JP2015037231A - 基地局装置、およびキャリブレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のアンテナ素子を用いる場合に、処理時間の増大を抑えて適切にキャリブレーションを行う。【解決手段】 基地局装置は、複数のアンテナ素子と、前記各アンテナ素子に対応するモニタポートから参照信号を含む下りリンク送信信号を合成受信する合成部と、前記合成受信された信号から前記アンテナ素子ごとの前記参照信号のチャネル推定を行うチャネル推定部と、前記チャネル推定の結果から、前記各アンテナ素子に適用するキャリブレーション用の補正値を算出するキャリブレーション制御部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、無線基地局装置と、アレーアンテナのキャリブレーション方法に関する。

高速・大容量の無線通信の発展にともない、今後、アクティブアンテナシステム（ＡＡＳ：Active Antenna System）やMassive-MIMOのような多ブランチのアンテナ構成が主流になると予想される。多ブランチのアンテナ構成では、各アンテナ素子に対して個別のＲＦ送受信回路を接続し、アンテナ素子ごとにアンテナポートを設定することができる。あるいは複数のアンテナ素子を組み合わせたグループ単位でアンテナポートを構成することもできる。

このようなアンテナを用いてオープンループ型の通信を行う場合、ブランチ間の位相をそろえるキャリブレーションを行う必要がある。キャリブレーションが適切でなされていないと、指向性の合成制御に影響して基地局のカバレッジが変化してしまう。ＲＦ回路の特性等によってもブランチ間の位相は変化していくため、随時キャリブレーションを行なう必要がある。

これまでのキャリブレーション方法は一般的に既知の参照信号を用いているが、キャリブレーション用に特別な信号を生成する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この文献では、実際の下りリンク送信信号を参照信号として用い、各アンテナブランチを順次切り換えて下りリンク送信信号をモニタし、ＲＦ送信回路の増幅器の送信出力レベルが変動するたびにキャリブレーションを行うことも提案されている。

特開２００５−３４８２３５号公報

今後、アンテナ素子数の増加にともない、キャリブレーションに要する時間の増大が予想される。キャリブレーションにかかる時間が増大すると、キャリブレーション時に通信システムの中断あるいは通信帯域の制限が発生する。

また、従来のキャリブレーション法は、アンテナ素子がアンテナポート（アンテナブランチ）に対応することが前提となっている。今後、方式、ランク、ユーザ多重数といった通信タイプに応じて、アンテナ素子単体をアンテナポートとして用いる、あるいはアンテナ素子をグループ化してアンテナポートとして用いることが考えられ、既存の通信システムの参照信号をそのまま用いるだけでは、適切なキャリブレーションを行うことができない。

そこで、本発明は、アンテナ素子に対応してポートが設定される場合だけではなく、複数のアンテナ素子でアンテナポートを構成する場合にも、処理時間の増大を抑えて適切にキャリブレーションを行う構成と手法を提案する。

ひとつの態様として、基地局装置は、
複数のアンテナ素子と、
前記各アンテナ素子に対応するモニタポートから、参照信号を含む下りリンク送信信号を合成受信する合成部と、
前記合成受信された信号から、前記アンテナ素子ごとの前記参照信号のチャネル推定を行うチャネル推定部と、
前記チャネル推定の結果から、前記各アンテナ素子に適用するキャリブレーション用の補正値を算出するキャリブレーション制御部と、
を有する。

ひとつの構成例として、基地局装置は、１又は複数の前記アンテナ素子で構成されるアンテナポートを複数有し、前記キャリブレーション制御部は、前記各アンテナポートを構成する前記アンテナ素子ごとに位相差を付加して、前記参照信号の前記チャネル推定の結果が最大になるときの位相量を決定し、前記位相量に基づいて、前記各アンテナポートに適用するキャリブレーション用の補正値を算出する。

別の構成例として、基地局装置は、１又は複数の前記アンテナ素子で構成されるアンテナポートを複数有し、前記キャリブレーション制御部は、前記各アンテナポートを構成する前記アンテナ素子ごとにランダムな位相差を複数回繰り返して付加し、前記ランダムな位相差を付加したときの位相量と、対応するチャネル推定値との関係から、前記各アンテナ素子の現在の位相状態を決定し、前記現在の位相状態から前記各アンテナポートに適用するキャリブレーション用の補正値を算出する。

アンテナ素子数が増大する場合でも、既存の参照信号を用いて、演算処理量の増大を抑制しつつ適正なキャリブレーションを行うことができる。

複数のアンテナ素子でアンテナポートを構成する場合でも、既存の参照信号を用いてアンテナ素子間およびアンテナポート間のキャリブレーションを行うことができる。

第１実施形態の基地局装置の概略構成図である。 第１実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。 第２実施形態の基地局装置の概略構成図である。 第２実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。 複数のアンテナ素子でアンテナポートを構成する例を示す図である。 第３実施形態の基地局装置の概略構成図である。 第３実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。 第４実施形態の基地局装置の概略構成図である。 第４実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。 第５実施形態の基地局装置の概略構成図である。 第５実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。 第６実施形態の基地局装置の概略構成図である。 第６実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。 第７実施形態の基地局装置の概略構成図である。 第６実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。 第７実施形態の基地局装置の概略構成図である。 第７実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の基地局装置１の概略構成図である。基地局装置１は、複数のアンテナ部１１−１〜１１−ｍ（適宜、「アンテナ部１１」と総称する）と、各アンテナ部１１に対応して設けられたモニタ部１５−１〜１１−ｍ（適宜、「モニタ部１５」と総称する）と、各モニタ部１５の出力に基づいてアンテナ部１１のキャリブレーションを行うキャリブレーション系列を有する。各アンテナ部１１は、アンテナ素子に対応する。

第１実施形態では、キャリブレーション用に既存の参照信号を用いる。参照信号は、たとえばチャネル状態測定用のＣＳＩ−ＲＳ（channel State Information Reference Signal）である。ＣＳＩ−ＲＳは、アンテナ素子間またはアンテナポート間で直交化されているのが望ましい。

キャリブレーション系列において、合成部１６は、各モニタ部１５でモニタされる下りリンク送信信号を同相で合成受信する。合成受信された下りリンク信号は、下りリンク信号だけを通過させるフィルタ１７を経て、減衰部１８で受信系のダイナミックレンジまで減衰され、ＲＦ受信回路１９でベースバンドに周波数変換される。サイクリックプレフィクスの除去後にＦＦＴ部２０で高速フーリエ変換を受けた下りリンク信号は、参照信号分離部２１に供給される。下りリンク信号から参照信号が分離され、チャネル推定部２２でのチャネル推定に用いられる。チャネル推定部２２でアンテナ部１１ごとのチャネル推定がなされ、各アンテナ部１１のチャネル推定値がキャリブレーション制御部２３に入力される。

キャリブレーション制御部２３は、各チャネル推定値から、各アンテナ部１１に対するキャリブレーションのための位相と振幅の補正値を計算する。この補正値をキャリブレーション値とする。キャリブレーション値はアンテナ素子／ポート制御部４０に供給され、各アンテナ部１１の位相、振幅が調整される。

送信用の参照信号は、チャネル符合化及びデータ変調を受けた送信データとともにサブキャリアマッピング部３２に入力され、参照信号がアンテナ部１１の間で互いに直交するようにサブキャリアとＯＦＤＭシンボルへのマッピングがなされる。アンテナ部１１間での参照信号の直交化は直交符号を用いて行なわれてもよい。

サブキャリアにマッピングされ、プリコーディング乗算部３３でプリコーディングウエイトが乗算された送信信号は、アンテナ素子／ポート制御部４０でキャリブレーション値が適用された後、対応する送信系列に分配される。各送信系列で、ＩＦＦＴ部１２による逆フーリエ変換後にサイクリックプレフィクスが付加され、ＲＦ送信回路１３で無線周波数に変換され、デュプレクサ１４から対応するアンテナ部１１に出力される。アンテナ部１１への出力信号の一部が、モニタ部１５から合成部１６に出力される。

上りリンクについては、各アンテナ部１１で受信された信号はＲＦ受信回路３１−１〜３１−ｍに入力され、図示はしないが、サイクリックプレフィクスの除去、高速フーリエ変換等を経て信号分離部２５に入力される。チャネル推定部２６でデータチャネル推定用の参照信号を用いたデータチャネルの推定と、制御チャネル推定用の参照信号を用いた制御チャネルの推定がなされる。データ復調部２７はデータチャネル推定値を用いてデータチャネルを復調し、受信データを出力する。制御チャネル復調部２８は制御チャネル推定値を用いて制御チャネルを復調する。ＣＳＩ情報更新部２９は、復調された制御チャネルからチャネル状態情報（ＣＳＩ）を取り出して更新する。アンテナポート構成決定部３０は、チャネル状態情報に基づいてアンテナ部１１をそれぞれ個別のアンテナポートとして構成する、あるいは複数のアンテナ部１１をグループ分けしてグループごとにアンテナポートとして構成する、などアンテナ構成の制御を行う。第１実施形態では、たとえば、アンテナ部１１がそれぞれ個別のアンテナポートに対応する状態に制御されている。アンテナポート構成決定部３０はＣＳＩに基づきプリコーディングベクトルを決定して、プリコーディングウエイト制御部３１に供給する。

図２は、図１の基地局装置１で行われるキャリブレーション方法のフローチャートである。基地局装置１は、通常の通信状態を続けている（Ｓ１０２）。したがって、送信データとＣＳＩ−ＲＳのサブキャリアへのマッピングや、下り送信信号の合成、各アンテナ部１１への分配などが行われている。また、各アンテナ部１１はアンテナ素子に対応するとともに、アンテナポートに対応する。

各アンテナ部（アンテナ素子）１１から下りリンク信号を送信するとともに、アンテナ部１１ごとに設けられたモニタ部（モニタポート）１５からの下りリンク信号を、合成部１６にて同相で合成受信し、下り信号のみを通すフィルタを通し、受信系のダイナミックレンジまで減衰させる（Ｓ１０３）。

その後、受信した信号からアンテナ素子１１ごとのＣＳＩ−ＲＳのチャネルを推定する（Ｓ１０３）。

キャリブレーション値制御部２３で、チャネル推定値に基づいて、アンテナ部１１−１〜１１−ｍを校正するための位相・振幅の補正値をキャリブレーション値として計算し、アンテナ素子／ポート制御部４０でキャリブレーション値を適用する（Ｓ１０４）。

第１実施形態では、既存の参照信号をキャリブレーション用に用い、各モニタポートからの下りリンク信号を同相で合成受信し、アンテナ素子ごとの参照信号のチャネル推定値に基づいてキャリブレーション値を決定する。したがって、アンテナ素子の数が増えた場合でも、演算量の増大を抑制して適切にキャリブレーションをすることができる。
＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態の基地局装置２の概略構成図である。第１実施形態の基地局装置１と同じ構成要素については同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

第２実施形態の基地局装置２は、アンテナ部１１−１〜１１−ｍのほかに、キャリブレーション用アンテナ部４１を有する。キャリブレーション用アンテナ部４１は、各アンテナ部１１から放射された放射電界を受信する。この場合、各アンテナ部１１とキャリブレーションアンテナ部４１の間のチャネル情報をあらかじめ測定しておく。

キャリブレーション用アンテナ部４１で受信された下りリンク信号は、下り信号のみを通すフィルタ１７を通過し、減衰部１８で減衰されてＲＦ受信回路１９に入力される。参照信号分離部２１は、ベースバンド帯に変換され、ＦＦＴ部２０で高速フーリエ変換を受けた下りリンク信号から、参照信号を検出する。参照信号はたとえばＣＳＩ−ＲＳでありアンテナ部１１間で直交化されているのが望ましい。

チャネル推定部２２は、検出された参照信号に基づいて、アンテナ部１１ごとにチャネル推定を行う。キャリブレーション制御部２３は、チャネル推定部２２の出力に基づいて位相振幅を補正するためのキャリブレーション値を算出する。算出されたキャリブレーション値はアンテナ素子／ポート制御部４０に供給され、各ＲＦ送信系列に供給される下りリンク信号の位相振幅が制御される。

図４は、第２実施形態のキャリブレーション方法のフローチャートである。まず、あらかじめ各アンテナ素子（アンテナ部）１１−１〜１１−ｍとキャリブレーション用アンテナ部４１の間のチャネル情報を測定しておく（Ｓ２０１）。基地局装置２は、通常の通信状態を続けている（Ｓ２０２）。サブキャリアにマッピングされ、プリコーディングウエイトが乗算された下りリンク信号を各アンテナ部１１から送信し、キャリブレーション用アンテナ部４１で受信し、下り信号のみを通すフィルタを通し、受信系のダイナミックレンジまで減衰させる（Ｓ２０３）。

受信した信号からアンテナ部１１ごとの参照信号（たとえばＣＳＩ−ＲＳ）のチャネルを推定する（Ｓ２０４）。キャリブレーション制御部２３にて、各チャネル推定値から対応するアンテナ部１１に対するキャリブレーションのための位相震幅の補正値をキャリブレーション値として計算し、アンテナ素子／ポート制御部４０にて、アンテナ部１１ごとの下りリンク信号にキャリブレーション値を適用する（Ｓ２０４）。

第２実施形態は、アンテナ実装状態でのすべての影響を考慮するので、より精密なキャリブレーションが可能になる。
＜第３実施形態＞
図５−７は、第３実施形態のキャリブレーションを説明する図である。第３実施形態では、アンテナポートに複数のアンテナ部１１（アンテナ素子）が割り当てられる場合、すなわち複数のアンテナ部１１（アンテナ素子）で１つのアンテナポートを構成する場合にも適用可能なキャリブレーション法を提供する。

図５に示すように、複数のアンテナ素子を適宜グループ化してアンテナポートとすることで、通信環境、アンテナ相関、方式、ユーザ多重数、ランクなどに応じて適切なアンテナ構成を採用することが考えられる。

たとえば、図５で１６×２×２偏波のアンテナを用いる場合、アンテナ素子＃１〜＃４の水平偏波及び垂直偏波でアンテナポート＃１を構成する。以下同様に、４つのアンテナ素子の水平偏波と垂直偏波でグループを構成することで、８つのアンテナポート（ポート＃１〜＃８）を構成する。このアンテナポート構成は一例であって、他のグルーピング方法により異なるアンテナポート構成とすることができる。この場合、アンテナポート間のキャリブレーションの他、同じアンテナグループ内でのアンテナ素子間でのキャリブレーションが必要である。

図６は、第３実施形態の基地局装置３の概略構成図である。第１実施形態及び第２実施形態の基地局装置１、２と同じ構成要素には同じ符号をつけて重複する説明を省略する。

基地局装置３は、各モニタ部１５−１〜１５−ｍの出力を順次切り替える切り替え部５１と、アンテナ部１１−１〜１１−ｍごとの参照信号のチャネル推定を行うチャネル推定部２２と、アンテナ部１１ごとのチャネル推定値を保存するメモリ５２を有する。モニタ部１５の出力の切り替えと、チャネル推定値のメモリ５２への保存については後述する。

また、基地局装置３は、メモリに保存された各チャネル推定値から各アンテナ部１１に対するキャリブレーション値を算出するキャリブレーション制御部５３と、各アンテナ部１１に供給される送信信号にキャリブレーション値を適用するアンテナ素子／ポート制御部４０を有する。キャリブレーション値制御部５３は、各アンテナ部１１に対するキャリブレーションのための位相振幅の補正値を、メモリに保存された各チャネル推定値から合成して計算する補正値合成計算部５４を有する。アンテナ素子／ポート制御部４０は、キャリブレーション値を適用するとともに、アンテナ部１１をアンテナポート構成決定部３０により決定されたアンテナ構成にしたがって、グループ化する。

図７は、基地局装置３における制御フローを示す。まず、システムは通常の通信状態を続けている（Ｓ３０１）。切り替え部５１にて、アンテナポートに割り当てられたアンテナ素子（アンテナ部）１１ごとにモニタ部１５の出力を切り替えながら、フィルタ１７によるフィルタリングと、減衰部１８による減衰を経て、アンテナ部１１ごとの参照信号のチャネル推定値をメモリ５２に保存する（Ｓ３０２）。

このとき、アンテナポート間で互いに対応するアンテナ素子を順次切り替える。たとえば、図５を参照すると、ポート＃１のアンテナ素子＃１、ポート＃２のアンテナ素子＃１に対応する素子（素子＃５）、ポート＃３のアンテナ素子＃１に対応する素子（素子＃９）…と選択し、次に、ポート＃１のアンテナ素子＃２、ポート＃２のアンテナ素子＃２に対応する素子（素子＃６）、ポート＃３のアンテナ素子２に対応する素子（素子＃１０）…というように、アンテナポート間で対応するアンテナ素子を順次選択する。

図７に戻って、すべてのアンテナ素子（アンテナ部１１）について切り替えた後、メモリ５２からアンテナポート間で対応するアンテナ素子のチャネル推定値を読み出して合成し、補正値を計算する（Ｓ３０３）。たとえば、各アンテナポートの１番目のアンテナ素子のチャネル推定値を読み出して合成し、各ポートの１番目のアンテナ素子ための補正値を計算する。次に、各アンテナポートの２番目のアンテナ素子のチャネル推定値を読み出して合成し、各ポートの２羽番目のアンテナ素子のための補正値を計算する。以下同様にして、各ポートの最後のアンテナ素子のための補正値を計算する。

第３実施形態は、複数のアンテナ素子をグループ化してアンテナポートを構成する場合でも、効率的にアンテナポート間のキャリブレーションを行うことができる。
＜第４実施形態＞
第４実施形態のキャリブレーション法も、アンテナポートに複数のアンテナ素子（アンテナ部１１）が割り当てられる場合のキャリブレーションに適用可能である。

図８は、第４実施形態の基地局装置４の概略構成図である。第１実施形態〜第３実施形態の基地局装置１〜３と同じ構成要素には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

基地局装置４において、キャリブレーション値制御部６３は、位相差付加制御部６４を有する。位相差付加制御部６４は、アンテナポートを構成するアンテナ素子（アンテナ部１１）ごとに位相差を付加し、チャネル推定値が最大になるところの位相量を決定する。これをアンテナポートごとに行う。メモリ６２は、チャネル推定値を最大にする位相差を記憶する。

位相差が与えられた下りリンク信号は、各アンテナ部１１−１〜１１−ｍに対応してアンテナ端に設けられたモニタ部１５−１〜１５−ｍでモニタされ、合成部１６にて同相で合成受信される。フィルタ１７でのフィルタリング、減衰部１８での減衰、ＲＦ受信回路１９での周波数変換、ＦＦＴ部２０でのフーリエ変換などを経た下りリンク信号から参照信号が分離され、チャネル推定部２２でアンテナ部１１ごとに参照信号のチャネルが推定される。

キャリブレーション値制御部６３の位相差付加制御部６４からアンテナ素子／ポート制御部４０に、順次異なる位相差が入力され。チャネル推定部２２は、アンテナ部１１ごとに各位相量でのチャネル推定値を算出する。

キャリブレーション値制御部６３は、チャネル推定値が最大となったときの位相量をメモリ６２に記憶する。すべてのアンテナポートで、チャネル推定値を最大とする位相量が決定されたところで、各アンテナポートのためのキャリブレーション値が決定される。決定されたキャリブレーション値は、アンテナ素子／ポート部４０に供給される。

図９は、基地局４における制御フローを示す。まず、システムは通常の通信状態を続けている（Ｓ４０１）。各モニタ部１５−１〜１５−ｍからの下りリンク信号を、同相で合成受信し、下りリンク信号だけを通すフィルタでフィルタリングし、受信系のダイナミックレンジまで減衰させる（Ｓ４０２）。受信した信号からアンテナ素子ごとの参照信号（ＣＳＩ−ＲＳなど）のチャネルを推定する。

キャリブレーション値制御部６３でアンテナポートを構成するアンテナ素子ごとに１ポートずつ位相差を付加する（Ｓ４０４）。チャネル推定値を最大とする位相差が求められるまでＳ４０２−Ｓ４０４を繰り返し、チャネル推定値を最大にする位相量をメモリに記憶する（Ｓ４０５）。各アンテナポートで、Ｓ４０４とＳ４０５を並行して行い、すべてのアンテナポートの位相量を決定する（Ｓ４０６）。アンテナ素子／ポート制御部４０にて、決定されたキャリブレーション値（位相振幅の補正値）を適用する（Ｓ４０７）。

第４実施形態では、位相差を与えることでアンテナポートごとに各アンテナ素子のチャネル推定値を最大とする位相量に校正することが可能になる。また、位相差を与えることでアンテナポートを構成するアンテナ素子間の参照信号を区別することができる。
＜第５実施形態＞
第５実施形態のキャリブレーション法も、アンテナポートに複数のアンテナ素子（アンテナ部１１）が割り当てられる場合のキャリブレーションに適用可能である。第４実施形態では、アンテナポートを構成するアンテナ素子間に位相差を与え、チャネル推定値を最大とする位相量を求めた。第５実施形態ではアンテナポートを校正するアンテナ素子に対してランダムな位相差を与える。

図１０は、第５実施形態の基地局装置５の概略構成図である。第１実施形態〜第４実施形態の基地局装置１〜４と同じ構成要素には同じ符号を付けて重複する説明を省略する。

基地局装置５において、キャリブレーション値制御部７３は、ランダム位相差発生部７４と、位相量推定部７５を有する。ランダム位相差発生部７４は、各アンテナポートを構成するアンテナ素子にランダムに位相差を付加して、その位相量をメモリ７２に記憶しておく。

ランダムな位相差が与えられた下りリンク信号は、各アンテナ部１１−１〜１１−ｍに対応してアンテナ端に設けられたモニタ部１５−１〜１５−ｍでモニタされ、合成部１６にて同相で合成受信される。フィルタ１７でのフィルタリング、減衰部１８での減衰、ＲＦ受信回路１９での周波数変換、ＦＦＴ部２０でのフーリエ変換などを経た下りリンク信号から参照信号が分離され、チャネル推定部２２でアンテナ部１１ごとに参照信号のチャネルが推定される。ランダムな位相差の付加と、その位相量でのチャネル推定は、繰り返し行われる。

キャリブレーション値制御部７３の位相量推定部７５は、複数の位相量とチャネル推定値との関係から、アンテナポートごとに各アンテナ素子（アンテナ部１１）の現在の位相量を推定し、推定された位相量に基づいて、アンテナ素子／ポート制御部４０に適用するキャリブレーション値を決定する。

図１１は、基地局５における制御フローを示す。まず、システムは通常の通信状態を続けている（Ｓ５０１）。各モニタ部１５−１〜１５−ｍからの下りリンク信号を、同相で合成受信し、下りリンク信号だけを通すフィルタでフィルタリングし、受信系のダイナミックレンジまで減衰させる（Ｓ５０２）。受信した信号からアンテナ素子ごとの参照信号（ＣＳＩ−ＲＳなど）のチャネルを推定する。

キャリブレーション値制御部７３で、アンテナポートを構成するアンテナ素子に対してランダムに位相差を付加し、その位相量をメモリ７２に記憶する（Ｓ５０４）。Ｓ５０２〜Ｓ５０４を複数回、繰り返す（Ｓ５０５）。

キャリブレーション値制御部７３で、複数の位相量とチャネル推定値との関係から、現在の位相量を推定する（Ｓ５０６）。Ｓ５０２〜Ｓ５０５を各アンテナポートについて並行して行い、アンテナポートのキャリブレーション値を決定する（Ｓ５０７）。アンテナ素子／ポート制御部４０でキャリブレーション値を適用する（Ｓ５０８）。

第５実施形態では、アンテナポートを構成するアンテナ素子間にランダム位相差を与えることで、アンテナポートごとに各アンテナ素子のキャリブレーション値を決定することができる。また、ランダムな位相差を与えることでアンテナポートを構成するアンテナ素子間の参照信号を区別することができる。
＜第６実施形態＞
第６実施形態では、各アンテナ部１１−１〜１１−ｍに対応してアンテナ端に設けられたモニタ部１５−１〜１５−ｍの出力の切り替え方法を制御することで、効率良くキャリブレーションを行う。各アンテナ部１１はアンテナ素子に対応し、アンテナ素子ごとにアンテナポートが設定される場合を考える。

図１２は、第６実施形態の基地局装置６の概略構成図である。第１実施形態〜第５実施形態の基地局装置１〜５と同じ構成要素には同じ符号をつけ、重複する説明を省略する。

基地局装置６は、モニタ部１５−１〜１５−ｍの出力を２つ選択して切り替える切り替え部８１と、選択された出力に応じて設けられる２系列の受信系と、チャネル推定部２２と、キャリブレーション制御部８３を有する。

切り替え部８１は、基準となるアンテナ部１１に対応するモニタ部１５の出力と、他のアンテナ部１１に対応するモニタ部１５の出力を選択し、他のアンテナ部１１に対応するモニタ部１５の出力を順次切り替える。これにより、すべてのアンテナ部１１から送出される下りリンク信号の位相振幅について、同じ基準アンテナとの関係でモニタすることができる。

選択された２つのモニタ出力に対応して、ＲＦ受信回路１９−１、１９−２、ＦＦＴ部２０−１、２０−２、参照信号分離部２１−１、２１−２が配置される。チャネル推定部２２は、現在着目しているアンテナ部１１の参照信号のチャネル推定を行う。キャリブレーション値制御部８３は、基準となるアンテナ部１１との関係で、他のアンテナ部のキャリブレーション値を決定する。

図１３は、基地局装置６における制御フローを示す。まず、システムは通常の通信状態を続けている（Ｓ６０１）。モニタ部１５−１〜１５−ｍからの下りリンク信号のうち、基準となるアンテナ部１１に対応するモニタ部１５の出力と、他のアンテナ部１１に対応するモニタ部１５の出力を選択して、切り替える（Ｓ６０２）。

選択された２つのモニタ部１５からの下りリンク信号を、下り信号のみを通すフィルタを通して、受信系のダイナミックレンジまで減衰させる（Ｓ６０３）。

受信した信号から、選択されているアンテナポート（アンテナ部１１）ごとの参照信号（ＣＳＩ−ＲＳなど）のチャネルを推定する（Ｓ６０４）。

キャリブレーション値制御部８３は、各チャネル推定値から着目しているアンテナポート（アンテナ部１１）に対するキャリブレーション用の補正値を決定する（Ｓ６０５）。キャリブレーション値制御部８３は、基準となるアンテナ部１１と組み合わせる他のアンテナ部１１があるか否かを判断し（Ｓ６０７）、他のすべてのアンテナ部１１が選択されるまで、Ｓ６０２からＳ６０５を繰り返す。すべてのアンテナ部１１のキャリブレーション値が決定されると、アンテナ素子／ポート制御部４０にて、キャリブレーション値が適用される（Ｓ６０７）。

第６実施形態では、基準となるアンテナ部１１と他のアンテナ部との組合せを順次切り替えてチャネル推定を行うことで、アンテナ部１１の数が増大する場合でも効率的にキャリブレーションを行うことができる。
＜第７実施形態＞
第７実施形態では、送信データが送られないタイミングで、アンテナ間で互いに直交する既知の参照信号を送信し、参照信号に基づいてキャリブレーション値を算出する。

図１４は、第７実施形態の基地局装置７の概略構成図である。基地局装置７は、無送信タイミング検出部９１と、各アンテナ部１１に対応して設けられるモニタ部９２−１〜９２−ｍを有する。無送信タイミング検出部９１は、送信データが送られないタイミングを検出し、検出結果に基づいて、モニタ部９２−１〜９２−ｍに切り替え信号を供給する。モニタ部９２−１〜９２−ｍは、切り替え信号に基づいて、下りリンク信号の出力先をアンテナ部１１−１〜１１−ｍからキャリブレーション受信系に切り替える。

各モニタ部９２−１〜９２−ｍの出力は切り替え部９６に接続される。切り替え部９６は、無送信タイミング検出部９１からの切り替え信号に同期して、第６実施形態と同様に、基準となるアンテナ部１１に対応するモニタ部９２の出力と、他の１つのアンテナ部１１に対応するモニタ部９２の出力との組を選択する。選択された２つの出力は、フィルタ１７へ供給される。

選択された２つの出力は、下り信号のみを通すフィルタ１７を通過し、減衰部１８で受信系のダイナミックレンジに減衰される。各出力は、ＲＦ受信回路１９−１、１９−２、ＦＦＴ部２０−１、２０−２、参照信号分離部２１−１、２１−２を経て、チャンネル推定部２２にて、対応するアンテナ部１１の参照信号のチャネルが推定される。切り替え部９４におけるアンテナ部１１の選択・切り替えと、チャネル推定部２２における対応するアンテナ部１１の参照信号のチャネル推定は、送信データが送られないタイミング内で繰り返される。

キャリブレーション値制御部９３は、チャネル推定部２２の出力に基づいて、各アンテナ部１１（アンテナ素子またはアンテナポート）のキャリブレーションのための位相振幅の補正値を決定し、キャリブレーション値としてアンテナ素子／ポート制御部４０に供給する。

図１５は、基地局装置７における制御フローを示す。まず、システムは通常の通信状態を続けている（Ｓ７０１）。無送信タイミング制御部９１にて、送信データが送られないタイミングを検出し、検出されたタイミングで、すべてのアンテナ部１１（アンテナポート）から通常の送信データのリソース位置で、時間、周波数、またはコードで直交する既知の参照信号を送信する（Ｓ７０２）。

検出されたタイミングで、無送信タイミング検出部９１から各モニタ部９２−１〜９２−ｍに切り替え信号が送られ、各モニタ部９２−１〜９２−ｍは切り替え信号に基づいて下りリンク信号をモニタし、モニタ結果をキャリブレーション系へと出力する（Ｓ７０３）。

切り替え８１は、無送信タイミング検出部９１からの切り替え信号に基づいて、各モニタ部９２−１〜９２−ｍの出力のうち、基準となるアンテナ部１１に対応するモニタ部９２の出力と、他の１のアンテナ部１１に対応するモニタ部９２の出力を選択する（Ｓ７０４）。選択されたモニタ部９２からの下りリンク信号について、下りリンク信号のみを通すフィルタリングを行い、受信系のダイナミックレンジまで減衰させる（Ｓ７０５）。ＲＦ受信回路１９−１、１９−２で受信した信号から、選択されているアンテナ部１１ごとの既知の参照信号のチャネルを推定する（Ｓ７０６）。送信データが送られないタイミングの期間内で、Ｓ７０４〜Ｓ７０６を繰り返す（Ｓ７０７）。

キャリブレーション値制御部９３は、選択されている２つのチャネルの推定値から対応するアンテナ部１１に対するキャリブレーションのための位相振幅の補正値を決定する（Ｓ７０８）。アンテナ素子／ポート制御部４０にて、位相振幅の補正値であるキャリブレーション値を適用する（Ｓ７０９）。

第７実施形態では、送信データのない区間にアンテナ間で互いに直交する参照信号を送信し、選択された２つのアンテナ部１１ごとに参照信号が検出されチャネル推定が行なわれるので、効率よく位相振幅の比較をすることができる。

第７実施形態の無送信タイミングの検出は、第６実施形態の構成、手法だけではなく、第３実施形態の構成、手法にも適用可能である。また、第１、第２、第４、第５実施形態の構成、手法と組み合わせてもよい。その場合は、無送信タイミング検出器９１からの切り替え信号に同期して合成受信し、各アンテナポート１１に対応するモニタ部９２の出力からチャネル推定を行って、キャリブレーション用の補正値を決定する。
＜第８実施形態＞
第８実施形態では、送信データがある場合でも、スケジューラによるスケジューリングを利用して、特定の時間スロットを利用してアンテナ間で互いに直交する既知の参照信号を送信し、参照信号に基づいてキャリブレーションを行う。

図１６は、第８実施形態の基地局装置８の概略構成図である。基地局装置８は、スケジューラ９５と、各アンテナ部１１に対応して設けられるモニタ部９２−１〜９２−ｍを有する。

スケジューラ９５は、ある時間スロットまたは周波数スロットで、すべてのアンテナ部１１（アンテナポート）から通常の送信データの位置に、時間、周波数、またはコードで直交する既知の参照信号が送信されるように割り当てを行う。

スケジューラ９５は、割り当てのタイミングでモニタ部９２−１〜９２−ｍにモニタタイミング信号を送る。モニタ部９２−１〜９２−ｍは、モニタタイミング信号に応じて、下りリンク信号のキャリブレーション受信系でのモニタリングを行う。

各モニタ部９２−１〜９２−ｍの出力は合成部９４に接続される。モニタ部９２は、スケジューラ９５からのモニタタイミング信号に同期して、第４，５実施形態と同様に、合成部１６は、各モニタ部１５で分岐される下りリンク送信信号を同相で合成受信する。合成受信された下りリンク信号は、下りリンク信号だけを通過させるフィルタ１７を経て、減衰部１８で受信系のダイナミックレンジまで減衰され、ＲＦ受信回路１９でベースバンドに周波数変換される。

各出力は、ＲＦ受信回路１９、ＦＦＴ部２０、参照信号分離部２１を経て、チャンネル推定部２２にて、対応するアンテナ部１１の参照信号のチャネルが推定される。

キャリブレーション値制御部９３は、チャネル推定部２２の出力に基づいて、各アンテナ部１１（アンテナ素子またはアンテナポート）のキャリブレーションのための位相振幅の補正値を決定し、キャリブレーション値としてアンテナ素子／ポート制御部４０に供給する。

図１７は、基地局装置８における制御フローを示す。まず、システムは通常の通信状態を続けている（Ｓ８０１）。スケジューラ９５にて、ある時間スロットですべてのポートから通常の送信データの位置に時間、周波数、またはコードで直交する既知の参照信号が送信されるようにスケジューリングを行う（Ｓ８０２）。

割り当てのタイミングで、スケジューラ９５から各モニタ部９２−１〜９２−ｍにモニタタイミング信号が送られ、各モニタ部９２−１〜９２−ｍは下りリンク信号の出力先を、アンテナ部１１からキャリブレーション系へと切り替える（Ｓ８０３）。

合成部８１は、スケジューラ９５からのモニタタイミング信号に同期して各モニタ部からの下りリンク送信信号を同相で合成受信する。合成受信された下りリンク信号を、下りリンク信号のみを通すフィルタリングを行い、受信系のダイナミックレンジまで減衰させる（Ｓ８０４）。ＲＦ受信回路１９−１、１９−２で受信した信号から、選択されているアンテナ部１１ごとの既知の参照信号のチャネルを推定する（Ｓ８０５）。

キャリブレーション値制御部９３は、各チャネル推定値から対応するアンテナ部１１に対するキャリブレーションのための位相振幅の補正値を決定する（Ｓ８０６）。アンテナ素子／ポート制御部４０にて、位相振幅の補正値であるキャリブレーション値を適用する（Ｓ８０７）。

第８実施形態では、スケジューラによりあらかじめユーザデータの送信と競合しない時間スロットあるいは周波数スロットにアンテナ間で直交する参照信号が割り当てられ、合成受信された信号からアンテナ部１１ごとに参照信号が検出されチャネル推定が行なわれるので、効率よく位相振幅の比較をすることができる。

第８実施形態の時間スロットあるいは周波数スロットの割り当ては、第１〜第６実施形態のいずれの構成、手法と組み合わせてもよい。

１，２，３，４，５，６，７，８ 基地局装置
１１−１〜１１−ｍ アンテナ部
１５−１〜１５−ｍ、９２−１〜９２−ｍ モニタ部
１６、９４ 合成部
１７ フィルタ
１８ 減衰部
１９ キャリブレーション系ＲＦ受信回路
２１ キャリブレーション系参照信号分離部
２２ キャリブレーション系チャネル推定部
２３，５３，６３，７３，８３，９３ キャリブレーション値制御部
３０ アンテナポート構成決定部
４０ アンテナ素子／ポート制御部
４１ キャリブレーション用アンテナ部
５１、８１、９４ 切り替え部
５２、６２、７２ メモリ
６４ 位相差付加制御部
７４ ランダム位相差発生部
７５ 位相量推定部
９１ 無送信タイミング検出部
９５ スケジューラ
９６ 切り替え部

Claims (10)

1. 複数のアンテナ素子と、
   前記各アンテナ素子に対応するモニタポートから、参照信号を含む下りリンク送信信号を合成受信する合成部と、
   前記合成受信された信号から、前記アンテナ素子ごとの前記参照信号のチャネル推定を行うチャネル推定部と、
   前記チャネル推定の結果から、前記各アンテナ素子に適用するキャリブレーション用の補正値を算出するキャリブレーション制御部と、
   を有する基地局装置。
2. １又は複数の前記アンテナ素子で構成されるアンテナポートを複数有し、
   前記キャリブレーション制御部は、前記各アンテナポートを構成する前記アンテナ素子ごとに位相差を付加して、前記参照信号の前記チャネル推定の結果が最大になるときの位相量を決定し、前記位相量に基づいて、前記各アンテナポートに適用するキャリブレーション用の補正値を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. １又は複数の前記アンテナ素子で構成されるアンテナポートを複数有し、
   前記キャリブレーション制御部は、前記各アンテナポートを構成する前記アンテナ素子ごとにランダムな位相差を複数回繰り返して付加し、前記ランダムな位相差を付加したときの位相量と、対応するチャネル推定値との関係から、前記各アンテナ素子の現在の位相状態を決定し、前記現在の位相状態から前記各アンテナポートに適用するキャリブレーション用の補正値を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
4. 前記参照信号を、ある時間スロットあるいは周波数スロットですべてのアンテナ素子またはすべてのアンテナポートから互いに直交して送信されるようにスケジューリングするスケジューラ、
   をさらに有し、
   前記モニタ部は、前記スケジューラの指定するタイミングで前記下りリンク信号をモニタする、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基地局装置。
5. ユーザデータが送信されないタイミングを検出するタイミング検出部、
   をさらに有し、
   前記モニタ部は、前記タイミング検出部からの切り替え信号に応じて、前記下りリンク信号を前記各アンテナ素子からキャリブレーション受信系へと切り替える、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基地局装置。
6. 各々が複数のアンテナ素子で構成される複数のアンテナポートと、
   前記アンテナ素子ごとに配置され、参照信号を含む下りリンク送信信号を前記各アンテナ素子の端部でモニタするモニタ部と、
   前記各アンテナポートを構成する複数のアンテナ素子のうち、前記アンテナポート間で互いに対応する前記アンテナ素子のモニタ出力を順次切り替える切り替え部と、
   前記モニタ出力から、前記アンテナ素子ごとの前記参照信号のチャネルを推定するチャネル推定部と、
   前記チャネル推定結果から、前記各アンテナポートに適用されるキャリブレーション用の補正値を算出するキャリブレーション制御部と、
   を有することを特徴とする基地局装置。
7. 基地局装置の各アンテナ素子に対応するモニタポートから、参照信号を含む下りリンク送信信号を合成受信し、
   前記合成受信された信号から前記参照信号を取り出して、前記アンテナ素子ごとの前記参照信号のチャネル推定を行い、
   前記チャネル推定の結果からキャリブレーション用の補正値を算出する、
   ことを特徴とするキャリブレーション方法。
8. １又は複数の前記アンテナ素子で各アンテナポートを構成し、
   前記各アンテナポートを構成する前記アンテナ素子ごとに位相差を付加して、前記参照信号の前記チャネル推定の結果が最大になるときの位相量を決定し、
   前記位相量に基づいて、前記各アンテナポートに適用するキャリブレーション用の補正値を算出する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のキャリブレーション方法。
9. １又は複数の前記アンテナ素子で各アンテナポートを構成し、
   前記各アンテナポートを構成する前記アンテナ素子ごとにランダムな位相差を付加し、前記位相差の付加と前記チャネル推定を複数回繰り返し、
   前記ランダムな位相差を付加したときの位相量と前記チャネル推定値との関係から、前記各アンテナ素子の現在の位相状態を決定し、
   前記現在の位相状態から前記各アンテナポートに適用するキャリブレーション用の補正値を算出する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のキャリブレーション方法。
10. 前記参照信号を、ある時間スロットあるいは周波数スロットですべてのアンテナ素子またはすべてのアンテナポートから互いに直交して送信されるようにスケジューリングし、
    前記モニタポートで、前記スケジューリングのタイミングで前記下りリンク信号をモニタする、
    ことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のキャリブレーション方法。

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