JP3389455B2 - アダプティブアレイ装置およびその補正方法 - Google Patents
アダプティブアレイ装置およびその補正方法Info
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Description
より適応的に指向性のある放射パターンを作るアダプテ
ィブアレイ装置およびその補正方法に関する。
ては、伝送の効率化のためディジタル情報信号(ベース
バンド信号)で搬送波を変調することにより、情報の伝
送が行われている。ディジタル通信では、伝送速度向上
や同一周波数に複数の利用者を収容する多チャンネル化
により、周波数資源の有効利用が図られている。その反
面、伝送速度の高速化に伴ってフェージングによる通信
品質の劣化が問題となり、種々の対策技術が開発されて
いる。
ブアレイ方式が提案されている。アダプティブアレイ方
式とは、複数のアンテナにより適応的に指向性パターン
を作り、特定の利用者だけに電波が届くようにする方式
である。例えば、送信回路と受信回路とアンテナとから
なる送受信系統を4組み備えたアダプティブアレイ装置
の場合、送信時には各送信回路のゲイン及び位相を、受
信時には各受信回路のゲイン及び位相を、それぞれ調整
することによって、送信時、受信時のそれぞれの指向性
パターンを形成することができる。アダプティブアレイ
方式の詳細については「空間領域における適応信号処理
とその応用技術論文特集」(電子通信学会論文誌 VOL.J
75-B-II NO.11 NOVEMBER)に記載されているので、ここ
では詳細な説明を省略する。
通信を行うためには、双方で通信相手に対する指向性パ
ターンを形成することが望ましい。ところが移動通信に
適用する場合には、移動機側で大きさ、アンテナ数など
物理的な制約があるので、移動機側で指向性パターンを
制御することは実際的ではない。そこで、基地局におい
て受信時と送信時との両方で指向性パターンを形成する
ことが考えられている。すなわち、基地局では、受信時
に最適に形成された指向性パターンと同じ指向性パター
ンで送信時にも形成して電波を送出する。
技術によれば、基地局における受信時の指向性パターン
と送信時の指向性パターンとを一致させることが困難で
あるという問題があった。より詳しくいうと、指向性パ
ターンはアンテナ毎にゲインと位相とを調整することに
より形成されるが、受信時と同じ位相を送信時に与えて
も送信回路と受信回路の伝送特性(特に位相変化特性)
が異なるため、送受信ともに同じ指向性パターンを形成
することができなかった。送信回路と受信回路の伝送特
性が異なるのは、回路構成が異なっているからであり、
また回路構成が同じだとしても回路素子のばらつきが内
在するからである。言い換えれば、実際に回路を構成し
ている回路素子(部品)の特性にばらつきがあるので、
それらの回路素子の集合体である無線系統の特性にもば
らつきが生じてしまうからである。
パターンと送信時の指向性パターンとを一致させること
が容易なアダプティブアレイ装置を提供することを目的
とする。
ため本発明は、送信部と受信部とを有する複数の無線部
を備えたアダプティブアレイ装置であって、所定の信号
を生成する生成手段と、前記所定の信号が各送信部だけ
を経由したときの位相変化を検出する第1検出手段と、
前記所定の信号が各送信部及び受信部を経由したときの
位相変化を検出する第2検出手段と、送信部毎に、前記
2つの位相変化から送信部と受信部との位相特性の差分
を算出する算出手段と、送信部毎に、出力信号に付加さ
れる指向性パターン形成用の位相量に前記差分を加算す
ることによって、受信部と送信部との特性差に応じて補
正を行う補正手段とを備えることを特徴とする。
アダプティブアレイ装置の構成を示すブロック図であ
る。本アダプティブアレイ装置は、無線部10、20、
30、40、アンテナ17、27、37、47、制御部
50とを備え、ディジタル携帯電話等の移動通信におけ
る基地局として設置される。また、無線部10は、変調
器11、送信回路12、スイッチ13、位相検出部14
から構成される。
50から入力されるベースバンド信号(シンボルデー
タ)を中間周波数信号(以後、IF信号と略す)にまで
変調する。その際、変調過程において制御部50から与
えられる位相データと補正値とを加えてIF信号を出力
する。ここで、位相データはアダプティブアレイとして
受信時の指向性パターンと同じ指向性パターンを送信時
にも生成するために位相量であり、補正値は送信回路1
2と受信回路15との特性差による送信出力の位相変動
を補正するための位相量である。また、変調器11での
ディジタル変調方式は、GMSK(Gaussian-filtered
Minimum Shift Keying)やπ/4シフトQPSK(Quad
rature Phase Shift Keying)などである。
号を高周波信号(以後、RF信号と略す)に変換し、送
信出力レベルにまで増幅する。スイッチ13は、送信時
における送信回路12と位相検出部14との接続(以下
送信接続と呼ぶ)、受信時における位相検出部14と受
信回路15との接続(以受信接続と呼ぶ)、補正生成時
における送信回路12と受信回路15との接続(以下、
折り返し接続と呼ぶ)を切り替える。
力される特定位相を有するIF信号(以下テスト信号と
呼ぶ)が出力されたとき、変調器11から直接入力され
るテスト信号と、送信回路12を経由して入力されるテ
スト信号との位相差を検出する。つまり、送信回路12
の伝送特性として位相変動量を検出する。また、位相検
出部14は送受信時においてはスイッチ13とアンテナ
17間でRF信号をそのまま通す。
で変換する。復調器16は、受信回路15からのIF信
号をベースバンド信号(シンボルデータ)に復調する。
無線部20、30、40は、無線部10と同じ構成にな
ので説明を省略する。制御部50は、無線部10〜40
の送受信制御とともにアダプティブアレイを実現するた
めに無線部毎のゲインおよび位相を制御し、特に、送信
時には送信回路12と受信回路15との特性差による送
信出力の位相変動を補正するための補正値を無線部毎に
出力する。また、制御部50は、送信に先立って無線部
毎の補正値を生成する。
1、21、31、41のより詳細な構成を示すブロック
図である。同図において変調器11は、加算器11a、
波形データ発生部11b、乗算器11cを有する。加算
器11aは、制御部50から入力される位相データφ1
と補正値φ1cとを加算する。波形データ発生部11b
は、加算器11aの加算結果が示す位相を有する正弦波
データを発生する。乗算器11cは、波形データ発生部
11bからの正弦波データと、制御部50からの送信デ
ータTX1とを乗算することによりIF信号を生成す
る。
バンド信号発生部51、セレクタ52、位相データ保持
部53、補正値保持部54、補正値生成部55を有して
構成される。同図の制御部50は、各構成要素を機能的
に分けて記しているが、DSP(Digital Signal Proce
ssor)により構成することもできる。ベースバンド信号
発生部51は、シリアル入力される送信データを、I
(同相)成分およびQ(直交)成分に変換することによ
り成分毎のベースバンド信号(シンボルデータ)を発生
する。セレクタ52は、ベースバンド信号のI成分とQ
成分とを多重化した送信データTX1〜TX4を出力す
る。
レイ装置として受信時の指向性パターンと同じ指向性パ
ターンを送信時にも生成するための位相量として、位相
データφ1〜φ4を保持する。各位相データについて
は、「空間領域における適応信号処理とその応用技術論
文特集」(電子通信学会論文誌 VOL.J75-B-II NO.11 NO
VEMBER)に記載されているので、ここでは説明を省略す
る。
回路15との特性差による送信出力の位相変動を補正す
るための位相量として、補正値φ1c〜φ4cを保持す
る。補正値生成部55は、補正値φ1c〜φ4cを生成
し、補正値保持部54に保持させる。補正値の生成は、
本アダプティブアレイ装置の設置環境により異なるが、
数日〜数十日に一回程度行うことが望ましい。これによ
り回路素子の経時変化が生じた場合に補正値を更新する
ことができる。
理のより詳細なフローチャートを示す。この補正値生成
処理を図3の説明図を用いて説明する。同図において、
まず補正値生成部55は、無線部10に対して(ステッ
プ51)スイッチ13を折り返し接続に設定して(ステ
ップ52)既知の特定位相量をもつテストデータを出力
する(ステップ53)。このテストデータは、例えば位
相データφ1、補正値φ1c、送信データTX1の全て
を”0”とすることにより出力される。
(A)の経路のを流れて制御部50のRX1端子に到達
する。この場合テストデータは、経路(A)による位相
変動、特にアナログ回路部分つまり送信回路12および
受信回路15による位相変動を受ける。補正値生成部5
5は、このときのRX1端子で受けたテストデータと、
元のテストデータとの位相を比較することにより、上記
経路(A)の位相変動量(Δφt1+Δφr1)を検出
する(ステップ54)。
3を送信接続に設定し(ステップ55)上記のテストデ
ータを再度出力する(ステップ56)。このテストデー
タは図3中の経路(B)と経路(C)とを流れて位相検
出部14に到達する。経路(C)は、経路(B)に比べ
て送信回路による位相変動を受ける点が異なっている。
位相検出部14は、経路(B)からのテストデータと経
路(C)からのテストデータとの位相を比較することに
より、送信回路12による位相変動量Δφt1を検出す
る。補正値生成部55は、その検出結果をIN1端子を
介して受け取る(ステップ57)。
わち(Δφt1+Δφr1)と(Δφt1)とから、無
線部における受信系の位相変動量と送信系の位相変動量
と差分(Δφr1−Δφt1)を補正値Δφ1cとして
算出し、補正値保持部54に保持させる(ステップ5
8)。さらに、補正値生成部55は、同様にして無線部
20、30、40について補正値Δφ2c、Δφ3c、
Δφ4c(Δφr2−Δφt2、Δφr3−Δφt3、
Δφr4−Δφt4)を算出して補正値保持部54に保
持させる(ステップ59、51)。
され補正値保持部54に保持される。以上のように構成
された本発明の実施形態におけるアダプティブアレイ装
置について、その動作を説明する。本アダプティブアレ
イ装置は、通常の送受信に先立って補正値生成処理を行
う。補正値生成処理の時期については既に説明したよう
に定期的に行うことが望ましい。この補正値生成処理で
は、図3の説明図および図5のフローチャートに従っ
て、既に説明したように、各無線部に対応する補正値Δ
φ1c、Δφ2c、Δφ3c、Δφ4cが求められ、補
正値保持部54に保持される。
て次のように用いられる。本アダプティブアレイ装置
は、アダプティブアレイとしての指向性パターンを生成
するために、無線部毎にゲイン調整および位相の調整を
行う。ゲイン調整については従来と同様であるので省略
する。位相調整については、本アダプティブアレイ装置
は、指向性パターン生成用に各無線部にそれぞれ位相デ
ータφ1〜φ4を与えると同時に、補正値φ1c〜φ4
cを加えて送信する。
受信回路の位相変動量Δφr1を”0.5度”、送信回路
の位相変動量Δφt1を”0.3度”とする。また、説明
を簡単化するためφ1を”0度”とする。同図のように
受信時に他の無線機から到来する電波を受信した場合、
受信信号RX1は、Δφr1(=0.5)の位相変動を受
けることになる。
タφ1と補正値Δφ1c(=Δφr1−Δφt1=0.
2)が加えられるので、φ1+Δφr1−Δφt1(=
φ1+0.2)の位相変動量が与えられる。この送信デー
タは、送信回路を経由してアンテナから放出されたと
き、φ1=0.2+0.3=0.5の位相変動を受けることにな
る。このように無線部の内部で発生する受信時の位相変
動と、送信時の位相変動とは、ともに0.5度となる。つ
まり、補正値が加えられることにより送信系と受信系と
の特性が全く同一であるとみなすことができる。
の他の構成例を示すブロック図である。同図は、図2に
示した変調器11、21、31、41の代わりに、変調
器100を備えた構成になっている。この点以外は同じ
なので説明を省略し、異なる点を中心に説明する。すな
わち、異なる点は、波形データ発生部101、マルチプ
レクサ102、デマルチプレクサ103からなる部分
は、4つの変調器に共用されている点である。
ータ発生部11b、21b、31b、41bに比べて、
4倍速で動作する。そのため、マルチプレクサ102
は、4つの加算器11a、21a、31a、41aから
の加算結果を時分割的に多重化して波形データ発生部1
01にそれぞれの加算結果を出力する。またデマルチプ
レクサ103は、波形データ発生部101で発生された
各波形を4つの乗算器11c、21c、31c、41c
に分配する。
を4倍にすることにより回路規模を低減することができ
る。図7は、本発明の他の実施形態におけるアダプティ
ブアレイ装置の構成を示すブロック図である。同図は、
図1における無線部10、20、30、40の代わりに
無線部110、120、130、140を備える点のみ
が異なるので、異なる転を中心に説明する。
検出部14が送信回路12とスイッチ13との間に配置
されている点のみが異なっており、その機能は無線部1
0とる全くおなじである。このように位相検出部14は
実装の容易な位置に配置するようにしてもよい。なお、
上記実施形態中の補正値生成処理については、上述した
ように定期的に行うことが望ましいが、回路素子に経時
変化が生じ易いか否かによってその頻度を決定すれば良
い。もし経時変化が少ない回路素子を使用している場合
には、補正値保持部54に各無線部の補正値を工場出荷
時に書き込んでおくようにしてもよい。この場合、図2
における補正値生成部55、位相検出部14は削除する
ことができる。
ッチ13と受信回路15との間であってもよい。
数の無線部を備えたアダプティブアレイ装置であって、
所定の信号を生成する生成手段と、前記所定の信号が各
送信部だけを経由したときの位相変化を検出する第1検
出手段と、前記所定の信号が各送信部及び受信部を経由
したときの位相変化を検出する第2検出手段と、送信部
毎に、前記2つの位相変化から送信部と受信部との位相
特性の差分を算出する算出手段と、送信部毎に、出力信
号に付加される指向性パターン形成用の位相量に前記差
分を加算することによって、受信部と送信部との特性差
に応じて補正を行う補正手段とを備える構成なので、送
信部と受信部とを構成している回路素子(部品)の特性
にばらつきに起因する無線部の特性にもばらつきを補正
手段の補正により吸収することができるので、受信時の
指向性パターンと送信時の指向性パターンとを容易に一
致させることができるという効果がある。上記効果に加
えて、アダプティブアレイ装置の各無線部の特性が経時
変化を受けた場合でも、定期的に算出手段が補正値を更
新することができるという効果がある。
は、出力信号に付加される指向性パターン形成用の送信
部毎の位相データを保持する第1保持手段と、所定の信
号を生成する生成手段と、前記所定の信号が各送信部を
経由したときの位相変化を検出する第1検出手段と、前
記所定の信号が各送信部及び受信部を経由したときの位
相変化を検出する第2検出手段と、送信部毎に、前記2
つの位相変化から送信部と受信部との位相特性の差分を
算出する算出手段と、算出された差分を送信部毎の補正
値として保持する第2保持手段と、送信部毎に、第1保
持手段に保持された位相データとそれに対応する第2保
持手段に保持された補正値とを加算することにより位相
データを補正する補正手段とを備えて構成されるので、
送信部と受信部とを構成している回路素子(部品)の特
性にばらつきに起因する無線部の特性にもばらつきがを
補正手段の補正により吸収することができるので、受信
時の指向性パターンと送信時の指向性パターンとを容易
に一致させることができるという効果があり、加えて、
定期的に算出手段が第2保持手段の各補正値を更新する
ことができるという効果がある。
補正方法は、所定の信号を生成する生成ステップと、前
記所定の信号が各送信部を経由したときの位相変化を検
出する第1検出ステップと、前記所定の信号が各送信部
及び受信部を経由したときの位相変化を検出する第2検
出ステップと、送信部毎に、前記2つのステップの位相
変化から送信部と受信部との位相特性の差分を算出する
算出ステップと、送信部毎に、出力信号に付加される指
向性パターン形成用の位相に当該差分を加算することに
より補正する補正ステップとからなるので、上記と同じ
効果がある。
置の構成を示すブロック図である。
1、41のより詳細な構成を示すブロック図である。
なフローチャートを示す。
を示すブロック図である。
レイ装置の構成を示すブロック図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 送信部と受信部とを有する複数の無線部
を備えたアダプティブアレイ装置であって、所定の信号を生成する生成手段と、 前記所定の信号が各送信部だけを経由したときの位相変
化を検出する第1検出手段と、 前記所定の信号が各送信部及び受信部を経由したときの
位相変化を検出する第2検出手段と、 送信部毎に、前記2つの位相変化から送信部と受信部と
の位相特性の差分を算出する算出手段と、 送信部毎に、出力信号に付加される指向性パターン形成
用の位相量に前記差分を加算することによって、受信部
と送信部との特性差に応じて補正を行う補正手段と を備
えることを特徴とするアダプティブアレイ装置。 - 【請求項2】 出力信号に付加される指向性パターン形
成用の送信部毎の位相データを保持する第1保持手段
と、 所定の信号を生成する生成手段と、 前記所定の信号が各送信部を経由したときの位相変化を
検出する第1検出手段と、 前記所定の信号が各送信部及び受信部を経由したときの
位相変化を検出する第2検出手段と、 送信部毎に、前記2つの位相変化から送信部と受信部と
の位相特性の差分を算出する算出手段と、 算出された差分を送信部毎の補正値として保持する第2
保持手段と、 送信部毎に、第1保持手段に保持された位相データとそ
れに対応する第2保持手段に保持された補正値とを加算
することにより位相データを補正する補正手段とを備え
ることを特徴とするアダプティブアレイ装置。 - 【請求項3】 送信部と受信部とアンテナとを有する複
数の無線部を備えたアダプティブアレイ装置に適用され
る補正方法であって、 所定の信号を生成する生成ステップと、 前記所定の信号が各送信部を経由したときの位相変化を
検出する第1検出ステップと、 前記所定の信号が各送信部及び受信部を経由したときの
位相変化を検出する第2検出ステップと、 送信部毎に、前記2つのステップの位相変化から送信部
と受信部との位相特性の差分を算出する算出ステップと
送信部毎に、出力信号に付加される指向性パターン形成
用の位相に当該差分を加算することにより補正する補正
ステップとを有することを特徴とするアダプティブアレ
イ装置の補正方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15937797A JP3389455B2 (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | アダプティブアレイ装置およびその補正方法 |
EP98959206A EP1143559B1 (en) | 1997-06-17 | 1998-12-15 | Adaptive array apparatus for correcting phase for forming directional pattern and correction method |
PCT/JP1998/005652 WO2000036701A1 (fr) | 1997-06-17 | 1998-12-15 | Dispositif adaptatif de correction de phase pour produire une configuration directionnelle et procede de correction |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15937797A JP3389455B2 (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | アダプティブアレイ装置およびその補正方法 |
PCT/JP1998/005652 WO2000036701A1 (fr) | 1997-06-17 | 1998-12-15 | Dispositif adaptatif de correction de phase pour produire une configuration directionnelle et procede de correction |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH118507A JPH118507A (ja) | 1999-01-12 |
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