CN1489805A - 自适应阵列装置、自适应阵列方法及程序 - Google Patents

Abstract

本发明的自适应阵列装置(100)是一种进行为了使由加权值加权了的信号和所期望信号之间的误差变小而反复实施基于规定运算的加权值的更新以便使该加权值向最佳值收敛的处理的装置，参数控制部(71)判定已被更新了的加权值的收敛程度是否变高，依据判定结果，变更接收加权计算部(72)所进行的上述规定运算中的决定上述加权值的更新比率的步长。利用这种结构，提高了加权值算出中的稳定性和收敛速度，加权值收敛为最佳值。

Description

自适应阵列装置、自适应阵列方法及程序

技术领域

本发明涉及利用自适应阵列方式进行空分多址的自适应阵列装置。

背景技术

近年来，随着移动通信用户加入数的增加，扩大覆盖各无线基站的小区的容纳能力，已成为课题。适用于这个课题的多路复用通信技术之一，有空分多址(SDMA：Space Division Multiple Access)。

所谓空分多址，是无线基站在同一时刻，以同一频率将空间分割，与多个移动站分别进行通信的方式。空间分割是通过无线基站对各个移动站形成最佳方向图来实现的。方向图是表示被发射或被接收的电波，在哪个方向，以多大强度被发射或被接收的图。

无线基站作为形成方向图的机构，设置自适应阵列装置。自适应阵列装置，主要由多个天线和DSP(数字信号处理器)构成，通过，将被各天线发射或接收的各信号的振幅和相位，以适当的值进行加权，自由地形成方向图，进行信号的收发送。这里，把用于加权的各值称为权重信号，把用于形成一个方向图的权重信号的集合，称为权向量。

自适应阵列装置，追随信号到来方向的未知移动站，形成最佳的方向图。其工作原理之一，有最小均方误差(Minimum Mean SquareError：MMSE)法。MMSE必须有参照信号，所谓参照信号，是作为由被接收的各信号的加权，而得到的信号的目标的信号。使用了MMSE的自适应阵列装置，按照使参照信号和通过加权而得到的信号之间的差成为最小的原则来决定权向量。如果这样，使用这个权向量而被形成的方向图，对于要接收的移动站信号，就成为最佳的方向图。

另外，在作为其它多路复用通信技术的时分多址复用通信(TDMA/TDD：Time Division Multiple Access/Time DivisionDuplex)的情况下，各时隙，将前置码和唯一字等接收侧已知的位组合，包含在时隙的先头部分。其它部分，则是本体部分的信号等。

因此，在将时分多址复用通信与使用了MMSE的空分多址组合起来，进行通信的情况下，自适应阵列装置，能将前置码和唯一字等作为参照信号使用。

更具体讲，自适应阵列装置，最初设定适当的权向量为初始值，比较前置码和唯一字等参照信号与用权向量加权而得到的实际信号之间的误差，变动调整权向量的值，使它们之间的误差最小。如以位组合的符号单位，重复这种操作，则随着时间的流过，权向量的值收敛为一定值，本体部分的信号，由已收敛的权向量加权后被抽出。接收前置码、唯一字等已知的位组合后，自适应阵列装置识别被抽出的信号，假定识别结果的符号是正确的话，将该识别结果用作参照信号。

上面对以往的自适应阵列装置进行了说明，但以往的自适应阵列装置，存在权向量收敛稳定性低或收敛慢的问题。这里，稳定性低是指权向量的值振荡而稳定不到一定的值，收敛慢，意味着权向量从初始值设定，到收敛，需要长的时间。

其原因之一，是在权向量算出的算法中，收敛的稳定性和收敛速度相对立，难以使两者同时提高。例如，作为MMSE代表性的算法，LMS(Least Mean Square)算法，当快速收敛时，收敛后的稳定性变坏，当提高稳定性时，收敛速度变慢。

其原因之二，是在于作为权向量初始值的设定值的确定。在初始值设为固定的以往的自适应阵列装置的情况下，为收敛到最佳值，则需要时间，实际上，常常不能充分收敛。

图6(a)和图6(b)，示出误差曲线。实际上，权向量是多维的，误差也成为多维空间内的曲面，为了简单起见，将权向量作为一维向量图示出来。用LMS和作为其它MMSE的算法的RLS(RecursiveLeast-Square)算法，在该误差曲线变小的方向上，逐次更新权向量。

如图6(a)所示，Winit(A)那样的初始值，由于与最佳值Wopt相近，因此，收敛到最佳值Wopt需要的时间短，而Winit(B)那样的初始值，与最佳值Wopt相差大，因此，收敛到最佳值Wopt需要长的时间。在一律使用同一初始值的情况下，通常，由于其初始值远离最佳值，所以收敛到最佳值需要长的时间。

一方面，在从前一个符号算出的权向量作为初始值的情况下，该权向量是以误差变小方向为目标的着落点，成为局部最小值的可能性高。

如图6(b)所示，由于噪声等的影响，经验性地弄清了Winit有陷入局部性最小值的情况。在这种情况下，是无法从这里翻越过去的，无论花多长时间也不能收敛为全局性的最小值即最佳值Wopt。

另外，RLS虽然具有收敛快的优点，但作为缺点，当最初含有误差时，该误差会通过逐次计算而被扩大。从而，利用最终符号而得到的加权值中，在含有误差多的情况下，用RLS，在其下一个的接收中，有得到完全荒谬的加权值的情况。

发明内容

本发明的第一目的在于提供能通过改善权向量的算法，提高权向量算出的稳定性和收敛速度，使权向量收敛为最佳值的自适应阵列装置、自适应阵列方法以及程序。

另外，本发明的第二目的在于提供能通过改善权向量的初始值的设定方法，提高权向量算出的稳定性和收敛速度，使权向量收敛为最佳值的自适应阵列装置、自适应阵列方法以及程序。

达成上述第一目的的自适应阵列装置，是进行为了使由加权值加权了的信号和所期望信号之间的误差变小而反复进行基于规定运算的加权值的更新以便使该加权值向最佳值收敛的处理的自适应阵列装置，其具备：判定单元，其判定已被更新了的加权值对上述最佳值的收敛程度是否变高；变更单元，其依据上述判定单元的判定结果，变更在上述规定运算中的决定上述加权值更新比率的步长。

还可以构成为：上述自适应阵列装置具有多个天线，上述判定单元在加权值的更新次数达到相当于天线根数的2倍时，判定上述收敛程度变高，上述变更单元在判定上述收敛程度变高时，将上述步长从第1值变更为更新比率比第1值小的第2值。

基于这种构成，能在更新次数达到天线根数的2倍前，以比更新程度的高值高的速度收敛，从而缩短达到收敛的时间，在更新次数达到天线根数的2倍后，以更新程度的低值收敛，从而能提高收敛的稳定性。

还可以构成为：上述判定单元在上述被合成的信号和上述所期望的信号之间的误差变得比规定值小的情况下，判定上述收敛程度变高，上述变更单元在判定上述收敛程度变高时，将上述步长从第1值变更为更新比率比第1值小的第2值。

基于这种构成，能在更新次数达到天线根数的2倍前，以比更新程度的高值高的速度收敛，从而缩短达到收敛的时间，在更新次数达到天线根数的2倍后，以更新程度的低值收敛，从而能提高收敛的稳定性。

还可以构成为：上述判定单元在逐次被更新的频偏的收敛程度变得比规定值小的情况下，判定上述加权值的收敛程度变高，在判定上述收敛程度变高时，将上述步长从第1值变更为更新比率比第1值小的第2值。

基于这种构成，能在更新次数达到天线根数的2倍前，以比更新程度的高值高的速度收敛，从而缩短达到收敛的时间，在更新次数达到天线根数的2倍后，以更新程度的低值收敛，从而能提高收敛的稳定性。

还可以构成为：上述变更单元还在判定上述权向量的收敛程度变高时，将决定频偏的更新比率的第2步长从第3值变更为更新比率比第3值小的第2值。

进一步可以构成为：上述判定单元在上述误差的相位成分变得比规定值的相位成分小时，判定上述收敛程度变高。

达成上述第2目的的上述自适应阵列装置，可以具备：接收响应向量计算单元，其算出在时分收发信的周期中的前一个接收时隙的接收响应向量；基于上述接收响应向量，算出上述接收时隙的权向量的单元；初始值设定单元，其设定上述前一个接收时隙的权向量作为用于计算当前接收时隙的权向量的初始值。

这样，因为由前一个接收时隙的维纳解算出的权向量被设定为用于逐次计算权向量的初始值，所以能在短时间内收敛为最佳的加权值。

上述自适应阵列装置还可以具备：接收响应向量计算单元，其算出在时分收发信的周期中的前一个接收时隙的接收响应向量；从上述接收响应向量算出相关矩阵的单元；初始值设定单元，其设定上述相关矩阵作为用于计算当前接收时隙的权向量的初始值。

这样，因为前一个接收帧的误差成分少的相关矩阵被设定为用于逐次计算权向量的初始值，所以能在短时间内收敛为最佳的加权值。

进一步可以构成为：上述初始值设定单元取代上述已算出的相关矩阵，设定在上述相关矩阵的对角元素上相加规定值而修正过的矩阵作为初始值。

这样，由于在相关矩阵的对角元素上加了规定量，所以能提高收敛性。

附图说明

图1是示出无线基站的主要部分(自适应阵列装置)构成的框图。

图2是TDMA/TDD帧的说明图。

图3是示出由信号处理部算出初始值的处理顺序的流程图。

图4是示出由加权计算部算出权向量的处理顺序的流程图。

图5(a)示出用相关矩阵运算器3 03算出的相关矩阵的初始值P(0)的一例。

图5(b)示出被修正了的相关矩阵的初始值P′(0)。

图6(a)、(b)示出误差曲线。

实施方式

下面利用附图对本发明的实施方式进行说明

《无线基站100的结构》

图1是示出无线基站100的主要部分(相当于自适应阵列装置部分)结构的框图。

同图中，无线基站100是由天线11～14，无线部20，信号处理部38构成。

无线部20是由切换接收和发送的切换部21～24，将通过天线11～14接收的高频信号变换成低频信号输出到信号处理部38的接收部31～34，将由信号处理部38输入的低频信号变换成高频信号并放大后输出到天线11～14的发送部61～64所构成。

信号处理部38是以可编程的数字信号处理器为中心而构成的，并实行对利用时分多址和空分多址进行多路复用通信的各移动站和无线基站100之间的每一呼叫的信号处理。

这里利用图2对多路复用通信进行说明。

图2示出将时间轴划分成5ms的作为收发信周期单位的TDMA/TDD帧，分别由625μs的4个发送时隙(T0～T3)和4个接收时隙(R0～R3)构成。利用这种结构，无线基站100使用各发送时隙，将5ms间的信息压缩到625μs向最大4个移动站发送，在其2.5ms以后的各接收时隙，从各移动站接收被压缩成625μs的5ms部分的信息。进而，无线基站100在各时隙，利用自适应阵列方式与2个移动站进行空分多址。利用这样的时分多址和空分多址，无线基站100能够进行与多个移动站之间的多路复用通信，例如，在收发信时隙T0和R0，进行与移动站1和移动站2之间的通信、在收发信时隙T1和R1，进行与移动站3和移动站4之间的通信。

信号处理部38是实现这样多路复用通信的信号处理部，在TDMA/TDD帧的各时隙，进行对于2个移动站的收发信信号的信号处理。

《信号处理部38的详细结构》

图1的信号处理部38示出功能性结构，由用户I信号处理部39，用户II信号处理部40和加法器56～59构成。

用户I信号处理部39在接收时隙，通过用所规定的权重信号，加权由接收部31～34输入的4个信号，抽出从移动站发送到无线基站100的信号，另外，在其2.5ms后的发送时隙，通过用与接收时相同的权重信号，加权由无线基站100发送到移动站的信号，分配并输出给发送部61～64，其详细内容后面叙述。

用户II信号处理部40，是对与用户I信号处理部39所处理的移动站不同的移动站，进行与用户I信号处理部39相同的处理。

加法器56～59在发送时隙，将通过用户I信号处理部39和用户II信号处理部40分配并输出的信号，按发送部61～64进行归纳加算后，输出到发送部61～64。

《用户I信号处理部39的详细结构》

用户I信号处理部39由乘法器41～44，加法器45，解调电路46，自适应处理器70，调制电路55和乘法器51～54所构成。

乘法器41～44和加法器45在接收时隙，将来自接收部31～34的各信号用由接收加权计算部72算出的各权重信号进行加权合成。

解调电路46将从加法器45输出的、已被加权合成后的符号波形信号进行解调，输出比特串。

调制电路55在发送时隙，将应发送的比特串调制成符号波形信号。

乘法器51～54将权重信号与被调制电路55调制过了的信号相乘后输出。该权重信号与在前面的接收时隙算出的权重信号的值相同。

自适应处理器70是本发明的中心结构要素，在接收时隙，为使由乘法器41～44以及加法器45加权合成的信号与参照信号的误差成为最小而不断更新权重信号，并将权重信号提供给乘法器41～44。另外，在发送时隙，将在2.5ms以前的接收时隙被算出的权重信号提供给乘法器51～54。

这里的参照信号是成为被加权合成后的信号的目标的信号。在接收时隙的前半部分，由移动站发送的前置码和唯一字等已知的信号串成为参照信号，在后半部分，由加权合成后通过解调电路46解调了的信号串成为参照信号。

《自适应处理器70的详细结构》

自适应处理器70，由再调制电路47，存储器48，切换开关49，计数器50，参数控制部71，接收加权计算部72，相关矩阵运算器303，初始加权运算器304，接收响应向量计算机305以及初始值存储器309构成。

再调制电路47，将来自解调电路46的比特串再调制成符号波形信号后输出到切换开关49。该信号被计算权重信号的接收加权计算部72用作参照信号使用。

存储器48存储前置码和唯一字等已知的位组合，在切换开关49为通路时，输出该位组合的符号波形。已知的位组合除前置码和唯一字以外，例如在PHS(Personal Handyphone System)标准的情况下，还有斜坡位，起动符号等。存储器48存储这些中的一部分或全部，并输出其符号波形。该信号也同样被接收加权计算部72用作为参照信号使用。

计数器50计数由再调制电路47或存储器48输入到切换开关49的符号波形信号的符号数目。

切换开关49，利用计数器50的计算次数，来区别在接收时隙的信号构成中，已知的位组合被接收的期间和其它信号被接收的期间，在已知的位组合期间，选择来自存储器48的输出，在这以外的期间，选择来自再调制电路47的输出，将这些输出，输出给接收加权计算部72。

参数控制部71，按照逐次被更新的权重信号收敛到理想的权重信号的程度，变更用于决定权重信号更新比率的各种参数。更详细的说明将在下面给出。

接收加权计算部72，算出供给乘法器41～44和乘法器51～54的权重信号。具体讲，就是在接收时隙，在位组合被接收期间，将最初作为权重信号初始值的被存储在初始值存储器309中的值，供给到乘法器41～44。其结果，通过乘法器41～44以及加法器45，将被加权合成的信号，输入到接收加权计算部72，因此，接收加权计算部72，算出已被加权合成的信号和来自存储器48，通过切换开关49而被输入的参照信号之间的误差，修正初始值的权重信号，使误差为最小，算出新的权重信号，再供给乘法器41～44。通过这样在单位时间反复进行权重信号的更新，到已知的位组合全部接收完了时，权重信号收敛为几乎理想的值。在接收完了已知位组合后，接收加权计算部72，算出被加权合成的信号和来自再调制电路47，通过开关而被输入的信号之间的误差，并基于该误差，进行权重信号的微细调整。

《初始值算出》

接收响应向量计算机305，计算在接收帧的全区间的接收信号和用户信号积的整体平均。即，基于一个移动站(以下称用户I)的信号S1，将被算出的接收响应向量设为RV1，将由其它移动站(以下称用户II)的信号S2算出的接收响应向量设为RV2，则接收响应向量，根据下式算出。

RV1＝[RV₁₁、RV₁₂、RV₁₃、RV₁₄]^T

RV2＝[RV₂₁、RV₂₂、RV₂₃、RV₂₄]^T

RV₁₁＝E[X₁(t)S1*(t)]

RV₁₂＝E[X₂(t)S1*(t)]

RV₁₃＝E[X₃(t)S1*(t)]

RV₁₄＝E[X₄(t)S1*(t)]

RV₂₁＝E[X₁(t)S2*(t)]

RV₂₂＝E[X₂(t)S2*(t)]

RV₂₃＝E[X₃(t)S2*(t)]

RV₂₄＝E[X₄(t)S2*(t)]

E[]表示期望值，*表示共轭，T表示转置。

RV1由用户I信号处理部39算出，RV2由用户II信号处理部40算出，这些已算出的值，也可以送给其它信号处理部，信息共有。

初始值存储器309，存放由相关矩阵运算器303，算出的相关矩阵的初始值P(0)，和由初期加权运算器304，算出的权向量初始值W(0)。

参照信号存储器310，存放参照信号d(t)。

相关矩阵运算器303，利用下式，从前一帧的接收响应向量RV1、RV2，算出相关矩阵初始值P(0)，并存放在初始值存储器309。

             P(0)＝[p_ij](i、j＝1～4)

             p₁₁＝RV₁₁ ^*×RV₁₁+RV₂₁ ^*×RV₂₁

             p₂₂＝RV₁₂ ^*×RV₁₂+RV₂₂ ^*×RV₂₂

             p₃₃＝RV₁₃ ^*×RV₁₃+RV₂₃ ^*×RV₂₃

             p₄₄＝RV₁₄ ^*×RV₁₄+RV₂₄ ^*×RV₂₄

             p₁₂＝RV₁₁ ^*×RV₁₂+RV₂₁ ^*×RV₂₂

             p₁₃＝RV₁₁ ^*×RV₁₃+RV₂₁ ^*×RV₂₃

             p₁₄＝RV₁₁ ^*×RV₁₄+RV₂₁ ^*×RV₂₄

             p₂₃＝RV₁₂ ^*×RV₁₃+RV₂₂ ^*×RV₂₃

             p₂₄＝RV₁₂ ^*×RV₁₄+RV₂₂ ^*×RV₂₄

             p₃₄＝RV₁₃ ^*×RV₁₄+RV₂₂ ^*×RV₂₄

             p_ij＝p_ji ^*(i≠j)

初始加权运算器304，根据下面公式，从前一帧的接收响应向量RV1和算出的相关矩阵的初始值P(0)，算出权向量的初始值W(0)后，存放到初始值存储器309。

W(0)＝P(0)^-1RV1

当利用上述那样算出的权向量和相关矩阵，作为初始值使用时，具有下列优点：

(1)前一帧被认为与当前帧几乎无变化，所以，以基于前一帧算出的权向量和相关矩阵，作为初始值使用，能缩短收敛到最佳值的时间。

(2)不只基于前一帧的最后符号，还基于从帧的全体算出的接收响应向量，由维纳解算出的权向量并不是如只用最终符号算出的权向量那样的局部最小值，所以，能收敛成最佳的加权值。

(3)根据前一帧的维纳解，算出的权向量和相关矩阵，误差成分也被平均，而成为小量。从而，当初始值的误差大时，难以应用的RLS算法，也可以作为加权值计算单元而使用，由于使用具有收敛早的性质的RLS算法，能在更短的时间，收敛为最佳的加权值。

接收加权计算部72，周LMS和RLS计算接收权向量，在每个接收时隙，逐次算出并更新加权值。也就是，接收加权计算部72，利用从无线部送来的符号串x₁～x₄和存储器48内的参照信号或自生成的参照信号的符号串d(t)，以及初始值存储器309中，所存放的W(0)和P(0)，算出加权值Wrx1～Wrx4，并输出算出的加权值Wrx1～Wrx4。

另外，乘法器41～44以及加法器45，生成用户I的信号S1(＝Wrx1×X₁+Wrx2×X₂+Wrx3×X₃+Wrx4×X₄)。被生成的用户I的信号S1被送往调制解调部。

《初始值算出的动作》

下面，对算出初始值的动作进行说明。

图3示出了用信号处理部38算出初始值的动作流程图。

首先，接收响应向量计算机305，根据接收帧的最后的接收信号X(t)，算出用户信号S(t)后，通过该接收帧的接收信号X(t)和用户信号S(t)的积的总平均，算出接收响应向量RV1＝[RV₁₁、RV₁₂、RV₁₃、RV₁₄]^T和RV2＝[RV₂₁、RV₂₂、RV₂₃、RV₂₄]^T。也就是说，作为RV_1i＝E[X_i(t)S1*(t)]，RV_2i＝E[X_i(t)S2*(t)]被算出(步骤S401)。

接着，相关矩阵运算器303，由接收响应向量RV1、RV2算出相关矩阵的初始值P(0)，并存放到初始值存储器309中。也就是说，当P(0)＝[p_ij](i，j＝1～4)时，作为p_ij＝RV_1i ^*×RV_1j+RV_2i ^*×RV_2j算出(步骤S402)。

接着，初始加权运算器304，算出权向量的初始值W(0)。也就是，算出用户I的信号处理部内的加权值的初始值W(0)＝P(0)^-1RV1(步骤S403)。

《权重信号算出的动作》

图4示出以接收加权计算部72为中心的，权重信号算出的详细流程图。接收加权计算部72等，在每个时间时隙进行同图所示的处理。

接收加权计算部72，当进入接收时间时隙时，设时刻t＝1(步骤S201)，进行初始值的设定(步骤S203)。在设定该初始值时，从初始值存储器309读出并设定权向量的初始值W(0)和相关矩阵初始值P(0)，从接收加权计算部72的内部存储器，读出并设定忘却系数λ和步长大小μ。

步骤S205以后，从t＝1开始，在时间时隙全区间，以符号单位，反复进行权向量的更新处理。

接收加权计算部72，能让参数控制部71，实施参数变更处理(步骤S205)。对于该处理以后予以详细说明。

接着，接收加权计算部72，当t在前置码区间时，利用基于RLS(Recursive Least Squares)算法的计算式，更新权向量(步骤S209～S219)，当t越过前置码区间时，则利用基于LMS算法的计算式，更新权向量(步骤S225～S229)。这里所说的前置码区间，是唯一字等的已知的位组合区间。

步骤S207，当t在前置码区间时，接收加权计算部72，进行频偏补偿(步骤S209)。即，求出X(t)e^-jθt，设它为X(t)。

接着，接收加权计算部72，算出卡尔曼增益向量K(t)(步骤S211)。即，接收加权计算部72，算出T(t)＝λP(t-1)X(t)，用该T(t)算出K(t)＝T(t)/(1+X^H(t)T(t))。式中^H表示共轭转置。t＝1时，使用从初始值存储器读入的P(0)。

接收加权计算部72，从存储器48，读出前置码区间的参照信号d(t)(步骤S213)，算出误差e(t)＝d(t)-W^H(t-1)X(t)(步骤S215)。这里，当t＝1时，使用从初始值存储器309读入的W(0)。

接收加权计算部72，更新权向量(步骤S217)。即，算出权向量W(t)＝W(t-1)+e^*(t)K(t)。

接收加权计算部72，更新相关矩阵P(t)(步骤S219)。即，接收加权计算部72，算出相关矩阵P(t)＝λP(t-1)-K(t)^HT(t)。

在前置码区间，接收加权计算部72，进行步骤S209～S219所示的处理，而后，估算频偏θ(t)(步骤S223)。其估算可采用下列式中的任何一个进行，θ(t)＝θ(t-1)+γγ′[Re{e(t)}^*Im{d(t)}-Im{e(t)}^*Re{d(t)}]或θ(t)＝θ(t-1)+γ′[atan(W^H(t-1)X(t)-atan(d(t))。

接收加权计算部72，当t达到接收时隙的所有区间之后，则处理结束。如果未达到，则反复进行从步骤S205开始的处理(步骤S203)。

接收加权计算部72，在t越过前置码区间时，由于该部分的参照信号未被存放在存储器48中，所以自行制成。即，接收加权计算部72，算出参照信号d(t)＝Det[W(t-1)^HX(t)](步骤S225)。另外，接收加权计算部72，把从再调制电路47输入的信号，作为参照信号d(t)。

接着，接收加权计算部72，算出误差e(t)＝d(t)-W^H(t-1)X(t)(步骤S227)。

接着，接收加权计算部72，更新权向量。即，算出权向量W(t)＝W(t-1)+μe^*(t)X(t)(步骤S229)。

最后，接收加权计算部72，进行步骤S221的处理，在t成为接收时隙的全区间前，反复进行从步骤S205开始的处理后结束(步骤S223)。

该频偏估算，只在步骤S229后进行，在步骤S219之后可以不进行。

《参数变更处理》

在步骤S205，参数控制部71，根据，通过步骤S207～S223的处理，而被更新的权向量，收敛到最佳权向量的收敛程度，来变更决定更新权向量更新比率的各种参数。

这种变更方法，根据收敛程度的判定条件，变更参数的种类，有下面所示的1～5的5种。参数控制部71，进行这些变更处理1～5中的一个。也可以将2个以上组合起来。

《变更处理1》

参数控制部71，在权向量的更新次数，即t的值，达到天线根数的2倍，即，达到天线4根×2倍＝8次回的情况下，假设判定上述收敛程度变高，这时，至少将忘却系数λ，步长μ，频偏步长γ中的一个，从初始值变为使权向量更新的更新比率低的值。也就是，忘却系数λ的情况下，使值变大，步长μ的情况下，使值变小，频偏步长γ的情况下，使值变小。

在追求逐次更新求出权向量的处理中，在次数达到天线根数2倍时，理论上权向量收敛到某种程度。因此，在更新处理的次数已达到天线根数的2倍时，由于进行了使各参数中，至少一个参数变更为使权向量的更新比率变低的值，所以，在更新处理的次数达到天线根数的2倍前，是以比更新比率的高值还高的高速收敛，而缩短达到收敛的时间，在更新处理的次数达到天线根数的2倍之后，则以更新比率低的值收敛，从而提高收敛的稳定性。

《变更处理2》

参数控制部71，在步骤S215或步骤S217，算出的误差e(t)的相位误差，即，参照信号d(t)的相位成分与被合成信号W^H(t-1)X(t)的相位成分的差，变得比内部存储器存储的规定值小的情况下，判定权向量的收敛程度变高，在判定变高时，至少要使忘却系数λ、步长μ、频偏步长γ中的一个，从初始值变为使权向量更新的更新比率变低的值。这样，在相位误差比规定值高的区间，使权向量高速收敛，而缩短达到收敛的时间，在相位误差比规定值变低之后，则使权向量更新的更新比率变低而收敛，从而提高了收敛的稳定性。

《变更处理3》

参数控制部71，在步骤S215或步骤S227算出的误差e(t)，变得比存储在内部存储器中的规定值小的情况下，判定权向量的收敛程度变高，当判定变高时，至少要使忘却系数λ、步长μ、频偏步长γ中的一个，从初始值变为使权向量更新的更新比率变低的值。这样，在误差e(t)比规定值高的区间，使权向量高速收敛，而缩短达到收敛的时间，在误差e(t)比规定值变低之后，则使权向量更新的更新比率变低而收敛，从而提高了收敛的稳定性。

《变更处理4》

参数控制部71，在步骤S215或步骤S217，算出的误差e(t)的相位误差，即，参照信号d(t)的相位成分与被合成信号W^H(t-1)X(t)的相位成分的差，变得比存储在内部存储器中规定值大的情况下，判定权向量的收敛程度变低，在判定变低时，至少要使忘却系数λ、步长μ、频偏步长γ中的一个，从初始值变为使权向量更新的更新比率变高的值。

《变更处理5》

参数控制部71，在步骤S215或S227，算出的误差e(t)的大小，变得比存储在内部存储器中规定值大时，判定权向量的收敛程度变低。在判定变低时，至少要将忘却系数λ、步长μ、频偏步长γ中的任何一个，从初始值变为使权向量更新的更新比率变高的值。

这样，本实施方式的无线基站100，是使用从上一个接收帧的接收响应向量得到的权向量和相关矩阵，用作逐次更新求出权向量的初始值，所以，权向量在短时间收敛为最佳的权向量。另外，因参数控制部71如上所述依据收敛程度变更各种参数，所以权向量在短时间内不扩散，而收敛为最佳的权向量。

《变形例》

本发明的实施方式，并非只限于上述实施方式，例如，还包括以下变形例。

(1)初始值

本实施方式，算出了相关矩阵和权向量的初始值，但也可以只使用两个中的一个。例如，当与以往方法相同，设定相关矩阵的初始值，为单位矩阵的常数倍时，根据本实施方式，也可以只算出权向量的初始值。或与此相反，与以往的方法相同，设权向量的初始值为0向量，也可以根据本实施方式，只算出相关矩阵的初始值。另外，本实施方式不仅适用于MMSE标准的自适应阵列，也有可能适用于其它逐次估算加权值的算法。

(2)相关矩阵初始值的修正

通过向相关矩阵运算器303算出的相关矩阵初始值的对角元素，加所规定的数值，权向量的收敛性进一步增加(容易收敛)，这一点被实践证明，也可使用这样被修正过的相关矩阵的初始值。

图5(a)示出了相关矩阵运算器303算出的相关矩阵的初始值P(0)的例子。

图5(b)示出了已被修正过的相关矩阵的初始值P′(0)。如同图所示，规定值100被加在了P′(0)的对角元素P₁₁，P₂₂，P₃₃，P₄₄上。

(3)LMS和RLS

本实施方式在前置码区间，用RLS算法算出权向量，在前置码区间以外，用LMS算法算出权向量，但并非只限于此。例如，在全区间也可以用RLS或LMS的任一个算法算出权向量。另外，在全区间用RLS算法算出权向量的情况下，不是从参照信号存储器中读出参照信号，而是如在LMS算法中所进行的那样，可以自行制作参照信号。

(4)接收响应向量的算出法

本实施方式，是设接收帧全区间的接收信号和用户信号之积的总平均为接收响应向量，但并非只限如此，在特定区间，例如，也可以设前置码区间的总平均，作为接收响应向量。另外，响应向量的算出法也并非只限于此。

产业上利用的可能性

如上所述，本发明的自适应阵列装置，作为要求提高通信质量的移动通信系统的基站的通信部，是有用的。

Claims (16)

1.一种自适应阵列装置，其进行为了使由加权值加权了的信号和所期望信号之间的误差变小而反复进行基于规定运算的加权值的更新以便使该加权值向最佳值收敛的处理，其特征在于：具备

判定单元，其判定已被更新了的加权值对上述最佳值的收敛程度是否变高；

变更单元，其依据上述判定单元的判定结果，变更在上述规定运算中的决定加权值更新比率的步长。

2.权利要求1所记载的自适应阵列装置，其特征在于：

上述自适应阵列装置具有多个天线，

上述判定单元在加权值的更新次数达到相当于天线根数的2倍时，判定上述收敛程度变高，

上述变更单元在判定上述收敛程度变高时，将上述步长从第1值变更为更新比率比第1值小的第2值。

3.权利要求1所记载的自适应阵列装置，其特征在于：

上述判定单元在上述被合成的信号和上述所期望的信号之间的误差变得比规定值小的情况下，判定上述收敛程度变高，

上述变更单元在判定上述收敛程度变高时，将上述步长从第1值变更为更新比率比第1值小的第2值。

4.权利要求1所记载的自适应阵列装置，其特征在于：

上述判定单元在逐次被更新的频偏的收敛程度变得比规定值小的情况下，判定上述加权值的收敛程度变高，

在判定上述收敛程度变高时，将上述步长从第1值变更为更新比率比第1值小的第2值。

5.权利要求2或3所记载的自适应阵列装置，其特征在于：

上述变更单元还在判定上述权向量的收敛程度变高时，将决定频偏的更新比率的第2步长从第3值变更为更新比率比第3值小的第2值。

6.权利要求3所记载的自适应阵列装置，其特征在于：

上述判定单元在上述误差的相位成分变得比规定值的相位成分小时，判定上述收敛程度变高。

7.权利要求1所记载的自适应阵列装置，其特征在于：

上述自适应阵列装置，具备

接收响应向量计算单元，其算出在时分收发信的周期中的前一个接收时隙的接收响应向量；

基于上述接收响应向量，算出上述接收时隙的权向量的单元；

初始值设定单元，其设定上述前一个接收时隙的权向量作为用于计算当前接收时隙的权向量的初始值。

8.权利要求1所记载的自适应阵列装置，其特征在于：

上述自适应阵列装置，具备

接收响应向量计算单元，其算出在时分收发信的周期中的前一个接收时隙的接收响应向量；

从上述接收响应向量算出相关矩阵的单元；

初始值设定单元，其设定上述相关矩阵作为用于计算当前接收时隙的权向量的初始值。

9.权利要求8所记载的自适应阵列装置，其特征在于：

上述自适应阵列装置，还具备

基于上述接收响应向量，算出前一个接收时隙的权向量的单元，

上述初始值设定单元，也设定上述前一个接收时隙的权向量作为用于计算当前接收时隙的权向量的初始值。

10.权利要求8或9所记载的自适应阵列装置，其特征在于：

上述初始值设定单元取代上述已算出的相关矩阵，设定在上述相关矩阵的对角元素上相加规定值而修正过的矩阵作为初始值。

11.一种自适应阵列方法，是在进行为了使由加权值加权了的信号和所期望信号之间的误差变小而反复进行基于规定运算的加权值的更新以便使该加权值向最佳值收敛的处理的自适应阵列装置中的自适应阵列方法，其特征在于：包括

判定步骤，其判定已被更新了的加权值对上述最佳值的收敛程度是否变高；

变更步骤，其依据上述判定步骤的判定结果，变更在上述规定运算中的决定上述加权值更新比率的步长。

12.权利要求11所记载的自适应阵列方法，其特征在于：

上述自适应阵列方法，包括

接收响应向量计算步骤，其算出在时分收发信的周期中的前一个接收时隙的接收响应向量；

基于上述接收响应向量，算出上述接收时隙的权向量的步骤；

初始值设定步骤，其设定上述前一个接收时隙的权向量作为用于计算当前接收时隙的权向量的初始值。

13.权利要求11所记载的自适应阵列方法，其特征在于：

上述自适应阵列方法，包括

接收响应向量计算步骤，其算出在时分收发信的周期中的前一个接收时隙的接收响应向量；

从上述接收响应向量算出相关矩阵的步骤；

初始值设定步骤，其设定上述相关矩阵作为用于计算当前接收时隙的权向量的初始值。

14.一种程序，是使被设置在进行为了使由加权值加权了的信号和所期望信号之间的误差变小而反复进行基于规定运算的加权值的更新以便使该加权值向最佳值收敛的处理的自适应阵列装置中的计算机执行的程序，其特征在于：包括

判定步骤，其判定已被更新了的加权值对上述最佳值的收敛程度是否变高；

变更步骤，其依据上述判定步骤的判定结果，变更在上述规定运算中的决定上述加权值更新比率的步长。

15.权利要求14所记载的程序，其特征在于：

上述程序，包括

接收响应向量计算步骤，其算出在时分收发信的周期中的前一个接收时隙的接收响应向量；

基于上述接收响应向量，算出上述接收时隙的权向量的步骤；

初始值设定步骤，其设定上述前一个接收时隙的权向量作为用于计算当前接收时隙的权向量的初始值。

16.权利要求14所记载的程序，其特征在于：

上述程序，包括

接收响应向量计算步骤，其算出在时分收发信的周期中的前一个接收时隙的接收响应向量；

从上述接收响应向量算出相关矩阵的步骤；

初始值设定步骤，其设定上述相关矩阵作为用于计算当前接收时隙的权向量的初始值。

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