JP2005348236A - Array antenna transmitter and receiver, and calibration method - Google Patents

Array antenna transmitter and receiver, and calibration method Download PDF

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Hidekazu Taoka
秀和 田岡
Kenichi Higuchi
健一 樋口
Mamoru Sawahashi
衛 佐和橋
Masahiko Nanri
将彦 南里
Yasuhiro Hasegawa
康宏 長谷川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmitter employing an array antenna in which high precision calibration is realized while simplifying the configuration. <P>SOLUTION: The array antenna receiver having an array antenna constituted of a plurality of antenna elements comprises: a means for dividing the bandwidth of a transmission signal into a plurality of blocks; a first transmission calibration value calculating means for calculating a calibration value common to transmission signals in the block by averaging the transmission signals in the divided block; and a means for correcting an amplitude deviation and a phase deviation occurring between the branches of a transmission circuit provided in correspondence with each of the plurality of antenna elements. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アレーアンテナ送信装置及び受信装置並びにキャリブレーション方法に関する。   The present invention relates to an array antenna transmitter, a receiver, and a calibration method.

第3世代移動通信からの発展としてさらなる高速伝送を想定し、そのサービスを実現するための重要技術にアダプティブアレーアンテナがある。このアダプティブアレーアンテナは、複数のアンテナ素子を用い、受信信号を適切な重みづけの後、合成することによって所望信号の到来方向に主ビームを向け、干渉信号の到来方向に指向性の零点を形成する、指向性の制御が可能となっている。   As an advance from the third generation mobile communication, an even higher speed transmission is assumed, and an adaptive array antenna is an important technology for realizing the service. This adaptive array antenna uses a plurality of antenna elements, weights received signals appropriately, combines them, directs the main beam in the direction of arrival of the desired signal, and forms a directional zero in the direction of arrival of the interference signal The directivity can be controlled.

上記のようなアダプティブアレーアンテナにおいて、希望波/干渉波信号の実際の信号到来方向に対して、高精度のメインビーム/ヌルを向けた送受信ビームを生成するためには、上りリンク/下りリンクにおいてアンテナ数分のRF送信回路/受信回路のブランチ間に発生する位相/振幅偏差を補償するキャリブレーション(校正)を行う必要がある。ここで、RF送信回路におけるキャリブレーションをRF送信回路キャリブレーションと、RF受信回路におけるキャリブレーションをRF受信回路キャリブレーションと呼び、RF送信回路キャリブレーションとRF受信回路キャリブレーションの総称をRF無線回路キャリブレーションと呼ぶ。   In the adaptive array antenna as described above, in order to generate a transmission / reception beam with a high-precision main beam / null directed to the actual signal arrival direction of the desired wave / interference wave signal, in the uplink / downlink, It is necessary to perform calibration to compensate for the phase / amplitude deviation generated between the RF transmission circuit / reception circuit branches corresponding to the number of antennas. Here, calibration in the RF transmission circuit is called RF transmission circuit calibration, calibration in the RF reception circuit is called RF reception circuit calibration, and a general term for RF transmission circuit calibration and RF reception circuit calibration is RF radio circuit calibration. This is called

図4は、アダプティブアレーアンテナを用いた従来のRF無線送信回路の構成例を示すブロック図であり、図5は、アダプティブアレーアンテナを用いた従来のRF無線受信回路の構成例を示すブロック図である。同図に示されるように、RF送信回路/受信回路は、アンテナブランチ数(B)分並列に備えられる。アンテナブランチ毎のRF送信回路/受信回路は、同一構成であるので、ここでは、アンテナブランチ#1用のRF送信回路/受信回路を例にとり説明する。   FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a conventional RF radio transmission circuit using an adaptive array antenna, and FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a conventional RF radio reception circuit using an adaptive array antenna. is there. As shown in the figure, RF transmitter / receiver circuits are provided in parallel for the number of antenna branches (B). Since the RF transmission circuit / reception circuit for each antenna branch has the same configuration, an RF transmission circuit / reception circuit for antenna branch # 1 will be described as an example here.

図4に示されるように、RF送信回路#1は、デジタル/アナログ信号変換処理部102と、直交変調部103と、ミキサ(乗算器)104と、高出力増幅器105と、から構成される。   As shown in FIG. 4, the RF transmission circuit # 1 includes a digital / analog signal conversion processing unit 102, a quadrature modulation unit 103, a mixer (multiplier) 104, and a high-power amplifier 105.

デジタル/アナログ信号変換処理部102に入力された入力信号は、デジタル−アナログ変換され、直交変調部103で直交変調される。直交変調部103で直交変調された信号は、ローカル周波数と、非線形回路であるミキサ104によって周波数変換(アップコンバート)され、高出力増幅器105で増幅された後、アンテナを介して送信される。   An input signal input to the digital / analog signal conversion processing unit 102 is digital-analog converted and orthogonally modulated by the orthogonal modulation unit 103. The signal subjected to quadrature modulation by the quadrature modulation unit 103 is frequency-converted (up-converted) by the mixer 104, which is a non-linear circuit, with the local frequency, amplified by the high-power amplifier 105, and then transmitted via the antenna.

一方、図5に示されるように、RF受信回路#1は、低雑音増幅器202と、ミキサ(乗算器)203と、帯域制限通過フィルタ204と、自動利得制御部(AGC(Automatic Gain Control)回路)205と、直交検波部206と、受信レベル測定部207と、アナログ/デジタル信号変換処理部208と、から構成される。   On the other hand, as shown in FIG. 5, the RF receiver circuit # 1 includes a low noise amplifier 202, a mixer (multiplier) 203, a band-limited pass filter 204, and an automatic gain control unit (AGC (Automatic Gain Control) circuit). ) 205, a quadrature detection unit 206, a reception level measurement unit 207, and an analog / digital signal conversion processing unit 208.

アンテナを介して受信されるRF(Radio Frequency)受信信号は、低雑音増幅器202で増幅された後、ローカル周波数と、ミキサ203によって周波数変換(ダウンコンバート)され、帯域制限通過フィルタ204を通ってAGC回路205に入力される。AGC回路205は直交検波後に測定される受信レベルが一定となるように増幅利得を制御する。AGC回路205から出力される受信信号は、アナログ/デジタル信号変換処理部でアナログ−デジタル変換され出力信号として後段に出力される。   An RF (Radio Frequency) received signal received via an antenna is amplified by a low noise amplifier 202, then frequency-converted (down-converted) by a local frequency and a mixer 203, passes through a band-limited pass filter 204, and is AGCed. Input to the circuit 205. The AGC circuit 205 controls the amplification gain so that the reception level measured after quadrature detection is constant. The received signal output from the AGC circuit 205 is analog-to-digital converted by the analog / digital signal conversion processing unit and output to the subsequent stage as an output signal.

上記のようなRF送信回路/受信回路に無線周波数(RF)信号が通過した場合、同回路を構成する増幅器やミキサ等の能動素子や部品の個体差による影響がアンテナブランチ間の振幅/位相偏差として現れるようになる。中でも、RF受信回路におけるAGC回路、RF送信回路における高出力増幅器の個体差の影響が顕著となって現れる。これらの影響はアダプティブアレーアンテナ特性の劣化を招き、期待される指向性と異なった指向性が形成されてしまうという問題が生じさせる。そこで、上記影響を防止するために、RF送信回路/受信回路の特性が同一になるようにキャリブレーション(校正)する必要がある。すなわち、キャリブレーション技術がアダプティブアレーアンテナ実現の上で不可欠となっている。   When a radio frequency (RF) signal passes through the RF transmitter / receiver circuit as described above, the amplitude / phase deviation between the antenna branches is affected by individual elements of amplifiers, mixers, and other active elements and parts constituting the circuit. Will appear as. In particular, the influence of individual differences between the AGC circuit in the RF receiving circuit and the high-power amplifier in the RF transmitting circuit becomes prominent. These influences cause degradation of adaptive array antenna characteristics, causing a problem that directivity different from expected directivity is formed. Therefore, in order to prevent the influence, it is necessary to perform calibration so that the characteristics of the RF transmission circuit / reception circuit are the same. That is, calibration technology is indispensable for realizing an adaptive array antenna.

ところで、現在実用化が進められている第3世代移動通信(W−CDMAやcdma2000)の次の世代の移動通信(第4世代移動通信)の有望技術として、マルチキャリア伝送方式の研究が進められている。マルチキャリア伝送方式は移動通信環境において信号の特性劣化の原因となるマルチパス信号に強い方式として知られており、例えば、マルチキャリア伝送方式の一つであるOFDM方式は、デジタル地上波放送や高速無線LANにおいての利用が検討されている。また、上記したアダプティブアレーアンテナをOFDM、MC−CDMA、MC−DS−CDMA等のマルチキャリア通信に適用する研究も行われている。   By the way, as a promising technology of the next generation mobile communication (4th generation mobile communication) of the third generation mobile communication (W-CDMA and cdma2000) that is currently being put into practical use, research on a multicarrier transmission system is being advanced. ing. The multicarrier transmission method is known as a method that is strong against multipath signals that cause signal characteristic degradation in a mobile communication environment. For example, the OFDM method, which is one of the multicarrier transmission methods, is used for digital terrestrial broadcasting and high-speed transmission. Use in a wireless LAN is being studied. Research is also being conducted to apply the above-described adaptive array antenna to multicarrier communications such as OFDM, MC-CDMA, MC-DS-CDMA, and the like.

ここで、マルチキャリア信号伝送時におけるRF無線回路のキャリブレーションの従来法について説明する。従来法では、サブキャリア毎にRF送信回路/受信回路におけるキャリブレーション値を算出し、サブキャリア毎に算出したキャリブレーション値を各サブキャリアの送信信号/受信信号に反映する。これにより、RF送信回路/受信回路のブランチ間の振幅/位相偏差の補正を行っている。   Here, a conventional method of calibration of the RF radio circuit at the time of multicarrier signal transmission will be described. In the conventional method, the calibration value in the RF transmission circuit / reception circuit is calculated for each subcarrier, and the calibration value calculated for each subcarrier is reflected in the transmission signal / reception signal of each subcarrier. Thereby, the amplitude / phase deviation between the branches of the RF transmission circuit / reception circuit is corrected.

また、アダプティブアレーアンテナのキャリブレーションにおいて、各アンテナブランチの送信信号間の相互相関が強い場合であっても、送信信号間の相互相関を除去した送信信号を振幅位相調整部に入力することにより、振幅位相調整部の収束性能を劣化させずに精度良くに振幅位相調整用のウェイトの推定を行うことが可能になる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003 −273633号公報
In addition, in the calibration of the adaptive array antenna, even if the cross-correlation between the transmission signals of each antenna branch is strong, by inputting the transmission signal from which the cross-correlation between the transmission signals is removed to the amplitude phase adjustment unit, A technique is disclosed that makes it possible to accurately estimate the weight for amplitude phase adjustment without degrading the convergence performance of the amplitude phase adjustment unit (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-273633 A

上述した従来のマルチキャリア信号伝送時におけるRF無線回路のキャリブレーションでは、サブキャリア毎にキャリブレーション値を算出する必要があるため、サブキャリア毎にキャリブレーション値の保持が必要となり、必要なメモリ容量が増大してしまう。このため、精度の高いキャリブレーションを実現しようとするとハードウェア規模を増大させ、装置を大型化させてしまうという問題があった。   In the above-described conventional calibration of the RF radio circuit during multi-carrier signal transmission, it is necessary to calculate a calibration value for each subcarrier. Therefore, it is necessary to hold the calibration value for each subcarrier, and the required memory capacity Will increase. For this reason, there has been a problem that an attempt to realize a highly accurate calibration increases the hardware scale and enlarges the apparatus.

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、精度の高いキャリブレーションを実現するとともに装置構成の簡略化がアレーアンテナ送信装置及び受信装置並びにキャリブレーション方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an array antenna transmission apparatus, a reception apparatus, and a calibration method in which a highly accurate calibration is realized and the apparatus configuration is simplified. And

上記課題を解決するため、本発明は、請求項1に記載されるように、複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナを具備しているアレーアンテナ送信装置において、送信信号の帯域幅を複数のブロックに分割するブロック分割手段と、前記分割したブロック内の送信信号で平均化することにより、該ブロック内の送信信号で共通のキャリブレーション値を算出する第1の送信キャリブレーション値算出手段と、前記算出した共通のキャリブレーション値に基づいて、前記複数のアンテナ素子の各々に対応して設けられた送信回路のブランチ間に発生する振幅偏差と位相偏差を補正する補正手段と、を備えることを特徴としている。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides, as described in claim 1, an array antenna transmission apparatus including an array antenna composed of a plurality of antenna elements, wherein the transmission signal has a plurality of bandwidths. A block dividing means for dividing the block, a first transmission calibration value calculating means for calculating a calibration value common to the transmission signals in the block by averaging the transmission signals in the divided blocks; Correction means for correcting an amplitude deviation and a phase deviation generated between branches of a transmission circuit provided corresponding to each of the plurality of antenna elements based on the calculated common calibration value. It is a feature.

また、本発明の請求項2によれば、前記アレーアンテナ送信装置において、前記送信信号がマルチキャリア信号であり、前記第1の送信キャリブレーション値算出手段は、サブキャリア毎の振幅偏差と位相偏差を、前記分割したブロック内の複数のサブキャリアで平均化することにより、前記ブロック内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を算出することを特徴としている。   According to claim 2 of the present invention, in the array antenna transmission apparatus, the transmission signal is a multicarrier signal, and the first transmission calibration value calculation means includes an amplitude deviation and a phase deviation for each subcarrier. Is averaged by a plurality of subcarriers in the divided block, thereby calculating a common calibration value for a plurality of subcarriers in the block.

また、本発明の請求項3によれば、前記アレーアンテナ送信装置において、前記ブロック分割手段により分割されたブロック内の任意のサブキャリアの振幅偏差と位相偏差を用いて、前記ブロック内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を算出する第2の送信キャリブレーション値算出手段を備えることを特徴としている。   According to claim 3 of the present invention, in the array antenna transmission apparatus, the amplitude deviation and phase deviation of an arbitrary subcarrier in the block divided by the block dividing means are used, and a plurality of subcarriers in the block are used. A second transmission calibration value calculating means for calculating a calibration value common to the carrier is provided.

また、本発明の請求項4によれば、前記アレーアンテナ送信装置において、前記ブロック分割手段は、前記サブキャリア毎の振幅偏差と位相偏差に基づいて、ブロック単位を決定することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the array antenna transmission apparatus, the block dividing means determines a block unit based on an amplitude deviation and a phase deviation for each subcarrier.

また、上記課題を解決するため、本発明は、請求項5に記載されるように、複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナを具備しているアレーアンテナ受信装置において、 受信信号の帯域幅を複数のブロックに分割するブロック分割手段と、既知の参照信号を用いて前記分割したブロック内の受信信号で平均化することにより、該ブロック内の受信信号で共通のキャリブレーション値を算出する第1の受信キャリブレーション値算出手段と、前記算出した共通のキャリブレーション値に基づいて、前記複数のアンテナ素子の各々に対応して設けられた受信回路のブランチ間に発生する振幅偏差と位相偏差を補正する補正手段と、を備えることを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides an array antenna receiving apparatus having an array antenna composed of a plurality of antenna elements, as described in claim 5. A block dividing means for dividing the block into a plurality of blocks and a first calibration unit that calculates a common calibration value for the received signal in the block by averaging with the received signal in the divided block using a known reference signal Based on the received calibration value calculation means and the calculated common calibration value, the amplitude deviation and phase deviation generated between the branches of the receiving circuit provided corresponding to each of the plurality of antenna elements are corrected. And a correcting means.

また、本発明の請求項6によれば、前記アレーアンテナ受信装置において、前記受信信号がマルチキャリア信号であり、前記第1の受信キャリブレーション値算出手段は、サブキャリア毎の振幅偏差と位相偏差を、既知の参照信号を用いて前記分割したブロック内の複数のサブキャリアで平均化することにより、前記ブロック内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を算出することを特徴としている。   According to claim 6 of the present invention, in the array antenna receiving apparatus, the received signal is a multicarrier signal, and the first reception calibration value calculating means includes an amplitude deviation and a phase deviation for each subcarrier. Is averaged with a plurality of subcarriers in the divided block using a known reference signal to calculate a calibration value common to the plurality of subcarriers in the block.

また、本発明の請求項7によれば、前記アレーアンテナ受信装置において、前記ブロック分割手段により分割されたブロック内の任意のサブキャリアでの振幅偏差と位相偏差を用いて、前記ブロック内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を求める第2の受信キャリブレーション値算出手段を備えることを特徴としている。   According to claim 7 of the present invention, in the array antenna receiving apparatus, the amplitude deviation and the phase deviation in arbitrary subcarriers in the block divided by the block dividing means are used, and a plurality of pieces in the block are used. A second reception calibration value calculation means for obtaining a calibration value common to the subcarriers is provided.

また、本発明の請求項8によれば、前記アレーアンテナ受信装置において、前記ブロック分割手段は、前記サブキャリア毎の振幅偏差と位相偏差に基づいて、ブロック単位を決定することを特徴としている。   According to an eighth aspect of the present invention, in the array antenna receiving apparatus, the block dividing means determines a block unit based on an amplitude deviation and a phase deviation for each subcarrier.

また、本発明の請求項9によれば、前記アレーアンテナ受信装置において、前記共通のキャリブレーション値を求める際に用いる前記参照信号を所定のタイミングで発生させる参照信号発生制御手段を備えることを特徴としている。   According to a ninth aspect of the present invention, the array antenna receiving apparatus further comprises reference signal generation control means for generating the reference signal used at the time of obtaining the common calibration value at a predetermined timing. It is said.

本願発明によれば、マルチキャリア信号の帯域幅を複数のブロックに分割して、分割したブロック内に存在する複数のサブキャリアで共通の送信回路及び受信回路キャリブレーション値を算出し、算出される共通のキャリブレーション値に基づいて、ブロック内の各サブキャリアの送信信号及び受信信号に対するキャリブレーションを実行することにより、キャリブレーション精度を向上させることができる。   According to the present invention, the bandwidth of a multi-carrier signal is divided into a plurality of blocks, and the transmission circuit and reception circuit calibration values common to the plurality of subcarriers present in the divided blocks are calculated and calculated. Calibration accuracy can be improved by performing calibration on the transmission signal and reception signal of each subcarrier in the block based on the common calibration value.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態におけるアレーアンテナ送信装置1の構成例を示すブロック図である。図1においては、例としてB本(#1〜#B)のアンテナ素子を用いるアレーアンテナ(例:アダプティブアレーアンテナ)送信装置の構成を示す。また、本実施形態におけるアレーアンテナ送信装置1では、マルチキャリア伝送方式、例えば、OFDM伝送方式が適用されるものとし、以下、説明を進める。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an array antenna transmission apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a configuration of an array antenna (example: adaptive array antenna) transmission apparatus using B (# 1 to #B) antenna elements as an example. Moreover, in the array antenna transmission apparatus 1 in this embodiment, a multicarrier transmission system, for example, an OFDM transmission system, is applied, and description will be made below.

この図1に示すアレーアンテナ送信装置1は、B本のアンテナ素子11−1〜11−Bと、アンテナ素子11−1〜11−Bに対応して設けられたデュープレクサ12−1〜12−Bと、RF送信部(送信回路)13−1〜13−Bと、逆高速フーリエ変換部(IFFT(Inverse Fast Fourier Transform))14−1〜14−Bと、測定ブランチ切替スイッチA15と、キャリブレーション値乗算部16−1〜16−Bと、測定ブランチ切替スイッチB17と、キャリブレーション用RF受信部(受信回路)18と、高速フーリエ変換部(FFT(Fast Fourier Transform))19と、キャリブレーション値測定部20と、から構成されている。   The array antenna transmission apparatus 1 shown in FIG. 1 includes B antenna elements 11-1 to 11-B and duplexers 12-1 to 12-B provided corresponding to the antenna elements 11-1 to 11-B. RF transmission units (transmission circuits) 13-1 to 13-B, inverse fast Fourier transform units (IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)) 14-1 to 14-B, measurement branch selector switch A15, and calibration Value multipliers 16-1 to 16 -B, measurement branch selector switch B 17, calibration RF receiver (receiver circuit) 18, fast Fourier transform unit (FFT (Fast Fourier Transform)) 19, and calibration value And a measuring unit 20.

本アレーアンテナ送信装置1に入力される各サブキャリアのベースバンド送信信号(送信ウェイト乗算後)は、逆高速フーリエ変換部14−1〜14−Bにおいて逆フーリエ変換されてRF送信部13−1〜13−Bに入力される。RF送信部13−1〜13−Bに入力された送信信号は、フィルタリング、RF帯への周波数変換等の処理が施されてデュープレクサ12−1〜12−B、アンテナ11−1〜11−Bを介して各アンテナ(#1〜#B)11−1〜11−Bに供給される。   The baseband transmission signal (after transmission weight multiplication) of each subcarrier input to the array antenna transmission apparatus 1 is subjected to inverse Fourier transform in the inverse fast Fourier transform units 14-1 to 14-B, and the RF transmission unit 13-1. To 13-B. The transmission signals input to the RF transmitters 13-1 to 13-B are subjected to processing such as filtering and frequency conversion to the RF band, and the duplexers 12-1 to 12-B and the antennas 11-1 to 11-B. To the antennas (# 1 to #B) 11-1 to 11-B.

デュープレクサ12−1〜12−Bで分岐されるRF帯の送信信号(以下、RF送信信号という)は、アンテナ素子11−1〜11−Bの直前でわずかな割合だけ分配されて、測定ブランチ切替スイッチB17で測定ブランチ毎にスイッチが切替えられ、ブランチ毎のRF送信信号がキャリブレーション用RF受信部18に入力される。   RF band transmission signals (hereinafter referred to as RF transmission signals) branched by the duplexers 12-1 to 12-B are distributed in a small proportion immediately before the antenna elements 11-1 to 11-B, and the measurement branch is switched. The switch is switched for each measurement branch by the switch B17, and the RF transmission signal for each branch is input to the calibration RF receiving unit 18.

キャリブレーション用RF受信部18は、受信したRF送信信号に対し、フィルタリング、ベースバンド帯への周波数変換等の処理を施し、高速フーリエ変換部19に出力する。そして、高速フーリエ変換部19で、入力信号に対する高速フーリエ変換処理が施されることにより、サブキャリア毎の受信信号が得られる。このようにして得られたサブキャリア毎の受信信号はキャリブレーション値測定部20に入力される。   The calibration RF receiving unit 18 performs processing such as filtering and frequency conversion to the baseband on the received RF transmission signal and outputs the processed signal to the fast Fourier transform unit 19. Then, the fast Fourier transform unit 19 performs a fast Fourier transform process on the input signal, thereby obtaining a reception signal for each subcarrier. The reception signal for each subcarrier obtained in this way is input to the calibration value measuring unit 20.

キャリブレーション値測定部20は、マルチキャリア信号の帯域幅を複数のブロックに分割する機能と、サブキャリア毎の振幅偏差と位相偏差を、分割したブロック内の複数のサブキャリアで平均化することにより、ブロック内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を求める機能を備える。なお、ブロック分割機能の説明については後述する。したがって、ここでは、所定のブロック単位に分割されているものとして説明を進める。   The calibration value measuring unit 20 divides the bandwidth of the multicarrier signal into a plurality of blocks, and averages the amplitude deviation and the phase deviation for each subcarrier with the plurality of subcarriers in the divided block. And a function for obtaining a calibration value common to a plurality of subcarriers in a block. The block division function will be described later. Therefore, here, the description will be made assuming that the data is divided into predetermined block units.

キャリブレーション値測定部20は、測定ブランチ切替スイッチA15で切替えられて出力される逆フーリエ変換前の各サブキャリア・各ブランチの送信ベースバンド信号に対する、フーリエ変換後の各ブロック(サブキャリア)・各ブランチ・送信出力毎のキャリブレーション値を算出し、その結果をキャリブレーション値乗算部16−1〜16−Bに出力する。すなわち、キャリブレーション値測定部20は、RF送信部13−1〜13−B通過前後のサブキャリア毎の送信ベースバンド信号を比較することにより、アンテナブランチ間の振幅/位相偏差を検出し、その結果に基づいてブロック内の各サブキャリアの送信信号に対するキャリブレーション値を算出する。   The calibration value measurement unit 20 performs each block (subcarrier) after each Fourier transform on each transmission subband before each inverse carrier wave and each transmission baseband signal of each branch that are output after being switched by the measurement branch changeover switch A15. A calibration value for each branch / transmission output is calculated, and the result is output to the calibration value multipliers 16-1 to 16-B. That is, the calibration value measurement unit 20 detects the amplitude / phase deviation between the antenna branches by comparing the transmission baseband signals for each subcarrier before and after passing through the RF transmission units 13-1 to 13-B. Based on the result, a calibration value for the transmission signal of each subcarrier in the block is calculated.

上記のようにして算出される各ブランチ・各ブロック(サブキャリア)・各送信出力でのキャリブレーション値は、キャリブレーション値乗算部16−1〜16−Bにおいて逆フーリエ変換前の各サブキャリアの送信ベースバンド信号と乗算される。これにより、ブロック内の各サブキャリアの送信信号に対する振幅/位相偏差の補正が行われる。   The calibration values at each branch, each block (subcarrier), and each transmission output calculated as described above are the values of each subcarrier before inverse Fourier transform in the calibration value multipliers 16-1 to 16-B. Multiply by the transmitted baseband signal. As a result, the amplitude / phase deviation of the transmission signal of each subcarrier in the block is corrected.

次に、キャリブレーション値測定部20におけるキャリブレーション値の具体的な算出方法について説明する。   Next, a specific method for calculating the calibration value in the calibration value measuring unit 20 will be described.

(算出法1)
キャリブレーション値測定部20は、マルチキャリア信号伝送時におけるキャリブレーション値を求めるに際して、全周波数帯域幅を複数ブロックに分割して、分割した帯域内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を算出する。
(Calculation method 1)
The calibration value measuring unit 20 divides the entire frequency bandwidth into a plurality of blocks and calculates a calibration value common to a plurality of subcarriers in the divided band when obtaining a calibration value at the time of multicarrier signal transmission. .

具体的には、高速フーリエ変換部19で高速フーリエ変換された各サブキャリアのベースバンド受信信号に対して、RF帯に周波数変換される前の各サブキャリアの送信信号の複素共役を乗算した値を、長時間同相加算平均を行うことにより得られるサブキャリア毎のキャリブレーション値を更にブロック内で平均化することにより、ブロック内で共通のキャリブレーション値を算出する。   Specifically, the value obtained by multiplying the baseband reception signal of each subcarrier subjected to the fast Fourier transform by the fast Fourier transform unit 19 by the complex conjugate of the transmission signal of each subcarrier before being frequency converted to the RF band. The average calibration value for each subcarrier obtained by performing the in-phase addition averaging for a long time is further averaged within the block, thereby calculating a common calibration value within the block.

例えば、下りリンクのRF送信部通過後のブランチb(b=1,2,...,B)の送信信号をデュープレクサ12−1〜12−Bで分配後、キャリブレーション用RF受信部18を通過し、高速フーリエ変換後のサブキャリアs(s=1,2,...,Nsub)のjサンプル目のベースバンド受信信号をub,s(j)、RF送信部13−1〜13−B通過前であって逆高速フーリエ変換前の送信信号をrb,s(j)とすると、ブロックd(d=1,2,...,Nblk)のキャリブレーション値Cb,dは、下記式(1)に従って算出される。 For example, after the transmission signal of the branch b (b = 1, 2,..., B) after passing through the downlink RF transmission unit is distributed by the duplexers 12-1 to 12-B, the calibration RF reception unit 18 is The baseband received signal of the j-th sample of the subcarrier s (s = 1, 2,..., N sub ) that has passed through and subjected to the fast Fourier transform is represented by u b, s (j), and the RF transmitters 13-1 to 13-1 Assuming that the transmission signal before passing through 13-B and before the inverse fast Fourier transform is r b, s (j), the calibration value C b, of block d (d = 1, 2,..., N blk ) d is calculated according to the following formula (1).

Figure 2005348236
ここで、kは定数、Ncalは平均化サンプル数を表す。
Figure 2005348236
Here, k is a constant, and N cal is the number of averaged samples.

このように本算出法1によれば、サブキャリア毎の振幅/位相偏差をブロック内の全サブキャリアで平均化した値を用いて、当該ブロックのキャリブレーション値を求める。このとき、隣接サブキャリア間における周波数応答の偏差が小さいことを利用して、ブロック内の隣接サブキャリア間で平均化するので、精度の高いキャリブレーション値を得ることができ、結果として、キャリブレーション精度を向上させることができる。   As described above, according to the present calculation method 1, the calibration value of the block is obtained using a value obtained by averaging the amplitude / phase deviation for each subcarrier among all the subcarriers in the block. At this time, using the fact that the frequency response deviation between adjacent subcarriers is small, averaging is performed between adjacent subcarriers in the block, so that a highly accurate calibration value can be obtained. Accuracy can be improved.

(算出法2)
キャリブレーション値測定部20は、キャリブレーション用RF受信部18を通過し、高速フーリエ変換された後の各サブキャリアのベースバンド受信信号のうち、各ブロック毎に選択したある一つのサブキャリアの受信信号に対して、下りリンクの逆高速フーリエ変換前の各サブキャリアの送信信号のうち、当該ブロックで選択されたサブキャリアでの信号の複素共役を乗算した値を、長時間同相加算平均を行うことにより得られるキャリブレーション値をブロック内で共通のキャリブレーション値として算出する。
(Calculation method 2)
The calibration value measuring unit 20 receives one subcarrier selected for each block from the baseband received signal of each subcarrier after passing through the calibration RF receiving unit 18 and subjected to fast Fourier transform. The signal is multiplied by the complex conjugate of the signal on the subcarrier selected in the block among the transmission signals of each subcarrier before the downlink inverse fast Fourier transform, and long-term in-phase addition averaging is performed. The calibration value obtained by this is calculated as a common calibration value in the block.

例えば、下りリンクのRF送信部13−1〜13−B通過後のブランチb(b=1,2,...,B)の送信信号をデュープレクサ12−1〜12−Bで分配後、キャリブレーション用RF受信部18を通過し、高速フーリエ変換後のサブキャリアs(s=1,2,...,Nsub)のjサンプル目のベースバンド受信信号をub,s(j)、逆高速フーリエ変換前の送信信号をrb,s(j)とすると、ブロックd(d=1,2,...,Nblk)のキャリブレーション値Cb,dは、下記式(2)に従って算出される。 For example, the transmission signal of the branch b (b = 1, 2,..., B) after passing through the downlink RF transmission units 13-1 to 13-B is distributed by the duplexers 12-1 to 12-B and then calibrated. The baseband received signal of the j-th sample of the subcarrier s (s = 1, 2,..., N sub ) after passing through the fast RF receiving unit 18 and subjected to the fast Fourier transform, u b, s (j), Assuming that the transmission signal before inverse fast Fourier transform is r b, s (j), the calibration value C b, d of the block d (d = 1, 2,..., N blk ) is expressed by the following equation (2). Is calculated according to

Figure 2005348236
ここで、kは定数、Ncalは平均化サンプル数を表す。
Figure 2005348236
Here, k is a constant, and N cal is the number of averaged samples.

また、上記式(2)では、各ブロックにおいて、ブロック内での中心のサブキャリアをあるサブキャリアとして選択した場合のキャリブレーション結果を示している。ここで、ブロック内の周波数によるサブキャリアの振幅/位相変動は、およそ線形的に変動するものと考えられることから、上記式(2)の例では、ブロック内での中心のサブキャリアをあるサブキャリアとして選択している。   Also, the above equation (2) shows the calibration result when the central subcarrier in the block is selected as a certain subcarrier in each block. Here, since the amplitude / phase variation of the subcarrier due to the frequency in the block is considered to vary approximately linearly, in the example of the above formula (2), the central subcarrier in the block is set to a certain subcarrier. Selected as a carrier.

このように本算出法2によれば、ブロック内のあるサブキャリアでの振幅/位相偏差を用いて、当該ブロックのキャリブレーション値を求めるので、上記した算出法1の場合と比して、アレーアンテナ送信装置の回路構成を簡略化できる効果を奏す。   As described above, according to the present calculation method 2, the calibration value of the block is obtained by using the amplitude / phase deviation of a certain subcarrier in the block. There exists an effect which can simplify the circuit structure of an antenna transmitter.

図2は、本発明の実施の形態におけるアレーアンテナの受信装置2のキャリブレーション構成を示すブロック図である。なお、図1に示すアレーアンテナの送信装置における構成要素と共通に用いられる要素には同一の符号を付している。   FIG. 2 is a block diagram showing a calibration configuration of the array antenna receiving apparatus 2 according to the embodiment of the present invention. Elements that are used in common with the components in the array antenna transmission apparatus shown in FIG. 1 are given the same reference numerals.

同図において、このアレーアンテナの受信装置2は、B本のアンテナ素子11−1〜11−Bと、アンテナ素子に対応して設けられたデュープレクサ12−1〜12−Bと、RF受信部31−1〜31−Bと、測定ブランチ切替スイッチA32と、キャリブレーション値乗算部33−1〜33−Bと、測定ブランチ切替スイッチB34と、ゲイン調整部35と、キャリブレーション用RF送信部36と、キャリブレーション値測定部37と、キャリブレーション用参照信号発生器38と、から構成されている。   In the figure, the array antenna receiving apparatus 2 includes B antenna elements 11-1 to 11-B, duplexers 12-1 to 12-B provided corresponding to the antenna elements, and an RF receiving unit 31. -1 to 31-B, measurement branch changeover switch A32, calibration value multiplication units 33-1 to 33-B, measurement branch changeover switch B34, gain adjustment unit 35, and calibration RF transmission unit 36 , A calibration value measuring unit 37 and a calibration reference signal generator 38.

キャリブレーション用参照信号発生器38で発生させられる各サブキャリア・各ブランチのキャリブレーション用参照信号(ベースバンド信号)は、キャリブレーション値測定部37と、キャリブレーション用RF送信部36にそれぞれ入力される。キャリブレーション用参照信号としては、例えば、RF受信部31−1〜31−Bで実際に受信される受信信号と同等なスペクトラムを有する信号を用いるのが望ましい。   The calibration reference signal (baseband signal) of each subcarrier and each branch generated by the calibration reference signal generator 38 is input to the calibration value measurement unit 37 and the calibration RF transmission unit 36, respectively. The As the calibration reference signal, for example, it is desirable to use a signal having a spectrum equivalent to the reception signal actually received by the RF reception units 31-1 to 31-B.

キャリブレーション用参照信号は、逆高速フーリエ変換(図示省略)により直交したサブキャリアに変換された後、キャリブレーション用RF送信部36に入力され、同部36においてフィルタリング、RF帯への周波数変換等の処理が施されてRF送信信号に変換される。その後、ゲイン調整部35でゲイン調整が施され、各ブランチからの送信出力として、デュープレクサ12−1〜12−Bで分配されてRF受信部31−1〜31−Bへと入力される。その後、高速フーリエ変換(図示省略)されて、サブキャリア毎の受信ベースバンド信号となり、測定ブランチ切替スイッチA32で測定ブランチ毎に出力が切替えられてキャリブレーション値測定部37に入力される。   The calibration reference signal is converted into orthogonal subcarriers by inverse fast Fourier transform (not shown), and then input to the calibration RF transmission unit 36 where filtering, frequency conversion to the RF band, etc. Are processed and converted into an RF transmission signal. Thereafter, gain adjustment is performed by the gain adjustment unit 35, and the transmission output from each branch is distributed by the duplexers 12-1 to 12-B and input to the RF reception units 31-1 to 31-B. Thereafter, fast Fourier transform (not shown) is performed to obtain a reception baseband signal for each subcarrier, and the output is switched for each measurement branch by the measurement branch switch A 32 and input to the calibration value measurement unit 37.

キャリブレーション値測定部37は、マルチキャリア信号の帯域幅を複数のブロックに分割する機能と、サブキャリア毎の振幅偏差と位相偏差を、既知の参照信号を用いて分割したブロック内の複数のサブキャリアで平均化することにより、ブロック内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を求める機能を備える。なお、ブロック分割機能の説明については後述する。したがって、ここでは、所定のブロック単位に分割されているものとして説明を進める。   The calibration value measurement unit 37 has a function of dividing the bandwidth of the multicarrier signal into a plurality of blocks, and a plurality of sub-carriers in the block obtained by dividing the amplitude deviation and phase deviation for each subcarrier using a known reference signal. A function of obtaining a calibration value common to a plurality of subcarriers in a block by averaging with carriers is provided. The block division function will be described later. Therefore, here, the description will be made assuming that the data is divided into predetermined block units.

キャリブレーション値測定部37は、RF帯からベースバンド帯に変換された各サブキャリア・各ブランチのキャリブレーション用参照信号を入力とし、この各サブキャリア・各ブランチのキャリブレーション用参照信号に対する各ブランチのRF受信部31−1〜31−B通過後の各ブロック(サブキャリア)・各ブランチ・受信出力毎のキャリブレーション値を算出し、その結果をキャリブレーション値乗算部33−1〜33−Bに出力する。すなわち、キャリブレーション値測定部37は、RF受信部31−1〜31−B通過前後のキャリブレーション用参照信号を比較することにより、アンテナブランチ間の振幅/位相偏差を検出し、その結果に基づいてブロック内の各サブキャリアの受信信号に対するキャリブレーション値を算出する。   The calibration value measuring unit 37 receives the calibration reference signal for each subcarrier and each branch converted from the RF band to the baseband band, and each branch for the calibration reference signal for each subcarrier and each branch. Calibration values for each block (subcarrier), each branch, and each received output after passing through the RF receiving units 31-1 to 31-B of the RF receiving units 31-1 to 31-B, and the results are calculated as calibration value multiplying units 33-1 to 33-B. Output to. That is, the calibration value measuring unit 37 detects the amplitude / phase deviation between the antenna branches by comparing the calibration reference signals before and after passing through the RF receiving units 31-1 to 31 -B, and based on the result. Then, a calibration value for the received signal of each subcarrier in the block is calculated.

上記のようにして算出される各ブランチ・各ブロック(サブキャリア)でのキャリブレーション値は、キャリブレーション値乗算部33−1〜33−Bにおいて高速フーリエ変換後の各サブキャリアの送信ベースバンド信号と乗算される。これにより、ブロック内の各サブキャリアの受信信号に対する振幅/位相偏差の補正が行われる。   The calibration value in each branch and each block (subcarrier) calculated as described above is the transmission baseband signal of each subcarrier after the fast Fourier transform in the calibration value multipliers 33-1 to 33-B. And multiplied. As a result, the amplitude / phase deviation of the received signal of each subcarrier in the block is corrected.

ここで、キャリブレーション用参照信号発生器38で発生させられるキャリブレーション用参照信号の発生基準について説明する。キャリブレーション用参照信号の発生基準としては、例えば、以下の方法が考えられる。   Here, the generation reference of the calibration reference signal generated by the calibration reference signal generator 38 will be described. For example, the following method can be considered as a reference for generating the calibration reference signal.

(方法1)常時RF受信部に導入し、キャリブレーションを行う。方法1によれば、常時キャリブレーションが行われるのでキャリブレーションに必要な制御の処理の負担がかからない。このため装置構成を簡略化することができる。   (Method 1) Always introduced into the RF receiver and calibrated. According to the method 1, since calibration is always performed, there is no burden of control processing necessary for calibration. For this reason, an apparatus structure can be simplified.

(方法2)ある一定の時間T毎にキャリブレーション用参照信号をT(T<T)の間導入し、キャリブレーションを行う。システム運用中においては、RF受信部では、RF帯のキャリブレーション用参照信号とアンテナを介して受信されるユーザの無線信号が混在して受信されるので、ユーザ信号にとってキャリブレーション用参照信号が干渉となる場合がある。方法2では、このような干渉の影響を極力抑えるために、キャリブレーション用参照信号の発生を時間で制御する。これにより、キャリブレーション時におけるユーザ信号が被る干渉を極力抑えつつ、キャリブレーションを行うことが可能となる。 (Method 2) a reference signal for calibration is introduced between the T 1 (T 1 <T 0 ) in every predetermined time T o, perform calibration. During system operation, the RF receiver receives both the RF band calibration reference signal and the user radio signal received via the antenna, so the calibration reference signal interferes with the user signal. It may become. In Method 2, in order to suppress the influence of such interference as much as possible, the generation of the calibration reference signal is controlled by time. As a result, it is possible to perform calibration while minimizing the interference caused by the user signal during calibration.

(方法3)RF受信部の温度をセンサで常時モニターしておき、前回キャリブレーションを行ったときの温度から、ΔT変化したときに、キャリブレーション用参照信号をTの間導入し、キャリブレーションを行う。RF受信部における振幅/位相偏差は温度変動による影響が強い。方法3では、このような温度変動
を検出し、所定の温度変動があった場合のみキャリブレーション用参照信号を発生させる。これにより、温度変動に起因した振幅/位相偏差の補償を的確かつ効率良く行うことができる。
(Method 3) advance constantly monitors the temperature of the RF receiver in the sensor, the temperature when performing the last calibration, when ΔT changes, the reference signal for calibration is introduced between the T 1, calibration I do. The amplitude / phase deviation in the RF receiver is strongly influenced by temperature fluctuations. In the method 3, such temperature fluctuation is detected, and a calibration reference signal is generated only when there is a predetermined temperature fluctuation. As a result, it is possible to accurately and efficiently compensate for the amplitude / phase deviation caused by the temperature fluctuation.

次に、上記キャリブレーション値測定部におけるキャリブレーション値の算出方法について説明する。   Next, a calibration value calculation method in the calibration value measurement unit will be described.

(算出法1)
本実施形態において、キャリブレーション値測定部37は、上述したアレーアンテナ送信装置1の場合と同様、マルチキャリア信号伝送時におけるキャリブレーション値を求めるに際して、全周波数帯域幅を複数ブロックに分割して、分割した帯域内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を算出する。
(Calculation method 1)
In the present embodiment, the calibration value measurement unit 37 divides the entire frequency bandwidth into a plurality of blocks when obtaining the calibration value at the time of multicarrier signal transmission, as in the case of the array antenna transmission device 1 described above. A calibration value common to a plurality of subcarriers in the divided band is calculated.

具体的には、RF受信部31−1〜31−Bを通過し、高速フーリエ変換された後の各サブキャリア受信信号に対して、各サブキャリアのキャリブレーション用参照信号信号の複素共役を乗算した値を、長時間同相加算平均を行うことにより得られるサブキャリア毎のキャリブレーション値を更にブロック内で平均化することによりブロック内で共通のキャリブレーション値を算出する。   Specifically, each subcarrier received signal after passing through the RF receivers 31-1 to 31 -B and subjected to the fast Fourier transform is multiplied by the complex conjugate of the calibration reference signal signal of each subcarrier. A common calibration value is calculated in the block by further averaging the calibration values for each subcarrier obtained by performing the in-phase addition averaging for a long time.

例えば、RF受信部31−1〜31−Bにおける当該RF受信部31−1〜31−B通過後のブランチb(b=1,2,...,B)におけるサブキャリアs(s=1,2,...,Nsub)のjサンプル目のベースバンド受信信号(上りリンクの実際の受信信号とキャリブレーション用参照信号の合成)をub,s(j)、キャリブレーション用参照信号をrb,s(j)とすると、ブロックd(d=1,2,...,Nblk)のキャリブレーション値Cb,dは、上記式(1)と同様にして算出することができる。 For example, the subcarrier s (s = 1) in the branch b (b = 1, 2,..., B) after passing through the RF receiving units 31-1 to 31-B in the RF receiving units 31-1 to 31-B. , 2,..., N sub ) j-th baseband received signal (combination of uplink actual received signal and calibration reference signal) u b, s (j), calibration reference signal Is r b, s (j), the calibration value C b, d of the block d (d = 1, 2,..., N blk ) can be calculated in the same manner as the above equation (1). it can.

本算出法1によれば、上述したアレーアンテナ送信装置1におけるキャリブレーションと同様の効果を得ることができる。
(算出法2)
キャリブレーション値測定部37は、RF受信部31−1〜31−Bを通過し、高速フーリエ変換された後の各サブキャリア受信信号のうち、各ブロックで選択したある一つのサブキャリアの受信信号に対して、同サブキャリアのキャリブレーション用参照信号の複素共役を乗算した値を、長時間同相加算平均を行うことにより得られるキャリブレーション値をブロック内で共通のキャリブレーション値として算出する。RF受信部31−1〜31−Bにおける当該RF受信部31−1〜31−B通過後のブランチb(b=1,2,...,B)におけるサブキャリアs(s=1,2,...,Nsub)のjサンプル目のベースバンド受信信号(上りリンクの実際の受信信号とキャリブレーション用参照信号の合成)をub,s(j)、キャリブレーション用参照信号をrb,s(j)とすると、ブロックd(d=1,2,...,Nblk)のキャリブレーション値Cb,dは、上記式(2)と同様にして算出することができる。
According to this calculation method 1, the same effect as the calibration in the array antenna transmission apparatus 1 described above can be obtained.
(Calculation method 2)
The calibration value measuring unit 37 passes through the RF receiving units 31-1 to 31 -B, and among the received subcarrier signals after fast Fourier transform, the received signal of one subcarrier selected in each block On the other hand, a calibration value obtained by performing in-phase addition averaging for a long time on a value obtained by multiplying the complex conjugate of the calibration reference signal of the same subcarrier is calculated as a common calibration value in the block. The subcarrier s (s = 1, 2) in the branch b (b = 1, 2,..., B) after passing through the RF receiving units 31-1 to 31-B in the RF receiving units 31-1 to 31-B. ,..., N sub ) j-th baseband received signal (combination of uplink actual received signal and calibration reference signal) u b, s (j), and calibration reference signal r Assuming b, s (j), the calibration values C b, d of the block d (d = 1, 2,..., N blk ) can be calculated in the same manner as the above equation (2).

本算出法2によれば、上述したアレーアンテナ送信装置におけるキャリブレーションと同様の効果を得ることができる。
以上説明したように、本実施形態では、マルチキャリア信号の全体域幅を複数のブロックに分割して、分割した帯域内に存在する複数サブキャリアで共通のアレーアンテナ送信/受信装置のキャリブレーション値を算出する。
According to this calculation method 2, the same effect as the calibration in the array antenna transmission apparatus described above can be obtained.
As described above, in the present embodiment, the overall bandwidth of a multicarrier signal is divided into a plurality of blocks, and the calibration value of the array antenna transmission / reception apparatus common to a plurality of subcarriers existing in the divided band is obtained. Is calculated.

次に、上記ブロックの分割方法(ブロックサイズの決定方法)について図3を用いて説明する。同図(a)〜(c)は、ブロックサイズの決定方法1〜3を示している。   Next, the block division method (block size determination method) will be described with reference to FIG. FIGS. 3A to 3C show block size determination methods 1 to 3. FIG.

ブロックサイズの決定方法1は、同図(a)に示されるように、全サブキャリアをNblkブロックに等分割する方法である。この方法は、キャリブレーション値を更新する際にもブロックサイズは変更しない。 The block size determination method 1 is a method of equally dividing all subcarriers into N blk blocks as shown in FIG. This method does not change the block size even when the calibration value is updated.

ブロックサイズの決定方法2は、同図(b)に示されるように、アレーアンテナの送信/受信装置設置時に、各サブキャリアでの振幅/位相変動量を測定し、ブロック内でのサブキャリア間の振幅/位相の偏差が、ΔAmp、ΔPhase(パラメータ)以下になるように、各ブロックでのサブキャリア数をNblkに分割する(各ブロックでのサブキャリア数は必ずしも同数ではない)。また、キャリブレーション値を更新する際にも各ブロックでのサブキャリア数は変更しない。 As shown in FIG. 2B, the block size determination method 2 measures the amplitude / phase fluctuation amount in each subcarrier when an array antenna transmission / reception apparatus is installed, The number of subcarriers in each block is divided into N blk so that the amplitude / phase deviation is equal to or smaller than ΔAmp and ΔPhase (parameters) (the number of subcarriers in each block is not necessarily the same). Also, the number of subcarriers in each block is not changed when the calibration value is updated.

ブロックサイズの決定方法3は、同図(c)に示されるように、アレーアンテナの送信/受信装置設置時に、各サブキャリアでの振幅/位相変動量を測定し、ブロック内でのサブキャリア間の振幅/位相の偏差が、△Amp、ΔPhase(パラメータ)以下になるように、各ブロックでのサブキャリア数をNblkに分割する(各ブロックでのサブキャリア数は必ずしも同数ではない)。また、キャリブレーション値を更新する際には、各サブキャリアでの振幅/位相変動量をもとに、ブロック内でのサブキャリア間の振幅/位相の偏差が、△Amp、ΔPhase(パラメータ)以下になるように、各ブロックでのサブキャリア数を適応的に変更する。 As shown in FIG. 3C, the block size determination method 3 measures the amplitude / phase fluctuation amount in each subcarrier when the array antenna transmission / reception apparatus is installed, and determines the subcarriers in the block. The number of subcarriers in each block is divided into N blk so that the amplitude / phase deviation of A is less than ΔAmp and ΔPhase (parameters) (the number of subcarriers in each block is not necessarily the same). When updating the calibration value, the amplitude / phase deviation between the subcarriers in the block is less than ΔAmp and ΔPhase (parameters) based on the amplitude / phase fluctuation amount in each subcarrier. Thus, the number of subcarriers in each block is adaptively changed.

このようにブロック内でのサブキャリア間の振幅/位相の偏差に応じて、各ブロックでのサブキャリア数(ブロックサイズ)を変更することにより、経年変化、や温度変化によるアレーアンテナ送信/受信装置の振幅/位相偏差に対するキャリブレーションを精度よく行うことができる。   In this way, by changing the number of subcarriers (block size) in each block according to the amplitude / phase deviation between subcarriers in the block, the array antenna transmission / reception device due to secular change or temperature change Can be accurately calibrated.

なお、上記実施形態では、一態様としてデュープレクサ12−1〜12−Bを含んだキャリブレーションの方法について説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、デュープレクサ12−1〜12−Bを介さずに直接RF送信部13−1〜13−Bの送信出力をキャリブレーション用RF受信部18に入力してキャリブレーションを行ってもよいし、キャリブレーション用RF送信部36からの送信出力を直接RF受信部31−1〜31−Bに入力してキャリブレーションを行ってもよい。この場合、キャリブレーション値を求める際のデュープレクサ12−1〜12−Bの影響(通過損等)を考慮しなくて済むメリットがある。   In the above embodiment, the calibration method including the duplexers 12-1 to 12-B has been described as one aspect. However, the present invention is not limited to such an aspect. For example, the calibration may be performed by directly inputting the transmission output of the RF transmitters 13-1 to 13 -B to the calibration RF receiver 18 without going through the duplexers 12-1 to 12 -B. Calibration may be performed by directly inputting the transmission output from the RF transmitter for transmission 36 to the RF receivers 31-1 to 31 -B. In this case, there is an advantage that it is not necessary to consider the influence (passage loss etc.) of the duplexers 12-1 to 12-B when obtaining the calibration value.

また、上記実施形態では、マルチキャリア信号伝送を行う送信/受信装置について説明したが、本発明は、シングルキャリア伝送方式を用いた送信/受信装置、例えば、W−CDMA等の第3世代の移動通信システムにおいても適用することが可能である。   In the above embodiment, a transmission / reception apparatus that performs multicarrier signal transmission has been described. However, the present invention is a transmission / reception apparatus that uses a single carrier transmission scheme, for example, third-generation mobility such as W-CDMA. The present invention can also be applied to a communication system.

また、上記実施形態において、アレーアンテナ送信装置1におけるキャリブレーション値測定部20の機能がブロック分割手段、第1の送信キャリブレーション値算出手段、第2の送信キャリブレーション値算出手段に、キャリブレーション値乗算部16−1〜16−Bの機能が補正手段に対応する。また、アレーアンテナ受信装置2におけるキャリブレーション値測定部37の機能がブロック分割手段、第1の受信キャリブレーション値算出手段、第2の受信キャリブレーション値算出手段に、キャリブレーション値乗算部33−1〜33−Bの機能が補正手段に対応する。また、キャリブレーション用参照信号発生器38の機能が参照信号発生制御手段に対応する。   Further, in the above embodiment, the function of the calibration value measurement unit 20 in the array antenna transmission apparatus 1 includes the calibration value in the block division unit, the first transmission calibration value calculation unit, and the second transmission calibration value calculation unit. The functions of the multiplication units 16-1 to 16-B correspond to correction means. The function of the calibration value measuring unit 37 in the array antenna receiving apparatus 2 is the same as the block dividing unit, the first received calibration value calculating unit, and the second received calibration value calculating unit. The function of .about.33-B corresponds to the correction means. The function of the calibration reference signal generator 38 corresponds to the reference signal generation control means.

本発明の実施の形態におけるアレーアンテナ送信装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the array antenna transmission apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるアレーアンテナ受信装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the array antenna receiver in embodiment of this invention. ブロックサイズ(ブロック毎のサブキャリア数)の決定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the determination method of block size (the number of subcarriers for every block). アダプティブアレーアンテナを用いた従来のRF無線送信回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional RF radio | wireless transmitter circuit using an adaptive array antenna. アダプティブアレーアンテナを用いた従来のRF無線受信回路の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the conventional RF radio | wireless receiving circuit using an adaptive array antenna.

符号の説明Explanation of symbols

1 アレーアンテナ送信装置
2 アレーアンテナ受信装置
11−1〜11−B、101−1〜101−B アンテナ素子
12−1〜12−B デュープレクサ
13−1〜13−B RF送信部
14−1〜14−B 逆高速フーリエ変換部(IFFT)
15 測定ブランチ切替スイッチA
16−1〜16−B キャリブレーション値乗算部
17 測定ブランチ切替スイッチB
18 キャリブレーション用RF受信部
19 高速フーリエ変換部(FFT)
20、37 キャリブレーション値測定部
31−1〜31−B RF受信部
32 測定ブランチ切替スイッチA
33−1〜33−B キャリブレーション値乗算部
34 測定ブランチ切替スイッチB
35 ゲイン調整部
36 キャリブレーション用RF送信部
38 キャリブレーション用参照信号発生器
102 デジタル/アナログ信号変換処理部
103 直交変調部
104、203 ミキサ(乗算器)
105 高出力増幅器
202 低雑音増幅器
204 帯域制限通過フィルタ
205 自動利得制御部(AGC回路)
206 直交検波部
207 受信レベル測定部
208 アナログ/デジタル信号変換処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Array antenna transmitter 2 Array antenna receiver 11-1 to 11-B, 101-1 to 101-B Antenna element 12-1 to 12-B Duplexer 13-1 to 13-B RF transmitter 14-1 to 14 -B Inverse Fast Fourier Transform (IFFT)
15 Measurement branch selector switch A
16-1 to 16-B Calibration value multiplication unit 17 Measurement branch selector switch B
18 RF receiver for calibration 19 Fast Fourier transform (FFT)
20, 37 Calibration value measuring unit 31-1 to 31-B RF receiving unit
32 Measurement branch selector switch A
33-1 to 33-B Calibration value multiplier 34 Measurement branch selector switch B
35 Gain adjuster 36 Calibration RF transmitter 38 Calibration reference signal generator 102 Digital / analog signal conversion processor 103 Orthogonal modulator 104, 203 Mixer (multiplier)
105 High-power amplifier 202 Low-noise amplifier 204 Band-limited pass filter 205 Automatic gain controller (AGC circuit)
206 Quadrature detection unit 207 Reception level measurement unit 208 Analog / digital signal conversion processing unit

Claims (10)

複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナを具備するアレーアンテナ送信装置において、
送信信号の帯域幅を複数のブロックに分割するブロック分割手段と、
前記分割したブロック内の送信信号で平均化することにより、該ブロック内の送信信号で共通のキャリブレーション値を算出する第1の送信キャリブレーション値算出手段と、
前記算出した共通のキャリブレーション値に基づいて、前記複数のアンテナ素子の各々に対応して設けられた送信回路のブランチ間に発生する振幅偏差と位相偏差を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするアレーアンテナ送信装置。
In an array antenna transmission apparatus comprising an array antenna composed of a plurality of antenna elements,
Block dividing means for dividing the bandwidth of the transmission signal into a plurality of blocks;
A first transmission calibration value calculating means for calculating a calibration value common to the transmission signals in the block by averaging the transmission signals in the divided blocks;
Based on the calculated common calibration value, correction means for correcting amplitude deviation and phase deviation generated between branches of the transmission circuit provided corresponding to each of the plurality of antenna elements;
An array antenna transmission apparatus comprising:
請求項1に記載のアレーアンテナ送信装置において、
前記送信信号がマルチキャリア信号であり、
前記第1の送信キャリブレーション値算出手段は、サブキャリア毎の振幅偏差と位相偏差を、前記分割したブロック内の複数のサブキャリアで平均化することにより、前記ブロック内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を算出することを特徴とするアレーアンテナ送信装置。
The array antenna transmission apparatus according to claim 1,
The transmission signal is a multi-carrier signal;
The first transmission calibration value calculation means averages the amplitude deviation and phase deviation for each subcarrier among the plurality of subcarriers in the divided block, thereby common to the plurality of subcarriers in the block. An array antenna transmitter characterized by calculating a calibration value.
請求項2に記載のアレーアンテナ送信装置において、
前記ブロック分割手段により分割されたブロック内の任意のサブキャリアの振幅偏差と位相偏差を用いて、前記ブロック内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を算出する第2の送信キャリブレーション値算出手段を備えることを特徴とするアレーアンテナ送信装置。
The array antenna transmission apparatus according to claim 2,
Second transmission calibration value calculation means for calculating a calibration value common to a plurality of subcarriers in the block using amplitude deviation and phase deviation of arbitrary subcarriers in the block divided by the block division means An array antenna transmission apparatus comprising:
請求項2又は3に記載のアレーアンテナ送信装置において、
前記ブロック分割手段は、前記サブキャリア毎の振幅偏差と位相偏差に基づいて、ブロック単位を決定することを特徴とするアレーアンテナ送信装置。
The array antenna transmission apparatus according to claim 2 or 3,
The array antenna transmitting apparatus according to claim 1, wherein the block dividing means determines a block unit based on an amplitude deviation and a phase deviation for each subcarrier.
複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナを具備するアレーアンテナ受信装置において、
受信信号の帯域幅を複数のブロックに分割するブロック分割手段と、
既知の参照信号を用いて前記分割したブロック内の受信信号で平均化することにより、該ブロック内の受信信号で共通のキャリブレーション値を算出する第1の受信キャリブレーション値算出手段と、
前記算出した共通のキャリブレーション値に基づいて、前記複数のアンテナ素子の各々に対応して設けられた受信回路のブランチ間に発生する振幅偏差と位相偏差を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするアレーアンテナ受信装置。
In an array antenna receiving apparatus comprising an array antenna composed of a plurality of antenna elements,
Block dividing means for dividing the bandwidth of the received signal into a plurality of blocks;
A first received calibration value calculating means for calculating a common calibration value for the received signals in the block by averaging the received signals in the divided block using a known reference signal;
Based on the calculated common calibration value, correction means for correcting an amplitude deviation and a phase deviation that occur between branches of the receiving circuit provided corresponding to each of the plurality of antenna elements;
An array antenna receiving apparatus comprising:
請求項5に記載のアレーアンテナ受信装置において、
前記受信信号がマルチキャリア信号であり、
前記第1の受信キャリブレーション値算出手段は、サブキャリア毎の振幅偏差と位相偏差を、既知の参照信号を用いて前記分割したブロック内の複数のサブキャリアで平均化することにより、前記ブロック内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を算出することを特徴とするアレーアンテナ受信装置。
The array antenna receiver according to claim 5,
The received signal is a multi-carrier signal;
The first reception calibration value calculation means averages the amplitude deviation and phase deviation for each subcarrier with a plurality of subcarriers in the divided block by using a known reference signal, and An array antenna receiving apparatus that calculates a calibration value common to a plurality of subcarriers.
請求項6に記載のアレーアンテナ受信装置において、
前記ブロック分割手段により分割されたブロック内の任意のサブキャリアでの振幅偏差と位相偏差を用いて、前記ブロック内の複数サブキャリアで共通のキャリブレーション値を求める第2の受信キャリブレーション値算出手段を備えることを特徴とするアレーアンテナ受信装置。
In the array antenna receiver according to claim 6,
Second received calibration value calculation means for obtaining a calibration value common to a plurality of subcarriers in the block by using amplitude deviation and phase deviation in arbitrary subcarriers in the block divided by the block dividing means. An array antenna receiving apparatus comprising:
請求項6又は7に記載のアレーアンテナ受信装置において、
前記ブロック分割手段は、前記サブキャリア毎の振幅偏差と位相偏差に基づいて、ブロック単位を決定することを特徴とするアレーアンテナ受信装置。
In the array antenna receiver according to claim 6 or 7,
The array antenna receiving apparatus according to claim 1, wherein the block dividing means determines a block unit based on an amplitude deviation and a phase deviation for each subcarrier.
請求項5乃至8いずれかに記載のアレーアンテナ受信装置において、
前記共通のキャリブレーション値を求める際に用いる前記参照信号を所定のタイミングで発生させる参照信号発生制御手段を備えることを特徴とするアレーアンテナ受信装置。
The array antenna receiving apparatus according to any one of claims 5 to 8,
An array antenna receiving apparatus, comprising: reference signal generation control means for generating the reference signal used for obtaining the common calibration value at a predetermined timing.
複数のアンテナ素子で構成されるアレーアンテナを具備するアレーアンテナ無線通信装置における無線回路のキャリブレーション方法であって、
無線信号の帯域幅を複数のブロックに分割し、
前記分割したブロック内の無線信号で平均化することにより、該ブロック内の無線信号で共通のキャリブレーション値を算出し、
前記算出したキャリブレーション値に基づいて、前記無線回路のブランチ間に発生する振幅偏差と位相偏差を補正する、ことを特徴とするキャリブレーション方法。



A method for calibrating a radio circuit in an array antenna radio communication device comprising an array antenna composed of a plurality of antenna elements,
Divide the bandwidth of the radio signal into multiple blocks,
By averaging the radio signals in the divided blocks, a common calibration value is calculated for the radio signals in the block,
A calibration method comprising correcting an amplitude deviation and a phase deviation generated between the branches of the radio circuit based on the calculated calibration value.



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