，第一被濾波的信號的值在模上與一個第二比較值進行比較。如果第一被濾波的信號的相應值在模上超過第二比較值，則二進制的輔助信號采納邏輯1的值，而如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。通過這種方式，二進制的輔助信號被簡單地由第一被濾波的信號推導出。
優選的是，第二比較值是一個閾值，這進一步簡化了實現。
在一種另外的構型中，實數值的帶通信號此外被轉變為第二基帶信號，該第二基帶信號被這樣地濾波，使得由相鄰信道部分所影響的頻譜部分被抑制。這樣產生的第二被濾波的信號同樣被分析，并且二進制的占用信號根據被分析的第一被濾波的信號以及被分析的第二被濾波的信號產生。由此，有利的是，甚至更可靠的相鄰信道占用的識別是可能的。
優選的是，在此，第一、然而優選地第二比較值也取決于第二被濾波的信號。
在一種另外的構型中，在復數值的帶通信號中包含的數據值被檢測，并且一旦二進制的占用信號信號化表示相鄰信道的占用時，該檢測中斷。通過一旦相鄰信道被識別為被占用時檢測過程的中斷，接收單元有利地在較早的時間點上對于檢測另外的數據又可供使用。
優選的是，該分析單元具有一個中值確定單元，它被構造用來實施對一個取決于該第一被濾波的信號的二進制信號的一些值的中值確定。
優選的是，該分析單元具有一個平均值確定單元，該平均值確定單元被構造用來實施對一個取決于該第一被濾波的信號的信號的一些值的平均值確定。
優選的是，該分析單元具有以下單元a)一個與該數字濾波器單元相連接的第一分析單元，該第一分析單元被構造用于產生一個第一二進制信號，其方式是該第一被濾波的信號的這些值單個地被分析，b)一個與該數字濾波器單元相連接的第二分析單元，該第二分析單元被構造用于產生一個第二二進制信號，其方式是該第一被濾波的信號的這些值借助平滑的加窗技術進行分析，c)一個與該第一分析單元和第二分析單元相連接的“或”門，該“或”門被構造用于通過該第一二進制信號與該第二二進制信號的邏輯“或”運算來產生該二進制的占用信號。
優選的是，該第一分析單元具有以下單元a)一個與該數字濾波器單元相連接的模形成單元，它被構造用于形成該第一被濾波的信號的這些值的模，b)一個與該模形成單元相連接的第一判定單元，它被構造用于將該第一被濾波的信號的這些值的模與一個第一比較值進行比較，并且這樣地產生該第一二進制信號，使得如果該第一被濾波的信號的相應值在模上超過該第一比較值，則該第一二進制信號采納邏輯1的值，或者如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。
優選的是，該第二分析單元具有一個中值確定單元，其被構造用于這樣地產生該第二二進制信號，使得該第二二進制信號的每個值都說明一個二進制的輔助信號的N個值的一個中值，其中N表示窗口長度并且所述二進制的輔助信號取決于該第一被濾波的信號。
優選的是，所述第二分析單元具有以下單元a)一個與該數字濾波器單元相連接的模形成單元，它被構造用于形成該第一被濾波的信號的這些值的模，b)一個與該模形成單元相連接的第二判定單元，它被構造用于將該第一被濾波的信號的這些值的模與一個第二比較值進行比較，并且這樣地產生該二進制的輔助信號，使得如果該第一被濾波的信號的相應值在模上超過該第二比較值，則該二進制的輔助信號采納邏輯1的值，或者如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值，c)一個與該第二判定單元相連接的窗口累加器，它被構造用于將該二進制的輔助信號的各N個值的平滑地累加，d)一個與該窗口累加器相連接的第三判定單元，它被構造用于這樣地產生該第二二進制信號，使得如果該相應地被累加的值超過一個基本上為N/2的值，則該第二二進制信號采納邏輯1的值，或者如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。
優選的是，a)該變換單元被構造，用于將該實數值的帶通信號轉變為一個第二基帶信號，b)該數字濾波器單元被構造，用于將該第二基帶信號這樣地濾波，使得由該相鄰信道部分影響的頻譜部分被抑制，并且用于提供一個第二被濾波的信號，c)該分析單元被構造，用于分析該第二被濾波的信號以及根據該被分析的第一被濾波的信號和該被分析的第二被濾波的信號產生該二進制的占用信號。
優選的是，其中該分析單元被構造用于設置一個取決于該第二被濾波的信號的第一比較值。
優選的是，其中該分析單元被構造用于設置一個取決于該第二被濾波的信號的第二比較值。
優選的是，所述裝置包含a)一個與該分析單元相連接的控制單元用于控制一個數據檢測單元，該數據檢測單元被構造用于檢測在該復數值的帶通信號中所包含的數據值，b)其中該控制單元被構造用于當所述二進制的占用信號信號化表示該相鄰信道的占用時，指示該數據檢測單元中斷當前的檢測過程。
本發明在以下借助在附圖的示意性示圖中說明的實施例進一步闡述。在此，圖1示出了帶有根據本發明的發送/接收裝置的根據IEEE802.15.4的“無線個人域網”(WPAN)的例子；圖2示出了帶有根據本發明的裝置的根據IEEE 802.15.4的發送/接收裝置的接收單元的實施例；圖3示出了圖2中的不同信號的模頻譜；以及圖4示出了圖2中的分析單元的實施例。
在附圖中，相同和功能相同的元件和信號—只要未另外說明—設置以相同的參考標號。
具體實施例方式
圖1示出了根據IEEE標準802.15.4的“無線個人域網”(WPAN)10的一個例子。其包括固定或移動設備形式的三個發送/接收裝置(收發器，TRX)11-13，它們借助無線電信號無線地交換信息。發送/接收裝置11是所謂的全功能設備，該全功能設備接管WPAN協調器的功能，而發送/接收裝置12、13是所謂的部分功能設備，它們被配置給全功能設備11，并且只能與其交換數據。除了在圖1中示出的星型網絡拓撲，在該網絡拓撲中雙向的數據傳輸僅僅在這些部分功能設備12、13的各一個和全功能設備11之間、而不能在部分功能設備12、13之間進行，該標準還設置了所謂的“對等(Peer-to-Peer)”拓撲，其中全部的全功能設備都可以分別與其它所有的全功能設備通信。
發送/接收裝置11-13分別包括天線14、與天線相連的發送單元(發射機，TX)15、與天線相連的接收單元(接收機，RX)16以及與發送單元和接收單元相連的控制單元(控制單元，CTRL)17用于控制發送單元和接收單元15、16。此外，發送/接收裝置11-13分別包括一個在圖1中未示出的、電池等形式的能量供給單元，用于單元15-17的能量供給，以及可能的另外的部件、如傳感器、執行器等等。
以下從這里出發，即數據傳輸在2.4GHz附近的ISM帶(工業、科研、醫學)中進行。如在說明書導言中所闡述的，IEEE 802.15.4在該頻帶中詳細說明了一共16個信道，間距分別是5MHz。對于250kbit/s的原始數據率，在這些信道中設置了碼片速率fC＝2Mchip/s的帶擴展(Spreading)以及偏置QPSK調制(四相相移鍵控)。
每個發送/接收裝置的發送單元15將各待發送的數據流根據IEEE802.15.4轉換為待由它們的天線14發射的無線電信號，其方式是各待發送的數據流首先被轉變為四比特寬的符號，并且它們被轉變為彼此相繼的PN序列(偽噪聲)。這些彼此相繼的PN序列接著—借助半正弦脈沖成形—被偏置QPSK調制(四相相移鍵控)，在頻譜上被推移到上述16個信道之一中，并且最后為了傳輸而被加強。每個發送/接收裝置在此都被分配一個另外的信道，使得每個信道在每個時刻上最多被一個發送/接收裝置占用。
每個發送/接收裝置的接收單元16將由其天線14接收的以及由一個第二發送/接收裝置的發送單元根據IEEE 802.15.4產生的無線電信號盡可能無誤地轉換為被發送的數據，其方式是被接收的無線電信號此外被濾波，被變換到基帶中，被解調并且數據被檢測(判定)。若檢測到一個完整的數據幀(PPDU)，則它為了根據MAC層的進一步的處理而被遞交給控制單元17。
除了有用信道部分、即由第二發送/接收裝置在所期望的信道中傳輸的發送信號，被接收的信號可具有相鄰信道部分，即由第三發送/接收裝置在頻譜相鄰的信道中傳輸的發送信號。若有用信道例如具有中心頻率fCH＝2440MHz，則最重要的相鄰信道的中心頻率基于信道柵(Kanalraster)根據IEEE 802.15.4位于fCH-5MHz＝2435MHz(“左邊的”相鄰信道)附近以及fCH+5MHz＝2445MHz附近。
相反，被接收的信號也可具有第三發送/接收裝置的相鄰信道部分，而沒有第二發送/接收裝置的有用信道部分。在這種情況下，接收單元16的任務在于，盡可能快地將相鄰信道識別為被占用并且結束檢測過程，以便盡可能早地又可用于可能的隨后的有用信道數據的檢測。
發送/接收裝置的發送單元15和接收單元16在此是(在圖1中未被示出的)集成電路、例如ASIC(專用集成電路)或ASSP(特殊應用標準產品)的部分，而控制單元17通過(同樣未被示出的)微控制器實現。有利的是，發送/接收裝置僅僅具有一個(例如作為ASIC或ASSP實施的)集成電路，其承擔發送單元15、接收單元16和控制單元17的功能。
圖2示出了接收單元(RX)16的框圖，其具有本發明的裝置20用于借助復數值的帶通信號識別相鄰信道被信號的占用。圖3示意性示出了圖2中的不同信號的模頻譜(Betragsspektren)。
根據圖2，接收單元16包含一個與天線14相連接的混合器單元21、一個連接在混合器單元21之后的、用于識別相鄰信道被信號占用的裝置20，以及與一個裝置20相連接的數據檢測單元26。借助由混合器單元21提供的復數值帶通信道xIFc，裝置20生成一個二進制的占用信號y，其說明，相鄰信道是否被信號占用。復數值的信號或者說用于傳輸復數值信號的線路連接在附圖中通過雙線箭頭示出。
裝置20具有以下的串聯連接的功能塊一個模擬濾波器單元(CHSEL)22，一個變換單元23，一個數字濾波器單元24和一個產生二進制的占用信號y的分析單元(EVAL)25。在此，模擬濾波器單元22在輸入側與混合器單元21相連接，而變換單元23具有一個與數據檢測單元26相連接的輸出端。
在一種第一優選的實施例中，變換單元23具有以下串聯連接的功能塊一個模擬/數字轉換器(ADC)30，一個第一混合器31，一個第一低通濾波器(TP1)32和一個第二混合器33。模擬/數字轉換器30在此在輸入側與模擬濾波器單元22相連接，而第二混合器33在輸出側與數字濾波器單元24相連接。第一低通濾波器32此外在輸出側與數據檢測單元26相連接。
根據第一實施例，數字濾波器單元24包括一個第二低通濾波器(TP2)34，其在輸入側與變換單元23的第二混合器33相連接以及在輸出側與分析單元25相連接。
在第二實施例中，變換單元23附加地具有一個第三混合器35以及數字濾波器單元24附加地具有一個第三低通濾波器(TP3)36。在此，第三混合器35在輸入側與第一低通濾波器32相連接以及在輸出側與第三低通濾波器36相連接，其輸出側地與分析單元25相連接。
在兩種實施例中，被構造用于檢測在復數值的帶通信號xIFc中包含的數據值的數據檢測單元26具有一個在輸入側與變換單元23的第一低通濾波器32相連接的解調單元27，一個連接在后面的相關單元28和一個連接在相關單元28之后的檢測單元29。
由天線14接收的實數值的無線電信號xRF，其-如上面參照圖1所描述的那樣-可具有一個有用信道部分和/或一個或多個頻譜間隔的相鄰信道部分，在混合器單元21中首先借助低噪聲放大器(LNA)放大并且通過多相濾波器(Polyphasenfilter)分解為同相分量(I)和正交分量(Q)。這樣形成的復數值的接收信號(具有實部I和虛部Q)接著借助兩個混合器轉變到中頻區域(Zwischenfrequenzbereich)中，并且這樣形成中頻信號xIFc(IF，中頻)。中頻信號xIFc是復數值的帶通信號。中頻信號xIFc的模頻譜|XIFc|在圖3a中示意性地被示出。由圖3a可以看出，由于轉變至中頻范圍，有用信道部分的中心頻率(所期望信道，DCH)位于中頻fIF＝2MHz附近，并且在頻譜中接下來的左邊的相鄰信道部分的中心頻率(左邊相鄰信道，LAC)位于fIF-5MHz＝-3MHz附近。為了簡化示圖，在圖3a中由此出發，即DCH部分和LAC部分的平均功率相同。由于2MHz的中頻fIF的值相對低，在圖2中示出的接收單元16被稱為“低IF”-接收單元。
作為信道選擇濾波器(CHSEL)起作用的模擬濾波器單元22推導出實數值的帶通信號xIFr，其方式是，復數值的帶通信號xIFc借助一個(復數的)三階的Butterworth濾波器被濾波并且僅僅形成被濾波的信號的實部。由此，模擬濾波器單元22可以被簡單地實現并且節省能量地被運行。優選的是，被濾波的信號的實部的值接著在濾波器單元22中借助所謂的限幅放大器(Limiter-Verstrkers)被放大并且這樣地被限制到最大值上，使得在模上，這些實部值不超過該最大值。
因為僅僅形成和進一步處理被濾波信號的實部，所以在圖2中示出的接收單元16被稱為“實數值的低IF”-接收單元。通過實部形成，隨后的功能塊的構造得到簡化并且由此整個接收單元顯著地簡化。這樣，有利地特別是，僅需要一個模數轉換器用于隨后的信號處理。
在圖3b中示意性地示出了實數值的帶通信號xIFr的模頻譜|XIFr|。通過實部形成，由左邊相鄰信道(LAC)產生的相鄰信道部分在頻譜上與有用信道部分(DCH)重疊，如在圖3b中借助具有兩個陰影線的那些區域可以看出的那樣。
變換單元23將實數值的帶通信號xIFr轉變為一個第一和一個第三基帶信號xBB1或者說xBB3以及可選附加地轉變為一個第二基帶信號xBB2，其中所有三個基帶信號是復數值的以及是數字的。首先，實數值的帶通信號xIFr通過模擬/數字轉換器30以優選為16Msps(百萬采樣每秒)的采樣率采樣并且以優選僅一個Bit的比特寬度來量化。所得到的實數值的、數字IF信號接著借助第一混合器31被推移到基帶中并且通過具有帶寬為2MHz的(復數)第一低通濾波器(TP1)32進行低通濾波。通過這種方式形成的第三基帶信號xBB3又具有一個有用信道部分(DCH)和/或一個相鄰信道部分(LAC)，如在圖3c中從其模頻譜|XBB3|示意性的示圖中可以看出的那樣。
第三基帶信號xBB3不但被輸送給在數據檢測單元26中的解調單元27，而且還輸送給第二混合器33。在數據檢測單元26中，在第三基帶信號xBB3的有用信道部分中包含的數據借助解調單元27、相關單元(PN解展頻器)28和檢測單元29被盡可能無誤地檢測。第二混合器33將第三基帶信號xBB3在頻譜上向左移動1.5MHz。這樣得到的第一基帶信號xBB1被輸送給數字濾波器單元24的(復數)第二低通濾波器(TP2)34。
數字濾波器單元24的第二低通濾波器(TP2)34這樣地將第一基帶信號xBB1濾波，使得由有用信道部分(DCH)所影響的頻譜部分被抑制，并且提供了復數值的第一被濾波的信號xLAC。該第一被濾波的信號xLAC的模頻譜|XLAC|在圖3d中示意性地被示出。可以看出的是，該信號僅僅具有相鄰信道部分(LAC)。優選的是，第二低通濾波器34由一個第一復數FIR-濾波器(有限脈沖響應)、一個降低因子2的采樣率縮減器(Abtastratenreduzierers)以及一個第二復數FIR-濾波器的串聯電路構成，使得總體得到簡單構造的、具有帶寬為大約0.5MHz的低通濾波器。
分析單元25分析該第一被濾波的信號xLAC，并且根據所分析的第一被濾波信號產生二進制的占用信號y，用于說明相鄰信道的占用。這種分析單元在以下參照附圖4來描述。
根據圖2，裝置20此外還具有一個與分析單元25和數據檢測單元26相連接的控制單元(CTL)37，二進制的占用信號y被輸送給它。控制單元37根據二進制的占用信號y這樣地控制數據檢測單元26，使得一旦二進制的占用信號y指明(信號化表示)相鄰信道的占用時，當前的檢測過程中斷或者說離開接收模式，并且切換到“聽模式”，在其中接收單元16重新檢驗一個IEEE 802.15.4-信號的存在。為此，控制單元37優選地與數據檢測單元26相連接，如果數據檢測單元26被控制單元37指示這樣做時，則該數據檢測單元直接地結束當前的接收過程，也就是說當前接收的幀的數據被拒絕。由此，LAC-幀從接收單元16至控制單元17的傳輸停止，這一方面使得能夠實現發送/接收裝置的節省能量的運行，并且另一方面使得接收單元16在一個更早的時間點上又準備好接收在有用信道(DCH)中的數據幀。
根據第二實施例，變換單元23附加地生成一個第二基帶信號xBB2，其方式是將第三基帶信號xBB3借助第三混合器35在頻譜上向右移動0.5MHz。數字濾波器單元24的、優選類似于第二低通濾波器34地實現的(復數)第三低通濾波器36，這樣地對第二基帶信號xBB2進行濾波，使得由左相鄰信道(LAC)所影響的頻譜部分被抑制，并且提供了一個復數值的第二被濾波的信號xDCH。第二被濾波的信號xDCH的模頻譜|XDCH|在圖3e中被示意性地示出。可以看出的是，該信號僅僅具有有用信道部分(DCH)。在第二實施例中，分析單元25不但分析出第一被濾波的信號xLAC，而且還分析出第二被濾波的信號xDCH，并且根據兩個被分析出的信號產生一個二進制的占用信號y用于說明相鄰信道的占用。這種分析單元同樣在下面參照附圖4描述。
圖4示出了由圖2的分析單元(EVAL)的框圖。根據第一實施例，分析單元25具有一個第一分析單元41，一個第二分析單元42和一個“或”門43。這兩個分析單元41和42在輸入側與圖2中的第二低通濾波器(TP2)34相連接，并且在輸出側與“或”門43的兩個輸入端相連接。在“或”門43的相當于分析單元25的輸出端的輸出端上，二進制的占用信號y被提取。
第一分析單元41生成第一二進制信號y1，其方式是第一被濾波的信號xLAC的值被單個地分析，即對于第一二進制信號y1的每個值都恰好分析出第一被濾波的信號xLAC的一個值(即當前值)，使得進行當前值分析。第二分析單元42生成一個第二二進制信號y2，其方式是第一被濾波的信號xLAC的值借助平滑的(gleitenden)加窗技術被分析，即對于第二二進制信號y2的每個值，分析出第一被濾波的信號xLAC的多個值(即當前的以及以前的值)，這樣進行“帶記憶”的分析。“或”門43最后生成二進制的占用信號y，方式是第一二進制信號y1與第二二進制信號y2進行“或”邏輯運算。
第一分析單元41包含一個在輸入側與圖2中的第二低通濾波器(TP2)34相連接的模形成單元44和一個連接在后面的第一判定單元45，該判定單元在輸出側與“或”門43的一個第一輸入端相連接。首先在模形成單元44中形成第一被濾波的信號xLAC的值的模|xLAC|。接著在第一判定單元45中，將這些模|xLAC|與一個第一比較值V1進行比較，并且第一二進制信號y1被這樣地產生，使得如果第一被濾波的信號xLAC的相應值在模上超過第一比較值V1，則該第一二進制信號y1采納邏輯1的值，或者說如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。在一種優選的實施形式中，比較值V1是一個閾值，該閾值有利地被確定在第一被濾波的信號xLAC的值的最大可能的模的大約75-95％范圍內的值上。
第二分析單元42具有以下的串聯的功能塊該模形成單元44，一個第二判定單元46，以及由一個帶有連接在后面的第三判定單元49的窗口累加器(Fensterakkumulator)48構成的中值確定單元47，其中該中值確定單元47或者說第三判定單元49在輸出側與“或”門43的第二輸入端相連接。
在第二判定單元46中，第一被濾波的信號的值的、在模形成單元44中形成的模|xLAC|與一個第二比較值V2進行比較，并且這樣地產生一個二進制的輔助信號h，即如果第一被濾波的信號xLAC的相應值在模上超過第二比較值V2，則該輔助信號采納邏輯1的值，或者說如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。在一種優選的實施形式中，比較值V2是一個閾值，該閾值有利地大致被確定在由第一被濾波的信號xLAC的值的最小和最大可能的模的平均值上。
中值確定單元47這樣地產生第二二進制信號y2，使得第二二進制信號y2的每個值都說明了該二進制的輔助信號h的N個值的一個中值，其中N表示窗口長度。為此，窗口累加器48平滑地分別將二進制的輔助信號h的N個值累加，由此在第三判定單元49中可這樣地產生第二二進制信號y2，使得如果相應的累加的值超過大致為N/2的一個值時，則該第二二進制信號采納邏輯1的值，或者說如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。優選的是，窗口長度被選為N＝16。
替代窗口累加器48也可以設置平均值確定單元，該平均值確定單元將二進制的輔助信號h的值(必要時加權地或在RMS平均值的意義上)平滑地進行平均，以便產生第三判定單元49的輸入信號。也可以設置更昂貴的、非二進制的平均值確定單元，它直接地將第一被濾波的信號的值的這些模|xLAC|平均，以便產生第三判定單元49的輸入信號。
根據第二實施例，分析單元25不但分析第一被濾波的信號xLAC而且分析在第二輸入端上的第二被濾波的信號xDCH，并且根據兩個被分析的信號產生二進制的占用信號y。優選的是，分析單元25為了該目的而附加地包含一個比較值確定單元(VDET)50，該比較值確定單元在輸入側與第三低通濾波器36相連接以及在輸出側與第一判定單元45和第二判定單元46相連接，并且基于第二被濾波的信號xDCH確定取決于該信號的比較值V1和V2。為了確定比較值V2，第二被濾波的信號xDCH例如在模上被平均(未加權的/加權的平均，RMS平均，中值確定，等等)，而為了確定比較值V1，例如僅將xDCH的值的、按照模最大的三分之一在模上平均。
雖然本發明在前面借助實施例被描述，但其并不局限于此，而是可以以多種方式修改。這樣，本發明例如既不局限于WPAN本身，也不局限于根據IEEE 802.15.4的WPAN或那里說明的帶擴展方法、調制方法、頻帶、比特率、字符率和碼片速率以及其階數等等，也不局限于中頻、采樣頻率、濾波器帶寬類型和階數等等的所說明的值。本發明而是可以有利地被應用于不同的無線或有線的FDMA通信系統中。
參考標號表10數據傳輸系統/根據IEEE標準802.15.4的“無線個人域網”(WPAN)11-13 發送/接收裝置(收發機，TRX)14天線
15發送單元(發送器，TX)16接收單元(接收器，RX)17控制單元(CTRL)20用于識別相鄰信道占用的裝置21混合器單元22模擬濾波器單元(CHSEL)23變換單元24數字濾波器單元25分析單元(EVAL)26數據檢測單元27解調單元(DEMOD)28相關單元(COR)29檢測單元(DET)30模擬/數字轉換器(ADC)31第一混合器32第一低通濾波器(TP1)33第二混合器34第二低通濾波器(TP2)35第三混合器36第三低通濾波器(TP3)37控制單元(CTL)41，42第一或第二分析單元43“或”門44模形成單元45，46第一或第二判定單元47中值確定單元
48窗口累加器49第三判定單元50比較值確定單元ADC 模擬/數字轉換器AKK 累加器BB基帶BP帶通濾波器CHSEL 信道選擇濾波器COR 相關單元，解展頻器CTL 控制單元CTRL 控制單元DEMOD 解調器DET 檢測器EVAL 分析單元FDMA 頻分多路復用(頻分復用方法)FIR 有限脈沖響應IF中頻ISM 工業、科研、醫療(2.4GHz附近的頻帶)LAC 左相鄰信道LNA 低噪音放大器MAC 媒體訪問控制MPDU MAC協議數據單元MSDU MAC
QPSK 四相相移鍵控RF射頻RMS 均方根RX接收單元TP低通濾波器TRX 發送/接收裝置，收發機TX發送單元VDET 比較值確定單元WPAN 無線個人域網|x| 量x的(絕對值)模fC碼片時鐘(＝1/TC)fCH 信道的中心頻率fIF 中頻fRF 射頻h 進制的輔助信號N 窗口長度TC碼片周期(＝1/fC)V1，V2第一或第二比較值xBB1，xBB2第一或第二基帶信號xBB3 第三基帶信號XBB3 信號xBB3的頻譜xDCH 第二被濾波的信號XDCH 信號xDCH的頻譜xIFc 復數值的帶通/中頻信號XIFc 信號xIFc的頻譜xIFr 實數值的帶通/中頻信號
XIFr 信號xIFr的頻譜xLAC 第一被濾波的信號XLAC 信號xLAC的頻譜xRF 無線電信號y 二進制的占用信號y1，y2第一或第二二進制信號。
權利要求
1.借助一個具有一個有用信道部分和/或一個相鄰信道部分的、復數值的帶通信號(xIFc)來識別一個相鄰信道被信號占用的方法，具有以下步驟a)導出一個實數值的帶通信號(xIFr)，其方式是該復數值的帶通信號(xIFc)被濾波并且由被濾波的信號形成實部，b)將該實數值的帶通信號(xIFr)轉變為一個第一基帶信號(xBB1)，c)對該第一基帶信號(xBB1)進行濾波，使得被該有用信道部分影響的頻譜部分被抑制，并且提供一個第一被濾波的信號(xLAC)，d)對該第一被濾波的信號(xLAC)進行分析，并且根據該被分析的第一被濾波的信號產生一個二進制的占用信號(y)，用于說明該相鄰信道的占用。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，該第一被濾波的信號(xLAC)的所述分析包括對一個取決于該第一被濾波的信號(xLAC)的二進制信號的一些值的中值確定。
3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于，該第一被濾波的信號(xLAC)的所述分析包括一個取決于該第一被濾波的信號的信號的一些值的平均值確定。
4.根據權利要求1至3之一的方法，其特征在于，該第一被濾波的信號(xLAC)的所述分析包括以下步驟a)產生一個第一二進制信號(y1)，其方式是該第一被濾波的信號(xLAC)的這些值單個地被分析，b)產生一個第二二進制信號(y2)，其方式是該第一被濾波的信號(xLAC)的這些值借助于平滑的加窗技術(Fensterung)被分析，c)通過該第一二進制信號(y1)與該第二二進制信號(y2)的邏輯“或”運算而產生該二進制的占用信號(y)。
5.根據權利要求4的方法，其特征在于，該第一被濾波的信號(xLAC)的這些值單個地被分析，其方式是將這些值在模上與一個第一比較值(V1)進行比較，并且如果該第一被濾波的信號(xLAC)的相應值在模上超過該第一比較值(V1)，則該第一二進制信號(y1采納邏輯1的值，或者如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。
6.根據權利要求5的方法，其特征在于，該第一比較值(V1)是一個閾值。
7.根據權利要求4至6之一的方法，其特征在于，該第二二進制信號(y2)的每個值都說明了一個二進制的輔助信號(h)的N個值的一個中值，其中N表示窗口長度并且該二進制的輔助信號(h)取決于該第一被濾波的信號(xLAC)。
8.根據權利要求7的方法，其特征在于，將該第一被濾波的信號(xLAC)的這些值在模上與一個第二比較值(V2)進行比較，并且如果該第一被濾波的信號(xLAC)的相應值在模上超過該第二比較值(V2)，則該二進制的輔助信號(h)采納邏輯1的值，而如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。
9.根據權利要求8的方法，其特征在于，該第二比較值(V2)是一個閾值。
10.根據前述權利要求之一的方法，具有以下步驟a)將該實數值的帶通信號(xIFr)轉變為一個第二基帶信號(xBB2)，b)對該第二基帶信號(xBB2)進行濾波，使得被該相鄰信道部分影響的頻譜部分被抑制，并且提供一個第二被濾波的信號(xDCH)，c)對該第二被濾波的信號(xDCH)進行分析并且根據該被分析的第一被濾波的信號及該被分析的第二被濾波的信號來產生該二進制的占用信號(y)。
11.根據引用權利要求5的權利要求10的方法，其中該第一比較值(V1)取決于該第二被濾波的信號(xDCH)。
12.根據引用權利要求8的權利要求10的方法，其中該第二比較值(V2)取決于該第二被濾波的信號(xDCH)。
13.根據前述權利要求之一的方法，具有以下步驟a)檢測這些被包含在該復數值的帶通信號(xIFc)中的數據值(d)，b)一旦該二進制的占用信號(y)信號化表示該相鄰信道的占用，則中斷所述檢測步驟。
14.借助一個具有一個有用信道部分和/或一個相鄰信道部分的復數值的帶通信號(xIFc)來識別一個相鄰信道被信號占用的裝置(20)，包括a)一個模擬的濾波器單元(22)，它被構造用于導出一個實數值的帶通信號(xIFr)，其方式是該復數值的帶通信號(xIFc)被濾波，并且由該被濾波的信號形成實部，b)一個與該模擬的濾波器單元(22)相連接的變換單元(23)，它被構造用于將該實數值的帶通信號(xIFr)轉變為一個第一基帶信號(xBB1)，c)一個與該變換單元(23)相連接的數字濾波器單元(24)，它被構造用于對該第一基帶信號(xBB1)這樣地進行濾波，使得被該有用信道部分影響的頻譜部分被抑制，并且提供一個第一被濾波的信號(xLAC)，d)一個與該數字濾波器單元(24)相連接的分析單元(25)，它被構造用于對該第一被濾波的信號(xLAC)進行分析，并且根據被該分析的第一被濾波的信號產生一個二進制的占用信號(y)，用于說明該相鄰信道的占用。
15.根據權利要求14的裝置，其特征在于，該分析單元(25)具有一個中值確定單元(47)，它被構造用來實施對一個取決于該第一被濾波的信號(xLAC)的二進制信號的一些值的中值確定。
16.根據權利要求14或15的裝置，其特征在于，該分析單元(25)具有一個平均值確定單元，該平均值確定單元被構造用來實施對一個取決于該第一被濾波的信號(xLAC)的信號的一些值的平均值確定。
17.根據權利要求14至16之一的裝置，其特征在于，該分析單元(25)具有以下單元a)一個與該數字濾波器單元(24)相連接的第一分析單元(41)，該第一分析單元被構造用于產生一個第一二進制信號(y1)，其方式是該第一被濾波的信號(xLAC)的這些值單個地被分析，b)一個與該數字濾波器單元(24)相連接的第二分析單元(42)，該第二分析單元被構造用于產生一個第二二進制信號(y2)，其方式是該第一被濾波的信號(xLAC)的這些值借助平滑的加窗技術進行分析，c)一個與該第一分析單元(41)和第二分析單元(42)相連接的“或”門(43)，該“或”門被構造用于通過該第一二進制信號(y1)與該第二二進制信號(y2)的邏輯“或”運算來產生該二進制的占用信號(y)。
18.根據權利要求17的裝置，其特征在于，該第一分析單元(41)具有以下單元a)一個與該數字濾波器單元(24)相連接的模形成單元(44)，它被構造用于形成該第一被濾波的信號(xLAC)的這些值的模(|xLAC|)，b)一個與該模形成單元(44)相連接的第一判定單元(45)，它被構造用于將該第一被濾波的信號的這些值的模(|xLAC|)與一個第一比較值(V1)進行比較，并且這樣地產生該第一二進制信號(y1)，使得如果該第一被濾波的信號(xLAC)的相應值在模上超過該第一比較值(V1)，則該第一二進制信號(y1)采納邏輯1的值，或者如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。
19.根據權利要求17或18的裝置，其特征在于，該第二分析單元(42)具有一個中值確定單元(47)，其被構造用于這樣地產生該第二二進制信號(y2)，使得該第二二進制信號(y2)的每個值都說明一個二進制的輔助信號(h)的N個值的一個中值，其中N表示窗口長度并且所述二進制的輔助信號(h)取決于該第一被濾波的信號(xLAC)。
20.根據權利要求19的裝置，其特征在于，所述第二分析單元(42)具有以下單元a)一個與該數字濾波器單元(24)相連接的模形成單元(44)，它被構造用于形成該第一被濾波的信號(xLAC)的這些值的模(|xLAC|)，b)一個與該模形成單元(44)相連接的第二判定單元(46)，它被構造用于將該第一被濾波的信號的這些值的模(|xLAC|)與一個第二比較值(V2)進行比較，并且這樣地產生該二進制的輔助信號(h)，使得如果該第一被濾波的信號(xLAC)的相應值在模上超過該第二比較值(V2)，則該二進制的輔助信號(h)采納邏輯1的值，或者如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值，c)一個與該第二判定單元(46)相連接的窗口累加器(48)，它被構造用于將該二進制的輔助信號(h)的各N個值的平滑地累加，d)一個與該窗口累加器(48)相連接的第三判定單元(49)，它被構造用于這樣地產生該第二二進制信號(y2)，使得如果該相應地被累加的值超過一個基本上為N/2的值，則該第二二進制信號(y2)采納邏輯1的值，或者如果情況不是這樣，則采納邏輯0的值。
21.根據權利要求14至20之一的裝置，其特征在于，a)該變換單元(23)被構造，用于將該實數值的帶通信號(xIFr)轉變為一個第二基帶信號(xBB2)，b)該數字濾波器單元(24)被構造，用于將該第二基帶信號(xBB2)這樣地濾波，使得由該相鄰信道部分影響的頻譜部分被抑制，并且用于提供一個第二被濾波的信號(xDCH)，c)該分析單元(25)被構造，用于分析該第二被濾波的信號(xDCH)以及根據該被分析的第一被濾波的信號和該被分析的第二被濾波的信號產生該二進制的占用信號(y)。
22.根據引用權利要求18的權利要求21的裝置，其中該分析單元(25)被構造用于設置一個取決于該第二被濾波的信號(xDCH)的第一比較值(V1)。
23.根據引用權利要求20的權利要求21的裝置，其中該分析單元(25)被構造用于設置一個取決于該第二被濾波的信號(xDCH)的第二比較值(V2)。
24.根據權利要求14至23之一的裝置，包含a)一個與該分析單元(25)相連接的控制單元(37)用于控制一個數據檢測單元(26)，該數據檢測單元被構造用于檢測在該復數值的帶通信號(xIFc)中所包含的數據值(d)，b)其中該控制單元(37)被構造用于當所述二進制的占用信號(y)信號化表示該相鄰信道的占用時，指示該數據檢測單元(26)中斷當前的檢測過程。
25.發送/接收裝置(11-13)，特別是用于根據IEEE-標準802.15.4在2.4GHz頻帶中的數據傳輸系統(10)，包含一個天線(14)以及一個與該天線相連接的接收單元(16)，用于接收特別是根據IEEE802.15.4的數據，具有根據權利要求14至24之一的用于識別相鄰信道的占用的裝置(20)。
26.集成電路，特別是用于根據權利要求25的發送/接收裝置，具有根據權利要求14至24之一的裝置(20)。
全文摘要
本發明涉及借助一個具有有用信道部分和/或相鄰信道部分的復數值帶通信號來識別相鄰信道被信號占用的方法。根據本發明，a)推導一個實數值的帶通信號，其方式是該復數值的帶通信號被濾波并且由該被濾波的信號形成實部，b)將該實數值的帶通信號轉變為一個第一基帶信號，c)對該第一基帶信號進行濾波，使得被有用信道部分影響的頻譜部分被抑制，以及d)分析該第一被濾波的信號并且根據被該分析的第一被濾波的信號產生一個二進制的占用信號，用于說明相鄰信道的占用。本發明此外還涉及相應的用于占用識別的裝置，以及具有這種裝置的發送/接收裝置和集成電路。
文檔編號H04L25/03GK1960201SQ20061012807
公開日2007年5月9日 申請日期2006年9月1日 優先權日2005年9月1日
發明者迪爾克·亨切爾, 埃里克·薩克塞, 米夏埃爾·施密特 申請人:Atmel德國有限公司