专利名称：无线装置、其信号接收方法、其滤波系数测定方法及其滤波系数测定程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线装置、其信号接收方法、其滤波系数测定方法及其滤波系数测定程序，尤其涉及对模拟电路的特性误差进行数字补偿的无线装置、其信号接收方法、其滤波系数测定方法及其滤波系数测定程序。
背景技术：
近年来，在快速发展的移动体通信系统(例如PersonalHandyphone System以下称PHS)中，当无线基站与移动终端装置之间通信之际，通过自适应阵列处理在无线基站将来自所需的特定移动终端装置的接收信号抽出的方式被提出。
所谓自适应阵列处理就是通过根据来自移动终端装置的接收信号计算由无线基站各天线的接收系数(加权)组成的加权向量并进行适应控制来正确抽出来自特定移动终端装置的信号的处理。
在无线基站设置有按接收信号的各码元计算这种加权向量的接收加权向量计算机，该接收加权向量计算机执行收敛加权向量的处理即收敛来自特定移动终端装置的接收定向的自适应阵列处理以减少接收信号和所算出的加权向量的复素乘积和与已知参照信号的误差的平方。
在自适应阵列处理中，按照时间和信号电波的传输路特性的变动适应性进行这种加权向量的收敛，从接收信号中除去干扰成分和噪声并抽出来自特定移动终端装置的接收信号。
图17为用以在功能上说明由无线基站的数字信号处理器(DSP)通过软件执行的自适应阵列处理的功能框图。
参照图17，通过无线基站的多根天线例如4根天线A1～A4分别接收的来自移动终端装置的接收信号由模拟RF电路1～4施以后述的各种模拟信号处理并由对应的A/D转换器5～8分别转换为数字信号。
这些数字信号提供给无线基站的DSP并按照图17所示功能框图以后通过软件施以自适应阵列处理。
参照图17，由通过A/D转换器5～8转换成数字信号的接收信号组成的接收信号向量分别提供给乘法器M1～M4的一侧输入，同时提供给接收加权向量计算机11。
接收加权向量计算机11通过后述之自适应阵列算法算出由各天线的加权组成的加权向量并提供给乘法器M1～M4的各自另侧输入，以分别与来自对应天线的接收信号向量复素相乘。通过加法器9得到该复素相乘结果的总和的阵列输出信号。
上述复素乘积和的结果在作为阵列输出信号供给的同时提供给接收加权向量计算机11。
预先在存储器10存储的已知的参照信号d(t)提供给接收加权向量计算机11以供依据自适应阵列算法的加权向量的计算。该参照信号d(t)为来自移动终端装置的接收信号所含有的所有用户共同已知的信号，例如PHS在接收信号中采用由已知的位串构成的前同步信号(PR)及唯一字(UW)区间。
另一方面，阵列输出信号提供给接收加权向量计算机11以供依据自适应阵列算法的加权向量的计算。
该接收加权向量计算机11使用RLS(Recursive Least Squares)算法和SMI(Sample Matrix Inversion)算法之类的自适应阵列算法。
这种RLS算法和SMI算法在自适应阵列处理的领域为众知的技术，例如在菊间信良所著《阵列天线的适应信号处理》(科学技术出版)第35页～第49页的“第3章MMSE自适应阵列”中有详细说明，在此省略其说明。
接下来，图18为表明图17所示模拟RF电路1的具体结构的概略框图。另外，模拟RF电路2～4也具有与模拟RF电路1相同的结构，因此省略其图示及说明。
参照图18，模拟RF电路1具备对天线A1所接收的无线频率(RadioFrequencyRF)段的RF信号进行放大的放大器1a、通过来自未图示的本机振荡器的本机振荡输出将RF段的RF信号频率转换为基带宽的基带信号的频率转换器(变频器)1b、对频率转换器1c的输出进行带宽限制的带通滤波器BPF1c、对BPF1c所输出的基带宽的基带信号进行放大的放大器1d。
另外，严密地说，RF段的RF信号一度由第1个频率转换器转换为中间频率(Intermediate FrequencyIF)段的IF信号后再由第2个频率转换器转换为基带宽的基带信号。图18的频率转换器1b为该第1及第2频率转换器的集合性表示。
如图18所表明，模拟RF电路1～4各自由放大器1a、1d、频率转换器1b、滤波器1c等模拟电路要素构成，但由于制造上的偏差，通常在模拟RF电路之间即使为相同的放大器、相同的频率转换器或相同的滤波器，相位及振幅的频率特性也是不同的，在模拟RF电路之间使这些特性一致是困难的。
其结果，在天线A1对应的信号系统的模拟RF电路1、天线A2对应的信号系统的模拟RF电路2、天线A3对应的信号系统的模拟RF电路3、天线A4对应的信号系统的模拟RF电路4之间，相位及振幅的频率特性将不同。
即，假使在天线A1～A4输入相同信号，由于对应的模拟RF电路1～4的频率特性的差异，输出信号波形也将互不相同。换言之，可认为依据各模拟RF电路的频率特性的输出波形相对依据某理想特性的输出波形具有失真。
象这样模拟RF电路1～4的各输出波形具有失真与用于自适应阵列处理的输入信号中存在干扰成分是等价的。
如上述，如果天线A1～A4各个系统的信号中从开始就有干扰成分潜在的话，则无线基站的自适应阵列的干扰成分抑制能力将显著恶化。
因此，本发明的目的为提供能够通过对模拟电路的特性误差导致的接收信号系统间的特性误差进行补偿来修正接收信号的波形失真的无线装置、其信号接收方法、其滤波系数测定方法及其滤波系数测定程序。
本发明的其他目的为提供能够通过按各系统用数字滤波器对模拟电路的特性误差导致的接收信号系统间的特性误差进行补偿来提高自适应阵列处理的干扰成分抑制能力的无线装置、其信号接收方法、其滤波系数测定方法及其滤波系数测定程序。
发明内容
本发明的一种情形为使用多根天线接收信号的无线装置，其具备多个模拟电路、多个模拟·数字转换器、多个滤波单元、数字信号抽出单元。多个模拟电路与多根天线对应设置，对多根天线所接收的各个信号施以模拟信号处理。多个模拟·数字转换器将多个模拟电路的各个输出信号转换为数字信号。多个滤波单元对多个模拟·数字转换器所分别输出的数字信号施以用于补偿多个模拟电路间的特性差导致的波形失真的滤波处理。数字信号抽出单元对多个滤波单元的各个输出信号施以数字信号处理并抽出接收信号。
理想的是，多个滤波单元分别为具有用以补偿对应的模拟电路特性与理想电路特性间的差值的特性的数字滤波器。
理想的是，数字滤波器为FIR滤波器。
理想的是，数字信号抽出单元为通过自适应阵列处理抽出接收信号的自适应阵列处理电路。
本发明的其他情形为具有多根天线的无线装置中的信号接收方法，无线装置具备与多根天线对应设置并对多根天线所接收的各个信号施以模拟信号处理的多个模拟电路、将多个模拟电路的各个输出信号转换为数字信号的多个模拟·数字转换器。信号接收方法具备对多个模拟·数字转换器所输出的各个数字信号施以用以补偿多个模拟电路间的特性差导致的波形失真的滤波处理的步骤、对经过滤波处理的各个数字信号施以数字信号处理并抽出接收信号的步骤。
理想的是，对各个数字信号施以滤波处理的步骤为伴有用以补偿对应的模拟电路特性与理想电路特性间的差值的特性的数字滤波处理。
理想的是，抽出接收信号的步骤为通过自适应阵列处理抽出接收信号的自适应阵列处理。
本发明再其他的情形为使用多根天线接收信号的无线装置的滤波系数测定方法，无线装置具备多个模拟电路、多个模拟·数字转换器、多个滤波单元、数字信号抽出单元。多个模拟电路与多根天线对应设置，对多根天线所接收的各个信号施以模拟信号处理。多个模拟·数字转换器将多个模拟电路的各个输出信号转换为数字信号。多个滤波单元对多个模拟·数字转换器分别输出的数字信号施以用以补偿多个模拟电路间的特性差导致的波形失真的滤波处理。数字信号抽出单元对多个滤波单元的各个输出信号施以数字信号处理并抽出接收信号。滤波系数测定方法包括决定补偿多根天线的频率偏移的发送频率的步骤、决定使模拟·数字转换器的抽样误差为最优值的抽样定时的步骤、根据所决定的发送频率的信号及所决定的抽样定时算出滤波单元的滤波系数的步骤。
理想的是，多个滤波单元分别为具有用于补偿对应的模拟电路特性与理想电路特性之间的差值的特性的数字滤波器。
理想的是，决定发送频率的步骤包括用多根天线接收可变更的发送频率的发送信号的步骤、测定多根天线所接收的发送信号的频率偏移的步骤、决定使所测定的频率偏移为给定值以下的发送频率的步骤。决定抽样定时的步骤包括用多根天线接收发送信号的步骤、使模拟·数字转换器的抽样定时依次变化的步骤、按所变化的各抽样定时测定通过数字信号抽出单元抽出的接收信号的抽样误差并进行存储的步骤、决定抽样误差为最小的抽样定时的步骤。
理想的是，算出滤波系数的步骤包括用多根天线分别接收所决定的发送频率的信号的步骤、将所接收信号的码元作为分支输入进行自适应阵列处理并算出与各个分支输入对应的滤波系数的步骤。
理想的是，数字信号抽出单元为通过自适应阵列处理抽出接收信号的自适应阵列处理电路。
本发明再其他的情形为使用多根天线接收信号的无线装置的滤波系数测定方法，无线装置具备多个模拟电路、多个模拟·数字转换器、多个滤波单元、数字信号抽出单元。多个模拟电路与多根天线对应设置，对多根天线所接收的各个信号施以模拟信号处理。多个模拟·数字转换器将多个模拟电路的各个输出信号转换为数字信号。多个滤波单元对多个模拟·数字转换器分别输出的数字信号施以用以补偿多个模拟电路间的特性差导致的波形失真的滤波处理。数字信号抽出单元对多个滤波单元的各个输出信号施以数字信号处理并抽出接收信号。滤波系数测定方法包括判断用多根天线从移动终端接收的信号是否满足给定条件的步骤、保持由多根天线分别从满足给定条件的移动终端接收的信号的步骤、根据所保持的接收信号算出滤波单元的滤波系数的步骤。
理想的是，多个滤波单元分别为具有用以补偿对应的模拟电路特性与理想电路特性之间的差值的特性的数字滤波器。
理想的是，算出滤波系数的步骤包括将所保持的接收信号的码元作为分支输入进行自适应阵列处理并算出与各个分支输入对应的滤波系数的步骤。
理想的是，数字信号抽出单元为通过自适应阵列处理抽出接收信号的自适应阵列处理电路。
本发明再其他的情形为用多根天线接收信号的无线装置的滤波系数测定程序，无线装置具备多个模拟电路、多个模拟·数字转换器、多个滤波单元、数字信号抽出单元。多个模拟电路与多根天线对应设置，对多根天线所接收的各个信号施以模拟信号处理。多个模拟·数字转换器将多个模拟电路的各个输出信号转换为数字信号。多个滤波单元对多个模拟·数字转换器分别输出的数字信号施以用以补偿多个模拟电路间的特性差导致的波形失真的滤波处理。数字信号抽出单元对多个滤波单元的各个输出信号施以数字信号处理并抽出接收信号。滤波系数测定程序使计算机执行判断用多根天线从移动终端接收的信号是否满足给定条件的步骤、保持由多根天线分别从满足给定条件的移动终端接收的信号的步骤、根据所保持的接收信号算出滤波单元的滤波系数的步骤。
理想的是，多个滤波单元分别为具有用以补偿对应的模拟电路特性与理想电路特性之间的差值的特性的数字滤波器。
理想的是，算出滤波系数的步骤包括将保持的接收信号的码元作为分支输入进行自适应阵列处理并算出与各个分支输入对应的滤波系数的步骤。
理想的是，数字信号抽出单元为通过自适应阵列处理抽出接收信号的自适应阵列处理电路。
因此，依据本发明，由于在无线装置中将对模拟处理由多根天线接收的的信号的多个模拟电路间的特性差进行数字补偿的多个滤波单元设置于对应的模拟·数字转换器的后段，所以能够防止数字信号抽出单元的输入中潜在有干扰成分。
再有，依据本发明，例如在无线装置出厂前能够在频率偏移及抽样误差得到修正的条件下正确决定对模拟电路间的特性差进行数字补偿的多个滤波单元的滤波系数。
再有，依据本发明，例如即使在无线装置出厂后也能够通过选用来自移动终端的良好的接收信号而正确决定对模拟电路间的特性差进行数字补偿的多个滤波单元的滤波系数。
图1为表明依据本发明实施方式1的无线基站的系统结构的功能框图。
图2为表明图1所示修正滤波器的结构的框图。
图3为表明图1所示依据实施方式1的无线基站的操作的流程图。
图4为表明依据本发明实施方式2的用以测定无线基站出厂前的滤波系数的系统结构的概略框图。
图5为表明使用了图4所示系统结构的依据实施方式2的出厂前滤波系数测定操作的前半部分的流程图。
图6为表明使用了图4所示系统结构的依据实施方式2的出厂前滤波系数测定操作的后半部分的流程图。
图7为表明依据本发明实施方式3的用以测定无线基站出厂后的滤波系数的系统结构的概略框图。
图8为表明使用了图7所示系统结构的依据实施方式3的出厂后滤波系数测定操作的流程图。
图9为表明依据本发明实施方式2或3的用于测定滤波系数的无线基站系统结构的功能框图。
图10为表明使用了图9所示系统结构的依据实施方式2或3的滤波系数测定操作的第1阶段的流程图。
图11为表明使用了图9所示系统结构的依据实施方式2或3的滤波系数测定操作的第2阶段的流程图。
图12为表明使用了图9所示系统结构的依据实施方式2或3的滤波系数测定操作的第3阶段的流程图。
图13为表明图12所示滤波系数测定操作的第3阶段的变化例的流程图。
图14为表明用以计算分支系数的自适应阵列的结构的框图。
图15为表明图14所示自适应阵列的分支系数计算开始时的状态的框图。
图16为对依据实施方式2的接收定时决定原理进行概念说明的模式图。
图17为表明现有无线基站的系统结构的功能框图。
图18为表明图17所示模拟RF电路的结构的框图。
实施方式下面参照附图详细说明本发明实施方式。另外，对图中同一或相当部分赋予同一符号而不重复其说明。
图1为表明依据本发明实施方式1的无线基站的系统结构的功能框图，尤其对由无线基站的DSP通过软件所执行的处理进行功能上的说明。
图1所示无线基站的结构除以下一点之外与图17所示现有的无线基站的结构相同，关于共同部分不再重复其说明。
即，在A/D转换器5～8的后段，也就是由DSP(未图示)进行自适应阵列处理的前段分别插入由数字滤波器构成的修正滤波器12～15。
这些修正滤波器12～15分别为具有补偿模拟RF电路1～4中对应者的电路特性(例如相位及振幅的频率特性)与某一给定的理想电路特性的差值的特性(滤波系数即分支系数)的数字滤波器。
通过在与天线A1～A4对应的4套信号系统分别插入具有这种特性的修正滤波器，系统间的模拟电路特性误差得以补偿，各信号系统的输入信号所含有的波形失真将被修正。其结果，将提高后段的自适应阵列处理的干扰成分抑制能力。
图2为表明图1所示修正滤波器12～15中与某信号系统对应者的具体结构的框图。另外，修正滤波器12～15皆为具有相同结构者。
图2所示修正滤波器构成为数字滤波器之一的众知的有限时间脉冲响应滤波器(Finite-Duration Impulse Response Filter以下称FIR滤波器)。
参照图2，与某天线对应的信号系统的接收信号的样值T依次输入至由2N(N为正整数)个串联连接的寄存器R组成的移位寄存器，并在各寄存器R依次保持1个样值。
该2N个寄存器R的2N+1个输入输出即2N+1个样值(称为分支输出)x(t+N)、x(t+N-1)、...、x(t+T)、x(t)、x(t-T)、...、x(t-N+1)、x(t-N)提供给2N+1个乘法器M的各自一侧输入。
另一方面，在2N+1个乘法器M的各自另侧输入从未图示的存储器输入该修正滤波器特有的2N+1个权重信息即滤波系数(也称分支系数)WN、WN-1、...、W1、W0、W-1、...、W-N+1、W-N。
2N+1个乘法器M分别将2N+1个分支输出与2N+1个分支系数相乘，其结果由加法器AD相加。加法器AD所算出的相乘结果的总和作为该修正滤波器的输出信号y(t)输出。
在此，提供给2N+1个乘法器M的各自另侧输入的2N+1个分支系数为补偿信号系统间的特性误差设定，关于分支系数的决定方法在后文作详细说明。
图3为表明图1所示依据实施方式1的无线基站的基本操作的流程图。
参照图3，对于图1的天线A1～A4所对应的信号系统的各个接收信号，由对应的修正滤波器使用未图示的存储器中保持的对应的信号系统的滤波系数(分支系数)执行数字滤波处理(特性误差的补偿)(步骤S1)。
接下来，对于经过滤波处理的接收信号，由乘法器M1～M4、加法器9、存储器10及接收加权向量计算机11施以自适应阵列处理，执行通常的接收处理(步骤S2)。
因此，依据图1～图3所示的本发明实施方式1，由于在无线基站将对多个模拟RF电路间的频率特性差进行数字补偿的多个修正滤波器(数字滤波器)设置于对应的模拟·数字转换器的后段亦即自适应阵列处理的前段，所以能够防止自适应阵列处理的输入信号中有干扰成分潜在，并能提高自适应阵列处理的干扰成分抑制能力。
接下来，对上述实施方式1的无线基站中使用的修正滤波器12～15的滤波系数(分支系数)的测定(决定)方法进行说明。
这种滤波系数的测定可认为有在无线基站出厂前在工厂进行的情况和出厂后由运行中的无线基站自动执行的情况。
首先，作为本发明实施方式2，对无线基站出厂前进行的滤波系数的测定操作进行说明。
图4为表明依据本发明实施方式2的用以测定无线基站出厂前的滤波系数的系统结构的概略框图。
参照图4，为了测定出厂前的滤波系数，由信号发生器(以下称SG)40发生脉冲串调制信号，并由4分配器50对发生的脉冲串调制信号做4分配，再分别用电缆提供给无线基站20的未图示的4根天线。在无线基站20与SG40之间取时钟同步以图操作的稳定化。
控制用个人计算机(以下称控制PC)30从无线基站20取得后文所述各种信号，并发生控制信号提供给无线基站20及SG40。
在本实施方式2中，于出厂前在工厂进行滤波系数的测定。因此，能够在事先补偿无线基站的频率偏移并作为预处理执行使抽样误差最优化的处理之后在理想的条件下执行滤波系数的测定操作。
对作为预处理第1阶段的频率偏移的补偿作以说明。首先，通过4分配器50将由控制PC30设定的发送频率的脉冲串调制信号从SG40分别提供给无线基站20的4根天线。
由控制PC30所预先设定的发送频率被通知给无线基站20，无线基站20测定由4根天线实际阵列接收的接收信号与已知的发送频率的偏离即频率偏移，并将其结果提供给控制PC30。
控制PC30发生控制SG40变更脉冲串调制信号的发送频率的控制信号以补偿频率偏移。
无线基站20再次测定由4根天线阵列接收的接收信号的频率偏移并将其结果提供给控制PC30。控制PC再对SG40的发送频率进行控制以补偿频率偏移。
如上补偿操作重复进行至所测定的频率偏移达到给定值(例如为±10Hz)以下。并在判定频率偏移达到给定值以下时将此时的SG40的频率决定为发送频率。
接下来，对作为预处理第2阶段的抽样误差的最优化作以说明。首先，通过4分配器50将脉冲串调制信号从SG40分别提供给无线基站20的4根天线。
无线基站20对由4根天线阵列接收的接收信号施以自适应阵列处理后抽出接收信号，并测定其均方误差(Mean Square Error以下称MSE)并提供给控制PC30。
控制PC30发生控制无线基站20依次变更无线基站20的A/D转换器(图1的A/D转换器5～8)的抽样定时的控制信号。
无线基站20再次测定所变更的抽样定时的接收信号的MSE并将其结果提供给控制PC30。控制PC30再对无线基站的抽样定时进行变更同时测定此时的接收信号MSE，并保持抽样定时及对应的MSE。
如上MSE测定操作在给定的抽样定时范围内进行，并对MSE在给定值以下的抽样定时加以保持。
图16为这种抽样定时(接收定时)的最优化原理的模式说明图。如上述，在频率偏移值得到最优化后，对无线基站20的抽样定时进行适当编排(例如5点)，并每次测定MSE并存储于存储器中。
然后如图16所示将MSE在给定基准值(例如为0.1)以下且为极小值时的接收定时(图16中为第3点的定时)决定为最优接收定时。另外，在图16例中由于通过第4点的MSE的测定可判定第3点为极小值，所以无需第5点的测定。
上述频率偏移的补偿及抽样定时的最优化再重复进行数次。这是因为即使将频率偏移值一度收敛为最优值，频率偏移值也有可能因接收定时的调整而变化，为确认起见而重复进行此类处理。
其后，如上述频率偏移得到补偿的发送频率的脉冲串调制信号由SG40加载给无线基站20，无线基站20以最优化的抽样定时进行接收信号的抽样。
在如此条件下执行无线基站20的修正滤波器(图1的修正滤波器12～15)的滤波系数的测定。
图5及图6为一体，为表明使用了图4所示系统结构的依据实施方式2的出厂前滤波系数测定操作的流程图。
参照图5及图6，将表明频率偏移的补偿及抽样定时适宜化这2阶段预处理的重复次数的参数I设定为0(步骤S11)。
接下来，控制PC30设置SG40所发生的脉冲串调制信号的发送频率，控制PC30指示无线基站20由4根天线阵列接收该脉冲串调制信号及测定天线的频率偏移，无线基站20应答该指示阵列接收来自SG40的脉冲串调制信号并测定天线的频率偏移，并将其结果发送给控制PC30(步骤S12)。
若控制PC30未判定所测定的天线的频率偏移为给定值(例如±10Hz)以下(步骤S13)，则控制PC30对SG40发生的脉冲串调制信号的发送频率进行再设定以补偿在基站20所测定的频率偏移(步骤S14)。
另一方面，若控制PC30判定所测定的天线的频率偏移为给定值(例如±10Hz)(步骤S13)以下，则控制PC30维持此时SG40的发送频率，同时结束滤波系数测定预处理的第1阶段(频率偏移的补偿)并过渡至第2阶段(抽样定时的最优化)。
首先，控制PC30指示基站20将接收定时(图1的A/D转换器5～8的抽样定时)设定为适当的定时，无线基站20应答该指示阵列接收来自SG40的脉冲串调制信号并测定表明接收信号的定向收敛度的MSE，并将其结果发送给控制PC30，控制PC30对此时的抽样定时及所测定的MSE值加以保持(步骤S15)。
接下来，控制PC30指示基站20将接收定时(抽样定时)增1(步骤S16)。
无线基站20应答该指示阵列接收来自SG40的脉冲串调制信号并测定接收信号的MSE，并将其结果发送给控制PC30，控制PC30将此时的抽样定时及所测定的MSE值加以保持(步骤S17)。
然后，判定所测定的MSE是否在给定值以下，且为极小值(步骤S18)，若不是，则控制PC30指示基站20再变更接收定时(抽样定时)(步骤S19)，重复进行步骤S17的操作。
在步骤S18，若判定MSE在给定值以下且为极小值，则控制PC30维持此时基站20的抽样定时同时结束滤波系数测定预处理的第2阶段(抽样定时的最优化)，并判定参数I是否达到给定的重复次数(iteration)(步骤S20)。
在步骤S20，若判定未达到所设定的重复次数，则在步骤S21将I增1并重复上述第1段的预处理(步骤S12～15)及第2阶段的预处理(步骤S16～19)。
在步骤S20，若判定参数I超过了所设定的重复次数，则在步骤S22控制PC30指示基站20测定最优的滤波系数(分支系数)。因此，SG40根据来自控制PC30的指示发生频率偏移为给定值以下时的发送频率的脉冲串调制信号，基站20以最优化的抽样定时对此信号抽样。
在步骤S22，进而根据在如此条件下由基站20所阵列接收的信号计算最优的修正滤波器的滤波系数(分支系数)并将其结果保持于未图示的存储器(例如闪存存储器)。所计算的滤波系数作为对应的修正滤波器的分支系数WN、WN-1、...、W1、W0、W-1、...、W-N+1、W-N提供给修正滤波器的乘法器M，并进行用以补偿信号系统间的特性误差的滤波处理。另外，关于修正滤波器的分支系数的计算方法将在后文叙述。
因此，依据本发明实施方式2，由于可以例如在无线装置出厂前在频率偏移得到补偿且抽样定时经过最优化的理想条件下正确决定多个修正滤波器(数字滤波器)的滤波系数，所以能够较为正确地补偿输入波形的失真。
如上述，滤波系数的测定有时在从工厂出厂后的无线基站在运行中执行。即，即使在出厂前通过上述实施方式2的方法在工厂精密测定了滤波系数，但在设置后由于模拟RF电路元件的历年变化和环境变化将导致信号系统间的特性误差产生变化的情况，有必要在某一时间间隔定期(例如一年一次)对基站的修正滤波器的滤波系数(分支系数)重新测定。
图7为表明依据本发明实施方式3的用于出厂后在无线基站进行滤波系数测定的结构的概略框图。
参照图7，在出厂后不能如图4在出厂前测定那样准备控制PC30及SG40根据已知的发送频率的信号直接执行阵列接收。
因此，由于在出厂后不能进行用于滤波器测定的预处理(频率偏移的补偿及抽样定时的最优化)，所以通过天线A1-A4接收来自正在对该基站20通话的移动终端60的信号并将接收信号中满足给定条件的高精度信号视作经过这种预处理的信号加以选择，并根据该信号进行滤波系数的计算。
作为上述给定条件可以考虑(1)频率偏移为给定值(例如100Hz)以下、(2)表明定向收敛度的MSE为给定值(例如10-4)以下(无实质性抽样误差)、(3)接收电平为给定范围(例如40dBuV～60dBuV)内的值(无实质性多余信号失真)、(4)通话中该时隙的U波电平为给定值(例如10dBuV)以下(干扰成分非常低)及(5)解调后的接收信号中无接收错误等，将满足此类条件或基准中的全部或至少一部分条件的接收信号用作滤波系数计算用信号。
图8为表明使用了图7所示结构的依据实施方式3的出厂后滤波系数测定操作的流程图。另外，图8的流程图所示操作程序可以通过线路网由设置后的基站的DSP进行下载而利用。
首先，判定在来自与该基站通话中的用户终端的接收信号中是否有满足上述给定条件(基准)的接收信号(步骤S31)。
接下来，将含有在步骤S31判断满足基准的接收信号的帧的信号保存于存储器以在以后用于滤波系数的计算(步骤S32)。
然后，在适当的定时例如在用户未通话的空闲时间、停止通话服务的时间等用存储器中所保存的接收信号计算最优的修正滤波器的滤波系数(分支系数)并将其结果保存于未图示的存储器(步骤S33)。
所计算的滤波系数作为对应的修正滤波器的分支系数WN、WN-1、...、W1、W0、W-1、...、W-N+1、W-N提供给修正滤波器的乘法器，并进行用以补偿信号系统间的特性误差的滤波处理。另外，关于修正滤波器的分支系数的计算方法在后文叙述。
因此，依据本发明实施方式3，由于即使在无线装置出厂后的运行状态也可以通过选择来自移动终端的良好的接收信号用于计算而正确决定多个修正滤波器(数字滤波器)的滤波系数，所以能够较为正确地补偿输入波形的失真。
接下来，关于上述实施方式2及3的滤波系数(分支系数)的计算方法进行说明。
图9为表明在无线基站的系统结构中为依据本发明实施方式2或3的滤波系数的测定所必需的结构的功能框图。图9所示结构由DSP通过软件实现。
在滤波系数的测定时，由天线A1～A4从图4的SG40或图7的终端60接收的1帧信号提供给图1的A/D转换器5～8中将决定抽样定时所涉及的电路结构进行集合表示的同步电路150。同步电路150将关于抽样定时的同步位置信息提供给接收加权向量计算及接收信号抽样装置110。该信息用于所述抽样定时的适宜化。
另一方面，经过同步电路150的接收信号提供给乘法器M1～M4用于自适应阵列处理，同时提供给接收加权向量计算及接收信号抽样装置110，据此计算接收信号的频率偏移并保持于存储器120。该信息用于所述频率偏移的补偿。
通过自适应阵列处理从加法器9所输出的接收信号提供给接收信号评估装置140，同时由解调电路100解调为位数据。解调电路100的解调输出在进行原样提供的同时还提供给接收信号评估装置140。
接收信号评估装置140接受由解调电路100解调之前的信号后测定MSE(抽样误差)并判定其是否满足给定的基准，还接受由解调电路100解调之后的信号并判定解调信号中有无接收错误。其判定结果，若接收信号满足给定的基准则发生OK信号、若未满足则发生NG信号并提供给接收加权向量计算及接收信号抽样装置110。
1帧的接收信号通过接收加权向量计算及接收信号抽样装置110由存储器120加以保持，若判定接收信号满足上述给定的基准则再提供给依据本发明的分支系数计算装置130。
下面，由分支系数计算装置130执行基于接收信号的分支系数的计算。
图10～图12为一体，为表明使用了图9所示系统结构的依据实施方式2或3的滤波系数测定操作的流程图。
下面说明的例子中示出天线根数为4根、对象修正滤波器(数字滤波器)的分支数为9个的情况。
参照图10，将指定与将计算滤波系数的修正滤波器对应的天线信号系统的参数ANT设定为0(步骤S41)。
接下来，将要求算的9个分支系数例如被初始化为0(步骤S42)。
接下来，将指定滤波系数的计算的重复次数的参数I设定为0(步骤S43)。
接下来，将计数接收信号码元数的计数器Symbol设置为4(步骤S44)。
基本上，对如图2所示数字滤波器(FIR滤波器)的分支输出与分支系数的乘积和进行计算的结构与用于自适应阵列处理的对输入信号与加权向量的乘积和进行计算的结构为类似者。
另外，分支系数的计算将接收信号输入数字滤波器并更新分支系数以使滤波处理后的输出与具有理想滤波特性的滤波输出的差值变小。这种算出原理与收敛接收加权向量的自适应阵列原理相同。
更具体地说，图14为表明用以求算分支系数的自适应阵列的结构的框图。图14所示结构为在图2所示数字滤波器的结构上追加了下面内容者。
即，加法器AD所输出的乘积和即滤波输出y(t)与存储器(图9的存储器10)所存储的已知的参照信号d(t)的误差信号e(t)＝y(t)-d(t)由加法器AD2算出并提供给MSE计算电路16。
MSE计算电路16算出误差信号e(t)的MSE，自适应阵列适当变更加权(分支系数)以使该MSE为最小。
这样，例如分支数为9的数字滤波器可视作输入系统为9个的自适应阵列，为方便起见将这种自适应阵列称为9分支自适应阵列。
在本发明实施方式中，使用有接收信号的1帧信号进行滤波系数的计算。上述分支数为9意味着将以正中央的码元数4为中心由先行的(过去的)4个码元及后续的(未来的)4个码元组成的9个码元作为分支输入。
图15为表明图14所示自适应阵列的分支系数计算开始时的状态的框图。通过将图14正中央的分支输出x(t)的t从4T代入(图15的x(4T))，则信号x(0T)进入最右侧的分支，信号x(8T)进入最左侧的分支。据此得到滤波输出y(4T)。因此，在上述步骤S44中，将计数接收信号码元数的计数器Symbol设置为4并从t＝4T开始分支系数的计算。
在此，假使欲输出滤波输出y(3T)则有必要将t＝-T代入最右侧的分支，但由于-T实际上不存在所以不能输出y(3T)。这样，由于不能得到t＝0～3T的滤波输出所以从t＝4T开始计算。
按照该计数器的计数值，以ANT指定的该天线信号系统的从0T至8T的接收信号码元输入至9分支的滤波器(步骤S45)。
在自适应阵列的接收加权向量计算机中通过基于误差平方的最快下降法(Minimum Mean Square Error以下称MMSE)进行加权的更新即加权学习。进一步特定地说，例如除依据MMSE的所述RLS算法之外，接收加权向量计算机还使用了LMS(Least Mean Squares)算法这种加权更新算法。
加权更新算法大致区分有以下2种。第1种加权更新算法具有如下特征例如象RLS算法这样，由于计算的重复次数少所以加权的收敛可迅速地一下子接近目标值(例如用10个码元左右收敛加权)，但易受杂音等外干扰的影响。与此相对，第2种加权更新算法具有如下特征例如象LMS算法这样，由于计算的重复次数多所以加权的收敛缓慢，抵达目标值要花时间(加权收敛需要很多码元数(例如100个码元左右))，但可抗杂音等外干扰。
这种依据MMSE的自适应阵列的处理技术及依据MMSE的RLS算法和LMS算法如所述那样为众知技术，在先前列举的菊间信良著的《阵列天线的适应信号处理》(科学技术出版)的第35页～第49页“第3章MMSE自适应阵列”中有详细说明，在此省略其说明。
即使使用如此不同的算法，通过图14所示自适应阵列也会将令误差信号的MSE为最小(零)的加权收敛为大体相同的值。
在依据本实施方式的分支系数计算方法中，最初并用RLS算法和LMS算法使加权(分支系数)一下子接近目标值，其后使用LMS算法慢慢收敛至目标值。这样，使用9分支自适应阵列每次收敛加权以使MSE为最小，并将最终确定者作为修正滤波器的分支系数而采用。
因此，在步骤S46判定重复次数I是否达到5次。若未达到5次，则通过交互切换RLS算法及LMS算法的自适应阵列处理进行滤波系数的计算；若为5次以上，则通过仅依据LMS算法的自适应阵列处理进行滤波系数的计算。
首先，若判定重复次数I未达到5次(步骤S46)，则通过依据RLS算法及LMS算法的9分支自适应阵列处理进行迅速收敛为最优分支系数的处理。
最初，在步骤S47将相关矩阵的逆矩阵初始化，然后在步骤S48使用RLS参照信号依据RLS算法执行收敛分支系数的处理。在步骤S50将码元数只增1(将9分支自适应阵列的输入每次移位1个码元的同时)重复持续该处理，直到在步骤S49判定接收信号的码元数达到12(即在RLS参照信号区间内)。
在步骤S49，若判定码元数达到12，则在将码元数增1的同时(步骤S56)进行在9分支自适应阵列的LMS参照信号不在区间的处理(步骤S54)，直到在步骤S55判定码元数达到106。
在此区间，不用存储器10所保持的参照信号而如下进行依据LMS算法的分支系数收敛处理。
一般地，在PHS等用以通信的信号在各码元点经常在π/4移位QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)的某个信号基准点具有真信号点。可是实际接收的信号的I、Q相位因干扰等而未收敛于π/4移位QPSK的信号基准点。
如前文所述在接收信号中存在参照信号的区间通过接收信号与参照信号进行加权学习，但在不存在参照信号的区间则将于1个码元前算出的加权向量及接收信号的复素乘积和与π/4移位QPSK的信号基准点的相位差作为误差进行加权学习。
因此，从1个码元前的加权向量逆算参照信号。然后根据该信号点的I、Q信号选出最短的π/4移位QPSK的信号点并将信号d(t)置于该信号基准点。在将如此得到的参照信号替代预先保持于存储器的参照信号使用的意义上，临时称之为代理信号。在步骤S54，虽为LMS参照信号区间外，但使用这种代理信号d(t)进行依据LMS算法的分支系数收敛处理。
另外，关于这种在参照信号区间外的自适应阵列处理，例如在特开2001-144825号公报中有详细说明，在此省略其详细说明。
接下来，在步骤S55若判定码元数达到106，则在步骤S57判定重复数I是否超过20，若未超过则在步骤S58将I增1重复步骤S44以下的处理。
尤其，在步骤S46若判定重复次数I为5以上，则通过仅依据LMS算法的9分支自适应阵列处理进行收敛至最优分支系数的处理。
首先，在步骤S51用LMS参照信号依据LMS算法执行收敛分支系数的处理。在步骤S53将码元数只增1(将9分支自适应阵列的输入每次移位1个码元)重复持续该处理，直到在步骤S52判定接收信号码元数达到12(即在LMS参照信号区间内)。
在步骤S52若判定码元数达到12，则在将码元数增1的同时(步骤S56)进行在9分支自适应阵列的LMS参照信号不在区间的处理(步骤S54)，直到在步骤S55判定码元数达到106。
在此区间使用上述代理信号d(t)执行依据LMS算法的收敛分支系数的处理。
在步骤S55若判定码元数达到106，则在步骤S57判定重复次数I是否超过20，若未超过则在步骤S58将I增1重复步骤S44以下的处理。
在步骤S57若判断重复次数I超过20，则判定在该时点所计算的误差信号e(t)的MSE是否在给定值以下(步骤S59)。若判断为在给定值以下，则在步骤S60记录该天线的信号系统最终收敛的滤波系数，并在步骤S62将ANT增1的同时对所有天线信号路径计算分支系数并记录，直到在步骤S61判断天线识别参数ANT超过3。
据此，对4根天线信号路径都计算了滤波系数。
另一方面，尽管I超过20，若在步骤S59判断MSE不在给定值以下，则认为分支系数收敛失败并在步骤S63建立错误标志后，在该时点结束分支系数的计算处理。
图13示出图10～图12所示分支系数计算方法的变化例。该变化例为将图12所示处理加以部分变更者，该变化例的其他部分与图10及图11所示处理相同，在此省略图示及说明。
图13与图12的处理对应，其在图12的步骤S57及步骤S59的处理顺序被替换这点有差异。即，在图13例中，在步骤S57判断重复次数I是否超过20之前，先在步骤S59判定MSE是否在给定值以下。即，即使I未达到20，若MSE足够小即加权(分支系数)足够收敛，不用等待I超过20就脱离I的重复循环并在步骤S60记录最终收敛的分支系数。
然后，在步骤S62将ANT增1的同时，对所有的天线信号路径计算分支系数并记录，直到在步骤S61判断天线识别参数ANT超过3。
另一方面，若在步骤S59未判断MSE在给定值以下而在步骤S57中I超过20，则认为分支系数收敛失败并在步骤S63建立错误标志后，在该时点结束分支系数的计算处理。
如上所述，依据本发明，由于在无线装置中将对模拟处理多个天线所接收的信号的多个模拟电路间的特性差进行数字补偿的多个滤波单元设置于对应的模拟·数字的后段，所以能够补偿对数字信号抽出单元的输入波形的失真，并能防止数字信号抽出单元的干扰成分抑制能力的恶化。
再有，依据本发明，例如在无线装置出厂前能够在频率偏移得到补偿、抽样定时被适宜化的理想条件下正确决定对模拟电路间的特性差进行数字补偿的多个滤波单元的滤波系数，所以能够较为正确地补偿输入波形的失真。
再有，依据本发明，例如即使在无线装置出厂后的运行状态也能够通过选择来自移动终端的良好的接收信号用于计算而正确决定对模拟电路间的特性差进行数字补偿的多个滤波单元的滤波系数。
产业上的可利用性依据本发明，由于形成了对多个模拟电路间的特性差进行数字补偿的结构，所以在模拟处理用多根天线接收的信号的无线装置中是有效的。
权利要求
1.一种无线装置，其为用多根天线(A1～A4)接收信号的无线装置，其具备多个模拟电路(1～4)，其与所述多根天线对应设置并对由所述多根天线所接收的各个信号施以模拟信号处理；多个模拟·数字转换器(5～8)，其将所述多个模拟电路的各个输出信号转换为数字信号；多个滤波单元(12～15)，其对所述多个模拟·数字转换器分别输出的所述数字信号施以用以补偿所述多个模拟电路间的特性差所导致的波形失真的滤波处理；数字信号抽出单元(9～11、M1～M4)，其对所述多个滤波单元的各个输出信号施以数字信号处理并抽出接收信号。
2.权利要求1中记载的无线装置，其中所述多个滤波单元分别为具有用以补偿对应的所述模拟电路的特性与理想电路特性之间的差值的特性的数字滤波器。
3.权利要求2中记载的无线装置，其中所述数字滤波器为FIR滤波器。
4.权利要求1中记载的无线装置，其中所述数字信号抽出单元为通过自适应阵列处理抽出接收信号的自适应阵列处理电路。
5.一种信号接收方法，其为具有多根天线(A1～A4)的无线装置的信号接收方法，其中所述无线装置具备多个模拟电路(1～4)，其与所述多根天线对应设置并对由所述多根天线所接收的各个信号施以模拟信号处理；多个模拟·数字转换器(5～8)，其将所述多个模拟电路的各个输出信号转换为数字信号，所述信号接收方法具备对从所述多个模拟·数字转换器输出的所述各个数字信号施以用以补偿所述多个模拟电路间的特性差导致的波形失真的滤波处理的步骤；对经过所述滤波处理的各个数字信号施以数字信号处理并抽出接收信号的步骤。
6.权利要求5中记载的信号接收方法，其中对所述各个数字信号施以滤波处理的步骤为伴有用以补偿对应的所述模拟电路的特性与理想电路特性之间的差值的特性的数字滤波处理。
7.权利要求5中记载的信号接收方法，其中所述抽出接收信号的步骤为通过自适应阵列处理抽出接收信号的自适应阵列处理。
8.一种滤波系数测定方法，其为用多根天线(A1～A4)接收信号的无线装置的滤波系数测定方法，其中所述无线装置具备多个模拟电路(1～4)，其与所述多根天线对应设置并对由所述多根天线所接收的各个信号施以模拟信号处理；多个模拟·数字转换器(5～8)，其将所述多个模拟电路的各个输出信号转换为数字信号；多个滤波单元(12～15)，其对所述多个模拟·数字转换器分别输出的所述数字信号施以用以补偿所述多个模拟电路间的特性差所导致的波形失真的滤波处理；数字信号抽出单元(9～11、M1～M4)，其对所述多个滤波单元的各个输出信号施以数字信号处理并抽出接收信号，所述滤波系数测定方法包括决定补偿所述多个天线的频率偏移的发送频率的步骤；决定使所述模拟·数字转换器的抽样误差最优化的抽样定时的步骤；根据所述决定的发送频率的信号及决定的抽样定时算出所述滤波单元的滤波系数的步骤。
9.权利要求8中记载的滤波系数测定方法，其中所述多个滤波单元分别为具有用以补偿对应的所述模拟电路的特性与理想电路特性之间的差值的特性的数字滤波器。
10.权利要求8中记载的滤波系数测定方法，其中所述决定发送频率的步骤包括用所述多根天线接收可变更的发送频率的发送信号的步骤；测定由所述多根天线接收的所述发送信号的频率偏移的步骤；决定使所述测定的频率偏移为给定值以下的发送频率的步骤，决定所述抽样定时的步骤包括用所述多根天线接收发送信号的步骤；使所述模拟·数字转换器的抽样定时依次变化的步骤；按所述变化的各抽样定时测定并存储由所述数字信号抽出单元所抽出的接收信号的抽样误差的步骤；决定使所述抽样误差为最小的抽样定时的步骤。
11.权利要求8中记载的滤波系数测定方法，其中所述算出滤波系数的步骤包括用所述多根天线分别接收所述决定的发送频率的信号的步骤；将所述所接收的信号的码元作为分支输入进行自适应阵列处理并算出各个分支输入对应的滤波系数的步骤。
12.权利要求8中记载的滤波系数测定方法，其中所述数字信号抽出单元为通过自适应阵列处理抽出接收信号的自适应阵列处理电路。
13.一种滤波系数测定方法，其为用多根天线(A1～A4)接收信号的无线装置的滤波系数测定方法，其中所述无线装置具备多个模拟电路(1～4)，其与所述多根天线对应设置并对由所述多根天线所接收的各个信号施以模拟信号处理；多个模拟·数字转换器(5～8)，其将所述多个模拟电路的各个输出信号转换为数字信号；多个滤波单元(12～15)，其对从所述多个模拟·数字转换器分别输出的所述数字信号施以用以补偿所述多个模拟电路间的特性差所导致的波形失真的滤波处理；数字信号抽出单元(9～11、M1～M4)，其对所述多个滤波单元的各个输出信号施以数字信号处理并抽出接收信号，所述滤波系数测定方法包括判定用所述多根天线从移动终端接收的信号是否满足给定条件的步骤；对用所述多根天线分别从满足所述给定条件的移动终端所接收的信号加以保持的步骤；根据所述保持的接收信号算出所述滤波单元的滤波系数的步骤。
14.权利要求13中记载的滤波系数测定方法，其中所述多个滤波单元分别为具有用以补偿对应的所述模拟电路的特性与理想电路特性之间的差值的特性的数字滤波器。
15.权利要求13中记载的滤波系数测定方法，其中所述算出滤波系数的步骤包括将所述保持的接收信号的码元作为分支输入进行自适应阵列处理并算出各个分支输入对应的滤波系数的步骤。
16.权利要求13中记载的滤波系数测定方法，其中所述数字信号抽出单元为通过自适应阵列处理抽出接收信号的自适应阵列处理电路。
17.一种滤波系数测定程序，其为用多根天线(A1～A4)接收信号的无线装置的滤波系数测定程序，其中所述无线装置具备多个模拟电路(1～4)，其与所述多根天线对应设置并对所述多根天线所接收的各个信号施以模拟信号处理；多个模拟·数字转换器(5～8)，其将所述多个模拟电路的各个输出信号转换为数字信号；多个滤波单元(12～15)，其对所述多个模拟·数字转换器分别输出的所述数字信号施以用以补偿所述多个模拟电路间的特性差所导致的波形失真的滤波处理；数字信号抽出单元(9～11、M1～M4)，其对所述多个滤波单元的各个输出信号施以数字信号处理并抽出接收信号，所述滤波系数测定程序使计算机执行判定用所述多根天线从移动终端接收的信号是否满足给定条件的步骤；对用所述多根天线分别从满足所述给定条件的移动终端所接收的信号加以保持的步骤；根据所述保持的接收信号算出所述滤波单元的滤波系数的步骤。
18.权利要求17中记载的滤波系数测定程序，其中所述多个滤波单元分别为具有用以补偿对应的所述模拟电路的特性与理想电路特性之间的差值的特性的数字滤波器。
19.权利要求17中记载的滤波系数测定程序，其中所述算出滤波系数的步骤包括将所述保持的接收信号的码元作为分支输入进行自适应阵列处理并算出各个分支输入对应的滤波系数的步骤。
20.权利要求17中记载的滤波系数测定程序，其中所述数字信号抽出单元为通过自适应阵列处理抽出接收信号的自适应阵列处理电路。
全文摘要
对应天线(A1～A4)设置模拟RF电路(1～4)，其输出由A/D转换器(5～8)转换为数字信号。在其后段且为自适应阵列处理的前段设置有修正滤波器(12～15)。各修正滤波器具有用以补偿对应的模拟RF电路的特性与理想电路特性的差值的滤波系数。据此，模拟RF电路间的特性误差得到补偿。此类操作由DSP通过软件执行。
文档编号H03H17/02GK1486544SQ02803398
公开日2004年3月31日 申请日期2002年8月20日 优先权日2001年8月31日
发明者土居义晴 申请人:三洋电机株式会社