CN100444663C - 具有多个天线的基站装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以防止实现频率的有效利用时的收发特性的劣化的基站装置。在具有多个天线的基站装置中，包括使用全部天线的模式；与将多个天线分割为由两个以上的天线构成的多个组，来使用每个组的天线的模式，在由任何一个模式形成天线阵列图案时，在使用全部天线的模式中，将一个频率合成器的信号输入到全部天线的收发电路中，另一方面，在将天线分成多组来使用的模式中，将对每个组不同的频率合成器的信号输入到天线的收发信号中。

Description

具有多个天线的基站装置

技术领域

本发明涉及基站装置。尤其涉及具有多个天线的基站装置。

背景技术

移动电话系统或简易型移动电话系统已经普及，正由很多用户使用。在这些系统中，终端装置通过由基站装置分配的信道来通信规定的数据。另外，一个基站装置将多个信道分配给各个终端装置，并多路复用这些终端装置。尤其，在移动电话系统或简易型移动电话系统中，通常，作为多路复用技术使用TDMA(Time Division Multiple Access)方式。TDMA方式是以被称为时隙的规定时间来分割时间轴，并分配给各用户来进行多路复用的方式。

另外，作为更稳定地进行与终端装置的连接的技术，正在研究基于自适应天线阵列的天线定向性控制技术。

具体的，具有n个天线的自适应阵列基站装置操作n个系统的收发电路的相位和振幅，在接收时，通过对每个天线的接收信号提供适当的相位差和振幅比来合成，从而在预定方向上有选择地提高接收增益，在发送时，通过对每个天线的发送信号提供该合适的相位差和振幅比，从而在该预定方向上有选择地提高发送增益。

由此，可以进一步提高与希望进行通信的终端装置间的接收和发送的增益，能够进行更稳定的通信。

另外，还提出了通过天线的定向性控制技术，来实现频率的有效利用的技术(特许第3326416号公报)。

该技术为：在具有多个天线的基站装置中，包括使用全部天线来形成阵列天线图案的模式(全天线模式)和将多个天线分割为由2个以上的天线构成的多个组后，对该每个组使用不同的频率，来分别形成阵列天线图案的模式(组模式)，根据用户的连接数来切换模式，即，切换利用单波与多个波，从而有效利用频率资源，且容纳更多用户的技术。

【专利文献1】

特许第3326416号公报

本发明者在这种状况下，认识到下列问题。

在现有技术中，例如，在使用全部天线形成阵列天线图案的情况下，将多个本地振荡器(频率合成器)设为同一频率，但若不是具有完全相同特性的硬件，则因其特性的差异，会对自适应阵列的特性产生影响。另外，虽然该修正中存在预先测量因本地振荡器间的差带来的影响，并在装置内作为表格保持，运用时由DSP、CPU等进行运算等而实施修正的方法，但是需要增加存储容量和提高运算能力。

发明内容

本发明者认识到这种状况而作出本发明，其目的是提供一种在改变天线的结构、实现频率的有效利用的基站装置中，不要求修正用的数据存储区域或处理速度的增加、提高，而防止收发特性的劣化的基站装置。

本发明的某一形态是无线通信装置。该装置包括：产生本地频率信号的多个本地振荡部；将本地频率信号作为输入而进行频率转换或A/D、D/A转换的多个无线部；位于多个本地振荡部和多个无线部之间，并有选择地切换上述多个本地振荡部与上述多个无线部的连接的路径切换开关；收发形态切换控制部，其有选择地切换由多个无线部全部通过同一频率进行的收发动作，或将多个无线部分割为多个组，由对该每个组不同的频率进行的收发动作的其中之一；路径切换控制部，其在由全部无线部进行收发动作的情况下，收发形态切换控制部控制路径切换开关，以便将一个本地振荡部公共连接到全部无线部，在由每个组进行收发动作的情况下，控制路径切换开关，以便将对每个组而言不同的本地振荡部连接到对应的无线部；和存储部，其针对由路径切换控制部设定的多个本地振荡部和多个无线部的路径，存储对应于其路径数的无线特性的修正信息，上述存储部在由全部无线部进行的收发动作的情况和由每个组的无线部进行的收发动作的情况下，对于本地振荡部和无线部的路径中为公共的路径的修正信息，共用修正信息。

也可进一步包括电源控制部，其控制本地振荡部的电源接通；电源控制部还可以切断通过路径切换开关没有连接到无线部的本地振荡部的电源。

另外，收发形态切换控制部也可以以无线信号的时隙为单位，选择由全部无线部进行的收发动作或由每个组的无线部进行的收发动作。

根据以上的结构，在可以不改变无线部的结构，实现频率的有效利用的基站装置中，不要求存储容量和处理速度的提高，可以防止收发特性的劣化。

另外，可以在方法、装置、系统、存储介质、计算机程序等之间变换以上构成要素的任意组合、本发明的表现，并且作为本发明的形态有效。

根据本发明，在不改变无线部的结构，而实现频率的有效利用的基站装置中，可以不要求存储容量和处理速度的提高，可以防止收发特性的劣化。

附图说明

图1是表示本实施方式的通信系统的图。

图2是表示本实施方式的通信系统的图。

图3是表示本实施方式的帧格式的图。

图4是表示本实施方式的基站装置的结构图。

图5是表示本实施方式的基站装置的结构图。

图中：10-通信系统，100-基站装置，200-终端装置，102-基站天线，104-FEM，106-收发开关，108-功率放大器，110-低噪声放大器，112-无线部，114-发送部，116-接收部，118-主本地振荡部，120-频率合成器A，122-频率合成器B，124-开关，128-从本地振荡部，126-分配器，130-路径切换开关，132-分配器，134-分配器，136-无线信号处理部，138-阵列处理部，140-存储部，142-调制部，144-解调部，146-基带处理部，148-线路接口部，150-控制部，152-电源控制部，160-从本地振荡部，162-路径切换开关。

具体实施方式

本实施方式涉及一种基站装置，在具有多个天线和相对该每个天线设置的收发电路的基站装置中，包括使用全部天线的模式和将多个天线分割为由两个以上的天线构成的多个组，而使用每一组的天线的模式，在由任何一种模式形成天线阵列图案时，在使用全部天线的模式中，将一个频率合成器的信号输入到全部的天线的收发电路中，另一方面，在将天线分为多个组来使用的模式中，将对每个组不同的频率合成器的信号输入到天线的收发电路中。

下面，以简易型移动电话系统的基站装置为例来详细说明。

图1表示本实施例的通信系统10的动作状态的一例。通信系统10包括基站装置100、终端装置200和网络300。

在图1中，基站装置100使用基站装置100具有的全部4个基站天线102，形成相对于终端装置的阵列图案。下面，将该连接形态称为“全天线模式”。

另外，图2表示本实施例的通信系统10的动作模式的另一例。

在图2中，将4个基站天线102分割为各由2个基站天线(102a，b和102c，d)构成的两个组(下面，称为组A、组B)，并相对每个组形成天线阵列图案。下面，将该连接形态称为“组模式”。

图3表示由基站装置100分配的无线信道的结构。

在本实施方式中，作为时分多路复用，对每个TDMA/TDD帧多路复用四个信道。

在这里，所谓TDMA/TDD帧，具有5mS的周期，由可进行8等分的上行(从终端装置到基站装置)4个时隙和下行(从基站装置到终端装置)4个时隙构成。

在本实施例的全天线模式(相当于图1所示的动作状态)中，将上行和下行各4个时隙中的一个时隙分别分配给控制信息用的信道(CCH)，将剩余的三个时隙分配给通话用的信道(f1～f3)，而进行三个用户的多路复用。

另外，在将天线分为多个组来使用的组模式(相当于图2所示的动作状态)中，组A和组B分别有上行和下行4个时隙，总共有8个时隙，其中，分别将一个或两个时隙分配给控制用信道(CCH)，将剩余的信道分配给通话用信道(f1～f6或f7)，来多路复用用户。

进一步，还可通过时间轴来切换“全天线模式”和“组模式”，例如，以图示的时隙为单位来进行切换。

图4表示本实施例的基站装置100的结构。

基站装置100包括总称为基站天线102的第一基站天线102a、第二基站天线102b、第三基站天线102c、第四基站天线102d、总称为FEM(Frontend Module前端模块)104的第一FEM104a、第二FEM104b、第三FEM104c、第四FEM104d、总称为无线部112的第一无线部112a、第二无线部112b、第三无线部112c、第四无线部112d、主本地振荡部118、从本地振荡部128、分配器126、路径切换开关130、分配器132、分配器134、无线信号处理部136、基带处理部146、线路接口部148、控制部150和电源控制部152。

另外，FEM104包括收发开关106、功率放大器108、低噪声放大器110，无线部112包括发送部114和接收部116，主本地振荡部118包括频率合成器A120、频率合成器B122、开关124，无线信号处理部136包括阵列处理部138、存储部140、调制部142和解调部144。

基站天线102收发无线频率的信号。

FEM104由将来自无线部112的信号放大为能发送的功率的功率放大器108、放大所接收的无线信号的低噪声放大器110、与时分切换发送和接收的天线收发开关106构成。

无线部112是进行无线信号的频率转换或A/D、D/A转换的电路，由发送部114和接收部116构成。

主本地振荡部118输出用于无线部的频率转换等各种处理的本地频率信号。该振荡部在内部具有两个频率合成器，可以生成相对每个时隙不同的本地频率信号。

对于从本地振荡部128，虽然其结构也与主本地振荡器118相同，但是为通过后述的控制部150的控制，经电源控制部152来控制电源接通的结构。

分配器126、132、134分别二分从主本地振荡部118或从本地振荡部128输出的本地频率信号。

路径切换开关130以后述控制部150的指示，有选择地切换并输出从主本地振荡部118或从本地振荡部128输出的本地频率信号。

阵列处理部138是进行自适应天线阵列信号处理的处理部，对每个终端装置作用。

具体的，在全天线模式中，算出形成天线阵列图案用的加权量(由相位·振幅调整部调整的增益和相位)，以便可将四个天线作为一个天线阵列得到定向性。

另外，在组模式中，算出形成天线阵列图案用的加权量，以便分别将组A、B的天线作为一个天线阵列得到定向性。

从多个天线接收或发送该信号时，通过对每个天线调整提供给该信号的振幅和相位量，而形成接收或发送信号的天线阵列图案。

通过调整例如对应于天线的收发部的放大率(增益)或对每个天线调整接收信号和发送信号本身的振幅来进行振幅的调整。由此，调整了每个天线的信号振幅。

通过对每个天线施加信号本身的相位来进行相位的调整。

存储部140在每进行自适应阵列处理时，存储以修正各系统间的误差的目的而预先测量的修正信息。

调制部142调制应发送的信息信号，并将调制信号输出到阵列处理部138。

解调部144输入由阵列处理部138处理后的每个终端装置的接收信号，进行解调处理，而进行信息信号的再生。

基带处理部146进行TDMA或TDD等的信号处理。

线路接口I/F部148是与网络300间的接口。

控制部150除了控制基站装置100整体的动作定时之外，还根据无线信号处理部136的通信量(无线连接的终端装置数目、信息包量)等来切换全天线模式和组模式。

该构成在硬件上可由任意计算机的CPU、存储器、其他LSI来实现，在软件上可通过预先存储在图中未示出的存储器中，在执行时读出的程序等来实现，但在这里描述的是由这些联合实现的功能块。因此，本领域内普通技术人员应当理解这些功能块可以仅由硬件、仅由软件、或这些的组合来以各种形态实现。

说明由以上的构成得到的通信系统10的动作。

在图1中，由基站天线102a、FEM104a和无线部112a构成的电路部分使用从主本地振荡部118输出的本地频率信号进行无线频率与基带信号间的频率转换，来收发信号。

对于基站天线102b、FEM104b、无线部112b也同样，使用从主本地振荡部118输出的本地频率信号进行无线频率与基带信号间的频率转换，来收发信号。

另外，对于基站天线102c、FEM104c、无线部112c、基站天线102d、FEM104d、无线部112d，通过路径切换开关130，有选择地使用从主本地振荡部118或从本地振荡部128输出的本地频率信号，进行无线频率与基带信号间的频率转换后，来收发信号。

该路径开关的选择在为全天线模式情况下，控制部150控制路径切换开关130，以使其选择主本地振荡部118(图4所示的A侧)。

这时，控制部150指示电源控制部152进行控制，以便切断处于未连接信号输出端的状态的从本地振荡部128的电源，使得从本地振荡部128不工作。

由此，从本地振荡部128不产生因频率合成器等动作而带来的不必要的频率成份，可以提高寄生(spurious)性能。

另一方面，在组模式情况下，控制部150通过路径切换开关130进行控制，以使其选择从本地振荡部(图4所示的B侧)。这时，控制部150指示电源控制部150接通从本地振荡器128的电源，使从本地振荡部128动作，而在组A、组B中以不同的频率进行通信。

进一步，如图3所示，在兼用全天线模式和组模式的情况下，对于每个时隙，若为全天线模式，则将路径切换开关130设为主本地振荡部118(图4所示的A侧)，若为组模式，则设为从本地振荡部128(图4所示的B侧)。

这时，电源控制部152根据控制部150的指示，在频率合成器的锁定时间中和组模式动作时接通电源。

另外，全天线模式和组模式的选择可根据连接的用户数而适当变化，例如，设定为控制部150监视无线信号处理部136或基带处理部146的处理，当连接的用户数超过了规定的阈值的情况下，从全天线模式切换到组模式。

接着，说明无线信号处理部136的动作。

在从终端装置200进行无线接收的情况下，阵列处理部138预先得知接收信号的复数包络线为恒定的信号的性质，并依次算出使所加的信号的复数包络线恒定的加权，或相对于从通信对方接收的希望信号中、内容为已知的部分(无线信号情况下UW的部分)，比较原来应接收的信号与阵列处理部138相加后的信号，依次算出使两者的误差减少的加权。通过进行这种控制，形成在希望信号的到来方向上有选择地提高了接收增益的接收定向性。

另一方面，发送时，通过将接收时得到的加权设为各个天线的发送信号的加权，从而在发送时形成与接收时的定向性相同的定向性，将发送信号有选择地向所述希望信号的到来方向发送。但是，若不校准发送系统和接收系统的振幅差、相位差，则发送时的定向性与希望信号不同。

根据以上所示的结构，在基站天线102a、102b中，即使是全天线模式和组模式，也由于可以通过同一路径输入主本地振荡部118输出的本地信号，故修正阵列特性用的校准数据可以相同，可以减少该处理用的运算电路和存储容量。

另外，同时，由于校准作业本身也可因路径相同而减少，故可以缩短时间。

进一步，在以全天线模式动作的情况下，由于构成为切换从本地振荡部128的电源，所以不会产生不需要的寄生，可以提供特性更佳的基站装置。

以上，以本发明的实施方式为基础进行了说明。该实施方式仅是示例，这些各构成要素和各处理过程的组合可以有各种变形例，本领域内普通技术人员应当理解这些变形例也属于本发明的范围。

在本实施方式中，作为本地频率信号的输出源，为包括主本地振荡部118和从本地振荡部128的结构。但是并不限于此，也可以是进一步具有从本地振荡部160，例如，在组模式时，不使用主本地振荡部118的结构。

图5表示进一步具有从本地振荡部160的结构。相对图4所示的结构，追加了从本地振荡部160和路径切换开关162。

在该构成中，在以全天线模式进行动作的情况下，路径切换开关130和162都进行设定，以便选择主本地振荡部118的本地频率信号(图5所示A侧)。

另一方面，在以组模式进行动作的情况下，彼此设定为选择从本地振荡部128、160的本地频率信号(图5所示的B侧)。

根据该结构，由于可以将从本地振荡部128、160配置到成为各自的连接端的无线部附近，故可以容易确保系统间的绝缘，可以实现组模式时的特性的改善。

在本实施方式中，基站装置100具有的天线数目以4个为例进行了说明，但是并不限于此。例如，也可具有8个天线，构成两组每4个的组，或者也可构成4组每2个的组。即，也可以是分割天线数目，来有效利用无线频率的结构。

另外，在本实施方式中，以通过多个天线进行自适应阵列动作的基站装置为例进行了说明，但是并不限于此。例如，也可以是选择分集或合成分集等的分集天线。即，也可在由全部天线进行动作的情况下，由从一个本地振荡部输出的本地频率信号进行动作，在由多个组进行动作的情况下，由从多个本地振荡部输出的本地频率信号进行动作。

Claims (3)

1.一种基站装置，其特征在于，包括：

产生本地频率信号的多个本地振荡部；

将所述本地频率信号作为输入而进行频率转换或A/D、D/A转换的多个无线部；

位于所述多个本地振荡部和所述多个无线部之间，并有选择地切换所述多个本地振荡部与所述多个无线部的连接的路径切换开关；

收发形态切换控制部，其有选择地切换由所述多个无线部全部通过同一频率进行的收发动作，或将所述多个无线部分割为多个组，由对该每个组不同的频率进行的收发动作的其中之一；

路径切换控制部，其在由全部无线部进行收发动作的情况下，所述收发形态切换控制部控制所述路径切换开关，以便将一个本地振荡部公共连接到全部无线部，在由每个组进行收发动作的情况下，控制所述路径切换开关，以便将对每个组而言不同的本地振荡部连接到各自对应的无线部；和

存储部，其针对由所述路径切换控制部设定的所述多个本地振荡部和所述多个无线部的路径，存储对应于其路径数的无线特性的修正信息，

所述存储部在所述全部无线部进行的收发动作的情况和由所述每个组的无线部进行的收发动作的情况下，相对于所述本地振荡部和所述无线部的路径中为公共路径的修正信息，共用修正信息。

2.根据权利要求1所述的基站装置，其特征在于，

还包括控制所述本地振荡部的电源接通的电源控制部，

所述电源控制部通过所述路径切换开关切断没有连接到所述无线部的本地振荡部的电源。

3.根据权利要求1所述的基站装置，其特征在于，所述收发形态切换控制部以无线信号的时隙为单位，选择由全部无线部进行的收发动作或由每个组的无线部进行的收发动作。

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