CN1638371A - 频率偏置估计方法及利用其的频率偏置修正装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种修正由多个天线接收到的信号的频率偏置的频率偏置修正方法及利用其的频率偏置修正装置。频率偏置修正部(110)在前同步码区间估计频率偏置，用估计出的初始频率偏置修正数字接收信号(300)，也用后述的残留频率信号(324)进行修正。接收加权向量计算部(68)根据LMS算法计算接收加权向量信号(312)。而且，根据由LMS算法导出的误差向量或接收加权向量信号(312)，还可以估计包含于修正后接收信号(326)的频率偏置，并作为残留频率信号(324)输出。乘法部(62)由接收加权向量信号(312)对修正后接收信号(326)进行加权，加法部(64)对乘法部(62)的输出进行加法运算，以输出合成信号(304)。

Description

频率偏置估计方法及利用其的频率偏置修正装置

技术领域

本发明涉及频率偏置估计技术，特别涉及估计包含于由多个天线接收的信号中的频率偏置的频率偏置估计方法及利用其的频率偏置修正装置。

背景技术

在无线通信中，一般希望有效利用有限的频率资源。用于有效利用频率资源的技术之一是自适应天线阵技术。自适应天线阵技术控制由多个天线分别收发的信号的振幅和相位，形成天线的定向性图形。即，具备了自适应天线阵技术的装置分别改变由多个天线接收的信号的振幅和相位，将变化后的多个接收信号分别相加，并接收与由对应于该振幅和相位的变化量(以下称“加权”)的定向性图形的天线所接收的信号同等的信号。而且，由对应于加权的天线的定向性图形发送信号。

在自适应天线阵技术中，在用于计算加权的处理的一例中，有基于最小平方误差(MMSE：Minimum Mean Square Error)法的方法。在MMSE法中，作为给出加权的最佳值的条件可知维纳解，而且，可知计算量比直接解维纳解还小的递推公式。作为递推公式，例如使用RLS(RecursiveLeast Squares)算法或LMS(Least Mean Squares)算法等适合的算法。

另一方面，在从包含于发送装置的局部振荡器输出的载波和从包含于接收装置的局部振荡器输出的载波之间存在频率偏置，其结果产生相位误差。例如，在发送装置和接收装置间的调制方式中使用QPSK(QuadraturePhase Shift Keying)等相位调制的情况下，根据相位误差，旋转由接收装置接收到的信号的丛(constellation)。这种丛的旋转一般会使信号传输质量降低。如果在自适应天线阵技术中采用适合的算法，则有时也可以包含于加权的形式估计频率偏置(例如参照专利文献1)

【专利文献1】

特开平10-210099号公报。

在将LMS算法作为适合的算法应用并计算加权时，频率偏置也包含于加权而能够计算，但一般能计算的频率偏置的范围窄。即，如果频率偏置增大，则难以正确估计该频率偏置。进而，如果用LMS算法应算出的加权数，即天线数增加，则能计算的频率偏置的范围变得更窄。另一方面，作为用于扩大能用LMS算法算出的频率偏置的范围的一种方法，可列举将LMS算法的步长参数缩小的方法。根据该方法，一般会因降低滤波效果而引起信号传输质量降低。在为了传输信号而应用多载波方式的情况下，因为频率偏置使载波间的干涉产生，故会使信号的传输质量更降低。

发明内容

本发明是鉴于以上情况而进行的，其目的是提供一种用于修正包含于由多个天线分别接收的信号间的频率偏置的频率偏置估计方法及利用其的频率偏置修正装置。

本发明的某种形态是频率偏置修正装置。该装置包括：对分别对应于多个天线的多个接收信号，分别修正包含于该多个接收信号的频率偏置的修正部；对修正后的多个接收信号采用适当算法，分别导出对应于修正后的多个接收信号的多个加权系数与相对于规定基准的多个加权系数的误差的处理部；和根据导出的多个加权系数和导出的误差，分别估计包含于修正后的多个接收信号的频率偏置的残留成分的估计部。在该装置中，修正部可以反映估计出的频率偏置的残留成分，并分别修正频率偏置。

根据以上装置，由于根据由适当算法导出的加权系数和误差，来估计频率偏置的残留成分，在抑制运算量的增加的同时，可减小频率偏置的残留成分，可提高信号的传输质量。

还可以包括频率变换部，其根据从多个频率振荡器分别输出的多个振荡信号，分别频率变换由多个天线分别接收的无线频率的多个信号，作为多个接收信号输出到修正部。作为频率偏置的残留成分，估计部可以分别将修正后的多个接收信号的复共轭与导出的误差进行相乘运算，进一步从由导出的多个加权系数进行了相除运算的结果中提取虚数成分。还可以包括以导出的多个加权系数分别对修正后的多个接收信号进行加权的加权部。

还可以包括频率区域变换部，其将修正后的多个接收信号分别变换到频率区域，对修正后的多个接收信号的每一个输出频率区域的多个信号；处理部以修正后的多个接收信号间相互对应的频率区域的一个信号为单位，应用适当算法，分别导出分别对应于频率区域的多个信号的多个加权系数和误差；估计部根据分别对应于频率区域的多个信号的多个加权系数和误差，来估计频率偏置的残留成分。估计部还可以估计在将修正后的多个接收信号应变换到频率区域的单位内的频率偏置的残留成分。估计部还可以估计在将修正后的多个接收信号进行付里叶变换期间内的频率偏置的残留成分。还可以包括：以导出的多个加权系数分别对频率区域的多个信号进行加权的加权部。

本发明的另一形态是频率偏置估计方法。该方法对分别对应于多个天线的多个接收信号采用适当算法，分别导出分别对应于多个接收信号的多个加权系数和相对于规定基准的多个加权系数的误差，并根据该导出的多个加权系数和误差，分别估计包含于多个接收信号中的频率偏置。

本发明的其他形态也是频率偏置修正方法。该方法包括：对分别对应于多个天线的多个接收信号，分别修正包含于该多个接收信号内的频率偏置的步骤；对修正后的多个接收信号采用适当算法，分别导出对应于修正后的多个接收信号的多个加权系数和相对于规定基准的多个加权系数的误差的步骤；和根据导出的多个加权系数和导出的误差，分别估计包含于修正后的多个接收信号内的频率偏置的残留成分的步骤。在该装置中，修正步骤可以反映估计出的频率偏置的残留成分，并分别修正频率偏置。

还包括：根据从多个频率振荡器分别输出的多个振荡信号，分别频率变换由多个天线分别接收的无线频率的多个信号，作为多个接收信号而输出到修正部的步骤。作为频率偏置的残留成分，估计步骤可以分别将修正后的多个接收信号的复共轭与导出的误差进行相乘运算，进一步从由导出的多个加权系数进行了相除运算的结果中提取虚数成分。还可以包括：由导出的多个加权系数分别对修正后的多个接收信号进行加权的加权步骤。

还可以包括将修正后的多个接收信号分别变换到频率区域，对修正后的多个接收信号的每一个输出频率区域的多个信号的步骤；导出步骤以修正后的多个接收信号间相互对应的频率区域的一个信号为单位，应用适当算法，分别导出分别对应于频率区域的多个信号的加权系数和误差；估计步骤根据分别对应于频率区域的多个信号的加权系数和误差，估计频率偏置的残留成分。估计步骤还可以估计应将修正后的多个接收信号变换到频率区域的单位内的频率偏置的残留成分。估计步骤还可以估计应将修正后的多个接收信号进行付里叶变换期间内的频率偏置的残留成分。还可以包括：由导出的多个加权系数分别对频率区域的多个信号进行加权的加权步骤。

本发明的另一种形态是程序。该程序包括：对于分别对应多个天线的多个接收信号，从存储器输出包含于该多个接收信号的频率偏置，并分别进行修正的步骤；对修正后的多个接收信号应用适当算法，分别导出分别对应修正后的多个接收信号的多个加权系数和相对于规定基准的多个加权系数的误差的步骤；和根据导出的多个加权系数和导出的误差，分别估计包含于修正后的多个接收信号的频率偏置的残留成分的步骤。在该程序中，修正步骤可根据估计出的频率偏置的残留成分，更新存储于存储器的频率偏置。

作为频率偏置的残留成分，估计步骤还可以分别将修正后的多个接收信号的复共轭与导出的误差进行相乘运算，进一步从由导出的多个加权系数进行了相除运算的结果中提取虚数成分。还可以包括：用导出的多个加权系数分别对修正后的多个接收信号进行加权的加权步骤。

还可以包括将修正后的多个接收信号分别变换到频率区域，对应修正后的多个接收信号的每一个输出频率区域的多个信号的步骤；导出步骤以修正后的多个接收信号间相互对应的频率区域的一个信号为单位，应用适合算法，分别导出分别对应于频率区域的多个信号的多个加权系数和误差；估计步骤根据分别对应于频率区域的多个信号的多个加权系数和误差，来估计频率偏置的残留成分。估计步骤还可以估计应将修正后的多个接收信号变换到频率区域的单位内的频率偏置的残留成分。估计步骤还可以估计应将修正后的多个接收信号进行付里叶变换期间内的频率偏置的残留成分。还可以包括：用导出的多个加权系数对频率区域的多个信号分别进行加权的加权步骤。

再者，以上构成要素的任意组合、本发明的表现在方法、装置、系统、记录媒体、计算机程序等之间进行变换的结果，作为本发明的方式也是有效的。

附图说明

图1是表示实施例1的通信系统的构成的图。

图2是表示实施例1的成组传输格式的构成的图。

图3是表示图1的第1无线部的结构的图。

图4是表示图1的信号处理部的构成的图。

图5是表示图4的频率偏置修正部的构成的图。

图6是表示图4的接收加权向量计算部的构成的图。

图7是表示图4的频率偏置的修正顺序的流程图。

图8是表示实施例2的成组传输格式的构成的图。

图9是表示实施例2的信号处理部的构成的图。

图10是表示图9的频率区域的信号的构成的图。

图11是表示图9的信号处理部的效果的仿真结果。

具体实施方式

(实施例1)

在具体说明本发明的实施方式前，先叙述概要。本发明的实施例1涉及对由多个天线分别接收的多个信号执行自适应天线阵信号处理的基站装置，将简易型移动电话系统的基站装置假设为该基站装置。基站装置根据分别对应于多个天线的多个载波，将接收到的多个信号变换成多个基带的信号。变换后的多个基带信号分别包含频率偏置，而各个频率偏置在多个基带信号间呈不同的值。本实施例涉及的基站装置在接收到的信号所包含的成组传输(burst)中的前端部分的前同步码中，粗略估计包含于基带信号的频率偏置，通过前馈来修正估计出的频率偏置。而且，相对粗略地修正了频率偏置的信号，由LMS算法算出接收加权向量，执行自适应天线阵信号处理。在自适应天线阵信号处理的同时，基站装置使用在应用LMS算法时导出的误差向量等，估计包含于估计出的频率偏置的残留成分，将估计的残留频率偏置前馈并修正。

图1表示实施例1的通信系统100的构成。通信系统100包括：终端装置10、基站装置34、网络32。终端装置10包括：基带部26、调制解调部28、无线部30、终端用天线16；基站装置34包括：总称为基站用天线14的第1基站用天线14a、第2基站用天线14b、第N基站用天线14n、总称为无线部12的第1无线部12a、第2无线部12b、第N无线部12n、信号处理部18、调制解调部20、基带部22、控制部24。另外，作为信号，包括：总称为数字接收信号300的第1数字接收信号300a、第2数字接收信号300b、第N数字接收信号300n、总称为数字发送信号302的第1数字发送信号302a、第2数字发送信号302b、第N数字发送信号302n、合成信号301、分离前信号308、信号处理部控制信号310、无线部控制信号318。

基站装置34的基带部22是与网络32的接口，终端装置10的基带部26是与和终端装置10连接的PC或终端装置10内部的应用程序间的接口，分别由通信系统100进行成为传输对象的信息信号的收发处理。而且，也可以进行纠错或自动重发处理，在此省略其说明。

基站装置34的调制解调部20、终端装置10的调制解调部28，作为调制处理，用信息信号调制载波，生成发送信号，但在这里作为调制方式，以π/4移相QPSK为对象。此外，解调处理是解调接收信号，以再生被发送的信息信号。

信号处理部18进行由自适应天线阵进行的收发处理所必需的信号处理。

基站装置34的无线部12、终端装置10的无线部30进行：由信号处理部18、调制解调部20、基带部22、基带部26、调制解调部28处理的基带信号和无线频率信号间的频率变换处理、放大处理、AD或DA变换处理等。而且，用于正交检波及正交调制的频率振荡器对应于后述的基站用天线14，分别包含于无线部12中。

基站装置34的基站用天线14、终端装置10的终端用天线16将无线频率的信号进行收发处理。天线的定向性可以是任意的，基站用天线14的天线数为N。

控制部24控制无线部12、信号处理部18、调制解调部20、基带部22的定时或信道配置。

图2是表示实施例1的成组传输格式的构成的图。在这里示出了简易型移动电话系统的成组传输格式。在从成组传输的开头到4个符号间，配置用于定时同步中使用的前同步码，在接下来的8个符号间配置唯一字。因为前同步码和唯一字对于终端装置10和基站装置34来说是已知的，故也可以作为后述的准备信号使用。

图3表示第1无线部12a的结构。第1无线部12a包括：开关部40、接收部42、发送部44。此外，接收部42包括：频率变换部46、AGC(Automatic Gain Control)48、正交检波部50、AD转换部52。发送部44包括：放大部54、频率变换部56、正交调制部58、DA转换部60。

开关部40根据来自未图示的控制部24的无线部控制信号318，切换相对于接收部42和发送部44的信号输入输出。即，在发送时选择来自发送部44的信号，在接收时选择来自接收部42的信号。

接收部42的频率变换部46和发送部44的频率变换部56对成为对象的信号进行无线频率和中间频率间的频率变换。在这里，虽然没有图示，但为了频率变换部46和频率变换部56中的频率变换，在一个无线部12中设置一个频率振荡器，其结果，相对多个无线部12设置多个频率振荡器。多个频率振荡器互相独立动作。

AGC48为了将接收到的信号的振幅作为AD转换部52的动态区域内的振幅，自动控制增益。

正交检波部50正交检波中间频率的信号，并生成基带的模拟信号。另一方面，正交调制部58正交调制基带的模拟信号，生成中间频率信号。

AD转换部52将基带的模拟信号转换成数字信号，DA转换部60将基带的数字信号转换成模拟信号。

放大部54将应发送的无线频率信号放大。

图4表示信号处理部18的构成。信号处理部18包括：频率偏置修正部110、总称为乘法部62的第1乘法部62a、第2乘法部62b、第N乘法部62n、加法部64、接收加权向量计算部68、参考信号生成部70、总称为乘法部74的第1乘法部74a、第2乘法部74b、第N乘法部74n、发送加权向量计算部76、响应向量计算部80。而且，作为信号包括：加权用参考信号306、总称为接收加权向量信号312的第1接收加权向量信号312a、第2接收加权向量信号312b、第N接收加权向量信号312n、总称为发送加权向量信号314的第1发送加权向量信号314a、第2发送加权向量信号314b、第N发送加权向量信号314n、响应用参考信号320、响应向量信号322、总称为残留频率信号324的第1残留信号324a、第2残留信号324b、第N残留信号324n、总称为修正后接收信号326的第1修正后接收信号326a、第2修正后接收信号326b、第N修正后接收信号326n。

频率偏置修正部110输入数字接收信号300，在修正频率偏置后作为修正接收信号326输出。详细情况将在后面叙述，但频率偏置修正部110在前同步码区间估计频率偏置(以下叫做“初始频率偏置”)，用估计的初始频率偏置修正数字接收信号300，也可用后述的残留频率信号324进行修正。

接收加权向量计算部68从修正后接收信号326、合成信号304、加权用参考信号306，根据LMS算法计算修正后接收信号326的加权中所必要的接收加权向量信号312。另外，还可以根据由LMS算法导出的误差向量或接收加权向量信号312，估计包含于修正后接收信号326中的频率偏置(以下叫做“残留频率偏置”)，并作为残留频率信号324输出。

乘法部62由接收加权向量信号312对修正后接收信号326进行加权，加法部64对乘法部62的输出进行加法运算，输出合成信号304。

参考信号生成部70将准备期间预先存储的准备信号作为加权用参考信号306、响应用参考信号320输出。另外，准备期间后用预先规定的阈值判断合成信号304，将其结果作为加权用参考信号306、响应用参考信号320输出。而且，判断并不需要硬判断，软判断也可以。

响应向量计算部80作为相对于发送信号的接收信号的接收响应特性，由修正后接收信号326、响应用参考信号320计算响应向量信号322。响应向量信号322的计算方法可以是任意的，但如下所示的一例，可根据相关处理来实行。而且，修正后接收信号326和响应用参考信号320不只从信号处理部18内输入，还可以通过未图示的信号线，从对应于其他用户终端装置的信号处理部输入。如果将对应于第1终端装置的修正后接收信号326表示为x₁(t)、将对应于第2终端装置的修正后接收信号326表示为x₂(t)，将对应于第1终端装置的响应用参考信号320表示为S₁(t)、将对应于第2终端装置的响应用参考信号320表示为S₂(t)，则x₁(t)和x₂(t)可以用下式表示。

(数式1)

X₁(t)＝h₁₁S₁(t)+h₂₁S₂(t)

X₂(t)＝h₁₂S₁(t)+h₂₂S₂(t)

其中h_ij是从第i终端装置到第j基站用天线14j的响应特性，而且忽视噪音。第1相关矩阵R1将E总体均值，由下式表示。

(数式2)

$R_1=\left[\begin{array}{cc}E\left[\begin{array}{c}{x}_1{S}_1^{*}\end{array}\right]& E\left[\begin{array}{c}{x}_2{S}_1^{*}\end{array}\right]\\ E\left[\begin{array}{c}{x}_2{S}_2^{*}\end{array}\right]& E\left[\begin{array}{c}{x}_2{S}_2^{*}\end{array}\right]\end{array}\right]$

响应用参考信号320间的第2相关矩阵R2也可由下式计算。

(数式3)

$R_2=\left[\begin{array}{cc}E\left[\begin{array}{c}{S}_1{S}_1^{*}\end{array}\right]& E\left[\begin{array}{c}{S}_1^{*}{S}_2\end{array}\right]\\ E\left[\begin{array}{c}{S}_2{S}_1^{*}\end{array}\right]& E\left[\begin{array}{c}{S}_2^{*}{S}_2\end{array}\right]\end{array}\right]$

最终，第2相关阵列R2的逆矩阵和第1相关矩阵R1相乘，求出由下式表示的响应向量信号322。

(数式4)

$\left[\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\end{array}\right]=R_1{R_2}^{-1}$

发送加权向量计算部76由作为接收响应特性的接收加权向量信号312或响应向量信号322估计分离前信号308的加权所必要的发送加权向量信号314。发送向量信号314的估计方法是任意的，但作为最简单的方法，可直接使用接收加权向量信号312和响应向量信号322。或者，也可以考虑由接收处理和发送处理的时间差产生的传输环境的多普勒频率变动，根据现有技术，修正接收加权向量信号312和响应向量信号322。而且，在这里，将响应向量信号322直接用作发送加权向量信号314。

乘法部74由发送加权向量信号314对分离前信号308分别进行加权，输出数字发送信号302。而且，以上动作的定时是根据信号处理控制信号310而进行的。

该构成在硬件方面可由任意计算机的CPU、存储器、其他LSI来实现，在软件方面可由装载于存储器的具有预约管理功能的程序等来实现，而在这里叙述由这些组合而实现的功能模块。因此，本领域的普通技术人员可以理解：这些功能模块可仅由硬件、软件、或由这些的组合以各种各样的形式来实现。

图5表示频率偏置修正部110的构成。频率偏置修正部110将第1频率偏置修正部110a、第2频率偏置修正部110b、第N频率偏置修正部110n总称。频率偏置修正部110包括：延迟部120、相位差检测部122、平均部124、初始频率设定部126、乘法部128、乘法部130、残留频率设定部132。

延迟部120使输入的数字接收信号300延迟。在此，延迟1个符号。相位误差检测部122检测由延迟部120延迟的数字接收信号300和输入的数字接收信号300间的相位误差。该相位误差相当于由频率偏置引起的1个符号间的相位旋转量。而且，在数字接收信号300中包含有信号成分的情况下，除去信号成分。平均部124以抑制杂音成分为目的，平均由相位差检测部122检测出的相位误差。初始频率设定部126将由平均部124平均过的相位误差设定为对应于初始频率偏置的相位误差，输出根据初始频率偏置振荡的信号。乘法部128将以从初始频率设定部126输出的初始频率偏置进行振荡的信号和输入的数字接收信号300相乘，从输入的数字接收信号300中除去初始频率偏置的成分。

残留频率设定部132根据从外部输入的残留频率信号324，依次更新并设定残留频率偏置，输出由最新的残留频率偏置振荡的信号。在此，由于残留频率信号324在准备信号区间结束之后被输入，故由残留频率偏置振荡的信号自准备信号区间结束后输出。乘法部130将来自乘法部128的输出信号和来自残留频率设定部132的输出信号相乘，并除去包含于来自乘法部128的输出信号的残留频率偏置，作为修正后接收信号326输出。

图6表示接收加权向量计算部68的构成。接收加权向量计算部68总称第1接收加权向量计算部68a、第2接收加权向量计算部68b、第N接收加权向量计算部68n。接收加权向量计算部68包括：加法部140、复共轭部142、乘法部148、步长参数存储部150、乘法部152、加法部154、延迟部156、估计部158。估计部158包括：复共轭部160、乘法部162、除法部164、虚数成分提取部166、乘法部168。

加法部140在合成信号和加权用参考信号306间计算差分，输出误差信号即误差向量。该误差信号由复共轭部142进行复共轭变换。

乘法部148将进行过复共轭变换的误差信号和第1修正后接收信号326a相乘，生成第1乘算结果。

乘法部152将由步长参数存储部150存储着的步长参数与第1乘算结果相乘，生成第2乘算结果。第2乘算结果通过延迟部156和加法部154，在反馈后与新的第2乘算结果相加。这样，根据LMS算法而被依次更新的相加结果作为接收加权信号312输出。

估计部158估计残留频率偏置，但在说明各构成要素之前，先说明估计部158整体的动作概况。在此，接收加权向量相当于接收加权向量信号312，用W(t)表示时刻t中的接收加权向量，将对应于包含在修正后接收信号326内的残留频率偏置的相位设为φ。时刻t+1内的接收加权向量W(t+1)如下所示。

(数式5)

W(t+1)＝W(t)exp(jφ)

如果将接收加权向量W(t+1)和W(t)间的误差设为Δ，则接收加权向量用W(t+1)和W(t)间的关系如下式所示。

(数式6)

W(t+1)＝W(t)+Δ

根据上式，还有下面的关系成立。

(数式7)

W(t)exp(jφ)＝W(t)+Δ

如果相位φ小，则如下所示。

(数式8)

W(t)·jφ＝Δ

由此，相位φ如下所示。其中，Img表示虚数成分。

(数式9)

$\mathrm{\φ}=\mathrm{Img}\left(\frac{\mathrm{\Δ}}{W\left(t\right)}\right)$

若将数式6与依据LMS算法的递推公式对应，则误差如下式所示。

(数式10)

Δ＝μ·X^*(t)·e(t)

μ是LMS算法中的步长参数，X是与修正后接收信号326相当的向量，e表示对应于LMS算法中的误差信号的向量。由此，应估计的相位φ如下所示：

(数式11)

$\mathrm{\φ}=\mathrm{Img}\left(\frac{{\mathrm{\μX}}^{*}\left(t\right)e\left(t\right)}{W\left(t\right)}\right)=\mathrm{\μImg}\left(\frac{X^{*}\left(t\right)e\left(t\right)}{W\left(t\right)}\right)$

复共轭部160将修正后接收信号326进行复共轭变换。乘法部162将复共轭变换后的修正后接收信号326和从加法部140输出的误差信号相乘。除法部164将乘法部162的相乘结果用从延迟部156输出的接收加权向量信号312去除。虚数成分提取部166提取相除结果的虚数成分。乘法部168将步长参数与相除结果的虚数成分相乘，以生成并输出残留频率信号324。

图7是表示频率偏置的修正顺序的流程图。在前同步码信号期间(S10的是)，延迟部120、相位误差检测部122、平均部124估计初始频率偏置(S12)。如果估计结束，则初始频率设定部126设定估计出的初始频率偏置，乘法部128修正包含于数字接收信号300内的初始频率偏置(S14)。如果前同步码期间结束(S10的否)，则乘法部128修正包含于数字接收信号300内的初始频率偏置(S16)。

再者，残留频率设定部132和乘法部130用已估计出的残留频率信号324进行修正(S18)，并输出修正后接收信号326。在此，即使在前同步码信号期间结束后，如果在准备信号期间，则也不能估计残留频率信号324，因此不执行该步骤。接收加权向量计算部68从修正后接收信号326估计接收加权向量信号312和残留频率信号324(S20)。再有，在残留频率信号324被反馈到残留频率设定部132的同时，乘法部62和加法部64根据接收加权向量信号312对修正后接收信号326进行自适应天线阵处理，并输出合成信号304。

说明根据以上构成的基站装置34的动作。在接收到的成组传输的前同步码信号期间，延迟部120、相位误差检测部122、平均部124估计包含于数字接收信号300内的初始频率偏置。在准备信号期间，乘法部128的输出信号作为修正后接收信号326输出。另外，修正后接收信号326输入到接收加权向量计算部68，接收加权向量计算部68估计接收加权向量信号312和残留频率信号324。修正后接收信号326在乘法部62由接收加权向量信号312进行了加权后，在加法部64进行加法运算，并作为合成信号304输出。在准备信号期间结束后，乘法部128的输出信号在乘法部130以基于残留频率信号324的残留频率误差进行修正，作为修正后接收信号326输出。此外，修正后接收信号326输入到接收加权向量计算部68，接收加权向量计算部68估计接收加权向量信号312和残留频率信号324。修正后接收信号326在乘法部62由接收加权向量信号312进行了加权后，在加法部64进行加法运算，以作为合成信号304输出。

根据本发明的实施例，在计算接收加权向量前，以前馈对初始频率偏置进行修正，由于使频率偏置的残留成分与接收加权向量并行进行修正，故即使在频率偏置大的情况下也可以修正频率偏置。而且，因为用于求取接收加权向量的适应算法的参数无需变更，所以可防止由噪音引起的信号传输质量的降低。另外，由于频率偏置的残留成分的计算可以应用在适应算法的处理过程中算出的值，故可抑制电路规模的增大。

(实施例2)

本发明的实施例2与实施例1相同，涉及对由多个天线分别接收到的多个信号执行自适应天线阵信号处理的基站装置，但接收到的信号是多路载波信号，特别是OFDM(Orthogonal Frequency Division Multpiexing)调制后的信号。本实施例所涉及的基站装置在执行FFT(快速付立叶变换)前修正频率偏置，对于进行过FFT后的信号应用LMS算法，估计接收加权向量和残留频率偏置。而且，估计出的残留频率偏置在执行FFT的前段进行反馈。

在说明本实施例前，先说明：如果在接收到的信号中有频率偏置，则进行过FFT后的信号的相位旋转。由发送装置发送的信号如下式所示。

(数式12)

S＝A(A₁exp(jω₁t)+A₂exp(jω₂t)+A₃exp(jω₃t)+…+A_nexp(jω_nt))

其中，A₁～A_n是表示包含于各副载波内的信号成分的向量。在接收信号时，如果在发送的信号中附加频率偏置，则如下所示。

(数式13)

Sexp(jωt)＝(A₁exp(jω₁t)+A₂exp(jω₂t)+…+A_nexp(jω_nt))exp(jωt)

由于在频率偏置小时，exp(jωt)可近似于常数C，故如下所示。

(数式14)

SC＝(A₁exp(jω₁t)+A₂exp(jω₂t)+…+A_nexp(jω_nt))C

如果将该信号进行FFT，则各副载波如CA1、CA2所示，各副载波信号以对应于频率偏置的相位旋转。

图8表示实施例2的成组传输格式的构成。这是由无线LAN(LocalArea Network)之一的IEEE802.11a的通话信道使用的成组传输格式。IEEE802.11a使用OFDM调制方式，在OFDM调制方式中，一般将付立叶变换的长度和保护间隔(guard interval)的符号数的总计作为一个单位。在本实施方式中，将该一个单位作为OFDM符号。在从成组传输的开头到4OFDM符号间配置有主要用于定时同步和载波再生的前同步码。由于前同步码的信号对信号处理部18来说是已知信号，故信号处理部18能将前同步码作为准备信号使用。紧接其后，标题、数据对信号处理部18来说是未知信号，相当于数据信号。

图9表示实施例2的信号处理部18的构成。图9的信号处理部18省略表示从图4的信号处理部18进行发送相关的功能。另外，与图4的信号处理部18相比，附加有FFT部170，作为信号包括：总称为频率区域信号330的第1频率区域信号330a、第2频率区域信号330b、第N频率区域信号330n。

FFT部170对修正后接收信号326执行付立叶变换，输出频率区域信号330。在这里，一个频率区域信号330是将对应于副载波的信号排列为串行。将其示于图10。在这里，设副载波数为M，只表示相当于1OFDM符号的信号。即，多个OFDM符号的信号通过多次重复图10来实现。

通过FFT部170进行的频率区域的信号变换，接受加权向量计算部68、乘法部62、加法部64的动作也变更为对应的形式。即，当将上述天线数设为N，将副载波数设为M时，对应于副载波m的LMS算法如下所示。

(数式15)

$W_m(t+1)=W_m\left(t\right)+{\mathrm{\μX}}_m\left(t\right)e\stackrel{*}{\left(t\right)}$

$e\left(n\right)=d\left(n\right)-W_m^H\left(t\right)X_m\left(t\right)$

其中，W_m(t)是对应于时刻t中的副载波m的接收响应向量，其成分数是天线数N。另外，对应于所有的副载波，可应用LMS算法，乘法部62和加法部64的处理也对每个副载波执行。另一方面，残留频率偏置以天线为单位，并如下式所示。

(数式16)

$\mathrm{\φ}=\mathrm{\μImg}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\left(\frac{X_m^{*}\left(t\right)e_m\left(t\right)}{W_m\left(t\right)}\right)$

而且，数式15所示的LMS算法和数式6所示的残留频率偏置的估计分别以1OFDM符号为单位执行。

图11是表示信号处理部18的效果的仿真结果。在这里，可适用于MIMO(Multiple Input Multiple Output)系统。其中MIMO系统是：基站装置34和终端装置10分别具有多个天线，设定对应各个天线的一个信道。即，相对于基站装置34和终端装置10之间的通信，设定到最大天线数为止的信道，以提高数据传输速度。而且，基站装置34和终端装置10之间的信道一般通过自适应天线阵技术分离。

作为仿真的条件，假设发送侧的天线数为2、接收侧的天线数为2的MIMO系统，OFDM调制方式的副载波数和1OFDM符号期间与IEEE802.11a相同，分别为52、4μsec。而且，调制方式，作为64QAM，估计作为在高斯噪声环境下包含在成组传输单位内的错误的比例的PER(Packet Error Rate)。在此，尤其为了表示残留频率偏置的估计效果，不进行初始频率偏置估计及修正，作为频率偏置提供500Hz。而且，纠错采用卷积编码，编码率是R＝3/4。

如图所示，如果不进行残留频率偏置的估计，则PER恶化。即，也可以说是信号的传输质量恶化。另一方面，如果进行残留频率偏置的估计，则接近于没有频率偏置的情况。由此，可明确表示根据本实施例的残留频率偏置的效果。

根据本发明的实施例，即使是多路载波系统，由于在计算接收加权相量前，以前馈来修正初始频率偏置，并使频率偏置的残留成分与接收加权相量并行进行修正，故即使在频率偏置大的情况下也可以进行频率偏置修正。另外，由于频率偏置的残留成分计算可以应用在适应算法的处理过程中计算出的值，故可抑制电路规模的增加。此外，由于多路载波的情况与单路载波情况相比，更容易受频率偏置的影响，故与单路载波情况相比能改善信号的传输质量。

以上，以实施方式为基础说明了本发明。该实施方式是示例，本领域的普通技术人员可以理解：这些各构成要素和处理过程的组合中能够有各种变形例，而且这样的变形例也在本发明的范围内。

在本发明实施例1和2中，作为接收加权向量计算部68用于接收加权向量信号312的估计的适应算法，应用LMS算法。但是，在接收加权向量计算部68中也可以应用LMS算法以外的适应算法。例如，RLS算法。根据本变形例，接收加权向量信号312的导入更高速。即，只要生成残留频率偏置的估计所必要的接收加权向量和误差向量即可。

在本发明的实施例1中，延迟部120为了估计初始频率偏置，而使数字接收信号300延迟1个符号。但是不限于此，例如，也可以使其延迟多个符号。根据本变形例，频率偏置的检测精度提高。即，作为频率偏置的残留成分，只要根据预定值进行设定即可。

Claims (22)

1、一种频率偏置修正装置，其特征在于，包括：

修正部，其对分别对应于多个天线的多个接收信号，分别修正包含于该多个接收信号内的频率偏置；

处理部，其对所述修正后的多个接收信号应用适当算法，分别导出对应于所述修正后的多个接收信号的多个加权系数和相对于规定基准的所述多个加权系数的误差；和

估计部，其根据所述导出的多个加权系数和所述导出的误差，分别估计包含于所述修正后的多个接收信号内的频率偏置的残留成分；

所述修正部反映所述估计出的频率偏置的残留成分，并分别修正频率偏置。

2、根据权利要求1所述的频率偏置修正装置，其特征在于，还包括频率变换部，其根据从多个频率振荡器分别输出的多个振荡信号，分别频率变换由所述多个天线分别接收到的无线频率的多个信号，以作为所述多个接收信号输出到所述修正部。

3、根据权利要求1所述的频率偏置修正装置，其特征在于，

作为所述频率偏置的残留成分，所述估计部分别将所述修正后的多个接收信号的复共轭与所述导出的误差进行相乘运算，进一步从由所述导出的多个加权系数进行了相除运算的结果中提取虚数成分。

4、根据权利要求2所述的频率偏置修正装置，其特征在于，

作为所述频率偏置的残留成分，所述估计部分别将所述修正后的多个接收信号的复共轭与所述导出的误差进行相乘运算，进一步从由所述导出的多个加权系数进行了相除运算的结果中提取虚数成分。

5、根据权利要求1所述的频率偏置修正装置，其特征在于，还包括加权部，其以所述导出的多个加权系数分别对所述修正后的多个接收信号进行加权。

6、根据权利要求2所述的频率偏置修正装置，其特征在于，还包括加权部，其以所述导出的多个加权系数分别对所述修正后的多个接收信号进行加权。

7、根据权利要求3所述的频率偏置修正装置，其特征在于，还包括加权部，其以所述导出的多个加权系数分别对所述修正后的多个接收信号进行加权。

8、根据权利要求4所述的频率偏置修正装置，其特征在于，还包括加权部，其以所述导出的多个加权系数分别对所述修正后的多个接收信号进行加权。

9、根据权利要求1所述的频率偏置修正装置，其特征在于，

还包括频率区域变换部，其将所述修正后的多个接收信号分别变换到频率区域，并相对所述修正后的多个接收信号的每一个输出频率区域的多个信号；

所述处理部以所述修正后的多个接收信号间相互对应的频率区域的一个信号为单位，应用所述适当算法，分别导出分别对应于所述频率区域的多个信号的多个加权系数和误差；

所述估计部根据分别对应于所述频率区域的多个信号的多个加权系数和误差，估计所述频率偏置的残留成分。

10、根据权利要求2所述的频率偏置修正装置，其特征在于，

还包括频率区域变换部，其将所述修正后的多个接收信号分别变换到频率区域，并相对所述修正后的多个接收信号的每一个输出频率区域的多个信号；

所述处理部以所述修正后的多个接收信号间相互对应的频率区域的一个信号为单位，应用所述适当算法，分别导出分别对应于所述频率区域的多个信号的多个加权系数和误差；

所述估计部根据分别对应于所述频率区域的多个信号的多个加权系数和误差，估计所述频率偏置的残留成分。

11、根据权利要求3所述的频率偏置修正装置，其特征在于，

还包括频率区域变换部，其将所述修正后的多个接收信号分别变换到频率区域，并相对所述修正后的多个接收信号的每一个输出频率区域的多个信号；

所述处理部以所述修正后的多个接收信号间相互对应的频率区域的一个信号为单位，应用所述适当算法，分别导出分别对应于所述频率区域的多个信号的多个加权系数和误差；

所述估计部根据分别对应于所述频率区域的多个信号的多个加权系数和误差，估计所述频率偏置的残留成分。

12、根据权利要求4所述的频率偏置修正装置，其特征在于，

还包括频率区域变换部，其将所述修正后的多个接收信号分别变换到频率区域，并相对所述修正后的多个接收信号的每一个输出频率区域的多个信号；

所述处理部以所述修正后的多个接收信号间相互对应的频率区域的一个信号为单位，应用所述适当算法，分别导出分别对应于所述频率区域的多个信号的多个加权系数和误差；

所述估计部根据分别对应于所述频率区域的多个信号的多个加权系数和误差，估计所述频率偏置的残留成分。

13、根据权利要求9所述的频率偏置修正装置，其特征在于，

所述估计部估计应将所述修正后的多个接收信号变换到频率区域的单位内的所述频率偏置的残留成分。

14、根据权利要求10所述的频率偏置修正装置，其特征在于，

所述估计部估计应将所述修正后的多个接收信号变换到频率区域的单位内的所述频率偏置的残留成分。

15、根据权利要求11所述的频率偏置修正装置，其特征在于，

所述估计部估计应将所述修正后的多个接收信号变换到频率区域的单位内的所述频率偏置的残留成分。

16、根据权利要求12所述的频率偏置修正装置，其特征在于，

所述估计部估计应将所述修正后的多个接收信号变换到频率区域的单位内的所述频率偏置的残留成分。

17、根据权利要求9所述的频率偏置修正装置，其特征在于，还包括加权部，其用所述导出的多个加权系数分别对所述频率区域的多个信号的进行加权。

18、根据权利要求10所述的频率偏置修正装置，其特征在于，还包括加权部，其用所述导出的多个加权系数分别对所述频率区域的多个信号的进行加权。

19、根据权利要求11所述的频率偏置修正装置，其特征在于，还包括加权部，其用所述导出的多个加权系数分别对所述频率区域的多个信号的进行加权。

20、根据权利要求12所述的频率偏置修正装置，其特征在于，还包括加权部，其用所述导出的多个加权系数分别对所述频率区域的多个信号的进行加权。

21、一种频率偏置估计方法，其特征在于，

对分别对应于多个天线的多个接收信号应用适当算法，分别导出分别对应于所述多个接收信号的多个加权系数和相对于规定基准的所述多个加权系数的误差，根据该导出的多个加权系数和误差，分别估计包含于所述多个接收信号的频率偏置。

22、一种程序，其特征在于，包括：

对分别对应于多个天线的多个接收信号，从存储器输出包含于该多个接收信号的频率偏置，并分别进行修正的步骤；

对所述修正后的多个接收信号应用适当算法，分别导出分别对应于所述修正后的多个接收信号的多个加权系数和相对于规定基准的所述多个加权系数的误差的步骤；和

根据所述导出的多个加权系数和所述导出的误差，分别估计包含于所述修正后的多个接收信号的频率偏置的残留成分的步骤；

所述修正步骤用来使计算机执行：根据所述估计出的频率偏置的残留成分，更新存储于所述存储器内的频率偏置。

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