专利名称：无线通信装置和无线通信方法
技术领域：
本发明涉及用于实现例如无线LAN(局域网)或PAN(个人区域网)的多个无线站之间的宽带无线传输的无线通信装置和无线通信方法。尤其是，本发明涉及这样的无线通信装置和无线通信方法，其用于通过执行使用空间复用并形成多个逻辑信道的MIMO(多输入多输出)通信，并且将具有多个天线的发射机与具有多个天线的接收机配对，来扩展传输容量。
更具体而言，本发明涉及这样的无线通信装置和无线通信方法，其用于解决当接收机对从多个天线接收的信号执行MIMO合成以在空间上将信号分离到多个正交MIMO信道时，接收信号的频率误差的问题。尤其是，本发明涉及这样的无线通信装置和无线通信方法，其用于解决当接收机对从多个天线接收的信号执行MIMO合成以在空间上将信号分离到采用多载波调制的MIMO通信系统中的多个正交MIMO信道时，频率误差和定时漂移的问题。
背景技术：
作为一项用于实现更高速无线通信的技术，MIMO(多输入多输出)通信越来越引起人们的关注。该技术通过利用分别位于发射机和接收机处的多个天线元件实现空间复用的传输信道(在下文中也被称为“MIMO信道”)，从而扩展传输容量并实现通信速度的提高。
在MIMO通信系统中，发射机向多个天线分发发射数据，并通过多个虚拟/逻辑MIMO信道将发射数据发送出去，而接收机通过处理由多个天线接收到的信号来获取接收数据。以这种方式，MIMO通信系统利用信道特性，并区别于简单发送/接收自适应阵列。MIMO通信可以根据天线数目来增大信道容量，而不增大频带，并因此具有更高效地频率利用率。
图7示意性地示出了MIMO通信系统的配置。如图7所示，发射机和接收机中的每一个都装配有多个天线。发射机对多个发射数据进行空时编码，复用编码后的数据，将复用后的信号分发给M个天线，并且将它们发送到多个MIMO信道。接收机通过MIMO信道，利用N个天线接收复用后的发射信号，并对接收到的发射信号进行空时解码，以获得接收数据。在这种情况下，信道模型由围绕发射机的无线电波环境(传输函数)、信道空间的结构(传输函数)以及围绕接收机的无线电波环境(传输函数)组成。对从天线发送的信号的复用带来了串扰(crosstalk)。但是，通过接收机处的信号处理，正确提取不带有串扰的复用信号是可能的。
在发送复用信号之前，MIMO发射机例如对于每个天线以时分方式发送训练信号，接收机利用该训练信号来执行信道估计。另一方面，MIMO接收机使用训练信号在一个信道估计单元处执行信道估计，并计算与天线对相对应的信道信息矩阵H。基于信道信息矩阵H，接收机改善信噪比，以提高解码的可信度。
此外，MIMO发射机对多个发射数据进行空时编码，复用编码后的数据，将复用信号分发到M个天线，并将它们发送到多个MIMO信道。接收机通过MIMO信道，利用N个天线来接收复用后的发射信号，并对接收到的发射信号进行空时解码，以获得接收数据。对从天线发送的信号的复用带来了串扰。但是，通过在接收机处利用信道矩阵执行适当的信号处理，正确提取不带有串扰的复用信号是可能的。
已经提出了多种构造MIMO传输的方法。但是，如何根据天线配置在发射机和接收机之间交换信道信息还是个问题。MIMO传输系统分为两种主要类型开环类型的MIMO传输系统，其用于在彼此独立的发射机和接收机之间执行空间复用传输；以及作为开环类型的扩展的闭环类型的MIMO传输系统，其用于通过同样从接收机到发射机的信道信息的反馈，在发射机和接收机之间产生理想空间正交信道。
开环类型的MIMO传输系统可以包括V-BLAST(垂直贝尔实验室分层空时)系统(例如参见专利文献1)。发射机不提供天线加权系数矩阵，而是简单地复用每个天线的信号并进行发送。在此情况下，用于获得天线加权系数矩阵的反馈过程被完全省略。
此外，作为闭环类型的MIMO传输系统的一种理想形式，已知有SVD-MIMO系统，该系统利用传播函数的奇异值分解(SVD)(例如参见非专利文献1)。在SVD-MIMO传输中，UDVH是通过执行如下的数字矩阵的奇异值分解而获得的该数字矩阵的元素表示与各个天线对相对应的信道信息，即信道信息矩阵H，并从而获得发射天线加权系数矩阵V和接收天线加权系数矩阵UH。从而，每个MIMO信道被表示为一个对角阵D，该矩阵的对角线元素是每个特征值λi的平方根，并且信号可以被复用为不带任何串扰而被发送。根据SVD-MIMO传输系统，可以在发射机和接收机两者处实现多个逻辑上独立的、经空间分割的(即，经空间复用的正交的)传输信道。理论上，实现最大信道容量是可能的。例如，如果发射机和接收机各自具有两个天线，则可以在最大值处获得双倍的传输容量。
另一方面，当在一个房间中构建无线网络的情况下，会形成多路径环境，在此环境中，接收机接收到正向行波和多个反射波以及延迟波的叠加。多路径产生延迟失真(或频率选择性衰落)，从而导致通信中的误差和符号之间的干扰。
对抗延迟失真的主要手段可以包括多载波传输系统。在多载波传输系统中，发射数据被分割成具有不同频率的多个载波以用于传输。因此，每个载波的带宽变得很窄，从而抵抗频率选择性衰落。
例如，在作为多载波传输系统之一的OFDM(正交频分复用)系统中，载波的频率被设置为使多个载波在符号部分中彼此正交。在信息传输期间，发射机针对每个比信息传输速率慢的符号周期，将信息从串行形式转换到并行形式，将多个转换后的数据分配到每个载波，调制每个载波的幅度和相位，通过对多个载波执行逆FFT而将调制后的信号变换成时域信号，同时保持每个载波在频域中的正交性，并且发送转换后的信号。此外，在接收期间，作为逆操作，接收机通过执行FFT，将时域信号变换成频域信号，根据每个调制方案对每个载波解调，并且将解调后的信号从并行形式转换到串行形式，从而再现原始串行信号的信息。
作为应用了MIMO传输的LAN系统的IEEE802.11a/n采用了OFDM调制方案。
在一般的通信系统中，由已知样式构成的前同步码(preamble)被添加到来自发射机的发射帧(或分组)的头部。通过使用该前同步码，接收机获得同步，并校正对发射机的频率偏移。但是，存在残留频率偏移的问题，其中在由于噪声等而在计算频率偏移的过程中出现误差的情况下，会有误差残存。
在应用了OFDM调制方案的通信系统的情况中，频率偏移导致对于每个OFDM符号，所有子载波都统一地旋转。图8以三维形式示出在相位空间(星座图)上，调制点和信道校正后的子载波之间的对比关系。残留频率偏移没有大到在子载波之间发生干扰。但是，由于接收机仅仅在分组头部(前同步码)校正频率偏移，如图8所示，相移随着OFDM符号的持续而被累积，从而使通信质量恶化。
此外，在多载波传输系统中，存在如下问题在长期持续的数据符号期间会发生定时漂移。定时漂移导致子载波相位的扭曲(twist)。由于接收机仅仅在分组头部(前同步码)校正频率偏移，因此定时漂移随着OFDM符号的持续而被累积，所以相位扭曲变得更大，如图9所示，从而使通信质量恶化。此外，频率偏移和定时偏移两者导致所有子载波统一地旋转和扭曲，如图10所示。
例如，在各自具有单个天线的发射机和接收机之间执行数据传输的SISO系统中，可以使用导频子载波对接收信号的残留频率估计误差执行相位跟踪(例如参见非专利文献2)。
此外，在SISO类型的多载波通信装置中，通过在突发头部再现参考相位和幅度，从包括在检测符号中的导频信息和在先的参考相位信息中估计残留频率偏移，生成在从估计的残留频率偏移中检测符号时被使用的参考相位信息，可以执行极好的解调(例如参加专利文献4)。
另一方面，对接收自多个天线的信号进行合成的MIMO接收机可以在MIMO合成之前利用接收信号的前同步码来执行同步获取和频率校正；但是，存在这样的问题频率校正后的误差(即残留频率偏移)也被MIMO合成。
如上所述，在分组长度很长的情况下，MIMO合成后的残留误差随着数据符号的持续而被累积，从而导致会引起误差的相位旋转和相位扭曲。尤其在诸如64QAM和256QAM之类的高调制模式中，通信更易受残留误差的影响，从而阻碍高吞吐量数据传输的实现。
例如，已经提出具有如下结构的无线装置，用于在利用MIMO系统发送和接收信号时补偿频率偏移(例如参见专利文献2)。该无线装置包括多个天线；载波振荡器，其生成多个载波以用于同步检测；复用器，其通过各个载波，通过复用来自多个天线的多个接收信号，来执行检测处理；频率偏移估计器，其基于来自各个的复用器的信号，估计一个频率偏移；以及频率偏移校正器，其基于频率偏移估计，对来自各个复用器的信号的频率偏移执行校正处理。
在该无线装置的结构中，同步获取和频率校正是在接收信号的MIMO合成(即在空间上分离到每个MIMO信道)前执行的。该无线装置的频率偏移估计器是用于在MIMO合成前执行频率偏移估计的常见电路，对于在MIMO信道合成之后如何处理残留估计误差不再提及。
此外，已经提出了一种无线信号接收装置，该装置通过应用针对MIMO传输中的每个天线通道(antenna route)获得的载波频率误差估计，来防止在执行频率校正时发生通信质量恶化(例如参见专利文献3)。在此情况下，无线信号接收装置通过在对每个天线通道计算出的导频信号的自相关值取平均之后获得由载波频率误差引起的相位变化，来控制由多路径衰落和热噪声引起的载波频率误差，并且通过在所有天线通道中使用相同的载波频率校正值，来提供多个天线通道之间基带信号的中心频率的共性，从而提高传输函数的反函数的准确性。
但是，该无线信号接收装置在MIMO合成前只提取具有固定相位的导频子载波，并且通过计算OFDM符号之间的自相关来估计频率误差。换句话说，没有考虑频率校正之后的残留成分；因此，可能无法估计由MIMO合成后的残留误差引起的相位旋转和相位扭曲的影响。
日本专利申请早期公开No.10-84324 日本专利申请早期公开No.2003-283359[专利文献3]日本专利申请早期公开No.2004-72458[专利文献4]日本专利申请早期公开No.13-69113[非专利文献1]http//radio3.ee.uec.ac.jp/MIMO(IEICE_TS).pdf(2003年10月24日)[非专利文献2]由Matsue和Morikura著的“802.11high-speed wirelessLAN textbook”(IDC Japan，IDC Information Series，194页，第一版2003年3月)发明内容希望提供一种无线通信装置和无线通信方法，其优点在于能够通过执行MIMO通信和将具有多个天线的发射机与具有多个天线的接收机配对来扩展传输容量，其中所述MIMO通信使用空间复用技术并形成多个逻辑信道。
此外，希望提供一种无线通信装置和无线通信方法，其优点在于能够在接收机对接收自多个天线的信号执行MIMO合成以在空间上将信号分离到多个正交的MIMO信道时，解决接收信号的频率误差的问题。
此外，希望提供一种无线通信装置和无线通信方法，其优点在于能够在接收机对接收自多个天线的信号执行MIMO合成以在空间上将信号分离到多个正交的MIMO信道时，解决频率误差的频率偏移和定时漂移的问题。
根据本发明的实施例，提供了一种无线通信装置，其合成接收自多个天线的信号，以将信号分离为多个逻辑信道的合成信号。该无线通信装置包括第一相位校正器，其通过利用来自多个天线的每个接收信号的频率偏移来估计相位校正量，校正接收信号的相位；合成器，其在第一相位校正器的相位校正之后合成接收信号，从而将接收信号分离为多个逻辑信道的合成信号；以及第二相位校正器，其基于合成器合成的合成信号，通过利用第一相位校正器的相位校正之后的残留频率偏移来估计相位校正量，校正合成信号的相位。
在一般通信系统中，由已知样式构成的前同步码被添加到来自发射机的分组的头部，并且接收机利用该前同步码来获取同步和校正相对于发射机的频率偏移。但是，在由于噪声等而在计算频率偏移中出现误差的情况下，会有误差残存。此外，在多载波传输系统中，在长期持续的数据符号期间，会发生导致子载波相位扭曲的定时漂移，从而使通信质量恶化。
此外，合成接收自多个天线的信号的MIMO接收机可以在MIMO合成前，利用接收信号的前同步码来执行同步获取和频率校正；但是，存在如下问题频率校正后的误差(即残留频率偏移)也被MIMO合成。
另一方面，根据本发明的实施例，无线通信装置基于MIMO合成后每个MIMO信道的合成信号来估计残留频率偏移，并基于残留频率偏移来执行合成信号的相位校正，从而可以改善MIMO通信装置的误码率。
由于MIMO合成是初级合成，因此有残留频率偏移剩余，从而MIMO通信装置可以以后估计频率偏移。
此外，在应用诸如OFDM之类多载波传输系统的情况下，无线通信装置通过统一由定时偏移引起的相移和频率偏移，来确定每个子载波的相位校正量。
本发明可以改善MIMO通信装置的误码率，并且在残留频率偏移和定时漂移会被累积的长分组、通信易受相位误差影响的诸如64QAM和256QAM的高调制模式、低S/N率等情况下，改善误码率的效果更明显。误码率的改善可以提高MIMO通信的实际吞吐量，从而提高无线传输的速度。此外，可以降低由相位噪声引起的恶化。
根据本发明的实施例的无线通信装置可以采用以OFDM为代表的多载波传输系统。在此情况下，存在如下问题定时漂移随着OFDM符号的持续而被累积，从而使接收信号的相位扭曲变大。因此，在应用多载波传输系统的情况下，第二相位校正器通过统一由定时偏移引起的相移和频率偏移来确定每个子载波的相位校正量，并执行相位校正。
第二相位校正器可以基于从每个逻辑信道估计的频率偏移和定时偏移，对每个逻辑信道分别确定相位校正量，并对每个逻辑信道执行相位校正。就是说，第二相位校正器分别对MIMO信道的各个合成信号，估计导频子载波的相移，以及数据子载波的调制点和接收信号点之间的相位差。
可替换地，第二相位校正器可以通过统一从每个逻辑信道的合成信号估计的频率偏移和定时偏移，确定所有逻辑信道公共的相位校正量，并基于相位校正量对每个逻辑信道执行相位校正。就是说，还可以通过对多个合成信号上的导频子载波的相移以及数据子载波的接收信号点和调制点之间的相位差取平均，来估计相位校正量。在此情况下，可以消除每个MIMO信道中独立出现的噪声的影响，并通过在MIMO信道的合成信号上取平均，来提高相位校正的准确性。
此外，第二相位校正器可以利用与每个逻辑信道的响应相对应的权重，对为每个逻辑信道估计出的频率偏移和定时偏移取平均。在此情况下，可以将每个MIMO信道的权重应用到获得的残留频率偏移和定时漂移的估计，以用于合成。
此外，第二相位校正器可以使指示频率偏移或定时偏移的相位差成为IQ平面上的向量，在将向量的幅度作为权重的情况下获得一个平均值，并利用频率偏移或定时偏移来估计相位校正量。
此外，第二相位校正器可以利用接收到的OFDM信号中的导频子载波来估计频率偏移。
此外，第二相位校正器可以解调接收到的OFDM信号，并基于调制点和接收信号点之间的相位差来估计频率偏移。在估计残留频率偏移的情况下，信道校正后的子载波的相位被与调制点相比较。相位差的平均值是相对信道估计(更新)时间点的相位旋转，并可以被转换成残留频率偏移。
此外，第二相位校正器可以解调接收到的OFDM信号，并基于子载波之间在调制点和接收信号点之间的相位差的旋转，估计频率偏移。在估计残留频率偏移和定时漂移的情况下，在信道校正后的子载波的相位和调制点之间的相位差的平均被转换为残留频率偏移，并且该相位差的斜率可以被转换成定时漂移。
根据本发明的实施例，可以提供一种无线通信装置和无线通信方法，其优点在于能够通过执行MIMO通信和将具有多个天线的发射机与具有多个天线的接收机配对来扩展传输容量，其中所述MIMO通信使用空间复用技术并形成多个逻辑信道。
此外，根据本发明的实施例，可以在接收机对接收自多个天线的信号执行MIMO合成以在空间上将信号分离到多个正交的MIMO信道时，合适地解决接收信号的频率误差的问题。
此外，根据本发明的实施例，可以在接收机对接收自多个天线的信号执行MIMO合成以在空间上将信号分离到多个正交的MIMO信道时，合适地解决频率误差的频率偏移和定时漂移的问题。
本发明可以改善MIMO通信装置的误码率，并且在残留频率偏移和定时漂移会被累积的长分组、通信易受相位误差影响的诸如64QAM和256QAM的高调制模式、低S/N率等情况下，改善误码率的效果更明显。误码率的改善可以提高MIMO通信的实际吞吐量，从而提高无线传输的速度。此外，可以降低由相位噪声引起的恶化。
从以下对附图中示出的本发明的优选实施例的更具体描述中，本发明的这些和其他特征和优点将变得明显。
本发明的实施例将基于下面的附图被详细描述，其中图1是根据本发明实施例的无线通信装置的示意框图；图2是均衡/相位跟踪单元104和114以及残留频率偏移估计单元125的详细内部框图；图3是在通过在多个合成信号上对导频子载波的相移和数据子载波的调制点和接收信号点之间的相位差取平均来估计相位校正量的情况下，均衡/相位跟踪单元104和114以及残留频率偏移估计单元125的详细内部框图；图4是在使用具有合成信道强度幅度的合成信号来校正残留频率偏移和定时漂移的情况下，均衡/相位跟踪单元104和114以及残留频率偏移估计单元125的详细内部框图；图5是用于说明如何通过比较信道校正后的子载波的相位与调制点来估计残留频率偏移的图示；
图6是用于说明如何将信道校正后的子载波相位与调制点之间的相位差的平均值转换为残留频率偏移，以及如何将相位差的斜率转换成定时漂移的图示；图7是示意性地示出MIMO通信系统的配置的图示；图8是以三维方式示出在相位空间(星座图)上，调制点和信道校正后的子载波之间的对比关系的图示；图9是示出定时漂移随着OFDM符号的持续而被累积，从而使相位扭曲变大的情况的图示；以及图10是示出频率偏移和定时偏移两者导致所有子载波统一地旋转并扭曲的情况的图示。
具体实施例方式
在下文中，将参考附图来详细描述本发明的实施例。
本发明可以被应用于MIMO通信系统。在MIMO通信系统中，发射机和/或接收机以如下方式执行天线合成具有多个天线的发射机和具有多个天线的接收机配对，并形成多个彼此独立的逻辑信道，即MIMO信道。根据MIMO通信系统，多个RF发送/接收单元被一起放置在一个无线装置中，从而实现大容量数据传输。
图1示出了根据本发明实施例的无线通信装置的示意框图。在图1中示出的无线通信装置100可作为MIMO接收机来工作。在图1的示例中，为了简化说明而采用两个天线通道。但是，在具有三个或更多天线通道的情况下，本发明可以以相同方式应用。
接收机对通过合成来自各个接收天线的数字基带信号而获得的每个合成信号进行解调，以便形成独立的MIMO信道，并且通过解交织(deinterleave)、收缩译码(depuncture)和信道解码来获得原始位串。
在缓冲器101和111中，针对每个OFDM符号，天线通道的数字基带信号A和B被同步电路(定时检测器)121分离。同时，频率偏移校正单元102和112基于来自频率误差估计电路(频率估计器)122的频率误差估计，对各个数字基带信号A和B执行频率校正，然后将校正后的信号分别发送到傅立叶变换器(FFT)103和113。
此时，差不多可估计出频率误差和定时误差；但是，在频率误差估计电路122中，在由于噪声等而在计算频率偏移中出现误差的情况下，有误差残存。残留频率偏移被发送到FFT103和113。
FFT103和113将时域接收信号变换为频域信号，以将接收信号分解成子载波信号。信道合成矩阵生成单元124基于分组前同步码部分的FFT输出，生成每个子载波的信道矩阵H。信道矩阵H是从天线通道的接收信号中形成独立的MIMO信道(即执行MIMO合成(或空间分离))所必需的。
MIMO信道合成单元123使用信道矩阵合成每个子载波的分组数据部分的FFT输出，以合成多个独立的MIMO信道。由于MIMO合成是初级合成，因此有残留频率偏移剩余，并且可以以后执行频率偏移估计。
MIMO信道的MIMO合成信号被发送到均衡/相位跟踪单元104和114，并在残留频率偏移校正和相位跟踪之后，在相位空间(星座图)上被解调器(解映射器)105和115从调制点解调到原始值。
如上所述，频率偏移校正单元102和112基于来自频率误差估计电路122的频率误差估计，对每个信号执行频率校正；但是，在在频率误差估计电路122中，由于噪声等而在计算频率偏移中出现误差的情况下，有误差残存。在FFT103和113中，残留频率偏移和数据一道被分解成子载波信号，这些子载波信号随后在MIMO信道合成单元123中经历初级合成。
发射机和接收机使用它们的对于每个分支公共的振荡器，并且接收机中的每个分支执行公共的同步和频率校正，从而使所有分支上的频率偏移均衡化，还使在所有分支上由于发射机和接收机的振荡器之间差异而引起的定时漂移均衡化。这些误差在FFT103和113以及MIMO信道合成单元123中经历初级变换；但是，MIMO信道之间的残留频率偏移和定时漂移变得相等。
残留频率偏移表现为对于每个OFDM符号的所有子载波上的统一相位旋转。此外，由于FFT，定时漂移表现为跨越所有子载波的相位扭曲(参见图8和图9)。通过校正这些相位，可以校正残留频率偏移和定时漂移。在数据OFDM符号中，可以利用在其上执行了已知调制的导频子载波，来获得MIMO信道相位。可替换地，可以通过暂时解调数据OFDM符号，并比较调制点和接收信号点之间的相位，来获得MIMO信道相位。
图2示出了均衡/相位跟踪单元104和114以及残留频率偏移估计单元125的详细内部框图。参考图2，将对残留频率偏移和定时漂移的校正进行描述。
假设信道矩阵H由以下式表示，通过利用接收机的每个天线接收来自发射机的空间复用发射信号(x0，x1)而获得的信号(y0，y1)分别表示为(ax0+bx1，cx0+dx1)。
H=abcd]]>y0y1=Hx0x1=ax0+bx1cx0+dx1---(1)]]>在接收机处，MIMO信道合成单元123将接收信号(y0，y1)乘以信道矩阵的逆矩阵H-1，从而使得可以合成两个正交的MIMO信道，以在空间上将接收信号分离为来自发射机的合成信号x0和x1。
H-1ax0+bx1cx0+dx1=H-1Hx0x1=x0x1---(2)]]>虽然在第一子载波中尚未获得信道估计，但是对于所有子载波，第一MIMO合成的MIMO信道特性(即初始值)可以是1。这是因为接收机利用逆矩阵H-1对信道矩阵H执行信道合成，从而使合成的信道成为一个单位矩阵，其中信道矩阵H具有的元素是发射机和接收机之间的各个MIMO信道的信道特性。
通过将MIMO信道的合成信号201和211分别乘以信道估计的复共轭203和213，可以估计导频子载波无法对其执行相位校正的相位旋转的量(即导频子载波的频率偏移204′和214′)。
另一方面，MIMO信道的合成接收信号204和214和信道强度(信道估计的复共轭203和213的平方)被分别输入到解调器105和115。解调器105和115分别输出解调信号205和215以及相应的调制点206和216。
通过分别计算调制点206和216各自的复共轭206′和216′，并将复共轭206′和216′乘以MIMO信道的合成接收信号(即接收信号点)204和214，可以估计由合成信号的数据子载波的定时漂移和残留频率偏移引起的相移207和217。但是，在数据子载波中，不正确的解调产生不同的调制点；因此，优选地，通过平均处理来统一各个MIMO信道的估计值，以获得更高的准确性。
通过统一由于数据子载波的定时漂移和残留频率偏移引起的相移207和217以及导频子载波的频率偏移204′和214′，来确定子载波的相位校正208和218的量。此外，通过将相位校正208和218的量分别应用到当前信道估计203和213(即，提供对应于相位校正量的旋转)，并且在相位校正之后延迟信道估计209和219，在下一OFDM符号中提供了信道估计209′和219′。
在估计残留频率偏移的情况下，在信道校正之后的子载波的相位被与调制点相比较。相位差的平均值是相对于信道估计(更新)时间点的相位旋转，并且可以被转换成残留频率偏移(参见图5)。此外，在估计残留频率偏移和定时漂移的情况下，信道校正之后子载波的相位和调制点之间的相位差的平均值被转换为残留频率偏移，并且相位差的斜率可以被转换成定时漂移(参见图6)。
作为用于确定子载波的相位校正量的方法的一个示例，通过对MIMO信道的合成信号201和211执行信道校正而获得的信号204′和214′的导频子载波的平均相位被视为由残留频率偏移引起的所有子载波的相位旋转的量，并且通过使零子载波之前和之后的相位反相，来平均子载波的接收信号点204和214与调制点206和216的复共轭206′和216′的各自的乘积207和217，从而提供多个子载波之间的相位扭曲的估计量。以这种方式，可以通过添加以所有子载波的相位旋转量为中心的扭曲，来确定子载波的相位校正量。
在图2所示的实施例中，对于MIMO信道的各个合成信号，分别估计导频子载波的相移以及数据子载波的接收信号点与调制点之间的相位差。另一方面，还可以通过在多个合成信号上，对导频子载波的相移以及数据子载波的接收信号点与调制点之间的相位差取平均，来估计相位校正量。在后一种情况下，通过在MIMO信道的合成信号上取平均，可以消除在每个MIMO信道中独立出现的噪声的影响，并提高相位校正的准确性。
图3示出了在通过在多个合成信号上，对导频子载波的相移以及数据子载波的接收信号点和调制点之间的相位差取平均，来估计相位校正量的情况下，均衡/相位跟踪单元104和114以及残留频率偏移估计单元125的详细内部框图。
在接收机处，MIMO信道合成单元123将接收信号(y0，y1)乘以信道矩阵的逆矩阵H-1，从而使得可以合成两个正交的MIMO信道，以在空间上将接收信号分离为合成信号x0和x1。
虽然在第一子载波中尚未获得信道估计，但是对于所有子载波，第一MIMO合成的MIMO信道特性(即初始值)可以被处理为1(同上)。
通过将MIMO信道的合成信号301和311分别乘以信道估计的复共轭303和313，可以执行信道校正。
信道校正后的MIMO合成信号304和314被分别输入到解调器105和115。解调器105和115分别输出解调信号305和315以及相应的调制点306和316。
通过对多个子载波上的信道校正后的MIMO合成信号304和314求和以平均导频子载波，获得了各个MIMO信道公共的残留频率偏移的估计324。由于合成信号#0和#1具有公共的残留频率偏移，因此它无法通过平均处理而被消除。
此外，通过对多个子载波上的信道校正后的MIMO信道合成信号(即接收信号点)304和314与调制点306和316之间的差异(即，MIMO合成信号304和314与调制点306和316的复共轭306′和316′的各自的乘积)307和317求和，获得了各个MIMO信道公共的子载波相位扭曲(由数据子载波的定时漂移和残留频率偏移引起的相移)的估计327。
此外，通过统一各个MIMO信道公共的残留频率偏移的估计324，以及各个MIMO信道公共的子载波相位扭曲的估计327，为每个子载波确定各个MIMO信道公共的子载波相位校正量328。
确定的子载波相位校正量328被分发给每个MIMO信道，并对每个MIMO信道执行相位校正。就是说，通过将相位校正量328提供给当前的信道估计303和313(即，提供与相位校正量相对应的旋转)，并且在相位校正之后延迟信道估计309和319，在下一OFDM符号中提供了信道估计309′和319′。
在图3所示的实施例中，合成信道被标准化，并且在每个子载波的信道响应为1的情况下启动相位跟踪。作为修改，可以采用幅度为合成信道强度(即，发射和接收天线之间的信道矩阵H的特征值或奇异值λ)的合成信号。
在SVD-MIMO传输中，在MIMO接收机处，通过执行信道矩阵H的奇异值分解来获得UDVH，并且获得发射天线加权系数矩阵V和接收天线加权系数矩阵UH。由此获得的矩阵D是一个对角阵，其对角线元素是每个特征值λi的平方根，并且特征值λi与第i MIMO信道的通信质量成比例。
图4示出在利用幅度为合成信道强度的合成信号来校正残留频率偏移和定时漂移的情况下，均衡/相位跟踪单元104和114以及残留频率偏移估计单元125的详细内部框图。在下文中，λ0和λ1指代两个MIMO信道的特征值或奇异值。
在接收机处，MIMO信道合成单元123合成接收信号(y0，y1)，以在空间上将接收信号分离成两个正交的MIMO信道，并获得合成信号(x0，x1)。此外，MIMO信道合成单元123将合成信号乘以一个具有对角线元素λ0和λ1的对角阵，并获得合成信号λ0x0和λ1x1。
在图3所示的实施例中，每个子载波的信道响应的初始值为1。另一方面，在本实施例中，λ0402和λ1412被用作初始值。
通过将MIMO信道的合成信号401(λ0x0)和402(λ1x1)分别乘以信道估计的复共轭403和413，来执行信道校正。
信道校正之后的MIMO合成信号404和414被分别输入到解调器105和115。解调器105和115分别输出解调信号405和415以及相应的调制点406和416。
通过对子载波上的信道校正后的MIMO合成信号404和414求和以平均导频子载波，获得各个MIMO信道公共的残留频率偏移的估计424。
此外，通过对子载波上的信道校正后的MIMO信道合成信号(即，接收信号点)404和414与调制点406和416之间的差异(即，MIMO合成信号404和414与调制点406和416的复共轭406′和416′的各自的乘积)407和417求和，获得各个MIMO信道公共的子载波相位扭曲(由数据子载波的定时漂移和残留频率偏移引起的相移)的估计427。
此外，通过统一各个MIMO信道公共的残留频率偏移的估计424和各个MIMO信道公共的子载波相位扭曲的估计427，确定每个子载波的各个MIMO信道公共的子载波相位校正量428。
所确定的子载波相位校正量428被分发到每个MIMO信道，并对每个MIMO信道执行相位校正。就是说，通过将相位校正量428应用到当前信道估计403和413(即，提供与相位校正量相对应的旋转)，并在相位校正后延迟信道估计409和419，在下一OFDM符号中提供了信道估计409′和419′。
在此实施例中，由于利用幅度为合成信道强度λ0和λ1的合成信号进行估计，因此可以将每个MIMO信道的权重应用到已获得的残留频率偏移和定时漂移的估计，以用于合成。在初始值的步骤中，|λ0|2x0和|λ1|2x1被合成，并且信道响应的平方代表权重。
已经参考特定实施例详细描述了本发明。但是，显而易见，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以对实施例进行修改和/或替换。
本发明可被应用于MIMO通信系统，具体而言，本发明适合应用于多载波类型的MIMO通信系统中的接收机。此外，无论开环类型(例如V-BLAST)还是闭环类型(例如SVD-MIMO)，都可应用本发明。
就是说，实施例的描述仅仅出于举例说明的目的，并且说明书的内容不应被限制性地解释。为了理解本发明的范围和精神，应考虑所附权利要求书。
本发明包含与2004年12月28日在日本专利局递交的日本专利申请No.2004-378944相关的主题，这里通过引用并入了该申请的全部内容。
权利要求
1.一种无线通信装置，所述无线通信装置合成接收自多个天线的信号，以将所述信号分离为多个逻辑信道的合成信号，所述无线通信装置包括第一相位校正器，所述第一相位校正器通过利用来自所述多个天线的每个接收信号的频率来偏移估计相位校正量，校正接收信号的相位；合成器，所述合成器在所述第一相位校正器的相位校正之后，合成接收信号，以将所述接收信号分离为多个逻辑信道的合成信号；以及第二相位校正器，所述第二相位校正器基于由所述合成器合成的合成信号，通过利用所述第一相位校正器的相位校正之后的残留频率偏移来估计相位校正量，校正所述合成信号的相位。
2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，在应用多载波传输系统的情况下，所述第二相位校正器通过统一由定时偏移引起的相移和频率偏移，确定每个子载波的相位校正量，并执行相位校正。
3.根据权利要求2所述的无线通信装置，其中，所述第二相位校正器基于从每个逻辑信道估计的频率偏移和定时偏移，对每个逻辑信道分别确定相位校正量，并对每个逻辑信道执行相位校正。
4.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，所述第二相位校正器通过统一从每个逻辑信道的合成信号估计的频率偏移和定时偏移，确定所有逻辑信道公共的相位校正量，并基于所述相位校正量，对每个逻辑信道执行相位校正。
5.根据权利要求4所述的无线通信装置，其中，所述第二相位校正器利用与每个逻辑信道的响应相对应的权重，对为每个逻辑信道估计的频率偏移和定时偏移取平均。
6.根据权利要求2所述的无线通信装置，其中，所述第二相位校正器使指示频率偏移或定时偏移的相位差成为IQ平面上的向量，以所述向量的幅度作为权重而获得平均值，并利用所述频率偏移或定时偏移来估计相位校正量。
7.根据权利要求2所述的无线通信装置，其中，在应用OFDM调制作为多载波传输系统的情况下，所述第二相位校正器利用接收的OFDM信号中的导频子载波来估计频率偏移。
8.根据权利要求2所述的无线通信装置，其中，在应用OFDM调制作为多载波传输系统的情况下，所述第二相位校正器解调接收的OFDM信号，并基于调制点和接收信号点之间的相位差来估计频率偏移。
9.根据权利要求2所述的无线通信装置，其中，在应用OFDM调制作为多载波传输系统的情况下，所述第二相位校正器解调接收的OFDM信号，并基于子载波之间在调制点和接收信号点之间的相位差的旋转来估计频率偏移。
10.一种无线通信方法，用于合成接收自多个天线的信号，以将所述信号分离为多个逻辑信道的合成信号，所述无线通信方法包括第一相位校正步骤，通过利用来自多个天线的每个接收信号的频率偏移来估计相位校正量，校正接收信号的相位；合成步骤，在所述第一相位校正步骤的相位校正之后，合成接收信号，以将所述接收信号分离为多个逻辑信道的合成信号；以及第二相位校正步骤，基于在所述合成步骤合成的合成信号，通过利用所述第一相位校正步骤的相位校正之后的残留频率偏移来估计相位校正量，校正所述合成信号的相位。
11.根据权利要求10所述的无线通信方法，其中，在应用多载波传输系统的情况下，所述第二相位校正步骤通过统一由定时偏移引起的相移和频率偏移，确定每个子载波的相位校正量，并执行相位校正。
12.根据权利要求11所述的无线通信方法，其中，所述第二相位校正步骤基于从每个逻辑信道估计的频率偏移和定时偏移，对每个逻辑信道分别确定相位校正量，并对每个逻辑信道执行相位校正。
13.根据权利要求11所述的无线通信方法，其中，所述第二相位校正步骤通过统一从每个逻辑信道的合成信号估计的频率偏移和定时偏移，确定所有逻辑信道公共的相位校正量，并基于所述相位校正量，对每个逻辑信道执行相位校正。
14.根据权利要求11所述的无线通信方法，其中，所述第二相位校正步骤利用与每个逻辑信道的响应相对应的权重，对为每个逻辑信道估计的频率偏移和定时偏移取平均。
15.根据权利要求11所述的无线通信方法，其中，所述第二相位校正步骤使指示频率偏移或定时偏移的相位差成为IQ平面上的向量，以所述向量的幅度作为权重而获得平均值，并利用所述频率偏移或定时偏移来估计相位校正量。
16.根据权利要求11所述的无线通信方法，其中，在应用OFDM调制作为多载波传输系统的情况下，所述第二相位校正步骤利用接收的OFDM信号中的导频子载波来估计频率偏移。
17.根据权利要求11所述的无线通信方法，其中，在应用OFDM调制作为多载波传输系统的情况下，所述第二相位校正步骤解调接收的OFDM信号，并基于调制点和接收信号点之间的相位差来估计频率偏移。
18.根据权利要求11所述的无线通信方法，其中，在应用OFDM调制作为多载波传输系统的情况下，所述第二相位校正步骤解调接收的OFDM信号，并基于子载波之间在调制点和接收信号点之间的相位差的旋转来估计频率偏移。
全文摘要
公开了一种无线通信装置和无线通信方法。无线通信装置合成接收自多个天线的信号，从而将信号分离为多个逻辑信道的合成信号。该装置具有第一相位校正器，其通过利用来自多个天线的每个接收信号的频率偏移来估计相位校正量，校正接收信号的相位；合成器，其在第一相位校正器的相位校正之后合成接收信号，从而将接收信号分离为多个逻辑信道的合成信号；以及第二相位校正器，其基于合成器合成的合成信号，通过利用第一相位校正器的相位校正之后的残留频率偏移来估计相位校正量，校正合成信号的相位。
文档编号H04L27/26GK1797988SQ20051013530
公开日2006年7月5日 申请日期2005年12月27日 优先权日2004年12月28日
发明者泉诚一 申请人:索尼株式会社