DE60026670T2

DE60026670T2 - Funkübertragungssystem mit einer Gruppenantenne mit variablem Strahlmuster

Info

Publication number: DE60026670T2
Application number: DE60026670T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Fuchu-shi Seto; Yasushi Yokohama-shi Murakami; Osamu Shibata; Hidehiro Yokohama-shi Matsuoka
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: KR20010050422A; US7496384B2; EP1085678B1; US20060079290A1; CN1297291A; CN1250019C; DE60039797D1; EP1085678A3; EP1085678A2; KR100376298B1; EP1659708A1; EP1659708B1; US7043271B1; DE60026670D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Funkkommunikationssystem, das aus einer Basisstation gebildet wird, die mit einer Feldantenne (Array-Antenne) mit variablem Strahlenmuster, wie etwa einer adaptiven Feldantenne, ausgerüstet ist, und eine Steuerstation, die mit der Basisstation über eine optische Faser verbunden ist und die mit einer Funktion zum Steuern der Feldantenne mit variablem Strahlenmuster auf der Seite der Steuerstation versehen ist.
Zugehöriger Stand der Technik
Einer Funk-auf-Faser- (ROF, radio on fiber) Technik zum Verbinden einer Basisstation und einer Steuerstation für mobile Kommunikation, die durch zellulare Telefone und intelligente Transportsysteme (ITS) dargestellt wird, miteinander durch eine optische Faser, um Signalübertragung durchzuführen, wurde viel Aufmerksamkeit geschenkt. Gemäß der ROF-Technik wird ein Funksignal von der Basisstation zu der Steuerstation über eine optische Faser übertragen, und ein Modulator/Demodulator, eine Steuervorrichtung und dergleichen sind gemeinsam in der Steuerstation enthalten, um einen Aufbau einer Basisstation zu vereinfachen und zu miniaturisieren. Deshalb ist es möglich, eine Vielzahl von Basisstationen entlang einer Straße, in einem unterirdischen Einkaufszentrum, in einem Tunnel und dergleichen anzuordnen.
Um Probleme, wie etwa Enge eines Frequenzbandes in der Basisstation, und eine Interferenzwelle zu lösen, wurde eine adaptive Antenne erwähnt, die zum Variieren einer Richtcharakteristik fähig ist. Die adaptive Antenne ist mit einer Feldantenne mit einer Vielzahl von Antennenelementen versehen, und das Ausstrahlungsstrahlenmuster der Antenne kann durch übertragene Signale geändert werden, die von den jeweiligen Antennenelementen übertragen werden.
Eine Strahlenkalkulationsschaltung in der Steuerstation leitet ein Ausstrahlungsmuster eines Funksignals zu einem Teilnehmer von der Basisstation, und das Ausstrahlungsmuster des Funksignals zu der Basisstation von dem Teilnehmer ab, und ändert das Ausstrahlungsstrahlenmuster der adaptiven Antenne auf eine adaptive Art und Weise in Übereinstimmung mit Bewegung und Position des Teilnehmers.
Es wurden mehrere Berichte über ein Funkkommunikationssystem veröffentlicht, in dem die Basisstation mit diesem Typ einer adaptiven Antenne versehen ist und die mit der Steuerstation durch Verwenden der ROF-Technik verbunden ist (z.B. die japanische Patentanmeldung Offenlegung Nr. 145286/1998).
1 und 2 sind Blockdiagramme, die einen Aufbau des Funkkommunikationssystems zeigen, das die ROF-Technik nutzt. Bei Betrachtung einer Übertragungs-/Empfangsfunktion als das Funkkommunikationssystem ist es am wichtigsten, das Funksignal, das durch jedes Antennenelement empfangen wird, zu der Steuerstation von der Basisstation zu übertragen, während eine relative Phasendifferenz und eine relative Intensitätsdifferenz aufrechterhalten werden.
Deshalb wird in dem konventionellen System ein übertragenes/empfangenes Signal von jedem Antennenelement in ein optisches Signal konvertiert, und dann zwischen der Basisstation und der Steuerstation durch Multiplexen einer Wellenlänge, oder durch Zuordnen einer spezifischen optischen Faser zu jedem Antennenelement übertragen.
In dem konventionellen System, das die ROF-Technik nutzt, sind jedoch, wie in 1 und 2 gezeigt, ein Paar eines elektrischen/optischen Konverters und eines optischen/elektrischen Konverters jeder Antennenelementleitung zugeordnet, und die Basisstation und die Steuerstation erfordern Paare eines optischen Senders/Empfängers nach der Zahl von Antennenelementen.
Deshalb wachsen Elemente, die optische Sender der Basisstation und der Steuerstation bilden, stark an, der Aufbau wird kompliziert und die Vorrichtung erreicht eine große Größe. Wenn Wellenlängenmultiplexübertragung durchgeführt wird, sind ferner außerdem ein optischer Multiplexer, ein optisches Zweigfilter, eine Wellenlängensteuerfunktion einer Lichtquelle und andere Aufbauten erforderlich.
Falls andererseits die optische Faser durch jedes Antennenelement bereitgestellt wird, steigt die Zahl optischer Fasern zum Verbinden der Basisstation und der Steuerstation stark an, und entsprechend werden die Aufbauten optischer Sender, wie etwa der optische/elektrische Konverter und der elektrische/optische Konverter, kompliziert und erreichen eine große Größe.
Somit ist in dem konventionellen Funkkommunikationssystem, das mit der adaptiven Antenne versehen ist, zum Nutzen der ROF-Technik, um die Signalübertragung durchzuführen, da es viele Bestandteile für den optischen Sender gibt, der Aufbau kompliziert, es ist schwierig, die Basisstation und die Steu erstation zu miniaturisieren, und Kosten können nicht reduziert werden.
Die Erfindung sieht Funkkommunikationssysteme vor, wie in Ansprüchen 1 und 2 definiert. Sie kann ein Funkkommunikationssystem vorsehen, in dem der Aufbau einer Basisstation und einer Steuerstation ohne Verschlechterung von Übertragungsqualität vereinfacht und miniaturisiert werden kann.
Sie kann auch einfach und genau Phase und Amplitude eines übertragenen Signals, das zu einer Basisstation von einer Steuerstation übertragen wird, abstimmen, ohne dass der Aufbau kompliziert wird.
Da in bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Signale, die durch die Vielzahl von Antennenelementen empfangen werden, zu dem Teilträgermultiplexsignal konvertiert und zwischen der Steuerstation und der Basisstation optisch übertragen werden, kann der Aufbau des Signalsenders zwischen der Basisstation und der Steuerstation vereinfacht werden.
Jeder von einem Sender und einem Empfänger kann jeweils ein Signal durch ein Stück der optischen Faser übertragen. Deswegen ist nur ein Paar eines elektrischen/optischen Konverters und eines optischen/elektrischen Konverters für jeden von dem Sender und dem Empfänger notwendig, ohne von der Zahl der Antennenelemente abhängig zu sein. Entsprechend werden die folgenden vorteilhaften Effekte erhalten.
Erstens ist es möglich, die Zahl der optischen Fasern mehr als die eines konventionellen Faservielfachsystems zu reduzieren. Des weiteren benötigt der optische Sender nicht eine optische Multiplexereinheit und einen optischen Demultiplexer, verschieden von dem Wellenlängenvielfachsystem, und der elektrische/optische Konverter benötigt nicht eine Wellenlängensteuerschaltung. Es ist möglich, einen Aufbau der optischen Übertragungsteile mehr als das Funkkommunikationssystem zu reduzieren, das die konventionellen Fasermultiplex- und Wellenlängenmultiplexsysteme verwendet, da das System ein Paar des elektrischen/optischen Konverters und des optischen/elektrischen Konverters erfordert, Aufbauten der Steuerstation und der Basisstation zu einem großen Ausmaß vereinfacht und miniaturisiert. Es ist möglich, Kosten der Basisstation durch Reduzieren der Zahl optischer Übertragungskomponenten zu reduzieren, deren Kosten höher als die elektrischer Komponenten sind.
Des weiteren ist es unter Anwendung von Phasenregelschleifentechniken oder Übertragung des Teilträgermultiplexsignals mit lokalen Oszillatorsignalen zu den oben erwähnten Funkkommunikationssystemen möglich, im Prinzip eine relative Phasendifferenz des übertragenen/empfangenen Signals des Antennenelementes aufrechtzuerhalten, das mit der Basisstation vorgesehen ist, selbst wenn sich die effektive Länge durch die Änderung der peripheren Temperatur ändert. Deshalb ist es möglich, eine Ankunftsrichtung des empfangenen Signals in der Strahlenkalkulationsschaltung der Steuerstationsseite zu schätzen. Es ist möglich, ein Strahlenmuster zu steuern, das aus der Feldantenne der Basisstationsseite gebildet wird. D.h. es ist nicht notwendig, die Strahlenkalkulationsschaltung und die Steuerschaltung auf der Basisstationsseite aufzustellen. Es ist möglich, aus passiven Komponenten aufzubauen und den Gesamtaufbau zu miniaturisieren. Selbst wenn eine große Zahl von Basisstationen, die mit diesen Vorteilen versehen sind, in einem breiten Bereich vorgesehen ist, kann ein äußerst zuverlässiges und ein äußerst stabiles Funkkommunikationssystem bereitgestellt werden.
In der folgenden Beschreibung werden Beispiele von Systemen, die ursprünglich als vierte bis sechste und dreizehnte bis einundzwanzigste "Ausführungsformen" beschrieben wurden, nun stattdessen als "Beispiele" beschrieben, aber die ursprünglichen Seriennummern der Ausführungsformen werden beibehalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Funkkommunikationssystem schematisch zeigt, das eine ROF-Technik nutzt.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Funkkommunikationssystem schematisch zeigt, das die ROF-Technik nutzt.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm, das einen lokalen Oszillator der Basisstation zeigt.
5 ist ein Wellenformdiagramm eines Basisstations-LO-Signals.
6A ist ein Diagramm, das Eingangs-/Ausgangssignale eines Multiplikators und eines Bandpassfilters zeigt, und 6B ist ein Diagramm, das die Eingangs-/Ausgangssignale des Multiplikators und des Bandpassfilters zeigt.
7A ist ein Wellenformdiagramm eines empfangenen Signals, wenn eine Beziehung von Gleichung (14) nicht erfüllt ist, und
7B ist ein Wellenformdiagramm des empfangenen Signals, wenn die Beziehung von Gleichung (14) erfüllt ist.
8 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau eines lokalen Oszillators der Steuerstation von 8 zeigt.
10 ist ein Frequenzspektrumdiagramm eines Teilträgermultiplexsignals, das durch einen Koppler generiert wird.
11 ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau eines lokalen Oszillators der Basisstation zeigt.
12 ist ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
13 bis 17 zeigen Beispiele von drei Systemen als Hintergrund.
13 ist ein Blockdiagramm, das ein viertes Beispiel eines Funkkommunikationssystems zeigt.
14A ist ein Frequenzspektrumdiagramm des empfangenen Signals, 14B ist ein Frequenzspektrumdiagramm eines Spreizspektrumsignals und 14C ist ein Frequenzspektrumdiagramm eines Spreizspektrumvielfachsignals.
15A ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau einer Spreizspektrumeinheit zeigt, und 15B ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau einer Entspreizungsspektrumeinheit (de-spread spectrum unit) zeigt.
16 ist ein Blockdiagramm eines fünften Beispiels eines Funkkommunikationssystems.
17 ist ein Blockdiagramm eines sechsten Beispiels eines Funkkommunikationssystems.
18 ist ein Blockdiagramm einer siebten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
19 ist ein Blockdiagramm einer achten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
20 ist ein Frequenzspektrumdiagramm jeweiliger Signale, die zu dem Koppler in der Steuerstation eingegeben werden.
21 ist ein Diagramm, das eine Verbindungsbeziehung eines Verteilers und eines Bandpassfilters in der Basisstation zeigt.
22 ist ein Blockdiagramm einer neunten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
23 ist ein Blockdiagramm einer zehnten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
24 ist ein Blockdiagramm einer elften Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
25 ist ein Blockdiagramm einer zwölften Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
26 bis 43 zeigen Systeme als weiteren Hintergrund.
26 ist ein Blockdiagramm, das ein dreizehntes Beispiel eines Funkkommunikationssystems schematisch zeigt.
27A und 27B sind Diagramme, die Eigenschaften von Strahlen zeigen, die durch ein Strahlenbildungsnetz gebildet werden.
28 ist ein Blockdiagramm eines vierzehnten Beispiels eines Funkkommunikationssystems.
29A ist ein Diagramm, das Strahlenbildung in einer Richtungsantenne von 3 schematisch zeigt, und 29B ist ein Diagramm, das Strahlenbildung durch die Elementantenne und das Strahlenbildungsnetz von 26 schematisch zeigt.
30 ist ein Blockdiagramm eines fünfzehnten Beispiels eines Funkkommunikationssystems.
31 ist ein Blockdiagramm eines sechzehnten Beispiels eines Funkkommunikationssystems.
32 ist ein Blockdiagramm eines siebzehnten Beispiels eines Funkkommunikationssystems.
33 ist ein Diagramm, das zeigt, dass in einer Schaltung von 31 eine Richtungsantenne an Stelle einer Feldantenne verbunden ist.
34 ist ein Blockdiagramm eines achtzehnten Beispiels eines Funkkommunikationssystems.
35 ist ein Frequenzspektrumdiagramm eines Signals, das Antennenelementmultiplexen in einer Kombinierungseinrichtung unterzogen wird.
36 ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau einer Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung zeigt.
37 ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau eines Phasendifferenzdetektors zeigt.
38 ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau eines Amplitudenverhältnisdetektors zeigt.
39 ist ein Diagramm, das eine Signalintensität eines Pilotsignals zeigt.
40 ist ein Blockdiagramm eines neunzehnten Beispiels eines Funkkommunikationssystems.
41 ist ein Blockdiagramm eines zwanzigsten Beispiels eines Funkkommunikationssystems.
42 ist ein Blockdiagramm eines einundzwanzigsten Beispiels eines Funkkommunikationssystems.
43 ist ein Blockdiagramm des Funkkommunikationssystems, in dem 41 modifiziert ist.
Hierin nachstehend werden ein Funkkommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung und einige andere Beispiele von Systemen als Hintergrund mit Bezug auf die Zeichnungen konkret beschrieben. Um einen prinzipiellen Phasenzustand und Signalintensitätszustand zu zeigen, werden außerdem im folgenden Dispersionen von Verstärkung, Verlust, Transmittanz und Gruppengeschwindigkeit durch Festkörperunterschiede von Mikrowellenkomponenten, wie etwa einem Verstärker, einem Multiplikator und einem Filter, die in jede Antennenelernentleitung eingefügt sind, und eine Verzögerungsdifferenz durch eine Leistungslänge ignoriert.
(Erste Ausführungsform)
3 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau einer ersten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Das Funkkommunikationssystem von 3 wird aus einer Basisstation 1 und einer Steuerstation 2 gebildet, und die Stationen sind miteinander über eine optische Faser 3 verbunden.
Die Basisstation 1 hat Feldantennen 4a bis 4d, gebildet durch vier Antennenelemente, rauscharme Verstärker 5a bis 5d, einen lokalen Oszillator der Basisstation (erster lokaler Oszillator) 6, Multiplikatoren (basisstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel) 7a bis 7d, Bandpassfilter 8a bis 8d, einen Koppler (Teilträgermultiplexsignal-Generierungsmittel) 9 und einen elektrischen/optischen Konverter (E/O-Konverter: basisstationsseitiges Übertragungsmittel) 10.
Die Steuerstation 2 hat einen optischen/elektrischen Konverter (O/E-Konverter) 11, einen Teiler 12, einen lokalen Oszillator der Steuerstation (zweiter lokaler Oszillator) 13, Multiplikatoren (steuerstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel) 14a bis 14d, Bandpassfilter 15a bis 15d, eine Strahlenkalkulationsschaltung (Strahlenkalkulationsmittel) 16, Gewichtungsschaltungen (Gewichtungsmittel) 17a bis 17d, einen Koppler (Empfangssignal-Generierungsmittel) 18 und einen Demodulator 19.
In der Basisstation 1 wird ein Funksignal 70 von einem Teilnehmer (nicht gezeigt) durch die Feldantennen 4a bis 4d emp fangen. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem die Zahl von Elementen der Feldantennen 4 vier ist (die jeweiligen Elemente 4a bis 4d sind in 3 gezeigt), aber die Zahl von Elementen ist nicht besonders begrenzt. Empfangene Signale 71a bis 71d, die durch die jeweiligen Feldantennen 4a bis 4d empfangen werden, werden durch eine Gleichung (1) dargestellt.
In der Gleichung (1) ist das Funksignal 70 ein Phasenmodulationssignal, wie etwa Quadratur-Phasenumtastung (QPSK, quadriphase-shift keying), und ein Phasenmodulationsterm ist ϕ_m(t). Außerdem bezeichnet t die Zeit, ω bezeichnet eine Signalwinkelfrequenz, ϕ bezeichnet die relative Phase von jedem Signal, P bezeichnet die relative Intensität von jedem Signal, und Signaltypen werden durch beigefügte Zeichen unterschieden. Beigefügte Zeichen a bis d zeigen, dass sich Signale auf jeweilige Antennenelemente a bis d beziehen. Wie in der Gleichung (1) gezeigt, ändern sich die jeweiligen empfangenen Signale 71a bis 71d in Phase und Amplitude in Übereinstimmung mit einer Ankunftsrichtung des Funksignals 70.
Die empfangenen Signale 71a bis 71d werden zu den Multiplikatoren 7a bis 7d über die rauscharmen Verstärker 5a bis 5d eingegeben. Die Multiplikatoren 7a bis 7d multiplizieren Signale, die die rauscharmen Verstärker 5a bis 5d durchlaufen, mit Basisstations-LO-Signalen 72a bis 72d, die von dem lokalen Oszillator der Basisstation 6 ausgegeben werden, und konvertieren die Frequenz herab. Die Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d werden durch Gleichung (2) dargestellt.
Die Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d sind, wie in der Gleichung (2) gezeigt, einander in der Leistung gleich, und unterscheiden sich voneinander in der Frequenz. Durch Durchführen von Multiplikation mit den Basisstations-LO-Signalen 72a bis 72d werden die empfangenen Signale 71a bis 71d zu Signalen eines Niederfrequenzbandes konvertiert, wobei sich Frequenzen voneinander unterscheiden.
Die Ausgaben der Multiplikatoren 7a bis 7d werden zu den Bandpassfiltern 8a bis 8d eingegeben, und gewünschte Bandempfangssignale 73a bis 73d werden extrahiert. Die empfangenen Signale 73a bis 73d werden durch Gleichung (3) dargestellt.
Die empfangenen Signale 73a bis 73d, die die Bandpassfilter 8a bis 8d durchlaufen, werden durch den Koppler 9 kombiniert, und es wird ein Teilträgermultiplexsignal 74 generiert. Das generierte Teilträgermultiplexsignal 74 wird zu dem elektrischen/optischen Konverter 10 eingegeben, zu einem optischen Signal 150 konvertiert und zu der Steuerstation 2 über die optische Faser 3 übertragen.
Das optische Signal, das zu der Steuerstation 2 über die optische Faser 3 übertragen wird, wird zu einem empfangenen Signal 75 durch den optischen/elektrischen Konverter 11, wie etwa einen Fotodetektor (PD, photo detector) konvertiert. Das empfangene Signal 75 wird nach der Zahl von Antennenelementen durch den Teiler 12 verteilt, und anschließend zu den Multiplikatoren 14a bis 14d eingegeben.
Die Multiplikatoren 14a bis 14d multiplizieren ein Ausgangssignal des Teilers 12 mit Steuerstations-LO-Signalen 76a bis 76d, die von dem lokalen Oszillator der Steuerstation 13 ausgegeben werden, und führen Frequenzkonvertierung durch. Die Steuerstations-LO-Signale 76a bis 76d sind, wie in der Gleichung (4) gezeigt, einander in der Leistung gleich, und unterscheiden sich voneinander in der Frequenz, und durch Durchführen von Multiplikation mit diesen Signalen wird die Frequenz des empfangenen Signals 75, das Teilträgerwellenmultiplexen unterzogen wird, erneut zu dem gleichen Frequenzband in der Steuerstation 2 konvertiert.
Ausgaben der Multiplikatoren 14a bis 14d werden zu den Bandpassfiltern 15a bis 15d eingegeben, und gewünschte Bandempfangssignale 77a bis 77d werden extrahiert. Die empfangenen Signale 77a bis 77d werden durch Gleichung (5) dargestellt.
Hier sind jeweilige Frequenzen und Phasen der Ausgangssignale 72a bis 72d des lokalen Oszillators der Basisstation 6 und der Ausgangssignale 76a bis 76d des lokalen Oszillators der Steuerstation 13 eingestellt, Bedingungen von Gleichungen (6) und (7) zu erfüllen. ω IF = ω RF – ω 1a – ω 2a = ω RF – ω 1b – ω 2b = ω RF – ω 1c – ω 2c = ω RF – ω 1d – ω 2d (6) k + 2mπ = ϕ1a + ϕ2a + 2maπ = ϕ1b + ϕ2b + 2mbπ = ϕ1c + ϕ2c + 2mcaπ = ϕ1d + ϕ2d + 2mdπ (7)
Wenn die Bedingungen der Gleichungen (6) und (7) erfüllt sind, werden die empfangenen Signale 77a bis 77d, die durch die Gleichung (5) dargestellt werden, wie in Gleichung (8) umgeschrieben.
Wie aus einem Vergleich der Gleichung (1) mit der Gleichung (8) gesehen wird, unterhalten die empfangenen Signale 77a bis 77d relative Phasendifferenzen ϕ_a bis ϕ_d und relative Intensitäten Pa bis Pd der empfangenen Signale 71a bis 71d in der Basisstation 1. Deshalb können Einflüsse von Phasenaddition und Signalintensitätsschwankung während der Ausbreitung des empfangenen Signals zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 ignoriert werden.
Die Strahlenkalkulationsschaltung 16 führt eine Kalkulation zum Steuern von Signalverarbeitungen, wie etwa optimale Synthese, basierend auf den empfangenen Signalen 77a bis 77d durch. Wenn es für das Funkkommunikationssystem als ein Ziel unnötig ist, die Ankunftsrichtung des Funksignals 70 zu erhalten, kann die Strahlenkalkulationsschaltung 16 nur die optimale Synthese durchführen. In diesem Fall muss die Bedingung von Gleichung (7) nicht notwendigerweise erfüllt werden.
Die Strahlenkalkulationsschaltung 16 in der vorliegenden Ausführungsform nimmt teilweise die empfangenen Signale 77a bis 77d, und kalkuliert Phasen- und Intensitätsgewichtungen, um die optimale Signalsynthese durchzuführen. Anschließend wird basierend auf den Kalkulationsergebnissen, durch Steuern der Gewichtungsschaltungen 17a bis 17d, Hinzufügen der Phasen- und Signalintensitätsgewichtungen zu den empfangenen Signalen 77a bis 77d und Kombinieren der jeweiligen Signale durch den Multiplexer 18 ein empfangenes Signal 78 erhalten. Das empfangene Signal 78 wird zu dem Demodulator 19 eingegeben, und Information von dem Teilnehmer wird extrahiert.
Die Strahlenkalkulationsschaltung 16 kann zusätzlich zu der zuvor erwähnten Signalverarbeitung basierend auf den relativen Phasendifferenzen ϕ_a bis ϕ_d und relativen Intensitätsdifferenzen Pa bis Pd, optimale Multiplexsteuerung mit Bezug auf eine Verzögerungswelle durchführen, oder eine unnötige Welle und eine Interferenzwelle des empfangenen Signals einschränken und Signal-Interferenz-Verhältnis- (SIR, signal-to-interference) Optimummultiplexen durchführen. Außerdem kann auch die Ankunftsrichtung des Funksignals 70 durch Kalkulation erhalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Sender zu dem Teilnehmer von der Basisstation 1 nicht gezeigt, aber eine Schätzung der Ankunftsrichtung des Funksignals 70 in der Steuerstation 1 ist zum Bestimmen der Übertragungsrichtung des Funksignals zu dem Teilnehmer von der Basisstation 1 wichtig, und das Kalkulationsergebnis der Strahlenkalkulationsschaltung 16 kann an den Sender angelegt werden.
Wenn die jeweiligen Signalintensitäten der Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d und Steuerstations-LO-Signale 76a bis 76d konstant sind, ist es im Prinzip möglich, das Signal zu der Steuerstation 2 zu übertragen, während die relative Intensitätsdifferenz des empfangenen Signals 71a bis 71d gehalten wird. Ähnlich ist es möglich, das Signal von der Steuerstation 2 zu der Basisstation 1 zu übertragen. Hierin nachstehend wird auf keine relative Intensitätsdifferenz verwiesen, und es wird die relative Phasendifferenz erwähnt.
Die empfangenen Signale 71a bis 71d der jeweiligen Antennenelemente 4a bis 4d werden zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 mit unterschiedlichen Trägerwellenfrequenzen übertragen. Wenn die Trägerwellenfrequenz unterschiedlich ist, ändert sich die relative Phasendifferenz zwischen den Antennenelementleitungen in Übereinstimmung mit der Ausbreitungszeit. Deshalb ist es notwendig, eine Beziehung von Phasentermen der Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d und Steuerstations-LO-Signale 76a bis 76d, die in zwei Frequenzkonvertierungen verwendet werden, insgesamt in der Basisstation 1 und der Steuerstation 2 zu betrachten.
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau des lokalen Oszillators der Basisstation 6 zeigt. Wie in 4 gezeigt, hat der lokale Oszillator der Basisstation 6 einen Bezugsoszillator 20, einen Verteiler 21, Phasenkomparatoren 22a bis 22d, Spannungssteueroszillatoren (VCO, voltage control oscil lator) 23a bis 23d, Frequenzteiler 24a bis 24d und Schleifenfilter 25a bis 25d.
In dem Bezugsoszillator 20 wird ein äußerst stabiler Oszillator, wie etwa ein Kristall, verwendet. Eine Oszillationsfrequenz eines Ausgangssignals 80 des Bezugsoszillators 20 ist auf fr gesetzt. Das Ausgangssignal 80 wird durch die Zahl von Antennenelementen durch den Verteiler 21 geteilt, und zu den Phasenkomparatoren 22a bis 22d eingegeben.
Signale 81, die durch Teilen von Frequenzen von Ausgangssignalen 72a bis 72d von den VCO 23a bis 23d erhalten werden, z.B. zu N, (N + 1), ..., (N + 3), werden zu Phasenkomparatoren 22a bis 22d eingegeben. Die Phasenkomparatoren 22a bis 22d vergleichen die Phasen der zwei Eingangssignale 80, 81 miteinander, und geben ein Phasenvergleichssignal 82 aus. Das Phasenvergleichssignal 82 wird zu den VDO 23a bis 23d über die Schleifenfilter 25a bis 25d zurückgekoppelt. Durch diese Rückkopplung werden die Frequenzen der Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d als Ausgaben der VCO 23a bis 23d in der Reihenfolge von N × fr, (N + 1) × fr, (N + 2) × fr, (N + 3) × fr verriegelt.
5 ist ein Wellenformdiagramm der Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d. Die tatsächlich ausgegebenen Oszillationssignale 72d bis 72d sind sinusförmige Wellen, aber hier werden rechteckige Wellen gezeigt, um ansteigenden und fallende Phasenzustände zu verdeutlichen, eine ansteigende Phase ist auf Null Grad gesetzt, und eine fallende Phase ist auf n Grad gesetzt.
5 zeigt Wellenformen der Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d, wenn der Phasenkomparator 21 das Phasenvergleichssignal 82 ausgibt, sodass eine Phasendifferenz zwischen dem Bezugsoszillator-Ausgangssignal 80 und dem Frequenzteilungs signal 81 0 Grad ist, und die Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d werden durch Gleichungen dargestellt, die in 5 gezeigt werden.
Der lokale Oszillator der Steuerstation 13 auf der Seite der Steuerstation 2 wird ähnlich wie der lokale Oszillator der Basisstation 6 gebildet und generiert Steuerstations-LO-Signale 76a bis 76d. Die Oszillationsfrequenz des Bezugssignals 80 in dem lokalen Oszillator der Steuerstation 13 ist fr, was das gleiche wie das auf der Seite der Basisstation 1 ist. Außerdem sind die Frequenzen der Steuerstations-LO-Signale 76a bis 76d in der Reihenfolge von (N + 3) × fr, (N + 2) × fr, (N + 1) × fr, N × fr verriegelt, sodass die Frequenzen der empfangenen Signale 77a bis 77d miteinander übereinstimmen.
Hier wird angenommen, dass ein Phasenzustand von Bezugssignal 80 auf der Seite der Basisstation 1 das ist, und der Phasenzustand des Bezugssignals 80 auf der Seite der Steuerstation 2 ϕ_CS ist. Um einen Phasenänderungsbetrag zu dem empfangenen Signal 77 von dem empfangenen Signals 71 zu zeigen, wird das empfangene Signal 71a, das durch die Gleichung (1) dargestellt wird, wie in Gleichung (9) umgeschrieben. Ra (t) = cos[ωRFt] ...(9)
Wenn der Phasenzustand des Bezugssignals 80 ϕ_BS ist, kann das Basisstations-LO-Signal 72a der Gleichung (2) außerdem wie folgt umgeschrieben werden. LO1a(t) = cos[Nωrt + NϕBS] ...(10)
6A ist ein Diagramm, das Eingangs-/Ausgangssignale des Multiplikators 7a und Bandpassfilters 8a zeigt, und 6B ist ein Diagramm, das die Eingangs-/Ausgangssignale des Multiplikators 14a und Bandpassfilters 15a zeigt. Aus den zuvor erwähnten Gleichungen (9) und (10) kann das empfangene Signal 73a, das von dem Bandpassfilter 8a ausgegeben wird, wie in Gleichung (11) dargestellt werden. R'a(t) = (1/2)xcos[(ωRF – Nωr)t – NϕBS] ...(11)
Die Ausbreitungszeit des empfangenen Signals 73 zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 ist auf T gesetzt, und t' = t – T. Auf der Seite der Steuerstation 2 wird das empfangene Signal 75, das von der Basisstation 1 übertragen wird (hier wird nur das gewünschte Band der Leitung des Antennenelementes 4a gezeigt), mit dem Steuerstations-LO-Signal 76a multipliziert. Wenn der Phasenzustand des Bezugssignals 80 auf der Seite der Steuerstation 2 ϕ_CS ist, kann das Steuerstations-LO-Signal 76a durch Gleichung (12) dargestellt werden. LO2a(t) = cos[(N + 3)ωrt' + (N + 3]ϕCS ...(12)
Die Frequenzen der Steuerstations-LO-Signale 76a bis 76d werden ausgewählt, um die empfangenen Signale 75a bis 75d zu dem gleichen Frequenzband zu konvertieren. Deshalb können kurz gesagt die Frequenzen der Steuerstations-LO-Signale 76a bis 76d auf (N + 3)ωr, (N + 2)ω_r, (N + 1)ω_r, Nω in Reihenfolge gesetzt werden.
Wie oben beschrieben, kann das empfangene Signal 77a durch Gleichung (13) dargestellt werden.
In der Gleichung (13) ist ein hinzugefügter Phasenterm zu dem empfangenen Signal 77a von dem empfangenen Signal 72a –ω_IFT – Nϕ_BS – (N + 3)ϕ_CS. Die hinzugefügten Phasenterme zu den anderen empfangenen Signalen 77b bis 77d können ähnlich erhalten werden. Wenn –ω_IFT als ein gemeinsamer Teil zu den jeweiligen Phasentermen weggelassen wird, sind die hinzugefügten Phasenterme zu den empfangenen Signalen 77b bis 77d –(N + 1)ϕ_BS – (N + 2)ϕ_CS, (–N + 2)ϕ_BS – (N + 1)ϕ_CS, (–N + 3)ϕ_BS – Nϕ_CS in Reihenfolge. Wenn diese hinzugefügten Phasenterme gleich sind, wird auch die relative Phasendifferenz zu den jeweiligen empfangenen Signalen 71a bis 71d in den empfangenen Signalen 77a bis 77d gehalten. Zu diesem Zweck müssen ϕ_CS und ϕ_BS eine Beziehung von Gleichung (14) erfüllen. ϕCS – ϕBS ± 2π ...(14)
Durch Erfüllen der Beziehung der Gleichung (14) ist jeder hinzugefügte Term –(2N + 3)ϕ_BS ± 2π, und die relative Phasendifferenz, die den empfangenen Signalen 77a bis 77d hinzugefügt wird, ist Null.
Um den Einfluss durch den hinzugefügten Phasenterm zu prüfen, sind hier die empfangenen Signale 71a bis 71d sinusförmige Signale mit einer relativen Phasendifferenz von Null. Wenn die Beziehung der Gleichung (14) nicht erfüllt ist, für die empfangenen Signale 77a bis 77d, wie in 7A gezeigt, unterscheiden sich die hinzugefügten Phasenterme in zwei Frequenzkonvertierungen unter den Leitungen der jeweiligen Antennenelemente 4a bis 4d, die Beziehung der jeweiligen Phasendifferenz bricht zusammen und keine Wellenform ist überlappt.
Wenn andererseits die Beziehung der Gleichung (14) erfüllt ist, ist der hinzugefügte Phasenterm durch die zwei Frequenzkonvertierungen gleich. Wenn vorausgesetzt wird, dass die empfangenen Signale 71a bis 71d sinusförmige Signale mit einer relativen Phasendifferenz von Null sind, ist die Wellenform der empfangenen Signale 77a bis 77d in der Steuerstation 2, wie in 7B gezeigt wird. Da der hinzugefügte Phasenterm durch die zwei Frequenzkonvertierungen gleich ist, stimmen in diesem Fall die Wellenformen der empfangenen Signale 77a bis 77d alle überein.
Da wie oben beschrieben in der ersten Ausführungsform die empfangenen Signale, die durch die Vielzahl von Antennenelementen 4a bis 4d in der Basisstation 1 empfangen werden, Teilträgerwellenmultiplexen unterzogen und zu der Steuerstation 2 übertragen werden, können die Bestandteile des optischen Senderteils minimiert werden, und der Aufbau der Basisstation 1 kann vereinfacht werden. Während die relative Phasendifferenz und relative Intensität der jeweiligen empfangerien Signale aufrechterhalten werden, können außerdem die empfangenen Signale zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 übertragen werden, sodass Signalempfang hoher Qualität möglich ist, ohne durch unnötige und Interferenzwellen beeinflusst zu werden.
(Zweite Ausführungsform)
In einer zweiten Ausführungsform werden ein Bezugssignal, das von dem lokalen Oszillator der Basisstation 6 ausgegeben wird, und ein Bezugssignal, das von dem lokalen Oszillator der Steuerstation 13 ausgegeben wird, gemeinsam genutzt.
8 ist ein Blockdiagramm der zweiten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. In 8 sind Bestandteile, die mit 3 gemeinsam sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und es werden hierin nachstehend hauptsächlich Gesichtspunkte beschrieben, die sich von 3 unterscheiden.
In dem Funkkommunikationssystem von 8 ist der Aufbau eines Empfängers zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 ähnlich zu dem der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der Aufbauten des lokalen Oszillators der Basisstation 6 und des lokalen Oszillators der Steuerstation 13.
Das Funkkommunikationssystem von 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Senders zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 neu hinzugefügt ist, und der lokale Oszillator der Basisstation 6 und der lokale Oszillator der Steuerstation 13 ein gemeinsames Bezugssignal verwenden, um eine Lokaloszillatorausgabe zu generieren.
Der neu hinzugefügte Sender in der Basisstation 1 hat einen optischen/elektrischen Konverter 31, Verteiler (zweites Verzweigungsmittel) 32, Multiplikatoren (vierte Frequenzkonvertierungsmittel) 33a bis 33d, Bandpassfilter 34a bis 34d, rauscharme Verstärker 35a bis 35d und Zirkulatoren 36a bis 36d zum Schalten von Übertragung/Empfang.
Außerdem hat der neu hinzugefügte Sender in der Steuerstation 2 einen Modulator (MOD) 41, Verteiler (erstes Verzweigungsmittel) 42, Gewichtungsschaltungen (Gewichtungsmittel) 43a bis 43d, Multiplikatoren (steuerstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel) 44a bis 44d, Bandpassfilter 45a bis 45d, einen Koppler (Teilträgermultiplexsignal-Generierungsmittel) 46 und einen elektrischen/optischen Konverter (Übertragungsmittel) 47.
9 ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau des lokalen Oszillators der Steuerstation 13 von 8 zeigt. Wie in 9 gezeigt, hat der lokale Oszillator der Steuerstation 13 einen Bezugsoszillator 20 zum Ausgeben eines Bezugssignals, Verteiler 21, Phasenkomparatoren 22a bis 22d, Spannungssteueroszillatoren (VCO) 23a bis 23d, Frequenzteiler 24a bis 24d, Bandpassfilter 25a bis 25d.
Der Verteiler 21 verteilt das Bezugssignal, das von dem Bezugsoszillator 20 ausgegeben wird, mehr als die Zahl von Antennenelementen. Anschließend wird das Bezugssignal 80, das keiner Signalverarbeitung unterzogen wird, zu dem Koppler 9 in der Steuerstation 2 eingegeben, die in 8 gezeigt wird.
Übertragene Signale 87a bis 87d, die zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 übertragen werden, werden später detailliert beschrieben. Das Bezugssignal 80 wird mit dem übertragenen Signalen 87a bis 87d durch den Koppler 9 kombiniert, und als ein Teilträgermultiplexsignal 88 zu der Basisstation 1 übertragen.
10 ist ein Frequenzspektrumdiagramm des Teilträgermultiplexsignals 88, das durch den Koppler 9 generiert wird. Das Teilträgermultiplexsignal 88 wird zu einem optischen Signal 151 durch den elektrischen/optischen Konverter 10 konvertiert, und zu der Basisstation 1 von der Steuerstation optisch übertragen.
Der optische/elektrische Konverter 11 in der Basisstation 1 konvertiert das optische Signal 151, das von der Steuerstation 2 übertragen wird, zu einem empfangenen Signal 89. Das empfangene Signal 89 wird zu dem Teiler 12 eingegeben, und zu der Antennenelementleitung und dem lokalen Oszillator der Basisstation 6 verteilt.
11 ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau des lokalen Oszillators der Basisstation 6 zeigt. Wenn das empfangene Signal 89 von dem Verteiler 21 von 9 ein Bandpassfilter 26 von 11 durchläuft, wird das gewünschte Bezugssignal 80 erhalten. Der lokale Oszillator der Basisstation 6 generiert die Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d für die jeweiligen Antennenelementleitungen basierend auf dem Bezugssignal, das von der Steuerstation 2 übertragen wird. Dadurch kann das Bezugssignal 80 des lokalen Oszillators der Steuerstation 13 und des lokalen Oszillators der Basisstation 6 gemeinsam genutzt werden.
Als Nächstes wird eine Operation des Senders in der zweiten Ausführungsform beschrieben. Ein Zwischenfrequenzsignal S_IF(t) als eine Ausgabe von dem Modulator 26 in der Steuerstation 2 wird durch Gleichung (15) dargestellt. SIF(t) = √P IFcos(ωIF + ϕm(t)) (15)
In der Gleichung (15) wird ähnlich wie in der ersten Ausführungsform vorausgesetzt, dass Funksignale 91, die ^von ^den Antennenelementen 4a bis 4d übertragen werden, Phasenmodulationssignale sind, wie etwa Quadraturphasenumtastung (QPSK), der Phasenmodulationsterm ϕ_m(t) ist, die Zwischenfrequenz ω_IF ist und die Signalleistung P_IF ist.
Ein Zwischenfrequenzsignal 85, das von dem Modulator 16 von 8 ausgegeben wird, wird durch den Verteiler 42 nach der Zahl von Antennenelementen verzweigt, und die jeweiligen Signale werden zu den Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d eingegeben. Außerdem extrahiert die Strahlenkalkulationsschaltung 16 die relative Phasendifferenz und relative Intensitätsdifferenz aus den empfangenen Signalen 76a bis 76d, die die relative Phasendifferenz und relative Intensitätsdifferenz gleich jenen der empfangenen Signale 71a bis 71d haben.
Die Ankunftsrichtung des Funksignals 70, d.h. eine Position des Teilnehmers, wird aus der extrahierten Information erfasst, die Übertragungsrichtung des Funksignals 91 wird ba sierend auf der Position bestimmt, und die entsprechende Gewichtung wird kalkuliert. Die Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d addieren die Amplitude und Phase, oder die Phasengewichtung zu dem Zwischenfrequenzsignal 85 in Übereinstimmung mit der Gewichtungssteuerung von der Strahlenkalkulationsschaltung 16. Wenn die Gewichtung durch W dargestellt wird, werden Ausgangssignale 86a bis 86d der Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d durch Gleichung (16) dargestellt.
Die Gewichtungssignale 86a bis 86d der Gleichung (16) werden mit den Steuerstations-LO-Signalen 76a bis 76d von dem lokalen Oszillator der Steuerstation 13, gezeigt in der Gleichung 4), durch die Multiplikatoren 44a bis 44d multipliziert. Ausgaben der Multiplikatoren 44a bis 44d werden zu den Bandpassfiltern 45a bis 45d eingegeben, das gewünschte Band wird extrahiert und die übertragenen Signale 87a bis 87d, die in unterschiedlichen Frequenzen angeordnet sind, werden erhalten. Gleichung (17) repräsentiert Sa''(t) bis Sd''(t) als die erhaltenen übertragenen Signale 87a bis 87d.
Die übertragenen Signale 87a bis 87d werden mit dem Bezugssignal 80 von dem lokalen Oszillator der Steuerstation 13 durch den Koppler 9 kombiniert, und das Teilträgermultiplexsignal 88 wird erhalten. Das Teilträgermultiplexsignal 88 wird zu dem optischen Signal 151 in dem elektrischen/optischen Konverter 47 konvertiert, und zu der Basisstation 1 über die optische Faser 3 übertragen.
Auf der Seite der Basisstation 1 konvertiert der optische/elektrische Konverter 31, wie etwa PD, das optische Signal zu dem empfangenen Signal 89 als das elektrische Signal. Das empfangene Signal 89 wird durch den Teiler 32 verzweigt, und zu der Antennenelementleitung und dem lokalen Oszillator der Basisstation 6 eingegeben.
Wie oben beschrieben, generiert der lokale Oszillator der Basisstation 6 die Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d, die in der Gleichung (2) gezeigt werden, basierend auf dem Bezugssignal 80 auf der Seite der Steuerstation 2. In der Antennenelementleitung wird das empfangene Signal 89 mit den Basisstations-LO-Signalen 72a bis 72d von dem lokalen Oszillator der Basisstation 6 multipliziert, und die Frequenzen der jeweiligen empfangenen Signale werden zu dem gleichen Funkfrequenzband ω_RF konvertiert.
Ausgaben der Multiplikatoren 33a bis 33d werden zu den Bandpassfiltern 34a bis 34d eingegeben, und das gewünschte Band wird extrahiert. Ausgaben der Bandpassfilter 34a bis 34d werden durch die Leistungsverstärker 35a bis 35d und Zirkulatoren 36a bis 36d weitergegeben, und übertragene Signale 90a bis 90d, die den Antennenelementen 4a bis 4d zuzuführen sind, werden erhalten. Diese übertragenen Signale 90a bis 90d werden durch Gleichung (18) dargestellt.
Hier sind die Frequenzen und Phasen der übertragenen Signale 90a bis 90d eingestellt, Bedingungen von Gleichungen (19) und (29) ähnlich wie in der ersten Ausführungsform zu erfüllen. Durch Erfüllen der Aufbauten der lokalen Oszillatoren der Basisstation und der Steuerstation 6, 13 in dem Empfänger, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wird, und der Beziehung der Gleichung (14) kann eine Beziehung von Gleichung (20) erhalten werden. ωRF = ωIF + ω1a + ω2a = ωIF + ω1b + ω2b = ωIF + ω1c + ω2c = ωIF + ω1d + ω2d (19) k + 2mπ = ϕ1a + ϕ2a + 2maπ = ϕ1b + ϕ2b + 2mbπ = ϕ1c + ϕ2c + 2mcπ + ϕ1d + ϕy + 2mdπ ...(20)
Außerdem bezeichnet k eine Konstante, und m, m_a bis m_d bezeichnen ganze Zahlen.
Aus dem obigen können die übertragenen Signale 90a bis 90d von den jeweiligen Antennenelementen 4a bis 4d durch Gleichung (21) dargestellt werden.
In einer variablen gerichteten Feldantenne einer adaptiven Steuerung ist es wichtig, Gewichtungen von Amplitude und Phase den Signalen hinzuzufügen. Für die Phase ist außerdem eine relative Phasenbeziehung wichtig, und es gibt kein Problem, selbst wenn eine fixierte Phasenkomponente k enthalten ist.
Die übertragenen Signale 90a bis 90d werden der Gewichtung von Amplitude und Phase durch die Strahlenkalkulationsschaltung 16 der Steuerstation 2 unterzogen, und ein Ausstrahlungsmuster des Funksignals 91, das von den Antennenelementen 4a bis 4d ausgestrahlt wird, wird gesteuert. Wenn die übertragenen Signale 90a bis 90d, die von den Antennenelementen 4a bis 4d der Basisstation 1 ausgestrahlt werden, in einer Richtung des Teilnehmers in der gleichen Phase kombiniert werden, wird das Funksignal 91, das durch den Teilnehmer empfangen wird, durch Gleichung (22) dargestellt.
Zeichen k' bezeichnet einen Phasenkonstantenterm, der Verzögerung durch Ausbreitung enthält, und Ps' bezeichnet eine Signalleistung mit Verlust durch Ausbreitung.
Wie oben beschrieben, kann in der zweiten Ausführungsform, da das Bezugssignal für die Lokaloszillatorausgabe sowohl dem lokalen Oszillator der Basisstation 6 als auch dem lokalen Oszillator der Steuerstation 13 gemeinsam ist, der Aufbau vereinfacht werden, und gegenseitige Phasen- und Signalintensitätsabweichungen der Lokaloszillatorausgaben können beseitigt werden.
Während Übertragung des übertragenen Signals zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 kann außerdem, während die relative Phaseninformation und relative Intensitätsinformation des übertragenen Signals im Prinzip aufrechterhalten werden, das übertragene Signal zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 übertragen werden, sodass es unnötig ist, den Bestandteil zum Durchführen aktiver Signalverarbeitung in der Basisstation 1 aufzustellen, die Basisstation 1 kann miniaturisiert werden und der einfache Aufbau kann Zuverlässigkeit steigern.
In der zweiten Ausführungsform wurde der Aufbau einer Abwärtsstrecke zum Multiplexen des Bezugssignals 80 mit dem Teilträgermultiplexsignal 87 und dann seine Übertragung von der Steuerstation 2 zu der Basisstation 1 beschrieben. Sogar in der Aufwärtsstrecke kann das Bezugssignal 80 mit dem Teilträgermultiplexsignal multiplext werden, um es von der Basisstation 1 zu der Steuerstation zu übertragen.
(Dritte Ausführungsform)
Für den Sender der zweiten Ausführungsform werden, um den Aufbau der Basisstation 1 zu minimieren und zu vereinfachen, die Übertragungsgewichtungsschaltungen (zweite Gewichtungsmittel) 43a bis 43d auf der Seite der Steuerstation 2 aufgestellt. Die übertragenen Signale 87a bis 87d, die zu der Seite der Basisstation 1 von der Seite der Steuerstation 2 übertragen werden, unterscheiden sich nur in Phase und Amplitude, im Unterschied von den empfangenen Signalen 71a bis 71d, die in der Funkausbreitungsleitung des Empfängers ausgebreitet und durch Rauschen, Phasenlage (phasing) und dergleichen beeinflusst werden. Deshalb können die Aufbauten der Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d vereinfacht werden.
Wenn andererseits die Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d auf der Seite der Basisstation 1 aufgestellt werden können, können das Zwischenfrequenzsignal 85 und das Gewichtungssteuersignal von der Strahlenkalkulationsschaltung 16 zu der Seite der Basisstation 1 von der Seite der Steuerstation 2 übertra gen werden, und auf der Seite der Basisstation 1 gewichtet werden, um das übertragene Signal zu generieren.
In einer hierin nachstehend beschriebenen dritten Ausführungsform sind die Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d des Senders auf der Seite der Basisstation 1 aufgestellt.
12 ist ein Blockdiagramm der dritten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau des Empfängers ist ähnlich zu dem der ersten und zweiten Ausführungsformen, und gemeinsame Bestandteile sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Zusätzlich zu dem Aufbau von 8 hat die Basisstation 1 von 12 Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d und eine Gewichtungssteuerschaltung 51 zum Durchführen von Gewichtungssteuerung. Außerdem wird die Steuerstation 2 von 12 durch Entfernen der Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d aus dem Aufbau von 8 gebildet.
Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform schätzt die Strahlenkalkulationsschaltung 16 die Ankunftsrichtung des Funksignals 70 basierend auf der Phasen- und Amplitudeninformation der empfangenen Signale 71a bis 71d, die in dem Teilträgermultiplexsignal 74 enthalten sind von der Basisstation 1. Aus dem geschätzten Ergebnis wird der Ausstrahlungsstrahl des Funksignals 91, das zu dem Teilnehmer von der Basisstation 1 übertragen wird, durch die Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d gesteuert, die in der Basisstation 1 aufgestellt sind.
Die Strahlenkalkulationsschaltung 16 gibt ein Steuersignal 92 zum Steuern der Gewichtungen der Gewichtungsschaltungen 17a bis 17d auf der Seite der Basisstation 1 aus. Ein Koppler 50 in der Steuerstation 2 überlagert das Gewichtungssteuersignal 92 und das Bezugssignal 80 zu dem Zwischenfrequenzsignal 85, das von dem Modulator 41 ausgegeben wird, ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform, und gibt ein übertragenes Signal 93 aus.
Das Gewichtungssteuersignal 92 kann eine beliebige Form annehmen, ist aber typischerweise ein digitales Signal, oder ein Signal, das durch Konvertieren der Frequenz des digitalen Signals zu dem vorbestimmte Frequenzband erhalten wird. Der elektrische/optische Konverter 47 konvertiert das übertragene Signal 93 zu einem optischen Signal 152, und überträgt das optische Signal zu der Seite der Basisstation 1 über die optische Faser 3.
Auf der Seite der Basisstation 1 konvertiert der optische/elektrische Konverter 31 das übertragene optische Signal 152 zu einem empfangenen Signal 94. Das empfangene Signal 94 wird durch den Teiler 32 verzweigt, und zu den Leitungen zu den Antennenelementen 4a bis 4d, Gewichtungssteuerschaltung 51 und lokalem Oszillator der Basisstation 6 eingegeben.
Die Gewichtungssteuerschaltung 51 steuert die Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d basierend auf dem Gewichtungssteuersignal 92, addiert die Gewichtung zu der Amplitude und Phase des übertragenen Signals 85 und gibt Zwischenfrequenz-Übertragungssignale 95a bis 95d aus.
Ein lokaler Oszillator der Übertragungsseite 53 generiert ein Basisstations-LO-Signal 98 als eine sinusförmige Welle, verteilt das Signal nach der Zahl von Antennenelementen durch einen Teiler 12, und gibt die Signale zu den jeweiligen Multiplikatoren (vierte Frequenzkonvertierungsmittel) 33a bis 33d ein. Wie nicht gezeigt, kann für das Basisstations-LO-Signal 98 das Basisstations-LO-Signal basierend auf dem Bezugssignal 80 generiert werden, wie es die Umstände verlangen.
Die Multiplikatoren 33a bis 33d multiplizieren die Zwischenfrequenz-Übertragungssignale 95a bis 95d, die von der Gewichtungssteuerschaltung 51 ausgegeben werden, mit dem Basisstations-LO-Signal 98, und konvertieren die Frequenz zu dem Funkfrequenzband herauf.
Ausgaben der Multiplikatoren 33a bis 33d werden zu den Bandpassfiltern 34a bis 34d eingegeben, das gewünschte Band wird extrahiert, und übertragene Signale 97a bis 97d werden über die Leistungsverstärker 35a bis 35d und Zirkulatoren 36a bis 36d erhalten. Die übertragenen Signale 97a bis 97d werden zu den Antennenelementen 4a bis 4d eingegeben, und das Ausstrahlungsmuster wird in Übereinstimmung mit der Position des Teilnehmers geändert.
Wie oben beschrieben, kann in der dritten Ausführungsform während Generierung der übertragenen Signale zu den Antennenelementen 4a bis 4d, da die jeweiligen übertragenen Signale auf der Seite der Basisstation 1 gewichtet werden, das übertragene Signal 85, das zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 übertragen wird, von einem Typ sein, und der Aufbau auf der Seite der Basisstation 1 kann vereinfacht werden.
Da das Frequenzband des Basisstations-LO-Signals 98 zu den jeweiligen Antennenelementen 4a bis 4d gemeinsam ist, kann außerdem der lokale Oszillator der Basisstation 52 das Bezugssignal einfach verzweigen, und der Aufbau des lokalen Oszillators der Basisstation 52 kann vereinfacht werden. Des weiteren wird Gewichtung in der Nähe der Antennenelemente 4a bis 4d durchgeführt, und dies verhindert einen Nachteil, dass die Phase und Signalintensität durch Ausbreitung entlang des Übertragungspfades nach der Gewichtung schwanken.
(Viertes Beispiel)
In einem vierten Beispiel wird an Stelle einer Durchführung der optischen Übertragung durch Unterziehen der übertragenen Signale von den jeweiligen Antennenelementen oder der empfangenen Signale der jeweiligen Antennenelemente Teilträger-Wellenmultiplexen die Signalübertragung durch ein Spreizspektrum-Multiplexsystem durchgeführt.
In 13 werden Bestandteile, die mit den ersten bis dritten Ausführungsformen gemeinsam sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Basisstation 1 von 13 wird durch neues Hinzufügen zu der Basisstation 1 von 1 von Spreizspektrumeinheiten (erste Spreizspektrum-Vielfachsignal-Generierungsmittel) 56a bis 56d zum Durchführen von Spreizspektrum für die empfangenen Signale 71a bis 71d, die in den Antennenelementen 4a bis 4d empfangen werden, gebildet.
Außerdem ist die Steuerstation 2 von 13 mit Entspreizungsspektrumeinheiten (Umkehrdiffusionsmittel) 57a bis 57d zum Durchführen von Entspreizungsspektrum versehen, an Stelle der Multiplikatoren 14a bis 14d und Bandpassfilter 15a bis 15d in der Steuerstation 2 von 1.
Als Nächstes wird eine Operation des Funkkommunikationssystems von 13 beschrieben. Die Basisstation 1 empfängt das Funksignal 70 von dem Teilnehmer (nicht gezeigt) über die Feldantennen 4a bis 4d. Die empfangenen Signale 71a bis 71d, die durch die jeweiligen Antennenelemente 4a bis 4d empfangen werden, werden durch die Gleichung (1) ähnlich wie in der ersten Ausführungsform dargestellt.
Die jeweiligen empfangenen Signale 71a bis 71d unterscheiden sich in Phase und Amplitude in Übereinstimmung mit der An kunftsrichtung des Funksignals 70. Die empfangenen Signale 71a bis 71d, die die rauscharmen Verstärker 5a bis 5d durchlaufen, werden mit einem Basisstations-LO-Signal 98, das durch einen lokalen Oszillator der Basisstation 54 ausgegeben und verzweigt wird, in den Multiplikatoren 7a bis 7d multipliziert, und der Frequenzabwärtskonvertierung unterzogen.
Empfangene Signale 99a bis 99d, die der Frequenzabwärtskonvertierung unterzogen werden, werden Spreizspektrum durch die Spreizspektrumeinheiten 56a bis 56d unterzogen. In den Spreizspektrumeinheiten 56a bis 56d werden den jeweiligen Antennenelementleitungen unterschiedliche Spreizcodes zugeordnet. Für den Diffusionscode sind rechteckige Codes, wie etwa Walsh-Code, vorzuziehen. Die Spreizspektrumsignale 99a bis 99d, die von den Spreizspektrumeinheiten 56a bis 56d ausgegeben werden, werden durch den Koppler 9 multiplext, und es wird ein Spreizspektrum-Vielfachsignal 100 erhalten.
14A ist ein Frequenzspektrumdiagramm des empfangenen Signals 99, 14B ist ein Frequenzspektrumdiagram des Spreizspektrumsignals 100 und 14C ist ein Frequenzspektrumdiagramm eines Spreizspektrum-Vielfachsignals 101. Das Spreizspektrum-Vielfachsignal 101 wird zu einem optischen Signal 153 durch den elektrischen/optischen Konverter 10 konvertiert, und zu der Steuerstation 2 über die optische Faser 3 übertragen.
Der optische/elektrische Konverter 11 der Steuerstation 2 konvertiert das optische Signal 153 zu einem elektrischen Signal 102. Das elektrische Signal 102 wird nach der Zahl von Antennenelementen durch den Teiler 12 verteilt, und die jeweiligen Signale werden zu den Entspreizungsspektrumeinheiten 57a bis 57d eingegeben. Die Entspreizungsspektrumeinheiten 57a bis 57d führen eine Signalverarbeitung des Entspreizungsspektrums mit den gleichen Spreizcodes wie die Spreizcodes durch, die den jeweiligen Antennenelementleitungen auf der Seite der Basisstation 1 zugeordnet sind. Empfangene Signale 103a bis 103d als Ausgaben der Entspreizungsspektrumeinheiten 57a bis 57d halten relative Phaseninformation ϕ_a bis ϕ_d und relative Intensitätsinformation P_a bis P_d der empfangenen Signale 71a bis 71d in der Basisstation 1 aufrecht.
Ein Teil der Ausgangssignale 103a bis 103d der Entspreizungsspektrumeinheiten 33a bis 33d wird zu der Strahlenkalkulationsschaltung 16 eingegeben, um die relative Phaseninformation ϕ_a bis ϕ_d und die relative Intensitätsinformation P_a bis P_d zu ergeben. Das heißt die Strahlenkalkulationsschaltung 16 kalkuliert die Ankunftsrichtung des Funksignals 70 in der Basisstation 1 basierend auf der relativen Phaseninformation ϕ_a bis ϕ_d und der relativen Intensitätsinformation P_a bis P_d.
Außerdem werden die Ausgangssignale 103a bis 103d der Entspreizungsspektrumeinheiten 57a bis 57d zu den Gewichtungsschaltungen 17a bis 17d eingegeben, in Phase und Amplitude durch das Gewichtungssteuersignal von der Strahlenkalkulationsschaltung 16 gewichtet, und anschließend durch den Multiplexer 18 multiplext, um das empfangene Signal 78 zu bilden.
Die Strahlenkalkulationsschaltung 16 schränkt die unnötige Welle und Interferenzwelle mit Bezug auf das empfangene Signal 78 ein, das von dem Multiplexer 18 ausgegeben wird, und führt Gewichtungssteuerung der Gewichtungsschaltungen 17a bis 17d so durch, dass das Signal-Interferenz-Verhältnis (SIR) optimiert wird. Das empfangene Signal 78 wird zu dem Demodulator 19 eingegeben, und die Information von dem Teilnehmer wird extrahiert.
15A ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau der Spreizspektrumeinheit 56 zeigt, und 15B ist ein Blockdiagramm, das einen detaillierten Aufbau der Entsprei zungsspektrumeinheit 57 zeigt. Wie in den Zeichnungen gezeigt, sind die Spreizspektrumeinheit 56 und die Entspreizungsspektrumeinheit 57 im wesentlichen ähnlich aufgebaut, und führen Multiplikation des eingegebenen Signals mit dem Diffusionscode durch.
Die Spreizspektrumeinheit 56 hat einen Multiplikator 59 zum Multiplizieren des empfangenen Signals, das die Bandpassfilter 8a bis 8d durchläuft, mit einem Diffusionscode 104 von einem Diffusionscodegenerator 58, und ein Bandpassfilter 60 zum Extrahieren eines gewünschten Bandsignals aus einer Ausgabe des Multiplikators 59. Das Signal, das durch das Bandpassfilter 60 extrahiert wird, bildet das Spreizspektrumsignal 100.
Andererseits hat die Entspreizungsspektrumeinheit 57 einen Multiplikator 62 zum Multiplizieren eines Umkehrdiffusionscodes 105, der der gleiche wie der Diffusionscode 104 ist, mit dem empfangenen Signal 102, das von dem Teiler 12 ausgegeben wird, und ein Bandpassfilter 63 zum Extrahieren eines gewünschten Bandes aus einer Ausgabe des Multiplikators 62. Das empfangene Signal 102 wird Entspreizungsspektrum durch die Multiplikation des Multiplikators 63 unterzogen.
Wenn die Codes, die zu dem Spreizcode 104 und dem Spreizcode 105 verwendet werden, Orthogonalität für die jeweiligen Antennenleitungen aufrechterhalten, und beide die Codesynchronisation adäquat erhalten, wird die Ausgabe des Signals, das dem Spreizspektrum unterzogen wird mit dem anderen Spreizcode Null, und nur das gewünschte Signal wird von dem Bandpass 63 ausgegeben.
Wie oben beschrieben, ist für die Leitungen aller Antennenelemente 4a bis 4d, da Übertragung in dem gleichen Frequenzband durchgeführt wird, ein Verzögerungsbetrag gleich und die relative Phasendifferenz wird beibehalten. Da auch die relative Intensitätsdifferenz beibehalten wird, auf der Seite der Steuerstation 2, kann des weiteren die Ankunftsrichtung des Funksignals 70 genau geschätzt werden.
Außerdem ist es mit dem Spreizspektrum-Multiplexsystem, wie In 13 gezeigt, im Unterschied von dem Teilträger-Wellenmultiplexen, unnötig, die lokalen Oszillatoren entsprechend der Zahl von Antennenelementen in der Basisstation 1 aufzustellen, und es kann nur ein Typ eines lokalen Oszillators aufgestellt werden.
Andererseits sind unterschiedliche Spreizcodes für die Zahl on Antennenelementen notwendig, aber der Diffusionscode hat in fixiertes Muster, und der Code kann in einem Speicher und dergleichen gespeichert werden. Deshalb kann der Aufbau der gesamten Basisstation miniaturisiert werden.
Im eine Multiplexeffizienz durch Spreizspektrum mit Bezug auf alle Antennenelemente 4a bis 4d zu steigern, haben die empangenen Signale 71a bis 71d vorzugsweise nicht eine große Intensitätsdifferenz. Es ist schwierig, eine derartige Bedinungen in mobiler Kommunikation zu erhalten, aber die Bedinung wird in Funkkommunikation hoher Geschwindigkeit, wie etwa drahtloser lokaler Schleife (WLL, wireless local loop) leicht erfüllt. In der WLL sind der Teilnehmer und die Basistation 1 so aufgestellt, dass Wellen direkt übertragen/empfangenen werden können, Wellen direkt durchgesehen werden können, und die empfangenen Signale 71a bis 71d, die durch die jeweiligen Antennenelemente 4a bis 4d empfangenen werden, m wesentlichen gleiche Leistung haben. Deshalb sind die Leistungen der Spreizspektrumsignale gleich, und es kann eine hohe Diffusionsmultiplexeffizienz mit Bezug auf alle Antennenelementleitungen beibehalten werden.
(Fünftes Beispiel)
In einem fünften Beispiel wird durch Hinzufügen eines Senders zu dem vierten Beispiel das Spreizspektrum-Multiplexsystem auch auf den hinzugefügten Sender angewendet.
16 ist ein Blockdiagramm eines fünften Beispiels des Funkkommunikationssystems. In 16 werden die Bestandteile, die mit 13 gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und hierin nachstehend werden hauptsächlich unterschiedliche Gesichtspunkte beschrieben.
In der Basisstation 1 von 16 sind, als der Senderaufbau, der optische/elektrische Konverter 31, Teiler 32, Entspreizungsspektrumeinheiten 64a bis 64d, Multiplikatoren (zweite Frequenzkonvertierungsmittel) 33a bis 33d, Leistungsverstärker 35a bis 35d und Zirkulatoren 36a bis 36d aufgestellt.
Außerdem sind in der Steuerstation 2, als der Senderaufbau, der Modulator 41, Verteiler 42, Gewichtungsschaltungen (zweite Gewichtungsmittel) 43a bis 43d, Spreizspektrumeinheiten 65a bis 65d, ein Koppler (Additionsmittel) 46 und ein elektrischer/optischer Konverter 47 aufgestellt.
Die Strahlenkalkulationsschaltung 16 kalkuliert das Ausstrahlungsmuster des Funksignals 91 zu dem Teilnehmer von der Basisstation 1 aus der relativen Phasendifferenz und relativen Intensitätsdifferenz der Entspreizungsspektrumssignale 103a bis 103d entsprechend den empfangenen Signalen 107a bis 107d der Basisstation 1.
Die Gewichtungsschaltungen 17a bis 17d auf der Senderseite addieren die Gewichtung zu der Phase und Intensität des Zwischenfrequenzsignals 85, das nach der Zahl von Antennenelementen verteilt wird, und steuern das Ausstrahlungsmuster.
Die übertragenen Signale 86a bis 86d mit den dazu hinzugefügten Gewichtungen werden Spreizspektrum durch die Spreizspektrumeinheiten 65a bis 65d unterzogen, und anschließend durch den Koppler 46 multiplext, und es wird ein Spreizspektrum-Vielfachsignal 108 erhalten.
Das Spreizspektrum-Vielfachsignal 108 wird zu einem optischen Signal 154 in dem elektrischen/optischen Konverter 47 konvertiert, und zu der Basisstation 1 über die optische Faser 3 übertragen. Auf der Seite der Basisstation 1 konvertiert der optische/elektrische Konverter 31, wie etwa PD, das optische Signal 154 zu einem empfangenen Signal 109 als das elektrische Signal.
Das empfangene Signal 109 wird durch den Teiler 32 verzweigt, und zu den jeweiligen Entspreizungsspektrumeinheiten 64a bis 64d eingegeben. Die Entspreizungsspektrumeinheiten 64a bis 64d verwenden die gleichen Umkehrspreizcodes wie jene, die in den Spreizspektrumeinheiten 65a bis 65d verwendet werden, um Entspreizungsspektrum durchzuführen. Die Multiplikatoren 33a bis 33d konvertieren die Frequenz des Signals, das dem Entspreizungsspektrum unterzogen wird, zu dem Funkfrequenzband herauf basierend auf dem Basisstations-LO-Signal 98 von dem lokalen Oszillator der Basisstation 54.
Ausgaben der Multiplikatoren 33a bis 33d werden zu den Bandpassfiltern 34a bis 34d eingegeben, und das gewünschte Band wird extrahiert. Danach werden die übertragenen Signale 107a bis 107d, die den jeweiligen Antennenelementen zuzuführen sind, über die Leistungsverstärker 35a bis 35d und Zirkulatoren 36a bis 36d erhalten. Da die übertragenen Signale 107a bis 107d in Amplitude und Phase durch die Strahlenkalkulationsschaltung 16 der Steuerstation 2 gewichtet sind, wird das Ausstrahlungsmuster des Funksignals 97, das von den Antennenelementen 4a bis 4d ausgestrahlt wird, gesteuert.
Wie oben beschrieben, können in dem fünften Beispiel auch während Übertragung der übertragenen Signale zu den Antennenelementen 4a bis 4d, da die Signalübertragung in dem Spreizspektrum-Multiplexsystem durchgeführt wird, Aufbauten des Senders der Steuerstation und der Basisstation vereinfacht werden.
(Sechstes Beispiel)
In einem sechsten Beispiel sind ähnlich wie in der dritten Ausführungsform die Sendergewichtungsschaltungen 17a bis 17d auf der Seite der Basisstation 1 aufgestellt. Der Empfängeraufbau des sechsten Beispiels ist der gleiche wie jene des vierten und fünften Beispiels, und es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Zusätzlich zu dem Aufbau von 16 hat die Basisstation 1 von 17 die Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d und Gewichtungssteuerschaltung 51 zum Durchführen der Gewichtungssteuerung. Außerdem wird die Steuerstation 2 von 17 durch Entfernen der Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d aus dem Aufbau von 16 gebildet.
Ähnlich wie in dem vierten Beispiel schätzt die Strahlenkalkulationsschaltung 16 die Ankunftsrichtung des Funksignals 70 basierend auf der Phasen- und Amplitudeninformation der empfangenen Signale 71a bis 71d, die in dem Spreizspektrum-Vielfachsignal 74 von der Basisstation 1 enthalten sind. Aus dem geschätzten Ergebnis wird der Ausstrahlungsstrahl des Funksignals 91, das zu dem Teilnehmer von der Basisstation 1 übertragen wird, durch die Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d gesteuert, die in der Basisstation 1 aufgestellt sind. Die Strahlenkalkulationsschaltung 16 gibt das Steuersignal 92 zum Steuern der Gewichtungen der Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d auf der Seite der Basisstation 1 aus.
Der Koppler 50 überlagert das Gewichtungssteuersignal 92 auf das Zwischenfrequenzsignal 85, das von dem Modulator 41 ausgegeben wird, und generiert das übertragene Signal 93. Das Gewichtungssteuersignal 92 kann eine beliebige Form annehmen, ist aber typischerweise ein digitales Signal, oder ein Signal, das durch Konvertieren der Frequenz des digitalen Signals zu dem vorbestimmten Frequenzband erhalten wird.
Der elektrische/optische Konverter 47 konvertiert das übertragene Signal 93 zu dem optischen Signal 152, und überträgt das optische Signal zu der Seite der Basisstation 1 über die optische Faser 3. Auf der Seite der Basisstation 1 konvertiert der optische/elektrische Konverter 31 das übertragene optische Signal 152 zu dem empfangenen Signal 94. Das empfangene Signal 94 wird durch den Teiler 12 verzweigt, und zu den Leitungen zu den Antennenelementen 4a bis 4d und Gewichtungssteuerschaltung 51 eingegeben.
Die Gewichtungssteuerschaltung 51 steuert die Gewichtungsschaltungen 43a bis 43d basierend auf dem Gewichtungssteuersignal 92, addiert die Gewichtung zu der Amplitude und Phase des übertragenen Signals 85 und generiert die Zwischenfrequenz-Übertragungssignale 95a bis 95d. Der lokale Oszillator der Übertragungsseite 54 generiert das Basisstations-LO-Signal 98 als die sinusförmige Welle, verteilt das Signal nach der Zahl von Antennenelementen durch einen Verteiler 53a, um die Signale zu den jeweiligen Multiplikatoren 33a bis 33d einzugeben.
Die Multiplikatoren 33a bis 33d multiplizieren die Zwischenfrequenz-Übertragungssignale 95a bis 95d mit dem Basisstations-LO-Signal 98, und konvertieren die Frequenz. Die Ausgaben der Multiplikatoren 33a bis 33d werden zu den Bandpassfiltern 34a bis 34d eingegeben, das gewünschte Band wird extrahiert und die übertragenen Signale 97a bis 97d werden über die Leistungsverstärker 35a bis 35d und Zirkulatoren 36a bis 36d erhalten. Die übertragenen Signale 97a bis 97d werden zu den Antennenelementen 4a bis 4d eingegeben, und das Ausstrahlungsmuster des nachkommenden Funksignals 97 wird in Übereinstimmung mit der Position des Teilnehmers geändert.
(Siebte Ausführungsform)
In den zuvor erwähnten ersten bis sechsten Systemen wird angenommen, dass die Phasenbedingung der Gleichung (14) mit Bezug auf die Phasenbedingung der Gleichungen (7) und (20) erfüllt ist, wenn aber die Bedingung der Gleichung (14) nicht erfüllt ist, kann die hinzugefügte Phasendifferenz in einem anderen Verfahren auf Null gesetzt werden.
Z.B. kann das Verfahren haben Einfügen einer Phasenverschiebungseinrichtung in irgendeine Stelle in der Leitung zwischen jedem Antennenelement und der Gewichtungsschaltung, oder zwischen dem lokalen Oszillator und dem Multiplikator der Steuerstation oder Basisstation, Anwenden eines Phasenversatzes auf das übertragene Signal oder das empfangene Signal durch die eingefügte Phasenverschiebungseinrichtung und Aufrechterhalten der relativen Phasendifferenz zwischen den Antennenelementleitungen.
18 ist ein Blockdiagramm einer siebten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, und zeigt ein Beispiel, in dem Phasenverschiebungseinrichtungen (Phasenkompensationsmittel) 66a bis 66d für die jeweiligen Antennenelemente 4a bis 4d aufgestellt sind. Die Steuerstation 2 von 18 wird ähnlich gebildet wie in 1, mit Ausnahme dessen, dass die Phasenverschiebungseinrich tungen 66a bis 66d zwischen den Bandpassfiltern 15a bis 15d und den Gewichtungsschaltungen 17a bis 17d aufgestellt sind.
Durch Aufstellen der Phasenverschiebungseinrichtungen 66a bis 66d von 18 kann der Verzögerungsbetrag der Ausbreitungsleitung von jedem der Antennenelemente 4a bis 4d kompensiert werden, und die jeweiligen Antennenelemente 4a bis 4d halten die empfangene relative Phasendifferenz aufrecht, während das Signal zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 übertragen werden kann.
An Stelle einer Aufstellung der Phasenverschiebungseinrichtungen 66a bis 66d, wie in 18 gezeigt, können außerdem Verzögerungs- und Phasendifferenzen unter den Leitungen der jeweiligen Antennenelemente 4a bis 4d als Versatze zu der Phasengewichtung in den Gewichtungsschaltungen 17a bis 17d hinzugefügt werden.
In dem tatsächlichen Funkkommunikationssystem werden die Verzögerungs- und Phasendifferenzen durch einzelne Differenzen zu Mikrokomponenten hinzugefügt, wie etwa dem Verstärker, Filter und Multiplikator. Wenn die Verzögerungs- und Phasendifferenzen auch als die Phasenversatze in die Kompensationsbeträge zu den Phasenverschiebungseinrichtungen 66a bis 66d oder die Phasengewichtungsbeträge in den Gewichtungsschaltungen 17a bis 17d genommen werden, wie oben beschrieben wird, ist es möglich, das Funkkommunikationssystem mit einer höheren Zuverlässigkeit vorzusehen.
Für die Beziehung in der Frequenz des Funksignals, Zwischenfrequenzsignals und LO-Signals wird die Gleichung (6) in der ersten Ausführungsform verwendet, die Gleichung (19) wird in der zweiten Ausführungsform verwendet, aber Gleichung (6a) kann an Stelle der Gleichung (6) verwendet werden, und Glei chung (19a) kann an Stelle der Gleichung (19) verwendet werden. ωIF = ωRF + ω1a + ω2a = ωRF + ω1b + ω2b = ωRF + ω1c + ω2c = ωRF + ω1d + ω2d (6a) ωRF = ωIF + ω1a – ω2a = ωIF + ω1b – ω2b = ωIF + ω1c – ω2c = ωIF + ω1d – ω2d (19a)
Speziell kann eines von Plus- oder Minussymbolen der Frequenzen des Funksignals, Zwischenfrequenzsignals und LO-Signals ausgewählt werden.
In den zuvor erwähnten zweiten und dritten Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die gleichen Basisstations-LO-Signale 72a bis 72d und Steuerstations-LO-Signale 76a bis 76d mit Bezug auf die Frequenzkonvertierung der Empfangs- und übertragenen Signale in den Antennen 4a bis 4d verwendet werden. Für die Frequenzkonvertierung von Übertragungs- oder Empfangssignalsystem können jedoch lokale Oszillatoren zum Ausgeben unterschiedlicher LO-Signale in der Steuerstation 2 und Basisstation 1 aufgestellt werden.
In den zuvor erwähnten Ausführungsformen wird das Zwischenfrequenz-Funksignal gewichtet, aber es kann das LO-Signal als die Ausgabe des lokalen Oszillators 6, 13 gewichtet werden. Während der Gewichtung in dem LO-Signal ist es außerdem wünschenswert, Gewichtung in dem Zustand vom Konvertieren der Frequenz des LO-Signals zu der Phase durchzuführen, da sich die LO-Signalfrequenz mit jeder Antennenelementleitung in der Teilträger-Wellenmultiplex-Optikübertragung der ersten bis dritten Ausführungsformen unterscheidet. Außerdem kann in den dritten und sechsten Ausführungsformen die Gewichtung für das übertragene Signal oder das empfangene Signal des Funkfrequenzbandes als ein vorderer Stufenteil der Leistungsverstärker 35a bis 35d oder ein nachheriger Stufenteil der rauscharmen Verstärker 5a bis 5d durchgeführt werden.
In den zuvor erwähnten Ausführungsformen wurde die Gewichtungsschaltung zum Steuern der Phase und Amplitude als eine analoge Signalverarbeitung mit Bezug auf das Funksignal beschrieben, das Frequenzkonvertierung unterzogen wird, es kann aber eine digitale Signalverarbeitung durchgeführt werden.
Das heißt in dem Empfänger wird das empfangene Signal analog/digital konvertiert, und zu der Gewichtungsschaltung als das digitale Signal eingegeben. Außerdem kann der Sender so gebildet sein, dass die Ausgabe der Gewichtungsschaltung als die digitale Signalverarbeitung digital/analog konvertiert wird, und als das analoge Signal zu der Seite der Basisstation übertragen wird.
Das Signalsyntheseverfahren der adaptiven Antenne ist diversifiziert. In der vorliegenden Ausführungsform wurde das Verfahren zum Durchführen von Demodulation nach Signalsynthese beschrieben, aber die Signalsynthese kann durch ein anderes Verfahren durchgeführt werden, z.B. zum Durchführen von Verzögerungswellenerfassung vor der Signalsynthese.
Außerdem wurde in der vorliegenden Ausführungsform der Übertragungspfad als die optische Faser beschrieben. Wenn eine Übertragungsdistanz nicht lang ist, kann jedoch ein koaxiales Kabel verwendet werden. In diesem Fall sind der elektrische/optische Konverter und der optische/elektrische Konverter nicht notwendig.
Außerdem enthält das elektrische/optische Konvertierungsverfahren des elektrischen/optischen Konverters in der Steuerstation 2 oder der Basisstation 1 ein Verfahren zum direkten Modulieren von Laser und ein Verfahren zum Verwenden eines externen optischen Modulators, um Modulation durchzuführen. Des weiteren ist ω_RF, das in ITS oder WLL verwendet wird, worauf von der adaptiven Antenne erwartet wird angewendet zu werden, in einem Hochfrequenzband, wie etwa 5,8 GHz und 22 GHz.
Das Band, in dem direkte Modulation mit einem Halbleiterlaser möglich ist, ist höchstens mehrere GHz, und deshalb wird der externe optische Modulator in dem Verfahren zum direkten Konvertieren des Hochfrequenzbandes verwendet. Im Unterschied zu der elektrischen Schaltung, die durch IC-Bildung selbst mit der Vergrößerung der Schaltungselemente miniaturisiert werden kann, kann die optische Schaltung nicht miniaturisiert werden. Deshalb erfordert die Verwendung des externen optischen Modulators einen Komponentenraum, verkompliziert den Aufbau und hebt die Kosten an. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Zwischenfrequenz-Funksignal Teilträger-Wellenmultiplexen unterzogen und in dem Aufbau optisch übertragen, das Laserdirektmodulationsverfahren kann eingesetzt werden, und der optische Sender kann im Aufbau vereinfacht und in den Kosten reduziert werden.
(Achte Ausführungsform)
In einer achten Ausführungsform wird während Übertragung eines Antennenübertragungssignals zu der Basisstation von der Steuerstation die Lokaloszillatorausgabe mit dem Antennenübertragungssignal multiplext und übertragen.
19 ist ein Blockdiagramm einer achten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, und zeigt nur den Aufbau des Senders zum Übertragen des Antennenübertragungssignals zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2.
Die Steuerstation 2 von 19 hat eine IF-Signalgenerierungsschaltung 131 zum Generieren eines Zwischenfrequenzsignals (IF-Signal) für Antennenübertragung, einen Verteiler 132 zum Durchführen von Verzweigung, um die gleiche Zahl von IF-Signalen wie die Zahl von Antennenelementen vorzusehen, eine Signalkalkulationsschaltung 133 zum Kalkulieren eines Gewichtungskoeffizienten, um ein gewünschtes Antennenausstrahlungsmuster zu erhalten, lokale Oszillationsschaltungen 1381 bis 138n, Koppler 1391 bis 139n zum Verzweigen der Lokaloszillatorausgabe von den lokalen Oszillationsschaltungen, Gewichtungsschaltungen 1341 bis 134n zum Gewichten der jeweiligen Signale, die durch den Verteiler 132 verzweigt werden mit dem Gewichtungskoeffizienten; Mischer 1351 bis 135n zum Konvertieren der Frequenz der gewichteten Signale durch die Lokaloszillatorausgabe, die durch die Koppler 1391 bis 139n verzweigt wird, Bandpassfilter 1361 bis 136n zum Extrahieren nur der vorbestimmten Frequenzkomponente, einen Koppler 137 zum Multiplexen der extrahierten Frequenzkomponente und der anderen Lokaloszillatorausgabe, die durch den Koppler verzweigt wird, und einen optischen/elektrische Konverter 111 zum Konvertieren des multiplexten Signals zu dem optischen Signal und Übertragen des Signals zu einer optischen Faser 112.
Die lokalen Oszillationsschaltungen 1381 bis 138n geben jeweils die Lokaloszillatorausgaben von Frequenzen f1, f2 bis fn aus. Die Bandpassfilter 1361 bis 136n extrahieren nur die Signalkomponenten von Frequenzen (f₁ + f_IF), (f₂ + f_IF), ..., (f_n + f_IF). Hier ist f_IF eine Frequenz des IF-Signals.
Das Signal, das durch den Koppler 137 multiplext wird, hat eine Frequenzkomponente, die durch einen Code 110 gezeigt wird.
Die Basisstation 1 von 19 hat einen optischen/elektrischen Konverter 113 zum Konvertieren des optischen Signals, das von der Steuerstation 2 über die optische Faser übertragen wird, zu dem elektrischen Signal; einen Koppler 114 zum Verzweigen eines Teils des elektrischen Signal; Verteiler 115, 116 zum Verteilen des elektrischen Signals, um die gleiche Zahl von Signalen wie die Zahl von Antennenelementen vorzusehen, Bandpassfilter 1241 bis 124n zum Extrahieren nur der Signalkomponenten von Frequenzen (f₁ + f_IF), (f₂ + f_IF), ..., (f_n + f_IF) jeweils aus Ausgaben des Verteilers 115, Bandpassfilter 117₁ bis 117_n zum Extrahieren nur der Lokaloszillator-Ausgabekomponenten aus den Ausgaben des Verteilers 116, Mischer 118₁ bis 118_n zum Kombinieren der Signale, die durch die Bandpassfilter 124₁ bis 124_n , 117_i bis 117_n extrahiert werden, Bandpassfilter 119₁ bis 119_n zum Extrahieren nur von Zwischenfrequenzkomponenten f_IF, Mischer 121₁ bis 121_n zum Kombinieren der Signale, die durch die Bandpassfilter 119₁ bis 119_n extrahiert werden, mit einer Lokaloszillatorausgabe f_RF-IF. die von einer lokalen Oszillationsschaltung 120 ausgegeben wird, Bandpassfilter 122₁ bis 122_n zum Extrahieren nur von Antennenübertragungssignalkomponenten und Antennen 4₁ bis 4_n .
In dem Funkkommunikationssystem von 19 kann während Generierung eines Frequenzvielfachsignals für Antennenübertragung innerhalb der Steuerstation 2, da die Lokaloszillatorausgabe auch kombiniert, multiplext und dann zu der Basisstation 1 übertragen wird, die Zahl von lokalen Oszillationsschaltungen reduziert werden, die innerhalb der Basisstation 1 aufgestellt sind, und der Aufbau der Basisstation 1 kann vereinfacht werden.
Wenn die Frequenzen der jeweiligen Signale, die zu dem Koppler in der Steuerstation 2 eingegeben werden, in einer Reihenfolge von f₁, (f₁ + f_IF), f₂, (f₂ + f_IF), ..., f_n, (f_n + f_IF) angeordnet sind, wie in 20 gezeigt.
Eine Verbindungsbeziehung der Verteiler 115, 116 in der Basisstation 1 und Bandpassfilter 124₁ bis 124_n , 117₁ bis 117_n kann eingestellt sein, wie in 21 gezeigt.
Ein Verteiler 201 von 21 ist verbunden mit dem Bandpassfilter 124₁ zum Extrahieren des Signals von Frequenz (f₁ + f_IF), Bandpassfilter 117₁ zum Extrahieren des Signals von Frequenz f₁, Bandpassfilter 124₂ zum Extrahieren des Signals von Frequenz (f₂ + f_2F), Bandpassfilter 117₂ zum Extrahieren des Signals von Frequenz f₂, ..., Bandpassfilter 124_n zum Extrahieren des Signals von Frequenz (f_n + f_IF) und Bandpassfilter 117_n zum Extrahieren des Signals von Frequenz f_n.
Durch den Aufbau von 21 kann die Zahl von Verteilern im Vergleich zu 19 reduziert werden, und es ist kein Koppler notwendig.
(Neunte Ausführungsform)
Eine neunte Ausführungsform ist ein Modifikationsbeispiel der achten Ausführungsform, und ein Signal, das durch Multiplexen der Frequenz eines HF-Signals in der Steuerstation 2 erhalten wird, wird zu der Basisstation 1 übertragen.
22 ist ein Blockdiagramm der neunten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Da viele Teile des Systems von 22 mit 19 gemeinsam sind, werden hierin nachstehend hauptsächlich unterschiedliche Gesichtspunkte beschrieben.
Wenn die Bänder des Bandpassfilters, optischen/elektrischen Konverters, elektrischen/optischen Konverters und dergleichen ausreichend erhalten werden, kann an Stelle vom Multiplexen des Zwischenfrequenzsignals und Übertragen des Signals zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 ein Funkfrequenz- (RF, HF) Signal multiplext und übertragen werden.
Die Steuerstation 2 von 22 ist der von 19 ähnlich, mit Ausnahme dessen, dass die Frequenz vom Antennenübertragungssignal unterschiedlich ist, und hat eine HF-Signalgenerierungsschaltung 401, einen Verteiler 132, eine Signalkalkulationsschaltung 133, Gewichtungsschaltungen 404₁ bis 404_n , lokale Oszillationsschaltungen 408₁ bis 408_n , einen Koppler, Mischer 405₁ bis 405_n , Bandpassfilter 406₁ bis 406_y , Koppler 407 und einen elektrischen/optischen Konverter 411.
Außerdem hat die Basisstation 1 von 22 einen optischen/elektrischen Konverter 413, einen Verteiler 415, Bandpassfilter 424₁ bis 424_n und 417₁ bis 417_n , Mischer 418₁ bis 418_n und Bandpassfilter 419₁ bis 419_n .
Wie in 22 gezeigt, kann für die Basisstation 1, da eine Verarbeitung zum Konvertieren des Zwischenfrequenzsignals zu dem Funksignal unnötig ist, der Aufbau weiter vereinfacht werden.
(Zehnte Ausführungsform)
In einer zehnten Ausführungsform werden im Gegensatz zu den achten und neunten Ausführungsformen, wenn das Funksignal, das durch die Basisstation 1 empfangen wird, zu dem Zwischenfrequenzsignal konvertiert und zu der Steuerstation 2 übertragen wird, die Zwischenfrequenzsignale und Lokaloszillatorausgaben für die Zahl von Antennenelementen multiplext und übertragen.
23 ist ein Blockdiagramm der zehnten Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Basisstation 1 von 23 hat Mischer 503₁ bis 503_n zum Mischen von HF-Signalen, die durch Feldantennenelemente 501₁ bis 501_n empfangen werden, mit der Lokaloszillatorausgabe f_RE-IF von einer lokalen Oszillatorschaltung 502, Bandpassfilter 504₁ bis 504_n zum Extrahieren von Zwischenfrequenzsignalen f_IF von Ausgangssignalen der Mischer 503₁ bis 503_n , Koppler 507₁ bis 507_n zum Verzweigen der Ausgangssignale der Bandpassfilter 504₁ bis 504_n und der Lokaloszillatorausgabe f₁, f₂, ..., f_n, Mischer 505₁ bis 505_n zum Mischen einer der verzweigten Lokaloszillatorausgabe mit dem Ausgangssignal des Bandpassfilters 5041 bis 504n, Bandpassfilter 5081 bis 508n zum Extrahieren unterschiedlicher Frequenzsignale (f₁ + f_IF), (f₂ + f_IF), ..., (f_n + f_IF) von Ausgangssignalen der Mischer 505₁ bis 505_n ; einen Koppler 509 zum Kombinieren von Ausgangssignalen der Bandpassfilter 508₁ bis 508_n mit anderen Lokaloszillatorausgaben, die durch den Koppler verzweigt werden, und einen elektrischen/optischen Konverter 510 zum Konvertieren eines Ausgangssignals des Kopplers 509 zu dem optischen Signal.
Außerdem hat die Steuerstation 2 von 23 einen optischen/elektrischen Konverter 512 zum Kombinieren des optischen Signals, das von der Basisstation 1 über eine optische Faser 511 übertragen wird, zu dem elektrischen Signal, Verteiler 514, 515, Bandpassfilter 520₁ bis 520_n zum Extrahieren der Signale der Frequenzen (f₁ + f_IF), (f₂ + f_IF), ..., (f_n + f_IF), Bandpassfilter 516₁ bis 516_n zum Extrahieren des Signals der Lokaloszillator-Ausgabekomponente, Mischer 517₁ bis 517_n zum Kombinieren der jeweiligen Ausgaben der Bandpassfilter 520₁ bis 520_n , 516₁ bis 516_n , Bandpassfilter 518₁ bis 518_n zum Extrahieren nur von IF-Signalen und ein Strahlenbildungsnetz 519.
Durch Durchführen der Signalverarbeitung der IF-Signale, die von den Bandpassfiltern 518₁ bis 518_n ausgegeben werden, durch das Strahlenbildungsnetz 519 wird ein gewünschtes Signal erhalten. In Wirklichkeit sind die Amplitude und Phase des IF-Signals, das zu dem Strahlenbildungsnetz 519 eingegeben wird, nicht notwendigerweise die gleichen wie die Amplitude und Phase, die durch die Antenne empfangen werden, wegen Frequenz- und Phasendispersionen der jeweiligen IF-Signale, die von den Bandpassfiltern 518₁ bis 518_n ausgegeben werden. Durch Durchführen von Kalibrierung im voraus, um Kalibrierungswerte in jeweiligen Zweigen zu erhalten, und Verwenden der Kalibrierungswerte, um die Signalverarbeitung in dem Strahlenbildungsnetz 519 durchzuführen, können jedoch Dispersionen der Frequenz und Phase aufgehoben werden.
Wie oben beschrieben, kann in dem Funkkommunikationssystem von 23 während Frequenzmultiplexen des IF-Signals in der Basisstation 1, da die Lokaloszillatorausgabe auch kombiniert, multiplext und dann zu der Steuerstation 2 übertragen wird, die Zahl von lokalen Oszillationsschaltungen in der Steuerstation 2 reduziert werden, und der Aufbau der Steuerstation 2 kann vereinfacht werden.
(Elfte Ausführungsform)
Eine elfte Ausführungsform ist eine Kombination der achten und zehnten Ausführungsformen.
24 ist ein Blockdiagramm der elften Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierin nachstehend werden hauptsächlich Gesichtspunkte beschrieben, die sich von 19 und 23 unterscheiden.
Feldantennen-Bildungselemente 624₁ bis 624_n sind mit Zirkulatoren 623₁ bis 623_n zum Schalten von Übertragung/Empfang verbunden. Die Lokaloszillatorausgabe, die von einer lokalen Oszillationsschaltung 620 in der Basisstation 1 ausgegeben wird, wird sowohl Sender-Mischern 621₁ bis 621_n als auch Empfänger-Mischern 625₁ bis 625_n zugeführt. Außerdem werden Lokaloszillatorausgaben f₁ bis f_n, die multiplext und zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 übertragen werden, nicht nur den Sender-Mischern 618₁ bis 618_n , sondern auch Empfänger-Mischern 629₁ bis 629_n zugeführt.
Wie oben beschrieben, können in dem Funkkommunikationssystem von 24, da die Lokaloszillatorausgabe, die in der Basisstation 1 generiert wird, und die Lokaloszillatorausgabe, die multiplext und zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 übertragen wird, durch die Übertragungs- und Empfänger-Mischer gemeinsam genutzt werden, die Aufbauten der Basisstation 1 und der Steuerstation 2 in der vereinfacht werden.
(Zwölfte Ausführungsform)
Eine zwölfte Ausführungsform ist ein Modifikationsbeispiel der elften Ausführungsform, und nur mit Bezug auf den Sender wird die Lokaloszillatorausgabe zu dem Antennenübertragungssignal multiplext und zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 übertragen.
25 ist ein Blockdiagramm der zwölften Ausführungsform des Funkkommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierin nachstehend werden hauptsächlich Gesichtspunkte beschrieben, die sich von 24 unterscheiden.
Die HF-Signale, die durch jeweilige Feldantennenelemente 724₁ bis 724_n empfangen werden, werden konvertiert zu IF-Signalen durch Mischer 725₁ bis 725_n und Bandpassfilter 726₁ bis 726_n in der Basisstation 1, und anschließend konvertiert zu unterschiedlichen Frequenzsignalen durch Mischer 729₁ bis 729_n und Bandpassfilter 730₁ bis 730_n . Ausgangssignale der Bandpassfilter 730₁ bis 730_n werden durch einen Koppler 740 multiplext, zu einem optischen Signal durch einen elektrischen/optischen Konverter 741 konvertiert und über eine optische Faser 742 übertragen.
Das optische Signal von der Basisstation 1 wird zu dem elektrischen Signal durch einen optischen/elektrischen Konverter 743 in der Steuerstation 2 konvertiert, und anschließend zu einer Vielzahl von Signalen durch einen Verteiler 744 geteilt. Bandpassfilter 749₁ bis 749_n extrahieren jeweilige Signale von Frequenzkomponenten, die sich von den jeweiligen Signalen unterscheiden, die durch den Verteiler 744 geteilt werden.
Mischer 746₁ bis 746_n mischen die Ausgaben der Bandpassfilter 749₁ bis 749_n mit den Lokaloszillatorausgaben von lokalen Oszillationsschaltungen 708₁ bis 708_n , die gemeinsam verwendet werden, zu dem Sender. Bandpassfilter 747₁ bis 747_n extrahieren nur die IF-Signale aus den Ausgaben der Mischer 746₁ bis 746_n , und ein Strahlenbildungsnetz 748 führt eine Signalverarbeitung basierend auf den IF-Signalen durch.
Wie oben beschrieben, ist in der zwölften Ausführungsform mit Bezug auf den Empfänger, da das Multiplexen des empfangenen Signals und der Lokaloszillatorausgabe nicht durchgeführt wird, die Verarbeitung zum Extrahieren der Lokaloszillatorausgabe auf der Seite der Steuerstation 2 unnötig, und der Aufbau der Steuerstation 2 kann vereinfacht werden.
Außerdem wird in dem Funkkommunikationssystem von 25 das Antennenempfangsignal, das zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 übertragen wird, zu dem IF-Signal unter Verwendung der Lokaloszillatorausgabe, die in dem Sender genutzt wird, konvertiert, und möglicherweise treten Abweichungen der Frequenz und Phase auf. Die Abweichungen müssen in dem Strahlungsbildungsnetz 748 korrigiert werden. Speziell wird Kalibrierung im voraus durchgeführt, um den Kalibrierungswert in jedem Zweig zu erhalten, und die Korrekturverarbeitung kann in dem Strahlenbildungsnetz basierend auf dem Kalibrierungswert durchgeführt werden.
(Dreizehntes Beispiel)
In einem dreizehnten Beispiel kann die Ankunftsrichtung einer Funkwelle geschätzt werden, ohne Synchronisation eines Frequenzkonverters in der Basisstation mit dem Frequenzkonverter in der Steuerstation zu unternehmen.
Die Basisstation 1 von 26 hat, als den Empfängeraufbau, die Feldantenne 4, die aus n Elementantennen 4a bis 4n gebildet ist, zum Durchführen von Übertragung/Empfang von Funksignalen mit einem Funkkommunikationsendgerät (nicht gezeigt), sodass eine Richtcharakteristik eines Übertragungs-/Empfangsstrahls geändert werden kann; ein Strahlenbildungsnetz 121 zum Kombinieren der Signale, die durch die jeweiligen Elementantennen 4a bis 4n empfangen werden, und Konvertieren des Signals zu m Strahlenkomponenten, Zirkulatoren 36a bis 36m zum Trennen des übertragenen/empfangenen Signals, m Stücke von Frequenzkonvertern (D/C: erste Frequenzkonvertierungsmittel) 201a bis 201m zum Konvertieren der Ausgangssignale des Strahlenbildungsnetzes 121 zu jeweiligen unterschiedlichen Frequenzen, die Kombinierungseinrichtung (MUX: erstes Frequenzmultiplexmittel) 9 zum Kombinieren der Ausgangssignale von den m Frequenzkonvertern 201a bis 201m und Durchführen von Frequenzmultiplexen und den elektrischen/optischen Konverter (E/O: erstes elektrisches/optisches Konvertierungsmittel) 10 zum Konvertieren der Ausgangssignale der Kombinierungseinrichtung 9 zu dem optischen Signal.
Außerdem hat die Basisstation 1 von 26, als den Senderaufbau, den optischen/elektrischen Konverter (O/E: erstes optisches/elektrisches Konvertierungsmittel) 31 zum Konvertieren des optischen Signals, das von der Steuerstation 2 übertragen wird, zu dem elektrischen Signal, wie später beschrieben wird, eine Trennungsschaltung (DIV: Trennungsmittel) 122 zum Teilen des Ausgangssignals des optischen/elektrischen Konverters 31 zu dem übertragenen Signal für das Funkkommunikationsendgerät und dem Signal zum Steuern des Ausstrahlungsstrahlenmusters der Feldantenne 4, einen Frequenzkonverter (U/C: zweites Frequenzkonvertierungsmittel) 202 zum Konvertieren der Frequenz des übertragenen Signals für das Funkkommunikationsendgerät, getrennt durch die Trennungsschaltung 122, zu der Funkfrequenz, eine Übertragungsstrahlen-Steuerschaltung 123 zum Generieren eines Übertragungsstrahlen-Steuersignals basierend auf dem Signal, getrennt durch die Trennungsschaltung 122, zum Steuern des Ausstrahlungsstrahlenmusters der Feldantenne 4, und den Teiler (Antennensteuermittel) 32 zum Teilen des Ausgangssignals des Frequenzkonverters 202 zu einer Vielzahl von Signalen in Übereinstimmung mit dem Ausstrahlungsstrahlenmuster der jeweiligen Elementantennen 4a bis 4n basierend auf dem Übertragungsstrahlen-Steuersignal. Die Signale, die durch den Teiler 32 geteilt werden, werden zu dem Strahlenbildungsnetz 121 über die Zirkulatoren 36a bis 36m eingegeben, und den Elementantennen 4a bis 4n zugeführt, sodass das Signal als der Strahl ausgestrahlt wird, der mit einer vorbestimmten Richtcharakteristik versehen ist.
Andererseits hat die Steuerstation 2 von 26, als den Empfängeraufbau, den optischen/elektrischen Konverter (O/E: zweites optisches/elektrisches Konvertierungsmittel) 11 zum Konvertieren des optischen Signals, das von der Basisstation 1 über die optische Faser 3 übertragen wird, zu dem elektrischen Signal, einen Teiler oder Demultiplexer (Demultiplexmittel) 12 zum Teilen des konvertierten elektrischen Signals zu m Frequenzsignalen vor Frequenzmultiplexen, m Stücke von Frequenzkonvertern (D/C: dritte Frequenzkonvertierungsmittel) 203a bis 203m zum Konvertieren der Frequenzen der jeweiligen Signale, die durch den Teiler 12 geteilt werden, zu der vorbestimmten gleichen Frequenz, Gewichtungsschaltungen (W: Gewichtungsmittel) 17a bis 17m zum Gewichten der Ausgangssig nale der Frequenzkonverter 203a bis 203m mit Bezug auf Phase und Signalintensität, eine Kombinierungseinrichtung 18 zum Kombinieren der jeweiligen gewichteten Signale und einen Demodulator (DEM: Demodulationsmittel) 19 zum Demodulieren des synthetisierten Signals, um Übertragungsinformation von einer Mobileinheit zu erhalten.
Außerdem hat die Steuerstation 2 von 26, als den Senderaufbau, einen Pegeldetektor (Pegelerfassungsmittel) 124 zum Erfassen eines Signals höchsten Pegels unter den Ausgangssignalen der m Frequenzkonverter 203a bis 203m oder einer Signalintensitätsverteilung, um ein Übertragungsstrahlen-Steuersignal auszugeben, einen Modulator (MOD) 41 zum Ausgeben eines Übertragungsbasisbandsignals, einen Frequenzkonverter (U/C) 204 zum Konvertieren der Frequenz des Basisbandsignals; eine Kombinierungseinrichtung 46 zum Multiplexen des Ausgangssignals des Frequenzkonverters 204 mit dem Übertragungsstrahlen-Steuersignal von dem Pegeldetektor 124, und einen elektrischen/optischen Konverter (E/O: zweites elektrisches/optisches Konvertierungsmittel) 47 zum Konvertieren des Signals, das durch die Kombinierungseinrichtung 46 multiplext wird, zu dem optischen Signal und Übertragen des optischen Signals zu der Basisstation 1 über die optische Faser 3.
Als Nächstes wird eine Operation des Funkkommunikationssystems von 26 beschrieben. Das Funkfrequenzsignal von dem Funkkommunikationsendgerät (nicht gezeigt) wird durch die Feldantenne 4 empfangen, und anschließend zu Strahlenkomponenten konvertiert, deren Spitzenrichtungen voneinander verschieden sind, durch das Strahlenbildungsnetz 121. Die Ausgangssignale des Strahlungsbildungsnetzes 121 werden jeweils zu Frequenzen konvertiert, die sich voneinander unterscheiden, und Frequenzmultiplexen durch die Kombinierungseinrichtung 9 unterzogen. Das Ausgangssignal der Kombinierungseinrichtung 9 wird zu dem optischen Signal von dem elektrischen Signal durch den elektrischen/optischen Konverter 10 konvertiert, und anschließend zu der Steuerstation 2 über die optische Faser 3 übertragen.
Das optische Signal, das zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 übertragen wird, wird zu einem elektrischen Signal durch den optischen/elektrischen Konverter 11 konvertiert, zu m Stücken von Signalen durch den Teiler 12 geteilt, zu den entsprechenden Frequenzkonvertern 203a bis 203m eingegeben und zu der gleichen Frequenz konvertiert. Die Ausgangssignale der Frequenzkonverter 203a bis 203m werden optimal gewichtet, und dann durch die Kombinierungseinrichtung 18 kombiniert, und anschließend durch den Demodulator 19 demoduliert.
Da die Frequenzkonverter 201a bis 201m in der Basisstation 1 nicht mit den Frequenzkonvertern 203a bis 203m in der Steuerstation 2 synchronisiert sind, wird hier die Phasenbeziehung unter den jeweiligen Strahlen, die in dem Strahlenbildungsnetz 121 in der Basisstation 1 gebildet werden, nicht in der Steuerstation 2 gehalten. Deshalb ist es schwierig, die Ankunftsrichtung des empfangenen Signals aus der Gewichtung zu schätzen, die durch die Gewichtungsschaltungen 17a bis 17m addiert wird.
Wenn jedoch die jeweiligen Strahlen, die durch das Strahlenbildungsnetz 121 gebildet werden, z.B. im Hauptstrahl voneinander verschieden sind, und der ganze Hauptstrahl einen Illuminationsbereich der Basisstation 1 abdecken kann, ist es möglich, die Ankunftsrichtung des Empfangssignals durch den Amplitudenwert von jedem Strahl zu schätzen.
Speziell haben die Strahlen, die durch das Strahlenbildungsnetz 121 gebildet werden, eine maximale Richtcharakteristik in jeweiligen unterschiedlichen Richtungen, und eine Vielzahl von Strahlen deckt den Kommunikationsbereich der Basisstation 1 ab. Deshalb existiert für einen beliebigen aus der Vielzahl von Strahlen ein Mobilstationsendgerät, mit dem zu kommunizieren ist, in einer Strahlenbreite.
Da der Strahl so gebildet wird, dass eine Verstärkung in der Nähe einer Strahlenmaximalausstrahlungsrichtung eines anderen Strahls abgesenkt wird, kann allgemein betrachtet werden, dass das Mobilstationsendgerät in der Richtung des Strahls existiert, der mit einer höchsten elektrischen Feldintensität empfangen wird.
Deshalb vergleicht der Pegeldetektor 124 die Signalamplituden der jeweiligen Ausgaben der Frequenzkonverter 203a bis 203m miteinander, und bestimmt ein Signal höchsten Pegels als den Übertragungsstrahl. Das Übertragungsstrahlen-Steuersignal, das von dem Pegeldetektor 124 ausgegeben wird, enthält z.B. Information entsprechend den Strahlenzahlen des Strahlenbildungsnetzes 121.
27 ist ein Diagramm, das Eigenschaften des Strahls zeigt, der durch das Strahlenbildungsnetz 121 gebildet wird. Angenommen, dass der Bestrahlungsbereich der Basisstation 1 einen Winkel von θ1 bis θ2 hat, und der Bereich mit m Strahlen abgedeckt ist, kombiniert das Strahlenbildungsnetz 121 die empfangenen Signale in den Antennenelementen 4a bis 4n, sodass jeder der m Strahlen eine Strahlenbreite von |θ1 – θ2|/m[°] hat, wie in 27A gezeigt wird. Diese empfangenen Signale werden von unterschiedlichen Ausgangsanschlüssen des Strahlenbildungsnetzes 121 ausgegeben. Deshalb haben m Ausgangsanschlüsse des Strahlenbildungsnetzes 121 eine Einszu-Eins-Entsprechung mit m Strahlen von 27A.
Angenommen z.B., dass eine Funkwelle von einer Richtung θi einfällt, ist die Leistung in jedem Ausgangsanschluss des Strahlenbildungsnetzes 121, wie in 27B gezeigt wird. Wie in den Zeichnungen gezeigt wird, ist die Empfangsleistung im Strahl i mit der Richtung θi in einem Hauptstrahl am größten, und Strahlen (i + 1), (i – 1) haben die Richtung θi in der Nähe des Hauptstrahls, und haben deshalb gewisse Grade von Empfangsleistungen, obwohl sie geringer als die Empfangsleistung des Strahls i sind. Für die anderen Strahlen ist andererseits die Empfangsleistung abgesenkt, da θi in einem Seitenkeulenbereich existiert.
Deshalb kann die Ankunftsrichtung der Funkwelle zu einem gewissen Grad durch den Strahl mit der maximalen Empfangsleistung (maximale Signalintensität) und eine Empfangsleistungsverteilung (Signalintensitätsverteilung) der jeweiligen Strahlen geschätzt werden. Wenn der Strahl i als der Übertragungsstrahl auf der Seite der Basisstation 1 ausgewählt wird, kann außerdem in diesem Fall die Leistung dem Mobilstationsendgerät als ein Kommunikationsziel effizient zugeführt werden, und eine Empfindlichkeit des Mobilstationsendgerätes wird gesteigert, oder es gibt einen anderen Vorzug, dass Rauschen zu anderen Endgeräten reduziert werden kann.
Andererseits ist ein Fluss vom übertragenen Signal in dem System von 26 wie folgt. Ein Ausgangsbasisbandsignal von dem Modulator 41 wird in dem Frequenzkonverter 204 aufwärts konvertiert, mit dem Übertragungsstrahlen-Steuersignal als das Ausgangssignal des Pegelkonverters 124 frequenz-multiplext, optisch moduliert und zu der Basisstation 1 übertragen.
Nachdem das optische Signal zu der Basisstation 1 übertragen ist, wird es zu dem elektrischen Signal durch den optischen/elektrischen Konverter 31 konvertiert, und anschließend zu dem Antennenübertragungssignal und Übertragungsstrahlen-Steuersignal durch die Trennungsschaltung 122 geteilt.
Das Antennenübertragungssignal, das durch die Trennungsschaltung 122 getrennt wird, wird durch den Frequenzkonverter 202 aufwärts konvertiert. Das Übertragungsstrahlen-Steuersignal, das durch die Trennungsschaltung 122 getrennt wird, wird außerdem zu den Teiler 32 über die Übertragungsstrahlen-Steuerschaltung 123 eingegeben.
Der Teiler 32 teilt das Ausgangssignal des Frequenzkonverters 202. Der Teiler 32 stimmt die Signalintensität des Ausgangssignals des Frequenzkonverters basierend auf dem Ausgangssignal der Übertragungsstrahlen-Steuerschaltung 123 ab, und gibt das Signal zu den Elementantennen 4a bis 4n aus. D.h. der Teiler 32 führt alle Signale zu einem Anschluss als ein Schalter zu, oder verteilt zu einigen Strahlenanschlüssen in einem geeigneten Verteilungsverhältnis basierend auf dem Ausgangssignal der Übertragungsstrahlen-Steuerschaltung 123.
Das Ausgangssignal des Teilers 32 wird zu dem Strahlenbildungsnetz 121 über die Zirkulatoren 36a bis 36m eingegeben, und die Strahlensignale zu den jeweiligen Elementantennen 4a bis 4n werden gebildet.
Wie oben beschrieben, kann in der ersten Ausführungsform, da der Intensitätsmaximalwert oder die Intensitätsverteilung der konvertierten Signale in einem Strahlenraum durch den Pegeldetektor 124 erfasst wird, um die Ausstrahlungsrichtcharakteristik während Übertragung zu bestimmen, die Funkwellenankunftsrichtung ohne Synchronisation der Frequenzkonverter 201a bis 201m in der Basisstation 1 mit den Frequenzkonvertern 203a bis 203m in der Steuerstation 2 geschätzt werden. Deshalb ist die Synchronisation unter den Frequenzkonvertern 201a bis 201m, und den Frequenzkonvertern 203a bis 203m in der Steuerstation 2 unnötig, und der Aufbau der Steuerstation 2 kann vereinfacht werden.
Außerdem wird in dem dreizehnten Beispiel das Strahlensteuersignal für Übertragungssteuerung mit dem Modulationssignal für Übertragung (Antennenübertragungssignal) in der Steuerstation 2 multiplext und zu der Basisstation 1 übertragen, sodass das übertragene Signal in der Funkwellenankunftsrichtung ausgestrahlt wird, die basierend auf dem empfangenen Signal geschätzt wird, Strahlenbildung in der Basisstation 1 durchgeführt, und deshalb ist es unnötig, die Strahlen für die jeweiligen Elementantennen 4a bis 4n in der Steuerstation 2 zu bilden und zu multiplexen, und der Senderaufbau kann vereinfacht werden.
(Vierzehntes Beispiel)
In einem vierzehnten Beispiel wird durch Verwenden der Antenne, die mit einem Richtungsmuster versehen ist, das Strahlenbildungsnetz 121 weggelassen und der Aufbau der Basisstation 1 wird vereinfacht.
In 28 sind die Bestandteile, die mit jenen von 26 gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und hierin nachstehend werden hauptsächlich unterschiedliche Gesichtspunkte beschrieben.
Die Basisstation 1 von 28 ist ähnlich wie die Basisstation 1 von 26 aufgebaut, mit Ausnahme dessen, dass eine Vielzahl von Richtungsantennen 4a bis 4n, die mit gewünschten Richtungsmustern versehen sind, die voneinander verschieden sind, z.B. wie eine Sektorantenne aufgestellt sind, und das Strahlenbildungsnetz 121 von 26 weggelassen ist. Außerdem ist die Steuerstation 2 von 28 ähnlich wie die Steuerstation 2 von 26 aufgebaut.
Da die Vielzahl von Antennen 4a bis 4n von 28 in einer Richtcharakteristik voneinander verschieden sind, kann durch Erfassen der maximalen Intensität und Intensitätsverteilung der Signale, die durch die jeweiligen Antennen 4a bis 4n empfangen werden, durch den Pegeldetektor 124 in der Steuerstation 2 die Funkwellenankunftsrichtung richtig geschätzt werden. Deshalb ist das Strahlenbildungsnetz 121 von 26 unnötig, der Aufbau der Basisstation 1 kann weiter vereinfacht werden und Miniaturisierung und Kostenverringerung sind möglich.
29A ist ein Diagramm, das Strahlenbildung in den Richtungsantennen 4a bis 4n von 26 schematisch zeigt, und 29B ist ein Diagramm, das Strahlenbildung durch die Elementantennen 4a bis 4n und das Strahlenbildungsnetz 121 von 26 schematisch zeigt.
Wie in 29B gezeigt wird, multipliziert das Strahlenbildungsnetz 121 von 26 das Signal mit einer gewissen zusammengesetzten Gewichtung für jede der Elementantennen 4a bis 4n, synthetisiert das Signal und bildet ein gewünschtes Richtungsmuster, abhängig von Eingangsports des eingegebenen Signals.
Wenn andererseits die Richtungsantennen 4a bis 4n, wie in 28 gezeigt (z.B. eine Reflexspiegelantenne, eine Sektorstrahlenantenne und dergleichen) verwendet werden, sind wie in 29A gezeigt, Antenneneinheiten in der maximalen Ausstrahlungsrichtung voneinander verschieden, und haben gewünschte Richtungsmuster, wie etwa eine vorbestimmte Strahlenbreite und Verstärkung. Deshalb können die Eigenschaften gleich jenen der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten werden, ohne die empfangenen Signale der jeweiligen Elementantennen 4a bis 4n zu kombinieren, wie in 29B gezeigt.
Deshalb ist es in dem vierzehnten Beispiel möglich, die Funkwellenankunftsrichtung aus den einzelnen empfangenen Signalintensitäten ohne das Strahlenbildungsnetz 121 zu schätzen.
(Fünfzehntes Beispiel)
In den dreizehnten und vierzehnten Beispielen wird das Signal, das durch die Antenne empfangen wird, gewichtet und demoduliert in einem analogen Signalzustand, aber in einem fünfzehnten Beispiel wird das Signal zu einem digitalen Signal konvertiert, auf eine digitale Art und Weise gewichtet und anschließend demoduliert.
In 30 sind die Bestandteile, die mit 26 gemeinsam sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und hierin nachstehend werden hauptsächlich unterschiedliche Gesichtspunkte beschrieben.
Die Basisstation 1 von 30 ist ähnlich aufgebaut wie die Basisstation 1 von 26. Die Steuerstation 2 von 30 hat m analoge/digitale Konverter (A/D-Konvertierungsmittel) 125a bis 125m zum Konvertieren der empfangenen Signale, die zu der gleichen Frequenz durch die Frequenzkonverter 203a bis 203m konvertiert werden, zu digitalen Signalen, und einen digitalen Signalprozessor (digitales Signalverarbeitungsmittel) 126 zum Unterziehen der digitalen Signale Gewichtung und Synthese auf eine digitale Art und Weise und anschließenden Durchführen von Demodulation.
In dem System von 30 wird Integration im Vergleich mit der ersten Ausführungsform erleichtert, da es unnötig ist, analoge Gewichtung durchzuführen, und die Steuerstation 2 kann miniaturisiert werden. Außerdem sind in dem digitalen Signalprozessor 126 nicht nur Phasenabstimmung, sondern auch weitere komplizierte/verfeinerte Steuerungen der Basisstation 1, wie etwa Interferenzunterdrückung, Ankunftsrichtungsschätzung und Verzögerungswellensynthese durch Ändern eines digitalen Signalverarbeitungsalgorithmus ohne Hinzufügung irgendwelcher Hardware möglich.
Außerdem werden in 30 die Ausgangssignale der Frequenzkonverter 203a bis 203m zu dem Pegeldetektor 124 eingegeben, aber das Signal, das aus der Signalverarbeitung durch die digitale Signalverarbeitungsschaltung 126 resultiert, kann zu dem Pegeldetektor 124 eingegeben werden, um ein Steuersignal für eine Steuerung der Richtcharakteristik zu generieren.
Der Pegeldetektor 124 der zuvor erwähnten vierzehnten und fünfzehnten Beispiele generiert das Steuersignal für die Ausstrahlungsstrahl-Mustersteuerung basierend auf der Intensität des empfangenen Signals, das zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 übertragen wird. Wenn jedoch die Positionsinformation des Funkkommunikationsendgerätes auf einer Netzseite bekannt ist, kann durch Eingeben der Positionsinformation zu dem Pegeldetektor 124 das Steuersignal für die Ausstrahlungsstrahl-Mustersteuerung basierend auf der Positionsinformation und der Empfangssignalintensität ausgegeben werden.
(Sechzehntes Beispiel)
In einem sechzehnten Beispiel ist der Pegeldetektor 124 in der Basisstation 1 aufgestellt, und das Steuersignal für die Ausstrahlungsstrahl-Mustersteuerung wird in der Basisstation 1 generiert.
In 31 sind die Bestandteile, die mit 26 gemeinsam sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und hierin nachstehend werden hauptsächlich unterschiedliche Gesichtspunkte beschrieben.
Zusätzlich zu dem Aufbau von 26 hat die Basisstation 1 von 31 den Pegeldetektor 124 zum Erfassen der maximalen Intensität und Intensitätsverteilung der Ausgangssignale der Frequenzkonverter 201a bis 201m, um das Steuersignal für die Ausstrahlungsstrahl-Mustersteuerung zu generieren. Die Übertragungsstrahlen-Steuerschaltung 123 in der Basisstation 1 generiert das Strahlensteuersignal für Antennenübertragung basierend auf dem Steuersignal von dem Pegeldetektor 124.
Andererseits wird die Steuerstation 2 von 31 durch Entfernen des Pegeldetektors 124 und der Kombinierungseinrichtung 46 aus dem Aufbau von 26 gebildet.
In dem System von 31 ist es, da die Empfangssignal-Pegelerfassung und Übertragungsausstrahlungs-Mustersteuerung in der Basisstation 1 durchgeführt werden, unnötig, den Pegeldetektor 124 und die Kombinierungseinrichtung 46 in der Steuerstation 2 aufzustellen, und der Aufbau der Steuerstation 2 kann vereinfacht werden.
Während der Übertragung des Antennenübertragungssignals zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 kann der Aufbau des Senders zu der Basisstation 1 von der Steuerstation 2 vereinfacht werden, da es unnötig ist, das übertragene Signal mit dem Übertragungsausstrahlungs-Mustersteuersignal in der Steuerstation 2 zu multiplexen.
(Siebzehntes Beispiel)
Ein siebzehntes Beispiel ist ein Modifikationsbeispiel des sechzehnten Beispiels, und während der Übertragung des empfangenen Signals zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 wird an Stelle einer Übertragung aller Strahlen, die durch das Strahlenbildungsnetz 121 gebildet werden, nur der Strahl mit einem hohen Signalpegel ausgewählt und übertragen.
In 32 sind die Bestandteile, die mit 26 gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und hierin nachstehend werden hauptsächlich unterschiedliche Gesichtspunkte beschrieben.
Zusätzlich zu dem Aufbau von 26 hat die Basisstation 1 von 32 eine Empfangsstrahlauswahlschaltung (Empfangssignalauswahlmittel) 127 zum Auswählen nur einiger von Ausgangssignalen der Frequenzkonverter 201a bis 201m basierend auf dem Strahlensteuersignal, das von dem Pegeldetektor 124 ausgegeben wird. Konkret wählt die Empfangsstrahlauswahlschaltung 127 hauptsächlich einige Signale mit hohen Signalintensitäten von den Signalen aus, die der Frequenzkonvertierung durch die Frequenzkonverter 201a bis 201m unterzogen werden. Die Kombinierungseinrichtung 9 multiplext nur die Signale, die durch die Empfangsstrahlauswahlschaltung 127 ausgewählt sind. Das multiplexte Signal wird zu dem optischen Signal durch den elektrischen/optischen Konverter 31 konvertiert und zu der Steuerstation 2 übertragen.
Die Steuerstation 2 von 32 ist ähnlich aufgebaut wie 26. Da jedoch die Zahl von Signalen abnimmt, die von der Basisstation 1 übertragen werden, werden eine Gewichtungsverarbeitung der jeweiligen Signale, eine Syntheseverarbeitung der jeweiligen gewichteten Signale und dergleichen leichter als jene von 26, und der Aufbau der Steuerstation 2 kann vereinfacht werden.
Z.B. zeigt 33 ein Beispiel, in dem die Richtungsantennen 4a' bis 4n' verbunden sind an Stelle der Feldantenne 4 in der Schaltung von 31.
In 26, 28, 31, 32 und 33 werden die jeweiligen Strahlen in der Steuerstation 2 auf eine analoge Art und Weise gewich tet, wie oben beschrieben wird, aber ähnlich wie in 30 können durch Aufstellen eines A/D-Konverters und einer digitaler Signalverarbeitungsschaltung in der Steuerstation 2 und Konvertieren des empfangenen Signals zu dem digitalen Signal durch den A/D-Konverter die Gewichtungsverarbeitung, Syntheseverarbeitung, Demodulationsverarbeitung und dergleichen auf eine digitale Art und Weise in der digitalen Signalverarbeitungsschaltung durchgeführt werden.
Ähnlich wie in 28 kann die Richtungsantenne an Stelle der Feldantenne 4 verwendet werden, und dies umgeht die Notwendigkeit des Strahlenbildungsnetzes 121. Z.B. zeigt 33 ein Beispiel, in dem die Richtungsantennen 4a bis 4n an Stelle der Feldantenne 4 in der Schaltung von 31 verbunden sind. 31 bis 33 zeigen ein Beispiel, in dem das Strahlenbildungsnetz 121 ähnlich wie in 26 aufgestellt ist.
Außerdem wurde in den vierzehnten bis siebzehnten Beispielen ein Beispiel beschrieben, in dem die Feldantenne 4 für Übertragung/Empfang gemeinsam genutzt wird, und die Zirkulatoren 36a bis 36m mit den Enden der Elementantennen 4a bis 4n verbunden sind, aber das Strahlenbildungsnetz 121 auch für Übertragung/Empfang gemeinsam genutzt wird. Durch getrenntes Aufstellen der Übertragungsantenne und der Empfangsantenne kann jedoch das Strahlenbildungsnetz 121 für Übertragung und Empfang auch getrennt aufgestellt werden. In diesem Fall ist keine Übertragungs-/Empfangstrennungsschaltung notwendig.
Des weiteren werden in den zuvor erwähnten vierzehnten bis siebzehnten Beispielen die Funkfrequenzsignale, die durch die jeweiligen Elementantennen 4a bis 4n empfangen werden, einmal zu den Zwischenfrequenzsignalen konvertiert, optisch moduliert und anschließend zu der Steuerstation 2 übertragen. Ein Grund dafür besteht darin, dass der elektrische/optische Konverter 31 und der optische/elektrische Konverter 11 weniger aufwändig realisiert werden können, als wenn die optische Modulation mit dem Funkfrequenzsignal durchgeführt wird. Außerdem kann das Funkfrequenzsignal optisch moduliert und zu der Steuerstation 2 übertragen werden. Auch in diesem Fall ist es möglich, den Pegeldetektor 124 zu verwenden und die Funkwellenankunftsrichtung zu schätzen.
Außerdem können auch in dem System von 26 oder 29, ähnlich wie in 32, durch Aufstellen der Empfangsstrahlauswahlschaltung 127 in der Basisstation 1 nur einige der empfangenen Signale ausgewählt, Frequenzmultiplexen unterzogen und zu der Steuerstation 2 übertragen werden.
(Achtzehntes Beispiel)
In einem achtzehnten Beispiel wird die Phasen- und Amplitudenabstimmung des übertragenen Signals, das zu der Basisstation von der Steuerstation übertragen wird, leicht und genau durchgeführt.
Ein System von 34 zeigt ein Beispiel, in dem die Basisstation 1, die mit der Feldantenne 4 versehen ist, mit der Steuerstation 2 über die optische Faser 3 verbunden ist, und Teilträger-Multiplexübertragung durchgeführt wird. Die Feldantenne 4 von 34 enthält drei Antennenelemente 4a bis 4c, aber die Zahl von Antennenelementen 4a bis 4c ist nicht besonders begrenzt.
Die Basisstation 1 von 34 hat, als die Empfängerkonfiguration, Zirkulatoren 36a bis 36c zum Umschalten von Übertragung/Empfang, Kombinierungseinrichtungen (Kombinierungsmittel) 162a bis 162c zum Durchführen von Synthese von übertragenen/empfangenen Signalen, eine Pilotsignal-Einfügungseinrichtung (Pilotsignal-Einfügungsmittel) 160 zum Einfügen eines Pilotsignals in ein übertragenes Signal, das zu der Steu erstation 2 zurückgekoppelt wird, rauscharme Verstärker 5a bis 5c zum Verstärken des Ausgangssignals der Pilotsignal-Einfügungseinrichtung 160, Frequenzkonverter (erste Frequenzkonvertierungsmittel) 201a bis 201c zum Abwärtskonvertieren der jeweiligen Ausgangssignale der rauscharmen Verstärker 5a bis 5c zu unterschiedlichen Frequenzsignalen, eine Kombinierungseinrichtung (Frequenzmultiplexmittel) 9 zum Durchführen von Teilträgermultiplexen für die jeweiligen Frequenzsignale, die von den Frequenzkonvertern 201a bis 201c ausgegeben werden, und einen elektrischen/optischen Konverter (erstes elektrisches/optisches Konvertierungsmittel) 10 zum Konvertieren des Signals, das durch die Kombinierungseinrichtung 9 synthetisiert wird, zu dem optischen Signal und Übertragen des optischen Signals zu der Steuerstation 2 über die optische Faser 3.
Außerdem hat auf der Senderseite die Basisstation 1 von 34 einen optischen/elektrischen Konverter 31 zum Konvertieren des optischen Signals, das von der Steuerstation 2 übertragen wird, zu dem elektrischen Signal, einen Teiler 32 zum Teilen des Ausgangssignals des optischen/elektrischen Konverters 31 zu vielen Signalen mit einer unterschiedlichen Frequenz, Frequenzkonverter 202a bis 202c zum Konvertieren der jeweiligen Frequenzsignale, die durch den Teiler 32 geteilt werden, zu Funkfrequenzsignalen, Verstärker 35a bis 35c zum Verstärken der Ausgangssignale der Frequenzkonverter 202a bis 202c und Koppler 161a bis 161c zum Verzweigen der Ausgangssignale der Verstärker 35a bis 35c zu den Zirkulatoren 36a bis 36c und Kombinierungseinrichtungen 162a bis 162c.
Außerdem hat die Basisstation 1 von 34 einen Frequenzsynthesizer 16 zum Zuführen von Lokaloszillatorausgaben zu den Frequenzkonvertern 201a bis 201c, 202a bis 202c. Der Frequenzsynthesizer 16 hat viele lokale Oszillatoren zum Generieren unterschiedlicher Frequenzsignale, oder hat einen lo kalen Oszillator und einen Frequenzteiler zum Multiplizieren oder Teilen der Frequenz des lokalen Oszillationssignals, um verschiedene Frequenzsignale zu generieren.
Andererseits hat auf der Empfängerseite die Steuerstation 2 von 34 den optischen/elektrischen Konverter (optisches/elektrisches Konvertierungsmittel) 11 zum Konvertieren des optischen Signals, das von der Basisstation 1 übertragen wird, zu dem elektrischen Signal, einen Verteiler (Demultiplexmittel) 12 zum Teilen des Ausgangssignals des optischen/elektrischen Konverters 11 zu vielen Teilträgersignalen, Frequenzkonverter (dritte Frequenzkonvertierungsmittel) 14a bis 14c zum Konvertieren jeweiliger Verteilerausgaben zu der gleichen Frequenz, einen Rückkopplungssignaldetektor (Rückkopplungsmittel) 163 zum Erfassen eines übertragenen Rückkopplungssignals aus den Ausgangssignalen der Frequenzkonverter 14a bis 14c, eine Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung (Vergleichsmittel) 164 zum Kalkulieren des Kalibrierungskoeffizienten für Übertragung durch Verwenden des Rückkopplungssignals, eine adaptive Antennengewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung (Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsmittel) 165 zum Kalkulieren der Gewichtungskoeffizienten für Übertragung/Empfang, die den Kalibrierungskoeffizienten nimmt, Multiplikatoren (erste Gewichtungsmittel) 17a bis 17c zum Gewichten des empfangenen Signals basierend auf dem kalkulierten Gewichtungskoeffizienten, eine Kombinierungseinrichtung 18 zum Synthetisieren der jeweiligen Ausgangssignale der Multiplikatoren 17a bis 17c und einen Demodulator 19 zum Demodulieren des Signals, das durch die Kombinierungseinrichtung 18 synthetisiert wird.
Außerdem hat die Steuerstation 2, als den Senderaufbau, den Modulator 41 zum Generieren des Modulationssignals für eine Übertragung, einen Verteiler 42 zum Teilen des Modulationssignals zu einer Vielzahl von Signalen, Multiplikatoren (zweite Gewichtungsmittel) 43a bis 43c zum Gewichten der geteilten Modulationssignale basierend auf dem Gewichtungskoeffizienten, Frequenzkonverter 204a bis 204c zum Konvertieren der Ausgangssignale der Multiplikatoren 43a bis 43c zu unterschiedlichen Frequenzsignalen, eine Kombinierungseinrichtung 46 zum Durchführen von Teilträgermultiplex für die Ausgangssignale der Frequenzkonverter 204a bis 204c und einen elektrischen/optischen Konverter 47 zum Konvertieren des Signals, das durch die Kombinierungseinrichtung 46 multiplext wird, zu dem optischen Signal und Übertragen des optischen Signals zu der Basisstation 1 über die optische Faser 3.
Außerdem hat die Steuerstation 2 von 34 einen Frequenzsynthesizer 13 zum Zuführen von Lokaloszillatorausgaben jeweils zu den Frequenzkonvertern 14a bis 14c, 204a bis 204c. Der Frequenzsynthesizer 13 hat viele lokale Oszillatoren zum Generieren unterschiedlicher Frequenzsignale, oder hat einen lokalen Oszillator und einen Frequenzteiler zum Multiplizieren oder Teilen der Lokaloszillatorausgabe, um verschiedene Frequenzsignale zu generieren. In der vorliegenden Ausführungsform wird vorausgesetzt, dass der Frequenzsynthesizer 16 in der Basisstation 1 mit dem Frequenzsynthesizer 13 in der Steuerstation 2 in Frequenz und Phase synchronisiert ist.
In der Basisstation 1 von 34 entsprechen die Koppler 161a bis 161c, die Kombinierungseinrichtungen 162a bis 162c, die Pilotsignal-Einfügungseinrichtung 160 Rückkopplungsmitteln, und die Frequenzkonverter 201a bis 201c, die Kombinierungseinrichtung 9 und der elektrische/optische Konverter 10 entsprechen Übertragungsmitteln. Außerdem entsprechen in der Steuerstation 2 von 34 die Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 und Multiplikatoren 17a bis 17c, 43a bis 43c Kompensationsmitteln, und der Rückkopplungssignaldetektor 163 entspricht ersten und zweiten Erfassungsmitteln.
Die Basisstation 1 von 34 gibt die übertragenen Signale von der Steuerstation 2 zurück zu der Steuerstation 2 über die Empfängerschaltungen in der Basisstation 1 vor einer Ausstrahlung von der Feldantenne 4. Außerdem vergleicht die Steuerstation 2 zwei Signale unter den übertragenen Signalen der jeweiligen Zweige, die mit den eingefügten Pilotsignalen rückgekoppelt werden. Da eine absolute Phase und eine absolute Amplitude des Pilotsignals in der Steuerstation 2 im voraus bekannt sind, wird in diesem Fall das Pilotsignal verwendet, um einen Phasen-/Amplitudenschwankungsbetrag von jedem Zweig in dem Empfänger von der Basisstation zu der Steuerstation zu schätzen. Es ist auch möglich, eine Abstimmung von jedem Zweig des Senders durch Subtrahieren des Phasen-/Amplitudenschwankungsbetrags des Empfängers, der durch das Pilotsignal geschätzt wird, durchzuführen.
Hierin nachstehend wird eine Operation des Funkkommunikationssystems von 34 beschrieben. Die Signale, die durch die Antennenelemente 4a bis 4c empfangen werden, und das übertragene Signal von der Steuerstation 2 werden durch die Kombinierungseinrichtungen 162a bis 162c kombiniert, und mit dem Pilotsignal durch die Pilotsignal-Einfügungseinri.chtung 160 versehen. Danach werden die Signale zu den Frequenzkonvertern 201a bis 201c über die rauscharmen Verstärker 5a bis 5c eingegeben, und zu unterschiedlichen Frequenzen für die jeweiligen Zweige entsprechend den jeweiligen Antennenelementen 4a bis 4c konvertiert. In diesem Fall wird die Frequenz vorzugsweise zu einer Zwischenfrequenz in Übereinstimmung mit den Frequenzeigenschaften und dergleichen der optischen Faser 3 und optischen Quelle konvertiert. Durch. die Konvertierung zu der Zwischenfrequenz kann der Aufbau des optischen Senders vereinfacht werden. Die Ausgangssignale der Frequenzkonverter 201a bis 201c werden Frequenzmultiplexen durch die Kombinierungseinrichtung 9 unterzogen, zu dem opti schen Signal durch den elektrischen/optischen Konverter 10 konvertiert und zu der Steuerstation 1 übertragen.
35 ist ein Frequenzspektrumdiagramm des Signals, das Teilträger-Frequenzmultiplexen durch die Kombinierungseinrichtung 9 unterzogen wird. 35 zeigt ein Beispiel eines Frequenzteilungsduplex- (FDD, frequency divide duplex) Systems, dass übertragene/empfangene Signale den Frequenzen zugewiesen werden, die voneinander verschieden sind. Wie in 35 gezeigt, sind das empfangene Signal in der Feldantenne 4, das Pilotsignal und das übertragene Signal von der Steuerstation 2 in unterschiedlichen Frequenzintervallen zugewiesen, und diese sind als eine Gruppe Teilträgern f1 bis f3 zugewiesen. Außerdem müssen Bandpassfilter (nicht gezeigt) in den Frequenzkonvertern 201a bis 201c mit Bandbreite versehen sein, in der die Signalgruppen der jeweiligen Teilträger passieren können.
Wenn das Pilotsignal Frequenzmultiplexen unterzogen und eingefügt wird, ist es notwendig, das Nachbarfrequenzband dem Pilotsignal so eng zuzuweisen, dass sich ein Phasen-/Amplitudenschwankungsbetrag wegen einer Differenz der Frequenzeigenschaft nicht ändert.
Das optische Signal, das zu der Steuerstation 2 übertragen wird, wird erneut zu dem elektrischen Signal durch den optischen/elektrischen Konverter 11 konvertiert, und anschließend zu einer Vielzahl von Zweigsignalen durch den Teiler 12 geteilt. Diese Zweigsignale werden zu den gleichen Frequenzsignalen durch die Frequenzkonverter 14a bis 14c konvertiert, und zu dem Rückkopplungssignaldetektor 163 und Multiplikatoren 17a bis 17c eingegeben.
Der Rückkopplungssignaldetektor 163 extrahiert die übertragenen Signale, die durch die Steuerstation 2 übertragen werden, und das Pilotsignal.
Die Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 verwendet das übertragene Signal von einem der Zweige als einen Bezug unter den jeweiligen Zweigübertragungssignalen, die durch den Rückkopplungssignaldetektor 163 extrahiert werden, und erfasst die relative Phasendifferenz und relative Amplitudedifferenz in den anderen Zweigen. Basierend auf dem erfassten Ergebnis erfasst die Schaltung 164 konsistente Signalverzerrung in dem Sender/Empfängern. Des weiteren erfasst die Schaltung 164 Kalibrierungskoeffizienten von jedem Zweig des Senders durch Subtrahieren vom Phasen-/Amplitudenschwankungsbetrag des Empfängers, der aus der Verzerrung des Pilotsignals geschätzt wird.
Die Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 kalkuliert die Gewichtungskoeffizienten mit Bezug auf die Übertragungs- und empfangenen Signale durch Verwenden der Ausgangssignale der Frequenzkonverter 14a bis 14c, der Kalibrierungskoeffizienten, die durch die Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 kalkuliert werden, und der Übertragungs-/Empfangsgewichtung, die für Strahlensteuerung kalkuliert wird.
Die Multiplikatoren 17a bis 17c multiplizieren die Ausgangssignale der Frequenzkonverter 14a bis 14c mit dem Gewichtungskoeffizienten, der in der Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 kalkuliert wird, um Gewichtung des empfangenen Signals durchzuführen. Das gewichtete empfangene Signal wird zu dem Demodulator 19 eingegeben und demoduliert.
Andererseits wird das übertragene Signal, das durch den Modulator 41 in der Steuerstation 2 moduliert wird, mit dem Ge wichtungskoeffizienten, der durch die Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 kalkuliert wird, durch die Multiplikatoren 43a bis 43c multipliziert, und gewichtet. Die gewichteten übertragenen Signale werden zu unterschiedlichen Frequenzsignalen durch die Frequenzkonverter 204a bis 204c konvertiert, und anschließend Teilträger-Frequenzmultiplexen durch die Kombinierungseinrichtung 46 unterzogen.
Das übertragene Signal, das dem Teilträger-Frequenzmultiplexen unterzogen ist, wird zu dem optischen Signal durch den elektrischen/optischen Konverter 47 konvertiert, und anschließend zu der Basisstation 1 über die optische Faser 3 übertragen.
Das optische Signal, das zu der Basisstation 1 übertragen wird, wird zu einer Vielzahl von Zweigsignalen durch den Teiler 32 geteilt, und die jeweiligen Zweigsignale werden zu den Frequenzkonvertern 202a bis 202c eingegeben und zu dem Funkfrequenzsignal aufwärts konvertiert.
Die jeweiligen Ausgangssignale der Frequenzkonverter 202a bis 202c werden zu den Verstärkern 35a bis 35c eingegeben, verstärkt und anschließend zu den Antennenelementen 4a bis 4c über die Koppler 161a bis 161c und Zirkulatoren 36a bis 36c eingegeben.
Der detaillierte Aufbau und die Operation des Rückkopplungssignaldetektors 163, der Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 und der Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 von 34 werden als Nächstes beschrieben.
Der Rückkopplungssignaldetektor 163 extrahiert das übertragene Signal von jedem Zweig und das Pilotsignal von dem Teilträger, was in 36 gezeigt wird. Wenn das Pilotsignal Frequenzmultiplexen mit dem Rückkopplungsübertragungssignal unterzogen wird, ist ein spezifisches enges Bandpassfilter notwendig.
Wie detailliert in 36 gezeigt wird, hat die Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 einen Phasendifferenzdetektor 166, einen Amplitudenverhältnisdetektor 167 und einen Kalkulator 168.
Beliebige zwei Zweige von Signalen unter den jeweiligen Ausgangssignalen der Frequenzkonverter 14a bis 14c werden zu sowohl dem Phasendifferenzdetektor 166 als auch dem Amplitudenverhältnisdetektor 167 eingegeben. Der Phasendifferenzdetektor 166 erfasst eine Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen, und der Amplitudenverhältnisdetektor 167 erfasst eine Amplitudenabweichung zwischen den Ausgangssignalen.
Wenn z.B. der relative Phasendifferenz-/Amplitudenschwankungsbetrag von jedem Zweig erfasst wird, wird insbesondere das Rückkopplungssignal des ersten Zweiges stets von dem ersten Eingangsport 1 eingegeben, und andere Rückkopplungssignale werden von dem Eingangsport 2 eingegeben.
Wenn ein erster Zweig als ein Bezug verwendet wird, ist die relative Phasendifferenz eines k-ten Zweiges θ1k, und das relative Amplitudenverhältnis ist A1k, der Kalkulator 168 kalkuliert Kalibrierungskoeffizienten C1 bis C3 basierend auf den folgenden Gleichungen (23) bis (25).
Wie in 37 detailliert gezeigt wird, hat der Phasendifferenzdetektor 166 von 36 einen Multiplikator 169, ein Tiefpassfilter 170 und einen Phasenidentifikator 171. Nachdem die Rückkopplungssignale von Zweig Nummer i und Zweig Nummer j durch den Multiplikator 169 multipliziert sind, werden Hochfrequenzkomponenten durch das Tiefpassfilter 170 entfernt, sodass die Abweichungskomponenten in Proportion zu cosθij erhalten werden können.
Wie in 38 detailliert gezeigt wird, hat der Amplitudenverhältnisdetektor 167 von 36 einen Phasenkompensator 172, Dioden 173a, 173b, Abtastungseinheiten 174a, 174b und einen Teiler 175. Der Phasenkompensator 172 korrigiert die Phasendifferenz von einem der eingegebenen zwei übertragenen Signale, um die gleiche Phase einzugeben. Die Ausgabe des Phasenkompensators 172 und das andere Rückkopplungssignal werden jeweils zu den Dioden 173a, 173b eingegeben, und Hüllenkomponenten werden extrahiert. Diese Hüllenkomponenten werden durch die Abtastungseinheiten 174a, 174b abgetastet, und ein Abtastungsausgangsverhältnis wird durch den Teiler 175 erhalten.
Durch Durchführen des gleichen Prozesses in Bezug auf das Pilotsignal ist es möglich, den absoluten Phasenschwankungsbetrag ϕk und den absoluten Amplitudenschwankungsbetrag Bk von jedem Zweig des Empfängers zu schätzen. In diesem Fall wird eine bekannte Sequenz des Pilotsignals zu dem Eingangsport 1 der Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung von 37 eingegeben, und das Rückkopplungspilotsignal wird zu dem Eingangsport 2 eingegeben. Deshalb ergibt sich der relative Phasenschwankungsbetrag von nur dem Sender durch θ'1k = θ1k – ϕk. Der relative Amplitudenschwankungsbetrag von nur dem Sender ergibt sich durch A'1k = A1k/B1k.
Deshalb ist der Kalibrierungskoeffizient CT des Senders, der zu kompensieren ist, wie in Gleichungen (26) bis (28).
Die Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 kalkuliert die Gewichtungskoeffizienten w'T1 bis w'T3 einschließlich des Kalibrierungswertes des Senders durch Verwenden der relativen Ausgangssignale der Kalibrierungskoeffizienten, die durch die Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 erhalten werden, und der relativen Ausgangssignale der Frequenzkonverter 14a bis 14c. Wenn die Übertragungsgewichtung, um ein gewünschtes Antennenmuster zu bilden, WT1 bis WT1 ist, durch die Gleichungen (26) bis (28), wobei der Übertragungsgewichtungskoeffizient den Kalibrierungswert, gewichtet durch die Multiplikatoren 43a bis 43c, enthält, wird der Gewichtungskoeffizient durch Gleichung (29) erhalten. wTk = w'Tk·CTk(k = 1,2,3) ...(29)
Durch Gewichtung, wie in den zuvor erwähnten Gleichungen (26) bis (29) gezeigt, wird ein gewünschtes Übertragungsstrahlenmuster in einem Antennenende erhalten.
Ähnlich wird der Kalibrierungskoeffizient CRi des Empfängers durch die folgenden Gleichungen (30) bis (32) dargestellt.
Die Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 von 34 kalkuliert den Senderkalibrierungskoeffizienten basierend auf den zuvor erwähnten Gleichungen (26) bis (29), und kalkuliert den Empfängerkalibrierungskoeffizienten basierend auf den zuvor erwähnten Gleichungen (30) bis (32). Außerdem kalkuliert die Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 den Gewichtungskoeffizienten mit Bezug auf das übertragene Signal basierend auf der zuvor erwähnten Gleichung (29), und kalkuliert ähnlich den Gewichtungskoeffizienten mit Bezug auf das empfangene Signal.
Das Pilotsignal, das durch die Pilotsignal-Einfügungseinrichtung 160 eingefügt wird, wird als Nächstes beschrieben. Das Pilotsignal besteht z.B. aus einer PN (Pseudozufallsrauschen) Sequenz, und sein Sequenzmuster ist zwischen der Steuerstation 2 und der Basisstation 1 bekannt. Außerdem kann das Pilotsignal durch Zeitmultiplex eingefügt werden, wobei es außerdem zu dem Rückkopplungsübertragungssignal durch den Frequenzmultiplex eingefügt wird. Da in diesem Fall das Pilotsignal und das Rückkopplungssignal den Empfänger mit der gleichen Frequenzeigenschaft passieren, ist es möglich, Verzerrung des Empfängers genauer zu erfassen. In jedem Fall ist es sogar notwendig, das Pilotsignal mit gleicher Amplitude gleichzeitig in jedem Zweig einzufügen.
Wenn die PN-Sequenz gleichzeitig als das Pilotsignal eingefügt wird, wird durch Durchführen einer Korrelationsverarbeitung einer PN-Sequenzlänge eine stark impulsive Korrelationsausgabe, die Verzögerungszeitsteuerung und Korrelationsstärke anzeigt, aus dem Pilotsignal von jedem Zweig erhalten, eingeführt durch den Rückkopplungssignaldetektor 163, wie in 39 gezeigt wird. Durch die Korrelationsausgabe können errei chende Verzögerungszeitdifferenzen t1, t2 unter den Zweigen in dem Empfänger beobachtet werden, und eine Schwankungsphasendifferenz ϕk kann geschätzt werden. Durch Erfassen von Spitzenwerten kann ein relatives Amplitudenverhältnis Bk unter den Zweigen des Empfängers geschätzt werden.
In dem zuvor erwähnten Beispiel wird das Pilotsignal der PN-Sequenz verwendet, es kann aber nur eine sinusförmige Trägerwelle als das Pilotsignal rückgekoppelt werden. In diesem Fall kann der Rückkopplungssignaldetektor 163 der Steuerstation 2 einen relativen Phasenschwankungsbetrag ϕk und einen relativen Amplitudenschwankungsbetrag Bk durch den Multiplikator und das Tiefpassfilter ähnlich wie der zuvor erwähnte Aufbau des Phasendifferenzdetektors schätzen.
Auf diese Art und Weise können in dem achtzehnten Beispiel, da das Rückkopplungssignal des übertragenen Signals, das empfangene Signal in der Feldantenne 4 und das Pilotsignal multiplext und zu der Steuerstation 2 von der Basisstation 1 übertragen werden, der relative Phasendifferenz- und relative Amplitudenschwankungsbetrag durch Verwenden des Pilotsignals in der Steuerstation 2 erfasst werden. Außerdem kann die Verwendung des Pilotsignals Synchronisation der jeweiligen Lokaloszillatorausgaben von den Frequenzsynthesizern 16 und 13, und Synchronisation der jeweiligen Zweigsignale, die zwischen der Basisstation 1 und der Steuerstation 2 übertragen werden, herstellen.
Da in dem achtzehnten Beispiel der relative Phasendifferenzund relative Amplitudenschwankungsbetrag unter Verwendung des Phasendifferenzdetektors 166 und des Amplitudenverhältnisdetektors 167, die einfach aufgebaut sind, wie in 38 und 39 gezeigt wird, erfasst werden können, kann außerdem der Systemaufbau vereinfacht werden, und es ist möglich, Kosten zu reduzieren. Außerdem kann Übertragungsstrahlensteuerung in der adaptiven Antenne genau durchgeführt werden, einer Bewegung einer Endgerätestation kann durch eine hohe Verstärkung und engen Strahl gefolgt werden, die Abdeckung durch eine Basisstation 1 kann vergrößert werden und die Wahrscheinlichkeit von Verlust durch einen besetzten Kanal einer Übergabe-Zielbasisstation 1 kann minimiert werden.
Da Null-Steuerung, die winklig empfindlicher als Hauptstrahlsteuerung ist, genau gesteuert werden kann, kann des weiteren Interferenz mit der Endgerätestation in Kommunikation mit der benachbarten Basisstation 1 oder einer anderen Basisstation 1 unterdrückt werden, Kommunikationsqualität kann verbessert werden und die gesamte Systemkapazität kann gesteigert werden.
Außerdem wurde in dem zuvor erwähnten achtzehnten Beispiel, wie in 35 gezeigt, das Verfahren zum Unterziehen des übertragenen Signals und Pilotsignals Frequenzmultiplexen beschrieben, aber es kann ein Verfahren zum Multiplexen des übertragenen Signals und Pilotsignals in Zeitteilung für Rückkopplung zu der Steuerstation 2 eingesetzt werden.
Durch Einsetzen dieses Verfahrens kann die Durchlassbandbreite des Frequenzkonverters eingeengt werden, und es kann verhindert werden, dass ein Schätzungsfehler durch den geringen Einfluss von Frequenzeigenschaften der jeweiligen Komponenten auftritt.
Da ist leicht ist, das multiplexte empfangene Signal, das übertragene Signal und Pilotsignal nach Empfang zu trennen, kann Kalibrierung sogar während Kommunikation durchgeführt werden, und es tritt kein Nachteil einer Unterbrechung von Kommunikation durch Kalibrierung auf.
(Neunzehntes Beispiel)
In einem neunzehnten Beispiel wird der absolute Phasenschwankungsbetrag und der absolute Amplitudenschwankungsbetrag in dem Übertragungssignalsystem erfasst.
In 40 sind die Bestandteile, die mit 34 gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und hierin nachstehend werden hauptsächlich unterschiedliche Gesichtspunkte beschrieben.
Die Basisstation 1 von 40 ist ähnlich aufgebaut wie die Basisstation 1 von 34. Zusätzlich zu dem Aufbau von 34 hat die Steuerstation 2 von 40 einen Schalter (Steuerstations-Schaltmittel) 176 zum Auswählen von einem von gewichteten übertragenen Signalen. Die Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 von 40 erfasst Absolutwerte des absoluten Phasen-/Amplitudenschwankungsbetrags des Senders enthalten zu dem übertragenen Signal durch Verwenden des übertragenen Signals, das durch den Schalter 176 ausgewählt wird, und der Ausgabe des Rückkopplungssignaldetektors 163 entsprechend dem gleichen Zweig.
Die Ausgabe C_Tk der Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 von 40 wird in Gleichung (33) erhalten.
Hier repräsentieren θk und Ak den Phasenschwankungsbetrag bzw. den Amplitudenschwankungsbetrag des Rückkopplungsübertragungssignals (das Signal wird Verzerrung des Senders/Empfänger unterzogen) von Zweig Nummer k. θk und Bk repräsentieren den Phasenschwankungsbetrag und den Amplitudenschwankungsbetrag des Empfängers von Zweig Nummer k, erhalten durch das Pilotsignal.
Die Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 von 40 kalkuliert den Gewichtungskoeffizienten wTk des übertragenen Signals basierend auf der folgenden Gleichung (34). wTk = w'Tk·CTk (k = 1,2,3) ...(34)
In dem Funkkommunikationssystem, das mit der adaptiven Antenne versehen ist, kann, wenn der relative Phasen- und relative Amplitudenschwankungsbetrag des übertragenen Signals bekannt sind, ein Übertragungsstrahlenmuster korrekt gebildet werden. Wenn es jedoch notwendig ist, den absoluten Phasenschwankungsbetrag und den absoluten Amplitudenschwankungsbetrag von jedem Übertragungszweig für andere Zwecke zu kennen, ist das zuvor erwähnte neunzehnte Beispiel wirksam.
Außerdem ist das neunzehnte Beispiel effektiv, wenn eine Verzögerungszeit bis zur Rückgabe des übertragenen Signals über den Rückkopplungsübertragungspfad, d.h. Phasenrotation ausreichend kurz im Vergleich mit einer Symbollänge des Signals ist.
(Zwanzigstes Beispiel)
In einem zwanzigsten Beispiel können der absolute Phasenschwankungsbetrag und der absolute Amplitudenschwankungsbetrag ohne jegliches Pilotsignal erfasst werden.
In 41 sind die Bestandteile, die mit 40 gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und hierin nachstehend werden hauptsächlich unterschiedliche Gesichtspunkte beschrieben.
Das Funkkommunikationssystem von 41 ist dadurch gekennzeichnet, dass kein Pilotsignal eingefügt wird, und stattdes sen ein exklusiver Rückkopplungspfad für Kalibrierung vorgesehen ist, um das übertragene Signal von der Steuerstation 2 zu der Basisstation 1 zurück zu der Steuerstation 2 zu senden.
Die Basisstation 1 von 41 hat einen Schalter (Basisstations-Schaltmittel) 177 zum Auswählen von einem von den übertragenen Signalen von der Steuerstation 2, einen Verstärker 178 zum Verstärken des Signals, das durch den Schalter 177 ausgewählt wird, einen Frequenzkonverter (zweites Frequenzkonvertierungsmittel) 179 zum Konvertieren der Frequenz des Signals, das durch den Verstärker 178 verstärkt wird, und einen elektrischen/optischen Konverter (zweites elektrisches/optisches Konvertierungsmittel) 180 zum Konvertieren des Ausgangssignals des Frequenzkonverters 179 zu dem optischen Signal.
Außerdem hat die Steuerstation 2 von 41 einen optischen/elektrischen Konverter (zweites optisches/elektrisches Konvertierungsmittel) 181 zum Konvertieren des Rückkopplungssignals des übertragenen Signals, das von der Basisstation 1 übertragen wird, zu dem elektrischen Signal. Das Ausgangssignal des optischen/elektrischen Konverters 181 wird zu dem Rückkopplungssignaldetektor 163 eingegeben.
In dem Funkkommunikationssystem von 41 wird durch aufeinanderfolgendes Schalten des Schalters 177 in der Basisstation 1 und des Schalters 176 in der Steuerstation 2 der Sender durch jeden Zweig kalibriert. Außerdem identifizieren sowohl die Steuerstation 2 als auch die Basisstation 1 den Zweig entsprechend dem Antennenelement, das kalibriert wird.
Außerdem sind in dem Funkkommunikationssystem von 41 der Phasen-/Amplitudenschwankungsbetrag von jedem Übertragungszweig voneinander verschieden, aber der Phasen-/Amplituden schwankungsbetrag des exklusiven Rückkopplungspfades sind beständig gemeinsam, und der Kalibrierungskoeffizient von jedem Zweig, der durch die Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 erhalten wird, wird deshalb als der relative Wert unter den Zweigen erhalten. In dem System, das mit der adaptiven Antenne versehen ist, wird allgemein, wenn die relative Phase und Amplitude konstant sind, das Antennenmuster unzweideutig bestimmt, sodass Kalibrierung richtig durchgeführt werden kann, selbst wenn weder der absolute Phasen- noch Amplitudenschwankungsbetrag bekannt ist.
Außerdem können für die Kalibrierung des Empfängers in dem Funkkommunikationssystem von 41 durch Herstellen der Senderkalibrierung, anschließend Einspeisung des übertragenen Signals zurück zu der Steuerstation 2 über den Empfänger in der Basisstation 1 und Vergleichen des übertragenen Signals mit dem gewichteten Signal mit den Gewichtungskoeffizienten einschließlich des Senderkalibrierungswertes in der Steuerstation 2 die Kalibrierungskoeffizienten des Empfängers erhalten werden.
Wie oben beschrieben, ist in dem zwanzigsten Beispiel, da der relative Phasendifferenz- und relative Amplitudenschwankungsbetrag ohne Verwenden des Pilotsignals erfasst werden können, die Verarbeitung zum Einfügen des Pilotsignals und Durchführen von Multiplexen in der Basisstation 1 unnötig, und die Verarbeitung zum Trennen und Extrahieren des Pilotsignals in der Steuerstation 2 ist auch unnötig. Deshalb kann der Systemaufbau vereinfacht werden.
(Einundzwanzigstes Beispiel)
In den zuvor erwähnten achtzehnten bis zwanzigsten Beispielen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 den Gewichtungskoeffizien ten einschließlich des Kalibrierungskoeffizienten mit Bezug auf das übertragene Signal generiert und die Gewichtung des übertragenen Signals durchführt, aber getrennt von der Gewichtung des übertragenen Signals durch die Übertragungsgewichtung, kann die Gewichtung zum Kompensieren der Senderverzerrung durch die Kalibrierungskoeffizienten durchgeführt werden.
In 42 sind die Bestandteile, die mit 40 gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und hierin nachstehend werden hauptsächlich unterschiedliche Gesichtspunkte beschrieben.
Die Basisstation 1 von 42 ist ähnlich wie in 40 aufgebaut. Außerdem führt die Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 in der Steuerstation 2 von 42 die Verarbeitung ähnlich zu der von 40 durch, aber das Verarbeitungsergebnis wird nicht der Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 zugeführt, sondern Multiplikatoren (dritte Gewichtungsmittel) 182a bis 182c, die in dem Sender neu aufgestellt sind.
Außerdem kalkuliert die Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 Übertragungs- und Empfangsgewichtungen ohne Betrachtung des Kalkulationskoeffizienten, der durch die Kalkulationskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 kalkuliert wird. Die Multiplikatoren 43a bis 43c führen die Gewichtung des übertragenen Signals basierend auf den Übertragungsgewichtungen durch. Außerdem führen die neu hinzugefügten Multiplikatoren 182a bis 182c ferner die Gewichtung durch die Kalibrierungskoeffizienten durch.
Auch kann außerdem mit Bezug auf das zuvor erwähnte Funkkommunikationssystem von 41, ähnlich wie in 42, die Gewichtung durch die Übertragungsgewichtungen getrennt von der Gewichtung durch die Kalibrierungskoeffizienten durchgeführt werden.
43 ist ein Blockdiagramm des Funkkommunikationssystems, das durch Modifizieren von 41 erhalten wird. Die Basisstation 1 von 43 ist ähnlich wie in 41 aufgebaut. Außerdem kalkuliert die Gewichtungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 165 in der Steuerstation 2 von 43 die Übertragungs- und Empfangsgewichtungen ohne Betrachtung der Kalibrierungskoeffizienten, die durch die Kalibrierungskoeffizienten-Kalkulationsschaltung 164 kalkuliert werden. Die Multiplikatoren 43a bis 43c führen die Gewichtung des übertragenen Signals basierend auf den Übertragungsgewichtungen durch. Außerdem führen die neu hinzugefügten Multiplikatoren 182a bis 182c ferner die Gewichtung des gewichteten übertragenen Signals basierend auf den Kalibrierungskoeffizienten durch.
Wie oben beschrieben, ist es in dem einundzwanzigsten Beispiel, da die Gewichtung durch die Übertragungsgewichtung getrennt von der Kalibrierung durch die Kalibrierungskoeffizienten durchgeführt wird, auch möglich, nur eines durchzuführen.
In den zuvor erwähnten achtzehnten bis einundzwanzigsten Beispielen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem das Teilträger-Multiplex- (SCM, sub-carrier multiplexing) Verfahren als das Übertragungsverfahren in ROF verwendet wird, aber selbst mit den Übertragungsverfahren mit Ausnahme des SCM, wie etwa einem Wellenform-Multiplex-Übertragungsverfahren, einem Verfahren zum Zuordnen vieler optischer Fasern zu getrennten Zweigen, einem Zeitmultiplex-Übertragungsverfahren und einem Codemultiplex-Verfahren kann das ähnliche System aufgebaut werden. D.h. das vorliegende Kalibrierungsverfahren hängt nicht von dem Übertragungsverfahren ab, wenn die optische Faser übertragen wird.
In den oben erwähnten achtzehnten bis einundzwanzigsten Beispielen wird, obwohl Beispiele zum Transferieren des übertragenen/empfangenen Signals durch FDD beschrieben wurden, die gleiche Wirkung durch den gleichen Aufbau selbst im Fall vom Durchführen von Zeitduplex (Zeitgetrenntlageverfahren) (TDD, time division duplex) erhalten.
Außerdem kann in den zuvor erwähnten achtzehnten bis einundzwanzigsten Beispielen das Übertragungsoptikfaserkabel getrennt von den Empfangsoptikfaserkabel angeordnet sein, aber es wird Zeitmultiplex (TDD) oder Frequenzmultiplex (FDD, frequency division duplex) des übertragenen/empfangenen Signals durchgeführt, sodass die Übertragung/der Empfang mit einer optischen Faser durchgeführt werden kann.
Des weiteren wurde in den zuvor erwähnten achtzehnten bis einundzwanzigsten Beispielen ein Beispiel beschrieben, in dem die optische Faser als ein drahtgebundenes Kommunikationsmedium zum Verbinden der Basisstation 1 mit der Steuerstation 2 verwendet wird, aber sogar mit einem System, in dem ein Koaxialkabel, ein Ethernet-Kabel oder dergleichen verwendet wird, kann die ähnliche Kalibrierungsverarbeitung erhalten werden, und es wird der ähnliche Effekt erhalten.

Claims

Ein Funkkommunikationssystem, umfassend eine Basisstation (1) zum Durchführen von Funkkommunikation mit einem Funkkommunikationsendgerät; und eine Steuerstation (2), die mit der Basisstation über eine optische Übertragungsleitung verbunden ist, die Basisstation umfassend: eine Antenne variabler Richtung, die eine Vielzahl von Antennenelementen (4a–4d) umfasst und die eine Richtcharakteristik in Übereinstimmung mit einer Position des Funkkommunikationsendgerätes ändern kann; erstes basisstationsseitiges Frequenzkonvertierungsmittel (7a–7d, 8a–8d), konfiguriert, empfangene Signal, die von dem Funkkommunikationsendgerät über die Vielzahl von Antennenelementen empfangen werden, Frequenzkonvertierung zu unterschiedlichen Bändern zu unterziehen; Teilträger-Multiplex-Signalgenerierungsmittel (9), konfiguriert, eine Vielzahl von Signalen, die durch das erste basisstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel Frequenzkonvertierung unterzogen sind, zu kombinieren, um ein Teilträger-Multiplexsignal zu generieren; und basisstationsseitiges Übertragungsmittel (10), konfiguriert, optische Signale, die generiert werden durch Durchführen optischer Modulation mit Bezug auf das Teil träger-Multiplexsignal zu der Steuerstation über die optische Übertragungsleitung zu übertragen, die Steuerstation umfassend: ein erstes optisches/elektrisches Konvertierungsmittel (11), konfiguriert, das optische Signal, das von der Basisstation übertragen wird, in ein elektrisches Signal zu konvertieren; ein erstes Verzweigungsmittel (12), konfiguriert, das elektrische Signal in eine Vielzahl von Signalen entsprechend den Signalen zu verzweigen, die durch die Vielzahl von Antennenelementen empfangen werden; steuerstationsseitiges Frequenzkonvertierungsmittel (14a–14d, 15a–15d), konfiguriert, die Frequenzkonvertierung durchzuführen, um die Signale des gleichen Frequenzbandes für jedes der verzweigten Signale zu erhalten; Strahlenkalkulationsmittel (16), konfiguriert, einen Gewichtungskoeffizienten zu erhalten, um Richtcharakteristik der Vielzahl von Antennenelementen zu steuern; Gewichtungsmittel (17a–17d), konfiguriert, Gewichtung durchzuführen mit Bezug auf die verzweigten Signale, deren Frequenzen durch das steuerstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel konvertiert wurden basierend auf dem Gewichtungskoeffizienten; Kombinatorenmittel (18), konfiguriert, die Gewichtungssignale zu kombinieren; und Empfangssignalgenerierungsmittel (19), konfiguriert, die kombinierten Signale zu demodulieren, um ein empfangenes Signal zu generieren.
Ein Funkkommunikationssystem, umfassend eine Basisstation (1), enthaltend eine Antenne variabler Richtung, die eine Vielzahl von Antennenelementen (4a–4d) hat und die Richtcharakteristik in Übereinstimmung mit einer Position eines Funkkommunikationsendgerätes ändern kann; und eine Steuerstation (2), die mit der Basisstation über eine optische Übertragungsleitung verbunden ist, die Steuerstation umfassend: steuerstationsseitiges Verzweigungsmittel (42), konfiguriert, ein Signal zu verzweigen, das mit einem übertragenen Signal korreliert ist, das zu dem Funkkommunikationsendgerät von der Antenne variabler Richtung übertragen wird für die Vielzahl von Antennenelementen; Gewichtungsmittel (43a–43d), konfiguriert zu gewichten basierend auf einem Gewichtssteuersignal für die Signale der jeweiligen Antennenelemente in Bezug auf das übertragene Signal, das von der Antenne variabler Richtung zu dem Funkkommunikationsendgerät übertragen wird; steuerstationsseitiges Frequenzkonvertierungsmittel (44a–44d, 45a, 45d), konfiguriert, Frequenzen der Signale, die durch das Gewichtungsmittel gewichtet sind, zu jeweiligen unterschiedlichen Bändern zu konvertieren; Teilträger-Multiplexsignal-Generierungsmittel (46), konfiguriert, die jeweiligen Signale zu kombinieren, die zu den jeweiligen Bändern konvertiert sind, die der Frequenzkonvertierung durch das steuerstationsseitige Fre quenzkonvertierungsmittel unterzogen werden, um ein Teilträger-Multiplexsignal zu generieren; und Übertragungsmittel (47), konfiguriert, optische Signale, generiert durch Durchführen optischer Modulation mit Bezug auf das Teilträger-Multiplexsignal, zu der Basisstation über die optische Übertragungsleitung zu übertragen, die Basisstation umfassend: basisstationsseitiges Verzweigungsmittel (32), konfiguriert, die optischen Signale, die von der Basisstation über die optische Übertragungsleitung übertragen werden, zu elektrischen Signalen zu konvertieren, und die elektrischen Signale für die Vielzahl von Antennenelementen zu verzweigen; und basisstationsseitiges Frequenzkonvertierungsmittel (33a–33d, 34a–34d), konfiguriert, die jeweiligen Signale, die durch das basisstationsseitige Verzweigungsmittel verzweigt werden, zu den Signalen des gleichen Frequenzbandes zu unterwerfen, wobei die Vielzahl von Antennenelementen die jeweiligen Signale, die der Frequenzkonvertierung durch das basisstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel unterzogen werden, zu dem Funkkommunikationsendgerät übertragen.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die Basisstation ferner umfasst: einen ersten lokalen Oszillator (6) zum Zuführen eines ersten Bezugssignals als einen Frequenzkonvertierungsbezug zu dem ersten basisstationsseitigen Frequenzkonvertierungsmittel, wobei die Steuerstation ferner umfasst: einen zweiten lokalen Oszillator (13) zum Zuführen eines zweiten Bezugssignals als den Frequenzkonvertierungsbezug zu dem steuerstationsseitigen Frequenzkonvertierungsmittel, und der zweite lokale Oszillator das zweite Bezugssignal ausgibt, das eine vorbestimmte Phasenbeziehung mit dem ersten Bezugssignal hat, sodass die steuerstationsseitigen Frequenzkonvertierungsmittel das Signal ausgeben, wobei eine relative Phasendifferenz unter den jeweiligen empfangen Signalen der Vielzahl von Antennenelementen aufrechterhalten wird.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 2, wobei die Basisstation ferner umfasst: einen ersten lokalen Oszillator zum Zuführen eines ersten Bezugssignals als einen Frequenzkonvertierungsbezug zu dem basisstationsseitigen Frequenzkonvertierungsmittel, wobei die Steuerstation ferner umfasst: einen zweiten lokalen Oszillator zum Zuführen eines zweiten Bezugssignals als den Frequenzkonvertierungsbezug zu dem steuerstationsseitigen Frequenzkonvertierungsmittel, und der zweite lokale Oszillator das zweite Bezugssignal ausgibt, das eine vorbestimmte Phasenbeziehung mit dem ersten Bezugssignal hat, sodass die steuerstationsseitigen Frequenzkonvertierungsmittel das Signal ausgeben, wobei eine relative Phasendifferenz unter den jeweiligen über tragenen Signalen der Vielzahl von Antennenelementen aufrechterhalten wird.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die Basisstation umfasst: Bezugssignalgenerierungsmittel (6), konfiguriert, ein Bezugssignal zu generieren; und Bezugssignalübertragungsmittel, konfiguriert, das generierte Bezugssignal zum Überlagern des Bezugssignals auf das Teilträger-Multiplexsignal und Übertragen des Signals zu der Steuerstation direkt zu übertragen, und das erste basisstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel und das steuerstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel die Frequenzkonvertierung basierend auf dem gleichen Bezugssignal durchführen, das durch das Bezugssignalgenerierungsmittel generiert wird.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 2, wobei die Steuerstation umfasst: Bezugssignalgenerierungsmittel (13), konfiguriert, ein Bezugssignal zu generieren; und Bezugssignalübertragungsmittel (80), konfiguriert, das generierte Bezugssignal zum Überlagern des Bezugssignals auf das Teilträger-Multiplexsignal und Übertragen des Signals zu der Basisstation direkt zu übertragen, und das basisstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel und das steuerstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel die Frequenzkonvertierung basierend auf dem gleichen Be zugssignal durchführen, das durch das Bezugssignalgenerierungsmittel generiert wird.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerstation umfasst: Additionsmittel (50), konfiguriert, ein Signal, das mit dem übertragenen Signal korreliert ist, das zu dem Funkkommunikationsendgerät von der Antenne variabler Richtung übertragen wird, und ein Signal, das mit dem Gewichtungskoeffizienten korreliert ist, zu überlagern; und steuerstationsseitiges Übertragungsmittel (47), konfiguriert, das Signal, das durch das Additionsmittel überlagert wird, zu der Basisstation zu übertragen, wobei die Basisstation umfasst: ein zweites Verzweigungsmittel (32), konfiguriert, das Signal, das mit dem übertragenen Signal korreliert ist, das in dem Signal enthalten ist, das von der Steuerstation übertragen wird, zu der gleichen Zahl wie die Zahl der Antennenelemente zu verzweigen, und ein Gewichtungssteuersignal zu erfassen, das mit dem Gewichtungskoeffizienten korreliert ist; und basisstationsseitiges Gewichtungsmittel (43a–43d), konfiguriert, die Signale zu gewichten, die mit dem übertragenen Signal korreliert sind, das durch das zweite Verzweigungsmittel verzweigt wird, basierend auf dem Gewichtungssteuersignal; wobei die Antennenelemente die jeweiligen Signale, die dem basisstationsseitigen Gewichtungsmittel unterzogen werden, zu den Funkkommunikationsendgeräten übertragen.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die Basisstation umfasst: ein zweites optisches/elektrisches Konvertierungsmittel (31), konfiguriert, ein optisches Signal, das von der Steuerstation über die Übertragungsleitung übertragen wird, zu einem elektrischen Signal zu konvertieren; Trennungsmittel (122), konfiguriert, das elektrische Signal, konvertiert durch das zweite optische/elektrische Konvertierungsmittel zu dem übertragenen Signal für das Funkkommunikationsendgerät und ein Strahlensteuersignal zum Steuern des Ausstrahlungsstrahlenmusters der Antenne variabler Richtung zu trennen; Antennensteuermittel (123), konfiguriert, das Ausstrahlungsstrahlenmuster eines Übertragungs-/Empfangsstrahls der Antenne variabler Richtung basierend auf dem Strahlensteuersignal zu steuern; ein zweites basisstationsseitiges Übertragungsfrequenzkonvertierungsmittel (202), konfiguriert, die übertragenen Signale für das Funkkommunikationsendgerät, die durch das Trennungsmittel getrennt werden, zu einem Funkfrequenzsignal zu konvertieren, und Funkübertragungssteuermittel (32), konfiguriert, Übertragungssignale, die durch das zweite basisstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel zugeführt werden für das Funkkommunikationsendgerät über die Antenne variabler Richtung zu dem Funkkommunikationsendgerät zu übertragen; wobei die Steuerstation umfasst: Pegelerfassungsmittel (124), konfiguriert, eine maximale Intensität und/oder eine Intensitätsverteilung der Signale zu erfassen, die der Frequenzkonvertierung durch das steuerstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel unterzogen werden, und Generieren des Strahlensteuersignals basierend auf dem Erfassungsergebnis; steuerstationsseitiges Frequenzmultiplexmittel (46), konfiguriert, das übertragene Signal für das Funkkommunikationsendgerät und das Strahlensteuersignal zu multiplexen; und elektrisches/optisches Konvertierungsmittel (47), konfiguriert, das Signal, das durch das steuerstationsseitige Frequenzmultiplexmittel multiplext wird, optisch zu modulieren, um ein erstes optisches Signal zu generieren, und das erste optische Signal zu der Basisstation über die optische Übertragungsleitung zu übertragen.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 8, wobei die Basisstation umfasst: Empfangssignalauswahlmittel (127), konfiguriert, einige Signale von den Signalen, die mit den jeweiligen empfangenen Signalen korreliert sind, die von dem Funkkommunikationsendgerät über die Vielzahl von Antennenelementen empfangen werden, basierend auf dem Strahlensteuersignal auszuwählen, wobei das Teilträger-Multiplexsignal-Generierungsmittel konfiguriert ist, nur die Signale zu multiplexen, die durch das Empfangssignalauswahlmittel ausgewählt werden.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die Basisstation die Antenne variabler Richtung umfasst, die aus ersten bis n-ten Antennenelementen gebildet wird (n ist eine positive ganze Zahl), mindestens eine von der Basisstation und der Steuerstation umfasst Phasenkompensationsmittel (66a–66d), konfiguriert, einen Phasenschwankungsbetrag zu kompensieren, generiert durch einen S-ignalausbreitungspfad zwischen der Basisstation und der Steuerstation, und eine Signalverarbeitung auf der Seite der Basisstation und der Steuerstation, und die Phasenkompensationsmittel eine Beziehung herstellen Φ1 + 2m1π = Φ2 + 2m2π = Φ3 + 2m3π = ... = Φπ + 2mnπ (m1, ..., mit sind ganze Zahlen) in jeweiligen Phasenänderungsbeträgen Φ1 bis Φn in Blöcken der Antennenelemente, aufgestellt in der Basisstation, und der Gewichtungsmittel, aufgestellt in der Steuerstation, mit Bezug auf das empfangene Signal der Antenne variabler Richtung.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 2, wobei die Basisstation die Antenne variabler Richtung umfasst, die aus ersten bis n-ten Antennenelementen gebildet wird (n ist eine positive Zahl), mindestens eine der Basisstation und der Steuerstation umfasst Phasenkompensationsmittel (66a–66d), konfiguriert, einen Phasenschwankungsbetrag zu kompensieren, generiert durch einen Signalausbreitungspfad zwischen der Basisstation und der Steuerstation, und eine Signalverarbeitung auf der Seite der Basisstation und der Steuerstation, und das Phasenkompensationsmittel eine Beziehung herstellt Φ1 + 2m1π = Φ2 + 2m2π = Φ3 + 2m3π = ... =Φn + 2mnπ(m1, ..., mit sind ganze Zahlen) in jeweiligen Phasenänderungsbeträgen Φ1 bis Φn in Blöcken der Antennenelemente, aufgestellt in der Basisstation, und der Gewichtungsmittel, aufgestellt in der Steuerstation, mit Bezug auf das übertragene Signal zu der Antenne variabler Richtung.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 2, wobei das steuerstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel konfiguriert ist, ein frequenzkonvertiertes Signal zu generieren, erhalten durch Konvertieren der Signale, die durch das Gewichtungsmittel gewichtet sind, zu Frequenzen, die sich voneinander unterscheiden, basierend auf einer Vielzahl von lokalen Oszillationssignalen mit Frequenzen, die sich voneinander unterscheiden; und das Teilträger-Multiplexsignal-Generierungsmittel konfiguriert ist, das Teilträger-Multiplexsignal zu generieren, erhalten durch Multiplexen des frequenzkonvertierten Signals und der Vielzahl von lokalen Oszillationssignalen.
Das Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, die Basisstation ferner umfassend ein zweites basisstationsseitiges Frequenzkonvertierungsmittel (6181–618n), konfiguriert, ein frequenzkonvertiertes Signal zu generieren, erhalten durch Konvertieren der Signale, die durch das Gewichtungsmittel (17a–17d) gewichtet werden, zu einer gemeinsamen Frequenz basierend auf einer Vielzahl von lokalen Oszillationssignalen (7081 bis 708n) mit Frequenzen, die sich voneinander unterscheiden; und das Teilträger-Multiplexsignal-Generierungsmittel (640) konfiguriert ist, das Teilträger-Multiplexsignal zu generieren, erhalten durch Multiplexen der Signale, die durch das erste basisstationsseitige Frequenzkonvertierungsmittel (6291–629n) frequenz-konvertiert werden, und der Vielzahl von lokalen Oszillationssignalen.