JP2013219505A - Communication device, communication system, transmission and reception characteristics calibration method and program - Google Patents
Communication device, communication system, transmission and reception characteristics calibration method and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013219505A JP2013219505A JP2012087633A JP2012087633A JP2013219505A JP 2013219505 A JP2013219505 A JP 2013219505A JP 2012087633 A JP2012087633 A JP 2012087633A JP 2012087633 A JP2012087633 A JP 2012087633A JP 2013219505 A JP2013219505 A JP 2013219505A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transmission
- analog
- circuit
- correction coefficient
- reception
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
本発明は、通信装置、通信システム、送受信特性較正方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a communication device, a communication system, a transmission / reception characteristic calibration method, and a program.
無線通信の需要増大に伴い、限られた無線資源の中で更なる大容量化、高速化が求められている。アレイアンテナなどのマルチアンテナは、そのような要求に応えるために用いられるアンテナであり、例えば携帯電話基地局などで用いられている。マルチアンテナでは、複数のアンテナを用いてビームフォーミング(Beam Forming;EF)やMIMO(Multi Input Multi Output)などの技術により高速大容量通信を行うことが可能である。 With increasing demand for wireless communication, further increases in capacity and speed have been demanded within limited wireless resources. A multi-antenna such as an array antenna is an antenna used to meet such a demand, and is used in, for example, a mobile phone base station. With a multi-antenna, high-speed and large-capacity communication can be performed using a plurality of antennas using techniques such as beam forming (EF) and MIMO (Multi Input Multi Output).
ここで、ビームフォーミングやMIMOの技術を利用するためには、使用する各アンテナにおいて、アナログ経路を含めたアンテナ特性を一致させておく必要がある。アンテナ特性(具体的には、位相、振幅、遅延特性。以後、チャネル特性と称する)は、各チャネルで異なり、温度などの影響により時間と共に変化する。そのため出荷時だけでなく、運用においても定期的に較正(キャリブレーション)を行うことが望ましい。 Here, in order to use the beam forming and MIMO techniques, it is necessary to match the antenna characteristics including the analog path in each antenna to be used. Antenna characteristics (specifically, phase, amplitude, delay characteristics; hereinafter referred to as channel characteristics) are different for each channel and change with time due to the influence of temperature and the like. Therefore, it is desirable to perform calibration (calibration) periodically not only at the time of shipment but also in operation.
このチャンネル特性の較正について、図8および図9を参照して説明する。
図8は、アレイアンテナを用いたビームフォーミングの例を示す説明図である。同図において、アンテナ1008−1〜1008−m(mは正整数)を具備する通信装置と、アンテナ1019−1〜1019−n(nは正整数)を具備する通信装置とが無線通信を行っている。また、角θは、アンテナ1008−1〜1008−mが配置された平面ないし直線に対する垂直方向と、アンテナ1019−1〜1019−nの方向とのなす角を示している。
The calibration of the channel characteristic will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of beamforming using an array antenna. In the same figure, a communication device having antennas 1008-1 to 1008-m (m is a positive integer) and a communication device having antennas 1019-1 to 1019-n (n is a positive integer) perform wireless communication. ing. In addition, the angle θ represents an angle formed by a direction perpendicular to a plane or a straight line on which the antennas 1008-1 to 1008-m are arranged and the directions of the antennas 1019-1 to 1019-n.
例えば、アンテナ1019−101〜19−nからの無線信号をアンテナ1008−1〜1008−mで受信した際、アンテナ1008−1とアンテナ1008−2とでは、角θに応じて伝送路の距離に差が生じる。具体的には、アンテナ1008−1とアンテナ1008−2との距離d1に対して、d1sinθだけ、アンテナ1008−2のほうの伝送路が長くなっている。この伝送路の距離の差に応じて、アンテナ1008−1とアンテナ1008−2とでは、受信信号の位相および遅延量が異なっており、これらの受信信号を単に重ね合わせると両者が干渉し合ってしまう。 For example, when the radio signals from the antennas 1019-101 to 19-n are received by the antennas 1008-1 to 1008-m, the antenna 1008-1 and the antenna 1008-2 have a transmission path distance according to the angle θ. There is a difference. Specifically, the transmission path of the antenna 1008-2 is longer by d 1 sin θ with respect to the distance d 1 between the antenna 1008-1 and the antenna 1008-2. Depending on the difference in the transmission path distance, the antenna 1008-1 and the antenna 1008-2 have different received signal phases and delay amounts. If these received signals are simply superimposed, they interfere with each other. End up.
そこで、アンテナ1008−1における受信信号と、アンテナ1008−2における受信信号との、位相および遅延量を一致させてから重ね合わせることで、これらの受信信号が強め合うようになる。他のアンテナにおける受信信号についても、同様に、アンテナ1008−1における受信信号と位相および遅延量を一致させることで、受信信号が強め合うようになる。 Therefore, the received signals at antenna 1008-1 and the received signal at antenna 1008-2 are overlapped after matching the phase and the delay amount, so that these received signals are strengthened. Similarly, the received signals at other antennas are strengthened by matching the phase and delay amount with the received signals at antenna 1008-1.
このように、角θに応じた伝送路の距離の差に基づいて受信信号の位相および遅延量を一致させることで、特定の方向からの受信信号のみを強めることができ、他の方向からの受信信号の干渉の影響を低減させることができる。すなわち、この技術により、別方向にいるユーザを分離して取り扱うことができ、干渉を抑えて高速大容量通信が可能となる。 Thus, by matching the phase and delay amount of the received signal based on the difference in the transmission path distance according to the angle θ, it is possible to strengthen only the received signal from a specific direction, and from other directions. The influence of received signal interference can be reduced. That is, with this technology, users in different directions can be handled separately, and high-speed and large-capacity communication can be performed while suppressing interference.
また、アンテナ1008−1〜1008−mからアンテナ1019−1〜1019−nへ無線信号を送信する際も、アンテナ毎の伝送路の距離の差に応じて位相および遅延量を調整することで、送信する電波に指向性を持たせることができる。これにより、アンテナ1019−1〜1019−nを具備する通信装置に対しては、より強い電波を送信可能であり、他の通信装置に対しては、干渉を低減させることができる。 Also, when transmitting a radio signal from the antennas 1008-1 to 1008-m to the antennas 1019-1 to 1019-n, by adjusting the phase and delay amount according to the difference in the transmission path distance for each antenna, Directivity can be given to the radio wave to be transmitted. As a result, stronger radio waves can be transmitted to the communication devices including the antennas 1019-1 to 1019-n, and interference can be reduced to other communication devices.
ここで、アンテナ1008−1〜1008−mのチャネル特性が一致していれば、到来方向制御用の回路を用いて、電波の到来方向(角θ)に応じて位相および遅延量を補正(調整)するのみで、各アンテナでの受信信号が強め合うようになる。しかし、実際には、製造における誤差、回路やケーブルの特性差などに起因して、アンテナ間でチャネル特性にバラツキがある。さらには温度などの影響によってもチャネル特性が変化していく。 Here, if the channel characteristics of the antennas 1008-1 to 1008 -m match, the phase and delay amount are corrected (adjusted) according to the arrival direction (angle θ) of the radio wave using the arrival direction control circuit. ), The received signals at each antenna are strengthened. However, in reality, there are variations in channel characteristics between antennas due to manufacturing errors, circuit and cable characteristic differences, and the like. Furthermore, the channel characteristics change due to the influence of temperature and the like.
そこで、各アンテナでの受信信号が強め合うようにするために、チャネル特性の違いに応じた位相振幅や遅延量の較正と、電波の到来方向に応じた位相および遅延量の補正とを行う必要がある。図8の例では、点線で囲まれたアンテナ較正部で遅延/振幅位相補正を行い、各アンテナ(送受信チャネル)の特性を一致させている。その上で、到来方向θにより生じている伝送路差を打ち消すように信号を制御することにより、干渉を用いて電波に指向性を持たせている。 Therefore, in order to strengthen the received signals at each antenna, it is necessary to calibrate the phase amplitude and delay amount according to the difference in channel characteristics and correct the phase and delay amount according to the arrival direction of the radio wave. There is. In the example of FIG. 8, the delay / amplitude phase correction is performed by the antenna calibration unit surrounded by the dotted line, and the characteristics of the respective antennas (transmission / reception channels) are matched. Then, by controlling the signal so as to cancel the transmission path difference caused by the arrival direction θ, the radio wave is given directivity using interference.
このように、ビームフォーミングやMIMOを用いるためには、アンテナ間のキャリブレーションが必須であり、アンテナを含む伝送経路における遅延量や位相振幅変化を一致させて、アンテナで送受信される信号の特性を揃える必要がある。さらに、このようなキャリブレーションは、マルチアンテナを製造したときに一度だけ行えばよいというものではなく、ある程度の間隔を置いて(温度変化などに応じて)繰り返し行う必要がある。マルチアンテナを有する装置は、そのためにキャリブレーション機能(位相振幅補正回路や、遅延補正回路)を有する必要がある。そのようにして特性を一致させたマルチアンテナに対して、ユーザ毎に到来方向やパスを制御することにより高速大容量な通信を実現し得る。 As described above, in order to use beam forming and MIMO, calibration between antennas is essential, and the characteristics of signals transmitted and received by the antenna are made to match the delay amount and phase amplitude change in the transmission path including the antenna. It is necessary to align. Further, such calibration is not limited to being performed only once when the multi-antenna is manufactured, but needs to be repeatedly performed at a certain interval (according to a temperature change or the like). Therefore, an apparatus having a multi-antenna needs to have a calibration function (phase amplitude correction circuit or delay correction circuit). High speed and large capacity communication can be realized by controlling the arrival direction and path for each user with respect to the multi-antenna having matched characteristics in this way.
図9は、アレイアンテナを用いた固有モードMIMOの例を示す説明図である。
同図に示すように、伝送路特性H(明細書の文中において、行列やベクトルを示す太字を省略する)を測定し、特異値分解することで、全てのパスを利用してより大きいスループットを得ることが可能となる。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of eigenmode MIMO using an array antenna.
As shown in the figure, the transmission path characteristics H (bold characters indicating matrices and vectors are omitted in the text of the specification) are measured, and singular value decomposition is performed, so that a larger throughput can be obtained using all paths. Can be obtained.
例えば、アンテナ1008−1〜1008−mを具備する通信装置1021から、アンテナ1019−1〜1019−nを具備する通信装置1022へ、最大L本のストリームを送信する場合について考える。ここで、L=min(m,n)、すなわち、mとnとのうち小さいほうの値である。
まず、受信側の通信装置1022で、式(1)に示される伝送路特性Hを測定する。
For example, consider a case in which a maximum of L streams are transmitted from the
First, the
なお、ここでいう伝送路特性Hは、無線空間のみならず、通信装置のアンテナや回路などのアナログ部を含む経路の特性である(以下同様)。
次に、得られた伝送路特性Hを、式(2)に示されるように特異値分解する。
Here, the transmission path characteristic H is not only a wireless space but also a path characteristic including an analog unit such as an antenna or a circuit of a communication apparatus (the same applies hereinafter).
Next, the obtained transmission path characteristic H is subjected to singular value decomposition as shown in Expression (2).
ただし、添え字Hは、複素共役転置を示す(以下同様)。なお、以下では、添え字Tは、転置を示す。
また、行列Dは、式(3)のように示される。
Note that the subscript H indicates complex conjugate transposition (the same applies hereinafter). In the following, the subscript T indicates transposition.
Moreover, the matrix D is shown like Formula (3).
この特異値分解の結果に基づいて、図9に示すように送信ウェイトEtおよび受信ウェイトEr Hを設定する。すると、送信信号(送信ウェイトを乗算する前の信号)xに対して、受信信号(受信ウェイトを乗算した後の信号)yは、式(4)のように示される。 Based on the result of this singular value decomposition, a transmission weight E t and a reception weight E r H are set as shown in FIG. Then, with respect to the transmission signal (the signal before being multiplied by the transmission weight) x, the reception signal (the signal after being multiplied by the reception weight) y is expressed by Expression (4).
ここで、式(3)に示すように行列Dは対角行列である。従って、受信信号yから送信信号xを再生する(ストリーム毎に取得する)ことができる。
なお、送信ウェイトEtについては、受信側の通信装置1022で算出して送信側の通信装置1021へ送信(フィードバック)する。あるいは、受信側の通信装置1022から送信側の通信装置1021へ伝送路特性Hを送信(フィードバック)して、送信側の通信装置1021にて送信ウェイトEtを算出する。
Here, as shown in Equation (3), the matrix D is a diagonal matrix. Therefore, the transmission signal x can be reproduced from the reception signal y (obtained for each stream).
Incidentally, the transmission weight E t, and transmits the calculated receiving
ここで、マルチアンテナの較正では、周波数分割複信(Frequency Division Duplex;FDD)または時分割複信(Time Division Duplex;TDD)など通信方式に応じて必要とされる較正対象が異なる。
特に、時分割複信の通信システムでは、送信と受信とで(例えば、ダウンリンク(Downlink;DL)とアップリンク(Uplink;UL)とで)、同じ周波数を用いる。そのため、ビームフォーミングや固有モードMIMOなどにおいて必要となる伝送路情報が、送信時と受信時とで共通となる。
Here, in calibration of a multi-antenna, the calibration object required according to communication systems, such as frequency division duplex (FDD) or time division duplex (TDD), differs.
In particular, in a time division duplex communication system, the same frequency is used for transmission and reception (for example, downlink (DL) and uplink (UL)). For this reason, transmission path information necessary for beam forming, eigenmode MIMO, and the like is common for transmission and reception.
このため、無線空間のみならず通信装置のアナログ部分を含む伝送路における伝送路特性が、送信時と受信時とで一致していれば、受信時の伝送路情報を用いて送信を行うことができる。従って、伝送路情報をフィードバックするなど、情報を定常的に通知する必要無しに、通信を行なうことが可能となる。ただし、現実にはアレイアンテナの送受信特性に差があるため、各アンテナについて送受信特性の差を較正し特性を一致させる必要がある。 For this reason, if the transmission path characteristics in the transmission path including the analog portion of the communication apparatus as well as the wireless space match between the transmission time and the reception time, transmission can be performed using the transmission path information at the time of reception. it can. Therefore, communication can be performed without the need to constantly notify information such as feedback of transmission path information. However, since there is actually a difference in the transmission / reception characteristics of the array antennas, it is necessary to calibrate the difference of the transmission / reception characteristics for each antenna to match the characteristics.
この較正を、専用のハードウェアや信号を用い、伝送路情報などの測定期間を設けて行う方法が知られている。しかし、その実行には複雑な信号処理や、信号の切替や、タイミング制御などを必要とするため、装置の大型化や、コスト増大や、開発費開発期間の増加をまねいている。また、携帯電話機など端末側の通信装置では、基地局装置の場合よりも小型化や軽量化への要請が強いため、さらに条件が厳しくなる。 A method is known in which this calibration is performed using dedicated hardware and signals and providing a measurement period such as transmission path information. However, since the execution requires complicated signal processing, signal switching, timing control, and the like, the size of the apparatus is increased, the cost is increased, and the development period is increased. In addition, since the communication device on the terminal side such as a mobile phone is more demanding for miniaturization and weight reduction than the case of the base station device, the conditions are further severe.
ここで、送受信特性の差の較正に関連して、特許文献1に記載の、無線時分割複信通信システムにおける通信リンクを較正する方法では、アクセスポイントからユーザ端末へのダウンリンクチャネルのためのチャネル応答推定値を得る。また、この方法では、ユーザ端末からアクセスポイントへのアップリンクチャネルのためのチャネル応答推定値を得る。そして、この方法では、ダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルのためのチャネル応答推定値に基づいて、アクセスポイントのための補正率とユーザ端末のための補正率を決定する。ここで、アクセスポイントのための補正率とユーザ端末のための補正率は、較正されたダウンリンクチャネル応答とキャリブレートされたアップリンクチャネル応答を得るために使用される。
Here, in connection with the calibration of the difference between the transmission and reception characteristics, the method for calibrating the communication link in the wireless time division duplex communication system described in
また、特許文献2に記載のアダプティブアレイ無線基地局は、3個以上のアンテナ素子と信号処理回路とを備えている。そして、キャリブレーション時に、それぞれの伝送系から送出された既知の信号とそれぞれの伝送系において測定された受信信号とに基づいて、各伝送系における送受信回路間の位相回転量の差および振幅変動量の差が推定される。この推定結果に基づきフェイズシフタの位相回転量およびアッテネータの振幅変動量が設定される。これにより、特別な測定回路を設けることなく簡単かつ安価な構成で送受信回路の伝送特性キャリブレーションを行うことができる、とされている。
The adaptive array radio base station described in
しかしながら、特許文献1や特許文献2には、送受信特性の差の較正に際して必要となる通信量や計算量の削減については充分に示されていない。
例えば、特許文献1には、アクセスポイントにおける補正率を、アクセスポイントの送信側または受信側のいずれに適用してもよいし送信側および受信側に適用してもよいことが示されている。また、ユーザ端末における補正率を、ユーザ端末の送信側または受信側のいずれに適用してもよいし送信側および受信側に適用してもよいことが示されている。しかし、特許文献1には、どの構成を用いてどのような計算を行うことで、送受信特性の差の較正に際して必要となる通信量や計算量を削減できるかについては充分に示されていない。
However,
For example,
また、特許文献2には、無線基地局の送信側に、送受信回路の伝送特性の較正を行うためのフェイズシフタおよびアッテネータを設けることが示されているが、当該構成においてどのような計算を行うことで、送受信特性の差の較正に際して必要となる通信量や計算量を削減できるかについては充分に示されていない。
Further,
本発明は、上述の課題を解決することのできる通信装置、通信システム、送受信特性較正方法およびプログラムを提供することを目的としている。 It is an object of the present invention to provide a communication device, a communication system, a transmission / reception characteristic calibration method, and a program that can solve the above-described problems.
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による通信装置は、複数のアンテナの各々におけるアナログ送信回路およびアナログ受信回路と、前記アナログ送信回路と前記アナログ受信回路とを切り替えて時分割複信での通信を実現する送受信切替スイッチと、無線空間に加えて前記アナログ送信回路および前記アナログ受信回路を含む各通信経路の伝送路特性を測定する伝送路測定部と、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させるための補正係数を、前記伝送路測定部が測定した伝送路特性と、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させた場合の前記補正係数を前記伝送路特性の式にて示す関係式とに基づいて算出する補正係数計算部と、前記補正係数計算部が算出した前記補正係数に基づいて、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させる補正を行う補正回路と、を具備することを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a communication device according to an aspect of the present invention includes an analog transmission circuit and an analog reception circuit in each of a plurality of antennas, the analog transmission circuit, and the analog reception circuit. A transmission / reception changeover switch that realizes communication by time division duplex, and a transmission path measurement unit that measures transmission path characteristics of each communication path including the analog transmission circuit and the analog reception circuit in addition to a wireless space; A correction coefficient for matching the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit, the transmission path characteristics measured by the transmission path measurement unit, the characteristics of the analog transmission circuit, and the characteristics of the analog reception circuit And a correction coefficient calculation unit that calculates the correction coefficient based on the relational expression shown by the equation of the transmission line characteristic when Based on the correction coefficient positive coefficient calculation unit has calculated, characterized by comprising a correction circuit for correcting to match the characteristics of the characteristics and the analog receiving circuit of the analog transmission circuit.
また、本発明の一態様による通信システムは、複数のアンテナの各々におけるアナログ送信回路およびアナログ受信回路と、前記アナログ送信回路と前記アナログ受信回路とを切り替えて時分割複信での通信を実現する送受信切替スイッチと、無線空間に加えて前記アナログ送信回路および前記アナログ受信回路を含む各通信経路の伝送路特性を測定する伝送路測定部と、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させるための補正係数を、前記伝送路測定部が測定した伝送路特性と、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させた場合の前記補正係数を前記伝送路特性の式にて示す関係式とに基づいて算出する補正係数計算部と、前記補正係数計算部が算出した前記補正係数に基づいて、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させる補正を行う補正回路と、を具備する通信装置を複数具備することを特徴とする。 In addition, a communication system according to one embodiment of the present invention realizes communication in time division duplex by switching between an analog transmission circuit and an analog reception circuit in each of a plurality of antennas, and the analog transmission circuit and the analog reception circuit. A transmission / reception selector switch, a transmission path measurement unit for measuring transmission path characteristics of each communication path including the analog transmission circuit and the analog reception circuit in addition to a wireless space, characteristics of the analog transmission circuit, and characteristics of the analog reception circuit The correction coefficient when the transmission line characteristic measured by the transmission line measurement unit, the characteristic of the analog transmission circuit, and the characteristic of the analog reception circuit are matched with each other. A correction coefficient calculation unit that is calculated based on a relational expression represented by a characteristic formula; and the correction coefficient calculation unit that is calculated based on the correction coefficient Characterized by including a plurality of communication apparatus comprising, a correction circuit for correcting to match the characteristics of the characteristics and the analog receiving circuit of the analog transmission circuit.
また、本発明の一態様による送受信特性較正方法は、複数のアンテナの各々におけるアナログ送信回路およびアナログ受信回路と、前記アナログ送信回路と前記アナログ受信回路とを切り替えて時分割複信での通信を実現する送受信切替スイッチと、を具備する通信装置の送受信特性較正方法であって、無線空間に加えて前記アナログ送信回路および前記アナログ受信回路を含む各通信経路の伝送路特性を測定する伝送路測定ステップと、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させるための補正係数を、前記伝送路測定ステップにて測定した伝送路特性と、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させた場合の前記補正係数を前記伝送路特性の式にて示す関係式とに基づいて算出する補正係数計算ステップと、前記補正係数計算ステップにて算出した前記補正係数に基づいて、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させる補正を行う補正ステップと、を具備することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for calibrating transmission / reception characteristics, wherein an analog transmission circuit and an analog reception circuit in each of a plurality of antennas, and the analog transmission circuit and the analog reception circuit are switched to perform communication in time division duplex. A transmission / reception characteristic calibration method for a communication apparatus comprising: a transmission / reception changeover switch for realizing transmission path measurement for measuring transmission path characteristics of each communication path including the analog transmission circuit and the analog reception circuit in addition to a wireless space A correction coefficient for matching the characteristics of the analog transmitter circuit and the analog receiver circuit, the transmission path characteristics measured in the transmission path measurement step, the characteristics of the analog transmitter circuit, and the analog reception The correction coefficient when the circuit characteristics are matched is calculated based on the relational expression shown by the transmission path characteristic formula. A correction coefficient calculation step; and a correction step for performing correction to match the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit based on the correction coefficient calculated in the correction coefficient calculation step. It is characterized by.
また、本発明の一態様によるプログラムは、複数のアンテナの各々におけるアナログ送信回路およびアナログ受信回路と、前記アナログ送信回路と前記アナログ受信回路とを切り替えて時分割複信での通信を実現する送受信切替スイッチと、を具備する通信装置の送受信特性を較正するコンピュータに、無線空間に加えて前記アナログ送信回路および前記アナログ受信回路を含む各通信経路の伝送路特性を測定する伝送路測定ステップと、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させるための補正係数を、前記伝送路測定ステップにて測定した伝送路特性と、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させた場合の前記補正係数を前記伝送路特性の式にて示す関係式とに基づいて算出する補正係数計算ステップと、前記補正係数計算ステップにて算出した前記補正係数に基づいて、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させる補正を行う補正ステップと、を実行させるためのプログラムである。 The program according to one aspect of the present invention is a transmission / reception that realizes communication in time division duplex by switching between an analog transmission circuit and an analog reception circuit in each of a plurality of antennas, and the analog transmission circuit and the analog reception circuit. A transmission path measuring step for measuring transmission path characteristics of each communication path including the analog transmission circuit and the analog reception circuit in addition to a wireless space in a computer that calibrates the transmission / reception characteristics of the communication device including the changeover switch; Correction coefficient for matching the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit, the transmission path characteristics measured in the transmission path measurement step, the characteristics of the analog transmission circuit, and the characteristics of the analog reception circuit Is calculated based on the relational expression shown by the equation of the transmission path characteristic. A correction coefficient calculation step, and a correction step for performing correction to match the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit based on the correction coefficient calculated in the correction coefficient calculation step. It is a program.
本発明によれば、送受信特性の差の較正に際して必要となる通信量や計算量を削減することが出来る。 According to the present invention, it is possible to reduce the amount of communication and the amount of calculation required for calibration of the difference between transmission and reception characteristics.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明で行う較正の前提として、送受信回路間の特性差が無い理想的な状態における、マルチアンテナ(複数のアンテナ)を用いた時分割複信について、図1を参照して説明する。
図1は、時分割複信にて通信を行う無線通信システムの概略構成例を示す説明図である。同図において、無線通信システム800は、基地局装置810と移動局装置820とを具備する。なお、以下では、説明の便宜上、無線空間をアップリンクないしダウンリンクと呼ぶために、基地局装置と移動局装置とについて説明するが、他の場合(例えば、固定の通信装置同士の場合や、移動式の通信装置の場合)についても、以下の説明と同様である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, as a precondition for calibration performed in the present invention, time division duplex using a multi-antenna (a plurality of antennas) in an ideal state where there is no characteristic difference between transmission and reception circuits will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration example of a wireless communication system that performs communication using time division duplex. In the figure, a
基地局装置810は、スマートアンテナを構成するm個(mは正整数)のアンテナ8−1〜8−mと、デジタル/アナログ(Digital/Analog;DA)変換回路11aと、アナログ/デジタル(Analog/Digital;AD)変換回路12aと、送受信切替スイッチ(Switch;SW)13aと、ベースバンド(Baseband;BB)部821とを具備する。
移動局装置820は、スマートアンテナを構成するn個(nは正整数)のアンテナ19−1〜19−nと、デジタル/アナログ変換回路11bと、アナログ/デジタル変換回路12bと、送受信切替スイッチ13bと、ベースバンド部822とを具備する。
The
The
基地局装置810において、ベースバンド部821や、デジタル/アナログ変換回路11aや、アナログ/デジタル変換回路12aや、送受信切替スイッチ13aは、アンテナ8−1〜8−mの各々に対して独立に構成されている。すなわち、これらの構成するm組の回路とアンテナ8−1〜8−mとが1対1に接続されている。
また、移動局装置820において、ベースバンド部822や、デジタル/アナログ変換回路11bや、アナログ/デジタル変換回路12bや、送受信切替スイッチ13bは、アンテナ19−1〜19−nの各々に対して独立に構成されている。すなわち、これらの構成するn組の回路とアンテナ19−1〜19−nとが1対1に接続されている。
In the
In the
なお、以下では、デジタル/アナログ変換回路からアンテナまでの回路を「アナログ送信回路」と称し、アンテナからアナログ/デジタル変換回路までの回路を「アナログ受信回路」と称する。また、アナログ送信回路とアナログ受信回路とをまとめて「アナログ部」と称する。
例えば、基地局装置810においては、デジタル/アナログ変換回路11aからアンテナ8−1〜8−mまでがアナログ送信回路に該当し、アンテナ8−1〜8−mからアナログ/デジタル変換回路12aまでがアナログ受信回路に該当する。また、これらをまとめた部分がアナログ部に該当する。また、移動局装置820においては、デジタル/アナログ変換回路11bからアンテナ19−1〜19−nまでがアナログ送信回路に該当し、アンテナ19−1〜19−nからアナログ/デジタル変換回路12bまでがアナログ受信回路に該当する。また、これらをまとめた部分がアナログ部に該当する。
Hereinafter, a circuit from the digital / analog conversion circuit to the antenna is referred to as an “analog transmission circuit”, and a circuit from the antenna to the analog / digital conversion circuit is referred to as an “analog reception circuit”. Further, the analog transmission circuit and the analog reception circuit are collectively referred to as “analog section”.
For example, in the
基地局装置810は、通信データに基づいてベースバンド部821が生成してデジタル/アナログ変換回路11aがアナログ信号に変換した送信信号xtを、アンテナ8−1〜8−mを用いて送信する。また、基地局装置810は、アンテナ8−1〜8−mが受信し、送受信切替スイッチ13aを介してアナログ/デジタル変換回路12aに出力した受信信号yrを、ベースバンド部821に出力して通信データを抽出する。
また、送受信切替スイッチ13aは、送受信の切替を行うことで、時分割複信を実現する。従って、基地局装置810は、送受信を同時に行うことはできない。
The
The transmission / reception change-over
移動局装置820は、通信データに基づいてベースバンド部822が生成してデジタル/アナログ変換回路11bがアナログ信号に変換した送信信号xrを、アンテナ19−1〜19−nを用いて送信する。また、移動局装置820は、アンテナ19−1〜19−nが受信し、送受信切替スイッチ13bを介してアナログ/デジタル変換回路12bに出力した受信信号ytを、ベースバンド部822に出力して通信データを抽出する。
また、送受信切替スイッチ13bは、送受信の切替を行うことで、時分割複信を実現する。従って、移動局装置820は、送受信を同時に行うことはできない。
The transmission / reception change-over
ここで、基地局装置810と、移動局装置820とのいずれにおいても送受信回路(アナログ送信回路とアナログ受信回路と)の特性差がない場合について考える。この場合、アナログ部を含めた伝送路における伝送路特性が、送信方向と受信方向とで一致する。従って、基地局装置810側から移動局装置820側へのダウンリンクに対する伝送路特性H=Htと、移動局装置820側から基地局装置810側へのアップリンクに対する伝送路特性Hrとは、式(5)に示すように転置の関係にある。
Here, let us consider a case where there is no characteristic difference between the transmission / reception circuits (analog transmission circuit and analog reception circuit) in both the
なお、上述したように、添え字Hは複素共役転置を示し、添え字Tは転置を示す。また、行列Hは、式(1)に示すようにn行×m列の行列である。
このように、ダウンリンクに対する伝送路特性とアップリンクに対する伝送と特性とが転置の関係にあるため、様々な特性(伝送路特性だけでなく、送受信ウェイトなど)について簡単に送受信間で変換可能である。例えば、基地局装置810がアップリンクにおいて求めた受信ウェイトを転置して送信すれば、そのまま所望の送信ビームを形成できる。なお、上述したように、伝送路特性Hは、無線空間のみならず通信装置のアンテナや回路などのアナログ部を含む経路の特性である。
ここで、アップリンクにおける送信信号xtと受信信号ytとを、それぞれ式(6)のように列ベクトルで表記する。
As described above, the subscript H indicates complex conjugate transposition, and the subscript T indicates transposition. The matrix H is an n-row × m-column matrix as shown in the equation (1).
In this way, the transmission path characteristics for the downlink and the transmission and characteristics for the uplink are transposed, so various characteristics (not only transmission path characteristics but also transmission and reception weights) can be easily converted between transmission and reception. is there. For example, if the
Here, a transmission signal x t in the uplink and received signal y t, denoted column vector as in each formula (6).
すると、送信信号xtと受信信号ytとの関係は、式(7)のように示される。 Then, the relationship between the transmission signal x t and the reception signal y t is expressed as in Expression (7).
同様に、ダウンリンクにおける送信信号xrと受信信号yrとを、それぞれ式(8)のように列ベクトルで表記する。 Similarly, a transmission signal x r in the downlink and the received signal y r, denoted column vector as in each formula (8).
すると、送信信号xrと受信信号yrとの関係は、式(9)のように示される。 Then, the relationship between the transmission signal xr and the reception signal yr is expressed as in Expression (9).
次に、本発明で行う較正の前提として、送受信回路間の特性差がある場合の較正方法について、図2を参照して説明する。本発明を適用することで、図2で説明する較正において通信量や計算量を削減することが出来る。
図2は、送信側の経路に較正用の回路を有する基地局装置および移動局装置の概略構成を示す構成図である。同図において、無線通信システム900は、基地局装置910と移動局装置920とを具備する。
Next, as a premise of calibration performed in the present invention, a calibration method in the case where there is a characteristic difference between transmission and reception circuits will be described with reference to FIG. By applying the present invention, it is possible to reduce the communication amount and the calculation amount in the calibration described in FIG.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a base station apparatus and a mobile station apparatus having a calibration circuit on the transmission side path. In the figure, a
基地局装置910は、基地局装置810(図1)と同様、スマートアンテナを構成するm個(mは正整数)のアンテナ8−1〜8−mと、デジタル/アナログ(Digital/Analog;DA)変換回路11aと、アナログ/デジタル(Analog/Digital;AD)変換回路12aと、送受信切替スイッチ(Switch;SW)13aと、ベースバンド(Baseband;BB)部921とを具備する。そして、基地局装置910は、アンテナ8−1〜8−mを用いて送受信を行う。また、送受信切替スイッチ13aは、送受信の切替を行うことで、時分割複信を実現する。
Similarly to the base station apparatus 810 (FIG. 1), the
移動局装置920は、移動局装置820(図1)と同様、スマートアンテナを構成するn個(nは正整数)のアンテナ19−1〜19−nと、デジタル/アナログ変換回路11bと、アナログ/デジタル変換回路12bと、送受信切替スイッチ13bと、ベースバンド部822とを具備する。そして、移動局装置920は、アンテナ19−1〜19−nを用いて送受信を行う。また、送受信切替スイッチ13bは、送受信の切替を行うことで、時分割複信を実現する。
Similar to the mobile station apparatus 820 (FIG. 1), the
一方、図1の例と異なり、基地局装置910の送信側の経路には、アナログ部の送受信特性差Bが、回路31にて示されている。また、移動局装置920の送信側の経路には、アナログ部の送受信特性差Uを示す回路32が示されている。図2では、アナログ部の送受信特性差が送信部(アナログ送信回路)にあると仮定している。すなわち、受信側の特性を基準とした場合の送信側における特性の差分を、送信側の経路に示している。
また、基地局装置910は、送受信特性差Bを補正(較正)するための補正回路9aを具備する。同様に、移動局装置920は、送受信特性差Uを補正(較正)するための補正回路9bを具備する。
On the other hand, unlike the example of FIG. 1, the transmission / reception characteristic difference B of the analog part is indicated by a
The
ここで、送受信特性差Bは、アンテナ8−1〜8−mの各々に対する係数として表すことができ、式(10)のように対角行列で示される。 Here, the transmission / reception characteristic difference B can be expressed as a coefficient for each of the antennas 8-1 to 8-m, and is represented by a diagonal matrix as shown in Expression (10).
ここで、b1〜bmは、それぞれ、アンテナ8−1〜8−mに対する係数であり、アナログ送信部とアナログ受信部との特性の差分としての位相および振幅を、例えば複素数を用いた表現形式にて示す。
同様に、送受信特性差Uは、アンテナ19−1〜19−nの各々に対する係数として表すことができ、式(11)のように対角行列で示される。
Here, b 1 to b m are coefficients for the antennas 8-1 to 8-m, respectively, and the phase and amplitude as the difference in characteristics between the analog transmission unit and the analog reception unit are expressed using, for example, complex numbers. Shown in format.
Similarly, the transmission / reception characteristic difference U can be expressed as a coefficient for each of the antennas 19-1 to 19-n and is represented by a diagonal matrix as in Expression (11).
ここで、u1〜unは、それぞれ、アンテナ19−1〜19−nに対する係数であり、アナログ送信部とアナログ受信部との特性の差分としての位相および振幅を、例えば複素数を用いた表現形式にて示す。
また、基地局装置910から移動局装置920へのダウンリンクの伝送路特性は、理想状態でのダウンリンクの伝送路特性Hに対して式(12)のようになる。
Here, u 1 ~u n are each a coefficient for the antenna 19 - 1 through 19-n, expressed using the phase and amplitude, for example, the complex numbers as a difference in the characteristics of the analog transmission and analog receiver Shown in format.
Also, the downlink transmission path characteristic from the
すなわち、行列Hは、伝送路特性のうち、ダウンリンクとアップリンクとの共通成分を示し、行列Bは、基地局装置910における、送受信回路での差分成分(アナログ送信回路の特性とアナログ受信回路の特性との差分)を示している。
また、移動局装置920から基地局装置910へのアップリンクの伝送路特性は、理想状態でのアップリンクの伝送路特性HTに対して式(13)のようになる。
That is, the matrix H indicates a common component of the downlink and uplink among the transmission path characteristics, and the matrix B is a differential component (analog transmission circuit characteristics and analog reception circuit) in the transmission / reception circuit in the
Moreover, channel characteristics of the up-link from the
式(12)および式(13)より、送受信特性差BとUとの関係を示す式(14)が得られる。
ここで、行列HTは、伝送路特性のうち、ダウンリンクとアップリンクとの共通成分を示し、行列Uは、移動局装置920における、送受信回路での差分成分(アナログ送信回路の特性とアナログ受信回路の特性との差分)を示している。
From Expression (12) and Expression (13), Expression (14) indicating the relationship between the transmission / reception characteristic difference B and U is obtained.
Here, the matrix H T, of the channel characteristics, show the common components of the downlink and uplink, the matrix U is in the
また、補正回路9aが行う補正を補正係数Bcにて示すと、アップリンクにおける補正後(較正実行後)の伝送路特性は、HtBcとなる。また、補正回路9bが行う補正を補正係数Ucにて示すと、ダウンリンクにおける補正後(較正実行後)の伝送路特性は、UcHr Tとなる。
補正にて送受信の伝送路特性が一致した場合(すなわち、送受信回路の伝送特性の差が解消された場合)、式(15)の関係が成立する。
Moreover, when indicating the correction the
When the transmission / reception transmission path characteristics match in the correction (that is, when the difference in transmission characteristics of the transmission / reception circuits is eliminated), the relationship of Expression (15) is established.
この式(15)が、m・n個の関係式を示すのに対し、式(15)に含まれる変数は、m+n個である。しかしながら、変数の値が一意には決まらず、B、Uに対する定数倍の項が残る。そこで、行列Bcを式(16)のように定義する。すなわち、式(16)を満たすように補正係数を設定する。 While this equation (15) shows m · n relational expressions, there are m + n variables included in the expression (15). However, the value of the variable is not uniquely determined, and a constant multiple term for B and U remains. Therefore, the matrix B c is defined as in Expression (16). That is, the correction coefficient is set so as to satisfy Expression (16).
ここで、cは不定係数である。式(15)および式(16)より、Ucは、不定係数cを用いて式(17)のように表される。 Here, c is an indefinite coefficient. From Expression (15) and Expression (16), U c is expressed as Expression (17) using an indefinite coefficient c.
この較正方法は、通常行なわれるアレイアンテナ間の較正とは異なる。すなわち、アンテナ間で特性を一致させるのではなく、各アンテナの送信特性と受信特性を一致させることに特徴がある。送受信の回路特性を一致させることにより、アンテナやRF回路などのアナログ信号経路も含めて伝送路特性を定義した際に、送受信の伝送路特性が一致する。これにより、時分割複信方式の通信システムにおいて、ダウンリンクとアップリンクの伝送路特性が共通となり、通信装置それぞれ(例えば、基地局および移動局のそれぞれ)にて送受信の伝送路特性(特に、送信時の伝送路特性)を測定可能となる。従って、伝送路特性をフィードバックするなど通知する必要がなくなる。 This calibration method is different from the calibration between array antennas that is normally performed. That is, the characteristic is that the transmission characteristics and the reception characteristics of each antenna are made to coincide with each other, instead of making the characteristics coincide between the antennas. By matching the transmission / reception circuit characteristics, the transmission / reception transmission path characteristics match when the transmission path characteristics are defined including analog signal paths such as antennas and RF circuits. Thereby, in the time division duplex communication system, the downlink and uplink transmission path characteristics are common, and transmission and reception transmission path characteristics (in particular, each of the base station and the mobile station) (in particular, each of the base station and the mobile station) It is possible to measure transmission path characteristics during transmission. Therefore, there is no need to notify the feedback of the transmission path characteristics.
なお、送受信特性を一致させる較正と、アンテナ間で特性を一致させる較正とは、併用可能である。ここで、送受信特性を一致させる較正のみでは、アンテナ端でアレイアンテナとして特性が揃っていないため、実空間での電波到来方向を決定(検出)することはできない。すなわち、通信相手を確認できても実際どちらの方向に存在するか知ることはできない。そこで、送受信特性を一致させる較正に加えてアンテナ間で特性を一致させる較正を行うことで、電波到来方向を検出可能となる。 Note that calibration for matching transmission / reception characteristics and calibration for matching characteristics between antennas can be used in combination. Here, only the calibration for matching the transmission / reception characteristics does not have the characteristics as an array antenna at the antenna end, so that the arrival direction of radio waves in real space cannot be determined (detected). That is, even if the communication partner can be confirmed, it cannot be known in which direction it actually exists. Therefore, by performing calibration for matching the characteristics between the antennas in addition to calibration for matching the transmission / reception characteristics, the radio wave arrival direction can be detected.
図3は、本発明の一実施形態における無線通信システムの概略構成を示す構成図である。同図において通信システム100は、基地局装置110および移動局装置120を具備する。基地局装置110は、アンテナ8−1および8−2と、補正回路9aおよび9bと、デジタル/アナログ変換回路11aおよび11bと、アナログ/デジタル変換回路12aおよび12bと、送受信切替スイッチ13aおよび13bとを具備する。移動局装置120は、補正回路9cおよび9dと、デジタル/アナログ変換回路11cおよび11dと、アナログ/デジタル変換回路12cおよび12dと、送受信切替スイッチ13cおよび13dと、アンテナ19−1および19−2とを具備する。
なお、本発明の適用範囲は、図3に示す基地局装置と移動局構成との組み合わせに限らない。例えば、固定式の通信装置同士の通信や、移動式の通信装置同士の通信にも本発明を適用可能である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a wireless communication system in an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
The application range of the present invention is not limited to the combination of the base station apparatus and mobile station configuration shown in FIG. For example, the present invention can be applied to communication between fixed communication devices and communication between mobile communication devices.
図3に示すように、基地局装置110と移動局装置120とは、それぞれ2つのアンテナ(アンテナ素子)を具備して、2x2MIMOにて通信を行う。アンテナ素子の組み合わせは4通りあり、それぞれについて、基地局装置110から移動局装置120へのダウンリンクの伝送路特性ht,11、ht,12、ht,21、ht,22は、式(1)、式(10)および式(12)より、式(18)のように示される。
As shown in FIG. 3,
但し、伝送路特性ht,11は、アンテナ8−1側からアンテナ19−1側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。また、伝送路特性ht,12は、アンテナ8−2側からアンテナ19−1側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。また、伝送路特性ht,21は、アンテナ8−1側からアンテナ19−2側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。また、伝送路特性ht,22は、アンテナ8−2側からアンテナ19−2側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。 However, the transmission path characteristic ht, 11 is the transmission path characteristic of the path including the analog part from the antenna 8-1 side to the antenna 19-1 side. Further, the transmission path characteristic ht, 12 is a transmission path characteristic of a path including an analog part from the antenna 8-2 side to the antenna 19-1 side. Further, the transmission path characteristic ht, 21 is the transmission path characteristic of the path including the analog portion from the antenna 8-1 side to the antenna 19-2 side. Further, the transmission path characteristic ht, 22 is a transmission path characteristic of a path including an analog portion from the antenna 8-2 side to the antenna 19-2 side.
また、送受信の伝送路特性hr,11、hr,12、hr,21、hr,22は、式(1)、式(11)および式(13)より、式(19)のように示される。 Further, transmission / reception transmission line characteristics h r, 11 , h r, 12 , h r, 21 , h r, 22 are expressed by the equation (19) from the equations (1), (11), and (13). Shown in
但し、伝送路特性hr,11は、アンテナ19−1側からアンテナ8−1側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。また、伝送路特性hr,12は、アンテナ19−2側からアンテナ8−1側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。また、伝送路特性hr,21は、アンテナ19−1側からアンテナ8−2側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。また、伝送路特性hr,22は、アンテナ19−2側からアンテナ8−2側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。 However, the transmission path characteristics hr , 11 are the transmission path characteristics of the path including the analog portion from the antenna 19-1 side to the antenna 8-1 side. The transmission path characteristics hr , 12 are the transmission path characteristics of the path including the analog part from the antenna 19-2 side to the antenna 8-1 side. Further, the transmission path characteristics hr , 21 are the transmission path characteristics of the path including the analog portion from the antenna 19-1 side to the antenna 8-2 side. The transmission path characteristics hr , 22 are the transmission path characteristics of the path including the analog part from the antenna 19-2 side to the antenna 8-2 side.
送受信経路の特性を一致させるためには、式(15)より、補正係数bc,1、bc,2、uc,1、uc,2について式(20)を満たせばよい。 In order to make the characteristics of the transmission / reception paths coincide with each other, it is only necessary to satisfy Expression (20) for correction coefficients b c, 1 , b c, 2 , u c, 1 , u c, 2 from Expression (15).
具体的な補正係数決定方法の例を以下に示す。まず、補正係数bc,1を式(21)のように設定(定義)する。 An example of a specific correction coefficient determination method is shown below. First, the correction coefficient b c, 1 is set (defined) as in Expression (21).
そうすると、式(20)より、補正係数uc,1は式(22)のようになる。 Then, from the equation (20), the correction coefficient uc , 1 is represented by the equation (22).
また、式(23)のように補正係数bc,2を求める。 Further, the correction coefficient b c, 2 is obtained as shown in Equation (23).
さらに、式(24)のように補正係数uc,2を求める。 Further, the correction coefficient uc , 2 is obtained as in Expression (24).
以上により、不定係数cを固定した形で全ての補正係数を求めることが出来る。ここで、式(20)における、伝送路特性ht,22、hr,22を含んだ項は冗長となり基本的には必要が無い。2x2MIMOの場合、式(20)に示される4つの関係式のうち任意の3式を使用すれば補正係数を決定することが出来る。なお、冗長となる式については、測定誤差による補正係数のばらつきを縮小させるために平均化などの処理に用いても良い。 As described above, all the correction coefficients can be obtained with the indefinite coefficient c fixed. Here, the term including the transmission path characteristics h t, 22 , h r, 22 in the equation (20) is redundant and basically not necessary. In the case of 2 × 2 MIMO, the correction coefficient can be determined by using any three of the four relational expressions shown in Expression (20). Note that redundant expressions may be used for averaging or the like in order to reduce variations in correction coefficients due to measurement errors.
補正回路9aは、得られた補正係数bc,1およびbc,2に基づいて、アナログ送信回路の特性とアナログ受信回路の特性とを一致させる補正(較正)を行う。具体的には、補正回路9aは、アンテナ8−1、8−2の各々について、デジタル送信部(すなわち、デジタル/アナログ変換回路が送信信号をアナログ変換する前の段階)において、送信信号に補正係数を乗算する(位相および振幅を調整する)。これにより、補正回路9aは、基地局装置110におけるアナログ送信回路の特性を、アナログ受信回路の特性に一致させている。
The
また、補正回路9bは、得られた補正係数uc,1およびuc,2に基づいて、アナログ送信回路の特性とアナログ受信回路の特性とを一致させる補正(較正)を行う。具体的には、補正回路9bは、アンテナ19−1、19−2の各々について、デジタル送信部(すなわち、デジタル/アナログ変換回路が送信信号をアナログ変換する前の段階)において、送信信号に補正係数を乗算する(位相および振幅を調整する)。これにより、補正回路9bは、移動局装置120におけるアナログ送信回路の特性を、アナログ受信回路の特性に一致させている。
Further, the
なお、伝送路特性の測定は、基地局装置110と移動局装置120との間でパイロット信号を送受信し、受信側において、受信したパイロット信号と元のパイロット信号との相関値を計算することで行う。例えば、伝送路特性ht,11を測定する場合、まず、基地局装置110が、アンテナ8−1からパイロット信号を送信する。そして、移動局装置120は、アンテナ19−1にて受信したパイロット信号と、元のパイロット信号(移動局装置120の内部で生成した、送信時と同一のパイロット信号)との相関値を計算することで、伝送路特性を求める。
The transmission path characteristics are measured by transmitting and receiving pilot signals between the
このように不定係数を固定することで、補正計算を簡略化することが出来る。この場合、伝送路特性から得られるパラメータとして、基地局装置110から移動局装置120へ、hr,11/hr,12を送信(フィードバック)し、移動局装置120から基地局装置110へ、ht,11/ht,12を送信すればよい。このように、基地局装置110から移動局装置120、移動局装置120から基地局装置110のそれぞれにおいて1個のパラメータ値を送信すれば良く、通信量を削減することが出来る。また、式(21)〜式(24)に示されるように、伝送路特性を用いた簡単な計算にて補正係数を算出できるので、計算量を削減することが出来る。
By fixing the indefinite coefficient in this way, the correction calculation can be simplified. In this case, h r, 11 / hr , 12 is transmitted (feedback) from the
次に、本実施形態における通信システム100の第1の変形例である通信システム200について説明する。
図4は、本変形例の通信システム200におけるアンテナ間の送受信関係の例を示す説明図である。同図において、基地局装置210は、3つのアンテナ8−1〜8−3を具備し、移動局装置220は、3つのアンテナ19−1〜19−3を具備する。そして、基地局装置210と移動局装置220とは、3x3MIMOにて通信を行う。
Next, the
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a transmission / reception relationship between antennas in the
なお、各アンテナに接続されるアナログ部の構成については、通信システム100(図3)の場合と同様であり、図示および説明を省略する。
また、通信システム100について説明したように、本発明の適用範囲は、図4に示す基地局装置と移動局構成との組み合わせに限らない。例えば、固定式の通信装置同士の通信や、移動式の通信装置同士の通信にも本発明を適用可能である。
The configuration of the analog unit connected to each antenna is the same as that of the communication system 100 (FIG. 3), and illustration and description thereof are omitted.
Further, as described for the
図4に示すように、送受信アンテナの組み合わせは9組存在する。このうち、例えば実線矢印にて示す5組について伝送路推定を行えば、不定係数を含んだ形で6個全ての補正係数を求めることが出来る。ここで、補正係数を求める際、6個全ての補正係数間の関係が確定する組み合わせにて5組の式を選択する必要がある。
具体的には、まず、2x2MIMOの場合の式(20)と同様に、伝送路特性と補正係数との関係について式(25)を得られる。
As shown in FIG. 4, there are nine combinations of transmission / reception antennas. Of these, for example, if transmission path estimation is performed for five sets indicated by solid arrows, all six correction coefficients can be obtained including indefinite coefficients. Here, when obtaining the correction coefficients, it is necessary to select five sets of formulas in combinations that determine the relationship between all six correction coefficients.
Specifically, first, Expression (25) is obtained for the relationship between the transmission path characteristic and the correction coefficient, similarly to Expression (20) in the case of 2 × 2 MIMO.
ここで、伝送路特性ht,ik(iは、1≦i≦3の正整数、kは、1≦k≦3の正整数)は、アンテナ8−k側からアンテナ19−i側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。また、伝送路特性hr,ki(kは、1≦k≦3の正整数、iは、1≦i≦3の正整数)は、アンテナ19−i側からアンテナ8−k側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。 Here, the transmission path characteristics h t, ik (i is a positive integer of 1 ≦ i ≦ 3, k is a positive integer of 1 ≦ k ≦ 3) from the antenna 8-k side to the antenna 19-i side. The transmission path characteristics of the path including the analog part. Further, the transmission path characteristics h r, ki (k is a positive integer of 1 ≦ k ≦ 3, i is a positive integer of 1 ≦ i ≦ 3) from the antenna 19-i side to the antenna 8-k side, It is the transmission-line characteristic of the path | route containing an analog part.
また、行列Bにおけるb1、b2、b3(式(10)参照)は、それぞれ、アンテナ8−1、8−2、8−3に関するアナログ部の送受信特性差を示す。また、行列Uにおけるu1、u2、u3(式(11)参照)は、それぞれ、アンテナ19−1、19−2、19−3に関するアナログ部の送受信特性差を示す。 Also, b 1 , b 2 , b 3 (see Expression (10)) in the matrix B indicate transmission / reception characteristic differences of the analog units related to the antennas 8-1, 8-2, and 8-3, respectively. Further, u 1 , u 2 , u 3 (see Expression (11)) in the matrix U indicate transmission / reception characteristic differences of the analog units related to the antennas 19-1, 19-2, 19-3, respectively.
また、補正係数bc,1、bc,2、bc,3は、それぞれ、アンテナ8−1、8−2、8−3に関するアナログ部の補正係数を示す。これら補正係数bc,1、bc,2、bc,3は、上記のように、式(16)を満たすよう設定される。また、補正係数uc,1、uc,2、uc,3は、それぞれ、アンテナ19−1、19−2、19−3に関するアナログ部の補正係数を示す。これら補正係数uc,1、uc,2、uc,3は、上述したように、式(17)を満たすよう設定される。 Further, correction coefficients b c, 1 , b c, 2 , b c, 3 indicate the correction coefficients of the analog part related to the antennas 8-1, 8-2, 8-3, respectively. These correction coefficients b c, 1 , b c, 2 , b c, 3 are set so as to satisfy Expression (16) as described above. Further, correction coefficients u c, 1 , u c, 2 , u c, 3 indicate analog correction coefficients for the antennas 19-1, 19-2, 19-3, respectively. These correction coefficients u c, 1 , u c, 2 , u c, 3 are set so as to satisfy Expression (17) as described above.
式(25)より、ht,11bc,1=uc,1hr,11、ht,12bc,2=uc,1hr,21、・・・、ht,33bc,3=uc,3hr,33の9個の関係式を得られる。 From the equation (25), ht, 11bc, 1 = uc , 1hr, 11 , ht, 12bc, 2 = uc , 1hr, 21 , ..., ht, 33 Nine relational expressions of b c, 3 = u c, 3 hr , 33 are obtained.
また、補正係数bc,1、bc,2、bc,3、uc,1、uc,2、uc,3のいずれかを、式(21)の場合と同様に伝送路特性を用いて設定(定義)する。その際、上記の9個の関係式のうち、設定する補正係数の出現する関係式において、補正係数と逆の辺に出現する伝送路特性を用いる。
例えば、関係式ht,11bc,1=uc,1hr,11において、補正係数bc,1が左辺に出現しているのに対して、右辺には、伝送路特性hr,11が出現している。そこで、2x2MIMOの通信システム100(図3)の場合と同じく、補正係数bc,1を式(21)のように定義することができる。
Further, any one of the correction coefficients b c, 1 , b c, 2 , b c, 3 , u c, 1 , u c, 2 , u c, 3 is set to the transmission line characteristic as in the case of the equation (21). Set (define) using. At that time, among the above nine relational expressions, in the relational expression in which the set correction coefficient appears, the transmission path characteristics appearing on the opposite side of the correction coefficient are used.
For example, in the relational expression h t, 11 b c, 1 = u c, 1 hr , 11 , the correction coefficient b c, 1 appears on the left side, whereas on the right side, the transmission path characteristic h r , 11 appear. Therefore, as in the case of the 2 × 2 MIMO communication system 100 (FIG. 3), the correction coefficient b c, 1 can be defined as in Expression (21).
次に、既に値の設定されている補正係数と、未だ値の設定されていない補正係数とが出現する関係式を用いて、未だ値の設定されていない補正係数の値を、既に値の設定されている補正係数の値および伝送路特性を用いて設定する。これを、全ての補正係数の値が設定されるまで行う。
例えば、関係式「ht,11bc,1=uc,1hr,11」と、補正係数bc,1の値「hr,11」とに基づいて、2x2MIMOの通信システム100(図3)の場合と同じく、補正係数uc,1の値を式(22)のように求める(設定する)ことができる。
このようにして、例えば、式(26)に示す補正係数bc,1、bc,2、bc,3を得ることが出来る。
Next, using a relational expression in which a correction coefficient for which a value has already been set and a correction coefficient for which a value has not yet been set appear, the value of a correction coefficient for which a value has not been set has already been set. It is set using the correction coefficient value and the transmission path characteristics. This is performed until all correction coefficient values are set.
For example, based on the relational expression “h t, 11 b c, 1 = u c, 1 h r, 11 ” and the value “h r, 11 ” of the correction coefficient b c, 1 , the 2 × 2 MIMO communication system 100 ( As in the case of FIG. 3), the value of the correction coefficient uc , 1 can be obtained (set) as shown in Expression (22).
In this way, for example, the correction coefficients b c, 1 , b c, 2 and b c, 3 shown in Expression (26) can be obtained.
また、例えば、式(27)に示す補正係数uc,1、uc,2、uc,3を得ることが出来る。 Further, for example, correction coefficients uc , 1 , uc , 2 , and uc , 3 shown in Expression (27) can be obtained.
なお、2x2MIMOの通信システム100(図3)の場合と同様に、冗長となる式については、測定誤差による補正係数のばらつきを縮小させるために平均化などの処理に用いるようにしても良い。 As in the case of the 2 × 2 MIMO communication system 100 (FIG. 3), the redundant expression may be used for processing such as averaging in order to reduce variations in correction coefficients due to measurement errors.
2x2MIMOの通信システム100(図3)の場合と同様、このように不定係数を固定すると、補正計算を簡略化することが出来る。この場合、伝送路特性から得られるパラメータとして、基地局装置210から移動局装置220へ、hr,11/hr,12、hr,11/hr,13を送信(フィードバック)すればよい。また、移動局装置220から基地局装置210へ、ht,11/ht,12、ht,11/ht,13を送信すればよい。このように、基地局装置210から移動局装置220、移動局装置220から基地局装置210のそれぞれにおいて、2個のパラメータ値を送信すれば良く、通信量を削減することが出来る。また、式(26)および式(27)に示されるように、伝送路特性を用いた簡単な計算にて補正係数を算出できるので、計算量を削減することが出来る。
As in the case of the 2 × 2 MIMO communication system 100 (FIG. 3), the correction calculation can be simplified by fixing the indefinite coefficient in this way. In this case, h r, 11 / hr , 12 , hr , 11 / hr , 13 may be transmitted (feedback) from the
次に、本実施形態における通信システム100や、その第1の変形例における通信システム200を一般化した第2の変形例である通信システム300について説明する。
図5は、本変形例の通信システム300におけるアンテナの配置例を示す説明図である。同図において、基地局装置310は、m個(mは正整数)のアンテナ8−1〜8−mを具備し、移動局装置320は、n個(nは正整数)のアンテナ19−1〜19−nを具備する。そして、基地局装置310と移動局装置320とは、mxnMIMOにて通信を行う。
Next, the
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an arrangement example of antennas in the
なお、各アンテナに接続されるアナログ部の構成については、通信システム100(図3)の場合と同様であり、図示および説明を省略する。
また、通信システム100について説明したように、本発明の適用範囲は、図5に示す基地局装置と移動局構成との組み合わせに限らない。例えば、固定式の通信装置同士の通信や、移動式の通信装置同士の通信にも本発明を適用可能である。
The configuration of the analog unit connected to each antenna is the same as that of the communication system 100 (FIG. 3), and illustration and description thereof are omitted.
Moreover, as described for the
この場合、送受信アンテナの組み合わせは、m・n組存在する。その中で、m+n個全ての補正係数間の関係が確定するm+n−1個の式について伝送路推定を行なえば、不定係数を含んだ形で補正係数を求めることが出来る。
具体的には、まず、2x2MIMOの場合の式(20)や、3x3MIMOの場合の式(25)と同様に、伝送路特性と補正係数との関係について式(28)を得られる。
In this case, there are m · n combinations of transmission / reception antennas. Among them, if transmission path estimation is performed for m + n−1 equations in which the relationship between all m + n correction coefficients is determined, the correction coefficient can be obtained in a form including an indefinite coefficient.
Specifically, first, Expression (28) is obtained for the relationship between the transmission path characteristic and the correction coefficient, similarly to Expression (20) in the case of 2 × 2 MIMO and Expression (25) in the case of 3 × 3 MIMO.
ここで、伝送路特性ht,ik(iは、1≦i≦nの正整数、kは、1≦k≦mの正整数)は、アンテナ8−k側からアンテナ19−i側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。また、伝送路特性hr,ki(kは、1≦k≦mの正整数、iは、1≦i≦nの正整数)は、アンテナ19−i側からアンテナ8−k側への、アナログ部を含む経路の伝送路特性である。 Here, the transmission line characteristics h t, ik (i is a positive integer of 1 ≦ i ≦ n, k is a positive integer of 1 ≦ k ≦ m) from the antenna 8-k side to the antenna 19-i side. The transmission path characteristics of the path including the analog part. Further, the transmission line characteristics h r, ki (k is a positive integer of 1 ≦ k ≦ m, i is a positive integer of 1 ≦ i ≦ n) from the antenna 19-i side to the antenna 8-k side, It is the transmission-line characteristic of the path | route containing an analog part.
また、行列Bにおけるb1、・・・、bm(式(10)参照)は、それぞれ、アンテナ8−1、・・・、8−mに関するアナログ部の送受信特性差を示す。また、行列Uにおけるu1、・・・、un(式(11)参照)は、それぞれ、アンテナ19−1、・・・、19−nに関するアナログ部の送受信特性差を示す。 Further, b 1, ... in the matrix B, b m (see equation (10)), respectively, the antenna 8-1, ..., indicating the reception characteristic difference of the analog portion about 8-m. In addition, u 1 ,..., U n (see Expression (11)) in the matrix U indicate transmission / reception characteristic differences of the analog units with respect to the antennas 19-1,.
また、補正係数bc,1、・・・、bc,mは、それぞれ、アンテナ8−1、・・・、8−mに関するアナログ部の補正係数を示す。これら補正係数bc,1、・・・、bc,mは、上記のように、式(16)を満たすよう設定される。また、補正係数uc,1、・・・、uc,nは、それぞれ、アンテナ19−1、・・・、19−nに関するアナログ部の補正係数を示す。これら補正係数uc,1、・・・、uc,nは、上述したように、式(17)を満たすよう設定される。 Further, correction coefficients b c, 1 ,..., B c, m indicate correction coefficients of the analog part related to the antennas 8-1,. These correction coefficients b c, 1 ,..., B c, m are set so as to satisfy Expression (16) as described above. In addition, correction coefficients u c, 1 ,..., U c, n indicate correction coefficients of the analog unit related to the antennas 19-1,. These correction coefficients u c, 1 ,..., U c, n are set to satisfy Expression (17) as described above.
式(28)より、ht,11bc,1=uc,1hr,11、ht,12bc,2=uc,1hr,21、・・・、ht,nmbc,m=uc,nhr,mnのm・n個の関係式を得られる。 From equation (28), ht, 11bc, 1 = uc , 1hr, 11 , ht, 12bc, 2 = uc , 1hr, 21 , ..., ht, nm m · n relational expressions of b c, m = u c, n hr , mn can be obtained.
また、補正係数bc,1、・・・、bc,m、uc,1、・・・、uc,nのいずれかを、式(21)の場合と同様に伝送路特性を用いて設定(定義)する。その際、上記のm・n個の関係式のうち、設定する補正係数の出現する関係式において、補正係数と逆の辺に出現する伝送路特性を用いる。
例えば、関係式ht,11bc,1=uc,1hr,11において、補正係数bc,1が左辺に出現しているのに対して、右辺には、伝送路特性hr,11が出現している。そこで、2x2MIMOの通信システム100(図3)の場合と同じく、補正係数bc,1を式(21)のように定義することができる。
Further, the correction coefficient b c, 1, ···, b c, m, u c, 1, ···, u c, one of n, using the channel characteristics as in the case of formula (21) To set (define). At this time, of the above m · n relational expressions, in the relational expression in which the set correction coefficient appears, the transmission path characteristic appearing on the opposite side of the correction coefficient is used.
For example, in the relational expression h t, 11 b c, 1 = u c, 1 hr , 11 , the correction coefficient b c, 1 appears on the left side, whereas on the right side, the transmission path characteristic h r , 11 appear. Therefore, as in the case of the 2 × 2 MIMO communication system 100 (FIG. 3), the correction coefficient b c, 1 can be defined as in Expression (21).
次に、既に値の設定されている補正係数と、未だ値の設定されていない補正係数とが出現する関係式を用いて、未だ値の設定されていない補正係数の値を、既に値の設定されている補正係数の値および伝送路特性を用いて設定する。これを、全ての補正係数の値が設定されるまで行う。
例えば、関係式「ht,11bc,1=uc,1hr,11」と、補正係数kc,1の値「hr,11」とに基づいて、2x2MIMOの通信システム100(図3)の場合と同じく、補正係数uc,1の値を式(22)のように求める(設定する)ことができる。
Next, using a relational expression in which a correction coefficient for which a value has already been set and a correction coefficient for which a value has not yet been set appear, the value of a correction coefficient for which a value has not been set has already been set. It is set using the correction coefficient value and the transmission path characteristics. This is performed until all correction coefficient values are set.
For example, based on the relational expression “h t, 11 b c, 1 = u c, 1 h r, 11 ” and the value “h r, 11 ” of the correction coefficient k c, 1, the 2 × 2 MIMO communication system 100 ( As in the case of FIG. 3), the value of the correction coefficient uc , 1 can be obtained (set) as shown in Expression (22).
また、関係式「ht,1kbc,k=uc,1hr,k1」(kは、1≦k≦mの正整数)と、補正係数uc,1の値「ht,11」とに基づいて、補正係数bc,kの値を「hr,k1ht,11/ht,1k」と求めることが出来る。
また、関係式「ht,i1bc,1=uc,ihr,1i」(iは、1≦i≦nの正整数)と、補正係数bc,1の値「hr,11」とに基づいて、補正係数uc,iの値を「ht,i1hr,11/hr,1i」と求めることが出来る。
Further, the relational expression “h t, 1 k b c, k = u c, 1 hr , k1 ” (k is a positive integer of 1 ≦ k ≦ m) and the value “h t, 1 ” of the correction coefficient u c, 1 . 11 ” , the value of the correction coefficient b c, k can be obtained as“ hr , k1 ht , 11 / ht, 1k ”.
Also, the relational expression "h t, i1 b c, 1 = u c, i h r, 1i " (i is a positive integer of 1 ≦ i ≦ n) and the correction coefficient b c, 1 value "h r, 11 ” , the value of the correction coefficient uc , i can be obtained as“ ht, i1 hr , 11 / hr , 1i ”.
このようにして、例えば、式(29)に示す補正係数bc,1、・・・、bc,mを得ることが出来る。 In this way, for example, correction coefficients b c, 1 ,..., B c, m shown in Expression (29) can be obtained.
また、例えば、式(30)に示す補正係数uc,1、・・・、uc,nを得ることが出来る。 In addition, for example, correction coefficients u c, 1 ,..., U c, n shown in Expression (30) can be obtained.
なお、2x2MIMOの通信システム100(図3)の場合と同様に、冗長となる式については、測定誤差による補正係数のばらつきを縮小させるために平均化などの処理に用いるようにしても良い。 As in the case of the 2 × 2 MIMO communication system 100 (FIG. 3), the redundant expression may be used for averaging or the like in order to reduce the variation in the correction coefficient due to the measurement error.
2x2MIMOの通信システム100(図3)や、3x3MIMOの通信システム200(図4)の場合と同様、このように不定係数を固定すると、補正計算を簡略化することが出来る。この場合、伝送路特性から得られるパラメータとして、基地局装置310から移動局装置320へ、hr,11/hr,12、・・・、hr,11/hr,1nを送信すればよい。また、移動局装置320から基地局装置310へ、ht,11/ht,12、・・・、ht,11/ht,1mを送信すればよい。このように、基地局装置310から移動局装置320へ、n−1個のパラメータ値を送信し、移動局装置320から基地局装置310へ、m−1個のパラメータ値を送信すれば良く、通信量を削減することが出来る。また、式(29)および式(30)に示されるように、伝送路特性を用いた簡単な計算にて補正係数を算出できるので、計算量を削減することが出来る。
As in the case of the 2 × 2 MIMO communication system 100 (FIG. 3) and the 3 × 3 MIMO communication system 200 (FIG. 4), the correction calculation can be simplified by fixing the indefinite coefficient in this way. In this case, if parameters hr , 11 / hr , 12 ,..., Hr, 11 / hr , 1n are transmitted from the
図6は、基地局装置310の概略構成を示す構成図である。同図において、基地局装置310は、複数のアンテナ8−1〜8−mを具備し、アンテナ毎に、補正回路9aと、デジタル/アナログ変換回路11aと、アナログ/デジタル変換回路12aと、送受信切替スイッチ13aおよび13bと、レジスタ26とを具備する。ベースバンド部321は、パイロット信号生成部14と、変調部15と、復調部16と、伝送路測定部17と、メモリ23および24と、補正係数計算部25と、マッピング部27とを具備する。また、図3の場合と同様、アナログ部の送受信特性差Bが、回路31にて示されている。
なお、ここでは基地局装置310について説明するが、移動局装置320についても同様である。
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of the
In addition, although the
ベースバンド部321内に示されている基地局装置310のデジタル部において、パイロット信号生成部14は、パイロット信号(参照信号)を生成する。また、変調部15は、送信データを変調して送信信号を生成する。その際、変調部15は、伝送路測定部17が測定する伝送路特性Hrから計算される伝送路情報のパラメータを、送信データに含めて変調する。
In the digital unit of the
そして、マッピング部27は、パイロット信号生成部14が生成したパイロット信号と、変調部15が変調した送信データとをマッピングする。
そして、補正回路9aは、マッピング部27がマッピングした信号(デジタルの送信信号)に対して、レジスタ26の記憶する補正係数に基づいて、アナログ部の送受信特性を一致させる補正を行う。具体的には、補正回路9aは、マッピング部27がマッピングした信号に対して補正係数Bcを乗算する(すなわち、位相および振幅を調整する)ことにより、アナログ部の送受信特性差Bを補正する。
The
Then, the
デジタル/アナログ変換回路11aは、補正回路9aが補正した信号をアナログ信号に変換することで、アナログの送信信号を生成し、送受信切替スイッチ13aおよびアンテナ8−1〜8−mを介して移動局装置320(図5)へ送信する。
The digital /
また、アンテナ8−1〜8−mが、移動局装置320からの通信信号を受信すると、送受信切替スイッチ13aを介してアナログ/デジタル変換回路12aが、当該通信信号を取得してデジタル変換する。
そして、ベースバンド部321内に示されている基地局装置310のデジタル部において、伝送路測定部17は、パイロット信号生成部14が生成したパイロット信号と、アナログ/デジタル変換回路12aがデジタル変換した受信信号に含まれるパイロット信号とを用いて伝送路推定を行ない、伝送路特性Hrを求める。メモリ24は、伝送路測定部17が求めた伝送路特性Hrを、測定時間tと合わせてHr(t)として記録(記憶)する。
Further, when the antennas 8-1 to 8-m receive a communication signal from the
In the digital unit of the
また、復調部16は、アナログ/デジタル変換回路12aがデジタル変換した受信信号を復調して通信データを抽出する。そして、復調部16は、抽出した復調データに含まれる、移動局装置からフィードバック情報として送られてくる伝送路特性を示すパラメータ(伝送路特性Htから計算される値)を、測定時間tの情報と共にメモリ23に記録(記憶)させる。
The
補正係数計算部25は、メモリ24に記録された伝送路特性Hrおよびメモリ23に記録されたパラメータから測定時間t(例えば、Hr(t)のように測定時間と対応付けて記憶しておく)の近い組み合わせ(例えば、時間差が所定の閾値以下の組み合わせ)を選択する。あるいは、出来るだけ近い時間で測定するよう、基地局装置310と移動局装置320とがスケジューリングを行うようにしてもよい。
そして、補正係数計算部25は、選択した組み合わせに基づいて、補正係数Bcを計算する。例えば、補正係数計算部25は、上述したように補正係数bc,1=hr,11と設定し、後は、補正係数間の関係式を順番に用いて全ての補正係数を求める。
補正係数計算部25は、計算した補正係数Bcを、レジスタ26に保持(記憶)させる。
The correction
Then, the correction
The
なお、補正係数Bcがレジスタ設定されている状態で、補正計算を行った場合は、現在の補正係数に対する補正量が求められるので、補正係数計算部25は、計算結果を現在の補正係数に乗算した値を新しい補正係数としてレジスタへ記録する。
移動局装置320においても同様にして、補正係数Ucを求め、送信信号の送受信特性差を補正する。
When correction calculation is performed in a state where the correction coefficient Bc is registered, the correction amount for the current correction coefficient is obtained, so the correction
Similarly, the
以上のように、補正係数計算部25は、アナログ送信回路の特性とアナログ受信回路の特性とを一致させるための補正係数を、伝送路測定部17が測定した伝送路特性と、アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させた場合の補正係数を前記伝送路特性の式にて示す関係式(例えば、2x2MIMOの場合、式(21)〜式(24))とに基づいて算出する。
これにより、補正係数計算部25は、式(21)〜式(24)に例示されるように、伝送路特性に基づく簡単な計算にて補正係数を算出することが出来る。従って、送受信特性の差の較正に際して必要となる通信量や計算量を削減することが出来る。
As described above, the correction
Thereby, the correction
特に、補正係数計算部25は、式(21)に示されるように、アンテナ8−1〜8−mのいずれかについての補正係数の値として、当該アンテナにおける通信経路の伝送路特性の値を設定する。これにより、不定係数cの補正係数への出現を抑制することができ、補正係数算出のためのパラメータの通信量や、補正係数算出の際の計算量をさらに削減出来る。
In particular, the correction
また、補正係数計算部25が、補正係数の値を冗長に算出し、算出した値の平均をとることで、測定誤差による補正係数のばらつきを縮小させることができる。
In addition, the correction
なお、上述したように、以上では、基地局装置および移動局装置について説明したが、本発明はこれに限らず固定の通信装置同士の場合や、移動式の通信装置の場合にも適用可能である。複数のアンテナを具備して時分割複信にて通信を行う様々な通信装置に本発明を適用可能である。
また、以上では、送信側にて送受信の特性の差異を補正(較正)する場合について説明したが、受信側にて当該補正を行うようにしてもよい。
As described above, the base station device and the mobile station device have been described above. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to the case of fixed communication devices or the case of a mobile communication device. is there. The present invention can be applied to various communication apparatuses that include a plurality of antennas and perform communication by time division duplex.
In the above description, a case has been described in which a transmission / reception characteristic difference is corrected (calibrated) on the transmission side. However, the correction may be performed on the reception side.
また、通信装置間で、補正係数算出のために伝送路測定結果を通知する際、通知する伝送路測定結果は過去に測定したものであってもよい。ここで、無線空間の特性の時間変動と異なり、送受信における特性の差異の時間変動は比較的小さいと考えられる。従って、過去に得られた伝送路測定結果を用いて補正係数を求めても、各伝送路について、充分に近い時刻の伝送路特性求めれば、良好な補正係数を取得し得る。すなわち、無線空間の特性が類似している状態での伝送路特性を用いて補正係数を求めることで、送受信の特性を一致させることの出来る補正係数を取得し得る。 Further, when notifying the transmission path measurement result for calculating the correction coefficient between the communication devices, the transmission path measurement result to be notified may be measured in the past. Here, unlike the time variation of the characteristics of the radio space, the time variation of the difference in characteristics in transmission and reception is considered to be relatively small. Therefore, even if the correction coefficient is obtained using the transmission line measurement results obtained in the past, a good correction coefficient can be obtained if the transmission line characteristics at sufficiently close times are obtained for each transmission line. That is, the correction coefficient that can match the transmission and reception characteristics can be obtained by obtaining the correction coefficient using the transmission path characteristics in the state where the characteristics of the radio space are similar.
次に、図7を参照して、基地局装置(通信装置)310における最小構成について説明する。図7は、図6に示した各部のうち、基地局装置310における本発明の最小構成を示す構成図である。同図において、図6に示した基地局装置310の各部のうち、アンテナ8−1〜8−mと、補正回路9aと、送受信切替スイッチ13aと、伝送路測定部17と、補正係数計算部25と、アナログ送信回路33と、アナログ受信回路34とが示されている。
Next, a minimum configuration in the base station apparatus (communication apparatus) 310 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a minimum configuration of the present invention in the
この構成において、図6に示した構成に基づいて上述したのと同様、伝送路測定部17は、伝送路特性を求める。そして、補正係数計算部25は、伝送路測定部17が求めた伝送路特性と、アナログ送信回路33の特性とアナログ受信回路34の特性とを一致させた場合の補正係数を伝送路特性の式にて示す関係式とに基づいて、補正係数を算出する。
これにより、補正係数計算部25は、伝送路特性に基づく簡単な計算にて補正係数を算出することが出来る。従って、送受信特性の差の較正に際して必要となる通信量や計算量を削減することが出来る。
In this configuration, the transmission
Thereby, the correction
なお、補正回路9aと、デジタル/アナログ変換回路11aと、アナログ/デジタル変換回路12aと、レジスタ26と、ベースバンド部321との全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Note that a computer-readable program for realizing all or part of the functions of the
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like without departing from the gist of the present invention.
8−1〜8−m、19−1〜19−n アンテナ
9a、9b、9c、9d 補正回路
11a、11b、11c、11d デジタル/アナログ変換回路
12a、12b、12c、12d アナログ/デジタル変換回路
13a、13b、13c、13d 送受信切替スイッチ
14 パイロット信号生成部
15 変調部
16 復調部
17 伝送路測定部
23、24 メモリ
25 補正係数計算部
26 レジスタ
27 マッピング部
100、200、300 通信システム
110、210、310 基地局装置
120、220、320 移動局装置
321 ベースバンド部
8-1 to 8-m, 19-1 to 19-
Claims (6)
前記アナログ送信回路と前記アナログ受信回路とを切り替えて時分割複信での通信を実現する送受信切替スイッチと、
無線空間に加えて前記アナログ送信回路および前記アナログ受信回路を含む各通信経路の伝送路特性を測定する伝送路測定部と、
前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させるための補正係数を、前記伝送路測定部が測定した伝送路特性と、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させた場合の前記補正係数を前記伝送路特性の式にて示す関係式とに基づいて算出する補正係数計算部と、
前記補正係数計算部が算出した前記補正係数に基づいて、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させる補正を行う補正回路と、
を具備することを特徴とする通信装置。 An analog transmission circuit and an analog reception circuit in each of the plurality of antennas;
A transmission / reception selector switch for switching between the analog transmission circuit and the analog reception circuit to realize communication in time division duplex;
A transmission path measurement unit for measuring transmission path characteristics of each communication path including the analog transmission circuit and the analog reception circuit in addition to a wireless space;
Correction coefficient for matching the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit, the transmission path characteristics measured by the transmission path measurement unit, the characteristics of the analog transmission circuit, and the characteristics of the analog reception circuit A correction coefficient calculation unit that calculates the correction coefficient based on the relational expression shown by the equation of the transmission path characteristics,
Based on the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation unit, a correction circuit that performs correction to match the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit;
A communication apparatus comprising:
前記アナログ送信回路と前記アナログ受信回路とを切り替えて時分割複信での通信を実現する送受信切替スイッチと、
無線空間に加えて前記アナログ送信回路および前記アナログ受信回路を含む各通信経路の伝送路特性を測定する伝送路測定部と、
前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させるための補正係数を、前記伝送路測定部が測定した伝送路特性と、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させた場合の前記補正係数を前記伝送路特性の式にて示す関係式とに基づいて算出する補正係数計算部と、
前記補正係数計算部が算出した前記補正係数に基づいて、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させる補正を行う補正回路と、
を具備する通信装置を複数具備することを特徴とする通信システム。 An analog transmission circuit and an analog reception circuit in each of the plurality of antennas;
A transmission / reception selector switch for switching between the analog transmission circuit and the analog reception circuit to realize communication in time division duplex;
A transmission path measurement unit for measuring transmission path characteristics of each communication path including the analog transmission circuit and the analog reception circuit in addition to a wireless space;
Correction coefficient for matching the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit, the transmission path characteristics measured by the transmission path measurement unit, the characteristics of the analog transmission circuit, and the characteristics of the analog reception circuit A correction coefficient calculation unit that calculates the correction coefficient based on the relational expression shown by the equation of the transmission path characteristics,
Based on the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation unit, a correction circuit that performs correction to match the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit;
A communication system comprising a plurality of communication devices including
前記アナログ送信回路と前記アナログ受信回路とを切り替えて時分割複信での通信を実現する送受信切替スイッチと、
を具備する通信装置の送受信特性較正方法であって、
無線空間に加えて前記アナログ送信回路および前記アナログ受信回路を含む各通信経路の伝送路特性を測定する伝送路測定ステップと、
前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させるための補正係数を、前記伝送路測定ステップにて測定した伝送路特性と、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させた場合の前記補正係数を前記伝送路特性の式にて示す関係式とに基づいて算出する補正係数計算ステップと、
前記補正係数計算ステップにて算出した前記補正係数に基づいて、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させる補正を行う補正ステップと、
を具備することを特徴とする送受信特性較正方法。 An analog transmission circuit and an analog reception circuit in each of the plurality of antennas;
A transmission / reception selector switch for switching between the analog transmission circuit and the analog reception circuit to realize communication in time division duplex;
A transmission / reception characteristic calibration method for a communication device comprising:
A transmission path measuring step for measuring transmission path characteristics of each communication path including the analog transmission circuit and the analog reception circuit in addition to a wireless space;
Correction coefficient for matching the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit, the transmission path characteristics measured in the transmission path measurement step, the characteristics of the analog transmission circuit, and the characteristics of the analog reception circuit And a correction coefficient calculation step for calculating the correction coefficient based on the relational expression shown by the equation of the transmission path characteristic when
Based on the correction coefficient calculated in the correction coefficient calculation step, a correction step for performing correction to match the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit;
A transmission / reception characteristic calibration method comprising:
前記アナログ送信回路と前記アナログ受信回路とを切り替えて時分割複信での通信を実現する送受信切替スイッチと、
を具備する通信装置の送受信特性を較正するコンピュータに、
無線空間に加えて前記アナログ送信回路および前記アナログ受信回路を含む各通信経路の伝送路特性を測定する伝送路測定ステップと、
前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させるための補正係数を、前記伝送路測定ステップにて測定した伝送路特性と、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させた場合の前記補正係数を前記伝送路特性の式にて示す関係式とに基づいて算出する補正係数計算ステップと、
前記補正係数計算ステップにて算出した前記補正係数に基づいて、前記アナログ送信回路の特性と前記アナログ受信回路の特性とを一致させる補正を行う補正ステップと、
を実行させるためのプログラム。
An analog transmission circuit and an analog reception circuit in each of the plurality of antennas;
A transmission / reception selector switch for switching between the analog transmission circuit and the analog reception circuit to realize communication in time division duplex;
A computer for calibrating transmission / reception characteristics of a communication device comprising:
A transmission path measuring step for measuring transmission path characteristics of each communication path including the analog transmission circuit and the analog reception circuit in addition to a wireless space;
Correction coefficient for matching the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit, the transmission path characteristics measured in the transmission path measurement step, the characteristics of the analog transmission circuit, and the characteristics of the analog reception circuit And a correction coefficient calculation step for calculating the correction coefficient based on the relational expression shown by the equation of the transmission path characteristic when
Based on the correction coefficient calculated in the correction coefficient calculation step, a correction step for performing correction to match the characteristics of the analog transmission circuit and the characteristics of the analog reception circuit;
A program for running
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012087633A JP2013219505A (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Communication device, communication system, transmission and reception characteristics calibration method and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012087633A JP2013219505A (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Communication device, communication system, transmission and reception characteristics calibration method and program |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013219505A true JP2013219505A (en) | 2013-10-24 |
Family
ID=49591165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012087633A Pending JP2013219505A (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Communication device, communication system, transmission and reception characteristics calibration method and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013219505A (en) |
-
2012
- 2012-04-06 JP JP2012087633A patent/JP2013219505A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5126224B2 (en) | Wireless communication apparatus and wireless communication method | |
JP4845640B2 (en) | Wireless communication system and wireless communication method | |
KR101879382B1 (en) | System, method and apparatus for mobile transmit diversity using symmetric phase difference | |
US6496140B1 (en) | Method for calibrating a smart-antenna array radio transceiver unit and calibrating system | |
EP2425545B1 (en) | Method and apparatus for multi-antenna uplink transmission | |
CN101351972B (en) | Antenna array calibration method for wireless communication network and wireless communication system | |
JP5367843B2 (en) | Radio signal processing apparatus and radio apparatus | |
KR20070032548A (en) | Apparatus and method for calibrating channel in wireless communication system using multiple antennas | |
KR20120125522A (en) | Method and system for uplink beamforming calibration in a multi-antenna wireless communication system | |
WO2014189129A1 (en) | Wireless communication apparatus and wireless communication method | |
JP4648015B2 (en) | Transmitting apparatus and transmitting method | |
US8249195B2 (en) | Wireless communication apparatus with a plurality of antenna elements | |
JP3932456B2 (en) | Received signal correction apparatus and method for mobile communication system | |
US20130044800A1 (en) | Wireless device and communication control program | |
JP2010114652A (en) | Radio communication device using array antenna, and phase correction method in calibration of array antenna | |
WO2000060698A1 (en) | Radio transmitter and transmission directivity adjusting method | |
JP2014060616A (en) | Communication device and signal detection method | |
US11750232B2 (en) | Hybrid GMP/equalizer digital self interference cancelation for MIMO transmitters | |
KR20200011711A (en) | Method and apparatus for i/q calibration | |
JP4447503B2 (en) | Communication device and calibration weight estimation method | |
JP2013219505A (en) | Communication device, communication system, transmission and reception characteristics calibration method and program | |
JP2002368664A (en) | Communication system and transmission array antenna calibration method therefor | |
CN115515153A (en) | Method and related apparatus for channel phase correction | |
US8868124B2 (en) | Frequency domain equalizer for a beamformed system | |
US10608717B2 (en) | Transmission control device, radiocommunication system, and calibration method |