JP2017005507A - 分散アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衛星からの折り返し信号を用いることなく高周波変動の補償を実行すること。【解決手段】複数のアンテナ装置と、前記複数のアンテナ装置を制御する分散アンテナ制御装置を備え、前記アンテナ装置は、前記分散アンテナ制御装置から送信された基準信号とアップコンバートされた基準信号とに基づいて送信位相を検出し、前記分散アンテナ制御装置は、前記アンテナ装置で検出された前記送信位相に基づいて送信側の位相補償を行う。【選択図】図２

Description

本発明は分散アンテナ技術に関する。

衛星通信は広範なサービスエリアと災害に強い特徴を有しているため、地上回線の使用困難な洋上やデジタルディバイド地域、災害時の通信環境構築に広く利用されている。しかしながら、高度３６，０００ｋｍ上空の静止衛星を中継して通信する場合、伝搬損失が非常に大きい。複数のユーザが接続する基地局やリッチ・コンテンツ等の送受信を希望するユーザ局のように、広帯域・大容量の信号を伝送することが求められる場合、これを実現するためには通信性能（ＥＩＲＰ( Equivalent Isotropic Radiated Power），Ｇ／Ｔ（Gain to Noise Temperature Ratio））の高い地球局装置が必要となる。これを低コストで実現する技術として非特許文献１に述べられるように、複数の送受信装置で構成される分散アンテナ装置の検討がなされている。

特開２０１３−０４６２１５号公報

鈴木，須崎，廣瀬，小林，"分散アレーアンテナシステムの固定局適用に関する検討，"信学技報，SAT2011-36，Aug 2011.

分散アンテナでは経路長での変動やＲＦ（Radio Frequency）系の変動を補償する必要がある。上記に記載の分散アレーアンテナでは経路長の変動や、ＢＵＣ(Block Up Converter)、ＬＮＢ(Low Noise Block Down Converter)などのＲＦ（Radio Frequency）系の変動の補償に送信信号の電力が最大となるように、衛星折り返し信号を見てステップトラック制御などを行っている。

つまり、図７は、ＢＵＣやＬＮＢの位相の時間変動を示すものである。図７において、横軸は時間を示し、縦軸は位相量を示している。図７に示すように、ＢＵＣやＬＮＢの位相は時間と共に変動し、その変動量は、ＢＵＣやＬＮＢの個体差により異なっている。分散アレーアンテナでは、各アンテナからの送信信号や受信信号の位相が一致するように、各アンテナに対する位相が制御される。図７に示すように、ＢＵＣやＬＮＢの位相量は時間と共に変動するため、各アンテナに対する位相制御は、初期位相の補償だけでなく、時間と共に変化する位相変動成分の補償を行う必要がある。現状の衛星システムでは、図８（Ａ）に示すように、送信ビームエリアと受信ビームエリアとが一致している。したがって、分散アレーアンテナを用いた地球局１０１では、自局からの信号を衛星１０２に向けて送信し、この衛星１０２からの折り返し信号を検波して、信号が最大となるように位相を制御することで、位相変動の補償が行える。しかしながら、今後普及が想定されるＨＴＳなどでは、図８（Ｂ）に示すように、送信ビームエリアと受信ビームエリアとが異なるため、折り返し信号を検波することが不可能になる。

上記事情に鑑み、本発明は、衛星からの折り返し信号を用いることなく分散アレーアンテナのような分散アンテナ装置に対して高周波変動の補償を実行可能な技術の提供を目的とする。

本発明の一態様は、複数のアンテナ装置と、前記複数のアンテナ装置を制御する分散アンテナ制御装置を備え、前記アンテナ装置は、前記分散アンテナ制御装置から送信された基準信号とアップコンバートされた基準信号とに基づいて送信位相を検出し、前記分散アンテナ制御装置は、前記アンテナ装置で検出された前記送信位相に基づいて送信側の位相補償を行う、分散アンテナ装置である。

本発明の一態様は、上記の分散アンテナ装置であって、前記基準信号の周波数ｆ_ｒｅｆは、前記アップコンバートの周波数をｆ_ＢＵＣ、とすると、以下の式（１）によって表される。
ｆ_ｒｅｆ＋ｆ_ＢＵＣ＝Ｎｆ_ｒｅｆ（Ｎ：整数） ・・・式（１）

本発明の一態様は、上記の分散アンテナ装置であって、前記アンテナ装置は、前記分散アンテナ制御装置から送信された前記基準信号に基づいて、アップコンバートされた前記基準信号を直交検波することによって、前記送信位相を検出する。

本発明の一態様は、上記の分散アンテナ装置であって、前記アンテナ装置は、前記分散アンテナ制御装置から送信された複数の周波数の基準信号とアップコンバートされた複数の基準信号とに基づいて、前記アンテナ装置と前記分散アンテナ制御装置との間の電気長を求める。

本発明の一態様は、上記の分散アンテナ装置であって、前記アンテナ装置は、前記基準信号とアップコンバートされた基準信号とに基づいて送信側の位相差信号を生成し、前記分散アンテナ制御装置は、前記アンテナ装置から送信された前記送信側の位相差信号に基づいて受信側の位相補償を行う。

本発明により、衛星からの折り返し信号を用いることなく高周波変動の補償を実行することが可能となる。

本発明が適用できる分散アンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における分散アンテナ制御装置及びアンテナ装置の構成を示すブロック図である。 アンテナ装置の他の例のブロック図である。 基準信号の説明に用いる周波数スペクトル図である。 本発明の第１の実施形態における高周波補償処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における高周波補償処理のフローチャートである。 ＢＵＣやＬＮＢの位相の時間変動を示すグラフである。 衛星システムの説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用できる分散アンテナ装置１の概略構成を示すブロック図である。

図１において、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂは、分散アンテナ装置１を構成している。アンテナ装置１１ａ及び１１ｂには、ＢＵＣ(Block Up Converter)１３ａ及び１３ｂ、ＬＮＢ(Low Noise Block Down Converter)１４ａ及び１４ｂが含まれている。ＢＵＣ１３ａ及び１３ｂは、ＩＦ（Intermediate Frequency）帯（例えば１ＧＨｚ帯）の送信信号を所定のＲＦ（Radio Frequency）帯（例えば１２ＧＨｚ帯）の送信信号に変換し、電力増幅する。ＬＮＢは、ＲＦ帯の受信信号を増幅し、ＩＦ帯の信号に変換する。

また、本発明の第１の実施形態に係る分散アンテナ装置１では、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂに、位相誤差検出部１５ａ及び１５ｂが設けられる。位相誤差検出部１５ａ及び１５ｂは、分散アンテナ制御装置２０から送信信号に多重化されて送られてくる基準信号を基に、送信初期位相及び送信位相変動を検出する。また、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂは、送信側の位相差信号を受信信号に多重化して、分散アンテナ制御装置２０に送っている。

分散アンテナ制御装置２０は、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂからなる分散アンテナの制御を行っている。分散アンテナ制御装置２０は、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂへの各経路に送信信号を分配する信号分配器２１と、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂの各経路からの受信信号を合成する信号合成器２２を備えている。

また、分散アンテナ制御装置２０は、基準信号発生器２５と、送信位相制御部２３と、受信位相制御部２４とを備えている。基準信号発生器２５は、送信側の初期位相差及び位相変動を検出するための基準信号を発生する。送信位相制御部２３は、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂの位相誤差検出部１５ａ及び１５ｂで求められた初期位相差及び位相変動を基に、各アンテナ装置１１ａ及び１１ｂへの送信信号の位相を制御する。受信位相制御部２４は、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂの受信信号と、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂから多重化されて送られてくる送信側の位相差信号を基に、各アンテナ装置１１ａ及び１１ｂからの受信信号の位相を制御する。

変復調装置３０は、例えば、ＨＴＳ（High Throughput Satellite）と呼ばれる衛星通信サービスを行うための変復調装置である。変復調装置３０は、送信データを変調し、分散アンテナ制御装置２０を介してアンテナ装置１１ａ及び１１ｂに送る。また、変復調装置３０は、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂから、分散アンテナ制御装置２０を介して送られてくる受信信号から、データを復調する。

なお、この例では、２つのアンテナ装置１１ａ及び１１ｂにより分散アンテナ装置１を構成しているが、勿論、更に多数のアンテナ装置により、分散アンテナ装置１を構成してもよい。また、各アンテナ装置１１ａ及び１１ｂのアンテナユニットとしては、パラボラアンテナや平面型アンテナ等、どのような形式のアンテナを用いても良い。

図２は、分散アンテナ制御装置２０及びアンテナ装置１１ａ及び１１ｂの構成を示すブロック図である。

図２に示すように、分散アンテナ制御装置２０は、基準信号発生器２５と、可変移相器５２ａ及び５２ｂと、加算器５３ａ及び５３ｂと、バンドパスフィルタ５４ａ及び５４ｂと、位相差検出部５５と、可変移相器５６ａ及び５６ｂと、加算器５７とから構成される。

基準信号発生器２５は、基準信号を発生する。基準信号の周波数ｆ_ｒｅｆは、ＢＵＣ１３ａ及び１３ｂの周波数をｆ_ＢＵＣとすると、
ｆ_ｒｅｆ＋ｆ_ＢＵＣ＝Ｎｆ_ｒｅｆ
Ｎ：整数
となるように設定される。加算器５３ａ及び５３ｂは、ＩＦ帯の送信信号と基準信号とを多重化する。

可変移相器５２ａ及び５２ｂは、図１における送信位相制御部２３に対応する。可変移相器５２ａ及び５２ｂは、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂからの位相検出信号に応じて、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂの各経路の送信信号の位相補償を行う。

バンドパスフィルタ５４ａ及び５４ｂ、位相差検出部５５、可変移相器５６ａ及び５６ｂは、図１における受信位相制御部２４に対応する。位相差検出部５５は、各アンテナ装置１１ａ及び１１ｂからの受信信号と、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂから多重化されて送られてくる送信側の位相差を基に、受信側での位相差を算出する。可変移相器５６ａ及び５６ｂは、位相差検出部５５で検出された位相差に基づいて、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂの各経路の受信信号の位相補償を行う。

アンテナ装置１１ａは、ＢＵＣ１３ａと、バンドパスフィルタ６２ａ及び６３ａと、１／２π移相器６４ａと、サンプルホールド回路６５ａ及び６６ａと、ローパスフィルタ６７ａ及び６８ａと、位相検出部６９ａと、ミキサ７０ａと、バンドパスフィルタ７１ａと、加算器７２ａと、ＬＮＢ１４ａとから構成される。

バンドパスフィルタ６２ａ及び６３ａ、１／２π移相器６４ａ、サンプルホールド回路６５ａ及び６６ａ、ローパスフィルタ６７ａ及び６８ａ、位相検出部６９ａは、図１における位相誤差検出部１５ａを構成している。

バンドパスフィルタ６２ａは、ＩＦ帯の入力信号から、ＩＦ帯の基準信号を抽出する。バンドパスフィルタ６３ａは、ＢＵＣ１３ａの通過後のＲＦ帯の基準信号を抽出する。１／２π移相器６４ａ、サンプルホールド回路６５ａ及び６６ａ、ローパスフィルタ６７ａ及び６８ａは、ＲＦ帯の基準信号を、ＩＦ帯の基準信号で直交検波し、直流成分を抽出する。

位相検出部６９ａは、ローパスフィルタ６７ａ及び６８ａの出力信号から、送信位相の角度差分を算出し、この送信位相の角度差分を位相検出信号として分散アンテナ制御装置２０に送る。

ミキサ７０ａ、バンドパスフィルタ７１ａ、加算器７２ａは、送信側の位相差の情報を受信信号に多重化する。ＬＮＢ１４ａは、ＲＦ帯の受信信号をＩＦ帯の信号にダウンコンバートして、分散アンテナ制御装置２０に送る。

図３は、アンテナ装置１１ａの他の例を示している。この例では、サンプルホールド回路６５ａ、６６ａの代わりに、ミキサ１６５ａ及び１６６ａを用いている。他の構成は、図２に示したアンテナ装置１１ａと同様である。

図２において、アンテナ装置１１ｂは、ＢＵＣ１３ｂと、バンドパスフィルタ６２ｂ及び６３ｂと、１／２π移相器６４ｂと、サンプルホールド回路６５ｂ及び６６ｂと、ローパスフィルタ６７ｂ及び６８ｂと、位相検出部６９ｂと、ミキサ７０ｂと、バンドパスフィルタ７１ｂと、加算器７２ｂと、ＬＮＢ１４ｂとから構成される。アンテナ装置１１ｂの構成は、アンテナ装置１１ａと同様である。また、サンプルホールド回路６５ｂ及び６６ｂの代わりに、ミキサを用いても良い。

次に、本発明の第１の実施形態に係る分散アンテナ装置１における高周波変動補償について説明する。まず、送信補償値の算出処理について説明する。

分散アンテナ制御装置２０の基準信号発生器２５から、基準信号が発生される。この基準信号は、加算器５３ａ及び５３ｂにより、図４に示すように、送信信号に多重化される。前述したように、基準信号の周波数ｆ_ｒｅｆは、
ｆ_ｒｅｆ＋ｆ_ＢＵＣ＝Ｎｆ_ｒｅｆ
の関係となっている。

ＩＦ帯の基準信号は、分散アンテナ制御装置２０から、アンテナ装置１１ａ及び１１ｂに送られる。アンテナ装置１１ａにおいて、バンドパスフィルタ６２ａにより、この多重化された信号から、基準信号Ｓ_ｒｅｆ１が抽出される。

ここで、バンドパスフィルタ６２ａから抽出される基準信号Ｓ_ｒｅｆ１は、分散アンテナ制御装置２０からアンテナ装置１１ａへの送信電気長ｌ_１＿ｔによる遅延が加わるので、以下のように示される。

Ｓ_ｒｅｆ１＝ｓｉｎ（２πｆ_ｒｅｆ＋２πｌ_１＿ｔ／λ_ｒｅｆ） （１）
λ_ｒｅｆ：基準信号の波長

同様に、アンテナ装置１１ｂにおいて、バンドパスフィルタ６２ｂにより、基準信号Ｓ_ｒｅｆ２が抽出される。アンテナ装置１１ｂの送信電気長をｌ_２＿ｔとすると、バンドパスフィルタ６２ｂから抽出される基準信号Ｓ_ｒｅｆ２は、以下のように示される。

Ｓ_ｒｅｆ２＝ｓｉｎ（２πｆ_ｒｅｆ＋２πｌ_２＿ｔ／λ_ｒｅｆ） （２）

アンテナ装置１１ａの送信電気長ｌ_１＿ｔと、アンテナ装置１１ｂの送信電気長ｌ_２＿ｔとが同じであり、
ｌ_１＿ｔ＝ｌ_２＿ｔ＝ｌ
であるとすると、（１）式及び（２）式は、以下のようになる。

Ｓ_ｒｅｆ１＝ｓｉｎ（２πｆ_ｒｅｆ＋２πｌ／λ_ｒｅｆ） （３）
Ｓ_ｒｅｆ２＝ｓｉｎ（２πｆ_ｒｅｆ＋２πｌ／λ_ｒｅｆ） （４）

また、アンテナ装置１１ａにおいて、ＩＦ帯の入力信号の周波数は、ＢＵＣ１３ａにより、ＲＦ帯にアップコンバートされる。ＢＵＣ１３ａからの信号は、バンドパスフィルタ６３ａに供給され、バンドパスフィルタ６３ａで、ＲＦ帯にアップコンバートされた基準信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｔ}が抽出される。ここで、ＢＵＣ１３ａの位相量をθ_ＢＵＣ１とすると、バンドパスフィルタ６３ａから抽出されるＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｅｆ１＿ｔ}は、以下のように示される。

Ｓ_{ｒｅｆ１＿ｔ}＝ｓｉｎ｛２π（ｆ_ｒｅｆ＋ｆ_ＢＵＣ１）＋θ_ＢＵＣ１＋２πｌ／λ_ｒｅｆ｝ （５）

同様に、アンテナ装置１１ｂにおいて、ＩＦ帯の入力信号は、ＢＵＣ１３ｂにより、ＲＦ帯にアップコンバートされる。ＢＵＣ１３ｂからの信号は、バンドパスフィルタ６３ｂに供給され、バンドパスフィルタ６３ｂで、ＲＦ帯にアップコンバートされた基準信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｔ}が抽出される。ここで、ＢＵＣ１３ｂの位相量をθ_ＢＵＣ２とすると、バンドパスフィルタ６３ｂから抽出されるＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｅｆ２＿ｔ}は、以下のように示される。

Ｓ_{ｒｅｆ２＿ｔ}＝ｓｉｎ｛２π（ｆ_ｒｅｆ＋ｆ_ＢＵＣ２）＋θ_ＢＵＣ２＋２πｌ／λ_ｒｅｆ｝ （６）

（５）式に示すように、ＢＵＣ１３ａを通過した信号中には、ＢＵＣ１３ａの位相量θ_ＢＵＣ１が含まれている。このＢＵＣ１３ａの位相量θ_ＢＵＣ１は、時間と共に変動し、送信側の位相変動成分となる。（５）式に示されるＲＦ帯の基準信号を、（３）式で示されるＩＦ帯の基準信号で直交検波し、直流成分を抽出すると、以下のような信号を得ることができる。

Ｓ_{Ｄ１＿ｓｉｎ}＝１／２ｃｏｓ（θ_ＢＵＣ１−２πｌ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ）（７）
Ｓ_{Ｄ１＿ｃｏｓ}＝１／２ｓｉｎ（θ_ＢＵＣ１−２πｌ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ）（８）

上式より、アンテナ装置１１ａの送信経路における位相値（θ_ＢＵＣ１−２πｌ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ）の検出が可能であり、電気長ｌが既知の場合、位相変動成分となるＢＵＣ１３ａの位相量θ_ＢＵＣ１の位相角度を直接求めることができる。

図２に示すように、アンテナ装置１１ａでは、１／２π移相器６４ａ、サンプルホールド回路６５ａ及び６６ａにより、（５）式で示されるＲＦ帯の基準信号が（３）式で示されるＩＦ帯の基準信号で直交検波される。そして、ローパスフィルタ６７ａ及び６８ａにより、この直交検波出力から直流成分が抽出され、（７）式及び（８）式に示すような位相値が得られる。位相検出部６９ａは、電気長ｌを既知として、この信号からＢＵＣ１３ａの位相量θ_ＢＵＣ１を求めている。

同様に、アンテナ装置１１ｂで、（６）式に示されるＲＦ帯の基準信号を、（４）式で示されるＩＦ帯の基準信号で直交検波し、直流成分を抽出すると、以下のような信号を得ることができる。

Ｓ_{Ｄ２＿ｓｉｎ}＝１／２ｃｏｓ（θ_ＢＵＣ２−２πｌ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ）（９）
Ｓ_{Ｄ２＿ｃｏｓ}＝１／２ｓｉｎ（θ_ＢＵＣ２−２πｌ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ）（１０）

アンテナ装置１１ｂでは、１／２π移相器６４ｂ、サンプルホールド回路６５ｂ及び６６ｂにより、（６）式で示されるＲＦ帯の基準信号が（４）式で示されるＩＦ帯の基準信号で直交検波される。そして、ローパスフィルタ６７ｂ及び６８ｂにより、この直交検波出力から直流成分が抽出され、（９）式及び（１０）式に示す信号が得られる。位相検出部６９ｂは、電気長ｌを既知として、この信号からＢＵＣ１３ｂの位相量θ_ＢＵＣ２を求めている。

以上のように、本発明の第１の実施形態では、分散アンテナ制御装置２０は、各アンテナ装置１１ａ及び１１ｂに送信する信号に、基準信号を多重化している。そして、各アンテナ装置１１ａ及び１１ｂは、ＲＦ帯の基準信号を、ＩＦ帯の基準信号で直交検波して、直流成分を抽出することで、送信側の初期位相差及び位相変動を算出している。そして、この算出された位相値をアンテナ装置１１ａ及び１１ｂから分散アンテナ制御装置２０に送り、分散アンテナ制御装置２０の可変移相器５２ａ及び５２ｂで、この位相値に基づいて、送信信号の位相を制御している。

次に、受信補償値の算出処理について説明する。本実施形態では、ミキサ７０ａにより、ＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｔ}とＩＦ帯の基準信号Ｓ_ｒｅｆ１とにより、送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}が生成される。この送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}がバンドパスフィルタ７１ａを介して、加算器７２ａに供給される。加算器７２ａで、ＲＦ帯の受信信号と、送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}とが多重化される。

なお、ＬＮＢ１４ａ及び１４ｂの入力周波数帯が送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}の周波数帯に一致しない場合には、入力した基準信号Ｓ_ｒｅｆの逓倍又は分周信号を基に、入力周波数帯に変換し、送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}を生成する。

同様に、アンテナ装置１１ｂのミキサ７０ｂには、バンドパスフィルタ６２ｂから、ＩＦ帯の基準信号Ｓ_ｒｅｆ２が供給される。また、ミキサ７０ｂには、バンドパスフィルタ６３ｂから、ＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｔ}が供給される。ミキサ７０ｂにより、ＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｔ}とＩＦ帯の基準信号Ｓ_ｒｅｆ２とにより、送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｒ}が生成される。加算器７２ｂで、ＲＦ帯の受信信号と、送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｒ}とが多重化される。

分散アンテナ制御装置２０の位相差検出部５５は、送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}及びＳ_{ｒｆ２＿ｒ}から求められる送信側の位相を基に、各アンテナ装置１１ａ及び１１ｂからの受信信号の位相差を算出する。そして、位相差検出部５５は、この受信側の位相差に基づいて、可変移相器５６ａ及び５６ｂの位相を設定する。これにより、受信側の位相補償が行われる。

つまり、アンテナ装置１１ａの送信側の位相Φ_ｔ＿１は、ＩＦ帯の基準信号Ｓ_ｒｅｆ１とＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｔ}とから、以下のようにして求めることができる。

Φ_ｔ＿１＝θ_ＢＵＣ１−２πｌ_１＿ｔ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ （１１）

同様に、アンテナ装置１１ｂの送信側の位相Φ_ｔ＿２は、ＩＦ帯の基準信号Ｓ_ｒｅｆ２とＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｔ}とから、以下のようにして求めることができる。

Φ_ｔ＿２＝θ_ＢＵＣ２−２πｌ_２＿ｔ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ （１２）

本実施形態では、ＩＦ帯の基準信号Ｓ_ｒｅｆ１とＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｔ}とから送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}を生成している。また、ＩＦ帯の基準信号Ｓ_ｒｅｆ２とＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｔ}とから送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｒ}を生成している。この位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}及びＳ_{ｒｆ２＿ｒ}は、分散アンテナ制御装置２０に送られる。分散アンテナ制御装置２０の入力端でのアンテナ装置１１ａからの受信信号の位相Φ_ｒ＿１、アンテナ装置１１ｂからの受信信号の位相Φ_ｒ＿２は、以下のように示される。

Φ_ｒ＿１＝
θ_ＢＵＣ１−２πｌ_１＿ｔ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ＋θ_ＬＮＢ１−２πｌ_１＿ｒ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ
（１３）
Φ_ｒ＿２＝
θ_ＢＵＣ２−２πｌ_２＿ｔ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ＋θ_ＬＮＢ２−２πｌ_２＿ｒ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ
（１４）

ここで、各アンテナ装置１１ａ及び１１ｂの送信の電気長が等しく、
ｌ_１＿ｔ＝ｌ_２＿ｔ＝ｌ_＿ｔ
また、受信の電気長が等しい、
ｌ_１＿ｒ＝ｌ_２＿ｒ＝ｌ_＿ｒ
とすると、（１３）式及び（１４）式に示す受信信号の位相は、以下のようになる。

Φ_ｒ＿１＝
θ_ＢＵＣ１−２πｌ_＿ｔ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ＋θ_ＬＮＢ１−２πｌ_＿ｒ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ
（１５）
Φ_ｒ＿２＝
θ_ＢＵＣ２−２πｌ_＿ｔ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ＋θ_ＬＮＢ２−２πｌ_＿ｒ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ
（１６）

このように、アンテナ装置１１ａの受信側の位相は、送信側のＩＦ帯の基準信号Ｓ_ｒｅｆ１とＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｔ}とから生成された送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}により、求めることができる。同様に、アンテナ装置１１ｂの受信側の位相は、送信側のＩＦ帯の基準信号Ｓ_ｒｅｆ２とＲＦ帯の基準信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｔ}とから生成された送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｒ}により、求めることができる。分散アンテナ制御装置２０の位相差検出部５５は、このようにして求められたアンテナ装置１１ａ及び１１ｂの受信側の位相と、各アンテナ装置１１ａ及び１１ｂの受信信号の位相とを比較して、受信側の位相補償を行っている。

図５は、本発明の第１の実施形態における高周波補償処理のフローチャートを示すものである。図５において、分散アンテナ制御装置２０は、基準信号発生器２５により基準信号を生成し、送信ＩＦ信号に多重化する（ステップＳ１）。アンテナ装置１１ａの位相検出部６９ａは、（７）式及び（８）式により、送信位相の初期値を算出し、分散アンテナ制御装置２０に送る。分散アンテナ制御装置２０は、この送信位相の初期値に基づいて、送信位相値を算出する（ステップＳ２）。そして、アンテナ装置１１ａは、受信信号と送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}とを多重化してＬＮＢ１４ａに送り、分散アンテナ制御装置２０に出力する（ステップＳ３）。

同様に、分散アンテナ制御装置２０は、基準信号発生器２５により基準信号を生成し、送信ＩＦ信号に多重化する（ステップＳ４）。アンテナ装置１１ｂの位相検出部６９ｂは、（９）式及び（１０）式により、送信位相の初期値を算出し、分散アンテナ制御装置２０に送る。分散アンテナ制御装置２０は、この送信位相の初期値に基づいて、送信位相値を算出する（ステップＳ５）。そして、アンテナ装置１１ｂは、受信信号と送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｒ}とを多重化してＬＮＢ１４ｂに送り、分散アンテナ制御装置２０に出力する（ステップＳ６）。

なお、ステップＳ１からステップＳ３までの処理と、ステップＳ４からステップＳ６までの処理は、アンテナアレーの数に応じて、並列的に行われる。

分散アンテナ制御装置２０の位相差検出部５５は、多重化されて送られてくる送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}及びＳ_{ｒｆ２＿ｒ}を基に、アンテナ装置１１ａからの受信信号と、アンテナ装置１１ｂからの受信信号との間の位相差を比較し、補償位相値を算出する。そして、位相差検出部５５は、求められた位相差に基づいて、可変移相器５６ａ及び５６ｂの位相量を設定する（ステップＳ７）。

ステップＳ１からステップＳ３までの処理と、ステップＳ４からステップＳ６までの処理は、時変動成分の処理として続けられる。時変動成分の処理として続ける際には、ステップＳ２で、アンテナ装置１１ａの位相検出部６９ａは、送信位相の変動成分を算出する。また、ステップＳ５で、アンテナ装置１１ｂの位相検出部６９ｂは、送信位相の変動成分を算出する。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述したように、本発明の第１の実施形態では、（７）式及び（８）式、並びに、（９）式及び（１０）式により、各アンテナ装置１１ａ及び１１ｂの経路の送信初期位相を算出している。（７）式及び（８）式、並びに、（９）式及び（１０）式では、電気長ｌを既知として、ＢＵＣ１３ａ及び１３ｂの位相量θ_ＢＵＣ１及びθ_ＢＵＣ２を直接算出している。しかしながら、電気長ｌが未知の場合には、ＢＵＣ１３ａ及びＢＵＣ１３ｂの位相量θ_ＢＵＣ１及びθ_ＢＵＣ２は直接算出できない。本実施形態では、電気長ｌが未知の場合にも、位相量θ_ＢＵＣ１及びθ_ＢＵＣ２を算出できるようにしている。

この実施形態では、基準信号として、周波数ｆ_ｒｅｆ１と周波数ｆ_ｒｅｆ２の２つの周波数が使用される。すなわち、本発明の第２の実施形態では、図２における基準信号発生器２５は、周波数ｆ_ｒｅｆ１と周波数ｆ_ｒｅｆ２の２つの周波数を生成できる。他の構成については、第１の実施形態と同様である。

なお、２つの周波数ｆ_ｒｅｆ１及びｆ_ｒｅｆ２は、以下のような関係となっている。

ｆ_ｒｅｆ１＋ｆ_ＢＵＣ＝Ｍｆ_ｒｅｆ１
ｆ_ｒｅｆ２＋ｆ_ＢＵＣ＝Ｎｆ_ｒｅｆ２
Ｍ，Ｎ：整数

基準信号の周波数をｆ_ｒｅｆ１とすると、位相検出部６９ａでは、以下のような位相値を得ることができる。

θ_ＢＵＣ１−２πｌ（Ｍ−１）／λ_ｒｅｆ１ （１７）

また、基準信号の周波数をｆ_ｒｅｆ２とすると、位相検出部６９ａでは、以下のような位相値を得ることができる。

θ_ＢＵＣ１−２πｌ（Ｎ−１）／λ_ｒｅｆ２ （１８）

（１７）式及び（１８）式により、連立方程式により、電気長ｌ及び位相量θ_ＢＵＣ１を求めることができる。

図６は、本発明の第２の実施形態のフローチャートである。図６において、分散アンテナ制御装置２０は、基準信号発生器２５により周波数ｆ_ｒｅｆ１の基準信号を生成し、送信ＩＦ信号に多重化する（ステップＳ１０１）。アンテナ装置１１ａの位相検出部６９ａは、（１７）式に示す位相値を算出する（ステップＳ１０２）。

分散アンテナ制御装置２０は、基準信号発生器２５により周波数ｆ_ｒｅｆ２の基準信号を生成し、送信ＩＦ信号に多重化する（ステップＳ１０３）。アンテナ装置１１ａの位相検出部６９ａは、（１８）式に示す位相値を算出する（ステップＳ１０４）。

次に、アンテナ装置１１ａの位相検出部６９ａは、（１７）式、（１８）式から、連立方程式により、電気長ｌ及び位相量θ_ＢＵＣ１を算出する（ステップＳ１０５）。

電気長ｌが算出できれば、主信号の送信周波数ｆ_ｄａｔａの波長λ_ｄａｔａに合わせて、
θ_ＢＵＣ１−２πｌ（Ｎ−１）／λ_ｄａｔａ
だけ位相差を引くことにより、初期補償値が算出される（ステップＳ１０６）。

同様に、分散アンテナ制御装置２０は、基準信号発生器２５により周波数ｆ_ｒｅｆ１の基準信号を生成し、送信ＩＦ信号に多重化する（ステップＳ１０７）。アンテナ装置１１ｂの位相検出部６９ｂは、位相値を算出する（ステップＳ１０８）。

分散アンテナ制御装置２０は、基準信号発生器２５により周波数ｆ_ｒｅｆ２の基準信号を生成し、送信ＩＦ信号に多重化する（ステップＳ１０９）。アンテナ装置１１ｂの位相検出部６９ｂは、位相値を算出する（ステップＳ１１０）。

次に、アンテナ装置１１ｂの位相検出部６９ｂは、連立方程式により、電気長ｌ及び位相量θ_ＢＵＣ２を算出する（ステップＳ１１１）。

電気長ｌが算出できれば、主信号の送信周波数ｆ_ｄａｔａの波長λ_ｄａｔａに合わせて、
θ_ＢＵＣ２−２πｌ（Ｎ−１）／λ_ｄａｔａ
だけ位相差を引くことにより、初期補償値が算出される（ステップＳ１１２）。

以上の処理により初期値を算出することで、分散アンテナ制御装置２０の可変移相器５２ａ及び５２ｂに初期値を設定して、送信位相補償が行える（ステップＳ１１３）。

初期値位相補償が行えたら、第１の実施形態と同様に、分散アンテナ制御装置２０は、基準信号発生器２５により基準信号を生成し、送信ＩＦ信号に多重化する（ステップＳ１１４）。なお、このときの基準信号の周波数は、ｆ_ｒｅｆ１とｆ_ｒｅｆ２のどちらを使っても良い。

アンテナ装置１１ａの位相検出部６９ａは、（７）式及び（８）式により、送信位相の位相変動を算出し、分散アンテナ制御装置２０に送る。分散アンテナ制御装置２０は、この送信位相の位相変動に基づいて、送信位相値を算出する（ステップＳ１１５）。そして、アンテナ装置１１ａは、受信信号と送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}とを多重化してＬＮＢ１４ａに送り、分散アンテナ制御装置２０に出力する（ステップＳ１１６）。

同様に、分散アンテナ制御装置２０は、基準信号発生器２５により基準信号を生成し、送信ＩＦ信号に多重化する（ステップＳ１１７）。アンテナ装置１１ｂの位相検出部６９ｂは、（９）式及び（１０）式により、送信位相の位相変動を算出し、分散アンテナ制御装置２０に送る。分散アンテナ制御装置２０は、この送信位相の位相変動に基づいて、送信位相値を算出する（ステップＳ１１８）。そして、アンテナ装置１１ｂは、受信信号と送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ２＿ｒ}とを多重化してＬＮＢ１４ｂに送り、分散アンテナ制御装置２０に出力する（ステップＳ１１９）。

分散アンテナ制御装置２０の位相差検出部５５は、多重化されて送られてくる送信側の位相差信号Ｓ_{ｒｆ１＿ｒ}及びＳ_{ｒｆ２＿ｒ}を基に、アンテナ装置１１ａからの受信信号と、アンテナ装置１１ｂからの受信信号との間の位相差を比較し、補償位相値を算出する。そして、位相差検出部５５は、求められた位相差に基づいて、可変移相器５６ａ及び５６ｂの位相量を設定する（ステップＳ１２０）。

なお、分散アンテナ装置１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。

以上、この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等も含まれる。

１…分散アンテナ装置， １１ａ，１１ｂ…アンテナ装置， １３ａ，１３ｂ…ＢＵＣ， １４ａ，１４ｂ…ＬＮＢ， １５ａ，１５ｂ…位相誤差検出部， ２０…分散アンテナ制御装置， ２１…信号分配器， ２２…信号合成器， ２３…送信位相制御部， ２４…受信位相制御部， ２５…基準信号発生器， ３０…変復調装置

Claims (5)

1. 複数のアンテナ装置と、
   前記複数のアンテナ装置を制御する分散アンテナ制御装置を備え、
   前記アンテナ装置は、前記分散アンテナ制御装置から送信された基準信号とアップコンバートされた基準信号とに基づいて送信位相を検出し、
   前記分散アンテナ制御装置は、前記アンテナ装置で検出された前記送信位相に基づいて送信側の位相補償を行う、分散アンテナ装置。
2. 前記基準信号の周波数ｆ_ｒｅｆは、前記アップコンバートの周波数をｆ_ＢＵＣ、とすると、以下の式（１）によって表される、請求項１に記載の分散アンテナ装置。
   ｆ_ｒｅｆ＋ｆ_ＢＵＣ＝Ｎｆ_ｒｅｆ（Ｎ：整数） ・・・式（１）
3. 前記アンテナ装置は、前記分散アンテナ制御装置から送信された前記基準信号に基づいて、アップコンバートされた前記基準信号を直交検波することによって、前記送信位相を検出する、請求項１又は２に記載の分散アンテナ装置。
4. 前記アンテナ装置は、前記分散アンテナ制御装置から送信された複数の周波数の基準信号とアップコンバートされた複数の基準信号とに基づいて、前記アンテナ装置と前記分散アンテナ制御装置との間の電気長を求める、請求項１から３のいずれか一項に記載の分散アンテナ装置。
5. 前記アンテナ装置は、前記基準信号とアップコンバートされた基準信号とに基づいて送信側の位相差信号を生成し、
   前記分散アンテナ制御装置は、前記アンテナ装置から送信された前記送信側の位相差信号に基づいて受信側の位相補償を行う
   請求項１に記載の分散アンテナ装置。

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