專(zhuān)利名稱：頻率偏移估計(jì)方法和利用所述方法的頻率偏移校正設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頻率偏移估計(jì)技術(shù)，更具體地，本發(fā)明涉及一種估計(jì)由多個(gè)天線接收到的信號(hào)中所包含的頻率偏移的頻率偏移估計(jì)方法，還涉及一種利用所述方法的頻率偏移校正設(shè)備。
背景技術(shù)：
在無(wú)線通信中，通常需要的是，能夠有效地使用有限的頻率資源。有效使用頻率資源的一種技術(shù)是自適應(yīng)陣列天線技術(shù)。在自適應(yīng)陣列天線技術(shù)中，對(duì)多個(gè)天線中要處理的信號(hào)的幅度和相位進(jìn)行控制，從而形成預(yù)定方向圖的天線。更具體地，具有自適應(yīng)陣列天線的設(shè)備分別改變由多個(gè)天線接收到的信號(hào)的幅度和相位，并對(duì)多個(gè)這樣改變后的接收信號(hào)進(jìn)行總和。結(jié)果，該設(shè)備接收與由具有對(duì)應(yīng)于所述幅度和相位上的變化(此后稱之為“權(quán)重”)的方向圖的天線所接收到的信號(hào)等效的信號(hào)。然后，按與所述權(quán)重相對(duì)應(yīng)的天線的方向圖來(lái)發(fā)射這些信號(hào)。
在自適應(yīng)陣列天線技術(shù)中，計(jì)算權(quán)重的處理包括基于最小均方誤差(MMSE)方法的處理。作為MMSE方法，諸如RLS(遞歸最小平方)算法和LMS(最小均方)算法等自適應(yīng)算法得以使用。通常，另一方面，頻率偏移存在于從發(fā)射設(shè)備的本地振蕩器輸出的載波和從接收設(shè)備的本地振蕩器輸出的載波之間。結(jié)果，引起了相位誤差。例如，如果使用諸如QPSK(正交相移鍵控)作為發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備之間的調(diào)制方案，則接收信號(hào)的星座會(huì)由于該相位誤差而發(fā)生旋轉(zhuǎn)。該星座的旋轉(zhuǎn)通常會(huì)使信號(hào)的傳輸質(zhì)量發(fā)生惡化。在一些情況下，可以通過(guò)自適應(yīng)陣列天線技術(shù)中的自適應(yīng)算法來(lái)估計(jì)頻率偏移(例如，參見(jiàn)以下相關(guān)技術(shù)列表中的參考文件(1))
相關(guān)技術(shù)列表(1)日本專(zhuān)利申請(qǐng)待審公開(kāi)No.Hei10-210099。
當(dāng)將要使用LMS算法作為自適應(yīng)算法來(lái)計(jì)算權(quán)重時(shí)，還可以按照將頻率偏移包含在權(quán)重的形式來(lái)計(jì)算這些頻率偏移。然而，其中能夠計(jì)算頻率偏移的范圍通常會(huì)較窄。因此，頻率偏移變得越大，則所述頻率偏移的精確估計(jì)將變得越難。此外，如果天線的數(shù)量增加，則要施加LMS算法的權(quán)重的數(shù)量也會(huì)增加。因此，能夠計(jì)算頻率偏移的范圍將趨向于進(jìn)一步變窄。另一方面，作為拓寬能夠利用LMS算法來(lái)估計(jì)頻率偏移的范圍的一種方法，該方法可以采用使LMS算法的步長(zhǎng)參數(shù)變得更大。然而，根據(jù)該方法，該濾波效果通常較小，從而導(dǎo)致了信號(hào)傳輸質(zhì)量的下降。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前面的情況提出了本發(fā)明，其目的是提出一種估計(jì)頻率偏移來(lái)校正由多個(gè)天線所接收到的信號(hào)之間所包含的頻率偏移的方法，以及提出一種利用所述方法的頻率偏移校正設(shè)備。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種頻率偏移校正設(shè)備包括輸入單元，輸入分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)天線、包含已知信號(hào)的多個(gè)接收信號(hào)；校正單元，分別校正所述多個(gè)接收信號(hào)中所包含的頻率偏移；處理單元，通過(guò)對(duì)多個(gè)校正接收信號(hào)應(yīng)用自適應(yīng)算法，分別獲得與所述已知信號(hào)及權(quán)重矢量和已知信號(hào)之間的誤差相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量；估計(jì)單元，根據(jù)所獲得的權(quán)重矢量和所獲得的誤差，來(lái)估計(jì)多個(gè)校正接收信號(hào)中所包含的頻率偏移的殘余分量、以及與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量。所述校正單元通過(guò)反映頻率偏移的估計(jì)殘余分量來(lái)校正頻率偏移。
根據(jù)該實(shí)施例，在自適應(yīng)算法中所獲得的加權(quán)因子和誤差用于對(duì)頻率偏移的殘余分量的估計(jì)。因此，可以使殘余分量的估計(jì)處理和自適應(yīng)算法的一部分得到通用。結(jié)果，可以對(duì)頻率偏移進(jìn)行校正，同時(shí)防止電路規(guī)模的增加。
作為頻率偏移的殘余分量，所述估計(jì)單元可以將多個(gè)校正接收信號(hào)的復(fù)共軛分別乘以所獲得的誤差，并從將乘法結(jié)果除以所獲得的權(quán)重矢量的除法結(jié)果中提取虛分量。在這種情況下，可以利用簡(jiǎn)化的處理來(lái)估計(jì)頻率偏移的殘余分量。
所述處理可以獲得與除了已知信號(hào)之外的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量；并且所述設(shè)備還可以包括加權(quán)單元，利用由所述處理單元獲得的權(quán)重矢量，分別對(duì)多個(gè)校正接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。在這種情況下，通過(guò)權(quán)重矢量來(lái)進(jìn)行加權(quán)，從而能夠提高傳輸質(zhì)量。
所述頻率偏移校正設(shè)備還可以包括頻率域轉(zhuǎn)換單元，分別將多個(gè)校正接收信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻率域中并輸出對(duì)每一個(gè)校正接收信號(hào)的多個(gè)頻率域信號(hào)。所述處理單元可以通過(guò)對(duì)相互對(duì)應(yīng)的已知信號(hào)應(yīng)用自適應(yīng)算法，提取多個(gè)頻率域信號(hào)中包含的已知信號(hào)分量并獲取權(quán)重矢量和誤差。所述估計(jì)單元可以根據(jù)權(quán)重矢量和誤差來(lái)估計(jì)與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量。在這種情況下，根據(jù)本實(shí)施例的設(shè)備可以應(yīng)用于多載波信號(hào)。
所述處理單元可以提取多個(gè)頻率域信號(hào)中所包含的多個(gè)已知信號(hào)，并且可以獲取分別與所述多個(gè)已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量和誤差；而所述估計(jì)單元估計(jì)分別與多個(gè)已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移，并根據(jù)分別與多個(gè)已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的估計(jì)出的頻率偏移，并且可以獲得要由所述校正單元使用的頻率偏移的殘余分量。在這種情況下，使用分別與多個(gè)已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量，從而獲得要用于校正的頻率偏移的殘余分量，從而提高獲取精度。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例涉及一種估計(jì)頻率偏移的方法。該方法的特征在于通過(guò)向分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)天線的包含已知信號(hào)的多個(gè)接收信號(hào)應(yīng)用自適應(yīng)算法，分別獲得與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量、以及權(quán)重矢量和已知信號(hào)之間的誤差，并且根據(jù)所獲得的權(quán)重矢量和誤差來(lái)估計(jì)多個(gè)校正接收信號(hào)中所包含的頻率偏移的殘余分量、以及與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例涉及一種估計(jì)頻率偏移的方法。所述方法包括輸入分別與多個(gè)天線相對(duì)應(yīng)的包含已知信號(hào)的多個(gè)接收信號(hào)；分別校正多個(gè)接收信號(hào)中所包含的頻率偏移；通過(guò)對(duì)多個(gè)校正接收信號(hào)應(yīng)用自適應(yīng)算法來(lái)分別獲得與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量、以及所述權(quán)重矢量和已知信號(hào)之間的誤差；以及根據(jù)所獲得的權(quán)重矢量和所獲得的誤差，來(lái)估計(jì)多個(gè)接收信號(hào)中所包含的頻率偏移的殘余分量、以及與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量。所述校正可以在于通過(guò)反映頻率偏移的估計(jì)出的殘余分量來(lái)校正頻率偏移。
所述估計(jì)可以在于作為頻率偏移的殘余分量，將多個(gè)校正接收信號(hào)的復(fù)共軛分別乘以所獲得的誤差，然后，從將乘法結(jié)果除以所獲得的權(quán)重矢量的除法結(jié)果中提取虛分量。所述獲取可以在于獲取與除了已知信號(hào)之外的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量；所述方法還包括分別利用通過(guò)所述獲取獲得的權(quán)重矢量對(duì)多個(gè)校正接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。
所述方法還可以包括分別將多個(gè)校正接收信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻率域中，并輸出對(duì)每一個(gè)校正接收信號(hào)的多個(gè)頻率域信號(hào)。所述獲取可以在于提取多個(gè)頻率域信號(hào)中所包含的已知信號(hào)分量，并通過(guò)向相互對(duì)應(yīng)的已知信號(hào)應(yīng)用自適應(yīng)算法來(lái)獲得權(quán)重矢量和誤差，并且所述估計(jì)可以在于根據(jù)所獲得的權(quán)重矢量和誤差來(lái)估計(jì)與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量。
所述獲取可以在于提取多個(gè)頻率域信號(hào)中所包含的已知信號(hào)，并獲取分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)已知信號(hào)的權(quán)重矢量和誤差；以及所述估計(jì)可以在于估計(jì)分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)已知信號(hào)的頻率偏移，并從分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)已知信號(hào)的估計(jì)出的頻率偏移中獲取要在校正單元中使用的頻率偏移的殘余分量。所述估計(jì)可以在于估計(jì)要將多個(gè)校正接收信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻率域的周期中的頻率偏移的殘余分量。所述獲取可以在于獲取與除了已知信號(hào)之外的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量；并且所述方法還可以包括分別利用通過(guò)所述獲取獲得的權(quán)重矢量對(duì)多個(gè)頻率域信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。
數(shù)據(jù)可以由多個(gè)流構(gòu)成。已知信號(hào)可以由多個(gè)流構(gòu)成。控制信號(hào)可以由多個(gè)流構(gòu)成。
應(yīng)該注意，上述方法、設(shè)備、系統(tǒng)、記錄介質(zhì)和計(jì)算機(jī)程序等之間的結(jié)構(gòu)組件和改變的表達(dá)的任意組合均是有效的，可以由當(dāng)前實(shí)施例所涵蓋。
而且，本發(fā)明內(nèi)容不必描述所有所需特征，從而使本發(fā)明還可以是這些描述特征的子組合。


現(xiàn)在，將參考典型且非限定性的附圖，僅作為示例來(lái)描述實(shí)施例，其中在多個(gè)附圖中，相同組件的編號(hào)類(lèi)似，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多載波信號(hào)的頻譜；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的突發(fā)格式的結(jié)構(gòu)；圖4示出了圖1所示的第一無(wú)線電單元的結(jié)構(gòu)；圖5示出了圖1所示的信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)；圖6示出了圖5所示的第一頻率域信號(hào)的結(jié)構(gòu)；圖7示出了圖5所示的頻率偏移校正單元的結(jié)構(gòu)；圖8示出了圖5所示的接收權(quán)重矢量計(jì)算單元的結(jié)構(gòu)；以及圖9是示出了校正圖5中的頻率偏移的過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將根據(jù)舉例說(shuō)明本發(fā)明而并未限定本發(fā)明范圍的以下實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。這些實(shí)施例中所描述的所有特征及其組合并非一定是本發(fā)明所必須的。
在詳細(xì)描述本發(fā)明之前，將首先描述本發(fā)明的概況。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種對(duì)多個(gè)天線所接收到的多個(gè)信號(hào)分別執(zhí)行自適應(yīng)陣列信號(hào)處理的基站設(shè)備。這里，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，特別是通過(guò)正交頻分復(fù)用(OFDM)，并且這些接收到的信號(hào)形成了突發(fā)信號(hào)。基站設(shè)備將多個(gè)接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為多個(gè)基帶信號(hào)。多個(gè)轉(zhuǎn)換后的基帶信號(hào)分別包含頻率偏移。
根據(jù)本實(shí)施例的基站設(shè)備粗略地或松散地估計(jì)突發(fā)信號(hào)之間的其引導(dǎo)部分的前同步碼中的、基帶信號(hào)所包含的頻率偏移，并且通過(guò)前饋來(lái)校正所估計(jì)的頻率偏移。在通過(guò)FFT(快速傅立葉變換)將其轉(zhuǎn)換為頻率域信號(hào)之后，對(duì)其執(zhí)行自適應(yīng)陣列信號(hào)處理。在前同步碼周期終止之后，基站設(shè)備估計(jì)估計(jì)出的偏移中所包含的殘余分量，然后，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行反饋來(lái)校正這樣估計(jì)出的殘余頻率偏移。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多載波信號(hào)的頻譜。特別地，圖1示出了與OFDM調(diào)制方案兼容的多載波信號(hào)的頻譜。在OFDM調(diào)制方案中的多載波之一通常被稱為子載波。然而，這里，子載波由“子載波號(hào)”來(lái)指定。類(lèi)似于IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)，這里定義了53個(gè)子載波，即“-26”到“26”。應(yīng)該注意，將子載波號(hào)“0”設(shè)置為空，從而減小基帶信號(hào)中的直流分量的效果。通過(guò)可變地設(shè)置的調(diào)制方案來(lái)調(diào)制每一個(gè)子載波。這里使用BPSK(二進(jìn)制相移鍵控)、QPSK(正交相移鍵控)、16QAM(正交幅度調(diào)制)和64QAM中的任意調(diào)制方案。
如果在接收到的多載波信號(hào)中存在頻率偏移，則子載波信號(hào)的相位將會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)在將對(duì)此進(jìn)行解釋。從發(fā)射設(shè)備發(fā)射的信號(hào)由以下等式(1)來(lái)表達(dá)S＝A(A1exp(jω1t)+A2exp(jω2t)+A3exp(jω3t)Λ+Anexp(jωnt))(1)其中A1到An均為指示每一個(gè)子載波中所包含的信號(hào)分量的矢量。如果頻率偏移被添加到多載波信號(hào)中，則接收信號(hào)表達(dá)為Sexp(jωt)＝(A1exp(jω1t)+A2exp(jω2t)+Λ+Anexp(jωnt))exp(jωt) (2)當(dāng)頻率偏移較小時(shí)，exp(jωt)可以近似為常數(shù)C，并且等式(2)中的信號(hào)可以表達(dá)為SC＝(A1exp(jω1t)+A2exp(jω2t)+Λ+Anexp(jωnt))C (3)當(dāng)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行FFT時(shí)，每一個(gè)子載波被表達(dá)為CA1、CA2等。這等效于以下情況每一個(gè)子載波信號(hào)以對(duì)應(yīng)于其頻率偏移的相位發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通信系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)。通信系統(tǒng)100包括終端設(shè)備10、基站設(shè)備34和網(wǎng)絡(luò)32。終端設(shè)備10包括基帶單元26、調(diào)制解調(diào)器單元28、無(wú)線電單元30和用于終端設(shè)備的天線16。基站設(shè)備34包括第一基站天線14a、第二基站天線14b、……、以及第N基站天線14n，通常被稱為“用于基站設(shè)備的天線14”或“基站天線14”；第一無(wú)線電單元12a、第二無(wú)線電單元12b、……、以及第N無(wú)線電單元12n，通常被稱為“無(wú)線電單元12”；信號(hào)處理單元18、調(diào)制解調(diào)器單元20、基帶單元22和控制單元24。作為信號(hào)，基站設(shè)備34包括第一數(shù)字接收信號(hào)300a、第二數(shù)字接收信號(hào)300b、……、以及第N數(shù)字接收信號(hào)300n，通常被稱為“數(shù)字接收信號(hào)300”；第一數(shù)字發(fā)射信號(hào)302a、第二數(shù)字發(fā)射信號(hào)302b、……、以及第N數(shù)字發(fā)射信號(hào)302n，通常被稱為“數(shù)字發(fā)射信號(hào)302”；合成信號(hào)304、預(yù)分離信號(hào)308、信號(hào)處理器控制信號(hào)310和無(wú)線電單元控制信號(hào)318。
基站設(shè)備34中的基帶單元22是與網(wǎng)絡(luò)32的接口。終端設(shè)備10中的基帶單元26是與連接到終端設(shè)備10上的PC或與終端設(shè)備10內(nèi)部的應(yīng)用程序的接口?；鶐卧?2和26對(duì)從和由通信系統(tǒng)100發(fā)射和接收的信號(hào)執(zhí)行其各自的上層處理?；鶐卧?2和26還可以執(zhí)行糾錯(cuò)或自動(dòng)重傳處理，但是這里省略了對(duì)這樣的處理的描述。
基站設(shè)備34中的調(diào)制解調(diào)器單元20和終端設(shè)備10中的調(diào)制解調(diào)器單元28執(zhí)行調(diào)制處理和解調(diào)處理。作為調(diào)制方案，調(diào)制解調(diào)器單元20和調(diào)制解調(diào)器單元28執(zhí)行BPSK、QPSK、16QAM和64QAM中的任意調(diào)制方案。從控制單元24接收要采用的哪一個(gè)調(diào)制方案的指令。調(diào)制解調(diào)器單元20和28響應(yīng)OFDM調(diào)制方案來(lái)執(zhí)行調(diào)制處理中的IFFT，并執(zhí)行解調(diào)處理中的FFT。
信號(hào)處理單元18執(zhí)行自適應(yīng)陣列信號(hào)處理。稍后將描述自適應(yīng)陣列信號(hào)處理中的細(xì)節(jié)?；驹O(shè)備24的無(wú)線電單元12和終端設(shè)備10的無(wú)線電單元30執(zhí)行基帶信號(hào)和射頻信號(hào)之間的頻率轉(zhuǎn)換處理。這里，基帶信號(hào)由信號(hào)處理單元18、調(diào)制解調(diào)器單元20、基帶單元22、基帶單元26和調(diào)制解調(diào)器單元28處理。無(wú)線電單元12和無(wú)線電單元30進(jìn)一步執(zhí)行放大處理、A-D或D-A轉(zhuǎn)換處理等。
基站設(shè)備34中的基站天線14和終端設(shè)備10中的終端天線對(duì)射頻信號(hào)執(zhí)行發(fā)射/接收處理。各個(gè)天線的方向性可以是任意的，并且基站天線14的數(shù)量由N表示。控制單元24控制無(wú)線電單元12、信號(hào)處理單元18、調(diào)制解調(diào)器單元20和基帶單元22的定時(shí)等。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的突發(fā)格式的結(jié)構(gòu)。這是在作為無(wú)線LAN(局域網(wǎng))之一的IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)信道中所使用的突發(fā)格式。IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)使用OFDM調(diào)制方案。在OFDM調(diào)制方案中，傅立葉變換尺寸和保護(hù)間隔中的符號(hào)數(shù)量的總和定義為一個(gè)單元。在本實(shí)施例中，單個(gè)單元被稱為“OFDM符號(hào)”。在IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中，傅立葉變換的尺寸為64(此后，一個(gè)FFT點(diǎn)將被稱為“FFT點(diǎn)”)。因此，由于針對(duì)保護(hù)間隔的FFT點(diǎn)的數(shù)量為16，因此，OFDM符號(hào)等效于80個(gè)FFT點(diǎn)。
將主要用于定時(shí)同步和信道估計(jì)的前同步碼放置在突發(fā)的四個(gè)引導(dǎo)OFDM符號(hào)中。該前同步碼信號(hào)等效于已知信號(hào)。因此，信號(hào)處理單元18可以使用前同步碼作為稍后描述的訓(xùn)練信號(hào)。跟隨在“前同步碼”之后的“報(bào)頭”和“數(shù)據(jù)”并非已知信號(hào)，但等效于數(shù)據(jù)信號(hào)。在IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)中，已知的導(dǎo)頻信號(hào)包含在甚至是數(shù)據(jù)信號(hào)周期中的子載波號(hào)“-21”、“-7”、“7”和“21”中。
圖4示出了第一無(wú)線電單元12a的結(jié)構(gòu)。第一無(wú)線電單元12a包括開(kāi)關(guān)單元40、接收器42和發(fā)射器44。接收器42包括頻率轉(zhuǎn)換單元46、AGC(自動(dòng)增益控制)單元48、正交檢測(cè)單元50和A-D轉(zhuǎn)換單元52。發(fā)射器44包括放大單元54、頻率轉(zhuǎn)換單元56、正交調(diào)制單元58和D-A轉(zhuǎn)換單元60。
開(kāi)關(guān)單元40根據(jù)來(lái)自控制單元24的無(wú)線電單元控制信號(hào)318(圖4中并未示出)來(lái)將信號(hào)的輸入和輸出切換到接收器42和發(fā)射器44。即，開(kāi)關(guān)單元40在發(fā)射時(shí)選擇來(lái)自發(fā)射器44的信號(hào)，而在接收時(shí)，其選擇去往接收器42的信號(hào)。接收器42中的頻率轉(zhuǎn)換單元46和發(fā)射器44中的頻率轉(zhuǎn)換單元56在射頻和中頻之間對(duì)目標(biāo)信號(hào)執(zhí)行頻率轉(zhuǎn)換。
AGC單元48通過(guò)自動(dòng)控制增益來(lái)放大接收信號(hào)，從而使接收信號(hào)的幅度等于位于A-D轉(zhuǎn)換單元52的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的幅度。正交檢測(cè)單元50通過(guò)對(duì)中頻信號(hào)執(zhí)行正交檢測(cè)，來(lái)產(chǎn)生基帶模擬信號(hào)。另一方面，正交調(diào)制單元58通過(guò)對(duì)基帶模擬信號(hào)執(zhí)行正交調(diào)制來(lái)產(chǎn)生中頻信號(hào)。A-D轉(zhuǎn)換單元52將基帶模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，而D-A轉(zhuǎn)換單元60將基帶數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。放大單元54放大要發(fā)射的射頻信號(hào)。
圖5示出了信號(hào)處理單元18的結(jié)構(gòu)。信號(hào)處理單元18包括頻率偏移校正單元110；FFT單元170；第一乘法器62a、第二乘法器62b、……、以及第N乘法器62n，通常被稱為“乘法器62”；加法器64；接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68；參考信號(hào)產(chǎn)生器70；第一乘法器74a、第二乘法器74b、……、以及第N乘法器74n，通常被稱為“乘法器74”；發(fā)射權(quán)重矢量計(jì)算單元76；和響應(yīng)矢量計(jì)算單元80。信號(hào)處理單元18中所涉及的信號(hào)包括權(quán)重參考信號(hào)306；第一接收權(quán)重矢量信號(hào)312a、第二接收權(quán)重矢量信號(hào)312b、……、以及第N接收權(quán)重矢量信號(hào)312n，通常被稱為“接收權(quán)重矢量信號(hào)312”；第一發(fā)射權(quán)重矢量信號(hào)314a、第二發(fā)射權(quán)重矢量信號(hào)314b、……、以及第N發(fā)射權(quán)重矢量信號(hào)314n，通常被稱為“發(fā)射權(quán)重矢量信號(hào)314”；響應(yīng)參考信號(hào)320；響應(yīng)矢量信號(hào)322；殘余頻率信號(hào)324；第一校正接收信號(hào)326a、第二校正接收信號(hào)326b、……、以及第N校正接收信號(hào)326n，通常被稱為“校正接收信號(hào)326”；以及第一頻率域信號(hào)330a、第二頻率域信號(hào)330b、……、以及第N頻率域信號(hào)330n，通常被稱為“頻率域信號(hào)330”。
頻率偏移校正單元110輸入分別與多個(gè)基站天線14相對(duì)應(yīng)的數(shù)字接收信號(hào)300(這里未示出)。數(shù)字接收信號(hào)300已知處于前同步碼周期中，并且其在數(shù)字信號(hào)周期中包含導(dǎo)頻信號(hào)。頻率偏移校正單元110校正分別包含在數(shù)字接收信號(hào)300中的頻率偏移，然后輸出這些信號(hào)，作為校正接收信號(hào)326。盡管稍后將描述細(xì)節(jié)，頻率偏移校正單元110首先估計(jì)頻率偏移(此后被稱為“初始頻率偏移”)，并且利用這樣估計(jì)出的初始頻率偏移來(lái)校正數(shù)字接收信號(hào)300。然后，頻率偏移校正單元110還通過(guò)反映頻率偏移中的殘余分量來(lái)校正頻率偏移。頻率偏移的殘余分量包括在初始頻率偏移已經(jīng)校正之后仍然存在的頻率偏移。在這種情況下，使用殘余頻率信號(hào)324。
FFT單元170對(duì)校正接收信號(hào)326執(zhí)行傅立葉變換，從而輸出頻率域信號(hào)330。即，F(xiàn)FT單元170將校正接收信號(hào)326分別變換到頻率域中。這里，假定與多個(gè)子載波相對(duì)應(yīng)的信號(hào)在每一個(gè)頻率域信號(hào)330(例如，在第一頻率域信號(hào)330a)中串行地排列。圖6示出了作為頻率域信號(hào)的第一頻率域信號(hào)330a的結(jié)構(gòu)。這里，假定第i OFDM符號(hào)在于子載波以子載波號(hào)“1”到“26”和子載波號(hào)“-26”到“-1”的次序排列。還假定第“(i-1)”O(jiān)FDM符號(hào)位于第i OFDM符號(hào)之前，并且第“(i+1)”O(jiān)FDM符號(hào)位于第i OFDM符號(hào)之后。
再次參考圖5，利用LMS算法，接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68根據(jù)頻率域信號(hào)330、合成信號(hào)304和權(quán)重參考信號(hào)306來(lái)計(jì)算接收權(quán)重矢量信號(hào)312。這里，還分別與多個(gè)基站天線14相對(duì)應(yīng)地、以及與頻率域中的多個(gè)子載波相對(duì)應(yīng)地獲得接收權(quán)重矢量信號(hào)312。這里，如果天線數(shù)量由N表示而子載波的數(shù)量由M表示，則LMS算法將表達(dá)為以下等式(4)Wm(t+1)＝Wm(t)+μXm(t)e(t*) (4)e(t)=d(t)-WmH(t)Xm(t)]]>其中Wm(t)是在時(shí)間t處與子載波m相對(duì)應(yīng)的接收響應(yīng)矢量，而其分量的數(shù)量等于天線N的數(shù)量。如上所述，逐子載波地執(zhí)行LMS算法。這里，假定在前同步碼周期期間對(duì)接收權(quán)重矢量信號(hào)312進(jìn)行估計(jì)，并且接收權(quán)重矢量信號(hào)312在前同步碼周期終止之后將是固定的。在數(shù)據(jù)信號(hào)周期中，類(lèi)似于此的接收權(quán)重矢量312還對(duì)應(yīng)于導(dǎo)頻信號(hào)和除了導(dǎo)頻信號(hào)之外的其他信號(hào)。
即使在前同步碼周期已經(jīng)終止之后，接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68從頻率域信號(hào)330中提取多個(gè)子載波中所分配的導(dǎo)頻信號(hào)，并且通過(guò)對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)應(yīng)用LMS算法獲得與導(dǎo)頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的接收權(quán)重矢量信號(hào)312、以及接收權(quán)重矢量信號(hào)312與導(dǎo)頻信號(hào)之間的誤差。這里，將LMS算法應(yīng)用于多個(gè)頻率域信號(hào)中的相互對(duì)應(yīng)的導(dǎo)頻信號(hào)。例如，LMS算法應(yīng)用于多個(gè)頻率域信號(hào)330中與子載波號(hào)“-21”相對(duì)應(yīng)的分量。作為以上的結(jié)果，接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68獲得了針對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)的數(shù)量(即，“4”)的誤差。
根據(jù)接收權(quán)重矢量信號(hào)和誤差，接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68估計(jì)頻率域信號(hào)330之間的導(dǎo)頻信號(hào)中所包含的頻率偏移的殘余分量。即，接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68將與導(dǎo)頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率域信號(hào)330的復(fù)共軛分別與這些誤差相乘，然后，從除以與導(dǎo)頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的接收權(quán)重矢量信號(hào)312的結(jié)果中提取虛分量。這里，“與導(dǎo)頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)”還可以等效于“與分配了導(dǎo)頻信號(hào)的子載波相對(duì)應(yīng)”。利用以上處理，估計(jì)分別與導(dǎo)頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量。
另外，接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68對(duì)分別與導(dǎo)頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量執(zhí)行諸如平均處理等統(tǒng)計(jì)處理，從而獲取頻率偏移的殘余分量。接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68輸出這樣得到的頻率偏移的殘余分量，作為殘余頻率信號(hào)324。估計(jì)頻率偏移的殘余分量，作為要將校正接收信號(hào)326轉(zhuǎn)換為頻率域的周期(即，“一個(gè)OFDM符號(hào)”的周期)中的值。
乘法器62利用接收權(quán)重矢量信號(hào)312對(duì)頻率域信號(hào)330進(jìn)行加權(quán)，并且加法器64將復(fù)用器62的輸出加在一起，然后輸出合成信號(hào)304。由于如上所述，頻率域信號(hào)330在這里按照子載波號(hào)的次序排列，接收權(quán)重矢量信號(hào)312也與其相對(duì)應(yīng)地排列。也就是，每一個(gè)乘法器62連續(xù)輸入按照子載波號(hào)的次序排列的接收權(quán)重矢量信號(hào)312。因此，加法器64逐載波地將乘法結(jié)果加在一起。結(jié)果，合成信號(hào)304也按照子載波號(hào)的次序串行地排列，如圖6所示。
在以下描述中，同樣地，如果要處理的信號(hào)定義在頻率域中，將基本上逐載波地執(zhí)行該處理。為了簡(jiǎn)化描述，這里將解釋單個(gè)子載波的處理。因此，為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)子載波的處理，并行地或串行地執(zhí)行單個(gè)子載波的處理。
在訓(xùn)練周期期間，參考信號(hào)產(chǎn)生器70輸出預(yù)先存儲(chǔ)的訓(xùn)練信號(hào)，作為權(quán)重參考信號(hào)306和響應(yīng)參考信號(hào)320。在訓(xùn)練周期之后，將預(yù)先存儲(chǔ)的導(dǎo)頻信號(hào)作為權(quán)重參考信號(hào)306輸出。
響應(yīng)矢量計(jì)算單元80根據(jù)頻率域信號(hào)330和響應(yīng)參考信號(hào)320來(lái)計(jì)算響應(yīng)矢量信號(hào)322，作為接收信號(hào)相對(duì)于發(fā)射信號(hào)的接收響應(yīng)特性。計(jì)算響應(yīng)矢量信號(hào)322的方法可以是任意的，但是可以如下根據(jù)諸如相關(guān)處理來(lái)執(zhí)行。這里，假定頻率域信號(hào)330和響應(yīng)參考信號(hào)320不僅從信號(hào)處理單元18內(nèi)部輸入，而且從與經(jīng)由信號(hào)線的要處理的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)處理單元(這里未示出)輸入。如先前所述，以下描述將焦點(diǎn)放在多個(gè)子載波之一上。如果對(duì)應(yīng)于第一處理對(duì)象的頻率域信號(hào)330被表示為x1(t)，對(duì)應(yīng)于第二處理對(duì)象的頻率域信號(hào)330被表示為x2(t)，對(duì)應(yīng)于第一處理對(duì)象的響應(yīng)參考信號(hào)320被表示為S1(t)且對(duì)應(yīng)于第二處理對(duì)象的響應(yīng)參考信號(hào)320被表示為S2(t)，則x1(t)和x2(t)將表達(dá)為以下等式(5)X1(t)＝h11S1(t)+h21S2(t)(5)X2(t)＝h12S1(t)+h22S2(t)
其中hij是從第i終端設(shè)備到第j基站天線14j的響應(yīng)特性，其中忽略了噪聲。第一相關(guān)矩陣R1由以下等式(6)表達(dá)，其中E為總體平均R1=E[x1S1*]E[x1S2*]E[x2S1*]E[x2S2*]---(6)]]>響應(yīng)參考信號(hào)320之間的第二相關(guān)矩陣R2由以下等式7來(lái)計(jì)算R1=E[S1S1*]E[S1S2*]E[S2S1*]E[S2S2*]---(7)]]>最后，將第一相關(guān)矩陣R1乘以第二相關(guān)矩陣R2的逆矩陣，從而獲得響應(yīng)矢量信號(hào)322，由以下等式(8)來(lái)表達(dá)h11h12h21h22=R1R2-1---(8)]]>發(fā)射權(quán)重矢量計(jì)算單元76根據(jù)接收權(quán)重矢量信號(hào)312或充當(dāng)接收響應(yīng)特性的響應(yīng)矢量信號(hào)322，來(lái)估計(jì)對(duì)預(yù)分離信號(hào)308加權(quán)所需的發(fā)射權(quán)重矢量信號(hào)314。估計(jì)發(fā)射權(quán)重矢量信號(hào)314的方法可以是任意的。然而，作為最簡(jiǎn)單的方法，可以完整地使用接收權(quán)重矢量信號(hào)312?？蛇x地，可以利用傳統(tǒng)技術(shù)來(lái)校正接收權(quán)重矢量信號(hào)312或響應(yīng)矢量信號(hào)322，同時(shí)考慮由接收處理和發(fā)射處理之間的定時(shí)差值而引起的傳播環(huán)境的多普勒頻率變化。
乘法器74利用發(fā)射權(quán)重矢量信號(hào)314對(duì)預(yù)分離信號(hào)308分別進(jìn)行加權(quán)，然后，輸出這樣加權(quán)的發(fā)射權(quán)重矢量信號(hào)314，作為數(shù)字發(fā)射信號(hào)302。這里，假定由信號(hào)處理器控制信號(hào)310來(lái)指示上述操作中的定時(shí)。
在硬件方面，上述結(jié)構(gòu)可以由任意計(jì)算機(jī)的CPU、存儲(chǔ)器和其他LSI來(lái)實(shí)現(xiàn)。在軟件方面，其由具有預(yù)留管理功能等的存儲(chǔ)器加載的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是這里繪出和描述的是與此協(xié)同地實(shí)現(xiàn)的功能塊。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解這些功能塊可以按諸如僅是硬件、僅是軟件或其組合等各種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖7示出了頻率偏移校正單元110的結(jié)構(gòu)。頻率偏移校正單元110的結(jié)構(gòu)是賦予第一頻率偏移校正單元110a、第二頻率偏移校正單元110b、……、以及第N頻率偏移校正單元110n的統(tǒng)稱。每一個(gè)頻率偏移校正單元110a到110n包括延遲單元120、相位誤差檢測(cè)器122、平均單元124、初始頻率設(shè)置單元126、乘法器128、乘法器130和殘余頻率設(shè)置單元132。
延遲單元120對(duì)輸入數(shù)字接收信號(hào)300進(jìn)行延遲。這里，延遲單元120將其延遲一個(gè)OFDM符號(hào)。相位誤差檢測(cè)器122檢測(cè)由延遲單元120延遲的數(shù)字接收信號(hào)300與輸入數(shù)字接收信號(hào)300之間的相位誤差。該相位誤差對(duì)應(yīng)于由于頻率偏移所引起的一個(gè)OFDM符號(hào)中的相位旋轉(zhuǎn)量。如果數(shù)字接收信號(hào)300包含信號(hào)分量，則移除這些信號(hào)分量。平均單元124對(duì)由相位誤差檢測(cè)器122檢測(cè)到的相位誤差進(jìn)行平均，以便抑制噪聲分量。初始頻率設(shè)置單元126將由平均單元124平均后的相位誤差設(shè)置為與初始頻率偏移相對(duì)應(yīng)的相位誤差，并輸出要基于初始頻率偏移而振蕩的信號(hào)。乘法器128將要以從初始頻率設(shè)置單元126輸出的初始頻率偏移發(fā)生振蕩的信號(hào)與輸入數(shù)字接收信號(hào)300相乘，并從輸入數(shù)字接收信號(hào)300中移除與初始頻率偏移相對(duì)應(yīng)的相位誤差。
殘余頻率設(shè)置單元132通過(guò)利用已經(jīng)從外部輸入的殘余頻率信號(hào)324來(lái)連續(xù)更新殘余頻率偏移，來(lái)設(shè)置殘余頻率偏移，并輸出基于最近更新的殘余頻率偏移發(fā)生振蕩的信號(hào)。這里，由于在訓(xùn)練信號(hào)周期已經(jīng)終止之后輸入殘余頻率信號(hào)324，因此在訓(xùn)練信號(hào)周期已經(jīng)終止之后，輸出基于殘余頻率偏移發(fā)生振蕩的信號(hào)。乘法器130將來(lái)自乘法器128的輸出信號(hào)乘以來(lái)自殘余頻率設(shè)置單元132的輸出信號(hào)，從而從乘法器128中移除輸出信號(hào)中所包含的殘余頻率偏移，并且輸出結(jié)果信號(hào)，作為校正接收信號(hào)326。
圖8示出了接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68的結(jié)構(gòu)。接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68是賦予第一接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68a、第二接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68b、……、以及第N接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68n的統(tǒng)稱，并且包括判定單元180。每一個(gè)接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68a到68n包括加法器140、復(fù)共軛單元142、乘法器148、步長(zhǎng)參數(shù)存儲(chǔ)單元150、乘法器152、加法器154、延遲單元156、估計(jì)單元158和開(kāi)關(guān)182。估計(jì)單元158包括復(fù)共軛單元160、乘法器162、除法器164、虛分量提取單元166和乘法器168。
加法器140計(jì)算合成信號(hào)304和權(quán)重參考信號(hào)306之間的差值，并且輸出誤差信號(hào)。加法器140獲得與所有子載波相對(duì)應(yīng)的合成信號(hào)304和權(quán)重參考信號(hào)306之間的誤差信號(hào)。在前同步碼結(jié)束之后，加法器140獲得與導(dǎo)頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的合成信號(hào)304和權(quán)重參考信號(hào)306之間的誤差信號(hào)。合成信號(hào)304和權(quán)重參考信號(hào)306均具有圖6所示的格式。復(fù)共軛單元142對(duì)該誤差信號(hào)進(jìn)行復(fù)共軛轉(zhuǎn)換。
乘法器148將復(fù)共軛轉(zhuǎn)換后的誤差信號(hào)乘以第一頻率域信號(hào)330a，從而產(chǎn)生第一乘法結(jié)果。乘法器152將第一乘法結(jié)果乘以步長(zhǎng)參數(shù)存儲(chǔ)單元150中所存儲(chǔ)的步長(zhǎng)參數(shù)，從而產(chǎn)生第二乘法結(jié)果。延遲單元156和加法器154對(duì)第二乘法結(jié)果進(jìn)行反饋。之后，將第二乘法結(jié)果與新的第二乘法結(jié)果相加。按照該方式，將由LMS算法連續(xù)更新的加法結(jié)果作為接收權(quán)重矢量312來(lái)輸出。盡管在前同步碼周期上對(duì)所有子載波進(jìn)行上述處理，但是在前同步碼結(jié)束之后對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)執(zhí)行該處理。開(kāi)關(guān)182固定在前同步碼結(jié)束時(shí)的接收權(quán)重矢量信號(hào)312的值。
估計(jì)單元158估計(jì)頻率偏移的殘余分量。在描述估計(jì)單元158的每一個(gè)組件之前，將概述估計(jì)單元158的整個(gè)操作。為了清楚地說(shuō)明，將解釋如何估計(jì)針對(duì)單個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的頻率偏移的殘余分量。這里假定在時(shí)間t處的接收權(quán)重矢量312表示為W(t)。另外，與頻率域信號(hào)330中所包含的殘余頻率偏移相對(duì)應(yīng)的相位由φ表示。然后，在時(shí)間t+1處的接收權(quán)重矢量W(t+1)由以下等式(9)來(lái)表達(dá)W(t+1)＝W(t)exp(jφ)(9)如果接收權(quán)重矢量W(t+1)和W(t)之間的誤差為Δ，則接收權(quán)重矢量W(t+1)和W(t)之間的關(guān)系由以下等式(10)來(lái)表達(dá)W(t+1)＝W(t)+Δ (10)組合或等同上述等式(9)和等式(10)會(huì)產(chǎn)生W(t)exp(jφ)＝W(t)+Δ (11)如果相位φ較小，則等式(11)表達(dá)為W(t)·jφ＝Δ (12)因此，相位φ表達(dá)為
φ=Img[ΔW(t)]---(13)]]>其中“Img”表示虛分量。如果等式(13)與LMS算法的遞歸公式相關(guān)，則誤差將表達(dá)為Δ＝μ·X*(t)·e(t) (14)其中μ是LMS算法中的步長(zhǎng)參數(shù)，X是與頻率域信號(hào)330相對(duì)應(yīng)的矢量，以及e是與LMS算法中的誤差信號(hào)相對(duì)應(yīng)的矢量。因此，要估計(jì)的相位φ表達(dá)為φ=Img[μX*(t)e(t)W(t)]=μImg[X*(t)e(t)W(t)]---(15)]]>如上所述，由于插入了四個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)，因此針對(duì)單個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)估計(jì)出的相位φ已經(jīng)經(jīng)過(guò)了統(tǒng)計(jì)處理，然后獲得了與一個(gè)基站天線14相對(duì)應(yīng)的相位。如果統(tǒng)計(jì)處理正在進(jìn)行平均，則要獲得的相位表達(dá)為以下等式(16)。
φ=μ4ImgΣm=14[Xm*(t)em(t)Wm(t)]---(16)]]>在等式(16)中，要獲得的相位也由φ來(lái)表示。換句話說(shuō)，這樣構(gòu)造估計(jì)單元158來(lái)計(jì)算等式(16)。另外，已經(jīng)分別針對(duì)多個(gè)基站天線14獲得的相位可以被平均。
復(fù)共軛單元160對(duì)頻率域信號(hào)330進(jìn)行復(fù)共軛轉(zhuǎn)換。乘法器162將復(fù)共軛轉(zhuǎn)換后的頻率域信號(hào)330乘以從加法器140輸出的誤差信號(hào)。除法器164將由乘法器162獲得的乘法結(jié)果除以從延遲單元156輸出的接收權(quán)重矢量信號(hào)312。虛分量提取單元166從除法結(jié)果中提取虛分量。乘法器168將除法結(jié)果中的虛分量乘以步長(zhǎng)參數(shù)以產(chǎn)生殘余分量信號(hào)332。每一個(gè)殘余分量信號(hào)332對(duì)應(yīng)于上述的每一個(gè)基站天線14，且還對(duì)應(yīng)于與每一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的相位。
判定單元180輸入多個(gè)殘余分量信號(hào)332，然后通過(guò)對(duì)這些殘余分量信號(hào)332執(zhí)行統(tǒng)計(jì)處理來(lái)獲得一個(gè)相位。然后，判定單元180將一個(gè)相位作為殘余頻率信號(hào)324輸出。這里，判定單元180執(zhí)行如上所述的作為統(tǒng)計(jì)處理的平均。通過(guò)諸如此類(lèi)的處理，獲得了其中考慮了所有基站天線14且還考慮了所有導(dǎo)頻信號(hào)的相位。應(yīng)該注意，在完成前同步碼周期之后，輸出該殘余頻率信號(hào)324。
圖9是示出了校正頻率偏移的過(guò)程的流程圖。在前同步碼周期期間(S10的“是”)，延遲單元120、相位誤差檢測(cè)器122和平均單元124估計(jì)初始頻率偏移(S12)。當(dāng)已經(jīng)完成估計(jì)時(shí)，初始頻率設(shè)置單元126設(shè)置估計(jì)出的初始頻率偏移，且乘法器128校正數(shù)字接收信號(hào)300中所包含的初始頻率偏移(S14)。然后，接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68估計(jì)接收權(quán)重矢量(S16)，并且乘法器62和加法器64通過(guò)接收權(quán)重矢量來(lái)執(zhí)行自適應(yīng)陣列處理(S18)。
當(dāng)前同步碼周期終止時(shí)(S10中的“否”)，接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68根據(jù)頻率域信號(hào)330來(lái)估計(jì)頻率偏移的殘余分量，并將其作為殘余頻率信號(hào)324輸出(S20)。然后，將殘余頻率信號(hào)324反饋到殘余頻率設(shè)置單元132，并且乘法器130校正頻率偏移的殘余分量(S22)。根據(jù)接收權(quán)重矢量信號(hào)312，乘法器62和加法器64對(duì)頻率域信號(hào)330執(zhí)行自適應(yīng)陣列處理。即使在前同步碼已經(jīng)終止之后，繼續(xù)對(duì)初始頻率偏移進(jìn)行校正。
下面將描述采用上述結(jié)構(gòu)的基站設(shè)備34的操作。在接收突發(fā)的前同步碼周期期間，延遲單元120、相位誤差檢測(cè)器122和平均單元124估計(jì)數(shù)字接收信號(hào)300中所包含的初始頻率偏移。在訓(xùn)練信號(hào)周期期間，將來(lái)自乘法器128的輸出信號(hào)作為校正接收信號(hào)326輸出。FFT單元170將校正接收信號(hào)326轉(zhuǎn)換到頻率域中，然后輸出頻率域信號(hào)330。將頻率域信號(hào)330輸入到接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68，并且由接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68估計(jì)接收權(quán)重矢量信號(hào)312。
在訓(xùn)練信號(hào)周期已經(jīng)終止之后，乘法器130通過(guò)基于殘余頻率信號(hào)324的殘余頻率誤差來(lái)校正從乘法器128輸出的信號(hào)，并將這樣校正后的信號(hào)作為校正接收信號(hào)326輸出。FFT單元170將校正接收信號(hào)326轉(zhuǎn)換到頻率域中，并輸出頻率域信號(hào)330。接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68估計(jì)殘余頻率信號(hào)324。將殘余頻率信號(hào)324反饋到殘余頻率設(shè)置單元132。在頻率域信號(hào)330的每一個(gè)均在乘法器62處利用接收權(quán)重矢量信號(hào)312加權(quán)之后，由加法器64將其總和在一起。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在估計(jì)頻率偏移的殘余分量時(shí)使用了在自適應(yīng)算法中所獲得的加權(quán)因子和誤差。因此，可以使對(duì)殘余分量的估計(jì)處理和自適應(yīng)算法的一部分得到通用。由于處理的一部分能夠共享，因此能夠防止電路規(guī)模的增加。由于能夠校正頻率偏移，能夠提高傳輸質(zhì)量。由于將導(dǎo)頻信號(hào)用作估計(jì)頻率偏移所需的參考，能夠防止估計(jì)頻率偏移時(shí)的參考信號(hào)的誤差。由于導(dǎo)頻信號(hào)充當(dāng)參考，因此能夠取消對(duì)合成信號(hào)的判定處理。由于能夠取消對(duì)合成信號(hào)的判定處理，能夠縮短估計(jì)頻率偏移時(shí)的延遲周期?？梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)化的處理來(lái)估計(jì)頻率偏移的殘余分量。由于在利用權(quán)重因子進(jìn)行加權(quán)的同時(shí)來(lái)執(zhí)行自適應(yīng)陣列處理，因此能夠提高傳輸質(zhì)量。這些實(shí)施例同樣可以應(yīng)用于多載波信號(hào)。由于利用與多個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的殘余分量來(lái)獲得頻率偏移的殘余分量，能夠提高獲取精度。
在計(jì)算接收權(quán)重矢量之前通過(guò)前饋來(lái)校正初始頻率偏移，并且校正頻率偏移的殘余分量。因此，即使頻率偏移較大，也能夠?qū)ζ溥M(jìn)行校正。可以將在自適應(yīng)算法中獲取接收權(quán)重矢量所需的步長(zhǎng)參數(shù)設(shè)置為特定的較小值，即使存在頻率偏移。因此，能夠防止由于噪聲而引起的信號(hào)惡化。而且，在計(jì)算頻率偏移的殘余分量時(shí)可以使用在自適應(yīng)算法的過(guò)程中計(jì)算出的值，從而能夠防止電路規(guī)模的增加。
已經(jīng)基于僅是說(shuō)明性的實(shí)施例描述了本發(fā)明。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解對(duì)每一個(gè)組件和過(guò)程的組合的其他各種修改均是可能的，并且這樣的修改也處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的這些實(shí)施例，接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68使用LMS算法作為通過(guò)其來(lái)估計(jì)接收權(quán)重矢量信號(hào)312的自適應(yīng)算法。然而，可以在接收權(quán)重矢量計(jì)算單元68中使用除了LMS算法之外的其他自適應(yīng)算法。例如，作為替代，可以使用RLS算法。根據(jù)該修改，接收權(quán)重矢量信號(hào)312收斂得更快。即，如果產(chǎn)生了接收權(quán)重矢量和估計(jì)殘余頻率偏移所需的誤差信號(hào)就足夠了。
根據(jù)本發(fā)明的這些實(shí)施例，延遲單元120將數(shù)字接收信號(hào)300延遲了一個(gè)符號(hào)來(lái)估計(jì)初始頻率偏移。然而，本發(fā)明并不局限于此，例如，可以將數(shù)字接收信號(hào)300延遲多個(gè)符號(hào)。根據(jù)該修改，能夠提高檢測(cè)頻率偏移的精度。也就是，可以根據(jù)作為頻率偏移的殘余分量所期望的值來(lái)設(shè)置要延遲的符號(hào)數(shù)。
在本實(shí)施例中，通信系統(tǒng)100傳輸多載波信號(hào)，并且假定在多載波信號(hào)的一部分中插入導(dǎo)頻信號(hào)。然而，其配置并不局限于此，例如，通信系統(tǒng)100可以傳輸單載波信號(hào)，并且可以將導(dǎo)頻信號(hào)插入到單載波信號(hào)的部分周期中。換句話說(shuō)，可以離散地且周期性地插入導(dǎo)頻信號(hào)。在這樣的情況下，在離散的定時(shí)處估計(jì)頻率偏移的殘余分量。通信系統(tǒng)100可以是MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)。在這種情況下，終端設(shè)備10具有多個(gè)終端天線16，并且傳輸分別與多個(gè)終端天線16相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。然后，基站設(shè)備34具有多個(gè)信號(hào)處理單元18和多個(gè)調(diào)制解調(diào)器單元29，用于分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)終端天線16的信號(hào)。根據(jù)該修改，本發(fā)明可以應(yīng)用于各種類(lèi)型的通信系統(tǒng)。也就是，如果將導(dǎo)頻信號(hào)用作利用其來(lái)估計(jì)頻率偏移的殘余分量的參考就足夠了。
在本實(shí)施例中，判定單元180執(zhí)行平均處理來(lái)根據(jù)多個(gè)殘余分量信號(hào)332來(lái)獲得一個(gè)殘余頻率信號(hào)324。然而，其配置并不局限于此，例如，判定單元180可以執(zhí)行除了平均之外的諸如獲取中值等統(tǒng)計(jì)處理。此外，判定單元180可以簡(jiǎn)單地從多個(gè)殘余分量信號(hào)332中選擇一個(gè)，并且將其所選信號(hào)取作殘余頻率信號(hào)324。根據(jù)該修改，能夠通過(guò)采用各種方法來(lái)確定殘余頻率信號(hào)324。即，只要能夠確定單個(gè)殘余頻率信號(hào)324就足夠了。
盡管已經(jīng)使用特定的術(shù)語(yǔ)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是這樣的描述僅是說(shuō)明性的，應(yīng)該理解，在不脫離所附權(quán)利要求的精神或范圍的情況下，可以進(jìn)行改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種頻率偏移校正設(shè)備，包括輸入單元，輸入分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)天線、包含已知信號(hào)的多個(gè)接收信號(hào)；校正單元，分別校正所述多個(gè)接收信號(hào)中所包含的頻率偏移；處理單元，通過(guò)對(duì)多個(gè)校正接收信號(hào)應(yīng)用自適應(yīng)算法，分別獲得與所述已知信號(hào)及權(quán)重矢量和已知信號(hào)之間的誤差相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量；估計(jì)單元，根據(jù)所獲得的權(quán)重矢量和所獲得的誤差，來(lái)估計(jì)多個(gè)校正接收信號(hào)中所包含的頻率偏移的殘余分量、以及與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量；其中所述校正單元通過(guò)反映頻率偏移的估計(jì)殘余分量來(lái)校正頻率偏移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率偏移校正設(shè)備，其特征在于作為頻率偏移的殘余分量，所述估計(jì)單元將多個(gè)校正接收信號(hào)的復(fù)共軛分別乘以所獲得的誤差，并從將乘法結(jié)果除以所獲得的權(quán)重矢量的除法結(jié)果中提取虛分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率偏移校正設(shè)備，其特征在于所述處理單元獲得與除所述已知信號(hào)之外的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量；所述設(shè)備還包括加權(quán)單元，利用由所述處理單元獲得的權(quán)重矢量，分別對(duì)多個(gè)校正接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率偏移校正設(shè)備，其特征在于還包括頻率域轉(zhuǎn)換單元，分別將多個(gè)校正接收信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻率域中并輸出對(duì)每一個(gè)校正接收信號(hào)的多個(gè)頻率域信號(hào)；其中所述處理單元通過(guò)對(duì)相互對(duì)應(yīng)的已知信號(hào)應(yīng)用自適應(yīng)算法，提取多個(gè)頻率域信號(hào)中包含的已知信號(hào)分量并獲取權(quán)重矢量和誤差；以及其中所述估計(jì)單元根據(jù)權(quán)重矢量和誤差來(lái)估計(jì)與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率偏移校正設(shè)備，其特征在于所述處理單元提取多個(gè)頻率域信號(hào)中所包含的多個(gè)已知信號(hào)，并且獲取分別與所述多個(gè)已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量和誤差；以及其中所述估計(jì)單元估計(jì)分別與多個(gè)已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移，并根據(jù)分別與多個(gè)已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的估計(jì)出的頻率偏移，來(lái)獲得要由所述校正單元使用的頻率偏移的殘余分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率偏移校正設(shè)備，其特征在于所述估計(jì)單元估計(jì)在要將多個(gè)校正接收信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻率域的周期中的頻率偏移的殘余分量。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頻率偏移校正設(shè)備，其特征在于所述處理單元獲得與除了已知信號(hào)之外的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量；所述設(shè)備還包括加權(quán)單元，分別利用由所述處理單元所獲得的權(quán)重矢量對(duì)多個(gè)頻率域信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。
8.一種估計(jì)頻率偏移的方法，其特征在于通過(guò)向分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)天線的、包含已知信號(hào)的多個(gè)接收信號(hào)應(yīng)用自適應(yīng)算法，分別獲得與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量、以及權(quán)重矢量和已知信號(hào)之間的誤差，并且根據(jù)所獲得的權(quán)重矢量和誤差來(lái)估計(jì)多個(gè)校正接收信號(hào)中所包含的頻率偏移的殘余分量、以及與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量。
9.一種估計(jì)頻率偏移的方法，所述方法包括輸入分別與多個(gè)天線相對(duì)應(yīng)的、包含已知信號(hào)的多個(gè)接收信號(hào)；分別校正多個(gè)接收信號(hào)中所包含的頻率偏移；通過(guò)對(duì)多個(gè)校正接收信號(hào)應(yīng)用自適應(yīng)算法來(lái)分別獲得與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量、以及所述權(quán)重矢量和已知信號(hào)之間的誤差；以及根據(jù)所獲得的權(quán)重矢量和所獲得的誤差，來(lái)估計(jì)多個(gè)接收信號(hào)中所包含的頻率偏移的殘余分量、以及與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量；其中所述校正在于通過(guò)反映頻率偏移的估計(jì)出的殘余分量來(lái)校正頻率偏移。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述估計(jì)在于作為頻率偏移的殘余分量，將多個(gè)校正接收信號(hào)的復(fù)共軛分別乘以所獲得的誤差，然后，從將乘法結(jié)果除以所獲得的權(quán)重矢量的除法結(jié)果中提取虛分量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述獲取在于獲取與除了已知信號(hào)之外的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量；所述方法還包括分別利用通過(guò)所述獲取獲得的權(quán)重矢量對(duì)多個(gè)校正接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括分別將多個(gè)校正接收信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻率域中，并輸出對(duì)每一個(gè)校正接收信號(hào)的多個(gè)頻率域信號(hào)；其中所述獲取在于提取多個(gè)頻率域信號(hào)中所包含的已知信號(hào)分量，并通過(guò)向相互對(duì)應(yīng)的已知信號(hào)應(yīng)用自適應(yīng)算法來(lái)獲得權(quán)重矢量和誤差，并且所述估計(jì)在于根據(jù)所獲得的權(quán)重矢量和誤差來(lái)估計(jì)與已知信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率偏移的殘余分量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述獲取在于提取多個(gè)頻率域信號(hào)中所包含的已知信號(hào)，并獲取分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)已知信號(hào)的權(quán)重矢量和誤差；以及其中所述估計(jì)在于估計(jì)分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)已知信號(hào)的頻率偏移，并從分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)已知信號(hào)的估計(jì)出的頻率偏移中獲取要在校正單元中使用的頻率偏移的殘余分量。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述估計(jì)在于估計(jì)要將多個(gè)校正接收信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻率域的周期中的頻率偏移的殘余分量。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述獲取在于獲取與除了已知信號(hào)之外的其他信號(hào)相對(duì)應(yīng)的權(quán)重矢量；所述方法還包括分別利用通過(guò)所述獲取獲得的權(quán)重矢量對(duì)多個(gè)頻率域信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。
全文摘要
頻率偏移校正單元估計(jì)初始頻率偏移并校正估計(jì)出的初始頻率偏移。然后，頻率偏移校正單元還通過(guò)并入頻率偏移的殘余分量來(lái)校正頻率偏移。接收權(quán)重矢量計(jì)算單元利用LMS算法來(lái)估計(jì)接收權(quán)重矢量信號(hào)。然后，接收權(quán)重矢量計(jì)算單元通過(guò)對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)應(yīng)用LMS算法來(lái)估計(jì)導(dǎo)頻信號(hào)中所包含的頻率偏移的殘余分量。乘法器利用接收權(quán)重矢量信號(hào)對(duì)頻率域信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，且加法器對(duì)乘法器的輸出進(jìn)行總和，從而輸出合成信號(hào)。
文檔編號(hào)H04L1/06GK1787508SQ20051012953
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者中尾正悟, 田中靖浩 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社