JP5058375B2 - 周波数特性補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局と端末との間の通信性能を向上させるための周波数特性補正方法に関する。

近年、無線通信の高速化への要求の高まりに伴い、広い帯域を用いて高速通信を実現するシステムが検討されている。無線通信において、広い帯域全体での周波数特性は、一定であることが望ましい。しかしながら、実際には、フィルタやアンテナなどに起因する帯域内での周波数特性の歪みがあり、一般的には、帯域幅が広くなるほど、歪みは大きくなる。特に、広い帯域幅の確保が容易である高周波数帯になるほど、帯域内での周波数特性を平坦にすることが難しくなる。

このような問題に対して、フィルタやアンテナなど主にアナログ部分の持つ周波数特性の逆特性を、ディジタルフィルタなどを用いてあらかじめ掛け合わせることで、周波数特性を補正する方法が、一般的に知られている。このような従来技術において、周波数特性の補正の対象は、装置自身の歪みであり、主に送信の際に、自局で発生する歪みを補正するものであった（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００３-１８８７４６号公報 特開２００３-２３３６１号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
数百ＭＨｚを超えるような広帯域信号を使用する通信を、安価な装置で実現しようとした場合、送信側での周波数特性ばかりでなく、受信側での周波数特性も、通信を劣化させる要因となり得る。また、受信局が自身の受信周波数特性で補正したとしても、信号電力対雑音電力費の改善が難しいため、効果が少ないこととなる。従って、送信側において、受信側の周波数特性を考慮した補正ができることが望ましい。

さらに、無線ＬＡＮなどのような不特定多数の機器との接続をするようなシステムにおいても、受信局の周波数特性を考慮した補正ができることは、特性の改善、端末局の低価格化において、役に立つ技術である。しかしながら、複数の通信相手に対し、それぞれの通信相手ごとに周波数特性を補正する方法は、今までほとんど検討されていない。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、不特定多数の機器と接続する無線通信システムにおいても、自身の周波数特性と通信相手の周波数特性の両方を考慮して良好な通信を実現できる周波数特性補正方法を得ることを目的とする。

本発明に係る周波数特性補正方法は、複数の端末を基地局が管理してなる無線通信システムに適用され、基地局と複数の端末のそれぞれとの間の通信性能を向上させるための周波数特性補正方法であって、送信側の周波数特性と受信側の周波数特性の両方を考慮して、受信側での受信データの周波数特性が帯域内で一定となるように、送信側で送信データの周波数特性を補正して送信するものである。

本発明に係る周波数特性補正方法によれば、送信元の周波数特性データと受信側の周波数特性データの両方に基づいて、受信信号の周波数特性が一定となるように、送信信号の周波数特性を補正して送信することにより、不特定多数の機器と接続する無線通信システムにおいても、自身の周波数特性と通信相手の周波数特性の両方を考慮して良好な通信を実現できる周波数特性補正方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１において、不特定多数の機器（端末）との通信において周波数特性補正をする基地局の構成図である。 本発明の実施の形態１において、基地局との通信において周波数特性補正をする不特定多数の各端末の構成図である。 本発明の実施の形態１における周波数特性補正方法の一連の処理を示した図である。 本発明の実施の形態１における周波数特性のパターンを例示した図である。 本発明の実施の形態２において、基地局との通信において周波数特性補正をする不特定多数の各端末の構成図である。 本発明の実施の形態２における周波数特性補正方法の一連の処理を示した図である。

以下、本発明の周波数特性補正方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、以下の説明における周波数補正とは、受信側での受信データの周波数特性が帯域内で一定となるように、送信側で送信データの周波数特性を補正することを意味している。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１において、不特定多数の機器（端末）との通信において周波数特性補正をする基地局の構成図である。一方、図２は、本発明の実施の形態１において、基地局との通信において周波数特性補正をする不特定多数の各端末の構成図である。

ここでは、例えば、ミリ波帯の使用など、広い帯域を使用し、１つのチャネルの帯域内での周波数特性をフラットに作ることが難しい条件下で、基地局が複数の端末を収容するシステムにおいて、周波数補正を行う例について説明する。まず始めに、基地局側の機能について、図１に基づいて説明する。

図１に示す基地局は、ベースバンド部１、周波数特性補正手段２、ＩＦ／ＲＦ部３、アンテナ４、周波数特性データ保存手段５、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の周波数特性データ記録手段６（１）〜６（Ｎ）、補正データ作成手段７、および補正データ保存手段８を備えている。

ここで、周波数特性データ保存手段５には、出荷時などに測定された自身の周波数特性があらかじめ保持されている。また、周波数特性データ記録手段６（１）〜６（Ｎ）には、Ｎ台分の端末から送られる各端末の周波数特性データが格納される。すなわち、端末は複数台あるため、Ｎ台までの記録が可能な構成となっている。

補正データ作成手段７は、周波数特性データ保存手段５が保存している基地局自身の周波数特性と、周波数特性データ記録手段６（１）〜６（Ｎ）のいずれかに格納された通信相手となる端末の周波数特性とから、周波数補正のための補正データを作成する。そして、補正データ作成手段７において作成された補正データは、補正データ保存手段８に保存される。

補正データ保存手段８は、各通信相手の端末ごとの補正データを保存するため、例えば、テーブルのような形でデータを保持するものとする。なお、補正データ作成手段７により補正データが作成され、補正データ保存手段８に保存された後には、周波数特性データ記録手段６（１）〜６（Ｎ）のいずれかに保持されている対応するデータは、消去しても構わない。

補正データ作成後に、周波数特性補正手段２は、ベースバンド部１から出力されるベースバンド信号に対して、補正データ保存手段８に保存された補正データを元に補正を行う。すなわち、周波数特性補正手段２は、通信する端末に合わせた補正データを補正データ保存手段８から取り出し、周波数特性を補正する。そして、周波数特性補正手段２によって周波数特性の補正をされた信号は、ＩＦ／ＲＦ部３でアナログ部を通過し、アンテナ４から出力される。

次に、端末側の機能について、図２に基づいて説明する。図２に示す端末は、ベースバンド部１、周波数特性補正手段２、ＩＦ／ＲＦ部３、アンテナ４、周波数特性データ保存手段５、および補正データ保存手段８を備えている。先の図１に示した基地局の構成と比較すると、図２に示した端末の構成は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の周波数特性データ記録手段６（１）〜６（Ｎ）、および補正データ作成手段７を備えていない点が異なっている。基地局と共通する各部の動作は、上述した内容と同様のため、説明は省略する。

本実施の形態１における端末は、基地局からの報知情報などから得たタイミングで通信要求を出すときに、端末自身の周波数特性を基地局に通知する。一方、通知を受けた基地局は、基地局自身の周波数特性と端末から受けた端末の周波数特性とから、基地局用の補正データと各端末用の補正データの両方を作成する。

ここで、基地局用の補正データとは、基地局が送信側で、端末が受信側であるときの基地局側からの送信データの周波数特性を補正するためのデータである。一方、端末用の補正データとは、端末が送信側で、基地局が受信側であるときの端末側からの送信データの周波数特性を補正するためのデータである。そして、基地局は、端末に対して、基地局からの帯域割当情報などの最初の通信において、基地局で作成した端末用の補正データを通知する。

その後の通信において、端末は、基地局から通知された端末用の補正データを使用して、送信信号を補正して、基地局に対する通信を行う。移動などで通信する基地局が変わる場合には、改めて新しい基地局との通信開始時に周波数特性データをやりとりする。あるいは、基地局が連携している場合には、基地局間で、端末からの補正データを共有し、新しい基地局が、新しい基地局との補正データを最初の通信において、端末に通知する。

図３は、本発明の実施の形態１における周波数特性補正方法の一連の処理を示した図である。図３のステップＳ３０１、Ｓ３０２に示すように、端末も基地局も、あらかじめ自身の周波数測定を出荷時などに測定し、周波数特性データ保存手段５の内部に保存しておくものとする。

次に、ステップＳ３０３において、端末は、基地局に対して通信要求を行う際、同時に、端末自身の周波数特性データを、基地局に送信する。一方、ステップＳ３０４において、基地局の補正データ作成手段７は、端末から通知された端末の受信周波数特性と、基地局自身の送信周波数特性とに基づいて、対応する端末に対して送信する際の補正データ（基地局用の補正データ）を作成する。さらに、補正データ作成手段７は、端末の送信周波数特性と基地局の受信周波数特性とに基づいて、対応する端末が基地局に対して送信する際の補正データ（端末用の補正データ）を作成する。

次に、ステップＳ３０５において、基地局は、先のステップＳ３０４において作成した端末用の補正データを、対応する端末との最初の通信時に、帯域割当情報などとともに、端末に通知する。なお、このステップＳ３０５における端末への送信時には、基地局は、ステップＳ３０４で作成した基地局用の補正データで補正をした後のデータを送信する。

そして、ステップＳ３０６において、端末は、基地局から通知された端末用の補正データを補正データ保存手段８に保持する。この結果、端末の周波数特性補正手段２は、以降の基地局との通信の際には、補正データ保存手段８に保持された端末用の補正データを用いて補正を行うこととなる。

このようにして、基地局用の補正データおよび端末用の補正データを、基地局側の補正データ作成手段７で作成し、それぞれの補正データ保存手段８に保持することで、基地局と端末は、以降の通信において、送信データを補正データにより補正して送信することが可能となる。

基地局が通信する２台目以降の端末についても、基地局は、同様の方法で各端末からの周波数特性データを受けて端末用の補正データを作成し、端末に端末用の補正データを送付する。一方、基地局は、ある端末に対する送信を行う際には、端末の数だけ補正データ保存手段８に保持されている基地局用の補正データの中から、相手先に応じた基地局用の補正データを選択して、周波数特性補正手段２において、信号を補正して送信する。

なお、ここでは、基地局が複数の端末を収容する例について述べたが、本方法は、１対１通信にも適用が可能である。この場合には、基地局が明確に存在しないため、２局のうちの一方が、上述した基地局における補正データ作成手段７を備えることで、補正データの計算を行えばよい。

また、端末から基地局への周波数特性データを送信する方法として、通信要求とともに出す例を挙げたが、このような方法には限定されない。例えば、専用チャネルを設けるなど、別のタイミングで、端末から基地局へ周波数特性データを通知することも可能である。

また、基地局から端末に対して端末用の補正データを通知する方法として、帯域割当情報などとともに渡す例を挙げたが、このような方法には限定されない。例えば、専用のパケットを使用してもよいし、ビーコンなどの報知情報とともに送ることもできる。

さらに、本実施の形態１では、送受での周波数特性が異なる場合について説明した。送信と受信の周波数特性がほぼ同等であるような場合への適用には、基地局で求める補正データは１つとなり、端末、基地局で同じ補正データを用いればよい。

また、ここまでで述べた受信側の周波数特性とは、受信側ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐ）の手前までの周波数特性のことである。さらに、周波数特性データおよび補正データとは、例えば、補正のためのディジタルフィルタのタップ係数や、帯域内の周波数に対する振幅、位相の情報などに相当する。

また、周波数特性データの通知に当たっては、あらかじめ想定する周波数特性のパターンをいくつか定義しておき、実際の周波数特性と最も近いパターンを通知することもできる。図４は、本発明の実施の形態１における周波数特性のパターンを例示した図である。さらに、図４に示すように、パターンとともに、パラメータを持たせて、周波数特性データを特定することも可能である。例えば、ある端末の周波数特性データは、図４のパターン（ｂ）で、ｘ＝５といったように、パターンとパラメータを特定して送信するという通知の方法も可能である。また、図４にｘとして示すような各パターンのパラメータが固定値の場合には、パターンのみを送信をすることもできる。

以上のように、実施の形態１によれば、あらかじめ測定された自身の周波数特性データに基づいて、基地局側が、基地局用の補正データおよび端末用の補正データを作成することができる。そして、基地局と端末は、以降の通信において、送信データを補正データにより補正して送信することが可能となる。この結果、不特定多数の機器と接続する無線通信システムにおいても、自身の周波数特性と通信相手の周波数特性の両方を考慮して良好な通信を実現できる。

なお、本実施の形態１では、基地局側が、基地局用の補正データおよび端末用の補正データの両方を作成する場合について説明した。しかしながら、本発明は、このような方法に限定されるものではない。これとは逆に、端末側が、基地局用の補正データおよび端末用の補正データの両方を作成することも可能である。この場合には、端末側が、基地局から、基地局自身の周波数特性データを受信することとなる。

実施の形態２．
先の実施の形態１では、基地局側（あるいは端末側）で、基地局用の補正データおよび端末用の補正データの両方を作成する場合について説明した。これに対して、本実施の形態２では、基地局側では基地局用の補正データを、端末側では端末用の補正データを、それぞれ個別に作成する場合について説明する。

基地局における内部構成は、先の実施の形態１における図１の構成と同じであるため、ここでの説明は省略する。一方、図５は、本発明の実施の形態２において、基地局との通信において周波数特性補正をする不特定多数の各端末の構成図である。

図５に示す端末は、ベースバンド部１、周波数特性補正手段２、ＩＦ／ＲＦ部３、アンテナ４、周波数特性データ保存手段５、周波数特性データ記録手段６、補正データ作成手段７および補正データ保存手段８を備えている。先の実施の形態１における図２に示した端末の構成と比較すると、図５に示した端末の構成は、周波数特性データ記録手段６および補正データ作成手段７を備えている点が異なっている。

本実施の形態２では、端末側において端末用の補正データを作成するため、基本的には、先の図１に示したような基地局の構成と同等となっている。ただし、端末は、基本的に１つの基地局と通信するため、周波数特性データ記録手段６は、１つとなっている。なお、移動などを前提とする通信システムにおいては、端末側の構成も、先の図１の基地局側の構成と全く同様に、複数の基地局との周波数特性データ、補正データを記録できる手段を持つこともある。

図６は、本発明の実施の形態２における周波数特性補正方法の一連の処理を示した図である。ここでは、先の実施の形態１と同様に、基地局が複数の端末を収容するシステムにおいて、周波数補正を行う例について説明する。

図６のステップＳ６０１、Ｓ６０２に示すように、各端末および基地局は、出荷時など事前に自身の周波数特性を測定し、それを周波数特性データ保存手段５の内部に記憶させて持っておくものとする。

次に、ステップＳ６０３において、基地局は、報知情報とともに基地局の周波数特性データを、システムで決められたあるタイミングで、端末に送信する。一方、ステップＳ６０４において、端末の補正データ作成手段７は、基地局の周波数特性データを受信し、あらかじめ持っている自身の周波数特性と合わせて、基地局に対して送信する際の補正データ（端末用の補正データ）を作成する。このようにして作成された端末用の補正データは、端末の補正データ保存手段８に保持される。

さらに、ステップＳ６０５において、端末の周波数特性補正手段２は、通信要求とともに、端末の周波数特性データを、補正データ保存手段８に保持されている端末用の補正データで補正して送信する。なお、端末の周波数特性補正手段２は、以降の基地局との通信の際には、補正データ保存手段８に保持された端末用の補正データを用いて補正を行うこととなる。

一方、ステップＳ６０６において、基地局は、受信した端末の周波数特性データとあらかじめ持っている自身の周波数特性とを合わせて、対応する端末に対して送信する際の補正データ（基地局用の補正データ）を作成する。このようにして作成された基地局用の補正データは、基地局の補正データ保存手段８に保持される。以降、基地局がこの端末に対して送信する場合は、補正データ保存手段８に保持された基地局用の補正データで補正をする。

なお、ここでは、基地局が複数の端末を収容する例について述べたが、本方法は、１対１通信にも適用が可能である。この場合には、お互いに周波数特性データを送り合って、補正データの計算を行えばよい。

また、端末から基地局への周波数特性データを送信する方法として、通信要求とともに出す例を挙げたが、このような方法には限定されない。例えば、専用チャネルを設けるなど、別のタイミングで、端末から基地局へ周波数特性データを通知することも可能である。

また、基地局からの周波数特性データの通知も、報知情報とともに渡す例を挙げたが、専用のパケットを使用してもよい。

さらに、周波数特性データおよび補正データとは、例えば、補正のためのディジタルフィルタのタップ係数や、帯域内の周波数に対する振幅、位相の情報などに相当する。

また、事前に取得しておく周波数特性は、送信と受信が同じ周波数特性のデータである場合と、送信と受信が異なる周波数特性である場合がある。送信と受信の周波数特性が異なる場合には、基地局から端末、端末から基地局に送信する周波数特性は、それぞれ受信側（補正後のデータ送信時の受信側）の周波数特性であり、受信側の周波数特性とは、受信側ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐ）の手前までの周波数特性のことである。

また、周波数特性の通知方法としては、先の図４に示したように、あらかじめ想定される周波数特性のパターンをいくつか定義しておき、実際の周波数特性と最も近いパターンを通知することもできる。さらに、例えば、ある端末の周波数特性データは、図４のパターン（ｂ）で、ｘ＝５といったように、パターンとパラメータを特定して送信するという通知の方法も可能である。また、図４にｘとして示すような各パターンのパラメータが固定値の場合には、パターンのみを送信をすることもできる。

以上のように、実施の形態２によれば、あらかじめ測定された自身の周波数特性データと、受信した通信相手の周波数特性データに基づいて、基地局側と端末側が、それぞれの補正データを作成することができる。そして、基地局と端末は、以降の通信において、送信データを補正データにより補正して送信することが可能となる。この結果、不特定多数の機器と接続する無線通信システムにおいても、自身の周波数特性と通信相手の周波数特性の両方を考慮して良好な通信を実現できる。

なお、本実施の形態２では、まず始めに基地局側が自身の周波数数特性データを端末側に送信し、その後、端末側が自身の周波数特性データを基地局側に送信する場合について説明した。しかしながら、本発明は、このような方法に限定されるものではない。これとは逆に、まず始めに端末側が自身の周波数数特性データを基地局側に送信し、その後、基地局側が自身の周波数特性データを端末側に送信することも可能である。

Claims (11)

1. 複数の端末を基地局が管理してなる無線通信システムに適用され、前記基地局と前記複数の端末のそれぞれとの間の通信性能を向上させるための周波数特性補正方法であって、 送信側の周波数特性と受信側の周波数特性の両方を考慮して、受信側での受信データの周波数特性が帯域内で一定となるように、送信側で送信データの周波数特性を補正して送信する周波数特性補正方法。
2. 請求項１に記載の周波数特性補正方法において、
   前記複数の端末のそれぞれにおいて、自身の周波数特性情報を前記基地局に通知する端末側通知ステップと、
   前記基地局において、前記基地局から各端末への送信データの周波数特性を基地局側で補正するために、自身の周波数特性情報と受信した前記複数の端末のそれぞれの周波数特性情報とに基づいて、それぞれの端末に応じた基地局用補正データを作成する基地局側補正データ作成ステップと、
   前記基地局において、前記補正データ作成ステップで作成された基地局用補正データの中から送信相手である端末に応じた基地局用補正データを選択し、前記送信相手である端末への送信信号を、選択した前記基地局用補正データにより補正して、補正後の送信信号を送信する基地局側送信ステップと
   を備える周波数特性補正方法。
3. 請求項２に記載の周波数特性補正方法において、
   前記基地局側補正データ作成ステップにおいて、各端末から前記基地局への送信データの周波数特性を各端末側で補正するために、自身の周波数特性情報と受信した前記複数の端末のそれぞれの周波数特性情報とに基づいて、それぞれの端末に応じた端末用補正データをさらに作成し、
   前記基地局側送信ステップにおいて、選択した前記基地局用補正データにより前記端末用補正データを補正して対応する端末に送信し、
   前記基地局から前記端末用補正データを受信した端末において、受信した前記端末用補正データにより前記基地局への送信信号を補正して送信する端末側送信ステップ
   をさらに備える周波数特性補正方法。
4. 請求項２に記載の周波数特性補正方法において、
   前記基地局において、自身の周波数特性情報を前記複数の端末のそれぞれに通知する基地局側通知ステップと、
   前記複数の端末のそれぞれにおいて、各端末から前記基地局への送信データの周波数特性を端末側で補正するために、自身の周波数特性情報と受信した前記基地局の周波数特性情報とに基づいて、それぞれの端末に応じた端末用補正データを作成する端末側補正データ作成ステップと、
   前記複数の端末のそれぞれにおいて、前記端末側補正データ作成ステップで作成した前記端末用補正データにより前記基地局への送信信号を補正して送信する端末側送信ステップと
   をさらに備える周波数特性補正方法。
5. 請求項２ないし４のいずれか１項に記載の周波数特性補正方法において、
   前記端末側通知ステップにおいて、前記端末は、前記基地局に対して通信要求を送信する際に、自身の周波数特性情報を通知する
   周波数特性補正方法。
6. 請求項１に記載の周波数特性補正方法において、
   前記基地局において、自身の周波数特性情報を前記複数の端末のそれぞれに通知する基地局側通知ステップと、
   前記複数の端末のそれぞれにおいて、各端末から前記基地局への送信データの周波数特性を端末側で補正するために、自身の周波数特性情報と受信した前記基地局の周波数特性情報とに基づいて、それぞれの端末に応じた端末用補正データを作成する端末側補正データ作成ステップと、
   前記複数の端末のそれぞれにおいて、前記基地局への送信信号を、前記端末側補正データ作成ステップで作成された前記端末用補正データにより補正して、補正後の送信信号を送信する端末側送信ステップと
   を備える周波数特性補正方法。
7. 請求項６に記載の周波数特性補正方法において、
   前記端末側補正データ作成ステップにおいて、前記基地局から自身の端末への送信データの周波数特性を基地局側で補正するために、自身の周波数特性情報と受信した前記基地局の周波数特性情報とに基づいて、自身の端末に応じた基地局用補正データをさらに作成し、
   前記端末側送信ステップにおいて、前記端末用補正データにより前記基地局用補正データを補正して前記基地局に送信し、
   各端末から前記基地局用補正データを受信した前記基地局において、受信した前記基地局用補正データにより、送信元の端末への送信信号を補正して送信する基地局側送信ステップ
   をさらに備える周波数特性補正方法。
8. 請求項６に記載の周波数特性補正方法において、
   前記複数の端末のそれぞれにおいて、自身の周波数特性情報を前記基地局に通知する端末側通知ステップと、
   前記基地局において、前記基地局から各端末への送信データの周波数特性を基地局側で補正するために、自身の周波数特性情報と受信した端末の周波数特性情報とに基づいて、それぞれの端末に応じた基地局用補正データを作成する基地局側補正データ作成ステップと、
   前記基地局において、前記基地局側補正データ作成ステップで作成した前記基地局用補正データにより、送信元の端末への送信信号を補正して送信する基地局側送信ステップと
   をさらに備える周波数特性補正方法。
9. 請求項６ないし８のいずれか１項に記載の周波数特性補正方法において、
   前記基地局側通知ステップにおいて、前記基地局は、前記複数の端末のそれぞれに対して通知情報を送信する際に、自身の周波数特性情報を通知する
   周波数特性補正方法。
10. 請求項２ないし９のいずれか１項に記載の周波数特性補正方法において、
    前記複数の端末のそれぞれ、および前記基地局は、自身の周波数特性情報をあらかじめ保持している
    周波数特性補正方法。
11. 請求項２ないし１０のいずれか１項に記載の周波数特性補正方法において、
    前記複数の端末のそれぞれ、あるいは前記基地局は、周波数特性のパターンを特定する番号と、特性に依存するパラメータとを組み合わせたデータとして、自身の周波数特性情報を相手側に通知する
    周波数特性補正方法。

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