CN1941955B - 无线基站装置和通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线基站装置和通信方法，该无线基站装置具有通过光纤耦合连接了中心站和具备了阵列天线的远程站的结构，中心站(1)把发送信号以阵列处理前的基带状态输出到光纤，在远程站(2)侧，通过进行根据阵列加权的发送信号的阵列处理和RF信号变换，使校正天线元件间产生的发送信号偏差的作业局限于远程站一侧。

Description

无线基站装置和通信方法

技术领域

本发明涉及无线基站装置和通信方法，特别是涉及被分割成中心站和远程站的无线基站装置以及中心站与远程站之间的通信方法。 

背景技术

无线通信系统在向第4代变换的进程中，随着数据速率的高速化和通信区域的遍在化的不断发展，预测对于配置有多个发送输出功率比较小的小型基站装置的系统结构的需求越来越高。而且，无线基站由于根据其体积的大小，其设置可能的场所受到了限制，所以被称为ROF(Radio On Fiber)的技术受到了重视。 

ROF是把基站分割成中心站和远程站，利用光纤传送线路在这些局之间构成耦合连接。根据ROF，由于通过简化与天线直接耦合的远程站的功能，可以使设置位置相对重要的远程站装置小型化，由此可缓解基站的设置场所的问题。为了减小远程站的电路规模，例如公知有一种把基带部的全部和RF部的一部分集中到中心站一侧，在远程站中只具有O/E和E/O变换部、以及信号放大部的装置结构。 

作为在无线通信系统中的又一个技术趋势，具有多个天线元件的阵列天线(智能天线)受到了重视。阵列天线是通过对由多个天线元件收发的信号进行加权运算，可在空间上限定基站中的无线信号的收发方向。另外，人们知道通过加权合成可获得阵列增益，或减少不需要的干扰信号。 

作为组合了所述的ROF和智能天线的公知例，例如在特开2001-94332号公报(专利文献1)中，公开了一种通过对与阵列天线的天线元件对应的多个RF信号进行时分复用，将多个RF信号合成为1个信号，利用光纤进行传输的技术。在专利文献1中，把在利用 波长复用技术并列发送多个信号时光纤内所产生的信号偏差(传输时间差)的消除作为要解决的课题。 

在利用波长复用技术进行多个信号的并列传输的情况下，由于根据不同的波长，在光纤内的信号传播路径不同，所以在信号传播时间上产生偏差，尽管该偏差很小。中心站在把各个天线元件的发送信号作为RF信号(无线频率信号)输出到光纤时，在信号传播时间上的微小偏差是导致不可忽视的大的相位旋转的原因。因此，例如存在着这样的问题，即，即使在中心站一侧决定阵列加权，输出对每个天线实施了加权的发送信号，由于受在光纤中所产生的相位旋转的影响，在远程站也不能形成所希望的波束形状。专利文献1所采取的措施是，通过对供给阵列天线的多个信号进行时分复用，把其作为1个信号输出到光纤中，从而从原理上来消除所述的偏差。 

另外，在特开2001-267990号公报(专利文献2)中，公开了如下的技术，即，在从中心站向远程站通过波长复用来同时传送应供给阵列天线的多个信号时，远程站一侧利用由中心站插入到各个发送信号中的探测信号，测定根据不同波长而不同的信号传播时间的偏差，通过将测定结果反馈回中心站，来校正所述偏差。 

下面参照图8，对这些现有技术进行详细说明。 

中心站5由生成发送数据的数据生成部501、信号处理部502、RF部503和中心站一侧光接口部504构成。 

由数据生成部501所生成的数据被输入到信号处理部502，并被变换成应供给阵列天线的多列发送信号。信号处理部502针对输入信号实施基带调制、空间方向调制(阵列处理)以及探测信号的相加的3项处理。 

作为基带调制，例如是执行卷积和LDPC等的编码、交织和中继等的衰减对策、以及例如QPSK和16QAM的调制。在阵列处理中，对每个天线元件决定发送加权，对基带调制后的发送信号进行加权处理。另外，在探测信号相加处理中，生成能够与发送信号区别的探测信号，并把探测信号相加在阵列处理后的各个发送信号中。 

从信号处理部502输出与在发送中所使用的阵列天线元件的数量对应的多列发送信号。在图8中，作为一例，从信号处理部502输出4路发送信号。从信号处理部502输出的发送信号被输入到RF部503，进行数字-模拟变换和无线频率变换，然后，输入到中心站一侧光接口部504。在光接口部504中，把从RF部503输入的多个电信号变换成光信号，作为波长复用光信号输出到光纤。 

在光纤中传送的光信号根据不同的波长其传播特性不同。因此，在光纤的输出端，在供给阵列天线的多个发送信号间，相位和振幅产生偏差。 

远程站6由远程站一侧光接口部505、功率放大器506、信号识别部507、阵列天线508和探测信号检测单元509构成。 

远程站一侧光接口部505对从光纤输入的多个发送信号进行与中心站一侧光接口部504相对应的处理，把波长复用光信号变换成多列模拟RF信号。具体是，首先，通过波长分割处理，把从光纤输入的波长复用信号按照不同的波长进行分离，然后通过光-电变换，把各个波长的光信号变换成电信号。 

从远程站一侧光接口部505并列输出的多个信号，通过由多个放大器构成的功率放大电路506被分别放大。此时，根据各个放大器的特性和温度差，放大信号的相位和振幅可能产生偏差。从功率放大电路506并列输出的发送信号被输入到信号识别部507，从各个发送信号中检测出探测信号。 

经过了信号识别部507的发送信号通过阵列天线508被作为无线信号发送。另外，在信号检测部507从各个发送信号中检测出的探测信号提供给探测器检测部509。由于探测信号与发送信号一同经由产生偏差的光纤以及功率放大部，并伴随着与发送信号相同的偏差被输入到探测器检测部509中，所以在探测器检测部509中，通过测定这些探测信号的相位和振幅的偏差，可求出在偏差校正中所需要的控制参数。 

在探测器检测部509求出的控制参数，如图8中虚线所示，通过 远程站一侧光接口部505、中心站一侧光接口部504，被返回到中心站5的信号处理部502。信号处理部502根据该控制参数，计算出应与各个发送信号相乘的校正用系数和延迟时间的修正量，进行为了消除发送信号所受到的所述偏差的影响的处理。 

通常，无线基站使用多路频率信道。因此，无线基站如果采用阵列天线，则在中心站与远程站之间需要进行相应路数的信号传送。即，由于在中心站与远程站之间敷设的光纤线路增加，所以使得通过把基站分割成中心站和远程站来降低成本的效果变差。 

所述的现有技术未构成仅限定于在从中心站发送到远程站的多路发送信号中所产生的偏差的偏差产生部位，以限定在该部分中的形式来进行偏差校正的系统结构。具体地说，如图8中用虚线所示的那样，在现有结构的基站中，偏差校正系统是建立于中心站和远程站两者之间，需要构成用于将在远程站一侧生成的控制参数通知给中心站一侧的结构。 

在无线通信领域中，从长远来看，使用了正交频分复用(OFDM)的宽带传送越来越受到重视。在使用了OFDM的系统中，由于是宽带，所以各个无线信号的频率特性不一致，所以对每个频率信道中产生的偏差进行校正的机构就成了关键所在。 

发明内容

本发明的目的在于：在由中心站和远程站构成的在远程站中采用了阵列天线的无线基站中，与现有装置相比，减少在耦合连接中心站与远程站的光纤区间的传送容量。 

本发明的其它目的在于：在所述结构的无线基站中，将用于校正在多路传送信号之间所发生的相位和振幅的偏差的校正系统局部化，容易地进行检查和调整等的维护作业。 

本发明的另外目的在于：提供一种由中心站和远程站构成的适用于宽带通信的无线基站。 

所述现有装置的问题是由于在中心站针对每个天线作成RF信 号，并将这些通过光纤传送到远程站所造成的。 

因此，本发明的无线基站的特征是，使中心站(中心单元)以基带信号的状态通过光纤将发送信号传送到远程站。另外本发明的无线基站的特征是，通过把进行阵列处理之前阶段的发送信号和阵列加权信息进行时分复用，然后传送到光纤，来避免在光纤区间的天线元件之间的信号偏差的产生。根据本发明的结构，由于天线元件之间的信号偏差的校正系统被局限于远程站内，所以不需要如图8那样把用于消除偏差的控制信号从远程站反馈回中心站，由此可简化电路结构。 

另一方面，本发明的无线基站的特征是，远程站(远程单元)把从中心站接收的基带信号按照阵列加权进行空间调制，变换成针对每个天线元件的多个发送信号，然后变换成RF信号从阵列天线发送。另外，远程站进行向各个发送信号的探测信号的相加；在阵列天线的输入端的探测信号的检测和信号偏差的测定；以及根据测定结果的发送信号校正处理。在这种情况下，对本发明的远程站所要求的功能虽然比现有装置有所增加，但为了处理基带信号而在远程站中新增加的电路部分，从容积上讲，在远程站整体中，其占有率很小。 

在为从中心站向远程站传送正交频分复用(OFDM)信号的无线基站的情况下，由于天线元件之间产生的信号偏差具有本身的频率特性，所以对于提供给天线元件的发送信号的校正(阵列加权的校正)，相比在全载波中一律进行，更希望针对每个适当的频率分别进行。 

本发明的无线基站的特征是，在发送OFDM信号的情况下，把在中心站生成的OFDM信号利用光纤发送到远程站，在远程站一侧进行阵列信号处理和IFFT处理。远程站在执行在OFDM中所必要的IFFT之前，进行阵列处理，在频率区域内把探测信号相加在发送信号上。对于探测信号的检测、基于偏差测定结果的对阵列加权的校正，只局限于远程站内进行。 

根据本发明，由于为了消除偏差所必要的校正系统被局限于远程站内，所以可简化无线基站的调整和维护作业。另外，由于减少了通过光纤从中心站发送到远程站的数据量，所以可大幅减少光纤区间所 需要的带宽，从而可提供降低了运行成本的基站系统。 

附图说明

图1是表示本发明的无线基站的第1实施例的结构图。 

图2是表示本发明的无线基站的第2实施例的结构图。 

图3是表示本发明的无线基站的第3实施例的结构图。 

图4是表示本发明的无线基站的第4实施例的结构图。 

图5是表示本发明的无线基站的第5实施例的结构图。 

图6是表示阵列加权和调制信号的复用方法的一例的图。 

图7是表示应用了阵列加权的发送信号的空间调制方法的一例的图。 

图8是表示由中心站和远程站构成的现有无线基站的结构例的图。 

具体实施方式

第1实施例 

图1是表示本发明的无线基站的第1实施例的结构图。 

基站由通过光纤耦合连接的中心站1和远程站2构成。这里所示的基站，例如被作为代表蜂窝通信的移动体无线通信网用的基站而使用。在需要在某个服务区域内配置多个基站的情况下，可将多个远程站2分散配置在服务区域内，并可将与这些远程站耦合连接的多个中心站1集中配置在特定的场所。另外，虽然未图示，但也可以构成把多个远程站2与1个中心站1耦合连接，从同一中心站向各个远程站分配发送信号的系统结构。 

远程站2例如是设置在建筑物的顶部或电线杆上的小型装置，用于对从中心站1提供的发送信号进行处理、放大，然后通过天线(阵列天线)发送到空中。另外，虽然为了简化说明而在图1中省略了图示，但在实际的基站中，还具有从移动终端通向移动通信网的上行线路用的电路装置。 

一般的情况下，上行线路的信号还被用于阵列加权的决定，该阵列加权用于与从移动通信网发送向移动终端的下行线路用发送信号相乘。作为阵列加权的决定算法，已知有多种算法，例如有：SKI、自适应控制的LMS、RLS等。 

本发明提供的是具有校正发送电路系统结构的阵列天线基站用发送系统，其使利用任意算法所决定的阵列加权对实际供给各个天线元件的发送信号产生预期作用，对于为了决定阵列加权的算法没有特殊的限定。因此，这里省略了关于阵列加权的决定方法和在该决定方法中所需要的上行线路的信号的详细说明。 

中心站1由数据生成部101、基带调制部102、和中心站一侧传送接口部103构成。 

数据生成部101输出向移动终端发送的用户数据。在移动通信网中，中心站1从网络上接收向各个移动终端发送的发送数据。在这种情况下，暂时存储从网络接收的发送数据的缓存器相当于所述的数据生成部101。 

数据生成部101与发送定时同步地向基带调制部102输出发送数据。发送定时通常由从在图1中被省略的分组时间表提供。分组时间表根据无线线路的状况和分组发送优先度等的控制参数来决定应发送的分组。 

基带调制部102进行卷积代码、扰频代码或LDPC等的传输路用的编码；中继和交织等的衰减对策；和QPSK和16QAM等的编码，把发送数据变换成基带的发送调制信号(MOD Data)。另外，基带调制部102决定阵列加权(Array Weight)，与发送调制信号并列输出。 

另外，基带调制部102在把在从移动终端接收信号时所必要的控制信息，例如在接收导频信号等时所必要的信息；MAC层的控制信息(例如上行功率控制信息等)附加在从数据生成部101供给的发送数据中之后，进行至所述的发送调制信号(MOD Data)的变换。阵列加权可以利用现有公知的SMI等的方法计算，也可以采用使用来自 移动终端的反馈信号的方法、或生成半固定波束的方法。 

中心站一侧传送线路接口部103在对从基带调制部102输出的发送调制信号(MOD Data)和阵列加权进行了时分复用之后，进行电-光(E/O)变换，然后发送到光纤。在时分复用中，有对同一信道内的信号的复用和对多路信道的信号的复用这2种。在本实施例中，把同一信道内信号的复用作为预选项，把多路信道信号的复用作为可选项使用。 

在作为预选项的同一信道内信号的复用中，如图6所示，对从基带调制部102输出的发送调制信号(MOD Data)和阵列加权进行时分复用。通过对这2个信号进行复用，如图8所示，与并列发送针对每个天线而作成的多个发送信号的情况相比，可减少发送信息量。 

例如，假定是作为I、Q信号而分别发送16比特的信息的情况。在阵列天线由12个天线元件构成的情况下，在图8所示的现有结构中，从中心站需要向远程站传送16比特×2(I、Q信号)×12(天线元件数量)的信息。而根据本实施例，只需从中心站1向远程站2发送阵列处理执行前的发送调制信号(16比特×2)和加权(α)即可。加权的信息量取决于加权的更新周期。通常，加权的更新周期是数十微秒至100微秒左右，所以加权的发送信息量与被作为调制信号发送的数据量相比，其值小到可以忽略的程度。 

在以短的帧长度对每个分组进行波束切换的分组型通信的情况下，如上所述，比较缓慢地进行每个用户的阵列加权的更新。但是，由于适用于每个帧(分组)的阵列加权根据帧的目的地点而切换，所以中心站1需要向远程站2发送与帧(分组)对应的阵列加权信息。在这种情况下，如果针对每个帧(分组)来发送阵列加权信息，则使得处理量增大。 

为了减少所述的处理量，例如可预先在远程站2侧设置用于存储各个用户的阵列加权的存储器，在用户的阵列加权被更新时，从中心站向远程站发送应存储到所述存储器中的新的阵列加权信息，在分组的发送时，在发送分组的头部，只需指定应使用的阵列加权的识别代码即可。在远程站2中，通过从存储器中读出由所述识别代码确定的阵列加权，并把其使用在发送分组中，由此不需要从中心站向远程站发送针对每个分组的阵列加权。

在作为可选项的多路信道信号的复用中，在发送不同载波的多路信道的信号的情况下，对这些多路信道的信号进行时分复用，从中心站1向远程站2进行光纤传送。在现有技术中，由于是在把发送数据变换成对应各个天线元件的RF信号之后，进行光纤传送，所以光纤区间的要求带宽是载波频率单位的N倍。 

而在本实施例中，由于是利用基带频带进行发送数据的光纤传送，所以需要的频带是高高的基带信号频带，即使时分复用不同载波的多路信道的信号，其合计频带也不会增大。因此，即使在复用多路信道信号的情况下，也能够比现有减少光纤的数量。 

远程站2具有远程站一侧传送线路接口部104、信号处理部(阵列处理部)105、RF部106、阵列天线107、和探测器检测部108。 

远程站一侧传送线路接口部104把从光纤接收的光信号变换成电信号，并分离为被时分复用的信号。由此，在复用同一信道内信号的情况下，从远程站一侧传送线路接口部104输出发送调制信号(MODData)和阵列加权(Array Weight)。 

阵列处理部105对从远程站一侧传送线路接口部104输出的发送信号，使用阵列加权进行空间调制处理。在空间调制处理中，如图7所示，通过对发送信号X复数相加阵列加权W(W1、W2、W3、......)，生成针对每个天线元件的发送信号Y(Y1、Y2、Y3、......)。 

对于从阵列处理部105并列输出的与天线元件对应的多列发送信号，需要进行相对的相位、振幅补偿。因此，阵列处理部105对通过空间调制处理所生成的针对每个天线元件的发送信号相加微弱功率的探测信号。这里，探测信号是能够与发送信号区分的已知的代码系列。 

如后述的那样，通过由探测器检测部108检测出提供给天线107的探测信号的振幅和相位，在从阵列处理部105到天线107之间，可检测出探测信号所付随的发送信号所发生的振幅变化和相位变化。如 果在成为信号路径终端的天线端等进行测定，则可检测出探测信号在每个天线元件的若干不同的振幅和相位。 

作为特定的代码系列的探测信号，例如可利用相关器(或匹配滤波器)检测出来。为了即使减弱信号功率也能够切实地检测出来，使被作为探测信号而发送的代码系列具有充分的长度。作为对发送信号相加探测信号的方法，有(1)时分割、(2)码分复用、(3)频分复用的3种方法，在本发明中，可采用其中1个，或采用把任意2个组合的方法。 

(1)在时分割中，成为探测信号的相加对象的发送信号被以时间切换。在这种情况下，对于多个发送信号列使用相同的特定代码系列的探测信号。例如，在期间T1，探测信号只与天线元件#1用的发送信号相加，对于其它天线用的发送信号不相加探测信号。在下一个期间T2，探测信号只与天线元件#2用的发送信号相加。这样，通过把成为探测信号相加对象的发送信号依次地切换，可防止探测信号的干扰，可利用探测器检测部108从各个天线元件的发送信号中分别检测出探测信号。 

(2)在码分复用中，针对每个天线元件使用不同代码系列的探测信号。将各个天线元件的发送信号的被相加的探测信号混合，输入到探测器检测部108中。在探测器检测部108，通过使相关器与各个代码系列同步，可分别检测出各个探测信号。 

(3)频分复用，特别是在如OFDM那样通过分割频率来发送信号的系统中，意味着把探测信号分割在多个频率区域中进行发送。 

为了简化说明，对例如使用了2个频率的FFT的情况进行说明，在期间T1，以频率f1发送天线元件#1用的探测信号，以频率f2发送天线元件#2用的探测信号。在下一个期间T2，相反地以频率F2发送天线元件#1用的探测信号，以频率f1发送天线元件#2用的探测信号。这样，通过以频率分割来发送探测信号，能够与码分复用的情况同样地通过使用与发送侧同步进行频率跳跃的探测器检测部来分别检测出各个天线元件的探测信号。 

RF部106把从阵列处理部105输出的各个天线元件的多列发送信号从基带信号上行变换成RF信号，并且对各个RF信号进行功率放大。 

天线107成为用于把由RF部106功率放大的RF发送信号向空中发送的接口。但是，发送信号的一部分通过与各个天线元件或向天线供给信号的电缆形成弱耦合的电磁感应元件被取出，并被输入到探测器检测部108中。例如，通过把在发送频率附近产生谐振的天线元件和微波传输带的谐振器与天线107相邻配置，可将发送信号的一部分通过电磁耦合取出，并输入到探测器检测部108中。 

探测器检测部108，采用与在阵列处理部105中的探测信号的加算方法对应的方法检测出探测信号，并对其相位和振幅进行测定。 

例如，(1)在为以时分割被相加的探测信号的情况下，使用与探测信号同步地将发送信号平均化的、针对各个天线元件而相互独立的探测信号检测单元。在天线元件#1用的探测信号检测单元中，与天线元件#1的探测信号的发送定时同步地接收信号，对与探测信号(代码系列)同步的编码器的输出进行相关运算，检测出相关输出的强度和相位。根据需要，通过取出被检测出的相关输出的时间平均值，来观测加在特定的天线元件用发送信号上的探测信号的相位变动和振幅变动。 

例如，在阵列天线107由4个天线元件构成，且与这些天线元件对应的探测信号的相位旋转分别为10度、10度、100度、10度的情况下，由于只有第3天线元件呈现比其它天线元件大90度的相位旋转，所以需要对第3天线元件用发送信号进行相位校正。 

在所述探测器检测部108所获得的校正信息被输入到阵列处理部105。阵列处理部105根据从探测器检测部108提供的校正信息，对各个天线元件的发送信号进行相位旋转或振幅偏差的修正处理。 

例如，在所述的例中，阵列处理部105通过使天线元件#1、#2、#3、#4用发送信号产生0度、0度、-90度、0度的相位旋转，可分别将在天线107的输入端的相位旋转控制在10度、10度、10度、10度。 

另外，根据阵列天线与弱耦合的电磁感应元件之间的耦合关系，在相位和振幅的测定结果中，有时会产生固定的偏差。只要针对每个天线测定出这样的固定偏差值，并预先存储在探测器检测部108中，利用该偏差值对检测探测信号时的测定结果进行修正即可。例如，假定在制造天线时测定出的天线元件#1、#2、#3、#4与探测信号检测用端子之间的相位旋转(相位偏差值)为10度、-10度、70度、50度。在探测信号的检测时的测定结果为10度、10度、100度、10度的情况下，实际的相位偏差成为其与偏差值之差，分别为0度、20度、30度、-40度。关于测定值的修正，也可以不在探测器检测部108而在阵列处理部105中进行。 

根据所述实施例，从中心站1向远程站2发送对于各个天线元件为相同的基带信号(数字信号)，由此在光纤区间大幅减少了传送信息量。在本实施例中，只有在远程站2侧才会有在每个天线元件的发送信号中产生偏差的情况。因此，由于可把进行偏差校正所需要的控制系统局限于远程站内，所以使得检查、调整、维护作业更为简易。另外，由于在光纤区间的传送信息量少，所以使得电路设计容易，可降低与用户的线路使用费相关的运行成本。 

第2实施例 

图2是表示本发明的无线基站的第2实施例的结构图。第2实施例在远程站2A的结构上与第1实施例不同。 

在本实施例中，图1所示的阵列处理部105被分割为处理调制发送信号(MOD Data)的阵列处理部109、和根据探测器检测部108的输出信息来校正阵列加权(Array Weight)的加权校正部110。 

加权校正部110把从远程站一侧传送线路接口部104输出的阵列加权存储到存储器中。加权校正部110根据探测器检测部108的输出信息，生成用于校正特定的天线元件的输出信号的相位或振幅的复数矢量信息，通过将被存储在所述存储器中的阵列加权与所述复数矢量信息相乘，来校正阵列加权，把被校正的阵列加权输出到阵列处理部109。 

为了简化说明，仅对修正相位的情况进行说明，例如，在从中心站1发送来的天线元件#1、#2、#3、#4用的阵列加权的相位成分为10度、20度、30度、40度，修正值0度、0度、-90度、0度的情况下加权校正部110把10度、20度、-60度、40度作为被校正的加权输出到阵列处理部109。 

阵列处理部109对从远程站一侧传送线路接口部104输出的发送信号使用所述被校正的阵列加权，进行在图7中说明过的空间调制处理，生成每个天线元件的发送信号Y(Y1、Y2、Y3、......)。在生成的针对每个天线元件的发送信号中加上微弱功率的探测信号。探测信号与第1实施例同样，是利用(1)时分复用；(2)码分复用；(3)频分复用等的方法相加在各个发送信号中。 

与第1实施例比较，第1实施例的阵列处理部105的处理顺序是：(1)使用从中心站接收的阵列加权对发送信号进行空间调制；(2)对被空间调制的各个天线元件的发送信号使用复数矢量进行相位/振幅的校正；(3)加上探测信号。而第2实施例的阵列处理部109的处理顺序是：(1)使用完成校正的阵列加权对发送信号进行空间调制；(2)加上探测信号。由于在这些任意的情况下都是执行线性运算处理，所以最终可获得相同的输出。 

第3实施例 

作为本发明的无线基站的第3实施例，图3表示在采用了MIMO(Multi-Input Multi-Output的缩写)的情况下的无线基站的结构图。 

在MIMO中，对每个天线元件的发送信号系列不同。因此，在中心站1B进行了基带调制时，需要预先生成每个天线元件的多个调制信号。因此，在采用了MIMO的无线基站中，不能像第1、第2实施例那样，从中心站1向远程站2光纤传送针对多个天线元件为相同的基带信号。 

在采用了MIMO的无线基站中，特别是由于在发送信号发生了电平偏差的情况下将成为问题，所以需要进行校正，以使提供给天线元件的发送信号电平一致。这里所说的一致，是指基带的调制解调器 (Modem)在进行了为了使多个天线元件的发送信号功率达到一致的控制的情况下，使从各个天线元件实际输出的发送信号功率达到一致，在调制解调器根据无线区间的传输路的状况，有意地使特定的天线元件的发送信号电平大于其它天线元件的发送信号的情况下，维持所希望的信号电平差。

在图3所示的无线基站中，中心站1B具有数据生成部101、基带调制部111和中心站一侧传送线路接口部112。 

在第1实施例中，基带调制部102输出了对于各个天线元件为相同的1个调制发送信号(MOD Data)和阵列加权(Array Weight)。而第3实施例的基带调制部111是生成与天线元件数对应的多列调制发送信号(调制解调器信号)。这些调制解调器信号用于传输各自不同的信息。作为MIMO信号的生成方法，已知有STBC(Space-TimeBlock-Coding)、和BLAST(Bell Labs Layered Space-Time)。 

在基带调制部111生成的多列调制解调器信号在中心站一侧传送线路接口部112进行时分复用(并列-串行变换)，然后变换成光信号，发送到光纤。在这种情况下，光纤所传送的信号是基带信号，与现有那样发送RF信号的情况相比，可缩减所需要的频带，传送效率得到了提高。另外，在光纤区间，由于是对基带信号进行时分复用，并进行串行传送，所以在传送中不会发生相位偏移和振幅的偏差。 

远程站2B由远程站一侧传送线路接口部114、阵列处理部115、RF部106、阵列天线107、探测器检测部108和校正处理部116构成。 

在远程站一侧传送线路接口部114中，把从光纤输出的光信号变换成电信号，把被时分复用的基带信号变换(串行-并列变换)成对于基带调制部111的输出相同列的多列发送信号，然后提供给阵列处理部115。 

在阵列处理部115中，如后面详细说明的那样，使用由校正处理部116作成的针对每个天线元件的校正用复数矢量，对从所述远程站一侧传送线路接口部114提供的发送信号进行校正，消除天线输入端的发送信号的电平偏差。另外，阵列处理部115在被校正的各个发送 信号上加上探测信号，然后输出到RF部106。关于探测信号的相加方法，与第1实施例同样，也可以采用(1)时分复用；(2)码分复用；(3)频分复用中任意一种方法。 

RF部106把加上了探测信号的各个发送信号变换成RF信号，并进行功率放大，然后输出到阵列天线107。被输入到天线的发送信号的一部分，与第1实施例同样，通过电磁感应元件被输入到探测器检测部108，进行探测信号的检测和相位和振幅的测定。校正处理部116根据在探测器检测部108的测定结果，生成用于校正振幅偏差的复数矢量。 

例如，在被输入到阵列天线107的4个天线元件#1、#2、#3、#4中的探测信号的振幅偏差的测定值为“1.0”、“1.6”、“1.6”、“2.0”的情况下，如果没有相位偏差，则校正处理部116所生成的振幅校正用的复数矢量为“1.0”、“0.625”、“0.625”、“0.5”。 

根据阵列天线与电磁感应元件的耦合关系，在探测器检测部108测定的相位和振幅中有时产生固定的偏差。这样的固定偏差值可在制造天线时预先测定出，然后与第1实施例同样地预先存储在探测器检测部108的存储器中，探测器检测部108只要利用所述偏差值来修正相位和振幅的测定值即可。 

例如，假定在制造天线时测定的天线元件#1、#2、#3、#4的振幅偏差(A)为“1.0”、“1.6”、“1.0”、“1.0”，在探测器检测部108测定的探测信号的振幅偏差(B)如所述那样为“1.0”、“1.6”、“1.6”、“2.0”，此时的实际振幅偏差为B/A所示的“1.0”、“1.0”、“1.6”、“2.0”。在这种情况下，校正处理部116作为与天线元件#1、#2、#3、#4对应的校正用复数矢量而生成“1.0”、“1.0”、“0.625”、“0.5”。 

根据本实施例，由于可把校正系统全部集中配置在远程站2侧，所以可将维护作业局限于远程站一侧，可简化维护作业。 

第4实施例 

图4是表示作为本发明的第4实施例的正交频分复用(OFDM)型无线基站的结构图。 

第4实施例的中心站1C由数据生成部201、基带调制部202和中心站一侧传送线路接口部203构成。 

基带调制部202通过对从数据生成部201输出的发送数据进行如下的处理，即，卷积编码、扰频编码或LDPC等的传输路用的编码处理；中继和交织等的衰减对策，把信号分配给多个频率信道的信道分配；和QPSK和16QAM等的编码，来生成频率区域(频率信道)不同的多列OFDM发送信号。基带调制部202生成阵列加权，并把其与所述多列OFDM发送信号一同输出到中心站一侧传送线路接口部203。 

中心站一侧传送线路接口部203通过进行并列-串行变换，对这些OFDM调制发送信号和阵列加权进行时分复用，并把串行信息变换成光信号，然后输出到光纤。 

在本实施例中，由于被光纤传送的发送信号为宽带宽，所以阵列加权即使具有频率特性也没有问题。针对每个OFDM发送信号的频率信道而生成阵列加权，中心站可把多个阵列加权集合起来利用光纤传送。中心站没有必要把与各个频率信道对应的阵列加权反复发送。另外，中心站不是把乘上了阵列加权的与天线元件对应的多列发送信号传送给远程站，而是把在时间上或频率上具有相关关系的阵列加权集合起来发送给远程站，通过把其保存在远程站一侧，可大幅减少传送数据量。 

由于阵列加权的更新周期远慢于数据的传送速率，所以在同一用户目的点的适当期间内的发送数据中可使用相同的阵列加权。所述的在时间上的相关是指这样地在时间轴上具有相同性的阵列加权。另外，在频率上的相关是指在相邻的频率信号之间带宽比充分小，阵列加权的频率特性的差异充分小的情况。在这种情况下，在相邻的频率信道中可以进行使用了相同阵列加权的发送。 

远程站2C具有远程站一侧传送线路接口部204、阵列处理部205、校正处理部206、OFDM终端部207、RF单元208、天线209和探测器检测部210。 

来自光纤的接收信号在远程站一侧传送线路接口部204被变换成电信号，并通过串行-并列变换，被分离成每个频率信道的发送信号和阵列加权，然后被输出。 

阵列处理部205使用从校正处理部206提供的完成了校正的阵列加权，把从中心站1C接收的各个频率信道的发送信号变换成时间-频率的2维发送信号。在阵列加权和校正信息具有频率选择性的情况下，从校正处理部206输出每个频率区域的完成校正的阵列加权，在这种情况下，阵列处理部205对从中心站接收的各个频率信道的发送信号乘以每个频率的完成校正的加权。 

阵列处理部205生成能够与发送信号区别的微弱功率的探测信号，并把其相加在所述各个频率信道的发送信号上。探测信号如上所述那样通过时分割、码分复用、频分复用的任意一种处理被加在发送信号上。另外，在采用频分复用的情况下，对于相邻的相关性高的频率信道，把探测信号相加在针对每个天线而不同的频率信道中，对于未发送探测信号的频率信道，可通过插补处理来推定探测信号的状态。 

OFDM终端部207针对每个天线元件，对频率区域的信号进行IFFT运算，并把其变换成时间区域的信号。另外，在各个信号中插入作为防止延迟蔓延措施的保护间隔，然后作为OFDM的时间区域信号输出。 

RF部208把OFDM终端部207的输出信号变换成RF信号，并进行功率放大，然后提供给天线209。被输入到天线209的RF信号的一部分通过电磁感应元件被输入到探测器检测部210。探测器检测部210使用与在阵列处理部205所采用的探测信号加算方法对应的方法取出探测信号，并测定其相位和振幅。另外，在测定结果中产生固定的偏差的情况下，如上所述那样，根据预先保存在存储器中的固定偏差值修正测定结果。 

在本实施例中，由于在OFDM的各个频率信道中相加了探测信号，所以探测器检测部210通过FFT处理把接收信号分解到各个频率信道，使用相关器从被变换到频率区域的信号中提取出具有特定形式的探测信号。探测器检测部210根据各个频率信道的测定结果，取得天线元件之间的发送信号偏差的频率特性。

校正处理部206根据由所述探测器检测部210所获得的天线之间偏差的频率特性，求出成为其逆特性的复数矢量，通过对由中心站发送的阵列加权(在具有频率特性的情况下，对应每个频率信道而不同)乘以所述校正用的复数矢量，来生成完成校正的阵列加权，并把其提供给阵列处理部205。 

根据本实施例，在从中心站1C向远程站2C发送OFDM信号的无线基站中，由于校正系统被局限于远程站，所以可容易进行维护作业，并且可减少光纤区间的传送信息量。 

第5实施例 

图5是表示作为本发明的第5实施例的MIMO-OFDM型无线基站的结构图。 

在本实施例中，中心站1D为了适合于MIMO和OFDM双方，而针对每个天线元件、每个频率区域生成不同的2维发送信号。 

中心站1D由数据生成部201、基带调制部211、中心站一侧传送线路接口部212构成。其与第4实施例不同之处是，基带调制解调器211对于每个天线元件和每个频率区域生成不同的2维发送信号。但是本实施例的特征是，接收了由基带调制解调器211生成的2维基带传送信号的远程站2D具有校正天线元件间的相对相位和相对振幅的校正功能，对于在基带调制解调器211所进行的2维发送信号的生成方法没有特殊的限定。因此，这里省略对基带调制解调器211中的2维发送信号的具体生成方法的说明。 

中心站一侧传送线路接口部212将从基带调制部211输出的针对每个频率和每个天线元件而不同的多列并列信号变换成被时分复用的1个串行信号，并变换成光信号，发送到光纤。在光纤中，由于调制解调器信号被作为基带信号发送，所以与在光纤区间传送RF信号的现有无线基站相比，减少了所需要的带宽，提高了传送效率。另外，在光纤区间，由于基带信号被作为时分复用的串行信号传送，所以在 传送中不会发生相位偏移和振幅偏差。 

本实施例的远程站2D具有远程站一侧传送线路接口部213、阵列处理部214、OFDM终端部207、RF部208、阵列天线209、探测器检测部210和校正处理部215。 

远程站一侧传送线路接口部213在把从光纤接收到的信号变换成电信号之后，通过对接收信号的串行-并列变换，分离出真对每个天线、每个频率的2维发送信号列。 

阵列处理部214使用在后述的校正处理功能215所生成的校正用复数矢量，对从所述远程站一侧传送线路接口部213输出的，对应每个天线、每个频率的2维发送信号列进行校正处理，以便消除天线元件间的信号电平偏差。另外，阵列处理部214生成用于测定天线元件间的信号电平偏差的探测信号，并把其相加在所述被校正的发送信号中。关于探测信号的相加运算，可以采用在第1至第3实施例中所说明的时分复用、码分复用、频分复用的任意一种方法。 

从阵列处理部214输出的包含探测信号的多列发送信号，与第4实施例同样地通过OFDM终端部207和RF部208提供给阵列天线209。被输入到天线209的发送信号的一部分与第4实施例同样地通过电磁感应元件被输入到探测器检测部210。探测器检测部210采用与在阵列处理部214中的探测信号的相加运算方法对应的方法，检测出探测信号，测定相位偏差和振幅偏差。 

校正处理部215根据所述探测器检测部210的测定结果，生成用于校正阵列天线209中的相位偏差和振幅偏差的复数矢量并输出到阵列处理部214。复数矢量与第4实施例同样，具有相对探测器检测部210的输出的逆特性。 

根据本实施例，即使在作为通信方式而采用了MIMO-OFDM的情况下，也可以通过把用于校正阵列天线209中的相位偏差和振幅偏差的校正系统局限于远程站，来简化维护作业。另外，由于在保证通信容量的条件下减少了耦合连接中心站和远程站的光纤的传送容量，因而可降低运行成本。 

Claims (9)

1.一种无线基站装置，由中心站和设置有包括多个天线元件的阵列天线的远程站构成，所述中心站和远程站通过光纤耦合连接，其特征在于，

所述中心站具有：

把发送分组的数据变换到基带调制信号的调制部；和

把从所述调制部输出的基带调制信号变换成光信号并输出到所述光纤的第1接口部，

所述远程站具有：

第2接口部，把从所述光纤接收的光信号变换成电基带调制信号来进行输出；

信号处理部，把从所述第2接口部接收的电基带调制信号变换成与所述阵列天线的天线元件对应的多列发送信号来进行输出；

RF部，把从所述信号处理部输出的各个发送信号变换成无线频带的发送信号来提供给所述阵列天线的天线元件；和

偏差检测部，从提供给所述阵列天线的各个天线元件的发送信号中检测出在发送信号间产生的偏差，

所述调制部与所述基带调制信号并列地输出阵列加权信息，

所述第1接口部把对从所述调制部输出的基带调制信号和阵列加权信息进行了时分复用的光信号输出到所述光纤，

所述第2接口部把从所述光纤接收的光信号变换成电信号，并分离成基带调制信号和阵列加权信息，而将该基带调制信号和阵列加权信息并列地输出，

所述信号处理部被分割为阵列处理部和加权校正部，

所述加权校正部将从所述第2接口部接收的阵列加权信息存储在存储器中，从该存储器中读出与发送分组对应的阵列加权信息，并且根据由所述偏差检测部检测出的偏差，对所述存储器内的阵列加权信息进行校正， 

所述阵列处理部将从所述第2接口部接收到的基带调制信号变换成根据所述校正后的阵列加权信息而进行了加权的多列发送信号。

2.根据权利要求1所述的无线基站装置，其特征在于，

所述远程站的信号处理部的阵列处理部生成探测信号，把从所述第2接口部接收的基带信号变换成附带探测信号的多列发送信号来进行输出，

所述偏差检测部从提供给所述阵列天线的各个天线元件的发送信号中提取出探测信号，并根据该探测信号来检测出在发送信号间产生的在所述远程站内局部化的偏差。

3.根据权利要求2所述的无线基站装置，其特征在于，

所述远程站的信号处理部通过时分复用、码分复用或频分复用，在所述各个发送信号上附加探测信号。

4.根据权利要求1所述的无线基站装置，其特征在于，

所述中心站的调制部把发送分组的数据变换成频率信道不同的正交频分复用、即OFDM用的多列基带调制信号，针对每个所述频率信道生成所述阵列加权信息，并将所述基带调制信号与所述阵列加权信息并列输出，

所述第1接口部把对从所述调制部输出的多列基带调制信号和阵列加权信息进行了时分复用的光信号输出到所述光纤，

所述第2接口部把所述电信号分离为针对各个频率信道的多列基带调制信号和阵列加权信息，而将所述多列基带调制信号和阵列加权信息并列地进行输出，

所述阵列处理部在根据由所述加权校正部校正的特定的阵列加权信息，对从所述第2接口部接收的多列基带调制信号进行加权之后，将所述基带调制信号变换成与所述天线元件对应的多列发送信号。

5.根据权利要求4所述的无线基站装置，其特征在于，

所述阵列处理部根据所述被校正的特定的阵列加权信息对从所述第2接口部接收的各个频率信道的基带调制信号进行加权，将所述基带调制信号变换为由频率区域信号成分和时间区域信号成分构成的 2维发送信号，并把其作为附带探测信号的发送信号来进行输出，

所述远程站的信号处理部还包括：OFDM终端部，把从所述阵列处理部输出的频率区域的信号成分通过傅立叶逆变换而变换成时间区域的信号成分，作为与所述天线元件对应的多列发送信号进行输出。

6.根据权利要求5所述的无线基站装置，其特征在于，

所述中心站的调制部根据阵列加权信息的更新周期来间断地输出阵列加权信息。

7.一种通信方法，是无线基站装置的通信方法，该无线基站装置由中心站和设置有包括多个天线元件的阵列天线的远程站构成，所述中心站和远程站通过光纤耦合连接，其特征在于，

所述中心站把发送分组的数据调制成基带调制信号，对阵列加权信息和所述基带调制信息进行时分复用，并把被时分复用的上述基带调制信号和上述阵列加权信息变换成光信号并输出到所述光纤，

所述远程站把从所述光纤接收的光信号变换成电信号后，分离成所述基带调制信号和所述阵列加权信息，并将该阵列加权信息存储到存储器中，

把所述基带调制信号变换成与所述阵列天线的天线元件对应的多列发送信号，

根据从所述存储器读出的与所述发送分组对应的特定的阵列加权信息，对所述各发送信号进行加权，

把所述加权后的各个发送信号变换成无线频带的发送信号来提供给所述阵列天线的天线元件，

从提供给所述阵列天线的各个天线元件的发送信号中检测出在发送信号间产生的偏差，

根据所述偏差，对应该变换到所述无线频带上的任意发送信号或所述存储器内的任意阵列加权信息进行校正。

8.根据权利要求7所述的通信方法，其特征在于，

所述远程站把所述加权后的各个发送信号变换成附带探测信号的信号之后，变换为所述无线频带的发送信号，并从提供给所述阵列 天线的各个天线元件的无线频带的发送信号中提取出所述探测信号，根据该探测信号来检测出在发送信号间产生的所述偏差。

9.根据权利要求7所述的通信方法，其特征在于，

所述中心站把所述发送分组变换成频率信道不同的正交频分复用、即OFDM用的多列基带调制信号，针对每个所述频率信道生成所述阵列加权信息，并对所述多列基带调制信号和所述阵列加权信息进行时分复用，然后作为光信号输出到所述光纤，

所述远程站将从所述中心站接收的所述阵列加权信息存储在所述存储器中，并根据所述偏差对该存储器中存储的阵列加权信息进行校正，根据所述存储器内的完成校正的特定的阵列加权信息对从所述中心站接收的所述多列基带调制信号进行加权，并变换成与所述天线元件对应的多列发送信号。 

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