JP4355325B2 - 通信装置及び送信キャリブレーションウエイト算出方法 - Google Patents

Description

本発明は通信装置及び送信キャリブレーションウエイト算出方法に関する。

アダプティブアレイアンテナを使用する通信装置ではアンテナごとに送信系統が設けられるが、この送信系統間の送信特性差が全体としての送信特性に影響する。そこで、この影響を低減するために、送信系統間の送信特性差を示す送信キャリブレーションウエイトが用いられる。

特許文献１に記載の技術では、送信キャリブレーションウエイトを次のようにして算出している。すなわち、通信装置は、各送信系統に対し、順次キャリブレーション信号を送出する。キャリブレーション端末はこうして送出されるキャリブレーション信号を取得し、各キャリブレーション信号について、その特性を示す送信系統特性データを算出する。この送信系統特性データは各送信系統の送信特性を示しており、通信装置は、該送信系統特性データの送信系統間における差異に基づいて、送信キャリブレーションウエイトを算出する。
特開２００５−３４８２３６号公報

しかしながら、上記従来の技術では、個々の送信系統について別々にキャリブレーション信号を送出しているので、同じ条件の下、送信系統特性データを算出できているとは限らない。このため、送信系統特性データの送信系統間における差異が送信系統間の送信特性差を適切に示しておらず、送信キャリブレーションウエイトに、送信系統間の相対的な送信特性差が適切に反映されないこととなる可能性がある。

従って、本発明の課題の一つは、送信キャリブレーションウエイトに、送信系統間の相対的な送信特性差が適切に反映されない可能性を低めることを実現する通信装置及び送信キャリブレーションウエイト算出方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明にかかる通信装置は、アダプティブアレイアンテナを有する通信装置であって、前記アダプティブアレイアンテナを構成する複数のアンテナそれぞれに対応する送信系統のうちのひとつを基準送信系統とし、前記基準送信系統に対しキャリブレーション信号を送出するとともに、他の送信系統に対しキャリブレーション信号を送出する送信系統送出手段と、前記送信系統送出手段により前記基準送信系統に対して送出されたキャリブレーション信号について、その特性を示す基準送信系統特性データを取得する基準送信系統特性データ取得手段と、前記送信系統送出手段により前記他の送信系統に対して送出されたキャリブレーション信号について、その特性を示す送信系統特性データを取得する送信系統特性データ取得手段と、前記基準送信系統特性データ取得手段により取得される基準送信系統特性データと、前記送信系統特性データ取得手段により取得される送信系統特性データと、に基づいて、前記基準送信系統と前記他の送信系統の送信特性差を示す送信特性差データを取得する送信特性差データ取得手段と、前記複数の送信系統のうち、前記基準送信系統以外の送信系統のそれぞれについて前記送信特性差データ取得手段により取得される送信特性差データに基づき、送信キャリブレーションウエイトを算出する送信キャリブレーションウエイト算出手段と、を含むことを特徴とする。

これによれば、基準送信系統と他の送信系統について同時にキャリブレーション信号を送出することができ、これらの間では同条件で送信系統特性データを算出できている可能性が高まる。このため、上記送信特性差データ取得手段により取得される送信特性差データは、これらの送信系統間の送信特性差を適切に示している可能性が高まり、結果として、送信キャリブレーションウエイトに、送信系統間の相対的な送信特性差が適切に反映されない可能性を低めることが実現される。

また、上記通信装置において、前記送信系統送出手段は、前記基準送信系統に対しては第１のキャリブレーション信号を送出し、他の送信系統に対しては前記第１のキャリブレーション信号とは信号内容が異なる第２のキャリブレーション信号を送出する、こととしてもよい。

これによれば、基準送信系統と他の送信系統について同時に異なるキャリブレーション信号を送出するので、１台のキャリブレーション端末で受信するとしても、これらを分離受信することができるようになる。

さらに、上記通信装置において、前記基準送信系統に対し前記第１のキャリブレーション信号と前記第２のキャリブレーション信号を重畳して送出する重畳送信系統送出手段と、前記重畳送信系統送出手段により前記基準送信系統に対して送出された前記第１のキャリブレーション信号及び前記第２のキャリブレーション信号の特性差を示す基準特性差データを取得する基準特性差データ取得手段と、前記基準特性差データ取得手段により取得される基準特性差データに基づいて、前記送信特性差データ取得手段により取得される送信特性差データを補正する補正手段と、を含み、前記送信キャリブレーションウエイト算出手段は、前記補正手段による補正後の前記送信特性差データに基づき、送信キャリブレーションウエイトを算出する、こととしてもよい。

これによれば、キャリブレーション信号の信号内容が異なることによる特性差があったとしても、その特性差に基づいて基準特性差データに基づいて補正することができる。

さらに、上記通信装置において、当該通信装置は直交波周波数分割多重による通信を行い、前記重畳送信系統送出手段は、所定サブチャネル内の所定の１又は複数のサブキャリアにて前記送出を行い、前記送信系統送出手段は、前記所定サブチャネル内の前記所定の１又は複数のサブキャリア以外のサブキャリアにて、前記重畳送信系統送出手段による前記送出と同期して前記送出を行う、こととしてもよい。

１つのサブチャネル内では、サブキャリアが異なっても、同じ条件で送信されているとみなせるところ、上記通信装置によれば、所定サブチャネル内の異なるサブキャリアを利用して、重畳送信系統送出手段と送信系統送出手段により同時にキャリブレーション信号を送出することができる。従って、送信特性差データと基準特性差データが同条件で算出できている可能性が高まり、結果として、キャリブレーションウエイトに、送信系統間の相対的な送信特性差が適切に反映されない可能性をさらに低めることが実現される。

また、上記各通信装置において、前記送信系統送出手段は、前記アダプティブアレイアンテナを構成する複数のアンテナそれぞれに対応する送信系統のうち前記基準送信系統以外の各送信系統に対し順次、前記基準送信系統に対して送出するキャリブレーション信号とともに、キャリブレーション信号を送出し、当該通信装置は、前記送信系統送出手段による送出と同期し、前記アダプティブアレイアンテナを構成する複数のアンテナそれぞれに対応する受信系統のうちの全部又は一部に対し、キャリブレーション信号を送出する受信系統送出手段と、前記受信系統送出手段により前記受信系統に対して送出されたキャリブレーション信号について、その特性を示す受信系統特性データを取得する受信系統特性データ取得手段と、前記受信系統特性データ取得手段により取得される受信系統特性データに基づき、受信キャリブレーションウエイトを算出する受信キャリブレーションウエイト算出手段と、をさらに含むこととしてもよい。

これによれば、送出手段が基準送信系統以外の各送信系統に対し順次キャリブレーション信号を送出している間に、受信系統特性データを取得することができる。すなわち、送信系統の数−１回分の受信系統特性データを取得することができるので、受信キャリブレーションウエイトの精度を高めることができる。

また、本発明にかかる送信キャリブレーションウエイト算出方法は、アダプティブアレイアンテナを有する通信装置において送信キャリブレーションウエイトを算出するための送信キャリブレーションウエイト算出方法であって、前記アダプティブアレイアンテナを構成する複数のアンテナそれぞれに対応する送信系統のうちのひとつを基準送信系統とし、前記基準送信系統に対しキャリブレーション信号を送出するとともに、他の送信系統に対しキャリブレーション信号を送出する送信系統送出ステップと、前記送信系統送出ステップにおいて前記基準送信系統に対して送出されたキャリブレーション信号について、その特性を示す基準送信系統特性データを取得する基準送信系統特性データ取得ステップと、前記送信系統送出ステップにおいて前記他の送信系統に対して送出されたキャリブレーション信号について、その特性を示す送信系統特性データを取得する送信系統特性データ取得ステップと、前記基準送信系統特性データ取得ステップにおいて取得される基準送信系統特性データと、前記送信系統特性データ取得ステップにおいて取得される送信系統特性データと、に基づいて、前記基準送信系統と前記他の送信系統の送信特性差を示す送信特性差データを取得する送信特性差データ取得ステップと、前記複数のアンテナのうち、前記基準送信系統以外の送信系統のそれぞれについて前記送信特性差データ取得ステップにおいて取得される送信特性差データに基づき、送信キャリブレーションウエイトを算出する送信キャリブレーションウエイト算出ステップと、を含むことを特徴とする。

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は本実施の形態にかかる基地局装置１のシステム構成を示す図である。この基地局装置１は、移動体通信システムにおいて基地局装置として使用される通信装置であり、図１に示すように、制御部１０、送受信部２０−ｎ（ｎ＝１乃至Ｋ）、キャリブレーション端末部３０を含んで構成される。

制御部１０は、ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、基地局装置１の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

送受信部２０−ｎは送信系統及び受信系統を備えており、直交波周波数分割多重（ＯＦＤＭ）による無線信号の送受信を実現する。各送受信部２０−ｎはいずれもアンテナを備えており、各アンテナはアダプティブアレイアンテナを構成する。

キャリブレーション端末部３０は、移動体通信システムにおいて移動局装置として使用される通信装置にキャリブレーションにかかる機能を追加してなる通信装置であり、それ自体ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、制御部１０の指示に従ってキャリブレーション端末部３０の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

本実施の形態では、キャリブレーション端末部３０は各アンテナとカプラ（不図示）により接続されており、各アンテナを介して、送受信部２０−ｎの受信系統に対してキャリブレーション信号を送出する。制御部１０は、キャリブレーション端末部３０から送出され、送受信部２０−ｎから出力されたキャリブレーション信号を取得し、各キャリブレーション信号について、その特性を示す受信系統特性データを算出する。そして、受信系統特性データに基づいて受信キャリブレーションウエイトを算出する。

また、制御部１０は、送受信部２０−ｎの送信系統に対してキャリブレーション信号を送出する。キャリブレーション端末部３０は、制御部１０から送出され、各アンテナに到達したキャリブレーション信号を取得し、各キャリブレーション信号について、その特性を示す送信系統特性データを算出する。そして、送信系統特性データに基づいて送信キャリブレーションウエイトを算出する。

さらに、制御部１０は、こうして算出された受信キャリブレーションウエイトと送信キャリブレーションウエイトとに基づいて、キャリブレーションウエイトを算出する。そして、該キャリフレーションウエイトを用いて、ビームフォーミング信号とヌルフォーミング信号とを生成し、送受信部２０−ｎの送信系統に対して送出する。キャリブレーション端末部３０は、制御部１０から送出され、アンテナに到達したビームフォーミング信号及びヌルフォーミング信号を取得し、その受信電力を算出する。制御部１０は、こうして算出された受信電力に基づいて、キャリブレーションウエイトが適切に算出されているかどうかを確認する。この確認にかかる処理はＦＯＭ（Figure Of Merit：フィギュアオブメリット）処理と呼ばれる。

以上概説した受信キャリブレーションウエイトの算出、送信キャリブレーションウエイトの算出、及びＦＯＭ処理の各処理は、まとめてキャリブレーション処理と呼ばれる。以下、各処理について詳細に説明する。

図２は、基地局装置１の受信キャリブレーションウエイトの算出にかかる機能ブロックを示す図である。同図に示すように、制御部１０は、受信系統特性データ取得部１１、受信キャリブレーションウエイト算出部１２、キャリブレーションウエイト算出部１３を含んで構成される。また、送受信部２０−ｎは、ＣＰ（cyclic prefix：サイクリック・プレフィックス）除去部２１−ｎ、Ｓ／Ｐ（serial/parallel：シリアル／パラレル）変換部２２−ｎ、フーリエ変換部２３−ｎ、チャネル選択部２４−ｎを含んで構成される。さらに、キャリブレーション端末部３０は、ＰＮ（Pseude Noise：疑似雑音）生成部３１、Ｓ／Ｐ変換部３２、逆フーリエ変換部３３、Ｐ／Ｓ（parallel/serial：パラレル／シリアル）変換部３４、ＣＰ付加部３５を含んで構成される。

ＰＮ生成部３１は、所定のＰＮ符号を生成し、Ｓ／Ｐ変換部３２に対して出力する。なお、本実施の形態では、このＰＮ符号をキャリブレーション信号として利用する。ＰＮ符号はスペクトル拡散に用いられる拡散符号系列であり、異なるＰＮ符号は互いに直交するという性質を有している。すなわち、２つの異なるＰＮ符号の相互相関値は、これらのＰＮ符号が同期していれば、０となる。これに対し、２つの同じＰＮ符号の相互相関値（自己相関値）は、これらのＰＮ符号が同期しているときに最大となり、同期のずれが大きくなるに従い小さくなる。

Ｓ／Ｐ変換部３２は、シリアルデータとして入力されるＰＮ符号を複素平面にマッピングする。６４ＱＡＭを例に挙げると、ＰＮ符号を６ビットずつに区切り、６４の信号点にマッピングする。そして、各信号点にマッピングしたデータを、パラレルデータとして逆フーリエ変換部３３に出力する。

逆フーリエ変換部３３は、入力されたパラレルデータに対し、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行う。その結果、各信号点にマッピングされたデータは、それぞれ異なる周波数に割り振られる。このとき割り振られる周波数の単位をサブキャリアという。逆フーリエ変換部３３は、こうして得られた各サブキャリアにかかるデータをＰ／Ｓ変換部３４に出力する。

Ｐ／Ｓ変換部３４は、逆フーリエ変換部３３から入力される各サブキャリアにかかるデータを合成し、１つのＰＮ信号としてＣＰ付加部３５に出力する。

ＣＰ付加部３５は、連続して送信するＰＮ信号間にガードインターバルを設け、該ガードインターバルに、ＰＮ信号の一部（ＣＰ）を繰り返し含める。このＣＰは、通常、電送区間における誤りを補償するために用いられる。ＣＰ付加部３５は、こうしてＣＰ付ＰＮ信号を生成し、送受信部２０−ｎのうちの全部又は一部に対して送出する。ここでは、全部に対して送出するものとして説明する。

ＣＰ除去部２１−ｎは、キャリブレーション端末部３０から送受信部２０−ｎに対して送出されたＣＰ付ＰＮ信号からＣＰを除去し、Ｓ／Ｐ変換部２２−ｎに対して出力する。

Ｓ／Ｐ変換部２２−ｎは、各サブキャリアにかかるデータを取得し、パラレルデータとしてフーリエ変換部２３−ｎに出力する。

フーリエ変換部２３−ｎは、Ｓ／Ｐ変換部２２−ｎから入力されたパラレルデータに対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行う。その結果、各信号点にマッピングされたデータが得られる。フーリエ変換部２３−ｎは、こうして取得される信号点ごとのデータを、チャネル選択部２４−ｎに出力する。

チャネル選択部２４−ｎは、フーリエ変換部２３−ｎから入力されるデータから、元のＰＮ符号を取得し、受信系統特性データ取得部１１に出力する。

受信系統特性データ取得部１１は、チャネル選択部２４−ｎから入力されたＰＮ符号について、その特性を示す受信系統特性データ（送受信部２０−ｎについての受信系統特性データ）を取得する。具体的には、ＰＮ生成部３１が生成したＰＮ符号（参照信号）と、チャネル選択部２４−ｎから入力されたＰＮ符号（受信信号）の相互相関値ｒ_ｎを算出し、送受信部２０−ｎについての受信系統特性データとする。この相互相関値ｒ_ｎは、以下の式（１）で表される。ここで、ｚ_ｎ（ｔ）はチャネル選択部２４−ｎから入力されたＰＮ符号、ｓ（ｔ）はＰＮ生成部３１が生成したＰＮ符号、Ｅ[ ]は期待値、＊は複素共役を示している。

受信キャリブレーションウエイト算出部１２は、受信系統特性データ取得部１１において取得される各送受信部２０−ｎについての受信系統特性データに基づいて、受信キャリブレーションウエイトｅ_ｒを算出する。具体的には、以下の式（２）により算出する。なお、受信キャリブレーションウエイトｅ_ｒは、Ｋ個の要素を有するベクトルである。

キャリブレーションウエイト算出部１３は、こうして算出される受信キャリブレーションウエイトｅ_ｒと、後述する送信キャリブレーションウエイト算出部４４により算出される送信キャリブレーションウエイトｅ_ｔと、に基づいてキャリブレーションウエイトＣＡＬを算出する。

図３は、基地局装置１の送信キャリブレーションウエイトの算出にかかる機能ブロックを示す図である。同図に示すように、制御部１０は、キャリブレーションウエイト算出部１３、ＰＮ（Ａ）生成部１４、ＰＮ（Ｂ）生成部１５、送信系統選択部１６を含んで構成される。また、送受信部２０−ｎは、Ｓ／Ｐ変換部２６−ｎ、逆フーリエ変換部２７−ｎ、Ｐ／Ｓ変換部２８−ｎ、ＣＰ付加部２９−ｎを含んで構成される。なお、送受信部２０−１は重畳部２５−１も含んで構成される。この重畳部２５−１を含むことにより、ここでは送受信部２０−１が基準送信系統として使用される。

また、キャリブレーション端末部３０は、ＣＰ除去部３６、Ｓ／Ｐ変換部３７、フーリエ変換部３８、チャネル選択部３９、送信系統特性データ取得部４０、送信特性差データ算出部４１、基準特性差データ算出部４２、補正部４３、送信キャリブレーションウエイト算出部４４を含んで構成される。

ＰＮ（Ａ）生成部１４及びＰＮ（Ｂ）生成部１５は、それぞれ所定のＰＮ符号（Ａ）及びＰＮ符号（Ｂ）を生成する。ＰＮ符号（Ａ）とＰＮ符号（Ｂ）は、互いにその内容が異なるＰＮ符号である。

ＰＮ（Ａ）生成部１４は、生成したＰＮ符号（Ａ）を重畳部２５−１及びＳ／Ｐ変換部２６−１に出力する。一方、ＰＮ（Ｂ）生成部１５は、生成したＰＮ符号（Ｂ）を重畳部２５−１及び送信系統選択部１６に出力する。ＰＮ（Ａ）生成部１４及びＰＮ（Ｂ）生成部１５は、送信キャリブレーションウエイトの算出が行われる間、繰り返し同じ符号を出力し続ける。

重畳部２５−１は、ＰＮ符号（Ａ）とＰＮ符号（Ｂ）を加算することにより重畳し、重畳符号としてＳ／Ｐ変換部２６−１に出力する。

送信系統選択部１６は、送受信部２０−２から送受信部２０−Ｋまで、順次送信系統を選択し、選択した送受信部２０−ｎに対し、ＰＮ（Ｂ）符号を出力する。なおこの場合において、送信系統選択部１６は、Ｎ_Ｓ／２回（Ｎ_Ｓは偶整数）にわたり同じ送受信部２０−ｎに対しＰＮ（Ｂ）符号を出力する。

Ｓ／Ｐ変換部２６−ｎは、シリアルデータとして入力されるＰＮ符号を複素平面にマッピングする。なお、Ｓ／Ｐ変換部２６−１は、ＰＮ符号（Ａ）と重畳符号とをそれぞれ複素平面にマッピングする。Ｓ／Ｐ変換部２６−ｎは、各信号点にマッピングしたデータを、パラレルデータとして逆フーリエ変換部２７−ｎに出力する。

逆フーリエ変換部２７−ｎは、入力されたパラレルデータに対し、逆高速フーリエ変換を行う。その結果、各信号点にマッピングされたデータは、それぞれ異なる周波数（サブキャリア）に割り振られる。

ここで、一般的な直交波周波数分割多重について説明する。図４は、直交波周波数分割多重を説明するための図である。同図に示すように、直交波周波数分割多重では、１つの通信にかかるデータは、１つのサブチャネルを利用して送信される。このサブチャネルは多数の上記サブキャリアにより構成される周波数チャネルであり、１つのサブチャネルを構成するサブキャリアの一部（半数）は1st bin（第１の箱）、残部（残りの半数）は2nd bin（第２の箱）と呼ばれる。

逆フーリエ変換部２７−１は、重畳符号に関して、各信号点にマッピングされたデータが1st binであるサブキャリアのいずれかに割り振られるよう、逆高速フーリエ変換を行う。一方、ＰＮ符号（Ａ）に関して、各信号点にマッピングされたデータが2nd binであるサブキャリアのいずれかに割り振られるよう、逆高速フーリエ変換を行う。また、逆フーリエ変換部２７−ｎ（ｎ≠１）は、各信号点にマッピングされたデータが2nd binであるサブキャリアのいずれかに割り振られるよう、逆高速フーリエ変換を行う。

逆フーリエ変換部２７−ｎは、こうして得られた各サブキャリアにかかるデータをＰ／Ｓ変換部２８−ｎに出力する。

Ｐ／Ｓ変換部２８−ｎは、逆フーリエ変換部２７−ｎから入力される各サブキャリアにかかるデータを合成し、１つのＰＮ信号としてＣＰ付加部２９−ｎに出力する。

ＣＰ付加部２９−ｎは、図２に示すＣＰ付加部３５と同様な処理によりＣＰ付ＰＮ信号を生成し、キャリブレーション端末部３０に対して送出する。

こうして送受信部２０−ｎから送出されたＣＰ付ＰＮ信号は、キャリブレーション端末部３０により取得される。図５は、こうしてキャリブレーション端末部３０が取得するＣＰ付ＰＮ信号を模式的に示す図である。同図に示すように、キャリブレーション端末部３０が取得するＣＰ付ＰＮ信号には、その1st binに重畳符号に応じた信号（送受信部２０−１から送出された信号）が、その2nd binにＰＮ符号（Ａ）に応じた信号（送受信部２０−１から送出された信号）とＰＮ符号（Ｂ）に応じた信号（送信系統選択部１６により選択された送受信部２０−ｎから送出された信号）の合成信号が、それぞれ含まれる。

ＣＰ除去部３６は、各送受信部２０−ｎから送出されたＣＰ付ＰＮ信号からＣＰを除去し、Ｓ／Ｐ変換部３７に対して出力する。

Ｓ／Ｐ変換部３７は、各サブキャリアにかかるデータを取得し、パラレルデータとしてフーリエ変換部３８に出力する。

フーリエ変換部３８は、Ｓ／Ｐ変換部３７から入力されたパラレルデータに対して高速フーリエ変換を行う。その結果、各信号点にマッピングされたデータが得られる。フーリエ変換部３８は、こうして取得される信号点ごとのデータを、チャネル選択部３９に出力する。

チャネル選択部３９は、フーリエ変換部３８から入力されるデータから、送受信部２０−１から送出された重畳符号、送受信部２０−１から送出されたＰＮ符号（Ａ）、送受信部２０−ｎ（ｎ≠１。以下、ｎ＝ｍ（ｍは定数）である場合について説明する。）から送出されたＰＮ符号（Ｂ）を取得する。

送信系統特性データ取得部４０は、チャネル選択部３９から入力された重畳符号及び各ＰＮ符号について、その特性を示す受信系統特性データを取得する。具体的には、ＰＮ（Ａ）生成部１４が生成したＰＮ符号（Ａ）（参照信号）と、チャネル選択部３９から入力されたＰＮ符号（Ａ）（受信信号）の相互相関値ｒ_１ＡＡを算出し、送受信部２０−１についての基準送信系統特性データとする。また、ＰＮ（Ｂ）生成部１５が生成したＰＮ符号（Ｂ）（参照信号）と、チャネル選択部３９から入力されたＰＮ符号（Ｂ）（受信信号）の相互相関値ｒ_ｍＢＢを算出し、送受信部２０−ｍについての送信系統特性データとする。さらに、ＰＮ（Ａ）生成部１４が生成したＰＮ符号（Ａ）（参照信号）と、チャネル選択部３９から入力された重畳符号（受信信号）の相互相関値ｒ_１ＤＡを算出し、基準特性差データの基礎値Ａとする。また、ＰＮ（Ｂ）生成部１５が生成したＰＮ符号（Ｂ）（参照信号）と、チャネル選択部３９から入力された重畳符号（受信信号）の相互相関値ｒ_１ＤＢを算出し、基準特性差データの基礎値Ｂとする。

こうして算出される各相互相関値は、以下の式（３）乃至式（６）で表される。ここで、ｚ_Ａ（ｔ）、ｚ_Ｂ（ｔ）、及びｚ_Ｄ（ｔ）は、それぞれチャネル選択部３９から入力されたＰＮ符号（Ａ）、ＰＮ符号（Ａ）、及び重畳符号を示し、ｓ_Ａ（ｔ）及びｓ_Ｂ（ｔ）は、それぞれＰＮ（Ａ）生成部１４が生成したＰＮ符号（Ａ）及びＰＮ（Ｂ）生成部１５が生成したＰＮ符号（Ｂ）を示している。

送信特性差データ算出部４１は、送信系統特性データ取得部４０により取得される基準送信系統特性データ（ｒ_１ＡＡ）及び送信系統特性データ（ｒ_ｍＢＢ）に基づいて、送受信部２０−１と送受信部２０−ｍの送信特性差を示す送信特性差データＳＦ（ｍ）を取得する。具体的には、以下の式（７）により算出する。なお、上述のように、送信系統選択部１６は、Ｎ_Ｓ／２回にわたり同じ信号を同じ送受信部２０−ｎに対して出力している。式（７）におけるｒ_ｍＢＢ（ｘ）はその１回分に相当し、その総和を算出することにより、繰り返し出力されたＰＮ符号（Ｂ）について算出された信号の平均値を送信特性差データＳＦ（ｍ）に反映している（図５参照）。ｒ_１ＡＡ（ｘ）や、後述する式（８）におけるｒ_１ＤＡ（ｘ）、ｒ_１ＤＢ（ｘ）についても同様である。

基準特性差データ算出部４２は、制御部１０から送受信部２０−１に対して送出された重畳符号を構成するＰＮ符号（Ａ）及びＰＮ符号（Ａ）の特性差を示す基準特性差データを取得する。具体的には、送信系統特性データ取得部４０により取得される基礎値Ａ（ｒ_１ＤＡ）及び基礎値Ｂ（ｒ_１ＤＢ）に基づいて、基準特性差データＢＦを取得する。より具体的には、以下の式（８）により算出する。

補正部４３は、基準特性差データ算出部４２により取得される基準特性差データＢＦに基づいて、送信特性差データ算出部４１により取得される送信特性差データＳＦ（ｍ）を補正し、経路差データｃｏｅｆ（ｍ）を取得する。具体的には、式（９）に示すように、ＳＦ（ｍ）をＢＦで除算してｃｏｅｆ（ｍ）とする。そして、算出したｃｏｅｆ（ｍ）を、送信キャリブレーションウエイト算出部４４に出力する。

送信キャリブレーションウエイト算出部４４は、補正部４３から出力されるｃｏｅｆ（ｎ）を、各送受信部２０−ｎ（ｎ≠１）について、送信特性差データ算出部４１により取得される送信特性差データＳＦ（ｎ）及び基準特性差データ算出部４２により取得される基準特性差データＢＦに基づいて、送信キャリブレーションウエイトｅ_ｔを算出する。具体的には、式（１０）のようにして算出する。なお、受信キャリブレーションウエイトｅ_ｔは、Ｋ個の要素を有するベクトルである。

キャリブレーションウエイト算出部１３は、受信キャリブレーションウエイトｅ_ｒと、送信キャリブレーションウエイトｅ_ｔと、に基づいてキャリブレーションウエイトＣＡＬを算出する。具体的には、式（１１）の計算を行うことにより、キャリブレーションウエイトＣＡＬを算出する。なお、キャリブレーションウエイトＣＡＬも、Ｋ個の要素を有するベクトルである。また、ＣＡＬ（ｎ）、ｅ_ｒｎ、ｅ_ｔｎは、それぞれＣＡＬ、ｅ_ｒ、ｅ_ｔの要素のうち、送受信部２０−ｎについての要素を示している。

以上説明した送信キャリブレーションウエイト算出にかかる処理について、処理フロー図を参照しながら再度より詳細に説明する。

図６は、送信キャリブレーションウエイト算出にかかる基地局装置１の処理のフローを示す図である。同図に示すように、基地局装置１は、まずＰＮ符号（Ａ）及びＰＮ符号（Ｂ）を生成する（Ｓ１）。そして、ＰＮ符号（Ａ）と、ＰＮ符号（Ａ）及びＰＮ符号（Ｂ）を重畳してなる重畳符号と、を送受信部２０−１へ、ＰＮ符号（Ｂ）を送受信部２０−ｎ（ｎ≠１）へ、それぞれ入力する（Ｓ２）。

送受信部２０−ｎは、Ｓ２において入力された各符号について、逆高速フーリエ変換（Ｓ３）及びＣＰ付加（Ｓ４）を行い、送信する（Ｓ５）。これを受信したキャリブレーション端末部３０は、ＣＰ除去（Ｓ６）、高速フーリエ変換（Ｓ７）、チャネル選択（Ｓ８）を行い、送信系統特性データを取得する（Ｓ９）。そして、こうして取得した送信系統特性データに基づき、送信特性差データ（Ｓ１０）及び基準送信特性差データ（Ｓ１１）をそれぞれ算出する。さらに、送信特性差データを基準特性差データにより補正する（Ｓ１２）。

以上の処理を各送受信部２０−ｎ（ｎ≠１）の全てについて終了したら（Ｓ１３）、キャリブレーション端末部３０は、送信キャリブレーションウエイトを算出する（Ｓ１４）。

図７は、基地局装置１のＦＯＭ処理にかかる機能ブロックを示す図である。同図に示すように、制御部１０は、ＰＮ生成部１７、ウエイト決定部１８、ＦＯＭ結果取得部１９を含んで構成される。また、送受信部２０−ｎは、Ｓ／Ｐ変換部２６−ｎ、逆フーリエ変換部２７−ｎ、Ｐ／Ｓ変換部２８−ｎ、ＣＰ付加部２９−ｎを含んで構成される。キャリブレーション端末部３０は、ＣＰ除去部３６、Ｓ／Ｐ変換部３７、フーリエ変換部３８、ＲＳＳＩ算出部４５を含んで構成される。

ＰＮ生成部１７は、ＦＯＭ処理用の所定のＰＮ符号を生成する。このＰＮ符号には任意のものを使用することができる。

ウエイト決定部１８は、キャリブレーションウエイト算出部１３により算出されたキャリブレーションウエイトＣＡＬに基づき、ビームフォーミング信号とヌルフォーミング信号とを生成し、各送受信部２０−ｎの送信系統に対して送出する。具体的には、以下の式（１２）により送信ウエイトＷ_ｂｅａｍを生成し、これを上記ＰＮ符号に基づいて生成される送信信号に乗算することにより、ビームフォーミング信号を生成する。また、以下の式（１３）により送信ウエイトＷ_ｎｕｌｌを生成し、これを上記ＰＮ符号に基づいて生成される送信信号に乗算することにより、ヌルフォーミング信号を生成する。なお、各ウエイトはＫ個の要素を有するベクトルである。また、Ｗ_ｂｅａｍ（ｎ）、Ｗ_ｎｕｌｌ（ｎ）は、それぞれＷ_ｂｅａｍ、Ｗ_ｎｕｌｌの要素のうち、送受信部２０−ｎについての要素を示している。また、ｒ_ｎは式（１）で算出されたものである。

Ｓ／Ｐ変換部２６−ｎ、逆フーリエ変換部２７−ｎ、Ｐ／Ｓ変換部２８−ｎ、ＣＰ付加部２９−ｎ、ＣＰ除去部３６、Ｓ／Ｐ変換部３７、フーリエ変換部３８は、上述のようにして信号処理を行う。

ＲＳＳＩ算出部４５は、ビームフォーミング信号及びヌルフォーミング信号のそれぞれについて、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator：受信電力）を算出する。

さらに、ＲＳＳＩ算出部４５は、こうして算出したＲＳＳＩに基づいて、ＲＳＳＩの差ＦＯＭを算出する。具体的には、以下の式（１４）の計算を行い、ＲＳＳＩの差ＦＯＭをｄＢ単位で算出する。なお、ＲＳＳＩ_ｂｅａｍ及びＲＳＳＩ_ｎｕｌｌは、それぞれビームフォーミング信号及びヌルフォーミング信号についてのＲＳＳＩである。

ＲＳＳＩ算出部４５は、こうして算出したＲＳＳＩの差ＦＯＭを、ＦＯＭ結果取得部１９に出力する。

ＦＯＭ結果取得部１９は、入力されたＦＯＭに基づき、キャリブレーションウエイトが適切に算出されているかどうかを確認する。具体的には、このＦＯＭが所定の閾値を上回っている場合に、キャリブレーションウエイトが適切に算出されていると判定し、そうでない場合に、キャリブレーションウエイトが適切に算出されていないと判定する。その結果、キャリブレーションウエイトが適切に算出されていないと判定された場合、制御部１０は再度キャリブレーション処理を開始することが望ましい。

以上説明した処理を、制御部１０とキャリブレーション端末部３０の間の処理シーケンスを参照しながら、まとめて説明する。

図８は、制御部１０とキャリブレーション端末部３０の間の処理シーケンスを示す図である。キャリブレーション処理を開始する場合、制御部１０は、まず初期化信号をキャリブレーション端末部３０に対して送信する（Ｓ１００）。これに対しキャリブレーション端末部３０が応答する（Ｓ１０１）と、制御部１０はキャリブレーション処理を開始する。

ここで、基地局装置１は、時分割複信による通信を行っている。すなわち、上り信号（送受信部２０−ｎが受信する信号）と下り信号（送受信部２０−ｎが送信する信号）が、同じ周波数で交互に送受信される。これを利用し、制御部１０は、送受信部２０−ｎからキャリブレーション端末部３０に対するキャリブレーション信号（上りキャリブレーション信号）の送出と同期し、キャリブレーション端末部３０から送受信部２０−ｎに対するキャリブレーション信号（下りキャリブレーション信号）の送出も行う。すなわち、これらを交互に送出する（Ｓ１０２）。

全送受信部２０−ｎ（ｎ≠１）について、Ｓ１０２の処理が完了すると、制御部１０は受信キャリブレーションウエイトを取得する。また、キャリブレーション端末部３０は送信キャリブレーションウエイトを取得するので、これを制御部１０に対して送信する（Ｓ１０３）。制御部１０は、取得した受信キャリブレーションウエイトと、受信した送信キャリブレーションウエイトと、に基づいてキャリブレーションウエイトを算出する。

キャリブレーションウエイトが算出されると、制御部１０は、ＦＯＭスタート指示信号をキャリブレーション端末部３０に対して送信する（Ｓ１０４）。これに対しキャリブレーション端末部３０が応答する（Ｓ１０５）と、制御部１０はＦＯＭ処理を開始する。

ＦＯＭ処理において、制御部１０は、ビームフォーミング信号とヌルフォーミング信号とを順次送信する（Ｓ１０６）。キャリブレーション端末部３０はこれらを受信してＦＯＭを算出し、その結果を制御部１０に通知する（Ｓ１０７）。

以上説明したように、基地局装置１によれば、基準送信系統（上記実施の形態では、送受信部２０−１。）と他の送信系統（上記実施の形態では、送受信部２０−１以外の送受信部２０−ｎ。）について同時にキャリブレーション信号を送出することができ、これらの間では同条件で送信系統特性データを算出できている可能性が高まる。このため、送信特性差データ算出部４１により算出される送信特性差データは、これらの送信系統間の送信特性差を適切に示している可能性が高まり、結果として、送信キャリブレーションウエイトに、送信系統間の相対的な送信特性差が適切に反映されない可能性を低めることが実現される。

また、基準送信系統と他の送信系統について同時に異なるキャリブレーション信号を送出するので、１台のキャリブレーション端末部３０で受信するとしても、これらを分離受信することができるようになる。

さらに、キャリブレーション信号の信号内容が異なることによる特性差があったとしても、その特性差に基づいて基準特性差データに基づいて補正することができる。

また、所定サブチャネル内の異なるサブキャリア（1st binと2nd bin）を利用して、同時に各キャリブレーション信号を送出しているので、送信特性差データと基準特性差データが同条件で算出できている可能性が高まり、結果として、キャリブレーションウエイトに、送信系統間の相対的な送信特性差が適切に反映されない可能性をさらに低めることが実現される。

さらに、順次下りキャリブレーション信号を送出している間に、受信系統特性データを取得することができる。すなわち、送信系統の数−１回分の受信系統特性データを取得することができるので、例えばこれらの平均値を使用するようにすることにより、受信キャリブレーションウエイトの精度を高めることができる。

本発明の実施の形態にかかる基地局装置のシステム構成を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる基地局装置の機能ブロックのうち、受信キャリブレーションウエイトの算出にかかる機能ブロックを示す図である。 本発明の実施の形態にかかる基地局装置の機能ブロックのうち、送信キャリブレーションウエイトの算出にかかる機能ブロックを示す図である。 直交波周波数分割多重を説明するための図である。 本発明の実施の形態にかかる送信キャリブレーションウエイトの算出において、キャリブレーション端末部が取得するＣＰ付ＰＮ信号を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態にかかる送信キャリブレーションウエイト算出に関し、基地局装置の処理のフローを示す図である。 本発明の実施の形態にかかる基地局装置の機能ブロックのうち、ＦＯＭ処理にかかる機能ブロックを示す図である。 本発明の実施の形態にかかる制御部とキャリブレーション端末部の間の処理シーケンスを示す図である。

符号の説明

１ 基地局装置、１０ 制御部、１１ 受信系統特性データ取得部、１２ 受信キャリブレーションウエイト算出部、１３ キャリブレーションウエイト算出部、１４ ＰＮ（Ａ）生成部、１５ ＰＮ（Ｂ）生成部、１６ 送信系統選択部、１７ ＰＮ生成部、１８ ウエイト決定部、１９ ＦＯＭ結果取得部、２０ 送受信部、２１，３６ ＣＰ除去部、２２，２６，３２，３７ Ｓ／Ｐ変換部、２３，３８ フーリエ変換部、２４，３９ チャネル選択部、２５ 重畳部、２７，３３ 逆フーリエ変換部、２８，３４ Ｐ／Ｓ変換部、２９，３５ ＣＰ付加部、３０ キャリブレーション端末部、３１ ＰＮ生成部、４０ 送信系統特性データ取得部、４１ 送信特性差データ算出部、４２ 基準特性差データ算出部、４３ 補正部、４４ 送信キャリブレーションウエイト算出部、４５ ＲＳＳＩ算出部。

Claims (4)

1. アダプティブアレイアンテナを有する通信装置であって、
   前記アダプティブアレイアンテナを構成する複数のアンテナそれぞれに対応する複数の送信系統のうちのひとつを基準送信系統とし、他の送信系統から比較送信系統を順次選択する送信系統選択手段と、
   前記基準送信系統に対し、測定対象チャネル内の第１部分帯域を用いて互いに直交する第１参照信号と第２参照信号とを重畳した重畳信号を送出する第１送出手段と、
   前記第１送出手段による前記重畳信号の送出と同時に、前記基準送信系統に対し、前記測定対象チャネル内の前記第１部分帯域と重複しない第２部分帯域を用いて前記第１参照信号を送出するとともに、前記送信系統選択手段により選択される比較送信系統に対し、前記第２部分帯域を用いて前記第２参照信号を送出する第２送出手段と、
   前記第１送出手段により送出され前記基準送信系統を通過した重畳信号を受信重畳信号として受信し、前記第２送出手段により送出され前記基準送信系統を通過した第１参照信号と前記第２送出手段により送出され前記比較送信系統を通過した第２参照信号とが合成された信号を受信合成信号として受信する受信手段と、
   前記第１参照信号と前記受信合成信号との相互相関値と、前記第２参照信号と前記受信合成信号との相互相関値と、に基づいて、前記基準送信系統と前記比較送信系統との間の送信特性差を示す送信特性差データを取得する送信特性差データ取得手段と、
   前記第１参照信号と前記受信重畳信号との相互相関値と、前記第２参照信号と前記受信重畳信号との相互相関値と、に基づいて、前記送信特性差の基準となる基準特性差データを取得する基準特性差データ取得手段と、
   前記送信系統選択手段により選択される比較送信系統のそれぞれについて前記送信特性差データ取得手段により取得される送信特性差データと、該比較送信系統に関連して前記基準特性差データ取得手段により取得される基準特性差データと、に基づき、送信キャリブレーションウエイトを算出する送信キャリブレーションウエイト算出手段と、
   を含むことを特徴とする通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置において、
   当該通信装置は直交波周波数分割多重による通信を行い、
   前記第１部分帯域および前記第２部分帯域は、それぞれ測定対象サブチャネルを構成する複数のサブキャリアの一部および他の一部である、
   ことを特徴とする通信装置。
3. 請求項１又は２に記載の通信装置において、
   当該通信装置は時分割複信による通信を行い、
   前記比較送信系統のそれぞれに対して順次行われる前記第２送出手段による前記第２参照信号の送出と交互に、前記アダプティブアレイアンテナを構成する複数のアンテナそれぞれに対応する複数の受信系統に対し、前記測定対象チャネルを用いてキャリブレーション信号を送出する受信系統送出手段と、
   前記受信系統送出手段により送出され前記複数の受信系統を通過したキャリブレーション信号に基づいて、前記複数の受信系統それぞれの特性を示す複数の受信系統特性データを取得する受信系統特性データ取得手段と、
   前記受信系統特性データ取得手段により取得される複数の受信系統特性データに基づき、受信キャリブレーションウエイトを算出する受信キャリブレーションウエイト算出手段と、
   をさらに含むことを特徴とする通信装置。
4. アダプティブアレイアンテナを有する通信装置において送信キャリブレーションウエイトを算出するための送信キャリブレーションウエイト算出方法であって、
   前記アダプティブアレイアンテナを構成する複数のアンテナそれぞれに対応する複数の送信系統のうちのひとつを基準送信系統とし、他の送信系統から比較送信系統を順次選択する送信系統選択ステップと、
   前記基準送信系統に対し、測定対象チャネル内の第１部分帯域を用いて互いに直交する第１参照信号と第２参照信号とを重畳した重畳信号を送出する第１送出ステップと、
   前記重畳信号の送出と同時に、前記基準送信系統に対し、前記測定対象チャネル内の前記第１部分帯域と重複しない第２部分帯域を用いて前記第１参照信号を送出するとともに、前記送信系統選択ステップで選択される比較送信系統に対し、前記第２部分帯域を用いて前記第２参照信号を送出する第２送出ステップと、
   前記第１送出ステップで送出され前記基準送信系統を通過した重畳信号を受信重畳信号として受信し、前記第２送出ステップで送出され前記基準送信系統を通過した第１参照信号と前記第２送出ステップで送出され前記比較送信系統を通過した第２参照信号とが合成された信号を受信合成信号として受信するステップと、
   前記第１参照信号と前記受信合成信号との相互相関値と、前記第２参照信号と前記受信合成信号との相互相関値と、に基づいて、前記基準送信系統と前記比較送信系統との間の送信特性差を示す送信特性差データを取得する送信特性差データ取得ステップと、
   前記第１参照信号と前記受信重畳信号との相互相関値と、前記第２参照信号と前記受信重畳信号との相互相関値と、に基づいて、前記送信特性差の基準となる基準特性差データを取得する基準特性差データ取得ステップと、
   前記送信系統選択ステップで選択される比較送信系統のそれぞれについて前記送信特性差データ取得ステップで取得される送信特性差データと、該比較送信系統に関連して前記基準特性差データ取得ステップで取得される基準特性差データと、に基づき、送信キャリブレーションウエイトを算出する送信キャリブレーションウエイト算出ステップと、
   を含むことを特徴とする送信キャリブレーションウエイト算出方法。

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