【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動局装置からの信号に基づいてアンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行する基地局装置に関し、特に、良好なキャリブレーション処理を実現する基地局装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信にアダプティブアレイアンテナ（ＡＡＡ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａ）を適用することが検討されている。アダプティブアレイアンテナでは、複数のアンテナのそれぞれに位相及び振幅の重み付けを持たせることにより、これらアンテナ全体としての指向性を制御して、信号を送信や受信することが行われる。
【０００３】
例えば、受信時には、アダプティブアレイアンテナでは、希望の到来波の方向に対して最大指向性を有し且つ他の方向からの信号の受信特性を大きく落ち込ませるような指向性が実現されるように制御を行う。なお、このような制御の動作は、装置に具備される制御アルゴリズムを用いて行われる。
【０００４】
また、アダプティブアレイアンテナが正しい方向で十分な指向性を有するためには、各アンテナ端で受信した信号の位相や振幅の特性が、詳しくは例えば各受信アンテナから各ケーブルを経由して各受信機（ＲＸ）の出力端で得られる信号の位相や振幅の特性が、各アンテナ間の影響も含めて、同一などの所定の条件を満たすことが必要となる。このためには、各アンテナ系についてのキャリブレーション（校正）が必要となり、詳しくは例えば各アンテナ端から各ケーブルや各無線部や各復調部までの各ブランチについてのキャリブレーション（校正）が必要となる。
【０００５】
なお、従来技術の一例として、従来の通信機では、アダプティブアレイアンテナを備えた基地局装置のアンテナ近傍にキャリブレーション用信号送信用アンテナを配置して、アダプティブアレイアンテナに関するキャリブレーション処理を実行することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６１６６８号公報
【非特許文献１】
「ＴＤＤシステム用アダプティブアレーのリアルタイム校正法の検討」、電子情報通信学会技術報告、１９９９−０４
【非特許文献２】
「アンテナ特性を考慮したＦＤＤシステム用アダプティブアレーの自動校正法」、電子情報通信学会技術報告、２００２−０２
【非特許文献３】
「最大比合成ウエイトを用いたＤＢＦ受信アレーアンテナ校正法の検討」、電子情報通信学会技術報告、１９９７−０９
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のアダプティブアレイアンテナのキャリブレーションでは、移動局装置からの信号に基づいてアンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行する基地局装置において、更に良好なキャリブレーション処理を実現することが要求されていた。また、このような基地局装置では、例えば、簡易な構成により、アンテナ系に関するキャリブレーション処理を実現することが要求されていた。
【０００８】
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、移動局装置から無線により送信される信号に基づいてアンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行するに際して、良好なキャリブレーション処理を実現することができる基地局装置を提供することを目的とする。
また、本発明に係る基地局装置では、一構成例として、簡易な構成により、アンテナ系に関するキャリブレーション処理を実現することを可能とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る基地局装置では、次のようにして、移動局装置から無線により送信される信号に基づいてアンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行する。
すなわち、アンテナ系キャリブレーション処理移動局装置選択手段が、位置に関する情報が取得される複数の移動局装置から、アンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行するために使用する移動局装置を選択する。そして、アンテナ系キャリブレーション処理実行手段が、アンテナ系キャリブレーション処理移動局装置選択手段により選択された移動局装置から無線により送信される信号に基づいて、アンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行する。
【００１０】
従って、位置に関する情報が取得される複数の移動局装置から移動局装置が選択され、当該選択された移動局装置からの信号に基づいてアンテナ系に関するキャリブレーション処理が実行されるため、例えばアンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行するために適した移動局装置を選択することにより、当該選択した移動局装置から無線により受信される信号に基づいて、良好なキャリブレーション処理を実現することができる。
【００１１】
また、一構成例として、移動局装置などにより検出される移動局装置の位置に関する情報が基地局装置に対して通知されるような構成とすると、基地局装置では、例えば従来と比べてハードウエアを追加せずとも、移動局装置の位置に関する情報を取得することができ、これにより、簡易な構成により、アンテナ系に関するキャリブレーション処理を実現することができる。
【００１２】
ここで、アンテナ系に関するキャリブレーション処理に用いられる移動局装置からの信号としては、種々な信号が用いられてもよく、例えば、キャリブレーション処理のために用意された信号（キャリブレーション処理用信号）が用いられてもよく、或いは、通信の信号（通信信号）や制御のための信号（制御信号）が用いられてもよい。
【００１３】
また、アンテナ系に関するキャリブレーション処理としては、種々な処理が用いられてもよく、例えば、複数のアンテナ系のそれぞれにおける受信信号の振幅変化や位相変化の誤差を校正するような処理を用いることができる。
また、アンテナ系としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、アンテナと受信機から構成されるような系を用いることができる。
【００１４】
また、移動局装置の位置に関する情報としては、種々な情報が用いられてもよく、例えば、移動局装置が存在する位置を特定する情報が用いられてもよく、或いは、基地局装置から見た移動局装置が存在する相対的な位置を特定するような情報などが用いられてもよい。
【００１５】
また、移動局装置の位置に関する情報が取得される態様としては、種々な態様が用いられてもよく、一例として、移動局装置が当該移動局装置（自局装置）の位置に関する情報を検出して、当該検出結果を基地局装置に対して無線により送信することにより通知するような態様を用いることができ、この場合、基地局装置では無線により受信する当該検出結果から移動局装置の位置に関する情報を取得することができる。
【００１６】
他の例として、基地局装置が、移動局装置との無線通信などにより、移動局装置の位置に関する情報を検出して取得するような態様を用いることができ、或いは、他の装置（移動局装置以外であって基地局装置以外の装置）が移動局装置の位置に関する情報を検出して、当該検出結果を直接的に或いは間接的に基地局装置に対して通知するような態様を用いることができる。
【００１７】
また、移動局装置の位置に関する情報を検出する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の機能を利用した仕方などを用いることができる。
また、複数の移動局装置としては、例えば、基地局装置により収容される移動局装置の全部又は一部が用いられる。
また、複数の移動局装置の数としては、種々な数が用いられてもよい。
【００１８】
また、複数の移動局装置の中からアンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行するために使用する移動局装置を選択する仕方としては、種々な仕方が用いられてもよく、例えば、アンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行するのに適した状態にある移動局装置を選択するような仕方が用いられる。
【００１９】
一例として、複数の移動局装置の中からアンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行するために使用する移動局装置を選択するための基準としては、種々な基準が用いられてもよい。
具体的には、例えば、無線通信の電波状況が良い移動局装置を選択するという基準や、移動の速度が所定の閾値以下又は未満である移動局装置のように高速に移動していない移動局装置を選択するという基準や、受信レベルが所定の閾値以上である又は所定の閾値を超える移動局装置のように受信レベルが低くない移動局装置を選択するという基準や、離隔距離が所定の閾値以上である又は所定の閾値を超える移動局装置のように複数のアンテナのそれぞれにより移動局装置からの信号を受信する角度が一定或いはほぼ一定であるとみなせる程度で遠方に存在する移動局装置を選択するという基準や、内部の制御部や外部からの指示により指定される移動局装置を選択するという基準など、のうちの１つ或いは２つ以上を用いることが可能である。
【００２０】
以下で、本発明に係る他の構成例を示す。
本発明に係る基地局装置では、一構成例として、複数のアンテナから構成されるアレイアンテナが備えられ、当該アレイアンテナを用いて無線通信が行われる。
ここで、アレイアンテナを構成する複数のアンテナの数や配置としては、それぞれ種々な態様が用いられてもよい。
また、アレイアンテナとしては、例えば、アダプティブアレイアンテナを用いることができる。
【００２１】
本発明に係る基地局装置では、一構成例として、アンテナ系に関するキャリブレーション処理として、アダプティブアレイアンテナにより実現される指向性の精度を向上させるための処理が用いられる。
本発明に係る基地局装置では、一構成例として、アンテナ系キャリブレーション処理移動局装置選択手段は、単数又は２以上の移動局装置を選択する。
ここで、アンテナ系キャリブレーション処理移動局装置選択手段により選択される移動局装置の数としては、種々な数が用いられてもよい。
【００２２】
本発明に係る基地局装置では、一構成例として、移動局装置から無線により送信される信号として直接波の信号と遅延波の信号があるような場合に、直接波の信号を用いて或いは主に直接波の信号を用いて、アンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行する。
【００２３】
本発明は、例えば、基地局装置と移動局装置を備えた無線通信システムとして提供することが可能である。
ここで、無線通信システムとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、携帯電話システムや簡易型携帯電話システム（ＰＨＳ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ ｐｈｏｎｅ
Ｓｙｓｔｅｍ）などの移動無線通信システムを用いることができる。
【００２４】
本発明では、例えば、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式が用いられる。
なお、例えば、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式や、ＦＤＭＡ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式などが用いられてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明を適用した無線通信システムの構成例を示してある。
本例の無線通信システムには、基地局装置（ＢＳ）１と、移動局装置（ＭＳ）２が備えられている。また、本例の無線通信システムでは、ＧＰＳ衛星装置３を利用する。また、同図では、１つの移動局装置２を示したが、本例の無線通信システムには、複数の移動局装置が備えられている。
【００２６】
基地局装置１には、４つのアンテナ系が備えられている。それぞれのアンテナ系は、１つのアンテナＰ１〜Ｐ４と、１つの受信部Ｑ１〜Ｑ４から構成されている。
また、基地局装置１には、４つのアンテナ系に共通な構成部として、校正部１１と、ユーザ別ＡＡＡ信号処理部１２と、受信信号処理部（及び、上位レイヤ）１３と、到来方向推定部１４と、校正制御部１５が備えられている。
【００２７】
なお、本例では、基地局装置１のアダプティブアレイアンテナを構成するアンテナＰ１〜Ｐ４の総数が４である場合を示すが、アンテナの総数が４以外の数（自然数Ｎ）である場合についても、同様に本発明を適用することが可能である。
また、本例では、説明の便宜上から、基地局装置１に備えられる送信系については図示や説明を省略してあり、主に受信系について説明する。
また、基地局装置１では、受信用のアンテナと送信用のアンテナとして、別個のアンテナが備えられてもよく、或いは、同一のアンテナが共用されてもよい。
【００２８】
また、本例では、移動局装置２は、ＧＰＳ衛星装置３から無線により送信される信号を受信して、当該受信信号に基づいて自局装置（当該移動局装置２）が存在する位置の情報を検出する機能を有しており、検出した当該位置情報を基地局装置に対する信号に含めて無線により送信する機能を有している。
【００２９】
基地局装置１の各構成部について説明する。
複数のアンテナＰ１〜Ｐ４は、受信アダプティブアレイアンテナを構成し、それぞれ、例えば移動局装置２から無線により送信されて到来する信号Ｓ１〜Ｓ４を受信してそれぞれのアンテナ系の受信部Ｑ１〜Ｑ４へ出力する機能を有している。なお、Ｓｋ（ｋ＝１〜４）は、ｋ番目のアンテナＰｋへの到来波の信号を表す。また、θｋは、例えば校正（キャリブレーション）の基準となる移動局装置２から基地局装置１のｋ番目のアンテナＰｋヘの到来波信号の角度を表す。
【００３０】
それぞれのアンテナ系の受信部Ｑ１〜Ｑ４は、それぞれのアンテナ系のアンテナＰ１〜Ｐ４からの出力を入力し、入力した受信信号Ｓ１〜Ｓ４に対して周波数変換や増幅を行った後に検波や復調を行い、これらの処理の結果Ｓ１’〜Ｓ４’を校正部１１及び校正制御部１５へ出力する機能を有している。なお、Ｓｋ’は、Ｓｋをそれぞれ受信復調した信号を表し、例えば複素数で表され、各アンテナ系（各ブランチ）におけるばらつきを含む。
【００３１】
校正部１１は、それぞれのアンテナ系の受信部Ｑ１〜Ｑ４からの出力を入力し、当該それぞれのアンテナ系の受信部Ｑ１〜Ｑ４からの入力Ｓ１’〜Ｓ４’に対して、校正制御部１５から入力される校正アルゴリズムによる複数の校正係数ｅｋ（ｋ＝１〜４）のそれぞれを複素乗算し、当該複素乗算結果を校正後におけるそれぞれのアンテナ系の受信信号Ｓ１’’〜Ｓ４’’としてユーザ別ＡＡＡ信号処理部１２へ出力する機能を有している。なお、Ｓｋ’’は、Ｓｋ’のそれぞれに校正係数ｅｋのそれぞれを複素乗算することにより各アンテナ系の位相や振幅のばらつきを校正した後における各アンテナ系の受信復調信号を表し、例えば複素数で表される。
【００３２】
ユーザ別ＡＡＡ信号処理部１２は、校正部１１からの出力である校正後におけるそれぞれのアンテナ系の受信信号Ｓ１’’〜Ｓ４’’を入力するとともに、到来方向推定部１４からの出力である複数の重み付け係数Ｘｋ（ｋ＝１〜４）を入力し、当該それぞれのアンテナ系の受信信号Ｓ１’’〜Ｓ４’’に対して当該重み付け係数Ｘｋのそれぞれを乗算した後にこれら複数の乗算結果（本例では、４つの乗算結果）を加算し、当該加算結果を装置全体としての受信信号Ｖとして受信信号処理部１３及び到来方向推定部１４へ出力する機能を有している。なお、Ｖは、ＡＡＡ処理としてアンテナ系毎の重み付けが為された受信信号の出力を表す。
【００３３】
受信信号処理部１３は、ユーザ別ＡＡＡ信号処理部１２からの出力を入力し、入力した受信信号Ｖに対して基地局受信部としての上位レイヤの信号処理を行うとともに、受信信号Ｖとの比較に用いられる参照信号ｒとして受信信号の期待値（予想値）を到来方向推定部１４へ出力し、更に、校正を実行するために用いる信号の送信元となる移動局装置２の位置情報を当該移動局装置２からの受信信号から抽出或いは選択して、当該位置情報を到来方向推定部１４及び校正制御部１５へ出力する機能を有している。なお、ｒは、信号の到来方向の推定に用いられる参照信号を表し、本例では、受信信号の期待値が用いられている。
また、受信信号処理部１３は、到来方向推定部１４及び校正制御部１５に対して、例えば、校正シーケンスによる制御を行う機能を有している。
【００３４】
到来方向推定部１４は、ユーザ別ＡＡＡ信号処理部１２からの出力である受信信号Ｖを入力するとともに、受信信号処理部１３からの出力である参照信号ｒ及び校正用の位置情報を入力し、これらの入力情報に基づいて、信号の到来方向に指向性を有するようなアンテナビームが形成されるように、各アンテナＰ１〜Ｐ４からの（校正済みの）受信信号Ｓ１’’〜Ｓ４’’に対して重み付けを行うための各アンテナ系毎の重み付け係数Ｘｋを計算し、当該重み付け係数Ｘｋをユーザ別ＡＡＡ信号処理部１２へ出力する機能を有している。なお、Ｘｋは、ｋ番目のアンテナ系についてのＡＡＡ用の重み付け係数を表しており、例えば複素数で表される。
【００３５】
校正制御部１５は、それぞれのアンテナ系の受信部Ｑ１〜Ｑ４からの出力である（校正前の）受信信号Ｓ１’〜Ｓ４’を入力するとともに、受信信号処理部１３からの出力である校正用の位置情報を入力し、所定の校正アルゴリズムに基づいて、校正フローを制御して、各アンテナ系毎の校正係数ｅｋを計算し、当該校正係数ｅｋを校正部１１へ出力する機能を有している。なお、ｅｋは、校正制御部１５から出力されるｋ番目のアンテナ系ヘの校正値を表し、例えば複素数で表される。
【００３６】
ここで、基地局装置１において、アンテナ系に関する校正処理を実行するために用いる信号の送信元となる移動局装置２としては、当該基地局装置１のサービスゾーンに存在する１又は複数の移動局装置の中から、参照信号ｒの送信元として適するものであると判断や選択されたものが用いられる。
また、本例では、基地局装置１のサービスゾーンに存在するそれぞれの移動局装置２が自局（当該移動局装置２）の位置を知り得る機能を有しており、移動局装置２の位置を知るために用いられる機能の一例としてＧＰＳの衛星装置３が用いられている。
【００３７】
次に、本例の基地局装置１により行われる動作の流れの一例を示す。
まず、通常時におけるＡＡＡ動作の概略的な一例を説明する。なお、本例では、基地局装置１と移動局装置２との間でＣＤＭＡ方式により無線通信が行われる場合を例とする。
【００３８】
各受信アンテナＰ１〜Ｐ４で受信された信号Ｓ１〜Ｓ４は、各アンテナＰ１〜Ｐ４毎に受信部Ｑ１〜Ｑ４でダウンコンバート及び直交検波されて複素ベースバンド信号へ変換されてＳ１’〜Ｓ４’として出力される。また、ＣＤＭＡ方式が用いられる場合には、更に、受信部Ｑ１〜Ｑ４において、前記複素ベースバンド信号に対して、各ユーザ（各移動局装置）毎に逆拡散処理が行われてＳ１’〜Ｓ４’として出力される。
【００３９】
各信号Ｓ１’〜Ｓ４’には、各アンテナＰ１〜Ｐ４端における無線到来信号としての本来の位相差及びレベル差に加えて、各アンテナ系（各ブランチ）すなわち各アンテナＰ１〜Ｐ４端から各受信部Ｑ１〜Ｑ４出力までの間のばらつき等による誤差が含まれる。このような誤差は、各アンテナ系を構成するアナログ部の個体差やケーブル長の差などによって発生する。
【００４０】
校正部１１は、このような誤差を打ち消すように求められた校正係数ｅｋのそれぞれと入力Ｓｋ’のそれぞれとを各々複素乗算して、各アンテナ系間で発生した誤差を取り除いた後に、当該複素乗算結果をＳ１’’〜Ｓ４’’としてユーザ別ＡＡＡ信号処理部１２へ出力する。
【００４１】
各信号Ｓ１’’〜Ｓ４’’は、ユーザ別ＡＡＡ信号処理部１２において、該当するユーザの方向にアンテナ群全体が指向性を有するように計算された各重み付け係数Ｘ１〜Ｘ４と各々複素乗算された後に加算され、当該加算結果が受信機全体としての受信信号Ｖとして出力される。
【００４２】
ユーザ別に指向性付けられた受信信号Ｖは、受信信号処理部１３に入力され、例えば通常の基地局装置における受信信号の処理と同様に処理され、当該処理結果が上位レイヤヘ渡される。また、受信信号処理部１３では、受信波の到来方向推定を行うための情報源として、受信波の理想的な値を受信波の期待値（予想値）ｒとして到来方向推定部１４へ出力する。
【００４３】
到来方向推定部１４では、ユーザ毎に到来方向に重み付けするような重み付け係数Ｘｋをユーザ別ＡＡＡ信号処理部１２へ出力する。重み付け係数Ｘｋの計算方法としては、種々な方法が用いられてもよく、一例として、重み付け加算された受信信号Ｖと、当該受信信号Ｖに相当する参照信号（期待値）ｒとの差分をとり、当該差分を誤差ととらえることにより、当該誤差を最小にするＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）などのアルゴリズムによる処理を行うような方法を用いることができる。
【００４４】
次いで、アンテナ系の校正（キャリブレーション）に関する動作の一例を説明する。
なお、本例における校正の動作は、例えば、独立した校正モードにより間欠的に行うことや、或いは、通常の受信と並行して連続的に行うことなどが可能であり、本例では、説明を簡易化するために、間欠的な独立した「校正モード」の動作として説明を行う。
【００４５】
（１）校正動作の開始として、校正係数ｅｋの更新の開始について説明する。校正制御部１５は、自己（当該校正制御部１５）や受信信号処理部１３の内部のタイマや、若しくは、上位やメンテナンスツールなどの外部の制御部（図示せず）からの任意の時刻における割り込み指示により、校正係数ｅｋに関する作業を開始する。
なお、更新の頻度としては、任意であってもよく、例えば、複数回／日のようにできるだけ逐次的に行われるのが好ましい（例えば、非特許文献２参照。）。
【００４６】
（２）参照信号ｒの送信元とする移動局装置２の選択について説明する。
基地局装置１は、まず、校正用信号の送信元として、自局装置（当該基地局装置１）のサービスエリア内に存在する子機（移動局装置）から、適切な移動局装置２を選択する。
【００４７】
当該適切な移動局装置２を選択する際の判断基準としては、例えば、次の（ｉ）〜（ｉｉｉ）などを用いることができる。
（ｉ）移動局装置２と基地局装置１との距離が必要十分であるという判断基準を満たす移動局装置２を選択する。
具体的には、基地局装置１における移動局装置２からの受信レベルが低すぎない程度には近く、また、移動局装置２と基地局装置１の各アンテナＰ１〜Ｐ４との間の角度がほぼ一定と見なされるほど遠方であるという判断基準を満たす移動局装置２を選択する。
【００４８】
（ｉｉ）移動局装置２からの受信波が直接波である或いは主に直接波であるという判断基準を満たす移動局装置２を選択する。
このような判断基準が満たされないと、端末である移動局装置２の位置情報により取得される当該移動局装置２の方向と、校正用の到来波信号の方向とがずれるため、好ましくない。
【００４９】
このような判断基準を満たすか否かを判別する方法としては、例えば、基地局装置１における移動局装置２との送受の遅延時間と当該移動局装置２の位置情報から求まる距離とを参照して両者にずれが無いか否かに応じて判断基準を満たすか否かを判別する方法や、基地局装置１において移動局装置２の位置情報から計算された伝搬損失と当該移動局装置２からの実際の受信レベルとを比較して両者にずれが無いか否かに応じて判断基準を満たすか否かを判別する方法などを用いることができ、また、ＣＤＭＡ方式が用いられる場合には、各パスの相関値を比較して各パスが直接波のパスであるか否かを判別する方法などを用いることができる。また、このような判断基準を満たすことを更に確実に判別するための方法として、例えば、基地局装置１が見通せるような範囲の領域に移動局装置２の使用場所を限定するような方法などを用いることができる。
【００５０】
（ｉｉｉ）移動局装置２の移動速度が遅いという判断基準を満たす移動局装置２を選択する。
具体的には、校正係数ｅｋの値の更新中に、校正に影響するほどの移動速度を有していないという判断基準を満たす移動局装置２を選択する。
【００５１】
なお、基地局装置１と移動局装置２との距離や、移動局装置２の移動速度や、基地局装置１から見た移動局装置２の方向などは、例えば、移動局装置２の位置の情報に基づいて検出することが可能である。
また、他の例として、基地局装置１の設置時やメンテナンス時などにおいて、上位或いは外部からの指示により、より校正に適していると判明している移動局装置２を選択するような態様が用いられてもよい。
【００５２】
（３）校正係数ｅｋの更新の実施について説明する。
本例では、校正係数ｅｋを更新する方法として、最も簡単な方法の一例を示す。
具体的には、まず、校正制御部１５は、同時刻における各アンテナ系からの出力Ｓ１’〜Ｓ４’を取り込む。
【００５３】
なお、校正制御部１５が取り込む各アンテナ系からの出力としては、必ずしも本例のように受信機からの出力Ｓ１’〜Ｓ４’を直接取り込むような構成が用いられなくともよく、例えば、校正部１１からの出力Ｓ１’’〜Ｓ４’’を取り込んで、当該出力Ｓ１’’〜Ｓ４’’から校正係数ｅｋの分を逆算してＳ１’〜Ｓ４’を算出するような構成を用いることもでき、或いは、同期性が保証されている場合には、重み付け係数Ｘｋを変更してＡＡＡ信号出力Ｖが逐次的に１つのアンテナ系（１ブランチ）のみの出力（Ｓ１’〜Ｓ４’）に等価に一致するようにして逐次取り込むような構成を用いることもできる。
【００５４】
次いで、校正制御部１５は、各アンテナ系の誤差を求め、具体的には、例えば第１のアンテナ系（アンテナＰ１及び受信部Ｑ１から成るアンテナ系）を基準として、他のアンテナ系について当該基準となるアンテナ系との位相差やレベル差を誤差とする。
【００５５】
なお、レベル差に関しては、例えば、送信元となる移動局装置２から基地局装置１までの距離が十分に大きいとして、送信元となる移動局装置２と基地局装置１の各アンテナＰ１〜Ｐ４との間の距離の差の影響は無視できるほどに小さいとする。
一方、位相差に関しては、例えば、送信元となる移動局装置２と基地局装置１の各アンテナＰ１〜Ｐ４との距離による位相回転があるため、その分の補正を行ってから比較を行う。
【００５６】
次いで、校正制御部１５は、各アンテナ系の誤差から当該誤差を補正するための校正係数ｅｋを計算して校正部１１へ出力する。
以上のような処理により、１サイクル分の校正動作（校正係数ｅｋの更新）が終了する。
【００５７】
なお、校正動作の態様としては、必ずしも本例のように１つの移動局装置２について１サイクル分の校正係数ｅｋを用いる態様に限られず、例えば、同一の送信元（移動局装置２）からの信号を用いて求まった複数回（複数サイクル分）の校正係数ｅｋなどの平均を用いる態様を用いることもでき、また、複数の送信元（移動局装置）のそれぞれからの信号を用いて求まった校正係数ｅｋの値の平均をとる態様などを用いることもできる。
【００５８】
（４）基地局装置１での校正時における各アンテナＰ１〜Ｐ４の間の受信信号の位相差について説明する。
本例の校正では、各受信アンテナ系の間の誤差、すなわち各受信アンテナＰ１〜Ｐ４からユーザ別ＡＡＡ信号処理部１２の入力までの間における各アンテナ系間での位相差やレベル差のばらつきを校正部１１によって吸収することを行う。
【００５９】
このため、各アンテナＰ１〜Ｐ４端での受信波の位相と、そこから各受信部Ｑ１〜Ｑ４の出力までの位相変化とが、量的に切り分けられていることが必要となる。つまり、各アンテナＰ１〜Ｐ４端の間での受信波の位相差が把握されれば、当該位相差を各受信部Ｑ１〜Ｑ４からの出力の位相差から減じることにより、各受信アンテナ系の間における本来の位相差を求めることができる。
【００６０】
そして、各アンテナＰ１〜Ｐ４端の間での受信波の位相差は、次のようにして求めることができる。
すなわち、まず、例えば、校正用信号の送信元となる端末である移動局装置２が基地局装置１から十分に遠方にあるとして、当該送信元となる移動局装置２と本例の基地局装置１のアレイアンテナとの位置関係から、電波の到来方向は既知の一定値であるとみなす。具体的には、上記図１に示したθ１＝θ２＝θ３＝θ４（＝θとする）となる。
【００６１】
図２には、各アンテナＰ１〜Ｐ４（“アンテナ１”〜“アンテナ４”）に同一の無線信号が到来する様子の一例を示してある。
本例では、複数のアンテナＰ１〜Ｐ４が等間隔Ｌで直列に並べられて配置されているとする。
信号が到来する角度は全てのアンテナＰ１〜Ｐ４についてθである。
この場合、第１のアンテナＰ１を基準とすると、第１のアンテナＰ１に対する第２のアンテナＰ２での到来波の光路差は長さＡ＝Ｌ・ｓｉｎθとなり、第１のアンテナＰ１に対する第３のアンテナＰ３での到来波の光路差は長さ２Ａとなり、第１のアンテナＰ１に対する第４のアンテナＰ４での到来波の光路差は長さ４Ａとなる。
【００６２】
そして、第１のアンテナＰ１に対する他のアンテナＰ２〜Ｐ３での到来波の位相ずれ（位相差）は、｛（光路差／波長）・２π｝として求めることができる。なお、本例では、説明を簡易化するために、複数のアンテナＰ１〜Ｐ４を同一直線上に配置した場合を示したが、他の場合においても、幾何学的な演算を用いて、同様に、到来波の路線長による影響を除くことが可能である。
【００６３】
以上のように、本例の移動体の無線通信システムでは、基地局装置１が、自局装置（当該基地局装置１）のサービスエリア内の移動局装置の中から校正に適した移動局装置として例えば電波状況が良く高速移動をしていないなどの条件を満たす移動局装置２をアレイアンテナ校正用の基準信号の送信元として選択し、このような位置が明らかな移動局装置２からの例えば上り信号である校正用信号を基準信号として、搭載されたアルゴリズムにより受信アレイアンテナの校正を行う。
【００６４】
従って、本例の基地局装置１では、位置が既知である移動局装置２から送信される校正用の信号を受信してアダプティブアレイアンテナの校正を行うに際して、位置が既知である複数の移動局装置の中から校正用の信号を送信するのに適した移動局装置２を選択することにより、良好な校正処理を実現することができる。
なお、各アンテナ系の校正の動作自体の原理としては、例えば一般的に知られるのと同様な原理を用いることも可能である。
【００６５】
また、本例の基地局装置１では、アレイアンテナの校正に必要な校正用或いは校正専用の送受信機を、位置情報を取得する機能を有する移動局装置２に割り当てることにより、基地局装置１におけるアレイアンテナ関連のハードウエアの増加を抑えることが可能となる。これにより、本例の基地局装置１では、受信アレイアンテナを構成するアンテナ系の校正を、例えば、校正用信号を生成するハードウエアを基地局装置１に備えずとも実現することが可能であり、例えば、従来と比べて、アレイアンテナの校正に必要な校正専用の特殊なハードウエアの増加を無しとすること若しくは最低限とすることが可能である。
【００６６】
なお、本例の基地局装置１では、受信信号処理部１３や校正制御部１５により校正（キャリブレーション）処理を実行するために使用する移動局装置２を選択する機能によりアンテナ系キャリブレーション処理移動局装置選択手段が構成されており、当該選択された移動局装置２からの信号に基づいてアンテナ系に関する校正（キャリブレーション）の処理を実行する機能によりアンテナ系キャリブレーション処理実行手段が構成されている。
【００６７】
以下で、本発明に関する技術の背景を示す。なお、ここで記載する事項は、必ずしも全てが従来の技術であるとは限定しない。
アレイアンテナの校正（キャリブレーション）の手法としては、一般的に、主として、次の（１）〜（３）のような手法が考えられる。
（１）校正専用の送信系や送受信系や受信系を基地局装置の内部或いは外部に備え、このような系を用いてアレイアンテナの校正を行う手法を用いることができる。
【００６８】
（２）基地局装置において、自局装置（当該基地局装置）の内部の送信部と受信部とでループを組んで校正を行う手法（例えば、ＡＣＴ法）を用いることができる（例えば、非特許文献１、２参照。）。
（３）基地局装置において、遠方界の既知方向からの既知の信号系列送信を入力として、例えば当該信号系列とレプリカとの複素相関を演算することにより、アレイアンテナの校正を行う手法を用いることができる（例えば、非特許文献３参照。）。
【００６９】
しかしながら、上記した（１）〜（３）の手法では、次のような問題が考えられる。
（１）の手法では、校正用の送信系や送受信系や受信系の追加が前提となる。
（２）の手法では、例えば、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式においては、送受信機の追加を不要とすることが可能であるが、通常運用時と校正時とでＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号の流れを切り替えるためのスイッチ（ＳＷ）が必要となり、また、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式においては、更に、校正時に送信と受信との周波数を合わせるための周波数コンバータが必要となる。
【００７０】
（３）の手法では、入力として用いる「遠方界の既知方向からの既知の信号系列送信」としては例えば衛星との通信システムに係るものが考えられ、この場合、衛星と地上局との位置関係が既知で固定である。このため、衛星通信システムにおいては、例えば基地局装置のハードウエアの増加無しに校正システムを構築することが可能である。
【００７１】
しかしながら、地上の移動体通信においては、基地局装置と移動局装置との位置関係は変動し、更に、セルラシステムやＩＭＴ２０００（Ｗ−ＣＤＭＡ）などで用いられているＦＤＤシステムでは、上記した（２）に示したような周波数変換をせずに、隣接の基地局装置からの信号を「遠方界の既知方向からの既知の信号系列送信」として用いることはできない。
【００７２】
このように、上記した（１）〜（３）の手法では、ハードウエアの増加無しにアンテナの校正を行うことが困難である。
これに対して、本例の無線通信システムの基地局装置では、上述のように、良好な校正処理を実現することができ、また、例えば、ハードウエアの増加無しに、アンテナの校正を行う構成を実現することが可能である。
【００７３】
ここで、本発明に係る基地局装置や移動局装置や無線通信システムなどの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
【００７４】
また、本発明に係る基地局装置や移動局装置や無線通信システムなどにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る基地局装置によると、移動局装置から無線により送信される信号に基づいてアンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行するに際して、位置に関する情報が取得される複数の移動局装置からアンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行するために使用する移動局装置を選択し、そして、選択した移動局装置から無線により送信される信号に基づいてアンテナ系に関するキャリブレーション処理を実行するようにしたため、良好なキャリブレーション処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】各アンテナ端の間での受信波の位相差の一例を示す図である。
【符号の説明】
１・・基地局装置、 ２・・移動局装置、 ３・・ＧＰＳ衛星装置、
１１・・校正部、 １２・・ユーザ別ＡＡＡ信号処理部、
１３・・受信信号処理部（及び、上位レイヤ）、 １４・・到来方向推定部、１５・・校正制御部、 Ｐ１〜Ｐ４・・アンテナ、 Ｑ１〜Ｑ４・・受信部、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a base station apparatus that performs calibration processing related to an antenna system based on a signal from a mobile station apparatus, and more particularly to a base station apparatus that realizes good calibration processing.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has been studied to apply an adaptive array antenna (AAA) to mobile communication. In an adaptive array antenna, by assigning phase and amplitude weights to each of a plurality of antennas, the directivity of these antennas as a whole is controlled, and signals are transmitted and received.
[0003]
For example, at the time of reception, the adaptive array antenna is controlled so as to achieve directivity that has maximum directivity in the direction of the desired incoming wave and that greatly reduces the reception characteristics of signals from other directions. I do. Such control operation is performed using a control algorithm provided in the apparatus.
[0004]
In addition, in order for the adaptive array antenna to have sufficient directivity in the correct direction, the phase and amplitude characteristics of the signal received at each antenna end are described in detail, for example, from each receiving antenna to each receiver via each cable. It is necessary that the phase and amplitude characteristics of the signal obtained at the output end of (RX) satisfy predetermined conditions such as the same including the influence between the antennas. For this purpose, calibration for each antenna system is required. Specifically, for example, calibration for each branch from each antenna end to each cable, each radio unit, and each demodulation unit is required. Become.
[0005]
As an example of the prior art, in a conventional communication device, a calibration signal transmission antenna is arranged in the vicinity of an antenna of a base station apparatus equipped with an adaptive array antenna, and calibration processing relating to the adaptive array antenna is executed. (For example, refer to Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-261668 A
[Non-Patent Document 1]
"Examination of real-time calibration method of adaptive array for TDD system", IEICE Technical Report, 1999-04
[Non-Patent Document 2]
"Automatic calibration method of adaptive array for FDD system considering antenna characteristics", IEICE Technical Report, 2002-02
[Non-Patent Document 3]
"Examination of DBF receiving array antenna calibration method using maximum ratio combining weight", IEICE Technical Report, 1997-09
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional adaptive array antenna calibration, a base station apparatus that performs a calibration process related to an antenna system based on a signal from a mobile station apparatus is required to realize a better calibration process. . In such a base station apparatus, for example, it has been required to realize a calibration process related to an antenna system with a simple configuration.
[0008]
The present invention has been made in view of such a conventional situation, and realizes a good calibration process when executing a calibration process related to an antenna system based on a signal transmitted from a mobile station apparatus by radio. It is an object of the present invention to provide a base station apparatus that can be used.
Further, in the base station apparatus according to the present invention, as an example of the configuration, it is possible to realize calibration processing related to the antenna system with a simple configuration.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the base station apparatus according to the present invention executes calibration processing related to the antenna system based on a signal transmitted from the mobile station apparatus by radio as follows.
That is, the antenna system calibration processing mobile station apparatus selection means selects a mobile station apparatus to be used for executing the calibration process regarding the antenna system from the plurality of mobile station apparatuses from which the information regarding the position is acquired. Then, the antenna system calibration processing execution means executes calibration processing related to the antenna system based on a signal transmitted by radio from the mobile station apparatus selected by the antenna system calibration processing mobile station apparatus selection means.
[0010]
Therefore, since a mobile station device is selected from a plurality of mobile station devices from which information related to the position is acquired, and calibration processing related to the antenna system is executed based on a signal from the selected mobile station device, for example, the antenna system By selecting a mobile station apparatus suitable for executing the calibration process related to the above, a good calibration process can be realized based on a signal received wirelessly from the selected mobile station apparatus.
[0011]
Further, as an example of the configuration, if the base station device is notified of information related to the position of the mobile station device detected by the mobile station device or the like, the base station device has, for example, hardware compared to the conventional case. Even without adding, it is possible to acquire information related to the position of the mobile station apparatus, thereby realizing a calibration process related to the antenna system with a simple configuration.
[0012]
Here, various signals may be used as the signal from the mobile station apparatus used for the calibration processing related to the antenna system. For example, a signal prepared for calibration processing (a signal for calibration processing) Alternatively, a communication signal (communication signal) or a control signal (control signal) may be used.
[0013]
Various processes may be used as the calibration process related to the antenna system. For example, a process for calibrating the error of the amplitude change or phase change of the received signal in each of the plurality of antenna systems may be used. it can.
Various antenna systems may be used. For example, a system including an antenna and a receiver can be used.
[0014]
Also, as the information regarding the position of the mobile station device, various information may be used, for example, information specifying the position where the mobile station device exists may be used, or as viewed from the base station device Information that specifies a relative position where the mobile station apparatus exists may be used.
[0015]
In addition, various modes may be used as a mode for acquiring information related to the position of the mobile station apparatus. For example, the mobile station apparatus detects information regarding the position of the mobile station apparatus (own station apparatus). Thus, it is possible to use a mode in which the detection result is notified by wirelessly transmitting to the base station device. In this case, the base station device relates to the position of the mobile station device from the detection result received wirelessly. Information can be acquired.
[0016]
As another example, a mode in which the base station apparatus detects and acquires information on the position of the mobile station apparatus through wireless communication with the mobile station apparatus or the like can be used, or another apparatus (mobile station) Use a mode in which a device other than the device but a device other than the base station device detects information related to the position of the mobile station device and notifies the base station device of the detection result directly or indirectly. Can do.
[0017]
In addition, various methods may be used as a method for detecting information related to the position of the mobile station apparatus. For example, a method using a GPS (Global Positioning System) function may be used.
Further, as the plurality of mobile station apparatuses, for example, all or part of the mobile station apparatuses accommodated by the base station apparatus are used.
Various numbers may be used as the number of mobile station apparatuses.
[0018]
In addition, various methods may be used as a method of selecting a mobile station device to be used for executing calibration processing related to an antenna system from among a plurality of mobile station devices. For example, calibration related to an antenna system may be used. A method is used in which a mobile station apparatus in a state suitable for executing the process is selected.
[0019]
As an example, various criteria may be used as criteria for selecting a mobile station device to be used for executing calibration processing related to an antenna system from among a plurality of mobile station devices.
Specifically, for example, a mobile station that is not moving at high speed, such as a criterion for selecting a mobile station device with good radio communication radio wave conditions, or a mobile station device whose moving speed is less than or less than a predetermined threshold A criterion for selecting a device, a criterion for selecting a mobile station device whose reception level is not low, such as a mobile station device whose reception level is equal to or higher than a predetermined threshold, or a separation distance is a predetermined threshold A mobile station apparatus that is far away such that the angle at which a signal from the mobile station apparatus is received by each of a plurality of antennas is constant or almost constant, such as a mobile station apparatus that is above or exceeds a predetermined threshold. It is possible to use one or more of the criteria for selecting, the criteria for selecting a mobile station device specified by an internal control unit or an external instruction, etc. That.
[0020]
Hereinafter, another configuration example according to the present invention will be described.
The base station apparatus according to the present invention is provided with an array antenna including a plurality of antennas as one configuration example, and wireless communication is performed using the array antenna.
Here, various aspects may be used as the number and arrangement of the plurality of antennas constituting the array antenna.
As the array antenna, for example, an adaptive array antenna can be used.
[0021]
In the base station apparatus according to the present invention, as a configuration example, a process for improving the accuracy of directivity realized by an adaptive array antenna is used as a calibration process related to an antenna system.
In the base station apparatus according to the present invention, as one configuration example, the antenna system calibration processing mobile station apparatus selection unit selects one or more mobile station apparatuses.
Here, various numbers may be used as the number of mobile station apparatuses selected by the antenna system calibration processing mobile station apparatus selection means.
[0022]
In the base station apparatus according to the present invention, as one configuration example, when there are a direct wave signal and a delayed wave signal as signals transmitted from the mobile station apparatus by radio, a direct wave signal is used or a main wave signal is mainly transmitted. A calibration process for the antenna system is executed using a direct wave signal.
[0023]
The present invention can be provided as, for example, a wireless communication system including a base station device and a mobile station device.
Here, various types of wireless communication systems may be used. For example, a mobile phone system or a simplified mobile phone system (PHS: Personal Handy phone)
A mobile radio communication system such as (System) can be used.
[0024]
In the present invention, for example, a Code Division Multiple Access (CDMA) system is used.
Note that, for example, a time division multiple access (TDMA) method, a frequency division multiple access (FDMA) method, or the like may be used.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration example of a wireless communication system to which the present invention is applied.
The wireless communication system of this example includes a base station device (BS) 1 and a mobile station device (MS) 2. In the wireless communication system of this example, the GPS satellite device 3 is used. Moreover, although the one mobile station apparatus 2 was shown in the figure, the radio | wireless communications system of this example is provided with the some mobile station apparatus.
[0026]
The base station apparatus 1 is provided with four antenna systems. Each antenna system includes one antenna P1 to P4 and one receiver Q1 to Q4.
Further, the base station apparatus 1 includes a calibration unit 11, a user-specific AAA signal processing unit 12, a received signal processing unit (and a higher layer) 13, and a direction-of-arrival estimation as components common to the four antenna systems. A unit 14 and a calibration control unit 15 are provided.
[0027]
In addition, in this example, although the case where the total number of the antennas P1-P4 which comprise the adaptive array antenna of the base station apparatus 1 is 4 is shown, also when the total number of antennas is a number other than 4 (natural number N), Similarly, the present invention can be applied.
Also, in this example, for convenience of explanation, illustration and description of the transmission system provided in the base station apparatus 1 are omitted, and the reception system will be mainly described.
Further, in the base station apparatus 1, separate antennas may be provided as the receiving antenna and the transmitting antenna, or the same antenna may be shared.
[0028]
Further, in this example, the mobile station device 2 receives a signal transmitted from the GPS satellite device 3 by radio, and based on the received signal, information on a position where the own station device (the mobile station device 2) exists. And detecting the position information in a signal for the base station apparatus and transmitting it by radio.
[0029]
Each component of the base station apparatus 1 will be described.
The plurality of antennas P1 to P4 constitute a receiving adaptive array antenna, respectively, for example, receiving signals S1 to S4 transmitted by radio from the mobile station apparatus 2 and receiving the signals S1 to S4 to the receiving units Q1 to Q4 of the respective antenna systems. It has a function to output. Note that Sk (k = 1 to 4) represents an incoming wave signal to the k-th antenna Pk. Also, θk represents the angle of the incoming wave signal from the mobile station device 2 serving as a reference for calibration to the k-th antenna Pk of the base station device 1, for example.
[0030]
The receiving units Q1 to Q4 of the respective antenna systems receive outputs from the antennas P1 to P4 of the respective antenna systems, perform frequency conversion and amplification on the input received signals S1 to S4, and then perform detection and demodulation. And a function of outputting the results S1 ′ to S4 ′ of these processes to the calibration unit 11 and the calibration control unit 15. Sk ′ represents a signal obtained by receiving and demodulating Sk, and is represented by a complex number, for example, and includes variations in each antenna system (each branch).
[0031]
The calibration unit 11 receives the outputs from the reception units Q1 to Q4 of the respective antenna systems, and the calibration control unit 15 receives the inputs S1 ′ to S4 ′ from the reception units Q1 to Q4 of the respective antenna systems. Each of a plurality of calibration coefficients ek (k = 1 to 4) according to an input calibration algorithm is complex-multiplied, and the complex multiplication result is classified as a received signal S1 ″ to S4 ″ of each antenna system after calibration. It has a function of outputting to the AAA signal processing unit 12. Note that Sk ″ represents a received demodulated signal of each antenna system after correcting the dispersion of the phase and amplitude of each antenna system by complex multiplication of each calibration coefficient ek to each of Sk ′. expressed.
[0032]
The AAA signal processing unit 12 for each user receives the received signals S1 ″ to S4 ″ of each antenna system after calibration, which is an output from the calibration unit 11, and a plurality of output signals from the arrival direction estimation unit 14 Weighting coefficient Xk (k = 1 to 4) is input, and the received signals S1 ″ to S4 ″ of the respective antenna systems are multiplied by the weighting coefficient Xk, respectively, and then a plurality of multiplication results (present In the example, four multiplication results) are added, and the addition result is output to the reception signal processing unit 13 and the arrival direction estimation unit 14 as a reception signal V as the entire apparatus. Note that V represents the output of the received signal weighted for each antenna system as AAA processing.
[0033]
The received signal processing unit 13 receives the output from the user-specific AAA signal processing unit 12, performs signal processing of the upper layer as a base station receiving unit on the received received signal V, and compares it with the received signal V The expected value (expected value) of the received signal is output to the arrival direction estimation unit 14 as the reference signal r used for the transmission, and the position information of the mobile station apparatus 2 that is the transmission source of the signal used for executing calibration is It has a function of extracting or selecting from the received signal from the mobile station apparatus 2 and outputting the position information to the arrival direction estimation unit 14 and the calibration control unit 15. Note that r represents a reference signal used for estimating the direction of arrival of the signal, and in this example, the expected value of the received signal is used.
Further, the received signal processing unit 13 has a function of controlling the arrival direction estimation unit 14 and the calibration control unit 15 by, for example, a calibration sequence.
[0034]
The arrival direction estimation unit 14 inputs the reception signal V that is an output from the user-specific AAA signal processing unit 12, and also receives the reference signal r that is an output from the reception signal processing unit 13 and position information for calibration. Based on these input information, the (calibrated) received signals S1 ″ to S4 ″ from the respective antennas P1 to P4 are formed so that an antenna beam having directivity in the arrival direction of the signal is formed. It has a function of calculating a weighting coefficient Xk for each antenna system for weighting and outputting the weighting coefficient Xk to the AAA signal processing unit 12 for each user. Xk represents a weighting factor for AAA for the k-th antenna system, and is represented by a complex number, for example.
[0035]
The calibration control unit 15 inputs received signals S1 ′ to S4 ′ (before calibration) that are outputs from the receiving units Q1 to Q4 of the respective antenna systems, and also is an output from the received signal processing unit 13 for calibration. The position information is input, the calibration flow is controlled based on a predetermined calibration algorithm, the calibration coefficient ek for each antenna system is calculated, and the calibration coefficient ek is output to the calibration unit 11. Yes. Note that ek represents a calibration value for the k-th antenna system output from the calibration control unit 15, and is represented by a complex number, for example.
[0036]
Here, in the base station apparatus 1, as the mobile station apparatus 2 that is a transmission source of a signal used for executing calibration processing related to the antenna system, one or a plurality of mobile stations existing in the service zone of the base station apparatus 1 are used. Among the devices, those determined or selected as suitable as the transmission source of the reference signal r are used.
In this example, each mobile station device 2 existing in the service zone of the base station device 1 has a function of knowing the location of the own station (the mobile station device 2). A GPS satellite device 3 is used as an example of a function used for knowing.
[0037]
Next, an example of the flow of operations performed by the base station apparatus 1 of this example is shown.
First, a schematic example of AAA operation at normal time will be described. In this example, a case where wireless communication is performed between the base station apparatus 1 and the mobile station apparatus 2 by the CDMA method is taken as an example.
[0038]
The signals S1 to S4 received by the receiving antennas P1 to P4 are down-converted and orthogonally detected by the receiving units Q1 to Q4 for each antenna P1 to P4 and converted into complex baseband signals as S1 ′ to S4 ′. Is output. Further, when the CDMA system is used, the reception units Q1 to Q4 further perform despreading processing on the complex baseband signal for each user (each mobile station apparatus), and S1 ′ to S4. Is output as'.
[0039]
In addition to the original phase difference and level difference as radio arrival signals at the ends of the antennas P1 to P4, the signals S1 'to S4' are received from the antenna systems (each branch), that is, from the ends of the antennas P1 to P4 Errors due to variations between the outputs of the parts Q1 to Q4 are included. Such an error occurs due to individual differences between analog units constituting each antenna system, cable length differences, and the like.
[0040]
The calibration unit 11 performs complex multiplication of each of the calibration coefficients ek obtained so as to cancel out such an error and each of the input Sk ′, and removes an error generated between the antenna systems, and then performs the complex. The multiplication results are output to the user-specific AAA signal processing unit 12 as S1 ″ to S4 ″.
[0041]
Each signal S1 ″ to S4 ″ is complex-multiplied by each weighting coefficient X1 to X4 calculated by the user-specific AAA signal processing unit 12 so that the entire antenna group has directivity in the direction of the corresponding user. And the addition result is output as a reception signal V for the entire receiver.
[0042]
The received signal V that is given directivity for each user is input to the received signal processing unit 13 and processed, for example, in the same manner as the received signal processing in a normal base station apparatus, and the processing result is passed to the upper layer. Also, the received signal processing unit 13 outputs an ideal value of the received wave as an expected value (expected value) r of the received wave to the direction of arrival estimating unit 14 as an information source for estimating the arrival direction of the received wave. .
[0043]
The arrival direction estimation unit 14 outputs a weighting coefficient Xk that weights the arrival direction for each user to the AAA signal processing unit 12 for each user. Various methods may be used as a method of calculating the weighting coefficient Xk. As an example, the difference between the weighted received signal V and the reference signal (expected value) r corresponding to the received signal V is calculated. By taking the difference as an error, it is possible to use a method that performs processing by an algorithm such as LMS (Least Mean Square) that minimizes the error.
[0044]
Next, an example of an operation related to calibration (calibration) of the antenna system will be described.
The calibration operation in this example can be performed intermittently in an independent calibration mode, or can be performed continuously in parallel with normal reception, for example. For the sake of simplicity, the operation will be described as an intermittent independent “calibration mode” operation.
[0045]
(1) The start of the update of the calibration coefficient ek will be described as the start of the calibration operation. The calibration control unit 15 interrupts at any time from itself (the calibration control unit 15), a timer inside the reception signal processing unit 13, or an external control unit (not shown) such as a host or maintenance tool. In response to the instruction, work on the calibration coefficient ek is started.
Note that the frequency of updating may be arbitrary, and for example, it is preferably performed sequentially as many times / day as possible (see, for example, Non-Patent Document 2).
[0046]
(2) Selection of the mobile station apparatus 2 that is the transmission source of the reference signal r will be described.
First, the base station apparatus 1 selects an appropriate mobile station apparatus 2 from a slave unit (mobile station apparatus) existing within the service area of the own station apparatus (the base station apparatus 1) as a calibration signal transmission source. To do.
[0047]
For example, the following (i) to (iii) can be used as a determination criterion when selecting the appropriate mobile station apparatus 2.
(I) The mobile station device 2 that satisfies the determination criterion that the distance between the mobile station device 2 and the base station device 1 is necessary and sufficient is selected.
Specifically, the reception level from the mobile station apparatus 2 in the base station apparatus 1 is close enough that it is not too low, and the angle between the mobile station apparatus 2 and each antenna P1 to P4 of the base station apparatus 1 is The mobile station device 2 that satisfies the criterion of being far enough to be regarded as being almost constant is selected.
[0048]
(Ii) Select the mobile station apparatus 2 that satisfies the determination criterion that the received wave from the mobile station apparatus 2 is a direct wave or mainly a direct wave.
If such a judgment criterion is not satisfied, the direction of the mobile station apparatus 2 acquired based on the position information of the mobile station apparatus 2 that is a terminal and the direction of the incoming wave signal for calibration are not preferable.
[0049]
As a method for determining whether or not such a criterion is satisfied, for example, reference is made to the delay time of transmission / reception with the mobile station apparatus 2 in the base station apparatus 1 and the distance obtained from the position information of the mobile station apparatus 2. A method of determining whether or not the determination criterion is satisfied according to whether or not there is a difference between the two, a propagation loss calculated from the position information of the mobile station device 2 in the base station device 1, and the mobile station device 2 And a method for determining whether or not the determination criterion is satisfied according to whether or not there is a difference between the two and the actual reception level, and when the CDMA method is used, For example, a method of comparing the correlation value of each path to determine whether each path is a direct wave path or the like can be used. Further, as a method for more reliably determining that such a determination criterion is satisfied, for example, a method for limiting the use location of the mobile station device 2 to an area in a range that the base station device 1 can see through, etc. Can be used.
[0050]
(Iii) The mobile station device 2 that satisfies the determination criterion that the moving speed of the mobile station device 2 is slow is selected.
Specifically, during the update of the value of the calibration coefficient ek, the mobile station apparatus 2 that satisfies the criterion of not having a moving speed that affects the calibration is selected.
[0051]
The distance between the base station device 1 and the mobile station device 2, the moving speed of the mobile station device 2, the direction of the mobile station device 2 viewed from the base station device 1, etc. It is possible to detect based on information.
As another example, when the base station apparatus 1 is installed or maintained, a mode in which the mobile station apparatus 2 that has been found to be more suitable for calibration is selected by an instruction from the host or outside. May be used.
[0052]
(3) Implementation of updating the calibration coefficient ek will be described.
In this example, an example of the simplest method is shown as a method of updating the calibration coefficient ek.
Specifically, first, the calibration control unit 15 takes in the outputs S1 ′ to S4 ′ from each antenna system at the same time.
[0053]
Note that the output from each antenna system captured by the calibration control unit 15 does not necessarily need to be configured to directly capture the outputs S1 ′ to S4 ′ from the receiver as in this example. 11 can be used in which the outputs S1 ″ to S4 ″ from 11 are taken and the calibration coefficient ek is calculated back from the outputs S1 ″ to S4 ″ to calculate S1 ′ to S4 ′. Or, when the synchronism is guaranteed, the weighting coefficient Xk is changed, and the AAA signal output V is sequentially equivalent to the output (S1 ′ to S4 ′) of only one antenna system (one branch). It is also possible to use a configuration that sequentially captures them so that they match.
[0054]
Next, the calibration control unit 15 obtains an error of each antenna system. Specifically, for example, the first antenna system (antenna system including the antenna P1 and the reception unit Q1) is used as a reference, and the other antenna system is used as the reference. The phase difference or level difference with the antenna system is defined as an error.
[0055]
Regarding the level difference, for example, assuming that the distance from the mobile station device 2 as the transmission source to the base station device 1 is sufficiently large, the antennas P1 to P4 of the mobile station device 2 as the transmission source and the base station device 1 are used. It is assumed that the influence of the difference in distance between and is so small that it can be ignored.
On the other hand, for the phase difference, for example, since there is a phase rotation due to the distance between the mobile station device 2 that is the transmission source and each of the antennas P1 to P4 of the base station device 1, the comparison is performed after correcting that amount.
[0056]
Next, the calibration control unit 15 calculates a calibration coefficient ek for correcting the error from the error of each antenna system, and outputs it to the calibration unit 11.
With the processing as described above, the calibration operation for one cycle (update of the calibration coefficient ek) is completed.
[0057]
Note that the mode of the calibration operation is not necessarily limited to the mode in which the calibration coefficient ek for one cycle is used for one mobile station apparatus 2 as in this example. For example, from the same transmission source (mobile station apparatus 2) It is also possible to use an aspect that uses an average of a plurality of (multiple cycles) calibration coefficients ek determined using a signal, and it is also determined using signals from each of a plurality of transmission sources (mobile station devices). It is also possible to use an aspect in which the average value of the calibration coefficient ek is taken.
[0058]
(4) The phase difference of the received signals between the antennas P1 to P4 at the time of calibration in the base station apparatus 1 will be described.
In the calibration of this example, errors between the respective receiving antenna systems, that is, variations in phase differences and level differences between the respective antenna systems between the respective receiving antennas P1 to P4 and the input of the user-specific AAA signal processing unit 12 are calculated. Absorption is performed by the calibration unit 11.
[0059]
For this reason, the phase of the received wave at each antenna P1 to P4 end and the phase change from there to the output of each receiver Q1 to Q4 must be separated quantitatively. That is, if the phase difference of the received wave between the ends of the antennas P1 to P4 is grasped, the phase difference is subtracted from the phase difference of the output from each of the receiving units Q1 to Q4, so The original phase difference at can be obtained.
[0060]
And the phase difference of the received wave between each antenna P1-P4 end can be calculated | required as follows.
That is, first, for example, assuming that the mobile station apparatus 2 that is a terminal that is the transmission source of the calibration signal is sufficiently far from the base station apparatus 1, the mobile station apparatus 2 that is the transmission source and the base station apparatus of this example From the positional relationship with one array antenna, the arrival direction of the radio wave is regarded as a known constant value. Specifically, θ1 = θ2 = θ3 = θ4 (= θ) shown in FIG.
[0061]
FIG. 2 shows an example in which the same radio signal arrives at each of the antennas P1 to P4 (“antenna 1” to “antenna 4”).
In this example, it is assumed that a plurality of antennas P1 to P4 are arranged in series at equal intervals L.
The angle at which the signal arrives is θ for all antennas P1 to P4.
In this case, when the first antenna P1 is used as a reference, the optical path difference of the incoming wave at the second antenna P2 with respect to the first antenna P1 is a length A = L · sin θ, and the third antenna with respect to the first antenna P1 The optical path difference of the incoming wave at the antenna P3 is 2A, and the optical path difference of the incoming wave at the fourth antenna P4 with respect to the first antenna P1 is 4A.
[0062]
The phase shift (phase difference) of the incoming waves at the other antennas P2 to P3 with respect to the first antenna P1 can be obtained as {(optical path difference / wavelength) · 2π}. In this example, in order to simplify the explanation, a case where a plurality of antennas P1 to P4 are arranged on the same straight line is shown. However, in other cases, geometric calculation is similarly used. It is possible to eliminate the influence of the incoming wave route length.
[0063]
As described above, in the mobile radio communication system of this example, the base station apparatus 1 is suitable for calibration from among the mobile station apparatuses in the service area of the own station apparatus (the base station apparatus 1). For example, the mobile station apparatus 2 that satisfies the condition that the radio wave condition is good and does not move at high speed is selected as the transmission source of the reference signal for array antenna calibration. The reception array antenna is calibrated by a built-in algorithm using the calibration signal that is an upstream signal as a reference signal.
[0064]
Therefore, in the base station apparatus 1 of the present example, when the calibration signal transmitted from the mobile station apparatus 2 whose position is known is received and the adaptive array antenna is calibrated, a plurality of mobile stations whose positions are known By selecting the mobile station apparatus 2 suitable for transmitting a calibration signal from the apparatuses, a good calibration process can be realized.
As a principle of the calibration operation itself of each antenna system, for example, a principle similar to that generally known can be used.
[0065]
Moreover, in the base station apparatus 1 of this example, by assigning a calibration-use or calibration-dedicated transmitter / receiver necessary for calibration of the array antenna to the mobile station apparatus 2 having a function of acquiring position information, An increase in hardware related to the array antenna can be suppressed. Thereby, in the base station apparatus 1 of the present example, it is possible to realize calibration of the antenna system constituting the reception array antenna, for example, without providing the base station apparatus 1 with hardware for generating a calibration signal. For example, it is possible to eliminate or minimize the increase in special hardware dedicated to calibration required for calibration of the array antenna as compared with the conventional case.
[0066]
In the base station apparatus 1 of the present example, the antenna system calibration process moves by the function of selecting the mobile station apparatus 2 to be used for executing the calibration (calibration) process by the reception signal processing unit 13 and the calibration control unit 15. A station apparatus selection unit is configured, and an antenna system calibration process execution unit is configured by a function of executing a calibration process relating to the antenna system based on the signal from the selected mobile station apparatus 2. Yes.
[0067]
The background of the technology related to the present invention will be described below. Note that the matters described here are not necessarily limited to the conventional technology.
As a method for calibration of the array antenna, generally, the following methods (1) to (3) are mainly conceivable.
(1) It is possible to use a technique in which a calibration-dedicated transmission system, transmission / reception system, and reception system are provided inside or outside the base station apparatus and the array antenna is calibrated using such a system.
[0068]
(2) In a base station apparatus, a technique (for example, ACT method) in which calibration is performed by forming a loop between a transmission unit and a reception unit inside the own station apparatus (the base station apparatus) can be used (for example, non-processing) (See Patent Documents 1 and 2.)
(3) In the base station apparatus, using a known signal sequence transmission from a known direction in the far field as an input, for example, a method of calibrating the array antenna by calculating a complex correlation between the signal sequence and the replica is used. (For example, refer nonpatent literature 3).
[0069]
However, the methods (1) to (3) described above may have the following problems.
The method (1) is premised on the addition of a transmission system for calibration, a transmission / reception system, and a reception system.
In the method (2), for example, in the TDD (Time Division Duplex) method, it is possible to eliminate the addition of a transceiver, but the flow of an RF (Radio Frequency) signal during normal operation and during calibration. A switch (SW) for switching between the two is required, and in the FDD (Frequency Division Duplex) method, a frequency converter for matching the frequencies of transmission and reception is required at the time of calibration.
[0070]
In the method (3), as the “known signal sequence transmission from the known direction of the far field” used as an input, for example, one relating to a communication system with a satellite can be considered. In this case, the positional relationship between the satellite and the ground station Is known and fixed. For this reason, in the satellite communication system, it is possible to construct a calibration system without increasing the hardware of the base station device, for example.
[0071]
However, in terrestrial mobile communication, the positional relationship between the base station apparatus and the mobile station apparatus fluctuates, and in the FDD system used in cellular systems, IMT2000 (W-CDMA), and the like (2 The signal from the adjacent base station apparatus cannot be used as “known signal sequence transmission from a known direction in the far field” without performing the frequency conversion as shown in FIG.
[0072]
As described above, it is difficult to calibrate the antenna without increasing hardware by the methods (1) to (3) described above.
On the other hand, in the base station apparatus of the wireless communication system of this example, as described above, it is possible to realize a good calibration process, and, for example, a configuration for performing antenna calibration without increasing hardware Can be realized.
[0073]
Here, the configurations of the base station apparatus, mobile station apparatus, radio communication system, and the like according to the present invention are not necessarily limited to those described above, and various configurations may be used. The present invention can also be provided as, for example, a method or method for executing the processing according to the present invention, a program for realizing such a method or method, or a recording medium for recording the program. It is also possible to provide various devices and systems.
The application field of the present invention is not necessarily limited to the above-described fields, and the present invention can be applied to various fields.
[0074]
In addition, as various processes performed in the base station apparatus, mobile station apparatus, wireless communication system, and the like according to the present invention, for example, a processor is stored in a ROM (Read Only Memory) in hardware resources including a processor and a memory. A configuration controlled by executing the control program may be used, and for example, each functional unit for executing the processing may be configured as an independent hardware circuit.
The present invention can also be understood as a computer-readable recording medium such as a floppy (registered trademark) disk or a CD (Compact Disc) -ROM storing the control program, and the program (itself). The processing according to the present invention can be performed by inputting the program from the recording medium to the computer and causing the processor to execute the program.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the base station apparatus of the present invention, when performing calibration processing related to an antenna system based on a signal transmitted from a mobile station apparatus by radio, a plurality of movements from which information related to a position is acquired. The mobile station device to be used for executing the calibration process related to the antenna system from the station device is selected, and the calibration process related to the antenna system is executed based on a signal transmitted by radio from the selected mobile station device Therefore, a good calibration process can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a phase difference of received waves between antenna ends.
[Explanation of symbols]
1 .... Base station equipment, 2 .... Mobile station equipment, 3 .... GPS satellite equipment,
11 .... Calibration unit, 12 .... AAA signal processing unit for each user,
13 .... Received signal processing unit (and higher layer), 14 .... Arrival direction estimation unit, 15 .... Calibration control unit, P1-P4 ... Antenna, Q1-Q4 ... receiving unit,
