DE69833685T2

DE69833685T2 - Adaptive gruppenvorrichtung zur phasenkorrektur zur formung einer richtcharakteristik und korrekturverfahren

Info

Publication number: DE69833685T2
Application number: DE69833685T
Authority: DE
Inventors: Toshinori Anpachi-Gun Iinuma
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: JP3389455B2; HK1040834B; CN1337076A; WO2000036701A1; DE69833685D1; AU781463B2; EP1143559B1; CN1181597C; JPH118507A; AU1507599A; HK1040834A1; US7110794B1; EP1143559A4; EP1143559A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine adaptive Anordnung (Array-Vorrichtung), die adaptiv Richtwirkungsmuster für eine Vielzahl von Antennen erzeugt. Eine andere Ausführungsform betrifft ein Ausgleichsverfahren zum Ausgleichen einer Phasenmenge, das beim Erzeugen eines Richtwirkungsmusters verwendet wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Um die Transfereffizienz anzuheben, wurden in den vergangenen Jahren digitale Kommunikationsvorrichtungen entwickelt, die Daten durch Modulieren einer Trägerwelle unter Verwenden eines digitalen Datensignals (Basisbandsignal) übertragen.
Bei der digitalen Kommunikation können Frequenzen effizienter genutzt werden, indem man die Transfergeschwindigkeit erhöht und einzelne Frequenzen in Multikanäle für den Gebrauch durch mehrere Benutzer umwandelt. Das Erhöhen der Transferrate führt jedoch aufgrund von Fading zu Qualitätsverschlechterung.
Eine Anzahl von Techniken, die diesem Problem entgegenwirken, wurde entwickelt. Eine repräsentative Technik ist das adaptive Anordnungsverfahren. Dieses Verfahren erzeugt adaptiv Richtwirkungsmuster, die eine Vielzahl von Antennen verwenden, und erzeugt eine elektromagnetische Welle, so dass sie nur einen spezifizierten Benutzer erreicht. Man betrachtet zuerst eine adaptive Anordnung, die vier Kommunikationsuntersysteme hat, die jeweils einen Übertragungsschaltkreis, einen Empfangsschaltkreis und eine Antenne aufweisen. Getrennte Richtwirkungsmuster für jede Übertragung und jeden Empfang können für jedes Kommunikationsuntersystem erzeugt werden, indem die Verstärkung und die Phase jedes Übertragungsschaltkreises während des Übertragens angepasst werden, und indem die Verstärkung und die Phase jedes Empfangsschaltkreises während des Empfangs angepasst werden. Das adaptive Anordnungsverfahren ist detailliert beschrieben in Adaptive Signal Processing for Spatial Regions and Its Technical Applications (in „Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan") Band J75-B-II Nr. 11, November 1992.
Zum Durchführen bidirektionaler Kommunikation unter Verwenden des adaptiven Anordnungsverfahrens ist es wünschenswert, über Richtwirkungsmuster zu verfügen, die von beiden Vorrichtungen, die in Kommunikation sind, gebildet werden. Wenn das an mobile Kommunikation angewandt wird, machen es die physikalischen Einschränkungen hinsichtlich der Größe der mobilen Geräte und der Anzahl von Antennen, die diese verwenden, effektiv für Mobilgeräte unmöglich, ein Richtwirkungsmuster zu bilden. Daher bildet die Basisstation getrennte Richtwirkungsmuster für die Übertragung und den Empfang. Das bedeutet, dass die Basisstation während des Übertragens ein Richtwirkungsmuster formt, das das gleiche ist wie das ideale Richtwirkungsmuster, das während des Empfangs gebildet wurde, und überträgt Signale.
Dieses adaptive Anordnungsverfahren hat ein Problem darin, dass es für die Basisstation schwierig war, das gleiche Richtwirkungsmuster während des Empfangs und des Übertragens zu bilden. Ein Richtwirkungsmuster wird gebildet, indem die Verstärkung und die Phase für jede Antenne angepasst werden. Wenn die Übertragung jedoch mit der gleichen Phase durchgeführt wird wie die, die während des Empfangs verwendet wurde, existieren Unterschiede in den Ausbreitungskenndaten (insbesondere Phasenverschiebungscharakteristiken) des Empfangsschaltkreises und des Übertragungsschaltkreises. Diese Unterschiede haben das Bilden gleicher Richtwirkungsmuster für den Empfang und die Übertragung be hindert. Die Unterschiede in den Ausbreitungscharakteristiken zwischen dem Übertragungsschaltkreis und dem Empfangsschaltkreis sind auf Unterschiede im Schaltkreisaufbau zurückzuführen. Diese Unterschiede wären immer noch gegenwärtig, wenn der gleiche Schaltkreisaufbau verwendet würde, und zwar aufgrund von Inkonsistenzen in den Schaltkreisbauteilen. Das heißt, dass die Inkonsistenzen in den Charakteristiken aktueller Schaltkreisbauteile zu Inkonsistenzen in Funkschaltkreisen führen, die unter Gebrauch solcher Bauteile gebildet werden.
Das US Patent Nr. 5 546 090 offenbart ein Verfahren und ein Gerät zum Kalibrieren von Antennenanordnungssystemen. Das Gerät umfasst einen tragbaren Transponder und einen Kalibrierungsprozessor. Der Kalibrierungsprozessor erzeugt Kalibrierungsübertragungssignale, die er überträgt, indem er einen Übertragungssignalprozessor und eine Antennenanordnung verwendet. Der Transponder gibt diese Signale als Echo zurück, und sie werden erfasst und verarbeitet, um einen Antennenkalibrierungsvektor zu berechnen.
Die japanische Patentanmeldung Nr. 1 154 604 offenbart eine Mikrowellenanordnungsantenne, die betrieben werden kann, um die Erregungsverteilung eines Strahlungselements durch Messen der Amplitude und der Phasenverschiebung eines Mikrowellensignals aufrechtzuerhalten, das von einem Übertragungs-/Empfangsmodul zu der Strahlungseinheit gesendet wird, wobei es korrigiert wird, so dass es den ursprünglichen Zustand behält.
Das japanische Gebrauchsmuster Nr. 59-45582 offenbart ein System, das betrieben werden kann, um einen Phasenwechselausgleichswert für die Übertragungsschaltkreise zu berechnen, und einen getrennten Phasenwechselausgleichswert für die Empfangsschaltkreise. Die zwei Ausgleichswerte werden gespeichert und jeweils beim Übertragen oder Empfangen von Signalen verwendet.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des genannten Problems besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine adaptive Anordnung bereitzustellen, die das Abstimmen eines Richtwirkungsmusters während des Übertragens mit einem Richtwirkungsmuster während des Empfangs erleichtert.
Dazu stellt eine bevorzugte Ausführungsform eines Aspekts der vorliegenden Erfindung eine adaptive Anordnung nach Anspruch 1 bereit.
Mit dem angegebenen Aufbau können Ausgleichswerte, die die Phasenausbreitungscharakteristiken der Übertragungseinheit und der Empfangseinheit in jeder Funkeinheit wiedergeben, in einer Speichereinheit gespeichert werden.
Vorzugsweise berechnet das Berechnungsmittel den Phasenverschiebungsunterschied, indem es eine Subtraktion ausführt, indem es den zweiten Phasenverschiebungswert und einen Wert verwendet, der doppelt zu groß ist wie der erste Phasenverschiebungswert.
Das Rechenmittel kann den Phasenverschiebungsunterschied in vorausbestimmten Intervallen berechnen.
Geeigneterweise ist das vorausbestimmte Intervall, das das Rechenmittel verwendet, eine Zeitspanne, die bestimmt wird gemäß

(1) einem Grad, um den ein Unterschied in Phasenverschiebungsmengen zwischen der Übertragungseinheit und der Empfangseinheit jeder Funkeinheit zeitlich wechselt und
(2) einem zulässigen Bereich für den Unterschied in den Phasenverschiebungsmengen.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ausgleichsverfahren nach Anspruch 6 bereitgestellt.
Vorzugsweise berechnet der Rechenschritt den Phasenverschiebungsunterschied, indem er eine Subtraktion unter Verwenden des zweiten Phasenverschiebungswerts und eines Werts durchführt, der doppelt so groß ist wie der erste Phasenverschiebungswert. Der Rechenschritt kann den Phasenverschiebungsunterschied in einem vorausbestimmten Zeitintervall berechnen.
Dieses Verfahren kann die gleichen Effekte wie die oben beschriebenen erzielen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die eine spezifische Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen. In den Zeichnungen:
ist 1 ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer adaptiven Anordnung zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
ist 2 ein Blockschaltbild, das den detaillierten Aufbau der Bauteile der Steuereinheit 50 und der Modulatoren 11, 21, 31 und 41 zeigt,
zeigt 3 den Prozess, der einen Ausgleichswert erzeugt,
zeigt 4 den Betrieb während des Übertragens und des Empfangs,
ist 5 ein Flussdiagramm, das die Details des Verarbeitens durch die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 beim Erzeugen eines Ausgleichswerts zeigt,
ist 6 ein Blockschaltbild, das einen alternativen Aufbau für die Bauteile der Steuereinheit 50 und der Modulatoren 11, 21, 31 und 41 zeigt, und
ist 7 ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer adaptiven Anordnung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUM UMSETZEN DER ERFINDUNG
1 ist ein Blockschaltbild, das eine adaptive Anordnung zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Diese adaptive Anordnung umfasst die Funkeinheiten 10, 20, 30 und 40, die Antennen 17, 27, 37 und 47 und die Steuereinheit 50. Diese adaptive Anordnung wird als eine Basisstation für Mobilkommunikation bereitgestellt, die Geräte, wie zum Beispiel digitale Mobiltelefone verwendet. Die Funkeinheit 10 weist einen Modulator 11, den Übertragungsschaltkreis 12, den Umschalter 13 und die Phasenerfassungseinheit 14 auf.
In der Funkeinheit moduliert der Modulator 11 ein Basisbandsignal (Symboldaten), das von der Steuereinheit 50 eingegeben wird, um es in ein Zwischenfrequenzsignal (unten kurz „IF-Signal" genannt) umzuwandeln. Dabei fügt der Modulator 11 Phasenwerte und einen Ausgleichswert hinzu, die er von der Steuereinheit 50 empfängt, und verwendet das Ergebnis, um das IF-Signal zu erzeugen. Dieser Phasenwert ist eine Phasenmenge, die das Erzeugen eines gleichen Richtwirkungsmusters während des Übertragens und während des Empfangs erlaubt. Der Ausgleichswert gleicht für die Phasenverschiebung in dem Übertragungsausgang aufgrund von Unterschieden in Charakteristiken zwischen dem Übertra gungsschaltkreis 12 und dem Empfangsschaltkreis 15 aus. Beispiele für digitale Modulationsverfahren, die von dem Modulator 11 verwendet werden können, sind GMSK (Gaussianfiltered Minimum Shift Keying) und Π/4 Shift QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).
Der Übertragungsschaltkreis 12 wandelt das IF-Signal, das von dem Modulator 11 her empfangen wurde, in ein Hochfrequenzsignal (unten kurz RF-Signal" genannt) um und verstärkt das RF-Signal auf das Übertragungsausgangsniveau.
Der Umschalter 13 schaltet zwischen (1) einer Verbindung (unten „Übertragungsverbindung" genannt), die den Übertragungsschaltkreis 12 und die Phasenerfassungseinheit 14 während der Übertragung verbindet, (2) einer Verbindung (unten „Empfangsverbindung"), die die Phasenerfassungseinheit 14 und den Empfangsschaltkreis 15 während des Empfangs verbindet, und (3) einer Verbindung (unten „Loopbackverbindung" genannt), die den Übertragungsschaltkreis 12 und den Empfangsschaltkreis 15 beim Erzeugen eines Ausgleichswerts verbindet, um.
Die Phasenerfassungseinheit 14 funktioniert wie folgt. Wenn der Modulator 11 direkt ein IF-Signal mit einer spezifischen Phase eingegeben hat (wobei dieses Signal das Testsignal ist) erfasst die Phasenerfassungseinheit 14 den Phasenunterschied zwischen dem direkt von dem Modulator 11 eingegebenen Testsignal und dem Testsignal, das über den Übertragungsschaltkreis 12 eingegeben wurde. Derart erfasst die Phasenerfassungseinheit 14 eine Phasenverschiebungsmenge als die Ausbreitungscharakteristiken des Übertragungsschaltkreises 12. Die Phasenerfassungseinheit 14 erlaubt es auch RF-Signalen durchzugehen, wenn sie sich zwischen dem Umschalter 13 und der Antenne 17 während des Übertragens und des Empfangs befinden.
Beim Erfassen des Phasenunterschieds wandelt die Phasenerfassungseinheit 14 das über den Übertragungsschaltkreis 12 eingegebene Testsignal in ein IF-Signal um, indem sie einen Frequenzteilungsschaltkreis (nicht dargestellt) verwendet. Die Phasenerfassungseinheit 14 vergleicht dann dieses umgewandelte Testsignal mit dem Testsignal, das direkt von dem Modulator 11 eingegeben wurde, um den Phasenunterschied zu erfassen. Es ist klar, dass die Phasenverschiebungscharakteristiken dieses Frequenzteilungsschaltkreises als ausreichend klein angenommen werden, so dass sie sich nicht auf das Bilden des Richtwirkungsmusters auswirken.
Der Empfangsschaltkreis 15 wandelt das Eingangssignal in ein IF-Signal um.
Der Demodulator 16 demoduliert das IF-Signal, das er von dem Empfangsschaltkreis 15 empfangen hat, in ein Basisbandsignal.
Die Funkeinheiten 20, 30 und 40 haben alle den gleichen Aufbau wie die Funkeinheit 10 und werden daher nicht beschrieben.
Die Steuereinheit 50 führt die Steuerung der Übertragung und des Empfangs über die Funkeinheiten 10, 20, 30 und 40 aus. Die Steuereinheit 50 steuert auch die Verstärkung und die Phase jeder Funkeinheit, um eine adaptive Anordnung herzustellen. Insbesondere gibt die Steuereinheit 50 während des Übertragens einen Ausgleichswert zu jeder Funkeinheit aus, um für die Phasenverschiebung in dem Übertragungsausgang aufgrund der Unterschiede in den Charakteristiken zwischen dem Übertragungsschaltkreis und dem Empfangsschaltkreis in jeder Funkeinheit auszugleichen. Die Steuereinheit 50 erzeugt vor dem Übertragen auch einen Ausgleichswert für jede Funkeinheit.
2 ist ein Blockschaltbild, das den detaillierten Aufbau der Bauteile der Steuereinheit 50 und der Modulatoren 11, 21, 31 und 41 zeigt.
Wie in 2 gezeigt, weist der Modulator 11 den Addierer 11a, die Wellenformdatenerzeugungseinheit 11b und den Multiplikator 11c auf.
Der Addierer 11a fügt die Phasenwerte ∅1 und den Ausgleichswert ∅1c, den er von der Steuereinheit 50 empfangen hat, hinzu. Die Wellenformdatenerzeugungseinheit 11b erzeugt Sinuswellendaten, deren Phase mit dem Additionsergebnis des Addierers 11a übereinstimmt. Der Multiplikator 11c multipliziert die von der Wellenformdatenerzeugungseinheit 11b empfangenen Sinuswellendaten mit den Übertragungsdaten TX1, die von der Steuereinheit 50 her empfangen wurden, um ein IF-Signal zu erzeugen.
Wie in 2 gezeigt, weist die Steuereinheit 50 eine Basisbandsignalerzeugungseinheit 51, einen Auswähler 52, eine Phasenwertspeichereinheit 53, eine Ausgleichswertspeichereinheit 54 und eine Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 auf. Obwohl in 2 als funktional in Bauteile getrennt gezeigt, besteht die Steuereinheit 50 eigentlich aus einem DSP (Digital Signal Processor – Digitaler Signalprozessor).
Die Basisbandsignalerzeugungseinheit 51 erzeugt ein Basisbandsignal (Symboldaten), indem sie Übertragungsdaten umwandelt, die in Serie in I (In-Phase) und Q (Quadratur) Komponenten eingegeben werden. Der Auswähler 52 gibt Übertragungsdaten TX1~TX4 aus, die durch Multiplexen der I-Komponente und der Q-Komponente des Basisbandsignals erzeugt werden.
Die Phasenwertspeichereinheit 53 speichert die Phasenwerte ∅1~∅4 als Phasenmengen, die von der Steuereinheit 50 verwendet werden, wenn sie als adaptive Anordnung funktio niert, um ein Richtwirkungsmuster während des Übertragens zu erzeugen, das gleich ist wie das Richtwirkungsmuster während des Empfangs. Solche Phasenwerte sind detailliert erklärt in Adaptive Signal Processing for Spatial Regions and Its Technical Applications (in „Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers of Japan") Band J75-B-II Nr. 11, November 1992 und werden daher hier nicht beschrieben.
Die Ausgleichswertspeichereinheit 54 speichert Ausgleichswerte ∅1c~∅4c als Phasenmengen zum Korrigieren der Phasenverschiebung in dem Übertragungsausgang aufgrund von Unterschieden in den Charakteristiken zwischen dem Übertragungsschaltkreis und dem Empfangsschaltkreis in jeder Funkeinheit.
Die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 führt einen Ausgleichswerterzeugungsprozess durch, der die Ausgleichswerte ∅1c~∅4c erzeugt, und lässt die daraus hervorgehenden Werte in der Ausgleichswertspeichereinheit 54 speichern. Die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 führt diesen Ausgleichswerterzeugungsprozess in vorausbestimmten Zeitintervallen durch. Dieses vorausbestimmte Zeitintervall beträgt vorzugsweise mehrere Tage oder mehrere Wochen und sollte in Übereinstimmung mit dem Ausmaß festgelegt werden, in dem sich die Phasenverschiebungscharakteristiken des Empfangsschaltkreises 15 und des Übertragungsschaltkreises 12 mit der Zeit ändern, und mit dem zulässigen Unterschied in den Phasenverschiebungscharakteristiken zwischen diesen beiden Bauteilen. Als Beispiel, wenn der zulässige Bereich für den Unterschied in den Phasenverschiebungscharakteristiken –10% ~ +10% beträgt, wird das vorausbestimmte Intervall so eingestellt, dass der Ausgleichswert aktualisiert wird, bevor der Unterschied in den Phasenverschiebungscharakteristiken zwischen dem Übertragungsschaltkreis 12 und dem Empfangsschaltkreis 15 diesem Bereich von –10% ~ +10% überschreitet.
Das bedeutet, dass die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 die Ausgleichswerte gemäß den zeitlichen Änderungen in den Funkeinheiten aktualisiert.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Details des Verarbeitens durch die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 beim Erzeugen eines Ausgleichswerts zeigt. Dieser Ausgleichswerterzeugungsprozess ist unten anhand von 3 beschrieben.
Die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 funktioniert zuerst für die Funkeinheit 10 (Schritt 51 in 5). Die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 stellt den Umschalter 13 auf die Loopbackverbindung (Schritt 52) und gibt Testdaten mit einer spezifizierten Phase aus (Schritt 53). Beispielhaft kann die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 Tastdaten ausgeben, bei welchen die Phasenwerte ∅1, der Ausgleichswert ∅1c und die Übertragungsdaten TX1 alle Null sind.
Die ausgegebenen Testdaten erreichen die RX1-Klemme der Steuereinheit 50 über die als (A) in 3 gezeigte Route. Die Phase der Testdaten wird auf diese Route (A) von den Bauteilen, insbesondere den analogen Bauteilen, beeinflusst. Diese analogen Bauteile sind der Übertragungsschaltkreis 12 und der Empfangsschaltkreis 15. Die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 vergleicht die Phase der Testdaten, die über die RX1-Klemme empfangen werden, mit der Phase der Originaltestdaten und erfasst so die Phasenverschiebung (Δ∅t1 + Δ∅r1) der Route (A) (Schritt 54).
Die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 stellt dann den Umschalter 13 auf die Übertragungsverbindung (Schritt 55) und sendet die Testdaten wieder (Schritt 56). Diese Testdaten laufen über die Pfade (B) und (C) in 3 und erreichen die Phasenerfassungseinheit 14. Pfad (C) unterscheidet sich von Pfad (B) darin, dass er ebenfalls durch den Über tragungsschaltkreis 12 läuft. Das bedeutet, dass die Testdaten auf dem Pfad (C) ferner von der Phasenverschiebung aufgrund des Übertragungsschaltkreises 12 beeinflusst werden. Die Phasenerfassungseinheit 14 vergleicht die Phase der auf dem Pfad (B) empfangenen Testdaten mit der Phase der auf dem Pfad (C) empfangenen Testdaten und erfasst daher die Phasenverschiebung Δ∅t1 aufgrund des Übertragungsschaltkreises 12. Die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 empfängt dieses Erfassungsergebnis über die IN1-Klemme (Schritt 57).
Nach dem Empfang dieser erfassten Werte (Δ∅t1 + Δ∅r1) und (Δ∅t1) stellt die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 den Unterschied (Δ∅r1 + Δ∅t1) zwischen der Phasenverschiebung eines Empfangssystems und der Phasenverschiebung eines Übertragungssystems in einer Funkeinheit fest. Die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 stellt diesen Unterschied als den Ausgleichswert ∅1c ein und speichert ihn in der Ausgleichswertspeichereinheit 54 (Schritt 58). Zu bemerken ist, dass die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 diesen Ausgleichswert ∅1c (= Δ∅r1 – Δ∅t1) berechnet, indem sie die Berechnung (Δ∅t1 + Δ∅r1) – 2·(Δ∅t1) unter Einsatz der erfassten Werte (Δ∅t1 + Δ∅r1) und (Δ∅t1) durchführt.
Die Ausgleichswerterzeugungseinheit 55 berechnet die Ausgleichswerte ∅2c, ∅3c, ∅4c (Δ∅r2 – Δ∅t2, Δ∅r3 – Δ∅t3, Δ∅r4 – Δ∅t4) gleich für die Funkeinheiten 20, 30 und 40 und lässt diese Ausgleichswerte in der Ausgleichswertspeichereinheit 54 speichern (Schritte 59, 51).
Die oben beschriebene Verarbeitung erzeugt einen getrennten Ausgleichswert für jede Funkeinheit und lässt die daraus hervorgehenden Werte in der Ausgleichswertspeichereinheit 54 speichern.
Das beendet die Beschreibung des Aufbaus der adaptiven Anordnung in dieser Ausführungsform. Der Betrieb dieser adaptiven Anordnung wird unten beschrieben.
Die vorliegende adaptive Anordnung führt einen Ausgleichswerterzeugungsprozess durch, bevor sie normale Übertragung oder normalen Empfang durchführt. Wie oben erwähnt, wird dieser Ausgleichswerterzeugungsprozess vorzugsweise in regelmäßigen Abständen durchgeführt. Der Ausgleichswerterzeugungsprozess erzeugt die Ausgleichswerte ∅1c, ∅2c, ∅3c und ∅4c, die den vier Funkeinheiten entsprechen und speichert die Werte in der Ausgleichswertspeichereinheit 54, wie in der Darstellung in 3 und dem Flussdiagramm in 5 gezeigt.
Unten folgt eine Beschreibung des Verwendens der gespeicherten Ausgleichswerte während der Standardübertragung und des Standardempfangs.
Um ein Richtwirkungsmuster zu erzeugen, passt die vorliegende adaptive Anordnung die Verstärkung und die Phase jeder Funkeinheit an. Die adaptive Anordnung passt die Verstärkung gemäß den herkömmlichen Methoden, die nicht beschrieben werden, an.
Die vorliegende adaptive Anordnung führt die Phasenanpassung durch, indem sie jede Funkeinheit mit jeweiligen Phasenwerte ∅1~∅4 zum Erzeugen eines Richtwirkungsmusters versorgt, indem sie jede Funkeinheit den jeweiligen Ausgleichswert ∅1c~∅4c zu ihren Phasenwerte hinzufügen lässt, und indem sie jede Funkeinheit das Ergebnis dieser Hinzufügung beim Übertragen verwenden lässt.
4 zeigt den Betrieb der Funkeinheit 10 während des Übertragens und des Empfangs. Bei diesem Beispiel beträgt die Phasenverschiebungsmenge Δ∅r1 des Empfangsschaltkreises 15 0,5°, während die Phasenverschiebungsmenge Δ∅t1 des Übertragungsschaltkreises 12 0,3° beträgt. Zum Vereinfachen der Erklärung beträgt der Phasenwert ∅1 in diesem Beispiel 0°.
Wie in 4 gezeigt, unterliegt das empfangene Signal RX1, wenn eine elektromagnetische Welle von einer anderen Funkvorrichtung während des Empfangs empfangen wird, aufgrund des Empfangsschaltkreises 15 einer Phasenverschiebung von Δ∅r1 (= 0,5°).
Während des Übertragens werden die Übertragungsdaten TX1 jedoch durch das Hinzufügen des Ausgleichswerts ∅1c (= Δ∅r1 – Δ∅t1 = 0,2°) und des Phasenwerts ∅1 ausgeglichen. Diese Übertragungsdaten TX1 werden von der Antenne über den Übertragungsschaltkreis 12 übertragen und unterliegen daher der Phasenverschiebung von Δ∅t1 + ∅1c = 0,2 + 0,3 = 0,5°.
Derart wird die Phasenverschiebung, die innerhalb einer Funkeinheit während der Übertragung auftritt, 0,5°, was der Phasenverschiebung während des Empfangs entspricht. Das bedeutet, dass das Hinzufügen der Ausgleichswerte die Phasencharakteristiken des Empfangssystems und des Übertragungssystems gleich macht.
Während des Empfangs und während des Übertragens funktionieren die Funkeinheiten 20, 30 und 40 alle gleich wie die Funkeinheit 10, so dass keine weitere Erklärung gegeben wird.
6 ist ein Blockschaltbild, das eine alternative Bauweise für die Bauteile der Steuereinheit 50 und der Modulatoren 11, 21, 31 und 41 zeigt.
6 zeigt eine Bauweise, bei der der Modulator 100 an Stelle der Modulatoren 11, 21, 31 und 41 der 2 verwendet wird. Hier teilen sich die vier Funkeinheiten 10, 20, 30 und 40 eine einzige Wellenformdatenerzeugungseinheit 101. Der Multiplexer 102 und der Demultiplexer 103 sind ebenfalls bereitgestellt, um dieses Teilen der Wellenformdatenerzeugungseinheit 101 zu gestatten.
Die Wellenformdatenerzeugungseinheit 101 hat eine Verarbeitungsgeschwindigkeit, die vier Mal schneller ist als die jeder der Wellenformdatenerzeugungseinheiten 11b, 21b, 31b und 41b der 2. Daher multiplext der Multiplexer 102 die vier Additionsergebnisse der vier Addierer 11a, 21a, 31a und 41a gemäß der Zeitteilung und gibt die gemultiplexten Additionsergebnisse zu der Wellenformdatenerzeugungseinheit 101 aus. Der Demultiplexer 103 verteilt jede Wellenform, die von der Wellenformdatenerzeugungseinheit 101 erzeugt wird, zu einem entsprechenden Multiplikator der Multiplikatoren 11c, 21c, 31c und 41c.
Das Vervierfachen der Verarbeitungsgeschwindigkeit des Modulators 100 erlaubt ein Verringern der Anzahl der Bauteile und daher ein Verringern der Größe des Schaltkreises.
7 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer adaptiven Anordnung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser adaptive Aufbau unterscheidet sich von dem Aufbau in 1 nur dadurch, dass er die Funkeinheiten 110, 120, 130 und 140 an Stelle der Funkeinheiten 10, 20, 30 und 40 enthält. Die folgende Erklärung konzentriert sich auf diesen Unterschied.
Die Funkeinheit 110 unterscheidet sich von der Funkeinheit 10 nur darin, dass sie die Phasenerfassungseinheit 14 zwischen dem Übertragungsschaltkreis 12 und dem Umschalter 13 bereitgestellt hat. Mit dieser Ausnahme sind alle Funktionen der Funkeinheit 110 gleich wie die der Funkeinheit 10.
Die Funkeinheiten 120, 130 und 140 sind gleich wie die Funkeinheit 110 und werden daher nicht erklärt.
Das Neupositionieren der Phasenerfassungseinheit 14 bei dieser Ausführungsform erleichtert das Installieren der Phasenerfassungseinheit 14. Zu bemerken ist, dass die Phasenerfassungseinheit 14 stattdessen zwischen dem Umschalter 13 und dem Empfangsschaltkreis 15 bereitgestellt werden kann.
Der Ausgleichswerterzeugungsprozess bei dieser Ausführungsform sollte vorzugsweise regelmäßig durchgeführt werden, mit Zeitintervallen zwischen Ausführungen, die in Übereinstimmung mit dem Ausmaß bestimmt werden, in dem die die Charakteristiken der Schaltkreiselemente mit der Zeit wechseln. Wenn Schaltkreisbauteile, deren Charakteristiken kaum wechseln, verwendet werden, kann werkseitig vor dem Versand ein Ausgleichswert für jede Funkeinheit in die Ausgleichswertspeichereinheit 54 geschrieben werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die adaptive Anordnung der bevorzugten Ausführungsform korrigiert die Phase während der Übertragung in Übereinstimmung mit einem Unterschied in der Phasenverschiebung zwischen dem Übertragungsschaltkreis und dem Empfangsschaltkreis. Auch wenn ein großer Unterschied in den Charakteristiken zwischen dem Übertragungsschaltkreis und dem Empfangsschaltkreis besteht, kann das Richtwirkungsmuster für das Übertragen gleich gemacht werden wie das Richtwirkungsmuster für den Empfang. Das ist insbesondere effektiv, wenn kostengünstige Bauteile in dem Übertragungsschaltkreis und dem Empfangsschaltkreis einer Basisstation verwendet werden, die in der Mobilkommunikation verwendet wird, da der Unterschied in den Charakteristiken zwischen solchen Bauteilen sonst problematisch sein könnte.

Claims

Adaptive Anordnung, die eine Vielzahl von Funkgeräten (10, 20, 30, 40) umfasst, die jeweils ein Sendegerät (12), ein Empfangsgerät (15) und eine Antenne (17) haben, um während des Sendens ein Richtwirkungsmuster zu erzeugen, das im Wesentlichen das gleiche ist wie ein Richtwirkungsmuster, das während des Empfangs erzeugt wird, wobei die adaptive Anordnung Folgendes umfasst; – Mittel zum Erzeugen (50, 55) von Testsignalen, – ein erstes Erfassungsmittel (14), für jedes Funkgerät (10, 20, 30, 40), um, wenn ein Testsignal durch das Sendegerät in jedem Funkgerät (10, 20, 30, 40) läuft, einen ersten Phasenverschiebungswert (Δ∅t₁) für jedes Funkgerät (10, 20, 30, 40) zu erfassen, – ein zweites Erfassungsmittel (50, 55), für jedes Funkgerät, um, wenn das Testsignal das Sendegerät (12) und das Empfangsgerät (15) ordnungsgemäß in dem Funkgerät (10, 20, 30, 40) durchläuft, einen zweiten Phasenverschiebungswert (Δ∅t₁ + Δ∅r₁) für jedes Funkgerät (10, 20, 30, 40) zu erfassen, – ein Rechenmittel (50, 55), um einen Phasenverschiebungsunterschied zwischen dem Empfangsgerät (15) und dem Sendegerät (12) in jedem Funkgerät (10, 20, 30, 40) zu berechnen, wobei der erste Phasenverschiebungswert (Δ∅t₁) und der zweite Phasenverschiebungswert (Δ∅t₁ + Δ∅r₁) jedes Funkgeräts (10, 20, 30, 40) verwendet werden, und – ein Ausgleichsmittel (50, 55), um für jedes Funkgerät (10, 20, 30, 40) eine Phasenmenge auszugleichen, die verwendet wird, wenn ein Richtwirkungsmuster für ein Ausgangssignal erzeugt wird, indem der berechnete Phasenverschiebungsunterschied zu der Phasenmenge hinzugefügt wird.
Adaptive Anordnung nach Anspruch 1, die ein Speichermittel (54) umfasst, um den von dem Rechenmittel berechneten Phasenverschiebungsunterschied zu speichern.
Adaptive Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rechenmittel den Phasenverschiebungsunterschied berechnet, indem es eine Subtraktion durchführt, indem es den zweiten Phasenverschiebungswert (Δ∅t₁ + Δ∅r₁) und einen Wert verwendet, der doppelt so groß ist (2Δ∅t₁) wie der erste Phasenverschiebungswert (Δ∅t₁).
Adaptive Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Rechenmittel (50, 55) den Phasenverschiebungsunterschied in einem vorausbestimmten Zeitintervall berechnet.
Adaptive Anordnung nach Anspruch 4, wobei das vorausbestimmte Zeitintervall, das von dem Rechenmittel (50, 55) verwendet wird, eine Periode ist, die bestimmt wird gemäß (1) einem Grad, in dem sich ein Unterschied in der Phasenverschiebungsmenge zwischen dem Sendegerät und dem Empfangsgerät jedes Funkgeräts (10, 20, 30, 40) mit der Zeit verändert, und (2) einem zugelassenen Bereich für den Unterschied in den Phasenverschiebungsmengen.
Ausgleichsverfahren für den Gebrauch in einer adaptativen Anordnung, die eine Vielzahl von Funkgeräten (10, 20, 30, 40) umfasst, die jeweils ein Sendegerät (12), ein Empfangsgerät (15) und eine Antenne (17) haben, und ein Richtwirkungsmuster während des Sendens erzeugt, das im Wesentlichen gleich ist wie ein Richtwirkungsmuster, das während des Empfangs erzeugt wird, wobei das Ausgleichsverfahren eine Phasenmenge ausgleicht, die verwendet wird, wenn ein Richtwirkungsmuster erzeugt wird, wobei das Ausgleichsverfahren Folgendes umfasst, – Erzeugen von Ausgangstestsignalen, – erstens, für jedes Funkgerät (10, 20, 30, 40), wenn ein Testsignal durch das Sendegerät (12) in jedem Funkgerät (10, 20, 30, 40) läuft, Erfassen eines ersten Phasenverschiebungswerts (Δ∅t1) für jedes Funkgerät (10, 20, 30, 40), – zweitens, wenn das Testsignal das Sendegerät (12) und das Empfangsgerät (15) ordnungsgemäß in jedem Funkgerät (10, 20, 30, 40) durchläuft, Erfassen eines zweiten Phasenverschiebungswerts (Δ∅t1 + Δ∅r1) für jedes Funkgerät (10, 20, 30, 40), – Berechnen eines Phasenverschiebungsunterschieds zwischen dem Empfangsgerät (15) und dem Sendegerät (12) in jedem Funkgerät (10, 20, 30, 40), wobei der erste Phasenverschiebungswert (Δ∅t1) und der zweite Phasenverschiebungswert (Δ∅t1 + Δ∅r1) jedes Funkgeräts (10, 20, 30, 40) verwendet werden, und – für jedes Funkgerät (10, 20, 30, 40) Ausgleichen einer Phasenmenge, die verwendet wird, um ein Richtwirkungsmuster zu erzeugen, das für ein Ausgangssignal verwendet wird, indem der berechnete Phasenverschiebungsunterschied zu der Phasenmenge hinzugezählt wird.
Ausgleichsverfahren nach Anspruch 6, wobei der Berechnungsschritt den Phasenverschiebungsunterschied berechnet, indem eine Subtraktion durchgeführt wird, die den zweiten Phasenverschiebungswert (Δ∅t1 + Δ∅r1) und einen Wert verwendet, der doppelt so groß ist (2Δ∅t1) wie der erste Phasenverschiebungswert (Δ∅t1).
Ausgleichsverfahren nach Anspruch 6, wobei der Rechenschritt den Phasenverschiebungsunterschied in einem vorausbestimmten Zeitintervall berechnet.