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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Gruppenantennenkalibriervorrichtung
zur Verwendung in einer Funkbasisstation und dergleichen.
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Beschreibung der verwandten
Technik:
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Damit
eine Vorrichtung zur Bildung eines digitalen Strahls einen genauen Übertragungsstrahl
bildet, ist es erforderlich, die Phasencharakteristika und Amplitudencharakteristika
von entsprechenden Antennenelementen emittierten Signalen einheitlich
zu machen.
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5 ist
ein Blockdiagramm einer herkömmlichen
Gruppenantennenkalibriervorrichtung.
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Die
Gruppenantennenkalibriervorrichtung gemäß der herkömmlichen Technik umfasst Strahlformer 13 jeweils
für Benutzer
1 bis N, einen Benutzersignalmultiplexabschnitt 12, Multiplizierer 10,
Addierer 5, Sender 3, Kuppler 17, Antennen 1,
einen Leistungssynthetisierer 18, einen Empfänger 7,
einen Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 und einen Kalibriersignalgenerator 4.
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Jeder
Strahlformer 13 bildet einen Strahl mit einer Richtcharakteristik
für jeden
Benutzer. Der Benutzersignalmultiplexabschnitt 12 multiplext
die Strahlen für
die entsprechenden Benutzer 1 bis N und gibt Benutzermultiplexsignale
jeweils für
sechs Übertragungssysstemene
aus. Jeder Multiplizierer 10 multipliziert das Benutzermultiplexsignal
mit einem entsprechenden Kalibrierfaktor. Der Kalibriersignalgenerator 4 erzeugt
eine Kalibriersignal, das jedem Benutzermultiplexsignal entspricht.
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Jeder
Addierer 5 addiert das entsprechende Kalibriersignal zu
dem entsprechenden mit dem Kalibrierfaktor multiplizierten Benutzermultiplexsignal.
Jeder Sender 3 überträgt das entsprechende
Benutzermultiplexsignal, das mit dem entsprechenden Kalibrierfaktor
multipliziert ist und zu dem das entsprechende Kalibriersignal addiert
ist. Der Koppler 17 zweigt einen Teil jedes Übertragungssignals
ab und führt
das abgezweigte Signal zu dem Leistungssynthetisierer 18 und
das restliche Signal zu der Antenne 1. Jede Antenne 1 überträgt das von
dem Koppler 17 zugeführte
Signal.
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Der
Leistungsynthetisierer 18 synthetisiert die Leistungen
der Signale, die von den sechs Kopplern 17 zugeführt werden.
Der Empfänger 7 empfängt die
leistungssynthetisierten Signale. Der Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 berechnet
einen Kalibrierfaktor für
jedes Benutzermultiplexsignal auf der Grundlage des von dem Empfänger 7 empfangenen
Signals und führt
den berechneten Kalibrierfaktor dem entsprechenden Multiplizierer 10 zu.
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Die
Kalibriersignale haben solche Signalmuster, dass sie zwischen den Übertragungssystemen
orthogonal zueinander sind. Aufgrund davon führt der Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 einen
Korrelationsprozess für
die von dem Leistungssynthetisierer 18 synthetisierten
und empfangenen Signale durch, wodurch die Phasen und Amplituden
der Kalibriersignale für
die entsprechenden Antennenelemente gemessen werden können. Der
Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 berechnet auch die
Kalibrierfaktoren der entsprechenden Übertragungssysteme auf der
Grundlage der gemessenen Phasen und Amplituden.
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Die
oben genannte herkömmliche
Gruppenantennenkalibriervorrichtung hat dahingehend einen Nachteil,
als Fluktuationen in den Charakteristika der Koppler 17 und
der Antennenelemente 1-1 bis 1-6 nicht korrigiert
werden können.
Auch wenn die herkömmliche
Gruppenantennenkalibriervorrichtung die Charakteristika der Koppler 17 und
der Antennenelemente 1-1 bis 1-6 vorab messen
und die Fluktuationen unter Verwendung einer Tabelle korrigie ren
kann, erfordert die Vorrichtung nachteiliger Weise ferner eine hohe
Genauigkeit bei Messung und Stabilität der Charakteristika. Zusätzlich ist
es notwendig, die Koppler 17 in der Nähe der entsprechenden Antennenelemente 1-1 bis 1-6 anzuordnen,
um eine Fluktuation in den Charakteristika von Kabeln zu unterdrücken, die
die Koppler 17 mit den Antennenelementen 1-1 bis 1-6 verbinden.
Um dies zu erreichen, hat jeder Koppler 17 eine wasserdichte
Struktur, was dazu führt,
dass die Koppler in nachteiliger Weise teuer werden.
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Um
diese Nachteile zu beseitigen, ist herkömmlicherweise ein Verfahren,
das für
eine Vorrichtung, die wie in 6 aufgebaut
ist, ausgelegt ist, vorgeschlagen worden. Nämlich eine Station 19 zum
Empfang von Kalibriersignalen, die einen Empfänger 7 aufweist, und
ein Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 ist in Sichtweite
angeordnet. Der Empfänger 7 empfängt Kalibriersignale,
die von Gruppenantenne 1-1 bis 1-6 der Basisstation übertragen
werden und Signalmuster orthogonal zueinander haben. Der Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 berechnet
Kalibrierfaktoren, indem die Phasen und Amplituden der entsprechenden
Signale gemessen werden. Bei dieser Konfiguration ist es jedoch
erforderlich, den erhaltenen Kalibrierfaktor dem Kalibrierfaktorempfangsabschnitt 20 jeder
Basisstation über
ein Kabel oder ein Funkkommunikationsmittel mitzuteilen. Folglich
wird das System in nachteiliger Weise kompliziert und teuer. Ferner
ist es in nachteiliger Weise erforderlich, die Kalibriersignalempfangsstation 19 in
Sichtweite der Basisstation anzuordnen. Im Übrigen ist es in nachteiliger
Weise erforderlich, die genauen Positionsverhältnisse zwischen den Basisstationen
und der Signal erzeugenden Station zu ermitteln.
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DE 199 48 039 A1 offenbarte
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines Antennenbereichs,
die technologischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung darstellen.
Diese Vorrichtung umfasst eine Einrichtung, um Kalibriersignale
zu erzeugen, die relativ zueinander orthogonal sind. Die Kalibriersignale
als Solche werden verwendet, um Übertragungssignale
zu kalibrieren. Entsprechende Schritte sind von dem Verfahren umfasst.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben genannten
Nachteile zu lösen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gruppenantennenkalibriervorrichtung,
die eine einfache Konfiguration hat und nicht teuer ist, wobei gleichzeitig
eine genaue Kalibrierung einer Gruppenantenne gewährleistet ist,
und ein Gruppenantennenkalibrierverfahren dafür bereit zu stellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Gruppenantennenkalibriervorrichtung gemäß Anspruch
1 bereitgestellt, die umfasst: eine Zufuhreinrichtung, um ursprüngliche
Kalibriersignale einer Mehrzahl von Antennenelementen zuzuführen, die
eine Gruppenantenne bilden, wobei die ursprünglichen Kalibriesignale zwischen
den Antennenelementen orthogonal zueinander sind; eine Phasen- und Amplitudencharakteristikberechnungseinrichtung,
um Korrelationen zwischen Kalibriersignalen, die von dem Antennenelementen
emittiert und von den benachtbarten Antennenelementen empfangen
werden, und den ursprünglichen
Kalibriersignalen zu berechnen, die mit den empfangenen Kalibriersignalen
in Beziehung stehen; eine Relativkalibrierfaktorberechnungseinrichtung,
um auf der Grundlage von Phasen- und Amplitudencharakteristika der
entsprechenden Antennenelemente einen relativen Kalibrierfaktor
für alle
Antennenelemente zu ermitteln, die die Gruppenantenne bilden; und
eine Kalibriereinrichtung, um auf der Grundlage des relativen Kalibrierfaktors Übertragungssignale
zu kalibrieren, die den entsprechenden Antennenelementen zuzuführen sind.
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Bei
der Gruppenantennenkalibriervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
können
die die Gruppenantenne bildenden Antennenelemente in eine erste
Gruppe und eine zweite Gruppe klassifiziert sein, wobei die Relativkalibrierfaktorberechnungseinrichtung
umfasst: eine erste Relativkalibrierfaktorberechnungseinrichtung,
um einen relativen Kalibrierfaktor für alle Anten nenelemente, die
zu der ersten Gruppe gehören,
auf der Grundlage der Phasen- und Ampluitudencharakteristika aller
Antennenelemente der ersten Gruppe zu erhalten; eine zweite Kalibrierfaktorberechnungseinrichtung,
um einen relativen Kalibrierfaktor für alle Antennenelemente, die
zu der zweiten Gruppe gehören,
auf der Grundlage der Phasen- und Amplitudencharakteristika aller
Antennenelemente der zweiten Gruppe zu erhalten; eine dritte Relativkalibrierfaktorberechnungseinrichtung,
um einen relativen Kalibrierfaktor zwischen der ersten Gruppe und
der zweiten Gruppe auf der Grundlage der Phasen- und Amplitudencharakteristika
von einem der Antennenelemente, die zu der ersten Gruppe gehören, und
der Phasen- und Amplitudencharakteristika eines der Antennenelemente
zu erhalten, die zu der zweiten Gruppe gehören; und eine vierte Relativkalibrierfaktorberechnungseinrichtung,
um einen relativen Kalibrierfaktor für alle Antennenelemente, die
die Gruppenantenne bilden, auf der Grundlage des relativen Kalibrierfaktors
für alle
der Antennenelemente, die zur ersten Gruppe gehören, des relativen Kalibrierfaktors
für alle
der Antennenelemente, die zu der zweiten Gruppe gehören, und
des relativen Kalibrierfaktors zwischen der ersten Gruppe und der
zweiten Gruppe zu erhalten.
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Die
Gruppenantennenkalibriervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
kann umfassen: eine Synthetisiereinrichtung, um das von einem der
Antennenelemente, die zu der ersten Gruppe gehören, empfangene Kalibriersignal
mit dem Kalibriersignal, das von dem einen Antennenelement, das
zu der ersten Gruppe gehört,
von dem einen Antennenelement, das zu der zweiten Gruppe gehört, empfangen
wird, zu synthetisieren, wobei der relative Kalibrierfaktor zwischen
der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe auf der Grundlage der Phasen-
und Amplitudencharakteristik erhalten werden kann, die von der Phasen-
und Amplitudencharakteristikberechnungseinrichtung auf der Grundlage
des synthetisierten Kalibriersignals erhalten wird.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen,
stellte die folgende Erfindung ferner ein Gruppenantennenkalibrierverfahren
gemäß Anspruch
4 bereit.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Gruppenantennenkalibriervorrichtung
bei einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Blockdiagramm, das die bedeutsamen Abschnitte der in 1 gezeigten
Kalibriervorrichtung und den Betrieb derselben zeigt;
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3 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Gruppenantennenkalibriervorrichtung
bei der anderen Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 ist
ein Blockdiagramm, das die bedeutsamen Abschnitte der Kalibriervorrichtung
bei der anderen Ausführungform
und den Betrieb derselben zeigt;
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5 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Gruppenantennenkalibriervorrichtung
gemäß der ersten
herkömmlichen
Technik zeigt; und
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6 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration der Gruppenantennenkalibriervorrichtung
gemäß der zweiten
herkömmlichen
Technik zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden im einzelnen unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Gruppenantennenkalibriervorrichtung
bei einer Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Bezugnehmend
auf 1, umfasst die Gruppenantennenkalibriervorrichtung
bei dieser Ausführungsform
einen Kalibriersignalge nerator 4, der Kalibriersignale
erzeugt, um die Phasencharakteristika und Amplitudencharakteristika
von Signalen einheitlich zu machen, die von Antennenelementen 1-1 bis 1-6 emittiert
werden, die eine linear angeordnete Gruppenantenne bilden, Addierer 5,
die die Kalibriersignale zu entsprechenden Benutzermultiplexsignalen
addieren, Zirkulatoren 6, die elektromagnetisch eingekoppelte
Signale von den benachbarten Antennenelementen abrufen, einen Empfänger 7,
der die von den entsprechenden Zirkulatoren 6 abgerufenen
Signale empfangen, einen RF-Schalter, der die Eingangssignalen des
Empfängers 7 schaltet, einen
Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9, der ein Kalibriersignal
von dem Ausgang des Empfängers 7 detektiert
und einen Kalibrierfaktor berechnet, Multiplizierer 10,
die die Benutzermultiplexsignale mit den von dem Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 berechneten
Kalibrierfaktoren multipliziert, und einen Leistungssynthetisierer 11,
der die elektromagnetisch eingekoppelten Signale von den Antennenelementen
benachbart zu den Antennenelementen 1-1 und 1-6 an
beiden Enden der linearen Gruppenantenne synthetisiert. Entsprechende Übertragungssysteme
umfassen es, orthogonale Signalmuster zu verwenden, die keine Korrelation
zueinander haben.
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Ein
Kalibrierverfahren bei dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme
auf 2 beschrieben. Kalibriersignale C1 bis C6 sind
orthogonal zueinander. Die Kalibriersignale C1 bis C6 werden auf
die Benutzermultiplexsignale bei einer gleichen Amplitude und mit
einer gleichen Phase überlagert
und in die Sender 3 eingegeben und von den Antennenelementen 1-1 bis 1-6 übertragen.
Die Kalibriersignale C1 bis C6 können
ohne die Beeinträchtigung
der Benutzermultiplexsignale abgerufen werden, indem die Benutzermultiplexsignale Frequenzmultiplex
(FDM; engl.: frequency division multiplexing), Zeitmultiplex (TDM;
engl.: time division multiplexing) oder Codemultiplex (CDM; engl.:
code division multiplexing) unterworfen werden. Indem Signalmuster,
die orthogonal zueinander sind und keine Korrelation zueinander
haben, verwendet werden, können
ferner die entsprechenden Kalibriersignale C1 bis C6 unabhängig voneinander
abgerufen werden.
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Nun
wird das Kalibrierverfahren beschrieben, wobei lediglich den Kalibriersignalen
Aufmerksamkeit geschenkt wird. Die Kalibriersignale C1 und C3, die
von den Antennenelementen 1-1 bzw. 1-3 übertragen
werden, werden von dem Antennenelement 1-2 aufgrund der
elektromagnetischen Kopplung zwischen den Antennenelementen empfangen.
Die empfangenen Signale C1 + C3 werden von dem Zirkulator 6 abgerufen
und in den Anschluss P1 des RF-Schalters 8 eingegeben.
Auf gleiche Weise werden die Signale C2 + C4, C3 + C5 und C4 + C6
in den Anschluss P2, den Anschluss P3 bzw. den Anschluss P4 des
RF-Schaltes 8 eingegeben. Wegen der elektromagnetischen
Kopplung wird das Kalibriersignal C2 von dem Zirkulator 6 des
Antennenelements 1-1 abgerufen und wird das Kalibriersignal
C5 von dem Zirkulator 6 des Antennenelements 1-6 abgerufen.
Diese Kalibriersignale C2 und C5 werden durch den Leistungssynthetisierer 11 miteinander
synthetisiert und in den Anschluss P5 des RF-Schalters 8 eingegeben.
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Die
Anschlüsse
des RF-Schalters 8 werden sequentiell gewechselt, die Eingangssignale
der Anschlüsse
P1 bis P5 werden demoduliert und von dem Empfänger 7 in Basisbandsignale
umgewandelt. Der Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 misst
die Phasen und Amplituden der entsprechenden Kalibriersignale und
berechnet Kalibrierfaktoren. Wenn der Anschluss P1 mit dem Empfänger 7 verbunden
ist, werden die Kalibriersignale C1 + C3 von dem Empfänger 7 empfangen.
Die Kalibriersignale C1 und C3 haben Signalmuster, die orthogonal
zueinander sind und keine Korrelation zueinander haben. Aufgrund
davon wird auf der Grundlage der entsprechenden Signalmuster eine
Korrelationsverarbeitung durchgeführt, wodurch die Phasen und Amplituden
der Kalibriersignale C1 und C3 erhalten werden und ein Faktor erhalten
wird, um die Amplituden und Phasen der Signale C1 und C3 einheitlich
zu machen. Indem der Anschluss des RF-Schalters 8 gewechselt
wird, werden auf gleiche Weise Faktoren erhalten, um die Amplituden
und Phasen der Signale C2 und C4, diejenigen der Signale C3 und
C5, diejenigen der Signale C4 und C6 und diejenigen der Signale
C2 und C5 einheitlich zu machen. Indem die auf diese Weise erhaltenen
Faktoren verwendet werden, wird ein Kalibrierfaktor erhalten, um
die Phasen und Amplituden aller Kalibrier signale C1 bis C6 einheitlich
zu machen. Weil die Kalibriersignale C1 bis C6 in die entsprechenden
Sender 3 bei der gleichen Amplitude und mit der gleichen Phase
eingegeben werden, geben die gemessen Amplituden und Phasen von
C1 bis C6 Fluktuationen der Amplituden- und Phasencharakteristika
der entsprechenden Antennenelemente und Kabel an. Indem die von den
gemessenen Werten erhaltenen Kalibrierfaktoren mit den Eingangssignalen
multipliziert werden, ist es dem entsprechend möglich, die Amplituden- und
Phasencharakteristika der entsprechenden Übertragungssysteme einheitlich
zu machen.
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Die
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 zeigt
die Konfiguration einer Basisstation eines CDMA-Kommunikationssystems,
das eine lineare Gruppenantenne verwendet. Das Übertragungssignal jedes Benutzers
wird von dem Strahlformer 13 des Benutzers einer komplexen
Wichtung unterworfen, wodurch ein von dem Antennenelement für den Benutzer
zu übertragendes
Signal erzeugt wird. Das von dem Strahlformer 13 erzeugte Übertragungssignal
des Antennenelements wird von dem Spreizer 15 eines Codemultiplexabschnitts 14 gespreizt
und die gespreizten Signale aller Benutzer werden von einem Signalsynthetisierer 16 für jedes
Antennenelement multipliziert.
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Die
gespreizten Multiplexsignale jedes Antennenelements, das von dem
Codemultiplexabschnitt 14 ausgegeben wird, wird mit dem
Kalibrierfaktor, der von dem Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 berechnet wird,
von dem Multiplizierer multipliziert. Das Kalibriersignal, das von
dem Kalibriersignalgenerator 4 erzeugt wird, wird von dem
Addierer 5 zu jedem multiplizierten Signal addiert, das
Signal mit hinzuaddiertem Kalibriersignal wird von dem Sender 3 moduliert
und von jedem der Antennenelemente 1-1 bis 1-6 emittiert.
Orthogonale Signalmuster, die keine Korrelation zueinander haben,
werden von dem Kalibriersignalgenerator 4 erzeugt und den
entsprechenden Antennenelementen 1-1 bis 1-6 hinzugefügt.
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Ein
Teil des von jedem Antennenelements emittierten RF-Signals wird
elektromagnetisch mit den benachbarten Antennenelementen gekoppelt
und von den Zirkulatoren 6 der benachbarten Antennenelemente abgerufen.
Durch Umschalten des RF-Schalters 8 können die eingekoppelten Signale
von den benachbarten Antennenelementen nacheinander von dem Empfänger 7 empfangen
werden.
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Die
von dem Empfänger 7 empfangenen
Signale werden demoduliert und dann in digitale Basisbandsignale
umgewandelt. Der Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 berechnet
Kalibrierfaktoren, um die Phasen- und Amplitudencharakteristika
der Übertragungssysteme
der entsprechenden Antennenelemente zu korrigieren. Weil der Empfänger 7 keine
inverse Spreizung durchführt,
werden die gespreizten Benutzermultiplexsignale unterdrückt und
nur die Kalibriersignale können
abgerufen werden.
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Der
Betrieb dieser Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Die von den entsprechenden Antennenelementen 1-1 bis 1-6 emittierten
Signale erhalten Fluktuationen in den Charakteristika des Senders,
der Antennenelemente 1-1 bis 1-6, der Zirkulatoren 6 und
der Verbindungskabel, wobei diese Signale wie folgt ausgedrückt werden
können: xi =
(Ci(t)·Ui(t))·ai(t)exp(jϕi(t)) (1)wobei
- C1(t):
- Kalibierisignal eines
Antennenelements 1 – i
- Ui(t):
- gespreiztes Benutzermultiplexsignal
- ai:
- Amplitudenfluktuation
eines Übertragungssystems
eines Antennenelements 1 – i
- φi:
- Phasenfluktuation
eines Übertragungssystems
eines Antennenelements 1 – i
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Die Übertragungssignale
von den benachbarten Antennenelementen an beiden Seiten werden elektromagnetisch
in das Antennenelement 1 – i
(i = 2 bis 5) eingekoppelt, wodurch Signale xi-1(t)
+ xi+1(t) von dem Zirkulator 6 des
Antennenelements 1-i abgerufen und über den RF-Schalter 8 von
dem Empfänger 7 empfangen
werden. Die Kalibriersignale C1 bis C6 sind Signale, die nicht gespreizt
werden, die gespreizten Benutzermultiplexsignale sind Signale, die
gespreizt wurden, und der Empfänger 7 führt die
inverse Spreizung nicht durch. Daher werden die gespreizten Benutzermultiplexsignale
unterdrückt
und nur die Kalibriersignale können
von dem Empfänger 7 wie
folgt abgerufen werden: yi(t) = Ci-1(t)·ai-1(t)exp(j·ϕi-1(t))
+ Ci+1(t)·ai+1(t)exp(j·ϕi+#1(t)) (2)
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Die
Kalibriersignale C1 bis C6 verwenden die folgenden orthogonalen
Signalmuster, die keine Korrelation zueinander haben.
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Wenn
die charakteristische Fluktuation jedes Antennenelements langsam
genug ist, so dass man sie mit einem konstanten Wert innerhalb eines
Kalibriersignalmusterzyklus T annähern kann, kann dem entsprechend
eine Komponente C
i+1(t) beseitigt werden
und die Phasen- und Amplitudencharakteristika des Übertragungssystems
des Antennenelements 1 – (i – 1), durch
das ein Kalibriersignalmuster C
i-1(t) hindurchgeht,
können
gemessen werden, indem die Korrelation zwischen dem Kalibriersignal
y
i(t) und dem Kalibriersignalmuster C
i-1(t) erhalten wird:
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Indem
man die Korrelationen zwischen dem Kalibriersignal yi(t)
und dem Kalibriersignalmuster Ci+1(t) erhält, kann
auf gleiche Weise die Komponente Ci+1(t)
beseitigt werden und können
die Phasen- und Amplitudencharakteristika hi+1 des Übertragungssystems
des Antennenelements 1 – (i
+ 1), durch das die Komponente Ci+1(t) hindurchgeht,
gemessen werden.
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Folglich
kann ein Kalibrierfaktor corri-1, um die
Amplituden- und
Phasencharakteristika der Antennenelemente 1 – (i – 1) und 1 – (i + 1) benachbart zu dem
Antennenelement 1 – i
einheitlich zu machen, wie folgt erhalten werden: hi+1(n)
= corri-1(n)·hi-1(n) (5)
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Die
Kalibrierfaktoren der sechs in 2 gezeigten
Antennenelemente werden wie folgt ausgedrückt: h3(n) = corr1(n)·h1(n)
h4(n) =
corr2(n)·h2(n)
h4(n) = corr3(n)·h3(n)
h6(n) =
corr4(n)·h4(n) (6)
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Wie
bei der Konfiguration von 2 gezeigt,
werden die Zirkulatorausgaben der Antennenelemente 1-1 und 1-6 von
dem Leistungssynthetisierer 11 miteinander synthetisiert.
Die Ausgabe des Leistungssynthetisierers 11 wird von dem
Empfänger 7 demoduliert,
wodurch die Signale C2 + C5 abgerufen werden. Der Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 führt auf
der Grundlage der Kalibriersignalmuster mittels des oben genannten
Verfahrens eine Korrelationsverarbeitung durch, wodurch die Amplituden-
und Phasencharakteristika der Kalibriersignale C2 und C5 gemessen
werden können.
Wenn die Amplituden und Phasen des Leistungssynthetisierers 11 und
der entsprechenden Zirkulatoren vorab einheitlich gemacht werden,
kann der Kalibrierfaktor aus den gemessenen Amplituden- und Phasencharakteristika
der Kalibriersignale C2 und C5 wie folgt erhalten werden: h2(n)
= Corr5(n)·h5(n) (7)
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Indem
die durch die Gleichung (6) und (7) erhaltenen Kalibrierfaktoren
verwendet werden, können
die entsprechenden Kalibrier faktoren mit dem Kalibrierfaktor h1 als Bezugsgröße wie folgt ausgedrückt werden: h2(n)
= corr5(n)·h5(n)
= corr5(n)·corr3(n)·corr1(n)·h1(n)
h3(n) =
corr1(n)·h1(n)
h4(n) = corr2(n)·h2(n) = corr2(n)·corr5(n)·corr3(n)·corr1(n)·h1(n)
h5(n) =
corr3(n)·h3(n)
= corr3(n)·corr1(n)·h1(n)
h6(n) =
corr4(n)·h4(n)
= corr4(n)·corr2(n)·corr5(n)·corr3(n)·corr1(h)·h1(n) (8)
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Somit
können
die Kalibrierfaktoren mit dem Antennenelement 1 – i als Bezugsgröße wie folgt
erhalten werden: Corr1(n) = 1
Corr2(n)
= 1/(corr5(n)·corr3(n)·corr1(n))
Corr3(n)
= 1/corr1(n)
Corr4(n)
= 1/corr2(n)·corr5(n)·corr3(n)·corr1(n))
Corr5(n)
= 1/corr3(n)·h3(n)
= corr3(n)·corr1(n))
Corr6(n) = 1/corr4(n)·corr2(n)·corr5(n)·corr3(n)·corr1(n)) (9)
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Ausgaben der Antennenelemente 1-7 und 1-8,
mit denen nicht reflektierende Abschlusseinheiten 2 in 2 verbunden
sind, werden von dem Leistungssynthetisierer 11 synthetisiert.
Die Signale aufgrund der Kopplung der Antennenelemente 1-7 und 1-8 mit
den Antennenelementen 1-1 bzw. 1-6 werden von
dem Empfänger 7 empfangen.
Auf diese Weise werden die Kalibriersignale C1 + C6 abgerufen und
der Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 kann den Kalibrierfaktor
zwischen den Kalibriersignalen C1 und C6 erhalten. Vergleichbar
zu der vorherigen Ausführungsform
werden die Ausgaben der Zirkulatoren 6 der Antennenelemente 1-2 bis 1-5 von
dem Empfänger 7 empfangen,
wodurch die Kalibriersignale C1 + C3, C4 + C2, C3 + C5 und C4 +
C6 abgerufen werden, wobei der Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt 9 Kalibrierfaktoren
für die
entsprechenden Kalibrier signalpaare erhalten kann. Wie im Fall der
vorherigen Ausführungsform
können
die Kalibrierfaktoren mit dem Antennenelement 1-1 als Bezugsgröße wie folgt
erhalten werden: h6 = corr5·h1
h3 = corr1·h1
h4 = corr2·h2
h3 = corr3·h3 = corr3·corr1·h1
h6 = corr4·h4
h4 = corr5/corr4·h1
h2 = corr5/(corr4·corr2)·h1 (10) Corr1 = 1
Corr2 = Corr4·Corr2/Corr5
Corr3
= 1/Corr1
Corr4 = Corr4/Corr5
Corr5 = 1/(Corr3·Corr1)
Corr6
= 1/Corr4 (11)
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Die
vorliegende Erfindung ist für
Basisstationen eines TDMA-Kommunikationssystems
und eines FDMA-Kommunikationssystems anwendbar. Wenn die vorliegende
Erfindung bei dem TDMA-Kommunikationssystem angewendet wird, wird
ein Kalibriersignal eingegeben, indem ein zugeordneter Kalibriersignalzeitschlitz
oder ein leerer Zeitschlitz verwendet wird, und gemessen. Wenn die
vorliegende Erfindung bei dem FDMA-Kommunikationssystem angewendet
wird, wird ein Kalibriersignal eingegeben, indem ein zugeordneter Kalibriersignalfrequenzkanal
oder ein leerer Frequenzkanal verwendet wird, und gemessen.
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Ferner
ist die vorliegende Erfindung bei einer Zirkulargruppenantenne anwendbar,
bei der außer
den nicht reflektierenden Abschlussantennenelementen die Antennenelemente
der in den Ausführungsformen
gezeigten linearen Antenne an einem Umfang angeordnet sind.
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Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform werden außerdem die
von den zwei Antennen 1-1 und 1-5 empfangenen
Signale von dem Leistungssynthetisierer 11 miteinander
synthetisiert und wird das synthetisierte Signal dem RF-Schalter 8 zugeführt. Alternativ
kann die Anzahl von Eingängen
des RF-Schaltes erhöht werden,
ohne dabei den Leistungssynthetisierer 3 bereit zu stellen,
wobei das von dem Antennenelement 1-1 empfangene Signal
und das von dem Antennenelement 1-5 empfangene getrennt
dem RF-Schalter 8 zugeführt werden
können.
In diesem Fall ist es möglich,
die Phasen- und Amplitudencharakteristika der Übertragungssysteme der Antennenelemente
gemäß einer
mit der Gleichung (4) vergleichbaren Gleichung zu erhalten.
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Bei
der in 4 gezeigten Ausführungsform werden die Signale,
die von den zwei Antennenelementen 1-7 und 1-8 empfangen
werden, miteinander von dem Leistungssythetisierer 11 synthetisiert,
und das synthetisierte Signal wird dem RF-Schalter 8 zugeführt. Alternativ
kann die Anzahl von Eingängen
des RF-Schalters
erhöht
werden, ohne dabei den Leistungssynthetisierer 11 bereit
zu stellen, wobei das von dem Antennenelement 1-7 empfangene
Signal und das von dem Antennenelement 1-8 empfangene getrennt
dem RF-Schalter 8 zugeführt
werden können.
In diesem Fall ist es möglich,
die Phasen- und Amplitudencharakteristika der Übertragungssysteme der Antennenelemente
gemäß einer
mit der Gleichung (4) vergleichbaren Gleichung zu erhalten.
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Soweit
beschrieben ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung auf vorteilhafte Weise möglich, Fluktuationen von Amplituden-
und Phasencharakteristika auch einschließlich der Strahlungscharakteristika
der Antennenelemente zu korrigieren, ohne dabei eine externe Kalibriersignalempfangsstation
bereitzustellen.
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Weil
es möglich
ist, die Charakteristika einschließlich sogar derjenigen der
Zirkulatoren zum Abrufen der Kalibriersignale und der Verbindungskabel
ausgehend von den Zirkulatoren zu den Antennenelementen zu kalibrieren,
kann ferner jeder Zirkulator an einer beliebigen Stelle zwischen
dem Sender und dem Antennenelement angeordnet sein. Im Unterschied
zu der herkömmlichen
Technik ist es daher auf vorteilhafte Weise nicht erforderlich,
den Zirkulator in der Nähe
des entsprechenden Antennenelements anzuordnen, um so eine Charakteristikfluktuation
in dem Kabel zwischen dem Koppler zum Abrufen den Kalibriersignals
und dem Antennenelement zu unterdrücken, den Zirkulator mit der
wasserdichten Struktur zu versehen und Kabel bereitzustellen, um
die Kalibriersignale in ein Haus einzuspeisen.
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Ferner
ist es nicht erforderlich, dass die Zirkulatoren zum Abrufen von
Kalibriersignalen außer
den von dem Leistungssynthetisierer synthetisierten Kalibriersignalen
die gleichen Charakteristika aufweisen. Daher ist es auch vorteilhafter
Weise möglich,
kostengünstige
Zirkulatoren zu verwenden.
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Weil
der Leistungssynthetisierer, der erforderlich ist, um Charakteristika
einheitlich zu machen, ein Leistungssynthetisierer mit zwei Zweigen
ist, ist es verglichen mit dem herkömmlichen Leistungssynthetisierer mit
mehreren Zweigen außerdem
in vorteilhafter Weise einfacher, Charakteristika einheitlich zu
machen.
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FIGURENLEGENDE
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1:
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- Beam Former (User1) – Strahlformer (Benutzer 1)
- Beam Former (User 2) – Strahlformer
(Benutzer 2)
- Beam Former (User N) – Strahlformer
(Benutzer N)
- User Signal Multiplexing Section – Abschnitt zum Multiplexen
von Benutzersignalen
- Calibration Factor Calculation Section – Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt
- Calibration Signal Generator – Kalibriersignalgenerator
- TRMTR – Sender
- PWR SYN – Leistungssynthetisierer
- RF Switch – RF-Schalter
- Receiver – Empfänger
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2
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- TRMTR – Sender
- PWR SYN – Leistungssynthetisierer
- RF Switch – RF-Schalter
- Receiver – Empfänger
- Calibration Factor Calculation Section – Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt
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3
-
- Beam Former (User 1) – Strahlformer (Benutzer 1)
- Beam Former (User 2) – Strahlformer
(Benutzer 2)
- Beam Former (User N) – Strahlformer
(Benutzer N)
- SPRDR – Spreizer
- TRMTR – Sender
- PWR SYN – Leistungssynthetisierer
- Calibration Factor Calculation Section – Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt
- Calibration Signal Generator – Kalibriersignalgenerator
- RF-Switch – RF-Schalter
- Receiver – Empfänger
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4
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- TRMTR – Sender
- PWR SYN – Leistungssynthetisierer
- RF Switch – RF-Schalter
- Receiver – Empfänger
- Calibration Factor Calculation Section – Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt
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5
-
- Prior Art – bekannte
Technik
- Beam Former (User 1) – Strahlformer
(Benutzer 1)
- Beam Former (User 2) – Strahlformer
(Benutzer 2)
- Beam Former (User N) – Strahlformer
(Benutzer N)
- User Signal Multiplexing Section – Abschnitt zum Multiplexen
von Benutzersignalen
- Calibration Factor Calculation Section – Kalibrierfaktorberechnungsabschnitt
- Calibration Signal Generator – Kalibriersignalgenerator
- TRMTR – Sender
- Coupler – Koppler
- RF Switch – RF-Schalter
- Receiver – Empfänger
- Power Synthesizer – Leistungssynthetisierer
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6
-
- Prior Art – bekannte
Technik
- Beam Former (User 1) – Strahlformer
(Benutzer 1)
- Beam Former (User 2) – Strahlformer
(Benutzer 2)
- Beam Former (User N) – Strahlformer
(Benutzer N)
- User Signal Multiplexing Section – Abschnitt zum Multiplexen
von Benutzersignalen
- TRMTR – Sender
- Calibration Signal Receiving Station – Kalibriersignalempfangsstation
- Receiver – Empfänger
- Calibration Factor Calculation Section – Kalibrierfaktor
- Calibration Signal Generator – Kalibriersignalgenerator
- Calibration Factor Receiving Station – Kalibrierfaktorempfangsabschnitt
