JP7184206B2

JP7184206B2 - アンテナシステム、キャリブレーションユニット及びキャリブレーション方法

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Publication number: JP7184206B2
Application number: JP2021549724A
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Inventors: トゥングェン
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Description

本発明は、アンテナシステム、キャリブレーションユニット部及びキャリブレーション方法に関する。

増加し続けるサービス品質に対する要求や指数関数的に増加するユーザ及びデータの数に対応して、第５世代移動通信ネットワーク（５Ｇ）の開発が進展している。スモールセルに対して数十Ｇｂｐｓオーダーの超大容量バックホール及びフロントホールのリンクは、５Ｇネットワークで特に重要な役割を担う。

アンテナの観点からは、ビーム形成／切り替え、空間多重（ＭＩＭＯ：multiple-input and multiple-output）、大規模ＭＩＭＯ、軌道角運動量（ＯＡＭ：Orbital Angular Momentum）モード多重、空間ダイバーシティなどの近年の先進技術によって、無線産業が上記の要求を満たすことが可能となった。ビーム形成／切り替えは、セルラー方式における信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ：signal-to-interference plus noise ratio）と周波数再利用性を改善し、その一方で空間多重は帯域幅を広げることなくネットワーク容量を増加させる。

これらの技術は、多くの場合、アレーアンテナやデジタル信号処理 (DSP：digital signal processing) によって実現される。アレーアンテナでは、ハードウェア構成要素（アンテナ素子、ケーブル、アナログ／デジタル回路）によって生じる、分離された信号経路での振幅及び位相の差がアレーアンテナの性能を劣化させるので、通信システムのインテグリティ（完全性）を損なう可能性がある。したがって、別の信号経路における振幅及び位相のばらつきを最小にするために、キャリブレーションが不可欠である。また、高い変調速度が使用される場合、受信側（Ｒｘ）の各アンテナ素子のタイミングの不均衡は、ビーム構成の品質を低下させ、かつ、通信システムのインテグリティ（完全性）を損なうおそれがあるため、これらの経路間での遅延のばらつきを正確にキャリブレーションする必要がある。

そこで、このようなアンテナのキャリブレーション方法が提案されている（例えば、非特許文献１）。Ｎ素子アレーアンテナは、Ｎ個の給電を有し、Ｎ個の給電はそれぞれＮ個の素子に信号を供給する。ここで、Ｎは２以上の整数である。上述のように、異なる経路間での振幅、位相及び遅延のばらつきによって望ましくないアレイパターンが生じ、通信システムの性能を低下させるおそれがある。これらの振幅、位相及び遅延のばらつきは、伝送路に沿ったハードウェア構成要素、すなわち、ＩＦケーブル、ベースバンド部、デジタル－アナログ変換器、アップコンバータ、接触不良及びアンテナ素子のいずれかによって発生し得る。

一般に、キャリブレーションは、アップコンバータとアンテナとの間に設けられたキャリブレーションネットワークによって実行される。簡易なキャリブレーションネットワークは、Ｎ個の結合器と１個の合成器で構成される。ここで、Ｎはチャネル数であり、２以上の整数である。Ｎ個の結合器によって分岐された異なる経路からの信号は、キャリブレーションネットワーク内の合成器によって合成され、合成された信号は受信器によって受信され、受信された信号はベースバンド部で信号処理されて差分の量が抽出され、その差分が補償される。

合成された信号を容易に分離できるように、アダマール符号を用いた直交パイロットパターンがキャリブレーションによく用いられる。直交信号は異なる経路に供給され、１つの合成器で合成され、受信される。次いで、合成された信号は、送信された直交信号を生成するために使用される直交符号、すなわちアダマール符号によって分離される。全チャネルの完全なタイミング整合が確立されているという条件の下で、直交符号を使用することで合成信号の高い分離を達成し、これにより、振幅及び位相の高精度な推定が実現できる。

米国特許出願公開第２００１／０１６５０５号明細書

しかし、高速変調を採用した伝送システムでは、チャネル間の遅延ばらつきが発生し、振幅及び位相推定の精度が劣化する。また、チャネルの位相はタイミングのキャリブレーションによって変化し得る。そのため、各チャネルのタイミング、振幅及び位相を正確にキャリブレーションする技術が求められている。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナ素子を含むアンテナシステムにおいて、複数のチャネルのそれぞれのタイミング、振幅及び位相をキャリブレーションすることを目的とする。

本発明の一態様であるアンテナシステムは、複数のアンテナ素子を有するアレーアンテナと、入力される信号を変調し、変調した信号を出力信号として、それぞれ前記アンテナ素子へ出力する複数の送信部と、高い自己相関を有する基準信号を生成する基準信号生成器と、前記基準信号を遅延させて、互いに異なる遅延量を有する遅延基準信号を生成し、前記基準信号及び前記遅延基準信号を、それぞれ前記送信部へ出力する遅延部と、前記送信部の前記出力信号を合成するキャリブレーションネットワークと、前記キャリブレーションネットワークから出力された合成信号を復調した信号と、前記基準信号と、の相関を解析して、前記送信部のそれぞれの前記出力信号のタイミング、振幅及び位相のずれを算出し、前記送信部に算出結果を通知するアナライザと、を備え、前記送信部のそれぞれは、対応する判定結果に基づいて、前記出力信号の前記タイミング、振幅及び位相のずれをキャリブレーションするものである。

本発明の一態様であるキャリブレーションユニットは、高い自己相関を有する基準信号を生成する基準信号生成器と、前記基準信号を遅延させて、互いに異なる遅延量を有する遅延基準信号を生成し、入力される信号を変調し、変調した信号を出力信号として、それぞれアンテナ素子へ出力する複数の送信部へ、前記基準信号及び前記遅延基準信号をそれぞれ出力する遅延部と、前記送信部の前記出力信号を合成するキャリブレーションネットワークと、前記キャリブレーションネットワークから出力された合成信号を復調した信号と、前記基準信号との相関を解析して、前記送信部のそれぞれの前記出力信号のタイミング、振幅及び位相のずれを算出し、前記送信部に算出結果を通知するアナライザと、を備え、前記送信部のそれぞれは、対応する判定結果に基づいて、前記出力信号の前記タイミング、振幅及び位相のずれをキャリブレーションするものである。

本発明の一態様であるキャリブレーション方法は、高い自己相関を有する基準信号を生成し、前記基準信号を遅延させて、互いに異なる遅延量を有する遅延基準信号を生成し、入力される信号を変調し、変調した信号を出力信号として、それぞれ前記アンテナ素子へ出力する複数の送信部へ、前記基準信号及び前記遅延基準信号をそれぞれ出力し、前記送信部の前記出力信号を合成して合成信号を生成し、前記合成信号を復調した信号と、前記基準信号と、の相関を解析して、前記送信部のそれぞれの前記出力信号のタイミング、振幅及び位相のずれを算出し、前記送信部に算出結果を通知し、前記送信部のそれぞれは、対応する算出結果に基づいて、前記出力信号の前記タイミング、振幅及び位相のずれをキャリブレーションするものである。

発明によれば、複数のアンテナ素子を含むアンテナシステムにおいて、複数のチャネルのそれぞれのタイミング、振幅及び位相をキャリブレーションすることができる。

実施の形態１にかかるアンテナシステムの構成を示す図である。実施に形態１にかかるアンテナシステムの構成をより詳細に示す図である。次数１２の擬似ノイズ（ＰＮ）系列の高い自己相関を示す図である。チャネル数が３でＰＮ系列の次数が１２である場合の復調信号と基準信号との間の相関の電力レベルの一例を示す図である。チャネル数が３の場合の復調信号と基準信号との間の相関の位相の一例を示す図である。実施の形態１にかかるキャリブレーション手順を示す図である。検証モデルの構成を示す図である。ＰＮ系列に加えられた誤差及びシミュレーション結果を示す図である。ＰＮ系列の次数が１２であり、チャネル数が１６である場合に、シミュレーションによって得られる受信信号と基準信号との間の相関の電力レベルを示す図である。時間軸に沿って部分的に拡大された図８における相関を示す図である。図１０の拡張部分に対応する相関の位相を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

実施の形態１
実施の形態１にかかるアレーアンテナのキャリブレーションについて説明する。本実施の形態では、擬似雑音（ＰＮ：pseudo noise）系列の特性を用いてキャリブレーション用のパイロットパターンを生成する。図１に、実施の形態１にかかるアンテナシステム１０００の構成を示す。アンテナシステム１０００は、アンテナアレー２０、複数の送信部及びキャリブレーションユニット１００を有する。

アレーアンテナ２０は、Ｎチャネルの信号を送信するＮ個のアンテナ素子ＡＥ１～ＡＥＮを有する。ここで、Ｎは２以上の整数である。アンテナ素子ＡＥ１～ＡＥＮは、それぞれ送信部ＴＲ１～ＴＲＮに接続されている。送信部ＴＲｋは、ベースバンド部ＢＢｋ、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）ＤＡＣｋ及びアップコンバータＵＣｋを含む。ここで、ｋは１～Ｎの整数である。ベースバンド部ＢＢｋは、入力信号からベースバンド信号を生成する。デジタルアナログ変換器ＤＡＣｋは、ベースバンド信号をデジタル信号からアナログ信号に変換する。アップコンバータＵＣｋは、入力されたアナログ信号をアンテナ２０からの送信に用いられる周波数までアップコンバートする。

キャリブレーションユニット１００は、基準信号生成器１、遅延部２、キャリブレーションネットワーク３及びアナライザ４を有する。図２に、実施の形態１にかかるアンテナシステム１０００の構成をより詳細に示す。

基準信号生成器１は、ＰＮ系列生成器１１、変調器１２及び帯域制限フィルタ１３を有する。ＰＮ系列生成器１１は、ＰＮ系列を生成する。変調器１２は、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ：Binary Phase Shift Keying）マッピングを行うことで、ＰＮ系列を変調する。帯域制限フィルタ１３は、変調信号から不要成分を除去し、基準信号ＲＥＦを出力する。帯域制限フィルタ１３は、ルートレイズドコサインフィルタ（ＲＲＣＦ：root raised cosine filter）として構成してもよい。

遅延部２は、基準信号ＲＥＦを遅延させてＮ個のＰＮ系列を含むパイロットパターンを出力する。Ｎ個のＰＮ系列は、それぞれ（ｋ－１）×Δｔだけ遅延される。ここで、Δｔは隣接する２つのＰＮ系列の間隔であり、ｋは１～Ｎの整数である。

図２に示すように、遅延部２は、縦続接続されたＮ－１個の遅延素子を有する。Ｎ－１個の遅延素子は、それぞれ第２～第Ｎチャネルに配置される。ｊ番目の遅延素子は、（ｊ－１）×Δｔだけ遅延された基準信号を受信し、受信信号をΔｔだけ遅延させ、遅延させた信号をｊ番目のチャネルに出力する。また、２≦ｊ≦Ｎ－２のとき、ｊ番目の遅延素子は、（ｊ＋１）番目の遅延素子に遅延信号を出力する。これにより、異なる遅延時間だけ遅延されたＮ個の変調信号が、それぞれＮ個の異なるチャネルに入力される。すなわち、０、Δｔ、２Δｔ、．．．、（Ｎ－１）Δｔだけ遅延された変調ＰＮ系列が、第１、第２、第３、．．．、第Ｎチャネルにそれぞれ入力される。

キャリブレーションネットワーク３は、結合器Ｃ１～ＣＮ及び合成器３１を有する。送信部ＴＲ１～ＴＲＮの出力信号は、それぞれ結合器Ｃ１～ＣＮにより分岐される。その後、分岐された信号は結合器３１で結合される。結合信号ＣＯＭは受信器１０で受信され、受信器１０は結合信号ＣＯＭを復調し、復調信号ＤＥＭをアナライザ４に出力する。

アナライザ４は、相関器４１及び処理部４２を有する。相関器４１は、基準信号ＲＥＦと復調信号ＤＥＭとを合成して、復調信号ＤＥＭと基準信号ＲＥＦとの間の相関パターンを取得する。処理部４２は、相関を分析して、各チャネルのタイミング、振幅及び位相の変動を補正する。

次数がＭで長さが２^Ｍ－１のＰＮ系列は、２０×ｌｏｇ_１０（２^Ｍ－１）という、非常に高い自己相関を与えることができる。例えば、ＰＮ系列の次数が１２の場合、ＰＮ系列の長さは２^１２－１＝４０９５であり、その高い自己相関は２０×ｌｏｇ_１０（４０９５）＝７２ｄＢとなる。図３に、次数が１２のＰＮ系列の高い自己相関を示す。本実施の形態では、これらのＰＮ系列の特性を、各チャネルのタイミング、振幅及び位相のばらつきの解析に用いることができる。

ここで、復調信号ＤＥＭと基準信号との間の相関の一例は、チャネル数が３（Ｎ＝３）、次数Ｍが１２（Ｍ＝１２）の場合である。図４に、チャネル数が３（Ｎ＝３）、次数Ｍが１２（Ｍ＝１２）の場合の復調信号ＤＥＭと基準信号との間の相関のパワーレベルを示している。図４では、２つの遅延信号は、それぞれ１００及び２００サンプルだけ遅延されている。図４に示すように、２つの重要な結果が観察される。第１の結果は、３つのチャネルを通過する３つの信号のタイミングに関して、３つのピーク、すなわち、基準信号から０、１００及び２００サンプルだけ離隔しているピークが存在していることである。第２の結果は、これらのピークのレベルが２０×ｌｏｇ_１０（（２^Ｍ－１）／Ｎ）＝６２．８ｄＢであることである。ここで、Ｍ＝１２（ＰＮ系列の次数）、かつ、Ｎ＝３（チャンネル数）である。これらの結果から、ＰＮ系列及び遅延された基準信号を用いてパイロットパターンを生成することで、タイミング調整（キャリブレーション）が高精度で実現できることが示された。

また、本構成によれば、Ｎ個のチャネル（Ｎ個のＰＮ系列）に対応する複数のピークを含む１つの相関だけが必要となる。一方、チャネル毎に１つの相関を求めるため、複数の相関が必要となる。したがって、本構成によれば、容易かつ効果的に相関を解析することができる。

図５に、チャネル数が３（Ｎ＝３）の場合の復調信号ＤＥＭと基準信号との間の相関の位相の一例を示す。図５に示すように、チャネルの位相を決定することができる。

次に、実施の形態１にかかるキャリブレーション動作について説明する。図６に、実施の形態１にかかるキャリブレーションの手順を示す。

ステップＳ１
ＰＮ系列生成器は、次数Ｍでの長さが２ ^Ｍ－１のＰＮ系列を生成する。以下、ここで生成されるＰＮ系列を初期ＰＮ系列という。初期ＰＮ系列は、ＢＰＳＫ変調されてフィルタリングされることで、基準信号ＲＥＦが生成される。基準信号は遅延部２に入力され、上述したように、遅延部２はＮ個のＰＮ系列を出力する。

ステップＳ２
Ｎ個のＰＮ系列はそれぞれＮ個のチャネルに入力され、Ｎ個のチャネルからの出力信号は分岐されて合成される。合成された信号は受信器に出力される。

ステップＳ３
受信器は、合成された信号を受信して、復調する。なお、受信器における復調は、一般的な復調方式で行うことができるので、その説明につては省略する。

ステップＳ４
アナライザ４は、復調信号と基準信号ＲＥＦとを合成して相関を取得する。アナライザ４は、その相関関係を解析する。具体的には、アナライザ４は、Ｎ個のＰＮ系列に対応するピークを検出する。第１の解析サイクルでは、アナライザ４は、対応するピークＰｋの位置を観測することにより、ｋ番目のチャネルのタイミングの変動を判定することができる。アナライザ４は、対応するピークＰｋの強度を観測することにより、ｋ番目のチャネルの振幅の変動を判定することができる。アナライザ４は、各チャネルのタイミング及び振幅の変動を示す第１の検出信号を各チャネルに出力する。

ステップＳ５
ベースバンド部ＢＢ１～ＢＢＮのそれぞれは、第１の検出信号に基づいて、出力信号の出力タイミング及び振幅を調整する。しかし、各チャネルの位相は、タイミングのキャリブレーションによって変化し得る。よって、ステップＳ１に戻り、再びステップＳ１～Ｓ４の処理を実行して、各チャネルの位相をキャリブレーションする。

ステップＳ６
第２の分析サイクルでは、アナライザ４は、対応するピークＰｋの複素振幅を観測することにより、ｋ番目のチャネルの位相の変動を判定することができる。アナライザ４は、各チャネルの位相の変動を示す第２の検出信号を各チャネルに出力する。

ステップＳ７
ベースバンド部ＢＢ１～ＢＢＮのそれぞれは、第２の検出信号に基づいて、出力信号の位相を調整する。

本手順によれば、ＰＮ系列の特性を利用して、各チャネルのタイミング、振幅及び位相を正確にキャリブレーションすることができる。また、上述したＯＡＭのような高速変調を行うシステムに対して、正確なキャリブレーションを行えることが理解できる。

次に実施の形態１にかかるキャリブレーションの効果について、検証モデルを用いて説明する。図７に、検証モデル２００の構成を示す。検証モデル２００は、基準信号生成器２０１、遅延部２０２、誤差加算器２０３、合成器２０４、サンプラ２０５及び２０６、帯域制限フィルタ２０７及びアナライザ２０８を有する。基準信号生成器２０１及び遅延部２０２は、基準信号生成器１及び遅延部２と同様の構成を有する。誤差加算器２０３は、キャリブレーションの利点を検証するために、ＰＮ系列の全部又は一部に誤差を加える。合成器２０４は、ＰＮ系列と誤差とを合成する。

サンプラ２０５は合成された信号をｎ回オーバーサンプリングし、サンプラ２０６は基準信号ＲＥＦをｎ回オーバーサンプリングする（ｎは２以上の整数）。ここでは、オーバーサンプリング数ｎは、１２８に設定される。よって、１サンプルでの遅延は、１／１２８のシンボル遅延をもたらす。

帯域制限フィルタ２０７は、サンプリングされた信号から望ましくない成分を除去する。アナライザ２０８は、サンプリングされた基準信号と、サンプリング及びフィルタリングされた合成信号とを合成して相関を取得し、アナライザ４と同様に、この相関を解析して、各チャネルのタイミング、振幅及び位相のばらつきを求める。

ここで、検証モデル２００を用いてシミュレーションを行う。図８に、ＰＮ系列に加えた誤差とシミュレーション結果とを示す。

図９に、ＰＮ系列の次数が１２（Ｍ＝１２）、チャネル数が１６（Ｎ＝１６）である場合のシミュレーションによる電力レベルの相関を示す。この場合、ｔ＝０から時間軸に沿って１６個のピークが存在する。

図１０に、時間軸に沿って部分的に拡大した図９における相関を示す。図１０に示されるように、第２のピークＰ２及び第３のピークＰ３は、基準信号ＲＥＦ又は第１のチャネルに対応する第１のピークＰ１から、それぞれ１２８００１及び２５６０１７サンプルだけ離れていることが理解できる。これは、第２のピークＰ２及び第３のピークＰ３が、それぞれ第１のピークから１／１２８及び１７／１２８だけ遅延していることを意味する。これにより、アナライザ２０８は、タイミングの変動を算出することができる。また、相関からは、第２のピークＰ２の振幅が８ｄＢ変化し、第４のピークＰ４の振幅が２ｄＢ変化していると算出することができる。

図１１に、図１０の拡張部分に対応する相関の位相を示す。図１１に示すように、位相は、第２のピークＰ２及び第４のピークＰ４において、それぞれ３０°及び８°だけジャンプすることが理解できる。これにより、アナライザ２０８は、位相の変化を算出することができる。

上述したように、この検証モデル２００によって、各チャネルのタイミング、振幅及び位相の変動を適切に決定可能であることが理解できる。すなわち、検証モデル２００と実質的に同じ構成を有するキャリブレーションシステム１０００は、タイミング、振幅及び位相の変動を検出し、これらの変動を正確に抑制するために、すべてのチャネルをキャリブレーションすることもできる。

他の実施の形態
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく適宜変更可能である。例えば、上記実施の形態では、ＰＮ系列を用いている。しかし、これは一例に過ぎない。基準信号の生成には、Ｇｏｌｄ系列のような自己相関の高い信号を適宜用いることができる。

上述の実施の形態においては、アンテナシステムが受信器を有する構成について説明した。しかし、これは一例に過ぎない。受信器は、上述した実施の形態にかかるアンテナシステム以外の他のアンテナシステムに含まれていてもよい。この場合、他のアンテナシステムの受信器は、算出結果を上述の実施の形態にかかるアンテナシステムの送信器にフィードバックすることができる。

以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

（付記１）複数のアンテナ素子を有するアンテナと、入力される信号を変調し、変調した信号を出力信号として、それぞれ前記アンテナ素子へ出力する複数の送信部と、高い自己相関を有する基準信号を生成する基準信号生成器と、前記基準信号を遅延させて、互いに異なる遅延量を有する遅延基準信号を生成し、前記基準信号及び前記遅延基準信号を、それぞれ前記送信部へ出力する遅延部と、前記送信部の前記出力信号を合成するキャリブレーションネットワークと、前記キャリブレーションネットワークから出力された合成信号を復調した信号と、前記基準信号と、の相関を解析して、前記送信部のそれぞれの前記出力信号のタイミング、振幅及び位相のずれを判定し、前記送信部に判定結果を通知するアナライザと、を備え、前記送信部のそれぞれは、対応する判定結果に基づいて、前記出力信号の前記タイミング、振幅及び位相のずれをキャリブレーションする、アンテナシステム。

（付記２）前記高い自己相関を有する基準信号は、ＰＮ（ｐｓｅｕｄｏｎｏｉｓｅ）系列である、付記１に記載のアンテナシステム。

（付記３）前記合成された信号を復調し、復調した信号を前記アナライザへ出力する受信器をさらに備える、付記２に記載のアンテナシステム。

（付記４）他のアンテナシステムに設けられた受信器が、前記合成された信号を復調し、復調した信号を前記アナライザへ出力する、付記２に記載のアンテナシステム。

（付記５）前記遅延部は、前記基準信号を遅延させて、それぞれΔｔ～（Ｎ－１）×Δｔだけ遅延させたＮ－１個のＰＮ系列を生成し（Ｎは２以上の整数）、前記基準信号と前記Ｎ－１個のＰＮ系列は、それぞれＮ個の送信器へ出力される、付記２乃至４のいずれか一つに記載のアンテナシステム。

（付記６）前記アナライザは、前記相関の対応するパワーレベルのピークの時間軸上での位置に基づいて前記ＰＮ系列の前記タイミングを算出し、前記相関の対応するパワーレベルのピークのパワーレベルに基づいて前記ＰＮ系列の前記振幅を算出し、前記相関の対応するパワーレベルのピークのジャンプに基づいて前記ＰＮ系列の前記位相を算出する、付記２乃至５のいずれか一つに記載のアンテナシステム。

（付記７）前記ＰＮ系列のそれぞれの前記タイミング及び前記振幅は、最初に取得された、受信信号と前記基準信号との相関のパワーレベルに基づいてキャリブレーションされ、前記ＰＮ系列のそれぞれの位相は、前記ＰＮ系列のそれぞれの前記タイミング及び前記振幅がキャリブレーションされた後に取得された、前記受信信号と前記基準信号との相関の位相に基づいてキャリブレーションされる、付記６に記載のアンテナシステム。

（付記８）高い自己相関を有する基準信号を生成する基準信号生成器と、前記基準信号を遅延させて、互いに異なる遅延量を有する遅延基準信号を生成し、入力される信号を変調し、変調した信号を出力信号として、それぞれ前記アンテナ素子へ出力する複数の送信部へ、前記基準信号及び前記遅延基準信号をそれぞれ出力する遅延部と、前記送信部の前記出力信号を合成するキャリブレーションネットワークと、前記キャリブレーションネットワークから出力された合成信号を復調した信号と、前記基準信号と、の相関を解析して、前記送信部のそれぞれの前記出力信号のタイミング、振幅及び位相のずれを算出し、前記送信部に算出結果を通知するアナライザと、を備え、前記送信部のそれぞれは、対応する判定結果に基づいて、前記出力信号の前記タイミング、振幅及び位相のずれをキャリブレーションする、キャリブレーションユニット。

（付記９）前記高い自己相関を有する基準信号は、ＰＮ（ｐｓｅｕｄｏｎｏｉｓｅ）系列である、付記８に記載のキャリブレーションユニット。

（付記１０）前記アンテナ素子、前記送信部及び受信器は、前記合成された信号を復調し、復調した信号を、アンテナシステムに設けられた前記アナライザへ出力する、付記９に記載のキャリブレーションユニット。

（付記１１）前記アンテナ素子及び前記送信部は第１のアンテナシステムに設けられ、前記合成された信号を復調し、復調した信号を前記アナライザへ出力する受信器が、前記第１のアンテナシステムとは異なる第２のアンテナシステムに設けられる、付記９に記載のキャリブレーションユニット。

（付記１２）前記遅延部は、前記基準信号を遅延させて、それぞれΔｔ～（Ｎ－１）×Δｔだけ遅延させたＮ－１個のＰＮ系列を生成し（Ｎは２以上の整数）、前記基準信号と前記Ｎ－１個のＰＮ系列は、それぞれＮ個の送信器へ出力される、付記９乃至１１のいずれか一つに記載のキャリブレーションユニット。

（付記１３）前記アナライザは、前記相関の対応するパワーレベルのピークの時間軸上での位置に基づいて前記ＰＮ系列の前記タイミングを判定し、前記相関の対応するパワーレベルのピークのパワーレベルに基づいて前記ＰＮ系列の前記振幅を算出し、前記相関の対応するパワーレベルのピークのジャンプに基づいて前記ＰＮ系列の前記位相を算出する、付記９乃至１２のいずれか一つに記載のキャリブレーションユニット。

（付記１４）前記ＰＮ系列のそれぞれの前記タイミング及び前記振幅は、最初に取得された、受信信号と前記基準信号との相関のパワーレベルに基づいてキャリブレーションされ、前記ＰＮ系列のそれぞれの位相は、前記ＰＮ系列のそれぞれの前記タイミング及び前記振幅がキャリブレーションされた後に取得された、前記受信信号と前記基準信号との相関の位相に基づいてキャリブレーションされる、付記１３に記載のキャリブレーションユニット。

（付記１５）高い自己相関を有する基準信号を生成し、前記基準信号を遅延させて、互いに異なる遅延量を有する遅延基準信号を生成し、入力される信号を変調し、変調した信号を出力信号として、それぞれ前記アンテナ素子へ出力する複数の送信部へ、前記基準信号及び前記遅延基準信号をそれぞれ出力し、前記送信部の前記出力信号を合成して合成信号を生成し、前記合成信号を復調した信号と、前記基準信号と、の相関を解析して、前記送信部のそれぞれの前記出力信号のタイミング、振幅及び位相のずれを算出し、前記送信部に算出結果を通知し、前記送信部のそれぞれは、対応する判定結果に基づいて、前記出力信号の前記タイミング、振幅及び位相のずれをキャリブレーションする、キャリブレーション方法。

（付記１６）前記高い自己相関を有する基準信号は、ＰＮ（ｐｓｅｕｄｏｎｏｉｓｅ）系列である、付記１５に記載のキャリブレーション方法。

（付記１７）前記アンテナ素子、前記送信部及び受信器は、前記合成された信号を復調し、復調した信号を、アンテナシステムに設けられたアナライザへ出力する、付記１６に記載のキャリブレーション方法。

（付記１８）前記アンテナ素子及び前記送信部は第１のアンテナシステムに設けられ、前記合成された信号を復調し、復調した信号を前記アナライザへ出力する受信器が、前記第１のアンテナシステムとは異なる第２のアンテナシステムに設けられる、付記１６に記載のキャリブレーション方法。

（付記１９）前記基準信号を遅延させて、それぞれΔｔ～（Ｎ－１）×Δｔだけ遅延させたＮ－１個のＰＮ系列を生成し（Ｎは２以上の整数）、前記基準信号と前記Ｎ－１個のＰＮ系列は、それぞれＮ個の送信器へ出力される、付記１６乃至１８のいずれか一つに記載のキャリブレーション方法。

（付記２０）前記相関の対応するパワーレベルのピークの時間軸上での位置に基づいて前記ＰＮ系列の前記タイミングを判定し、前記相関の対応するパワーレベルのピークのパワーレベルに基づいて前記ＰＮ系列の前記振幅を算出し、前記相関の対応するパワーレベルのピークのジャンプに基づいて前記ＰＮ系列の前記位相を算出する、付記１６乃至１９のいずれか一つに記載のキャリブレーション方法。

（付記２１）前記ＰＮ系列のそれぞれの前記タイミング及び前記振幅は、最初に取得された、受信信号と前記基準信号との相関のパワーレベルに基づいてキャリブレーションされ、前記ＰＮ系列のそれぞれの位相は、前記ＰＮ系列のそれぞれの前記タイミング及び前記振幅がキャリブレーションされた後に取得された、前記受信信号と前記基準信号との相関の位相に基づいてキャリブレーションされる、付記２０に記載のキャリブレーション方法。

実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１９年２月２８日に出願された日本出願特願２０１９－３７００１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１、２０１基準信号生成器
２、２０２遅延部
３キャリブレーションネットワーク
４、２０８アナライザ
１０受信器
１１ＰＮ系列発生器
１２変調器
１３、２０７帯域制限フィルタ
３１、４１、２０４合成器（相関器）
４２処理部
１００キャリブレーションユニット
２００検証モデル
２０５、２０６サンプラ
１０００アンテナシステム
ＢＢ１～ＢＢＮベースバンド部
ＤＡＣ１～ＤＡＣＮデジタルアナログ変換器
ＴＲ１～ＴＲＮ送信部
ＵＣ１～ＵＣＮアップコンバータ

Claims

複数のアンテナ素子を有するアンテナと、
入力される信号を変調し、変調した信号を出力信号として、それぞれ前記アンテナ素子へ出力する複数の送信部と、
高い自己相関を有する基準信号を生成する基準信号生成器と、
前記基準信号を遅延させて、互いに異なる遅延量を有する遅延基準信号を生成し、前記基準信号及び前記遅延基準信号を、それぞれ前記送信部へ出力する遅延部と、
前記送信部の前記出力信号を合成するキャリブレーションネットワークと、
前記キャリブレーションネットワークから出力された合成信号を復調した信号と、前記基準信号と、の相関を解析して、前記送信部のそれぞれの前記出力信号のタイミング、振幅及び位相のずれを算出し、前記送信部に算出結果を通知するアナライザと、を備え、
前記送信部のそれぞれは、対応する算出結果に基づいて、前記出力信号の前記タイミング、振幅及び位相のずれをキャリブレーションする、
アンテナシステム。
前記高い自己相関を有する基準信号は、ＰＮ（ｐｓｅｕｄｏｎｏｉｓｅ）系列である、
請求項１に記載のアンテナシステム。
前記合成された信号を復調し、復調した信号を前記アナライザへ出力する受信器をさらに備える、
請求項２に記載のアンテナシステム。
他のアンテナシステムに設けられた受信器が、前記合成された信号を復調し、復調した信号を前記アナライザへ出力する、
請求項２に記載のアンテナシステム。
前記遅延部は、前記基準信号を遅延させて、それぞれΔｔ～（Ｎ－１）×Δｔだけ遅延させたＮ－１個のＰＮ系列を生成し（Ｎは２以上の整数）、
前記基準信号と前記Ｎ－１個のＰＮ系列は、それぞれＮ個の送信器へ出力される、
請求項２乃至４のいずれか一項に記載のアンテナシステム。
前記アナライザは、前記相関の対応するパワーレベルのピークの時間軸上での位置に基づいて前記ＰＮ系列のタイミングを算出し、
前記相関の対応するパワーレベルのピークのパワーレベルに基づいて前記ＰＮ系列の振幅を算出し、
前記相関の対応するパワーレベルのピークのジャンプに基づいて前記ＰＮ系列の位相を算出する、
請求項５に記載のアンテナシステム。
前記ＰＮ系列のそれぞれの前記タイミング及び前記振幅は、最初に取得された、受信信号と前記基準信号との相関のパワーレベルに基づいてキャリブレーションされ、
前記ＰＮ系列のそれぞれの前記位相は、前記ＰＮ系列のそれぞれの前記タイミング及び前記振幅がキャリブレーションされた後に取得された、前記受信信号と前記基準信号との相関の位相に基づいてキャリブレーションされる、
請求項６に記載のアンテナシステム。
高い自己相関を有する基準信号を生成する基準信号生成器と、
前記基準信号を遅延させて、互いに異なる遅延量を有する遅延基準信号を生成し、入力される信号を変調し、変調した信号を出力信号として、それぞれアンテナ素子へ出力する複数の送信部へ、前記基準信号及び前記遅延基準信号をそれぞれ出力する遅延部と、
前記送信部の前記出力信号を合成するキャリブレーションネットワークと、
前記キャリブレーションネットワークから出力された合成信号を復調した信号と、前記基準信号と、の相関を解析して、前記送信部のそれぞれの前記出力信号のタイミング、振幅及び位相のずれを算出し、前記送信部に算出結果を通知するアナライザと、を備え、
前記送信部のそれぞれは、対応する算出結果に基づいて、前記出力信号の前記タイミング、振幅及び位相のずれをキャリブレーションする、
キャリブレーションユニット。
前記高い自己相関を有する基準信号は、ＰＮ（ｐｓｅｕｄｏｎｏｉｓｅ）系列である、
請求項８に記載のキャリブレーションユニット。
高い自己相関を有する基準信号を生成し、
前記基準信号を遅延させて、互いに異なる遅延量を有する遅延基準信号を生成し、
入力される信号を変調し、変調した信号を出力信号として、それぞれアンテナ素子へ出力する複数の送信部へ、前記基準信号及び前記遅延基準信号をそれぞれ出力し、
前記送信部の前記出力信号を合成して合成信号を生成し、
前記合成信号を復調した信号と、前記基準信号と、の相関を解析して、前記送信部のそれぞれの前記出力信号のタイミング、振幅及び位相のずれを算出し、
前記送信部に算出結果を通知し、
前記送信部のそれぞれは、対応する算出結果に基づいて、前記出力信号の前記タイミング、振幅及び位相のずれをキャリブレーションする、
キャリブレーション方法。