JP2004208055A - アダプティブアレイアンテナ送信装置及びその調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高精度なアダプティブアレイアンテナ性能をもったキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置及び調整方法及び無線基地局装置及び無線通信システムを提供すること。
【解決手段】送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子が送信ＣＡＬ系終端部３２を切換え選択しているならば、前記送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６へは無入力にすることができる。例えば、前記送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品ばらつきがあり、ベースバンド部１０における観測値が部品ばらつきの影響を受けた値、つまりＩ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットが０．１[Ｖ]であったとしても、それを０[Ｖ]としてベースバンド部１０に記録し、即ちオフセットを持たせてベースバンド部に記録することで前記部品ばらつきの影響をキャンセルすることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子が送信ＣＡＬ系終端部３２を切換え選択しているならば、前記送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６へは無入力にすることができる。例えば、前記送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品ばらつきがあり、ベースバンド部１０における観測値が部品ばらつきの影響を受けた値、つまりＩ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットが０．１[Ｖ]であったとしても、それを０[Ｖ]としてベースバンド部１０に記録し、即ちオフセットを持たせてベースバンド部に記録することで前記部品ばらつきの影響をキャンセルすることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アダプティブアレイアンテナ方式（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｒｒａｙ
Ａｎｔｅｎｎａ：ＡＡＡ）を採用する無線装置及び無線基地局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ方式を採用する送信装置としては、図１１に示す構成のものがある。このキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置６０は、送信ベースバンド信号を生成するベースバンド部１０と、前記ベースバンド部１０の出力を変調させる複数の変調部８−１〜８−ｎと、前記複数の変調部８−１〜８−ｎの出力を増幅する複数の送信部７−１〜７−ｎと、前記複数の送信部７−１〜７−ｎの出力の一部を取り出す複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎと、前記複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎの中から任意の１ブランチのみを選択する送信ＣＡＬ系高周波切換え部３０と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部３０の出力を増幅する送信ＣＡＬ系受信部３３と、前記複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎの出力を電波として送信する複数のアンテナ１−１〜１−ｎとを具備している。
【０００３】
ベースバンド部１０は、送信ベースバンド信号を生成して複数の変調部８−１〜８−ｎにそれぞれ与える。また、送信ＣＡＬ系復調部３６の出力を受信処理する。複数の変調部８−１〜８−ｎは、ベースバンド部１０の出力を変調し、複数の送信部７−１〜７−ｎにそれぞれ与える。複数の送信部７−１〜７−ｎは、複数の変調部８−１〜８−ｎの出力を増幅し、複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎにそれぞれ与える。複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎは、複数の送信部７−１〜７−ｎの出力の一部を取り出し、送信ＣＡＬ系高周波切換え部３０に与える。
【０００４】
送信ＣＡＬ系高周波切換え部３０は、複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎの中から任意の１ブランチのみを選択し、送信ＣＡＬ系受信部３３に与える。送信ＣＡＬ系受信部３３は、送信ＣＡＬ系高周波切換え部３０の出力を増幅し、送信ＣＡＬ系復調部３６に与える。複数のアンテナ１−１〜１−ｎは、複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎの出力を電波として送信する。
【０００５】
この従来のキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置６０においては、アダプティブアレイアンテナ性能を向上させる為に、以下の様な工夫を行っている。
【０００６】
実際の機器においては、無線装置内のアナログ部品が利得及び遅延特性、即ち信号の振幅及び位相のばらつきを持つため、無線装置内のアナログ部品による振幅及び位相特性を，複数の通信系ブランチが同一となるように補償する必要がある。なぜなら、アダプティブアレイアンテナ方式とは、複数ブランチのアンテナから送受信する各信号の振幅及び位相成分を完全に把握、管理してこそ始めて実現できる無線通信方式だからである。その為、複数の通信系ブランチの無線回路特性、即ち振幅及び位相成分をそれぞれ測定しその誤差をベースバンド部において補償するという無線回路校正(キャリブレーション：Calibration)を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−５３５２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置においては、送信ＣＡＬ系復調部からベースバンド部までの間の部品性能ばらつき等の影響で、最終的に送信及び受信処理を行うベースバンド部においてＩ信号とＱ信号間のＤＣ電圧オフセット成分やゲイン差成分、即ち振幅及び位相成分に誤差が発生するためアダプティブアレイアンテナ方式の性能に悪影響を及ぼすだけでなく送信精度を劣化させるという問題がある。
【０００９】
また、ベースバンド部にて受けるＩ信号とＱ信号を監視しながら送信ＣＡＬ系復調部においてＩ信号及びＱ信号のゲインを手動にて調整した場合には調整時間に長時間を要し非現実的である。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、キャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置を高性能にすることができ、また、高精度なキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置及びその調整方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置は、送信ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成手段と、前記ベースバンド信号生成手段の出力を変調させる複数の変調手段と、前記複数の変調手段の出力を増幅する複数の送信手段と、前記複数の送信手段の出力の一部を取り出す複数の送信系方向性結合手段と、前記複数の送信系方向性結合手段の中から任意の１ブランチのみを選択する送信ＣＡＬ系高周波切換え手段と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の複数の入力端子の中の１端子を終端する送信ＣＡＬ系終端手段と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段と、前記複数の送信系方向性結合手段の出力を電波として送信する複数のアンテナと、を具備する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、即ち送信アダプティブアレイアンテナ性能が高性能化することができる。
【００１３】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置は、送信ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成手段と、前記ベースバンド信号生成手段の出力を変調させる複数の変調手段と、前記複数の変調手段の出力を増幅する複数の送信手段と、前記複数の送信手段の出力の一部を取り出す複数の送信系方向性結合手段と、前記複数の送信系方向性結合手段の中から任意の１ブランチのみを選択する送信ＣＡＬ系高周波切換え手段と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の複数の入力端子の中の１端子から基準信号を入力し送信ＣＡＬ系復調部のＩとＱ信号間のゲイン差調整及びＤＣオフセット電圧調整を行う為の送信ＣＡＬ系基準信号発生手段と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の複数の入力端子の中の１端子を終端する送信ＣＡＬ系終端手段と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段と、前記複数の送信系方向性結合手段の出力を電波として送信する複数のアンテナと、を具備する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のゲイン差成分及びＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、送信ＡＡＡ性能が高性能化しまた送信性能を高精度にすることができる。
【００１５】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法は、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段が無入力状態である場合のＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を具備するようにした。
【００１６】
この方法によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、即ち送信アダプティブアレイアンテナ性能が高性能化することができる。
【００１７】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法は、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段が無入力状態である場合のＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、前記測定されたＤＣ電圧オフセットに基づいて、前記送信ＣＡＬ系受信手段を調整する調整工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を具備するようにした。
【００１８】
この方法によれば、送信性能を高性能にすることができる。
【００１９】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法は、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段に基準信号を入力し、この送信ＣＡＬ系受信手段から出力されるＩ及びＱ信号のゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を具備するようにした。
【００２０】
この方法によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のゲイン差成分及びＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、送信ＡＡＡ性能が高性能化しまた送信性能を高精度にすることができる。
【００２１】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法は、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段に基準信号を入力し、この送信ＣＡＬ系受信手段から出力されるＩ及びＱ信号のゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、前記測定されたゲイン差及びＤＣ電圧オフセットに基づいて、前記送信ＣＡＬ系受信手段を調整する調整工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を具備するようにした。
【００２２】
この方法によれば、送信性能を高性能にすることができる。
【００２３】
本発明のプログラムは、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段が無入力状態である場合のＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を制御装置に実行させるようにした。
【００２４】
この構成によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、即ち送信アダプティブアレイアンテナ性能が高性能化することができる。
【００２５】
本発明のプログラムは、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段に基準信号を入力し、この送信ＣＡＬ系受信手段から出力されるＩ及びＱ信号のゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を制御装置に実行させるようにした。
【００２６】
この構成によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のゲイン差成分及びＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、送信ＡＡＡ性能が高性能化しまた送信性能を高精度にすることができる。
【００２７】
本発明の無線基地局装置は、請求項１又は２のいずれかに記載のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置を具備する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、無線基地局装置全体として高性能にすることができる。
【００２９】
本発明の無線通信システムは、請求項９に記載の無線基地局装置と、前記無線基地局装置と互いに同一周波数の電波を使用して接続される無線携帯機とを具備する構成を採る。
【００３０】
この構成によれば、前記無線基地局装置と無線携帯機との間で行う送受信を高精度に行うことができ、ある特定地域内での無線通信システムの加入者容量を増大することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、送信ＣＡＬ(キャリブレーション：Calibration)系受信部において発生するＤＣ電圧オフセット及びゲイン差を基準として各ブランチの回路のばらつきを補償することにより、送信アダプティブアレイアンテナ性能を高性能化させることである。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０の構成を示すブロック図である。このキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０は、送信ベースバンド信号を生成するベースバンド部１０と、前記ベースバンド部１０の出力を変調させる複数の変調部８−１〜８−ｎと、前記複数の変調部８−１〜８−ｎの出力を増幅する複数の送信部７−１〜７−ｎと、前記複数の送信部７−１〜７−ｎの出力の一部を取り出す複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎと、前記複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎの中から任意の１ブランチのみを選択する送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子の中の１端子を終端する送信ＣＡＬ系終端部１３２と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の出力を増幅する送信ＣＡＬ系受信部３３と、前記送信ＣＡＬ系受信部３３の出力を受信処理する送信ＣＡＬ系復調部３６と、前記複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎの出力を電波として送信する複数のアンテナ１−１〜１−ｎとを具備する構成を有する。
【００３４】
前記送信系方向性結合部とは、高周波信号の一部を取り出すものであり、例えばコンデンサや抵抗器や方向性結合器等を利用することができる。前記送信部とは、高周波信号を所要の信号レベルまで増幅及び周波数変換するものであり、例えば高周波送信機を利用することができる。前記変調部とは、Ｉ及びＱ信号等のベースバンド信号から高周波の変調波を生成するものであり、例えば変調器を利用することができる。前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部とは、複数の入力端子の中の任意の１端子を選択できるようなスイッチであり、例えば高周波スイッチを利用することができる。前記送信ＣＡＬ系終端部とは、伝送路の信号を終端するものであり、例えば５０Ω終端器を利用することができる。前記送信ＣＡＬ系受信部とは、高周波信号を所要の信号レベルまで増幅及び周波数変換するものであり、例えば高周波受信機を利用することができる。前記送信ＣＡＬ系復調部とは、高周波信号をＩ及びＱ信号等のベースバンド信号に復調するものであり、例えば復調器を利用することができる。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態１に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０の動作について説明する。
【００３６】
ベースバンド部１０にて生成されたＩ及びＱ信号のベースバンド信号が複数の変調部８−１〜８−ｎに入力され、ここで変調処理された後、高周波信号として出力される。これら複数の変調部８−１〜８−ｎの出力は前記複数の送信部７−１〜７−ｎにて所要の信号レベルまで増幅及び周波数変換され、複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎを介して複数のアンテナ１−１〜１−ｎより送信される。
【００３７】
また、前記複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎにて高周波信号の一部が取り出され、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０に入力される。ここで、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子が前記複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎの中のいずれかを切換え選択しているならば、前記複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎの中のいずれかから取り出された高周波信号の一部が、前記送信ＣＡＬ系受信部３３を介して送信ＣＡＬ系復調部３６にて復調され、ベースバンド部１０にて受信処理される。
【００３８】
従って、ベースバンド部１０は、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０を各ブランチ（複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎ）からの出力を切り換え入力しながら、この復調された信号を基に、無線装置内のアナログ部品による振幅及び位相特性を、複数の通信系ブランチが同一となるように校正することにより、無線装置内のアナログ部品が利得及び遅延特性、即ち信号の振幅及び位相のばらつきを補償する。なお、この補償処理に先立って、製品の出荷時などにおいて、送信ＣＡＬ系復調部３６のＩ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセット調整を行うようになされている。ここでは、この事前調整について説明する。
【００３９】
すなわち、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子を送信ＣＡＬ系終端部１３２を選択するように切り換え制御することにより、前記送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６への入力を無入力にすることができる。このようにすることで、例えば、前記送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきがあり、ベースバンド部１０における観測値が部品のばらつきの影響を受けた値、つまりこのばらつきによって発生する、Ｉ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットが０．１[Ｖ]であったとしても、それを０[Ｖ]としてベースバンド部１０に記録し、即ちオフセットを持たせてベースバンド部に記録することにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきの影響をキャンセルすることができる。このような事前の調整を行った後には、複数の通信系ブランチからの送信時において、複数の変調部８−１〜８−ｎの各Ｉ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットだけをベースバンド部１０にて監視することができ、ＤＣ電圧オフセット成分があるならばベースバンド部１０にて各ブランチごとのＤＣ電圧オフセット成分を記憶し、このＤＣ電圧オフセット成分に基づいて、各ブランチ間での校正を行うことにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品ばらつきの影響をキャンセルした状態での、各ブランチ間での校正を行うことができる。
【００４０】
すなわち、図１１について上述したように、従来の技術は、複数の通信系ブランチの通信系送信部の無線回路特性、即ち振幅及び位相情報をそれぞれ測定しその誤差をベースバンド部において補償する構成になっていた。しかしながら、この従来の技術では、複数の通信系復調部及び送信ＣＡＬ系復調部からベースバンド部までの間の部品性能ばらつき等の影響で、最終的に受信処理を行うベースバンド部においてＩ信号とＱ信号間のＤＣ電圧オフセット成分やゲイン差成分、即ち振幅及び位相情報に誤差が生じ、この結果、送信アダプティブアレイアンテナ性能に悪影響を及ぼすだけでなく送信精度を劣化させるという問題がある。
【００４１】
これに対して、図１に示した本実施の形態のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０の構成においては、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきがあったとしても、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０によって送信ＣＡＬ系終端部１３２を切換え選択して、送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６に対して無入力とすることで、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けた値をベースバンド部１０に供給することができる。
【００４２】
従って、ベースバンド部１０では、このばらつきの影響を受けた値によってＩ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットが生じたとしても、それを０[Ｖ]としてベースバンド部１０の記憶部（図示せず）に記録し、この記録された値を用いて各ブランチ間のキャリブレーションを行うことにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けない補償を行うことができる。
【００４３】
ここで復調部及び変調部のＩ信号及びＱ信号のＤＣ電圧オフセット成分とゲイン差成分について説明する。
【００４４】
Ｉ信号及びＱ信号のようなベースバンド信号は、ある電圧を基準として信号がそれぞれ振動しており、このＩ信号及びＱ信号の基準電圧の差をＤＣ電圧オフセット成分と呼ぶ、このＩ信号及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセット成分はゼロであることが好ましく、アダプティブアレイアンテナ性能を高性能にさせ、更に受信及び送信性能を高性能にさせる要因の一つである。また、Ｉ信号及びＱ信号は、ある振幅をもって信号がそれぞれの振動しており、このＩ信号及びＱ信号の振幅の差をゲイン差成分と呼ぶ。このＩ信号及びＱ信号間のゲイン差成分はゼロ、即ちＩ信号及びＱ信号が同じ振幅であることが好ましく、受信及び送信性能を高性能にさせる要因の一つである。
【００４５】
次に、送信アダプティブアレイアンテナ性能について説明する。複数のアンテナにて送信する電波の位相成分を制御し即ちアンテナに指向性をもたせ希望方向に送信する送信性能のことである。
【００４６】
また従来技術の構成（図１１）にて測定した「（アンテナ受信入力レベル）対（位相変動量の特性）」を図２に示す。本特性より、弱電界になるにつれて位相変動が大きいことがわかる。即ち、この特性は送信出力が小さくなるにつれて送信アダプティブアレイアンテナ性能が劣化傾向になることを示している。これに対して、本発明の実施の形態１の構成にて同様に「（アンテナ受信入力レベル）対（位相変動量の特性）」を測定した結果は図３に示す通りであり、本特性より、送信出力が小さくなっても位相変動が少ないことがわかる。即ち、この特性より送信アダプティブアレイアンテナ性能が向上していることを示している。
【００４７】
このように本実施の形態のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０によれば、送信ＣＡＬ系復調部３６におけるＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを校正しておくことにより、送信アダプティブアレイアンテナ性能を高性能化することができる。
【００４８】
なお、上述の実施の形態においては、図１について上述したベースバンド部１０としてハードウエア構成のものを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、図４に示すように、ベースバンド部１０において、本実施の形態の補償処理を行うためのプログラムをそのメモリ１１に格納しておき、このプログラムに従ってベースバンド部１０が補償処理を行うようにしてもよい。
【００４９】
この場合の、ベースバンド部１０による補償処理手順を図５に示す。この図５に示されるように、ベースバンド部１０は、先ずステップＳＴ１０１において、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０に対して、送信ＣＡＬ系終端部１３２を切換え選択するように制御する。これにより、送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６は無入力状態となる。
【００５０】
そして、この状態においてベースバンド部１０は、ステップＳＴ１０２に移って、送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６を介して入力される信号に基づき、Ｉ及びＱ信号の基準電位の差であるＤＣ電圧オフセットを測定する。その後、ベースバンド部１０は、ステップＳＴ１０３に移って、ステップＳＴ１０２において測定されたＩ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを記憶し、ステップＳＴ１０４で、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０を切り替え制御することにより、送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎから順次得られる送信信号を送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６を介してベースバンド部１０に取り込み、ステップＳＴ１０３で記憶されたＤＣ電圧オフセットを基準電位として、無線装置内のアナログ部品による振幅及び位相特性を、複数の通信系ブランチが同一となるように校正する。これにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつき分を校正した状態で、無線装置内のアナログ部品の利得及び遅延特性、即ち信号の振幅及び位相の各ブランチ間でのばらつきを補償することができる。
【００５１】
また、上述の実施の形態においては、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０において、送信ＣＡＬ系終端部１３２を切換え選択し、送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６に対して無入力とした場合の送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けた値をベースバンド部１０に供給し、その結果に基づいて得られたＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットをベースバンド部１０に記憶するとともに、その記憶された値を基準としたキャリブレーションを行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、予め送信ＣＡＬ系復調部３６のＤＣ電圧オフセット調整を、送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６に対して無入力とした場合の送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けた値に基づいて行っておくようにしてもよい。これにより、複数の通信系変調部８−１〜８−ｎのみのＩ及びＱ信号間のオフセット電圧調整を行うことができる。例えば、前記送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきがあり、ベースバンド部１０における観測値が部品のばらつきの影響を受けた値、つまりこのばらつきによって発生する、Ｉ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットが０．１[Ｖ]であったとしても、それを０[Ｖ]としてベースバンド部１０に記録し、即ちオフセットを持たせてベースバンド部に記録することにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきの影響をキャンセルすることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５３】
図６は、本発明の実施の形態２の構成を示すブロック図である。
【００５４】
本発明の実施の形態２においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素に同じ参照符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【００５５】
本発明のキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置２６０は、本発明の実施の形態１における送信ＣＡＬ系終端部１３２の代わりに送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７を有している。送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７は、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子の中の１端子に接続されている。送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７は、高周波信号を発生するものであり、例えば、信号発生器で構成される。
【００５６】
次に、本発明の実施の形態２に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置２６０の動作について、本発明の実施の形態１と異なる動作を説明する。
【００５７】
送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０を複数の入力端子の中から送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７が接続された端子に切換え選択することで、送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７から基準信号が送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０を介して送信ＣＡＬ系受信部３３へ入力され高周波信号を所要レベルまで増幅及び周波数変換が行われる。送信ＣＡＬ系復調部３６においては、送信ＣＡＬ系受信部３３の出力を復調しこれをベースバンド部１０にて受信処理する。
【００５８】
ベースバンド部１０では、入力される基準信号の振幅を監視し、このときのＩとＱ信号の振幅が同一であるとしてベースバンド部１０に記憶することにより、送信ＣＡＬ系復調部３６のＩとＱ信号間のゲイン差成分の校正ができ、即ちＩとＱ信号間のゲイン差を無くすことができる。また、ベースバンド部１０は、入力される基準信号の振幅の中間値を監視し、このときのＩとＱ信号の振幅の中間値が同一であるとしてベースバンド部１０に記憶することにより、送信ＣＡＬ系復調部３６のＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセット成分の校正ができ、これによりＩとＱ信号間のＤＣ電圧差を無くすことができる。つまりＩとＱ信号間のゲイン差成分とＤＣ電圧オフセット成分の校正を同時に行うことができる。
【００５９】
このように、本発明の実施の形態のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置２６０によれば、送信ＣＡＬ系復調部３６におけるＩとＱ信号間のゲイン差成分及びＤＣ電圧オフセットをベースバンド部１０に記憶しておき、これらの値を基準値としたキャリブレーションを行うことにより、各ブランチ間のばらつきの補償を行うことができる。
【００６０】
なお、上述の実施の形態においては、図６について上述したベースバンド部１０としてハードウエア構成のものを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、図７に示すように、ベースバンド部１０において、本実施の形態の補償処理を行うためのプログラムをそのメモリ１１に格納しておき、このプログラムに従ってベースバンド部１０が補償処理を行うようにしてもよい。
【００６１】
この場合の、ベースバンド部１０による補償処理手順を図８に示す。この図８に示されるように、ベースバンド部１０は、先ずステップＳＴ２０１において、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０に対して、送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７を切換え選択するように制御する。これにより、送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６には基準信号が入力される状態となる。
【００６２】
そして、この状態においてベースバンド部１０は、ステップＳＴ２０２に移って、送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６を介して入力される基準信号に基づき、Ｉ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセット及びゲイン差を測定する。その後、ベースバンド部１０は、ステップＳＴ２０３に移って、ステップＳＴ２０２において測定されたＩ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセット及びゲイン差を記憶し、ステップＳＴ２０４で、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０を切り替え制御することにより、送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎから順次得られる送信信号を送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６を介してベースバンド部１０に取り込み、ステップＳＴ２０３で記憶されたＤＣ電圧オフセット及びゲイン差を基準として、無線装置内のアナログ部品による振幅及び位相特性を、複数の通信系ブランチが同一となるように校正する。これにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつき分を校正した状態で、無線装置内のアナログ部品の利得及び遅延特性、即ち信号の振幅及び位相の各ブランチ間でのばらつきを補償することができる。
【００６３】
また、上述の実施の形態においては、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０において、送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７を切換え選択し、送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６に対して基準信号を入力した場合の送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けた信号をベースバンド部１０に供給し、その結果に基づいて得られたＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセット及びゲイン差をベースバンド部１０に記憶するとともに、その記憶された値を基準としたキャリブレーションを行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、予め送信ＣＡＬ系復調部３６のＤＣ電圧オフセット調整及びゲイン差（振幅）調整を、送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６に対して基準信号を入力した場合の送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けた値に基づいて行っておくようにしてもよい。これにより、送信ＣＡＬ系復調部３６の受信精度を高性能にしておくことができ、送信アダプティブアレイアンテナ性能が高性能化しまた送信性能を高精度にすることができる。
【００６４】
ここで、ゲイン差調整の具体例について説明する。前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子が送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７を切換え選択している場合、前記送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６へは基準信号を入力にすることができる。例えば、前記送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきがあり、ベースバンド部１０における観測値が部品のばらつきの影響を受けた値、つまりこのばらつきによって発生する、Ｉ及びＱ信号間のゲイン差（振幅）が０．２[Ｖ]であったとしても、それを０[Ｖ]即ちゲイン差（振幅）が無いとしてベースバンド部１０に記録し、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきの影響をキャンセルすることができる。
【００６５】
次に、ＤＣ電圧オフセット調整の具体例について説明する。ベースバンド部１０は、入力される基準信号の振幅の中間値を監視し、このときのＩとＱ信号の振幅の中間値が同一であるとしてベースバンド部１０に記憶することにより、送信ＣＡＬ系復調部３６のＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセット成分の校正ができ、これによりＩとＱ信号間のＤＣ電圧差を無くすことができる。例えば、Ｉ信号の振幅が上限値＋０．７[Ｖ]、下限値-０．３[Ｖ]で振動しているとする。それに対して、Ｑ信号の振幅が上限値＋０．５[Ｖ]、下限値-０．５[Ｖ]で振動しているとする。この時、Ｉ信号の振幅の中間値＋０．４[Ｖ]（＝０．７-０．３）であり、Ｑ信号の振幅の中間値０[Ｖ]（＝０．５-０．５）である。上述のように実際には、ＩとＱ信号の振幅の各中間値は異なっているが、例えば、ＩとＱ信号共にいずれも振幅の中間値＋０．４[Ｖ]として、または、０[Ｖ]、即ちＩとＱ信号の振幅の中間値が同一であるとしてベースバンド部１０に記憶することによって送信ＣＡＬ系復調部３６ＤＣ電圧オフセット成分を校正することができる。
【００６６】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図面を参照して詳細に説明する。
【００６７】
図９は、本発明の実施の形態３の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３においては、本発明の実施の形態１及び実施の形態２と同じ構成要素に同じ参照符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【００６８】
図９に示す無線基地局装置７０は、キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ受信装置５０と、キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０（２６０）と、複数の共用器９−１〜９−ｎと、複数のアンテナ１−１〜１−ｎとを具備する構成を有する。
【００６９】
前記共用器とは、アンテナにて受信した電波を送信系に影響させずに受信系に高周波信号を伝えたり、送信系からの高周波信号を受信系に影響しないようにアンテナから電波として発射させるためのフィルターを備えたものであり、例えば、デュプレクサー等が利用できる。
【００７０】
次に、本発明の実施の形態３に係る無線基地局装置７０の動作について説明する。
【００７１】
複数のアンテナ１−１〜１−ｎにて受信した電波は、複数の共用器９−１〜９−ｎを介してキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ受信装置５０にて受信される。また、キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０（２６０）にて生成される高周波信号は複数の共用器９−１〜９−ｎを介して複数のアンテナ１−１〜１−ｎから電波として発射される。
【００７２】
本発明の実施の形態３によれば、本発明の実施の形態１〜２の効果を有する無線基地装置を得ることができる。
【００７３】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図面を参照して詳細に説明する。
【００７４】
図１０は、本発明の実施の形態４の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態４においては、本発明の実施の形態１〜実施の形態３と同じ構成要素に同じ参照符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【００７５】
図１０に示す無線通信システム１００は、無線基地局装置７０と、無線端末機８０とを具備する構成である。
【００７６】
次に、本発明の実施の形態６に係る無線システム１００の動作について説明する。
【００７７】
前記無線基地局装置７０は、互いに同一周波数の電波を使用して接続される無線携帯機８０と通信を行なう。
【００７８】
本発明の実施の形態４によれば、無線基地局装置７０のアダプティブアレイアンテナ性能を高性能にしているので、前記無線基地局装置７０と無線携帯機８０との間で行う送受信を高精度に行うことができ、ある特定地域内での無線通信システムの加入者容量を増大することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、送信アダプティブアレイアンテナ性能を高性能化することができる。
【００８０】
また、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のゲイン差成分及びＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、送信アダプティブアレイアンテナ性能が高性能化しまた送信性能を高精度にすることができる。
【００８１】
また、予め送信ＣＡＬ系復調部のゲイン差調整及びＤＣオフセット電圧調整を実施し、送信ＣＡＬ系復調部を高性能化しておくことで、通信系変調部のみのＩとＱ信号間のゲイン差調整及びＤＣオフセット電圧調整を実施できるので、送信性能を高性能にすることができる。
【００８２】
また、復調部及び変調部のＩとＱ信号間のゲイン差調整及びＤＣオフセット電圧調整を高精度に実施できるプログラムをベースバンド部に具備しているので、キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置のアダプティブアレイアンテナ性能及び送信性能を高性能にすることができる。
【００８３】
また、高性能なキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置を具備しているので、無線基地局装置全体として高性能にすることができる。
【００８４】
また、前記無線基地局装置と無線携帯機との間で行う送受信を高精度に行うことができるので、ある特定地域内での無線通信システムの加入者容量を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
【図２】従来のアンテナ入力電界と位相変動量の関係を示す特性曲線図
【図３】本発明によるアンテナ入力電界と位相変動量の関係を示す特性曲線図
【図４】他の実施の形態に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
【図５】他の実施の形態に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の動作の説明に供するフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
【図７】他の実施の形態に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
【図８】他の実施の形態に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の動作の説明に供するフローチャート
【図９】本発明の実施の形態３に係る無線基地局装置の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態４に係る無線通信システムの構成を示すブロック図
【図１１】従来のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１−１〜１−ｎ アンテナ
７−１〜７−ｎ 送信部
８−１〜８−ｎ 変調部
１０ ベースバンド部
１１ プログラム
１２−１〜１２−ｎ 送信系方向性結合部
３０、１３０ 送信ＣＡＬ系高周波切換え部
３３ 送信ＣＡＬ系受信部
３６ 送信ＣＡＬ系復調部
５０ キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ受信装置
６０、１６０、２６０ キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置
７０ 無線基地局装置
８０ 無線端末機
１００ 無線通信システム
１３２ 送信ＣＡＬ系終端部
１３７ 送信ＣＡＬ系基準信号発生部
【発明の属する技術分野】
本発明は、アダプティブアレイアンテナ方式（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｒｒａｙ
Ａｎｔｅｎｎａ：ＡＡＡ）を採用する無線装置及び無線基地局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ方式を採用する送信装置としては、図１１に示す構成のものがある。このキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置６０は、送信ベースバンド信号を生成するベースバンド部１０と、前記ベースバンド部１０の出力を変調させる複数の変調部８−１〜８−ｎと、前記複数の変調部８−１〜８−ｎの出力を増幅する複数の送信部７−１〜７−ｎと、前記複数の送信部７−１〜７−ｎの出力の一部を取り出す複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎと、前記複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎの中から任意の１ブランチのみを選択する送信ＣＡＬ系高周波切換え部３０と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部３０の出力を増幅する送信ＣＡＬ系受信部３３と、前記複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎの出力を電波として送信する複数のアンテナ１−１〜１−ｎとを具備している。
【０００３】
ベースバンド部１０は、送信ベースバンド信号を生成して複数の変調部８−１〜８−ｎにそれぞれ与える。また、送信ＣＡＬ系復調部３６の出力を受信処理する。複数の変調部８−１〜８−ｎは、ベースバンド部１０の出力を変調し、複数の送信部７−１〜７−ｎにそれぞれ与える。複数の送信部７−１〜７−ｎは、複数の変調部８−１〜８−ｎの出力を増幅し、複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎにそれぞれ与える。複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎは、複数の送信部７−１〜７−ｎの出力の一部を取り出し、送信ＣＡＬ系高周波切換え部３０に与える。
【０００４】
送信ＣＡＬ系高周波切換え部３０は、複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎの中から任意の１ブランチのみを選択し、送信ＣＡＬ系受信部３３に与える。送信ＣＡＬ系受信部３３は、送信ＣＡＬ系高周波切換え部３０の出力を増幅し、送信ＣＡＬ系復調部３６に与える。複数のアンテナ１−１〜１−ｎは、複数の送信系方向性結合手段１２−１〜１２−ｎの出力を電波として送信する。
【０００５】
この従来のキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置６０においては、アダプティブアレイアンテナ性能を向上させる為に、以下の様な工夫を行っている。
【０００６】
実際の機器においては、無線装置内のアナログ部品が利得及び遅延特性、即ち信号の振幅及び位相のばらつきを持つため、無線装置内のアナログ部品による振幅及び位相特性を，複数の通信系ブランチが同一となるように補償する必要がある。なぜなら、アダプティブアレイアンテナ方式とは、複数ブランチのアンテナから送受信する各信号の振幅及び位相成分を完全に把握、管理してこそ始めて実現できる無線通信方式だからである。その為、複数の通信系ブランチの無線回路特性、即ち振幅及び位相成分をそれぞれ測定しその誤差をベースバンド部において補償するという無線回路校正(キャリブレーション：Calibration)を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−５３５２７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置においては、送信ＣＡＬ系復調部からベースバンド部までの間の部品性能ばらつき等の影響で、最終的に送信及び受信処理を行うベースバンド部においてＩ信号とＱ信号間のＤＣ電圧オフセット成分やゲイン差成分、即ち振幅及び位相成分に誤差が発生するためアダプティブアレイアンテナ方式の性能に悪影響を及ぼすだけでなく送信精度を劣化させるという問題がある。
【０００９】
また、ベースバンド部にて受けるＩ信号とＱ信号を監視しながら送信ＣＡＬ系復調部においてＩ信号及びＱ信号のゲインを手動にて調整した場合には調整時間に長時間を要し非現実的である。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、キャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置を高性能にすることができ、また、高精度なキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置及びその調整方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置は、送信ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成手段と、前記ベースバンド信号生成手段の出力を変調させる複数の変調手段と、前記複数の変調手段の出力を増幅する複数の送信手段と、前記複数の送信手段の出力の一部を取り出す複数の送信系方向性結合手段と、前記複数の送信系方向性結合手段の中から任意の１ブランチのみを選択する送信ＣＡＬ系高周波切換え手段と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の複数の入力端子の中の１端子を終端する送信ＣＡＬ系終端手段と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段と、前記複数の送信系方向性結合手段の出力を電波として送信する複数のアンテナと、を具備する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、即ち送信アダプティブアレイアンテナ性能が高性能化することができる。
【００１３】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置は、送信ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成手段と、前記ベースバンド信号生成手段の出力を変調させる複数の変調手段と、前記複数の変調手段の出力を増幅する複数の送信手段と、前記複数の送信手段の出力の一部を取り出す複数の送信系方向性結合手段と、前記複数の送信系方向性結合手段の中から任意の１ブランチのみを選択する送信ＣＡＬ系高周波切換え手段と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の複数の入力端子の中の１端子から基準信号を入力し送信ＣＡＬ系復調部のＩとＱ信号間のゲイン差調整及びＤＣオフセット電圧調整を行う為の送信ＣＡＬ系基準信号発生手段と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の複数の入力端子の中の１端子を終端する送信ＣＡＬ系終端手段と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段と、前記複数の送信系方向性結合手段の出力を電波として送信する複数のアンテナと、を具備する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のゲイン差成分及びＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、送信ＡＡＡ性能が高性能化しまた送信性能を高精度にすることができる。
【００１５】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法は、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段が無入力状態である場合のＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を具備するようにした。
【００１６】
この方法によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、即ち送信アダプティブアレイアンテナ性能が高性能化することができる。
【００１７】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法は、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段が無入力状態である場合のＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、前記測定されたＤＣ電圧オフセットに基づいて、前記送信ＣＡＬ系受信手段を調整する調整工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を具備するようにした。
【００１８】
この方法によれば、送信性能を高性能にすることができる。
【００１９】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法は、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段に基準信号を入力し、この送信ＣＡＬ系受信手段から出力されるＩ及びＱ信号のゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を具備するようにした。
【００２０】
この方法によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のゲイン差成分及びＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、送信ＡＡＡ性能が高性能化しまた送信性能を高精度にすることができる。
【００２１】
本発明のアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法は、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段に基準信号を入力し、この送信ＣＡＬ系受信手段から出力されるＩ及びＱ信号のゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、前記測定されたゲイン差及びＤＣ電圧オフセットに基づいて、前記送信ＣＡＬ系受信手段を調整する調整工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を具備するようにした。
【００２２】
この方法によれば、送信性能を高性能にすることができる。
【００２３】
本発明のプログラムは、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段が無入力状態である場合のＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を制御装置に実行させるようにした。
【００２４】
この構成によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、即ち送信アダプティブアレイアンテナ性能が高性能化することができる。
【００２５】
本発明のプログラムは、送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段に基準信号を入力し、この送信ＣＡＬ系受信手段から出力されるＩ及びＱ信号のゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、を制御装置に実行させるようにした。
【００２６】
この構成によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のゲイン差成分及びＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、送信ＡＡＡ性能が高性能化しまた送信性能を高精度にすることができる。
【００２７】
本発明の無線基地局装置は、請求項１又は２のいずれかに記載のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置を具備する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、無線基地局装置全体として高性能にすることができる。
【００２９】
本発明の無線通信システムは、請求項９に記載の無線基地局装置と、前記無線基地局装置と互いに同一周波数の電波を使用して接続される無線携帯機とを具備する構成を採る。
【００３０】
この構成によれば、前記無線基地局装置と無線携帯機との間で行う送受信を高精度に行うことができ、ある特定地域内での無線通信システムの加入者容量を増大することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、送信ＣＡＬ(キャリブレーション：Calibration)系受信部において発生するＤＣ電圧オフセット及びゲイン差を基準として各ブランチの回路のばらつきを補償することにより、送信アダプティブアレイアンテナ性能を高性能化させることである。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０の構成を示すブロック図である。このキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０は、送信ベースバンド信号を生成するベースバンド部１０と、前記ベースバンド部１０の出力を変調させる複数の変調部８−１〜８−ｎと、前記複数の変調部８−１〜８−ｎの出力を増幅する複数の送信部７−１〜７−ｎと、前記複数の送信部７−１〜７−ｎの出力の一部を取り出す複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎと、前記複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎの中から任意の１ブランチのみを選択する送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子の中の１端子を終端する送信ＣＡＬ系終端部１３２と、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の出力を増幅する送信ＣＡＬ系受信部３３と、前記送信ＣＡＬ系受信部３３の出力を受信処理する送信ＣＡＬ系復調部３６と、前記複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎの出力を電波として送信する複数のアンテナ１−１〜１−ｎとを具備する構成を有する。
【００３４】
前記送信系方向性結合部とは、高周波信号の一部を取り出すものであり、例えばコンデンサや抵抗器や方向性結合器等を利用することができる。前記送信部とは、高周波信号を所要の信号レベルまで増幅及び周波数変換するものであり、例えば高周波送信機を利用することができる。前記変調部とは、Ｉ及びＱ信号等のベースバンド信号から高周波の変調波を生成するものであり、例えば変調器を利用することができる。前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部とは、複数の入力端子の中の任意の１端子を選択できるようなスイッチであり、例えば高周波スイッチを利用することができる。前記送信ＣＡＬ系終端部とは、伝送路の信号を終端するものであり、例えば５０Ω終端器を利用することができる。前記送信ＣＡＬ系受信部とは、高周波信号を所要の信号レベルまで増幅及び周波数変換するものであり、例えば高周波受信機を利用することができる。前記送信ＣＡＬ系復調部とは、高周波信号をＩ及びＱ信号等のベースバンド信号に復調するものであり、例えば復調器を利用することができる。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態１に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０の動作について説明する。
【００３６】
ベースバンド部１０にて生成されたＩ及びＱ信号のベースバンド信号が複数の変調部８−１〜８−ｎに入力され、ここで変調処理された後、高周波信号として出力される。これら複数の変調部８−１〜８−ｎの出力は前記複数の送信部７−１〜７−ｎにて所要の信号レベルまで増幅及び周波数変換され、複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎを介して複数のアンテナ１−１〜１−ｎより送信される。
【００３７】
また、前記複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎにて高周波信号の一部が取り出され、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０に入力される。ここで、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子が前記複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎの中のいずれかを切換え選択しているならば、前記複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎの中のいずれかから取り出された高周波信号の一部が、前記送信ＣＡＬ系受信部３３を介して送信ＣＡＬ系復調部３６にて復調され、ベースバンド部１０にて受信処理される。
【００３８】
従って、ベースバンド部１０は、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０を各ブランチ（複数の送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎ）からの出力を切り換え入力しながら、この復調された信号を基に、無線装置内のアナログ部品による振幅及び位相特性を、複数の通信系ブランチが同一となるように校正することにより、無線装置内のアナログ部品が利得及び遅延特性、即ち信号の振幅及び位相のばらつきを補償する。なお、この補償処理に先立って、製品の出荷時などにおいて、送信ＣＡＬ系復調部３６のＩ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセット調整を行うようになされている。ここでは、この事前調整について説明する。
【００３９】
すなわち、前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子を送信ＣＡＬ系終端部１３２を選択するように切り換え制御することにより、前記送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６への入力を無入力にすることができる。このようにすることで、例えば、前記送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきがあり、ベースバンド部１０における観測値が部品のばらつきの影響を受けた値、つまりこのばらつきによって発生する、Ｉ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットが０．１[Ｖ]であったとしても、それを０[Ｖ]としてベースバンド部１０に記録し、即ちオフセットを持たせてベースバンド部に記録することにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきの影響をキャンセルすることができる。このような事前の調整を行った後には、複数の通信系ブランチからの送信時において、複数の変調部８−１〜８−ｎの各Ｉ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットだけをベースバンド部１０にて監視することができ、ＤＣ電圧オフセット成分があるならばベースバンド部１０にて各ブランチごとのＤＣ電圧オフセット成分を記憶し、このＤＣ電圧オフセット成分に基づいて、各ブランチ間での校正を行うことにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品ばらつきの影響をキャンセルした状態での、各ブランチ間での校正を行うことができる。
【００４０】
すなわち、図１１について上述したように、従来の技術は、複数の通信系ブランチの通信系送信部の無線回路特性、即ち振幅及び位相情報をそれぞれ測定しその誤差をベースバンド部において補償する構成になっていた。しかしながら、この従来の技術では、複数の通信系復調部及び送信ＣＡＬ系復調部からベースバンド部までの間の部品性能ばらつき等の影響で、最終的に受信処理を行うベースバンド部においてＩ信号とＱ信号間のＤＣ電圧オフセット成分やゲイン差成分、即ち振幅及び位相情報に誤差が生じ、この結果、送信アダプティブアレイアンテナ性能に悪影響を及ぼすだけでなく送信精度を劣化させるという問題がある。
【００４１】
これに対して、図１に示した本実施の形態のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０の構成においては、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきがあったとしても、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０によって送信ＣＡＬ系終端部１３２を切換え選択して、送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６に対して無入力とすることで、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けた値をベースバンド部１０に供給することができる。
【００４２】
従って、ベースバンド部１０では、このばらつきの影響を受けた値によってＩ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットが生じたとしても、それを０[Ｖ]としてベースバンド部１０の記憶部（図示せず）に記録し、この記録された値を用いて各ブランチ間のキャリブレーションを行うことにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けない補償を行うことができる。
【００４３】
ここで復調部及び変調部のＩ信号及びＱ信号のＤＣ電圧オフセット成分とゲイン差成分について説明する。
【００４４】
Ｉ信号及びＱ信号のようなベースバンド信号は、ある電圧を基準として信号がそれぞれ振動しており、このＩ信号及びＱ信号の基準電圧の差をＤＣ電圧オフセット成分と呼ぶ、このＩ信号及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセット成分はゼロであることが好ましく、アダプティブアレイアンテナ性能を高性能にさせ、更に受信及び送信性能を高性能にさせる要因の一つである。また、Ｉ信号及びＱ信号は、ある振幅をもって信号がそれぞれの振動しており、このＩ信号及びＱ信号の振幅の差をゲイン差成分と呼ぶ。このＩ信号及びＱ信号間のゲイン差成分はゼロ、即ちＩ信号及びＱ信号が同じ振幅であることが好ましく、受信及び送信性能を高性能にさせる要因の一つである。
【００４５】
次に、送信アダプティブアレイアンテナ性能について説明する。複数のアンテナにて送信する電波の位相成分を制御し即ちアンテナに指向性をもたせ希望方向に送信する送信性能のことである。
【００４６】
また従来技術の構成（図１１）にて測定した「（アンテナ受信入力レベル）対（位相変動量の特性）」を図２に示す。本特性より、弱電界になるにつれて位相変動が大きいことがわかる。即ち、この特性は送信出力が小さくなるにつれて送信アダプティブアレイアンテナ性能が劣化傾向になることを示している。これに対して、本発明の実施の形態１の構成にて同様に「（アンテナ受信入力レベル）対（位相変動量の特性）」を測定した結果は図３に示す通りであり、本特性より、送信出力が小さくなっても位相変動が少ないことがわかる。即ち、この特性より送信アダプティブアレイアンテナ性能が向上していることを示している。
【００４７】
このように本実施の形態のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０によれば、送信ＣＡＬ系復調部３６におけるＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを校正しておくことにより、送信アダプティブアレイアンテナ性能を高性能化することができる。
【００４８】
なお、上述の実施の形態においては、図１について上述したベースバンド部１０としてハードウエア構成のものを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、図４に示すように、ベースバンド部１０において、本実施の形態の補償処理を行うためのプログラムをそのメモリ１１に格納しておき、このプログラムに従ってベースバンド部１０が補償処理を行うようにしてもよい。
【００４９】
この場合の、ベースバンド部１０による補償処理手順を図５に示す。この図５に示されるように、ベースバンド部１０は、先ずステップＳＴ１０１において、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０に対して、送信ＣＡＬ系終端部１３２を切換え選択するように制御する。これにより、送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６は無入力状態となる。
【００５０】
そして、この状態においてベースバンド部１０は、ステップＳＴ１０２に移って、送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６を介して入力される信号に基づき、Ｉ及びＱ信号の基準電位の差であるＤＣ電圧オフセットを測定する。その後、ベースバンド部１０は、ステップＳＴ１０３に移って、ステップＳＴ１０２において測定されたＩ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを記憶し、ステップＳＴ１０４で、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０を切り替え制御することにより、送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎから順次得られる送信信号を送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６を介してベースバンド部１０に取り込み、ステップＳＴ１０３で記憶されたＤＣ電圧オフセットを基準電位として、無線装置内のアナログ部品による振幅及び位相特性を、複数の通信系ブランチが同一となるように校正する。これにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつき分を校正した状態で、無線装置内のアナログ部品の利得及び遅延特性、即ち信号の振幅及び位相の各ブランチ間でのばらつきを補償することができる。
【００５１】
また、上述の実施の形態においては、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０において、送信ＣＡＬ系終端部１３２を切換え選択し、送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６に対して無入力とした場合の送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けた値をベースバンド部１０に供給し、その結果に基づいて得られたＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットをベースバンド部１０に記憶するとともに、その記憶された値を基準としたキャリブレーションを行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、予め送信ＣＡＬ系復調部３６のＤＣ電圧オフセット調整を、送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６に対して無入力とした場合の送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けた値に基づいて行っておくようにしてもよい。これにより、複数の通信系変調部８−１〜８−ｎのみのＩ及びＱ信号間のオフセット電圧調整を行うことができる。例えば、前記送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきがあり、ベースバンド部１０における観測値が部品のばらつきの影響を受けた値、つまりこのばらつきによって発生する、Ｉ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセットが０．１[Ｖ]であったとしても、それを０[Ｖ]としてベースバンド部１０に記録し、即ちオフセットを持たせてベースバンド部に記録することにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきの影響をキャンセルすることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５３】
図６は、本発明の実施の形態２の構成を示すブロック図である。
【００５４】
本発明の実施の形態２においては、本発明の実施の形態１と同じ構成要素に同じ参照符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【００５５】
本発明のキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置２６０は、本発明の実施の形態１における送信ＣＡＬ系終端部１３２の代わりに送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７を有している。送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７は、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子の中の１端子に接続されている。送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７は、高周波信号を発生するものであり、例えば、信号発生器で構成される。
【００５６】
次に、本発明の実施の形態２に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置２６０の動作について、本発明の実施の形態１と異なる動作を説明する。
【００５７】
送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０を複数の入力端子の中から送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７が接続された端子に切換え選択することで、送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７から基準信号が送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０を介して送信ＣＡＬ系受信部３３へ入力され高周波信号を所要レベルまで増幅及び周波数変換が行われる。送信ＣＡＬ系復調部３６においては、送信ＣＡＬ系受信部３３の出力を復調しこれをベースバンド部１０にて受信処理する。
【００５８】
ベースバンド部１０では、入力される基準信号の振幅を監視し、このときのＩとＱ信号の振幅が同一であるとしてベースバンド部１０に記憶することにより、送信ＣＡＬ系復調部３６のＩとＱ信号間のゲイン差成分の校正ができ、即ちＩとＱ信号間のゲイン差を無くすことができる。また、ベースバンド部１０は、入力される基準信号の振幅の中間値を監視し、このときのＩとＱ信号の振幅の中間値が同一であるとしてベースバンド部１０に記憶することにより、送信ＣＡＬ系復調部３６のＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセット成分の校正ができ、これによりＩとＱ信号間のＤＣ電圧差を無くすことができる。つまりＩとＱ信号間のゲイン差成分とＤＣ電圧オフセット成分の校正を同時に行うことができる。
【００５９】
このように、本発明の実施の形態のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置２６０によれば、送信ＣＡＬ系復調部３６におけるＩとＱ信号間のゲイン差成分及びＤＣ電圧オフセットをベースバンド部１０に記憶しておき、これらの値を基準値としたキャリブレーションを行うことにより、各ブランチ間のばらつきの補償を行うことができる。
【００６０】
なお、上述の実施の形態においては、図６について上述したベースバンド部１０としてハードウエア構成のものを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、図７に示すように、ベースバンド部１０において、本実施の形態の補償処理を行うためのプログラムをそのメモリ１１に格納しておき、このプログラムに従ってベースバンド部１０が補償処理を行うようにしてもよい。
【００６１】
この場合の、ベースバンド部１０による補償処理手順を図８に示す。この図８に示されるように、ベースバンド部１０は、先ずステップＳＴ２０１において、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０に対して、送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７を切換え選択するように制御する。これにより、送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６には基準信号が入力される状態となる。
【００６２】
そして、この状態においてベースバンド部１０は、ステップＳＴ２０２に移って、送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６を介して入力される基準信号に基づき、Ｉ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセット及びゲイン差を測定する。その後、ベースバンド部１０は、ステップＳＴ２０３に移って、ステップＳＴ２０２において測定されたＩ及びＱ信号間のＤＣ電圧オフセット及びゲイン差を記憶し、ステップＳＴ２０４で、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０を切り替え制御することにより、送信系方向性結合部１２−１〜１２−ｎから順次得られる送信信号を送信ＣＡＬ系受信部３３及び送信ＣＡＬ系復調部３６を介してベースバンド部１０に取り込み、ステップＳＴ２０３で記憶されたＤＣ電圧オフセット及びゲイン差を基準として、無線装置内のアナログ部品による振幅及び位相特性を、複数の通信系ブランチが同一となるように校正する。これにより、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつき分を校正した状態で、無線装置内のアナログ部品の利得及び遅延特性、即ち信号の振幅及び位相の各ブランチ間でのばらつきを補償することができる。
【００６３】
また、上述の実施の形態においては、送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０において、送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７を切換え選択し、送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６に対して基準信号を入力した場合の送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けた信号をベースバンド部１０に供給し、その結果に基づいて得られたＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセット及びゲイン差をベースバンド部１０に記憶するとともに、その記憶された値を基準としたキャリブレーションを行う場合について述べたが、本発明はこれに限らず、予め送信ＣＡＬ系復調部３６のＤＣ電圧オフセット調整及びゲイン差（振幅）調整を、送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６に対して基準信号を入力した場合の送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきのみの影響を受けた値に基づいて行っておくようにしてもよい。これにより、送信ＣＡＬ系復調部３６の受信精度を高性能にしておくことができ、送信アダプティブアレイアンテナ性能が高性能化しまた送信性能を高精度にすることができる。
【００６４】
ここで、ゲイン差調整の具体例について説明する。前記送信ＣＡＬ系高周波切換え部１３０の複数の入力端子が送信ＣＡＬ系基準信号発生部１３７を切換え選択している場合、前記送信ＣＡＬ系受信部３３及び前記送信ＣＡＬ系復調部３６へは基準信号を入力にすることができる。例えば、前記送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきがあり、ベースバンド部１０における観測値が部品のばらつきの影響を受けた値、つまりこのばらつきによって発生する、Ｉ及びＱ信号間のゲイン差（振幅）が０．２[Ｖ]であったとしても、それを０[Ｖ]即ちゲイン差（振幅）が無いとしてベースバンド部１０に記録し、送信ＣＡＬ系復調部３６からベースバンド部１０の間での部品のばらつきの影響をキャンセルすることができる。
【００６５】
次に、ＤＣ電圧オフセット調整の具体例について説明する。ベースバンド部１０は、入力される基準信号の振幅の中間値を監視し、このときのＩとＱ信号の振幅の中間値が同一であるとしてベースバンド部１０に記憶することにより、送信ＣＡＬ系復調部３６のＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセット成分の校正ができ、これによりＩとＱ信号間のＤＣ電圧差を無くすことができる。例えば、Ｉ信号の振幅が上限値＋０．７[Ｖ]、下限値-０．３[Ｖ]で振動しているとする。それに対して、Ｑ信号の振幅が上限値＋０．５[Ｖ]、下限値-０．５[Ｖ]で振動しているとする。この時、Ｉ信号の振幅の中間値＋０．４[Ｖ]（＝０．７-０．３）であり、Ｑ信号の振幅の中間値０[Ｖ]（＝０．５-０．５）である。上述のように実際には、ＩとＱ信号の振幅の各中間値は異なっているが、例えば、ＩとＱ信号共にいずれも振幅の中間値＋０．４[Ｖ]として、または、０[Ｖ]、即ちＩとＱ信号の振幅の中間値が同一であるとしてベースバンド部１０に記憶することによって送信ＣＡＬ系復調部３６ＤＣ電圧オフセット成分を校正することができる。
【００６６】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図面を参照して詳細に説明する。
【００６７】
図９は、本発明の実施の形態３の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３においては、本発明の実施の形態１及び実施の形態２と同じ構成要素に同じ参照符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【００６８】
図９に示す無線基地局装置７０は、キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ受信装置５０と、キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０（２６０）と、複数の共用器９−１〜９−ｎと、複数のアンテナ１−１〜１−ｎとを具備する構成を有する。
【００６９】
前記共用器とは、アンテナにて受信した電波を送信系に影響させずに受信系に高周波信号を伝えたり、送信系からの高周波信号を受信系に影響しないようにアンテナから電波として発射させるためのフィルターを備えたものであり、例えば、デュプレクサー等が利用できる。
【００７０】
次に、本発明の実施の形態３に係る無線基地局装置７０の動作について説明する。
【００７１】
複数のアンテナ１−１〜１−ｎにて受信した電波は、複数の共用器９−１〜９−ｎを介してキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ受信装置５０にて受信される。また、キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置１６０（２６０）にて生成される高周波信号は複数の共用器９−１〜９−ｎを介して複数のアンテナ１−１〜１−ｎから電波として発射される。
【００７２】
本発明の実施の形態３によれば、本発明の実施の形態１〜２の効果を有する無線基地装置を得ることができる。
【００７３】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図面を参照して詳細に説明する。
【００７４】
図１０は、本発明の実施の形態４の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態４においては、本発明の実施の形態１〜実施の形態３と同じ構成要素に同じ参照符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【００７５】
図１０に示す無線通信システム１００は、無線基地局装置７０と、無線端末機８０とを具備する構成である。
【００７６】
次に、本発明の実施の形態６に係る無線システム１００の動作について説明する。
【００７７】
前記無線基地局装置７０は、互いに同一周波数の電波を使用して接続される無線携帯機８０と通信を行なう。
【００７８】
本発明の実施の形態４によれば、無線基地局装置７０のアダプティブアレイアンテナ性能を高性能にしているので、前記無線基地局装置７０と無線携帯機８０との間で行う送受信を高精度に行うことができ、ある特定地域内での無線通信システムの加入者容量を増大することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、送信アダプティブアレイアンテナ性能を高性能化することができる。
【００８０】
また、送信ＣＡＬ系復調部におけるＩとＱ信号間のゲイン差成分及びＤＣ電圧オフセットを調整し、送信ＣＡＬ系復調部の受信精度を高性能にしておくことで、送信アダプティブアレイアンテナ性能が高性能化しまた送信性能を高精度にすることができる。
【００８１】
また、予め送信ＣＡＬ系復調部のゲイン差調整及びＤＣオフセット電圧調整を実施し、送信ＣＡＬ系復調部を高性能化しておくことで、通信系変調部のみのＩとＱ信号間のゲイン差調整及びＤＣオフセット電圧調整を実施できるので、送信性能を高性能にすることができる。
【００８２】
また、復調部及び変調部のＩとＱ信号間のゲイン差調整及びＤＣオフセット電圧調整を高精度に実施できるプログラムをベースバンド部に具備しているので、キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置のアダプティブアレイアンテナ性能及び送信性能を高性能にすることができる。
【００８３】
また、高性能なキャリブレーション機能付きアダプティブアレイアンテナ送信装置を具備しているので、無線基地局装置全体として高性能にすることができる。
【００８４】
また、前記無線基地局装置と無線携帯機との間で行う送受信を高精度に行うことができるので、ある特定地域内での無線通信システムの加入者容量を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
【図２】従来のアンテナ入力電界と位相変動量の関係を示す特性曲線図
【図３】本発明によるアンテナ入力電界と位相変動量の関係を示す特性曲線図
【図４】他の実施の形態に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
【図５】他の実施の形態に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の動作の説明に供するフローチャート
【図６】本発明の実施の形態２に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
【図７】他の実施の形態に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
【図８】他の実施の形態に係るキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の動作の説明に供するフローチャート
【図９】本発明の実施の形態３に係る無線基地局装置の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態４に係る無線通信システムの構成を示すブロック図
【図１１】従来のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１−１〜１−ｎ アンテナ
７−１〜７−ｎ 送信部
８−１〜８−ｎ 変調部
１０ ベースバンド部
１１ プログラム
１２−１〜１２−ｎ 送信系方向性結合部
３０、１３０ 送信ＣＡＬ系高周波切換え部
３３ 送信ＣＡＬ系受信部
３６ 送信ＣＡＬ系復調部
５０ キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ受信装置
６０、１６０、２６０ キャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置
７０ 無線基地局装置
８０ 無線端末機
１００ 無線通信システム
１３２ 送信ＣＡＬ系終端部
１３７ 送信ＣＡＬ系基準信号発生部
Claims (10)
- 送信ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成手段と、
前記ベースバンド信号生成手段の出力を変調させる複数の変調手段と、
前記複数の変調手段の出力を増幅する複数の送信手段と、
前記複数の送信手段の出力の一部を取り出す複数の送信系方向性結合手段と、
前記複数の送信系方向性結合手段の中から任意の１ブランチのみを選択する送信ＣＡＬ(Calibration)系高周波切換え手段と、
前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の複数の入力端子の中の１端子を終端する送信ＣＡＬ系終端手段と、
前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段と、
前記複数の送信系方向性結合手段の出力を電波として送信する複数のアンテナと、
を具備することを特徴とするアダプティブアレイアンテナ送信装置。 - 送信ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成手段と、
前記ベースバンド信号生成手段の出力を変調させる複数の変調手段と、
前記複数の変調手段の出力を増幅する複数の送信手段と、
前記複数の送信手段の出力の一部を取り出す複数の送信系方向性結合手段と、
前記複数の送信系方向性結合手段の中から任意の１ブランチのみを選択する送信ＣＡＬ系高周波切換え手段と、
前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の複数の入力端子の中の１端子から基準信号を入力し送信ＣＡＬ系復調部のＩとＱ信号間のゲイン差調整及びＤＣオフセット電圧調整を行う為の送信ＣＡＬ系基準信号発生手段と、
前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の複数の入力端子の中の１端子を終端する送信ＣＡＬ系終端手段と、
前記送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段と、
前記複数の送信系方向性結合手段の出力を電波として送信する複数のアンテナと、
を具備することを特徴とするアダプティブアレイアンテナ送信装置。 - 送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段が無入力状態である場合のＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、
複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、
を具備することを特徴とするアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法。 - 送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段が無入力状態である場合のＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、
前記測定されたＤＣ電圧オフセットに基づいて、前記送信ＣＡＬ系受信手段を調整する調整工程と、
複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、
を具備することを特徴とするアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法。 - 送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段に基準信号を入力し、この送信ＣＡＬ系受信手段から出力されるＩ及びＱ信号のゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、
複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、
を具備することを特徴とするアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法。 - 送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段に基準信号を入力し、この送信ＣＡＬ系受信手段から出力されるＩ及びＱ信号のゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、
前記測定されたゲイン差及びＤＣ電圧オフセットに基づいて、前記送信ＣＡＬ系受信手段を調整する調整工程と、
複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、
を具備することを特徴とするアダプティブアレイアンテナ送信装置の調整方法。 - 送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段が無入力状態である場合のＩ及びＱ信号のＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、
複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、
を制御装置に実行させるためのプログラム。 - 送信ＣＡＬ系高周波切換え手段の出力を増幅し復調する送信ＣＡＬ系受信手段に基準信号を入力し、この送信ＣＡＬ系受信手段から出力されるＩ及びＱ信号のゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを測定する測定工程と、
複数の送信手段の変調済み出力の一部を順次取り出して前記送信ＣＡＬ系受信手段に供給し、この送信ＣＡＬ系受信手段を介して得られる復調信号に対して、前記測定されたゲイン差及びＤＣ電圧オフセットを基準値として、前記各送信手段の回路特性を補償する補償工程と、
を制御装置に実行させるためのプログラム。 - 請求項１又は２のいずれかに記載のキャリブレーション機能付きのアダプティブアレイアンテナ送信装置を具備することを特徴とする無線基地局装置。
- 請求項９に記載の無線基地局装置と、前記無線基地局装置と互いに同一周波数の電波を使用して接続される無線携帯機とを具備することを特徴とする無線通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002375003A JP2004208055A (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | アダプティブアレイアンテナ送信装置及びその調整方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002375003A JP2004208055A (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | アダプティブアレイアンテナ送信装置及びその調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004208055A true JP2004208055A (ja) | 2004-07-22 |
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ID=32812863
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| JP2002375003A Pending JP2004208055A (ja) | 2002-12-25 | 2002-12-25 | アダプティブアレイアンテナ送信装置及びその調整方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006287622A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fujitsu Ltd | 高周波通信制御装置および高周波通信制御方法 |
| US11616519B2 (en) | 2019-12-26 | 2023-03-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electronic apparatus and method |
-
2002
- 2002-12-25 JP JP2002375003A patent/JP2004208055A/ja active Pending
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