JP2016092635A - Active antenna system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信システムの基地局装置等に用いられるアクティブアンテナシステムに関する。 The present invention relates to an active antenna system used in a base station apparatus or the like of a wireless communication system.
近年、携帯電話等に用いられる無線通信システムにおいては、スマートフォン等の普及により、通信エリアの拡大や通信容量の拡張に対する要求が高まっている。そこで、高周波送受信機の機能を内蔵したアクティブアンテナシステムの基地局装置への利用が検討されている（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, in wireless communication systems used for mobile phones and the like, demands for expansion of communication areas and expansion of communication capacity are increasing due to the spread of smartphones and the like. Then, utilization of the active antenna system incorporating the function of a high frequency transmitter / receiver to the base station apparatus is examined (for example, refer patent document 1).
アクティブアンテナシステムは、複数のアンテナ素子と、複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられた複数の送受信部とを備えている。このため、アンテナ素子ごとに送受信される無線信号を制御することができ、制御性に優れている。
このような優れた制御性を有するアクティブアンテナシステム用いた基地局装置では、当該アンテナシステムによって送受信される送受信信号の指向性を制御することで、当該アンテナシステムが形成するセルを複数の領域（セクタ）に分割利用することが可能となる。
The active antenna system includes a plurality of antenna elements and a plurality of transmission / reception units provided corresponding to the plurality of antenna elements. For this reason, the radio signal transmitted / received for every antenna element can be controlled, and it is excellent in controllability.
In a base station apparatus using such an active antenna system having excellent controllability, cells formed by the antenna system are divided into a plurality of regions (sectors) by controlling the directivity of transmission / reception signals transmitted and received by the antenna system. ) Can be divided and used.
上記のようなアクティブアンテナシステムでは、送受信信号の指向性を制御するために、複数の移相器を用いて送受信信号それぞれについて位相調整を行うことが考えられる。しかし、移相器は、周波数特性や温度特性等を有するため、送受信信号の位相調整を正確に行うことができないという問題がある。 In the active antenna system as described above, in order to control the directivity of the transmitted / received signal, it is conceivable to perform phase adjustment for each transmitted / received signal using a plurality of phase shifters. However, since the phase shifter has frequency characteristics, temperature characteristics, and the like, there is a problem that phase adjustment of transmission / reception signals cannot be performed accurately.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、移相器を用いて正確に位相調整を行うことができるアクティブアンテナシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an active antenna system capable of accurately performing phase adjustment using a phase shifter.
本発明の一態様に係るアクティブアンテナシステムは、複数のアンテナ素子を備えたアクティブアンテナシステムであって、前記複数のアンテナ素子それぞれによって送信または受信される信号の位相調整を行う複数の移相器と、前記移相器の制御量を、当該移相器の特性の変動を補償するように補正する補正部と、を備えているアクティブアンテナシステムである。 An active antenna system according to an aspect of the present invention is an active antenna system including a plurality of antenna elements, and includes a plurality of phase shifters that perform phase adjustment of signals transmitted or received by the plurality of antenna elements. A correction unit that corrects the control amount of the phase shifter so as to compensate for fluctuations in the characteristics of the phase shifter.
本発明のアクティブアンテナシステムによれば、移相器を用いて正確に位相調整を行うことができる。 According to the active antenna system of the present invention, phase adjustment can be performed accurately using a phase shifter.
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の実施形態に係るアクティブアンテナシステムは、複数のアンテナ素子を備えたアクティブアンテナシステムであって、前記複数のアンテナ素子それぞれによって送信または受信される信号の位相調整を行う複数の移相器と、前記移相器の制御量を、当該移相器の特性の変動を補償するように補正する補正部と、を備えている。
上記アクティブアンテナシステムによれば、移相器の制御量を、補正部により移相器の特性の変動を補償するように補正することで、移相器を用いた位相調整を正確に行うことができる。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.
(1) An active antenna system according to an embodiment of the present invention is an active antenna system including a plurality of antenna elements, and a plurality of shifts for performing phase adjustment of signals transmitted or received by the plurality of antenna elements. A phase shifter; and a correction unit that corrects the control amount of the phase shifter so as to compensate for fluctuations in characteristics of the phase shifter.
According to the active antenna system, it is possible to accurately perform phase adjustment using the phase shifter by correcting the control amount of the phase shifter so as to compensate for fluctuations in the characteristics of the phase shifter by the correction unit. it can.
（２）前記アクティブアンテナシステムにおいて、送信信号を増幅する増幅器をさらに備え、前記移相器は、前記増幅器の前段に配置された電気回路素子を有してなる移相器であるのが好ましい。
この場合、移相器には増幅前の送信信号が与えられるため、取り扱うことが可能な信号電力の値が比較的低い、電気回路素子を有してなる移相器を使用することができ、移相器の小型化および低コスト化を図ることができる。その反面、電気回路素子を有してなる移相器は、機械式の移相器と比較して特性がより変動し易いという特徴がある。したがって、移相器の特性補償補正は、電気回路素子を有してなる移相器を用いる場合に、特に有効である。
(2) It is preferable that the active antenna system further includes an amplifier that amplifies a transmission signal, and the phase shifter is a phase shifter including an electric circuit element arranged in a preceding stage of the amplifier.
In this case, since the transmission signal before amplification is given to the phase shifter, a phase shifter having an electric circuit element having a relatively low value of signal power that can be handled can be used. It is possible to reduce the size and cost of the phase shifter. On the other hand, a phase shifter having an electric circuit element is characterized in that its characteristics are more likely to vary than a mechanical phase shifter. Therefore, the characteristic compensation correction of the phase shifter is particularly effective when a phase shifter having an electric circuit element is used.
（３）前記アクティブアンテナシステムにおいて、前記補正部は、前記複数の移相器ごとにその制御量を補正するのが好ましい。
この場合、各移相器の位相調整をより正確に行うことができる。
(3) In the active antenna system, it is preferable that the correction unit corrects the control amount for each of the plurality of phase shifters.
In this case, the phase adjustment of each phase shifter can be performed more accurately.
（４）前記アクティブアンテナシステムにおいて、前記補正部は、２以上の前記移相器の制御量をまとめて補正しても良い。
この場合、複数の移相器の位相調整を簡単に行うことができる。
(4) In the active antenna system, the correction unit may collectively correct control amounts of two or more phase shifters.
In this case, phase adjustment of a plurality of phase shifters can be easily performed.
（５）前記アクティブアンテナシステムにおいて、前記移相器の数よりも少ない数を有し、前記移相器の温度を測定するための温度センサをさらに備え、前記補正部は、前記温度センサによって測定された温度に基づいて、前記移相器の温度特性の変動を補償するように当該移相器の制御量を補正するのが好ましい。
例えば、複数の移相器間の距離が近い場合には、これら複数の移相器で１つの温度センサを共用すれば十分であるため、温度センサの数を減らすことができる。この場合、補正部は、移相器の数よりも少ない数の温度センサによって測定された温度に基づいて、移相器の制御量を補正するため、移相器と同数の温度センサを用いる場合に比べて低コストとなる。
(5) In the active antenna system, the active antenna system further includes a temperature sensor having a number smaller than the number of the phase shifters and measuring the temperature of the phase shifter, and the correction unit is measured by the temperature sensor. It is preferable to correct the control amount of the phase shifter based on the set temperature so as to compensate for the variation in the temperature characteristic of the phase shifter.
For example, when the distance between a plurality of phase shifters is short, it is sufficient to share one temperature sensor among the plurality of phase shifters, and thus the number of temperature sensors can be reduced. In this case, the correction unit uses the same number of temperature sensors as the phase shifters to correct the control amount of the phase shifter based on the temperature measured by the number of temperature sensors smaller than the number of phase shifters. Compared to the cost.
（６）前記アクティブアンテナシステムにおいて、送信信号または受信信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の利得制御および異常監視のうち少なくとも一方を行うための温度センサと、をさらに備え、前記移相器は、前記増幅器の近傍に配置されており、前記補正部は、前記温度センサによって測定された温度に基づいて、前記移相器の温度特性の変動を補償するように当該移相器の制御量を補正するのが好ましい。
この場合、増幅器の利得制御および異常監視のうち少なくとも一方を行うための温度センサを、補正部が移相器の制御量を補正する際に用いられる温度センサとして共用することができるため、個別に温度センサを設ける場合に比べて低コストとなる。
(6) The active antenna system further includes an amplifier that amplifies a transmission signal or a reception signal, and a temperature sensor that performs at least one of gain control and abnormality monitoring of the amplifier, and the phase shifter includes: The correction unit is arranged in the vicinity of the amplifier, and the correction unit corrects the control amount of the phase shifter so as to compensate for the variation in the temperature characteristic of the phase shifter based on the temperature measured by the temperature sensor. It is preferable to do this.
In this case, the temperature sensor for performing at least one of gain control and abnormality monitoring of the amplifier can be shared as a temperature sensor used when the correction unit corrects the control amount of the phase shifter. The cost is lower than when a temperature sensor is provided.
（７）前記アクティブアンテナシステムにおいて、前記補正部は、送信信号の位相調整を行う前記移相器の制御量の補正と、受信信号の位相調整を行う前記移相器の制御量の補正とを個別に行うのが好ましい。
この場合、移相器の送信信号の位相調整および受信信号の位相調整をより正確に行うことができる。
(7) In the active antenna system, the correction unit performs correction of a control amount of the phase shifter that performs phase adjustment of a transmission signal and correction of a control amount of the phase shifter that performs phase adjustment of a reception signal. It is preferable to do it individually.
In this case, the phase adjustment of the transmission signal of the phase shifter and the phase adjustment of the reception signal can be performed more accurately.
（８）前記アクティブアンテナシステムにおいて、前記補正部は、前記移相器の周波数特性および温度特性の両特性による変動を補償するように当該移相器の制御量を補正するのが好ましい。
この場合、移相器の位相調整をより正確に行うことができる。
(8) In the active antenna system, it is preferable that the correction unit corrects the control amount of the phase shifter so as to compensate for fluctuations due to both frequency characteristics and temperature characteristics of the phase shifter.
In this case, the phase of the phase shifter can be adjusted more accurately.
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
＜基地局装置について＞
図１は、本発明の一実施形態に係るアクティブアンテナシステムを備えた基地局装置の一部を示すブロック図である。図中、基地局装置１は、他の通信装置との間で無線通信を行う通信装置としての機能を有しており、ベースバンドユニット（ＢＢＵ）２と、ベースバンドユニット２に信号伝送路（光伝送路または電気伝送路）３を介して接続されたアクティブアンテナシステム４（以下、単にアンテナシステム４ともいう）とを備えている。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<About base station equipment>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a part of a base station apparatus including an active antenna system according to an embodiment of the present invention. In the figure, a base station apparatus 1 has a function as a communication apparatus that performs wireless communication with other communication apparatuses. A baseband unit (BBU) 2 and a signal transmission path ( And an active antenna system 4 (hereinafter also simply referred to as an antenna system 4) connected via an optical transmission line or an optical transmission line 3).
ベースバンドユニット２は、無線通信によって送受信されるデータを含むベースバンド信号に対してデジタル変復調処理等の処理を行う機能を有しており、送信データを含むデジタルのベースバンド信号（Ｉ／Ｑ信号）を信号伝送路３を介してアンテナシステム４に与える。
また、ベースバンドユニット２は、アンテナシステム４から信号伝送路３を介して与えられる、受信データを含んだデジタルのベースバンド信号（Ｉ／Ｑ信号）を取得する。
The
Further, the
アンテナシステム４は、無線周波数の信号を送受信するためのアンテナ素子５を複数備えており、基地局装置１が他の通信装置との間で無線通信を行う際に、当該無線通信に係る無線信号を送受信する機能を有している。
アンテナシステム４は、ベースバンドユニット２から与えられるデジタルのベースバンド信号に対して各種信号処理を行うことでアナログの無線周波数の信号に変換し、複数のアンテナ素子５から無線信号として送信する。
The
The
また、アンテナシステム４は、複数のアンテナ素子５が無線信号として受信する無線周波数の信号に対して各種信号処理を行うことでデジタルのベースバンド信号に変換し、変換したベースバンド信号をベースバンドユニット２に与える。
The
このように、基地局装置１は、送信データを含んだベースバンド信号を無線周波数の信号に変換して他の通信装置に送信するとともに、他の通信装置が送信した無線周波数の信号を受信し、他の通信装置からの受信データを含んだベースバンド信号を取得する。 In this way, the base station apparatus 1 converts the baseband signal including the transmission data into a radio frequency signal and transmits it to another communication apparatus, and receives the radio frequency signal transmitted by the other communication apparatus. A baseband signal including received data from another communication device is acquired.
＜アクティブアンテナシステムのハードウェア構成について＞
図２は、アクティブアンテナシステム４のハードウェア構成を示すブロック図である。
アクティブアンテナシステム４は、デジタル信号処理部８と、アナログ信号処理部９とを備えている。
ベースバンドユニット２から無線通信のための送信信号としてアンテナシステム４に与えられるベースバンド信号は、デジタル信号処理部８によってデジタル信号処理された後、アナログ信号処理部９に与えられ、アナログの無線周波数の信号に変換されて各アンテナ素子５に与えられる。各アンテナ素子５に与えられたアナログの無線周波数の信号は、各アンテナ素子５から空間に放射され、無線信号として送信される。
<About hardware configuration of active antenna system>
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of the
The
The baseband signal given to the
一方、各アンテナ素子５が無線信号として受信する無線周波数の信号は、アナログ信号処理部９に与えられてデジタルのベースバンド信号に変換され、無線通信のための受信信号としてデジタル信号処理部８に与えられる。デジタル信号処理部８に与えられたベースバンド信号は、当該デジタル信号処理部８によってデジタル信号処理された後、ベースバンドユニット２に与えられる。
On the other hand, the radio frequency signal received by each
デジタル信号処理部８は、ＣＰＵや、記憶部等を含んでいるコンピュータによって構成されており、記憶部に記憶されたプログラム等を読み出して以下に説明する当該デジタル信号処理部８が有する各機能部を実現するとともに各種処理を実行する機能を有している。
デジタル信号処理部８は、ベースバンドユニット２から与えられるベースバンド信号をアナログ信号処理部９に与える送信側の処理と、アナログ信号処理部９から与えられるベースバンド信号をベースバンドユニット２に与える受信側の処理とを行う機能を有している。
The digital signal processing unit 8 is configured by a computer including a CPU, a storage unit, and the like. Each functional unit included in the digital signal processing unit 8 described below by reading a program stored in the storage unit and the like is described below. And a function of executing various processes.
The digital signal processing unit 8 performs processing on the transmission side that gives the baseband signal given from the
アナログ信号処理部９は、デジタル信号処理部８から与えられるデジタルのベースバンド信号をアナログ信号に変換し、無線信号として送信するために必要なアナログ信号処理を行い、アナログ信号処理によって得られる無線周波数の信号をアンテナ素子５に与える機能を有している。
アナログ信号処理部９は、デジタル信号処理部８から与えられるデジタルのベースバンド信号をアナログに変換するデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Digital to Analog Converter）１１を備えている。
また、アナログ信号処理部９は、デジタルアナログ変換器１１からアンテナ素子５までの間に、アップコンバータ１２と、電力分配器１４と、複数の移相器１５と、複数の電力増幅器（ＰＡ：Power Amplifier）１６と、複数の送受信切替スイッチ１７とを備えている。
The analog signal processing unit 9 converts the digital baseband signal given from the digital signal processing unit 8 into an analog signal, performs analog signal processing necessary for transmission as a radio signal, and obtains a radio frequency obtained by analog signal processing The signal is given to the
The analog signal processing unit 9 includes a digital to analog converter (DAC) 11 that converts a digital baseband signal supplied from the digital signal processing unit 8 into analog.
The analog signal processing unit 9 includes an up converter 12, a
デジタルアナログ変換器１１は、アナログに変換したベースバンド信号を後述するアップコンバータ１２に与える。
アップコンバータ１２は、発振器１３が生成する無線周波数の局部発振信号をベースバンド信号に乗算することで、当該ベースバンド信号を無線周波数の信号に変換（アップコンバート）する機能を有している。アップコンバータ１２は、ベースバンド信号を周波数変換することにより得た無線周波数信号を電力分配器１４に与える。
電力分配器１４は、無線周波数信号を複数のアンテナ素子５それぞれに対応して複数に分配する。
The digital-analog converter 11 supplies the baseband signal converted into analog to an up-converter 12 described later.
The up-converter 12 has a function of converting (up-converting) the baseband signal into a radio frequency signal by multiplying the baseband signal by a radio frequency local oscillation signal generated by the oscillator 13. The up-converter 12 gives the radio frequency signal obtained by frequency-converting the baseband signal to the
The
移相器１５は、電力分配器１４の後段であって、かつ電力増幅器１６の前段の近傍に配置されている。移相器１５には、電力分配器１４によって分配された無線周波数信号が与えられる。移相器１５は、電力分配器１４によって分配された無線周波数信号それぞれに対して位相調整を行う。これによって、複数の移相器１５は、無線周波数信号が複数のアンテナ素子５のそれぞれから送信されたときの当該アンテナ素子５のチルト角（指向性）を制御することができる。
The
また、移相器１５には増幅前の無線周波数信号が与えられるため、取り扱うことが可能な信号電力の値が比較的低い、電気回路素子を有してなる移相器を使用することができ、移相器１５の小型化および低コスト化を図ることができる。電気回路素子を有してなる移相器としては、例えば、アナログ位相シフタ、デジタル位相シフタ、またはディスクリート位相シフタなどが用いられる。
Further, since the radio frequency signal before amplification is given to the
アナログ位相シフタは、制御電圧に応じて位相が変化するものである。デジタル位相シフタは、デジタル制御で位相を離散的に制御するものである。ディスクリート位相シフタは、バラクタや微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、ＰＩＮダイオードにより位相シフタをディスクリートで実現したものである。 The analog phase shifter changes the phase according to the control voltage. The digital phase shifter controls the phase discretely by digital control. The discrete phase shifter is a discrete phase shifter realized by a varactor, a micro electro mechanical system (MEMS), or a PIN diode.
なお、移相器１５は、電力増幅器１６よりも後段側に配置されていても良い。また、移相器１５は、アップコンバータ１２よりも後段側の無線周波数信号（ＲＦ信号）の伝送路に配置されているが、アップコンバータ１２よりも前段側の中間周波数信号（ＩＦ信号）の伝送路や、発振器１３からアップコンバータ１２までの局部発振信号（ＬＯ信号）の伝送路に配置されていても良い。
Note that the
電力増幅器１６は、移相器１５で位相調整された無線周波数信号の電力を増幅する機能を有している。電力増幅器１６は、増幅した無線周波数信号を送受信切替スイッチ１７に与える。
送受信切替スイッチ１７は、電力増幅器１６から与えられる無線周波数信号をアンテナ素子５に与え、アンテナ素子５から与えられる無線周波数信号を後述する受信側の低雑音増幅器１８に与える機能を有している。よって、送受信切替スイッチ１７は、電力増幅器１６から増幅された無線周波数信号が与えられると、この無線周波数信号をアンテナ素子５に与える。
各送受信切替スイッチ１７から各アンテナ素子５に与えられた無線周波数信号は、各アンテナ素子５から空間に放射され、無線信号として送信される。
The
The transmission / reception changeover switch 17 has a function of supplying a radio frequency signal supplied from the
The radio frequency signal given to each
移相器１５、電力増幅器１６、および送受信切替スイッチ１７は、アンテナ素子５ごとに設けられており、電力分配器１４から各アンテナ素子５それぞれに対応するように分配される無線周波数の送信信号に必要なアナログ処理を行う。
A
アナログ信号処理部９は、送受信切替スイッチ１７からデジタル信号処理部８までの間に、複数の低雑音増幅器（ＬＮＡ：Low Noise Amplifier）１８と、複数の移相器１９と、電力合成器２０と、ダウンコンバータ２１と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）２３とを備えている。
The analog signal processing unit 9 includes a plurality of low noise amplifiers (LNA) 18, a plurality of
低雑音増幅器１８は、アンテナ素子５ごとに設けられており、各アンテナ素子５が受信する無線周波数信号を増幅する機能を有し、増幅した受信信号を移相器１９に与える。
The
移相器１９は、アンテナ素子５ごとに設けられており、各低雑音増幅器１８の近傍に配置されている。移相器１９は、低雑音増幅器１８によって増幅された無線周波数信号それぞれに対して位相調整を行う。
これによって、複数の移相器１９は、無線周波数信号が複数のアンテナ素子５のそれぞれによって受信されたときの当該アンテナ素子５のチルト角（指向性）を制御することができる。
The
Accordingly, the plurality of
なお、移相器１５は、低雑音増幅器１８の後段に配置されているが、低雑音増幅器１８よりも前段側に配置されていても良い。また、移相器１９は、ダウンコンバータ２１よりも前段側の無線周波数信号（ＲＦ信号）の伝送路に配置されているが、ダウンコンバータ２１よりも後段側の中間周波数信号（ＩＦ信号）の伝送路や、発振器２２からダウンコンバータ２１までの局部発振信号（ＬＯ信号）の伝送路に配置されていても良い。
Note that the
電力合成器２０は、各移相器１９で位相調整された無線周波数信号同士を合成し、合成された合成信号を出力する。電力合成器２０が出力した合成信号は、ダウンコンバータ２１に与えられる。
The
ダウンコンバータ２１は、発振器２２が生成する無線周波数の局部発振信号を合成信号に乗算することで当該合成信号をベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）する機能を有している。ダウンコンバータ２１は、合成信号を周波数変換することにより得たベースバンド信号をアナログデジタル変換器２３に与える。
The
アナログデジタル変換器２３は、ダウンコンバータ２１から与えられるアナログのベースバンド信号をデジタルに変換する機能を有している。アナログデジタル変換器２３は、デジタルに変換したベースバンド信号をデジタル信号処理部８に与える。
デジタル信号処理部８は、アナログデジタル変換器２３から与えられるベースバンド信号に対し必要に応じてデジタル信号処理を行った後、ベースバンド信号をベースバンドユニット２に与える。
The analog /
The digital signal processing unit 8 performs digital signal processing on the baseband signal supplied from the analog-
＜アクティブアンテナシステムの制御構成について＞
図３は、アクティブアンテナシステム４の制御構成を示すブロック図である。
アクティブアンテナシステム４は、送信側の複数の移相器１５および受信側の複数の移相器１９を制御する制御部３０と、送信側に設けられた複数の温度センサ４１と、受信側に設けられた複数の温度センサ４２とを備えている。
なお、本実施形態のアンテナシステム４の制御構成では、送信側の複数の移相器１５および受信側の複数の移相器１９として、上述のアナログ位相シフタを用いる場合について説明する。
<Control configuration of active antenna system>
FIG. 3 is a block diagram showing a control configuration of the
The
In the control configuration of the
送信側の複数の温度センサ４１は、複数の電力増幅器１６それぞれの近傍に配置されている。各温度センサ４１は、対応する電力増幅器１６の利得を制御する「利得制御」、および当該電力増幅器１６の異常状態を監視する「異常監視」を行う目的で使用される。なお、温度センサ４１は、電力増幅器１６の利得制御および異常監視のうち少なくとも一方を行うものであれば良い。
また、各温度センサ４１は、対応する電力増幅器１６の近傍に配置された移相器１５の温度を測定する目的でも使用される。
The plurality of
Each
受信側の複数の温度センサ４２は、複数の低雑音増幅器１８それぞれの近傍に配置されている。各温度センサ４２は、対応する低雑音増幅器１８の利得を制御する「利得制御」、および当該低雑音増幅器１８の異常状態を監視する異常監視」を行う目的で使用される。なお、温度センサ４２は、低雑音増幅器１８の利得制御および異常監視のうち少なくとも一方を行うものであれば良い。
また、各温度センサ４１は、対応する低雑音増幅器１８の近傍に配置された移相器１９の温度を測定する目的でも使用される。
The plurality of
Each
制御部３０は、ＣＰＵや、記憶部等を含んでいるコンピュータによって構成されており、記憶部に記憶されたプログラム等を読み出して以下に説明する当該制御部３０が有する各機能部を実現するとともに各種処理を実行する機能を有している。
制御部３０は、ベースバンドユニット２に接続されており、ベースバンドユニット２からアンテナ素子５のチルト角を変更する制御命令や搬送波周波数を含む制御情報を受ける。
The
The
制御部３０は、ベースバンドユニット２から受けた制御情報及び各温度センサ４１，４２で測定された温度に基づいて、移相器１５，１９の制御電圧（制御量）を、移相器１５，１９の特性の変動を補償するように補正する補正部として機能する。
具体的には、制御部３０は、移相器１５，１９の周波数特性および温度特性の両特性による変動を補償するように補正する機能を有している。
Based on the control information received from the
Specifically, the
制御部３０は、例えばルックアップテーブル方式を用いて、送信側における移相器１５の制御電圧の補正と、受信側における移相器１９の制御電圧の補正とを個別に行う。さらに、制御部３０は、送信側および受信側のそれぞれにおいて、複数の移相器１５，１９ごとに制御電圧を補正する。
The
図４は、制御部３０が有する第１ルックアップテーブル３１の一例である。第１ルックアップテーブル３１は、移相器１５，１９を通過する無線周波数信号の中心周波数Ｆｃに対応する移相器１５，１９の制御電圧の第１補正量を示している。図４では、中心周波数Ｆｃが２５１０ＭＨｚ以上の場合における第１補正量の具体的な数値については記載を省略している。第１ルックアップテーブル３１は、制御部３０の記憶部に記憶されている。
FIG. 4 is an example of the first lookup table 31 included in the
なお、第１ルックアップテーブル３１は、送信側の複数の移相器１５用と、受信側の複数の移相器１９用とに対応して、それぞれ個別に設けられていても良い。また、第１ルックアップテーブル３１は、送信側の複数の移相器１５それぞれに対応して、又は受信側の複数の移相器１９それぞれに対応して個別に設けられていても良い。
また、制御部３０は、ルックアップテーブル方式以外に、中心周波数Ｆｃから制御電圧の第１補正量を所定の演算式を用いて算出するようにしても良い。
The first look-up table 31 may be provided individually for each of the plurality of
In addition to the look-up table method, the
図５は、制御部３０が有する第２ルックアップテーブル３２の一例である。第２ルックアップテーブル３２は、移相器１５，１９の温度Ｔに対応する移相器１５，１９の制御電圧の第２補正量を示している。図５では、温度Ｔが−３０℃以上の場合における第２補正量の具体的な数値については記載を省略している。第２ルックアップテーブル３２は、制御部３０の記憶部に記憶されている。
なお、第２ルックアップテーブル３２は、送信側の複数の移相器１５用と、受信側の複数の移相器１９用とに対応して、それぞれ個別に設けられていても良い。また、第２ルックアップテーブル３２は、送信側の複数の移相器１５それぞれに対応して、又は受信側の複数の移相器１９それぞれに対応して個別に設けられていても良い。
また、制御部３０は、ルックアップテーブル方式以外に、温度Ｔから制御電圧の第２補正量を所定の演算式を用いて算出するようにしても良い。
FIG. 5 is an example of the second lookup table 32 included in the
The second look-up table 32 may be provided individually for each of the plurality of
In addition to the look-up table method, the
制御部３０による移相器１５（１９）の制御電圧の補正は、以下のように行われる。
制御部３０は、ベースバンドユニット２からアンテナ素子５のチルト角を変更する制御命令を受けると、まず、補正対象の移相器１５（１９）の目標となる制御電圧である目標制御電圧Ｖｐを決定する。
The control voltage of the phase shifter 15 (19) is corrected by the
When receiving a control command for changing the tilt angle of the
次に、制御部３０は、ベースバンドユニット２から受けた制御情報に含まれる搬送波周波数を、補正対象の移相器１５（１９）を通過する無線周波数信号の中心周波数Ｆｃとして決定する。そして、制御部３０は、この中心周波数Ｆｃに対応する制御電圧の第１補正量を、第１ルックアップテーブル３１を参照して決定する。例えば、中心周波数Ｆｃが２５００ＭＨｚの場合、制御部３０は、第１ルックアップテーブル３１を参照して、制御電圧の第１補正量を−０．０１Ｖと決定する。
Next, the
次に、制御部３０は、補正対象の移相器１５（１９）の近傍に配置された増幅器１６（１８）に対応する温度センサ４１が測定した温度を、当該移相器１５（１９）の温度Ｔとして決定する。そして、制御部３０は、この温度Ｔに対応する制御電圧の第２補正量を、第２ルックアップテーブル３２を参照して決定する。例えば、温度Ｔが−４０℃の場合、制御部３０は、第２ルックアップテーブル３２を参照して、制御電圧の第２補正量を＋０．０５Ｖと決定する。
なお、第１補正量の決定と第２補正量の決定とは、前後逆に行っても良いし、同時に行っても良い。
Next, the
Note that the determination of the first correction amount and the determination of the second correction amount may be performed in the reverse order or may be performed simultaneously.
次に、制御部３０は、決定した第１補正量および第２補正量を目標制御電圧Ｖｐに加え、補正した制御電圧である補正制御電圧Ｖｐ’を算出する。
例えば、中心周波数Ｆｃが２５００ＭＨｚであって、かつ温度Ｔが−４０℃の場合、上述のように第１補正量は−０．０１Ｖ、第２補正量は＋０．０５Ｖとなるため、制御部３０は、Ｖｐ’ ＝Ｖｐ−０．０１＋０．０５の式を用いて、補正制御電圧Ｖｐ’を算出する。
そして、制御部３０は、算出した補正制御電圧Ｖｐ’ により、補正対象の移相器１５（１９）を制御する。
Next, the
For example, when the center frequency Fc is 2500 MHz and the temperature T is −40 ° C., the first correction amount is −0.01 V and the second correction amount is +0.05 V as described above. Calculates the correction control voltage Vp ′ using the formula of Vp ′ = Vp−0.01 + 0.05.
Then, the
＜効果について＞
以上、本実施形態のアクティブアンテナシステム４によれば、移相器１５（１９）の制御電圧を、制御部（補正部）３０により移相器１５（１９）の特性の変動を補償するように補正することで、移相器１５（１９）を用いた位相調整を正確に行うことができる。
<About effects>
As described above, according to the
また、送信側の移相器１５には増幅前の送信信号が与えられるため、取り扱うことが可能な信号電力の値が比較的低い、電気回路素子を有してなる移相器を使用することができ、移相器１５の小型化および低コスト化を図ることができる。その反面、電気回路素子を有してなる移相器は、機械式の移相器と比較して特性がより変動し易いという特徴がある。したがって、本実施形態の移相器の特性補償補正は、電気回路素子を有してなる移相器を用いる場合に、特に有効である。
Further, since a transmission signal before amplification is given to the transmission-
また、制御部３０は、複数の移相器１５（１９）ごとに補正するため、各移相器１５（１９）の位相調整をより正確に行うことができる。
また、増幅器１６（１８）の利得制御および異常監視を行うための温度センサ４１（４２）を、制御部３０が移相器１５（１９）の制御電圧を補正する際に用いられる温度センサとして共用することができるため、個別に温度センサを設ける場合に比べて低コストとなる。
Moreover, since the
Further, the temperature sensor 41 (42) for performing gain control and abnormality monitoring of the amplifier 16 (18) is shared as a temperature sensor used when the
また、制御部３０は、送信信号の位相調整を行う移相器１５の制御電圧の補正と、受信信号の位相調整を行う移相器１９の制御電圧の補正とを個別に行うため、移相器１５の送信信号の位相調整および移相器１９の受信信号の位相調整をより正確に行うことができる。送信側の移相器１５は、受信側の移相器１９よりも出力が大きくなり、その分だけ受信側の移相器１９よりも発熱して高温になり易いため、両移相器１５，１９間で温度差が生じる。したがって、送信側の移相器１５の補正と受信側の移相器１９の補正を個別に行うことは、移相器１５（１９）の温度特性の変動を補償するように補正する場合に、特に有効である。
Further, the
また、制御部３０は、移相器１５（１９）の周波数特性および温度特性の両特性による変動を補償するように補正するため、移相器１５（１９）の位相調整をより正確に行うことができる。
In addition, the
＜変形例について＞
図６は、アクティブアンテナシステム４の制御構成の変形例を示すブロック図である。
この変形例では、互いに隣接する移相器１５同士が近くに配置されている。このため、送信側の温度センサ４１は、互いに隣接する２個の移相器１５の間に１個ずつ配置されており、移相器１５の数よりも少ない数とされている。各温度センサ４１は、対応する２個の移相器１５を代表する温度を測定する目的で使用される。
<About modification>
FIG. 6 is a block diagram showing a modification of the control configuration of the
In this modification,
本変形例の受信側の温度センサ４２は、送信側の温度センサ４１と同様に、移相器１９の数よりも少ない数とされており、互いに隣接する２個の移相器１９の間に１個ずつ配置されている。各温度センサ４２は、対応する２個の移相器１９を代表する温度を測定する目的で使用される。
Similarly to the
なお、温度センサ４１、４２は、３個以上の移相器１５を代表する温度を測定するようにしても良い。また、温度センサ４１（４２）は、２個以上の増幅器１６（１８）の利得を制御する利得制御や異常監視を行う目的で使用されるものを、これらの増幅器１６（１８）に対応する２個以上の移相器１５（１９）を代表する温度を測定する目的として共用しても良い。
また、送信側の温度センサ４１および受信側の温度センサ４２のうちのいずれか一方のみを、移相器の数よりも少ない数としても良い。
Note that the
Further, only one of the
本変形例の制御部３０は、各温度センサ４１（４２）で測定された温度に基づいて、当該温度センサ４１（４２）に対応する２個の移相器１５（１９）の制御電圧を、これらの移相器１５（１９）の温度特性の変動を補償するように、まとめて補正する補正部として機能する。
また、制御部３０は、無線周波数信号の中心周波数Ｆｃに基づいて、上記隣接する２個の移相器１５（１９）の制御電圧を、これらの移相器１５（１９）の周波数特性の変動を補償するように、まとめて補正する補正部として機能する。
Based on the temperature measured by each temperature sensor 41 (42), the
Further, the
本変形例の制御部３０による移相器１５，１９の制御電圧の補正は、以下のように行われる。
制御部３０は、ベースバンドユニット２からアンテナ素子５のチルト角を変更する制御命令を受けると、まず、補正対象である互いに隣接する２個の移相器１５（１９）を代表する目標制御電圧Ｖｐを決定する。
Correction | amendment of the control voltage of the
When the
次に、制御部３０は、ベースバンドユニット２から受けた制御情報に含まれる搬送波周波数を、補正対象の２個の移相器１５（１９）を通過する無線周波数信号の中心周波数Ｆｃとして決定する。そして、制御部３０は、この中心周波数Ｆｃに対応する制御電圧の第１補正量を、第１ルックアップテーブル３１を参照して決定する。
Next, the
次に、制御部３０は、補正対象の２個の移相器１５（１９）の間に配置された温度センサ４１が測定した温度を、当該２個の移相器１５（１９）を代表する温度Ｔとして決定する。そして、制御部３０は、この温度Ｔに対応する制御電圧の第２補正量を、第２ルックアップテーブル３２を参照して決定する。
Next, the
次に、制御部３０は、決定した第１補正量および第２補正量を目標制御電圧Ｖｐに加え、補正対象の２個の移相器１５（１９）を代表する補正制御電圧Ｖｐ’を算出する。そして、制御部３０は、算出した補正制御電圧Ｖｐ’を用いて、補正対象の２個の移相器１５（１９）を制御する。
Next, the
以上、本変形例のアクティブアンテナシステム４によれば、制御部３０（補正部）は、２個の移相器１５（１９）をまとめて補正するため、複数の移相器１５（１９）の位相調整を簡単に行うことができる。
また、制御部３０は、移相器１５（１９）の数よりも少ない数の温度センサ４１（４２）によって測定された温度に基づいて、移相器１５（１９）の制御電圧を補正するため、移相器１５（１９）と同数の温度センサ４１（４２）を用いる場合に比べて低コストとなる。
As described above, according to the
Further, the
＜その他＞
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
<Others>
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ 基地局装置
２ ベースバンドユニット
３ 信号伝送路
４ アクティブアンテナシステム
５ アンテナ素子
８ デジタル信号処理部
９ アナログ信号処理部
１１ デジタルアナログ変換器
１２ アップコンバータ
１３ 発振器
１４ 電力分配器
１５ 移相器
１６ 電力増幅器（増幅器）
１７ 送受信切替スイッチ
１８ 低雑音増幅器
１９ 移相器
２０ 電力合成器
２１ ダウンコンバータ
２２ 発振器
２３ アナログデジタル変換器
３０ 制御部（補正部）
３１ 第１ルックアップテーブル
３２ 第２ルックアップテーブル
４１ 温度センサ
４２ 温度センサ
Ｆｃ 中心周波数
Ｔ 温度
Ｖｐ 目標制御電圧
Ｖｐ’補正制御電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
17 Transmission /
31 First lookup table 32 Second lookup table 41
Claims (8)
前記複数のアンテナ素子それぞれによって送信または受信される信号の位相調整を行う複数の移相器と、
前記移相器の制御量を、当該移相器の特性の変動を補償するように補正する補正部と、を備えているアクティブアンテナシステム。 An active antenna system having a plurality of antenna elements,
A plurality of phase shifters for phase adjustment of signals transmitted or received by each of the plurality of antenna elements;
An active antenna system comprising: a correction unit that corrects the control amount of the phase shifter so as to compensate for fluctuations in characteristics of the phase shifter.
前記移相器は、前記増幅器の前段に配置された電気回路素子を有してなる移相器である請求項１に記載のアクティブアンテナシステム。 An amplifier for amplifying the transmission signal;
The active antenna system according to claim 1, wherein the phase shifter is a phase shifter including an electric circuit element disposed in front of the amplifier.
前記補正部は、前記温度センサによって測定された温度に基づいて、前記移相器の温度特性の変動を補償するように当該移相器の制御量を補正する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のアクティブアンテナシステム。 A temperature sensor having a number less than the number of phase shifters and measuring the temperature of the phase shifter;
The said correction | amendment part correct | amends the control amount of the said phase shifter so that the fluctuation | variation of the temperature characteristic of the said phase shifter may be compensated based on the temperature measured by the said temperature sensor. The active antenna system according to claim 1.
前記増幅器の利得制御および異常監視のうち少なくとも一方を行うための温度センサと、をさらに備え、
前記移相器は、前記増幅器の近傍に配置されており、
前記補正部は、前記温度センサによって測定された温度に基づいて、前記移相器の温度特性の変動を補償するように当該移相器の制御量を補正する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のアクティブアンテナシステム。 An amplifier for amplifying a transmission signal or a reception signal;
A temperature sensor for performing at least one of gain control and abnormality monitoring of the amplifier, and
The phase shifter is disposed in the vicinity of the amplifier;
The said correction | amendment part correct | amends the control amount of the said phase shifter so that the fluctuation | variation of the temperature characteristic of the said phase shifter may be compensated based on the temperature measured by the said temperature sensor. The active antenna system according to claim 1.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11923766B2 (en) * | 2020-11-13 | 2024-03-05 | Santak Electronic (Shenzhen) Co., Ltd. | Apparatus and approach to actively balance thermal performance of paralleled devices |
-
2014
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