KR20000010645A - 어레이 안테나 무선 수신 장치의 캘리브레이션 장치 - Google Patents

어레이 안테나 무선 수신 장치의 캘리브레이션 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하여 마련된 복수의 무선 수신부를 갖는 어레이 안테나 무선 수신 장치에 있어서, 스펙트럼 확산 통신에 사용하는 확산 신호와 실질적으로 동일 주파수 대역의 캘리브레이션(calibration) 신호를 상기 무선 수신부를 통과하고, 상기 무선 수신부를 통과한 캘리브레이션 신호로부터 상기 무선 수신부의 지연 특성 또는 진폭 특성을 검출한다.

Description

어레이 안테나 무선 수신 장치의 캘리브레이션 장치
본 발명은 직접 확산 CDMA 방식의 어레이 안테나 무선 수신 장치에 있어서의 복수의 무선 수신부의 지연 특성 또는 진폭 특성을 검출하여, 무선 수신부간의 지연 특성 또는 진폭 특성이 갖추어지도록 보정하는 캘리브레이션 장치에 관한 것이다.
복수의 통신국이 동일 대역에서 동시에 통신을 행하기 위한 회선 접속 방식으로서 다원 액세스 방식이 있고, 그 중의 하나가 CDMA(Code Division Multiple Access)방식이다. CDMA 방식이란 부호 분할 다원 접속으로, 정보 신호의 스펙트럼을 본래의 정보 대역폭에 비해 충분히 넓은 대역으로 확산하여 전송하는 스펙트럼 확산 통신에 의해서 다원 접속을 행하는 기술이다. 스펙트럼 확산 다원 접속(SSMA)인 경우도 있다. 확산 부호를 그대로 정보 신호에 곱하여 스펙트럼 확산하는 방식은 직접 확산 방식이라고 칭하여진다.
「디지탈 이동 통신을 위한 파형 등화 기술」(호리코시 준 감수, (주)도리켑스)에, 복수 안테나로 구성되는 어레이 안테나에 있어서, 각 안테나의 수신 출력(안테나 출력)에 진폭·위상 시프트를 부가한 후에 합성하면 어레이의 지향성이 변화한다는 것이 개시되어 있다. 어댑터 어레이·안테나 시스템은 어떤 제어 알고리즘에 근거하여, 각 안테나 출력에 곱하는 대기(wait)를 결정하고, 주위의 상태 변화에 적응하면서 지향성을 제어하는 시스템이다.
도 1에 어댑터 어레이에 의해 희망 신호의 지향성을 제어하는 장치(이하, 수신 어댑터 어레이라고 칭함)의 구성을 나타낸다. 이 수신 어댑터 어레이에서는 복수의 안테나 소자(401)에서 출력된 각 안테나 출력(402)에 대기(403)가 곱하여진다. 대기(403)가 곱해진 각 안테나 출력을 합성한 신호가 어레이 출력(404)으로 된다.
대기 제어부(407)에서는, 1) 어레이의 합성 출력(405), 2) 각 안테나 출력(402), 3) 희망 신호에 관한 사전 지식(406)의 3가지 정보에 의해서 대기의 제어가 실행된다.
종래, 어댑터 어레이·안테나 시스템은 수신 신호의 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio: 신호 대(對) 방해 플러스 잡음)을 최대화하는 안테나 시스템으로서 연구 개발되어 왔다.
또한, 직접 확산 CDMA 통신 분야에서는, 타국간 간섭을 억제하는 대책으로 어댑터 어레이 안테나를 이용하는 많은 방식이 검토, 보고되어 있다. CDMA 방식은 FDMA 방식이나 TDMA 방식에 비해서 간섭에 강하다고 하는 이점을 갖지만, 다중국수(多重局數)의 증가에 따라, 동기 포착이 곤란해지고, 통신 품질이 악화되어, 교신할 수 없게 되는 문제를 갖는다. 그 주(主) 원인은 다른 복수의 통신국에 할당된 확산 부호간의 상호 상관 특성에 근거하는 타국간 간섭이 충분히 억압되지 않기 때문이다. CDMA 방식의 셀룰러 시스템인 경우, 다른 셀뿐만 아니라 자기 셀에 있어서도 동일 주파수를 사용하는 타국이 다수 존재하기 때문에, 상기 타국간 간섭의 억제가 실현되면, 주파수 이용 효율의 향상을 도모하고, 동일 셀(구역) 내의 각 국(局)의 통신 품질의 향상이나, 용량(다중수(多重數) 또는 회선 접속수)을 증가시킬 수 있게 된다.
도 2 및 도 3에 CDMA 수신 어댑터 어레이의 구성예를 도시한다.
도 2에 있어서, 복수의 안테나 소자(501)에 접속된 복수의 각 무선부(502)의 수신 출력(503)에 대기(504)가 곱해진다. 대기(504)가 곱해진 각 수신 출력(503)이 합성된 것이 어레이 출력(505)으로 된다. 대기의 제어는 도 1과 마찬가지이다. 어레이 출력(505)을 확산 부호(506)에 의해 역(逆)확산함으로써 수신 데이터(507)를 얻을 수 있다.
도 3은, 복수의 안테나 소자(601)에 접속된 복수의 무선부로부터의 각 수신 출력(602)을 확산 부호(603)에 의해 역확산한 상관 출력(604)을 입력으로 하여, 어댑터 어레이 수신하는 구성이다. 확산 부호에 의한 역확산을 제외하면, 도 2와 마찬가지의 구성이다.
도 4에, 수신측에 어댑터 어레이 안테나를 이용한 CDMA 전송의 예를 도시한다. 기지국(BS: 701)은 수신 어댑터 어레이를 구비하고, 무지향성 안테나를 구비한 이동국(MS1: 702)과 통신한다. BS(701)는 지향성을 제어함으로써, 지연파(703) 및 지연파(704)를 배제하고, 또한 동일 주파수를 사용하고 있는 다른 이동국(MS2: 705)으로부터의 간섭파를 억제할 수 있다.
그런데, 상기 CDMA 수신 어댑터 어레이에서는, 일반적으로 각 무선부에 있어서의, 위상 변동 및 진폭 변동으로 구성되는 변동량(D1, D2, ……, Dn)이 무선부의 구성 요소인 앰프나 필터 등의 소자 지연 특성 및 진폭 특성의 분산에 따라, 각각 상이하다. 따라서, 수신 출력(503) 또는 수신 출력(602)에 대하여 각 무선부에서 상이한 위상 변동 및 진폭 변동이 부가된다. 이 결과, 안테나 수신단에서의 수신 신호파의 위상 및 진폭과, 대기 제어부로의 입력 신호의 위상 및 진폭이 각 안테나마다 상이하게 된다. 따라서, 대기 수속 결과로부터 얻어지는 널(null)점을 포함하는 지향성 패턴과 실제의 지향성 패턴이 상이하게 된다. 또한, 상기 수신 대기를 이용하여 송신 지향성을 제어하는 경우에는, 정확한 지향성 제어가 불가능하게 된다.
상기 현상의 방지책으로서, 각 안테나 수신단에서의 수신 신호의 위상차 및 진폭비가 대기 제어부로의 입력 신호의 단계에 있어서도 유지되는 것이 필수적이다. 이를 위해, 사전에 각 무선부마다의 지연(D1, D2, ……, Dn) 및 진폭을 검출하여, 지연량 및 진폭량의 분산(차)을 어떠한 방법으로든 보상해야 한다.
지연량 및 진폭량의 분산을 보상하는 방법의 하나로서, 각 무선부로부터의 수신 출력(503, 602)에 대하여 지연차에 상당하는 위상 옵셋 및 진폭비에 상당하는 이득 옵셋을 승산하는 방법이 고려된다. 어댑터 어레이 장치의 위상 및 진폭 특성의 분산의 검출에 대해서는, 논문 G.V.Tsoulos, M.A.Bcach“Calibration and Linearity issues for an Adaptive Antenna System”, IEEE VTC, Phoenix, pp. 1597-1660, May 1997에 의해 보고되어 있다. 그러나, 상기 논문은 CDMA 통신에 비해서 통신 대역폭이 좁은 TDMA 통신을 대상으로 한 것이고, 또한 캘리브레이션 신호로서 톤 신호를 이용한다.
종래의 CDMA 무선 통신에 있어서의 무선부의 캘리브레이션 장치를 도 5에 나타낸다. 안테나 소자수가 2개인 경우를 나타내고 있다. 캘리브레이션 신호 발생 회로(801)에서 발생하는 톤 신호(정현파 신호)(802)를 무선 송신부(803)에 입력한다. 이 예에서는, 무선부에 있어서 직교 변조가 되어 있고, 직교하는 I, Q신호로서 sin(ωt), cos(ωt)의 신호를 입력한다. 이 때의 톤 신호 주기 T는 T=2π/ω이고, 정보 심볼 주파수 fs에 대하여 ω=fs/m (m>1)로 한다. 도 6은 톤 신호의 IQ 평면에 있어서의 콘스텔레이션(constellation)을 나타내고 있다. 신호는 도면중의 원주상을 일정 주기 2π/ω로 회전한다. 무선 송신부(803)에서는 지연 검출을 행하는 무선 수신부의 수신 캐리어 주파수 fc에 의해 송신하는 기능을 갖는다. 캐리어 주파수 fc에 의해 출력된 신호를 케이블 등을 이용하여, 송신 단자(804)로부터 무선 수신부(805, 806)의 안테나 접속 단자(807) 및 안테나 접속 단자(808)에 전송한다. 이 때, 케이블 길이는 캐리어 주파수의 파장에 대하여 충분한 정밀도로 동등한 것으로 한다. 각 무선 수신부의 직교 검파 출력(809, 810)이 검출 회로(811)에 입력된다. 검출 회로(811)에서는, 입력한 톤 신호(802)와 검파 출력(809)을 비교함으로써, (진폭비, 위상차)=(Ar1, Δψr1)(812)을 검출한다. 또한, 톤 신호(802)와 검파 출력(810)을 비교함으로써, (진폭비, 위상차)=(Ar2, Δψr2)(813)를 검출한다. 도 7에 시각 t에 있어서의 톤 신호 a(t)와 검파 출력 b(t)의 콘스텔레이션의 예를 도시한다. 이 때, b(t)와 a(t)의 관계는 위상차 ψ와 진폭비 A를 이용하여, 아래와 같이 나타낸다.
b(t) = A·exp(jψ)·a(t)
이 때, 위상차 ψ는 무선 송신부의 지연 Dt와, 케이블 지연 Dk와, 무선 수신부의 지연 Dr의 합계 지연량 D(D=Dt+Dk+Dr)를 톤 신호 파장λ=c/ω(c는 광속)로 나눈 나머지(D mod λ: mod는 잉여 연산자)의 지연량(위상량)을 나타낸다. 도 5에 있어서, 2대의 무선 수신부(805, 806)에 대하여, 무선 송신부의 지연 Dt와 케이블 지연 Dk는 공통이기 때문에, 검출한 위상차 Δψr1과 Δψr2의 차는 무선 수신부(805)와 무선 수신부(806)의 지연량의 차로 된다. 또한, 진폭비 A는 캘리브레이션 신호(802)의 진폭과 검파 출력의 진폭의 진폭비를 나타낸다. 따라서, 검출한 진폭비 Ar1과 Ar2의 비는 무선 수신부(805)와 무선 수신부(806)의 진폭 특성의 차이(진폭비)를 나타낸다.
상기 장치를 이용하여 사전에 각 무선부마다의 진폭비 및 위상차를 검출함으로써, 분산(차)을 보상할 수 있게 된다.
그러나, 상기 캘리브레이션 장치에 있어서는, 캘리브레이션 신호에 톤 신호를 사용하기 때문에, 어떤 특정한 주파수, 예를 들어 중심 주파수 f0만의 지연 특성 및 진폭 특성을 측정한다. 이에 대하여, 실제의 CDMA 무선 통신에 사용하는 스펙트럼 확산 신호는 광대역 신호이고, 또한 무선부의 필터 등의 군(群)지연 특성 및 주파수 특성과 같이, 주파수에 따라 지연량 및 감쇠량이 상이하기 때문에, 스펙트럼 확산 신호를 수신한 경우의 정확한 지연 특성 및 진폭 특성을 측정할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
도 8에 종래의 캘리브레이션 장치에서의 스펙트럼의 모양을 나타낸다. 확산 신호가 중심 주파수 f0의 대역폭 M[Hz]의 광대역 신호인 것에 대하여, 캘리브레이션 신호가 선(線) 스펙트럼인 것을 알 수 있다.
발명의 개시
본 발명의 목적은 이상과 같은 실정에 비추어 이루어진 것으로, CDMA 무선 수신 장치에 있어서의 무선부의 지연 특성 및 진폭 특성의 검출에 있어서, 실제의 통신에 사용하는 스펙트럼 확산 신호와 동일 대역 또는 그것에 가까운 대역을 갖는 신호를 캘리브레이션 신호로서 사용함으로써, 무선 수신부의 지연 특성 및 진폭 특성을 정확히 측정할 수 있는 어레이 안테나 무선 통신 장치의 캘리브레이션 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 실제의 통신에 사용하는 확산 신호와 동일 대역 또는 그것에 가까운 대역의 캘리브레이션 신호를 이용하여 각 무선 수신부의 지연 특성 및 진폭 특성의 적어도 하나를 검출하여, 각 무선 수신부의 지연 특성 및/또는 진폭 특성을 보정하는 캘리브레이션 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 실제의 통신에 사용하는 CDMA 통신의 확산 신호와 동일 대역 또는 그것에 가까운 대역의 캘리브레이션 신호를 이용하기 때문에, 무선부의 필터 등의 군지연 특성 및 주파수 특성과 같이 주파수에 따라 지연량 및 감쇠량이 상이한 특성이 있었다고 하더라도, 확산 신호를 수신한 경우가 정확한 지연 특성 및 진폭 특성을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 캘리브레이션 신호를 일차 변조하는 일차 변조 회로와, 이 일차 변조한 캘리브레이션 신호를 확산 변조하는 확산 변조 회로와, 이 확산 변조한 캘리브레이션 신호를 수신 캐리어 주파수로 변환하는 무선 송신 회로와, 상기 수신 캐리어 주파수의 캘리브레이션 신호를 각 무선 수신부에 전송하는 전송로를 갖는 캘리브레이션 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 실제의 통신에 사용하는 CDMA 통신의 확산 신호와 마찬가지의 광대역 신호를 캘리브레이션 신호로서 생성할 수 있고, 정확한 지연 특성 및 진폭 특성을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 각 무선 수신부에서 수신한 캘리브레이션 신호의 동기 타이밍을 검출하는 동기 검출 회로와, 수신한 캘리브레이션 신호를 검출한 상기 동기 타이밍에 의해 역확산하는 역확산 회로와, 역확산하여 얻어지는 각 무선 수신부로부터의 각 상관 출력을 이용하여 기준 식별점의 지연차 및 진폭비를 검출하는 검출 회로를 구비하는 캘리브레이션 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 각 무선부로부터의 출력 신호를 역확산한 상관 출력의 위상 및 진폭을 검출할 수 있기 때문에, 실제의 통신에 사용하는 CDMA 통신의 확산 신호와 마찬가지의 광대역 신호를 캘리브레이션 신호로서 수신한 각 무선 수신부에서의 지연량 및 진폭을 기준 식별점으로부터의 지연차 및 진폭비로서 검출할 수 있고, 무선 수신부가 정확한 지연 특성 및 진폭 특성을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 각 상관 출력을 각 무선 수신부간에 비교하는 비교 회로와, 각 무선 수신부의 지연차 및 진폭비를 검출하는 검출 회로와, 상기 지연차 및 진폭비를 출력하고 또한 기억하는 기억 회로를 더 구비하는 캘리브레이션 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 대기 수속 결과(wait 收束結果)로부터 얻어지는 널점을 포함하는 지향성 패턴과 실제의 지향성 패턴을 일치시키기 때문에, 각 무선 수신부의 출력 신호에 승산하는 옵셋값으로서의 무선 수신부간의 지연차 및 진폭비를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 수신부에 입력하는 수신 전력 레벨을 변화시키는 수신 레벨 가변 회로와, 각 수신 전력 레벨마다에 각 무선부의 지연차 및/또는 진폭비의 검출을 행하는 검출 회로를 구비하는 캘리브레이션 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 무선부간의 지연량 및/또는 진폭차를 수신 전력 레벨에 따라 근소하게 구할 수 있고, 어레이 안테나 무선 수신 장치에 있어서의 지연차 및 진폭차의 보상을 수신 전력 레벨에 따라 정확히 실행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 제어 신호에 근거하여 무선 수신부에 입력하는 신호를 수신 안테나로부터의 수신 신호 또는 캘리브레이션 신호로 전환하는 스위칭 회로를 구비하는 캘리브레이션 장치를 제공한다.
본 발명에 의해, 무선 수신부의 지연 특성 및 진폭 특성을 필요한 때에 측정할 수 있고, 동작 환경 등에 의해 상기 지연 특성 및 진폭 특성이 시간적으로 변화하는 경우에 있어서도, 보상을 정확히 실행할 수 있다.
또한, 본 발명은 수신 안테나로부터의 수신 신호와 캘리브레이션 신호를 다중하는 다중 회로를 구비하는 캘리브레이션 장치를 제공한다.
본 발명에 의해, 통신중에 캘리브레이션 신호를 다중할 수 있고, 항상 또는 필요시에 지연 특성 및 진폭 특성의 측정을 행할 수 있다.
또한, 본 발명은 각 무선부에서 출력되는 수신 캘리브레이션 신호의 동기 검출 회로 및 역확산 회로로의 입력을 무선 수신마다 시분할로 전환하는 변환 회로를 구비하는 캘리브레이션 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 복수의 무선 수신부의 지연차 및 진폭비를 시분할로 구한 경우에는, 복수의 무선 수신부로의 입력 신호에 대하여 동기 검출이나 상관 연산이나 위상 검출, 진폭 검출을 동시에 처리할 필요가 없기 때문에, 캘리브레이션 장치의 회로 규모를 삭감할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 캘리브레이션 신호의 송신 타이밍을 제어하는 회로로부터 동기 검출 회로에 대하여 송신 타이밍 신호를 전송하고, 상기 동기 검출 회로에 있어서 캘리브레이션 신호의 송신 타이밍으로부터 역확산 타이밍을 구하는 캘리브레이션 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 확산 변조된 캘리브레이션 신호의 송신 타이밍을 컨닝 신호(cunning signal)로서 동기 회로에 입력하는 것에 의해, 역확산 타이밍을 생성하기 때문에 수신 신호로부터 동기를 검출할 필요가 없어지고, 캘리브레이션 장치의 회로 규모를 삭감할 수 있게 된다.
도 1은 수신 어댑터 어레이의 블럭도,
도 2는 CDMA 수신 어댑터 어레이의 블럭도,
도 3은 다른 CDMA 수신 어댑터 어레이의 블럭도,
도 4는 수신 어댑터 어레이 안테나를 이용한 CDMA 전송예를 도시하는 도면,
도 5는 종래의 캘리브레이션 장치의 블럭도,
도 6은 톤 신호의 콘스텔레이션(constellation)을 도시하는 도면,
도 7은 톤 신호에 의한 송수신 신호의 콘스텔레이션을 도시하는 도면,
도 8은 종래의 캘리브레이션 장치에 있어서의 캘리브레이션 신호의 스펙트럼,
도 9는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 캘리브레이션 장치의 일례를 도시하는 블럭도,
도 10은 실시예 1에 있어서의 캘리브레이션 신호의 스펙트럼,
도 11a 내지 도 11d는 실시예 1에 있어서의 1차 변조 신호, 확산 신호 및 무선부측의 콘스텔레이션을 도시하는 도면,
도 12는 본 발명의 실시예 2에 관한 캘리브레이션 장치의 블럭도,
도 13은 실시예 2에 있어서의 수신 전계 레벨에 따른 지연 특성 및 진폭 특성을 나타내는 도면,
도 14는 본 발명의 실시예 3에 관한 캘리브레이션 장치의 블럭도,
도 15는 본 발명의 실시예 4에 관한 캘리브레이션 장치의 블럭도,
도 16은 본 발명의 실시예 5에 관한 캘리브레이션 장치의 블럭도,
도 17은 본 발명의 실시예 6에 관한 캘리브레이션 장치의 블럭도,
도 18은 본 발명의 실시예 7에 관한 캘리브레이션 장치의 블럭도,
도 19는 실시예 7에 있어서의 통신용 무선 송신부를 이용하여 캘리브레이션 신호를 생성하는 블럭도,
도 20은 본 발명의 실시예 8에 관한 캘리브레이션 장치의 블럭도.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
도 9에 본 발명의 실시예 1에 관한 캘리브레이션 장치의 구성예를 도시한다. 도 9는 안테나 소자수가 2개인 경우를 나타내고 있다.
이 캘리브레이션 장치에 있어서, 캘리브레이션 신호(101)는 1차 변조 회로(102)에 의해 1차 변조된다. 본 실시형태에서, 캘리브레이션 장치에서 사용하는 변조 방식은 통상의 통신과 동일 방식으로 하고, 일례로서 1차 변조로서 QPSK 변조, 확산 변조로서 BPSK 변조로 하고, 또한 무선부에 있어서는 직교 변조 및 직교 검파하는 것으로 하였다. 또한, 캘리브레이션 신호는 모두 0(all 0)의 고정 신호로 한다. 1차 변조 신호는 확산 변조 회로(103)에 있어서 확산 부호에 의해 스펙트럼 확산되고, 무선 송신부(104)에 입력된다.
도 11c에 다음 변조 신호의 콘스텔레이션을 나타내고, 또한 도 11b에 확산 신호의 콘스텔레이션를 나타낸다. 무선 송신부(104)에 있어서, 송신 신호는 직교 변조된 후, 캐리어 주파수 fc로 업 컨버트되고 송신 단자(106)로부터 출력된다. 캐리어 주파수 fc는 이 시스템(무선 수신부)의 수신 캐리어 주파수이다. 도 10에 캘리브레이션 신호의 스펙트럼을 나타낸다. 통신시에 사용되는 전송 신호가 갖는 대역폭 M[Hz]와 동일한 대역폭을 갖도록, 확산 비율이나 캘리브레이션 신호의 전송 속도를 설정한다. 캐리어 주파수 fc에 의해 출력된 캘리브레이션 신호는 케이블(107)을 경유하여 송신 단자(106)로부터 무선 수신부(108, 109)의 안테나 접속 단자(110) 및 안테나 접속 단자(111)에 전송된다. 이 때, 케이블 길이는 캐리어 주파수의 파장에 대하여 충분한 정밀도로 동등한 것으로 한다.
각 무선 수신부의 수신 출력이 동기 회로(112)에 입력되고, 각 무선부마다의 역확산 타이밍 t1, t2가 생성된다. 그리고, 상기 타이밍 t1, t2에 의해 상관기(113, 114)가 역확산을 행하여, 상관 출력(115, 116)을 출력한다. 검출 회로(117)에서는 상관 출력(115)에서 구한 수신 신호점(이후에는 수신점) r1과 기준으로 되는 식별점(이후에는 기준 식별점)을 비교함으로써, (진폭비, 위상차)=(Ar1, Δψr1)(118)을 구한다. 여기서, 구해진 위상차는 무선 송신부(104)의 지연 Dt와, 케이블(107)의 지연 Dk와, 무선 수신부(108)의 지연 Dr1의 합계 지연량 D(D=Dt+Dk+Dr1)을 캐리어 주파수 fc의 파장λc로 나눈 나머지의 지연량에 상당한다. 마찬가지로, 상관 출력(116)에서 구해진 수신점 r2와 기준 식별점을 비교함으로써, (진폭비, 위상차)=(Ar2, Δψr2)(119)가 구해진다. 도 11c에 무선부 RX1(108)측, 또한 도 11d에 무선부 RX2(109)측의 콘스텔레이션 및 기준 신호점으로부터의 진폭비 및 위상차의 모양을 나타낸다.
이상과 같이, 실시예 1에 의하면, CDMA 무선 수신 장치에 있어서의 무선 수신부의 지연 특성 및 진폭 특성을 검출하기 위해서, 실제의 스펙트럼 확산 통신에 사용하는 확산 신호와 동일한 대역폭의 신호 또는 그것에 가까운 대역을 갖는 신호를 캘리브레이션 신호로서 사용하기 때문에, 각 무선 수신부로부터의 출력 신호를 역확산한 상관 출력과 기준 식별점을 비교함으로써 정확한 지연차 및 진폭비를 검출할 수 있다.
또한, 각 무선 수신부에 대하여 검출한 위상차 및 진폭비를 옵셋으로 하여 각 무선 수신부의 출력 신호에 승산함으로써, 대기 수속 결과로부터 얻어지는 널점을 포함하는 지향성 패턴과 실제의 지향성 패턴이 상이하다고 하는 문제를 해결할 수 있게 된다.
상기 실시예 1에서는, 1차 변조로서 QPSK변조, 확산 변조로서 BPSK 변조로 하고, 또한 무선부에 있어서는 직교 변조 및 직교 검파하는 것으로 하였지만, 본 발명에 있어서 상기 변조 방식 및 검파 방식은 필수적인 것이 아니고, 다른 방식에 있어서도 마찬가지로 검출을 행할 수 있는 것은 분명하다. 또한, 위상 특성 또는 진폭 특성중 어느 한쪽만을 용이하게 측정할 수 있는 것은 분명하다.
또한, 검출값은 반드시 기준 식별점으로부터의 지연차 및 진폭비일 필요성은 없고, 역확산한 상관 출력을 기초로 계산되는 각 무선 수신부간의 옵셋값을 검출값으로 하여 출력하는 것도 고려된다. 예를 들면, 도 9에 있어서 상관 출력(115, 116)(도 11c, 도11d의 수신점 r1 및 r2)은 위치 벡터 R1, R2로 표현된다. 검출 회로(117)에서는 무선 수신부의 위상 특성 및 진폭 특성을 무선 수신음 RX1(108)에 일치시키는 보상을 행하는 경우의 옵셋값을 구한다. 이 때, 옵셋값을 벡터 Zri(i=1, 2)로 하면,
Zr1 = 1
Zr2 = R1/R2 = R1×R2*/｜R2｜2(*는 복소공역을 나타냄)
으로 표현할 수 있다. 그리고, 상기값을 참조부호 (118, 119)로서 출력한다. 또한, 캘리브레이션 장치에서는 역확산한 상관값을 그대로 출력 또는 기억하는 것도 고려된다. 이 경우, 기억해 둔 상관값을 이용하여 각 무선 수신부의 지연차 및 진폭차를 보상하는 옵셋값을 구하는 연산은, 어레이 안테나 무선 수신 장치측에서 실행된다. 그리고, 어레이 안테나 무선 수신 장치에서는 무선 수신부 RX1(108), RX2(109)로부터의 출력 신호에 대하여 상기 Zr1 및 Zr2를 승산함으로써, 지연 특성 및 진폭 특성의 분산을 보상하고, 대기 수속 결과로부터 얻어지는 지향성 패턴과 실제의 지향성 패턴이 상이하게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 캘리브레이션 신호는 모두 0의 고정 연속 신호로 하였지만, 연속 신호가 아닌, 주기적인 버스트 신호이더라도 무방한 것도 분명하다. 또한, 케이블 길이는 모두 동등한 것으로 하였지만, 상이한 길이의 경우에 있어서도, 지연량 및 감쇠량을 미리 알면 위상차 및 진폭비를 검출할 때, 미리 알고 있는 지연량과 감쇠량을 보정하여 구할 수 있다. 또한, 무선부에서 사용하는 기준 신호(10MHz 등의 수정 발진기에 의한 클럭)는 모두 공통화해 둔다.
(실시예 2)
도 12에 본 발명의 실시예 2에 관한 캘리브레이션 장치의 구성예를 도시한다. 도 9의 캘리브레이션 장치에 어테뉴에이터(attenuator)(또는 감쇠기)를 추가한 것이다. 도 9와 마찬가지로 안테나 소자수가 2개인 경우를 나타낸다.
도 13은 수신 전계 레벨 Pm에 따른 무선 수신부의 지연 특성 Δψri(Pm) 및 진폭 특성 Ari(Pm)의 일례를 도시한다. 이러한 지연 특성 및 진폭 특성을 갖는 경우에는, 실시예 1에서 도시한 바와 같이, 무선 수신부에 특정한 수신 전계 레벨에 의해 입력했을 때의 지연량을 검출하더라도 불충분하며, 수신 전계 레벨 Pm을 변화시켰을 때의 지연 특성 Δψri(Pm) 및 진폭 특성 Ari(Pm)를 측정해야 한다.
도 12에 있어서, 캘리브레이션 신호(1201)는 1차 변조 회로(1202)에 의해 1차 변조된다. 1차 변조 신호는 확산 변조 회로(1203)에 있어서 확산 부호에 의해 확산되고, 무선 송신부(1204)에 입력된다. 무선 송신부(1204)에 있어서, 송신 신호는 직교 변조된 후, 캐리어 주파수 fc로 업 컨버터되고 송신 단자(1206)로부터 출력된다. fc는 본 시스템의 수신 캐리어 주파수이다. 캐리어 주파수 fc에 의해 출력된 신호는, 어테뉴에이터(1207)를 접속한 케이블(1208)을 이용하여, 송신 단자(1206)로부터 무선 수신부(1209, 1210)의 안테나 접속 단자(1211) 및 안테나 접속 단자(1212)에 전송된다. 각 무선 수신부의 수신 출력이 동기 회로(1213)에 입력되고, 각 무선부마다의 역확산 타이밍 t1, t2가 생성된다. 그리고, 상기 타이밍 t1, t2에 의해 상관기(1214, 1215)가 역확산을 행하여, 상관 출력(1216, 1217)을 출력한다. 검출 회로(1218)에서는 어테뉴에이터 설정값을 변화시킴으로써, 수신 전계 레벨 Pm을 변화시켰을 때의 위상차 Δψr1(Pm), Δψr2(Pm) 및 진폭비 Ar1(Pm), Ar2(Pm)을 구하여 출력 또는 기억한다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 무선 수신부의 지연량의 차에 상당하는 위상차 Δψr1(Pm), Δψr2(Pm) 및 진폭비 Ar1(Pm), Ar2(Pm)를 수신 전계 레벨에 따라 근소하게 구할 수 있다. 이에 따라, 어레이 안테나 무선 수신 장치에 있어서의 지연 특성 및 진폭 특성의 분산 보상을 수신 전력 레벨에 따라 정확히 실행할 수 있다.
(실시예 3)
도 14에 본 발명의 실시예 3에 관한 캘리브레이션 장치의 구성예를 도시한다. 도 12의 캘리브레이션 장치에 전환 스위치를 추가한 것이다. 도 12와 마찬가지로 안테나 소자수가 2개인 경우를 나타내고 있다.
도 14에 있어서, 캘리브레이션 신호(1401)가 송신 단자(1406)로부터 출력되고, 어테뉴에이터(1407)에 의해 수신 전계 레벨을 변화시킬 때까지는, 도 12와 마찬가지의 동작이다. 즉, 캘리브레이션 신호(1401)는 1차 변조 회로(1402)에 의해 1차 변조된다. 1차 변조 신호는 확산 변조 회로(1403)에 있어서 확산 부호에 의해 확산되고, 무선 송신부(1404)에 입력된다. 무선 송신부(1404)에 있어서, 송신 신호는 직교 변조된 후, 캐리어 주파수 fc로 업 컨버트되어 송신 단자(1406)로부터 출력된다. 캐리어 주파수 fc에 의해 출력된 신호는 어테뉴에이터(1407)를 접속한 케이블(1408)을 이용하여, 송신 단자(1406)로부터 전환 스위치(1409) 및 전환 스위치(1410)에 전송된다. 스위치(1409, 1410)는 SW 전환 신호(1411)에 의해 안테나로부터의 수신 신호와 캘리브레이션용 확산 신호를 전환한다. 그리고, 전환 스위치로부터의 신호는 무선 수신부(1412, 1413)에 전송된다. 이 후의 동작은, 도 12와 마찬가지다. 즉, 각 무선 수신부의 수신 출력이 동기 회로(1414)에 입력되고, 각 무선부마다의 역확산 타이밍 t1, t2가 생성된다. 그리고, 상기 타이밍 t1, t2에 의해 상관기(1415, 1416)가 역확산을 행하여, 상관 출력(1417, 1418)을 출력한다. 검출 회로(1419)에서는, 어테뉴에이터 설정값을 변화시킴으로써, 수신 전계 레벨 Pm을 변화시켰을 때의 위상차 Δψr1(Pm), Δψr2(Pm) 및 진폭비 Ar1(Pm), Ar2(Pm)를 구하여 출력 또는 기억한다.
이상과 같이, 실시예 3에 의하면, 스위치 전환 신호를 제어함으로써, 무선 수신부의 지연 특성 및 진폭 특성을 필요할 때에 측정할 수 있다. 이에 따라, 동작 환경 등에 의해 상기 지연 특성 및 진폭 특성이 시간적으로 변화하는 경우에 있어서도, 보상을 정확히 실행할 수 있다.
(실시예 4)
도 15에 본 발명의 실시예 4에 관한 캘리브레이션 장치의 구성예를 도시한다. 도 12의 캘리브레이션 장치에 다중 회로를 추가한 것이다. 도 12와 마찬가지의 안테나 소자수가 2개인 경우를 나타낸다.
도 15에 있어서, 캘리브레이션 신호가 송신 단자로부터 출력되고, 어테뉴에이터에 의해 수신 전계 레벨을 변화시킬 때까지는, 도 12와 마찬가지의 동작이다. 즉, 캘리브레이션 신호(1501)는 1차 변조 회로(1502)에 의해 1차 변조된다. 1차 변조 신호는 확산 변조 회로(1503)에 있어서 확산 부호에 의해 확산되고, 무선 송신부(1504)에 입력된다. 무선 송신부(1504)에 있어서, 송신 신호는 직교 변조된 후, 캐리어 주파수 fc로 업 컨버트되어 송신 단자(1506)로부터 출력된다. 캐리어 주파수 fc에서 출력된 신호는 어테뉴에이터(1507)를 접속한 케이블(1508)을 경유하여 송신 단자(1506)로부터 다중 회로(1509) 및 다중 회로(1510)에 전송된다.
다중 회로(1509, 1510)는 안테나로부터의 수신 신호와 캘리브레이션용 확산 신호를 다중한다. 그리고, 다중된 신호는 무선 수신부(1512, 1513)에 전송된다. 이 후의 동작은 도 12와 마찬가지이다. 즉, 각 무선 수신부의 수신 출력이 동기 회로(1514)에 입력되고, 각 무선부마다의 역확산 타이밍 t1, t2가 생성된다. 그리고, 상기 타이밍 t1, t2에 의해 상관기(1515, 1516)가 역확산을 행하여 상관 출력(1517, 1518)을 출력한다. 검출 회로(1519)에서는, 어테뉴에이터 설정값을 변화시킴으로써, 수신 전계 레벨 Pm을 변화시켰을 때의 위상차 Δψr1(Pm), Δψr2(Pm) 및 진폭비 Ar1(Pm), Ar2(Pm)를 구하여 출력 또는 기억한다.
이상과 같이, 실시예 4에 의하면, 통상의 통신을 도중에 끊기는 일 없이 무선 수신부의 지연 특성 및 진폭 특성을 항상 또는 필요한 때에 측정할 수 있다. 이에 따라, 동작 환경 등에 의해 상기 지연 특성 및 진폭 특성이 시간적으로 변화하는 경우에 있어서도, 보상을 정확히 실행할 수 있다. 또한, 측정을 행하지 않을 때에는, 무선 송신부의 전원을 오프 상태로 함으로써, 수신 신호에 있어서 잡음 성분으로 되는 캘리브레이션 신호가 완전히 출력되지 않도록 하는 것이 고려된다.
(실시예 5)
도 16에 본 발명의 실시예 5에 관한 캘리브레이션 장치의 구성예를 도시한다. 도 12와 마찬가지로 안테나 소자수가 2개인 경우를 나타낸다. 도 16에 있어서, 캘리브레이션 신호가 송신 단자로부터 출력되고, 어테뉴에이터에 의해 수신 전계 레벨을 변화시킬 때까지는, 도 12와 마찬가지의 동작이다. 즉, 캘리브레이션 신호(1601)는 1차 변조 회로(1602)에 의해 1차 변조된다. 1차 변조 신호는 확산 변조 회로(1603)에 있어서 확산 부호에 의해 확산되고, 무선 송신부(1604)에 입력된다. 무선 송신부(1604)에 있어서, 송신 신호는 직교 변조된 후, 캐리어 주파수 fc로 업 컨버트되어 송신 단자(1606)로부터 출력된다. 캐리어 주파수 fc에서 출력된 신호는 어테뉴에이터(1607)를 접속한 케이블(1608)을 이용하여, 송신 단자(1606)로부터 무선 수신부(1609, 1610)에 전송된다.
그리고, 각 무선 수신부의 수신 출력이 전환 스위치(1611)에 의해 전환되어 동기 회로(1613)에 입력되고, 각 무선부마다의 역확산 타이밍 ti(i=1,2)(1614)가 출력된다. 또한, 전환 스위치(1615)도 상기 스위치(1611)와 같은 수신 신호를 선택하도록 전환되고 상관기(1616)에 출력한다. 그리고, 상기 타이밍 ti에 의해 상관기(1616)가 역확산을 행하여, 상관 출력(1617)을 출력한다.
검출 회로(1618)에서는, 어테뉴에이터(1607)의 설정값을 변화시킴으로써, 수신 전계 레벨 Pm을 변화시켰을 때의 진폭비 Ari(Pm) 및 위상차 Δψri(Pm)(1619)를 구하여 출력 또는 기억한다. 따라서, 전환 스위치(1611)가 무선 수신부(1609)의 출력을 선택하는 경우에는, 동기 회로(1613)로부터 역확산 타이밍 t1이 출력되고, 상관기(1616)가 역확산을 행하여, 상관 출력(1617)을 출력한다. 검출 회로(1618)에서는 진폭비 Ar1(Pm) 및 위상차 Δψr1(Pm)(1619)을 구하여 출력 또는 기억한다. 한편, 전환 스위치(1611)가 무선 수신부(1610)의 출력을 선택하는 경우에는, 동기 회로(1613)로부터 역확산 타이밍 t2가 출력되고, 상관기(1616)가 역확산을 행하여, 상관 출력(1617)을 출력한다. 검출 회로(1618)에서는 진폭비 Ar2(Pm) 및 위상차 Δψr2(Pm)(1619)를 구하여 출력 또는 기억한다.
이상과 같이, 실시예 5에 의하면, 복수의 무선 수신부의 지연 특성 및 진폭 특성을 스위치를 전환하여 시분할로 구한 경우에는, 복수의 무선 수신부로의 입력 신호에 대하여 동기 검출이나 상관 연산이나 위상 검출을 동시에 처리할 필요가 없기 때문에, 캘리브레이션 장치의 회로 규모를 삭감할 수 있다.
(실시예 6)
도 17에 본 발명의 실시예 6에 관한 캘리브레이션 장치의 구성예를 도시한다. 도 12와 마찬가지로 안테나 소자수가 2개인 경우를 나타내고 있다. 도 17에 있어서, 캘리브레이션 신호가 송신 단자로부터 출력되고, 어테뉴에이터에 의해 수신 전계 레벨을 변화시킬 때까지는, 도 12와 마찬가지의 동작이다. 즉, 캘리브레이션 신호(1701)는 1차 변조 회로(1702)에 의해 1차 변조된다. 1차 변조 신호는 확산 변조 회로(1703)에 있어서 확산 부호에 의해 확산되고, 무선 송신부(1704)에 입력된다. 무선 송신부(1704)에 있어서, 송신 신호는 직교 변조된 후, 캐리어 주파수 fc로 업 컨버트되어 송신 단자(1706)로부터 출력된다. 캐리어 주파수 fc에 의해 출력된 신호는 어테뉴에이터(1707)를 접속한 케이블(1708)을 이용하여, 무선 수신부(1709, 1710)에 전송된다.
이 때, 송신 타이밍 제어 회로(1711)는 1차 변조 회로(1702) 및 확산 변조 회로(1703)에 송신 타이밍 신호(1712)를 출력하고, 확산 변조된 캘리브레이션 신호의 송신 타이밍을 제어한다.
본 실시예에서, 실시예 1 내지 실시예 5에 있어서는 수신 신호로부터 동기를 추출함으로써, 역확산 타이밍을 생성하는 것에 반하여, 이 송신 타이밍 신호(1712)를 컨닝 신호로서 동기 회로(1713)에 입력함으로써, 역확산 타이밍을 생성한다. 즉, 각 무선 수신부의 수신 출력이 동기 회로(1713)에 입력되는 일 없이, 역확산 타이밍 t1, t2가 생성된다. 그리고, 상기 타이밍 t1, t2에 의해 상관기(1714, 1715)가 역확산을 행하여, 상관 출력(1716, 1717)을 출력한다. 검출 회로(1718)에서는, 어테뉴에이터 설정값을 변화시킴으로써, 수신 전계 레벨 Pm을 변화시켰을 때의 위상차 Δψr1(Pm), Δψr2(Pm) 및 진폭비 Ar1(Pm), Ar2(Pm)를 구하여 출력 또는 기억한다.
이상과 같이, 실시예 6에 의하면, 확산 변조된 캘리브레이션 신호의 송신 타이밍을 컨닝 신호로서 동기 회로에 입력함으로써, 역확산 타이밍을 생성하기 때문에, 수신 신호로부터 동기를 추출하는 회로가 필요없다. 이 때문에, 캘리브레이션 장치의 회로 규모를 삭감할 수 있다.
(실시예 7)
도 17에 본 발명의 실시예 7에 관한 캘리브레이션 장치의 구성예를 도시한다. 도 12와 마찬가지로 안테나 소자수가 2개인 경우를 나타내고 있다.
일반적으로, CDMA 무선 통신 장치에서는, 무선 송신부와 무선 수신부에서 사용하는 국부 신호를 각각의 신디사이저로 생성한다. 무선 송신부의 업 컨버트에서 사용하는 최적의 중간 주파수와 무선 수신부의 다운 컨버트에서 사용하는 최적의 중간 주파수가 상이한 경우, 무선 송신부와 무선 수신부에서 사용하는 국부 신호의 주파수를 상이하게 할 필요가 있기 때문이다.
그러나, 무선 송신부와 무선 수신부에서 사용하는 국부 신호가 상이한 경우에는, 송신측과 수신측의 캐리어 주파수 fc에 미묘한 편차가 발생할 가능성이 있다. 이 때문에 상기 현상이 발생한 경우에는, 무선부의 지연량이 시간적으로 변화하지 않는 경우에 있어서도, 수신 위상이 시간적으로 변화하게 된다. 따라서, 기준 식별점과 수신점의 차로부터 위상차 Δψr 및 진폭비 Ar을 구하는 경우에 있어서, 정확한 값을 검출할 수 없게 된다.
그러므로, 본 발명은 도 12의 캘리브레이션 장치에 부가하여, 무선부에서 사용하는 국부 신호(Lo 신호)를 모두 공통화한다.
도 18에 있어서, 국부 신호(1820)는 모든 무선부에 공통으로 공급되어 있는 것으로 한다. 그 밖의 구성 및 동작은 도 12와 마찬가지이다. 즉, 캘리브레이션 신호(1801)는 1차 변조 회로(1802)에 의해 1차 변조된다. 1차 변조 신호는 확산 변조 회로(1803)에 있어서 확산 부호에 의해 확산되고, 무선 송신부(1804)에 입력된다. 무선 송신부(1804)에 있어서, 송신 신호는 직교 변조된 후, 캐리어 주파수 fc로 업 컨버트되어 송신 단자(1806)로부터 출력된다. 캐리어 주파수 fc에 의해 출력된 신호는 어테뉴에이터(1807)를 접속한 케이블(1808)을 이용하여, 무선 수신부(1809, 1810)에 전송된다. 그리고, 각 무선 수신부의 수신 출력이 동기 회로(1811)에 입력되고, 각 무선부마다의 역확산 타이밍 t1, t2가 생성된다. 그리고, 상기 타이밍 t1, t2에 의해 상관기(1812, 1813)가 역확산을 행하여, 상관 출력(1814, 1815)을 출력한다. 검출 회로(1816)에서는 어테뉴에이터 설정값을 변화시킴으로써, 수신 전계 레벨 Pm을 변화시켰을 때의 위상차 Δψr1(Pm), Δψr2(Pm) 및 진폭비 Ar1(Pm), Ar2(Pm)를 구하여 출력 또는 기억한다.
이상과 같이, 실시예 7에 의하면, 무선 송신부와 무선 수신부에서 사용하는 국부 신호를 공통화함으로써, 송신측과 수신측의 캐리어 주파수 fc에 편차가 발생할 가능성을 없앨 수 있다. 이에 따라 무선부의 지연 특성 및 진폭 특성 이외의 요인으로서는, 위상 및 진폭은 변화하지 않게 되기 때문에 정확한 지연량을 검출할 수 있게 된다.
또한, 도 19에 도시하는 바와 같이, 직접 확산 CDMA 방식의 어레이 안테나 무선 장치의 무선 송신부(1901)가 출력하는 확산 신호를 주파수 변환부(1902)에 입력하여 수신 캐리어 주파수 fc로 변환한 후, 무선 수신부에 전송하도록 구성하는 것이 고려된다. 이에 따라, 주파수 변환부(1902)를 마련하는 만큼의 간단한 구성으로 실제의 통신에 이용하는 확산 신호와 마찬가지의 광대역의 캘리브레이션 신호를 생성할 수 있다.
(실시예 8)
도 20에 본 발명의 실시예 8에 관한 캘리브레이션 장치의 구성예를 도시한다. 도 12의 장치에 보간 회로를 추가한 것이다. 도 12와 마찬가지로 안테나 소자수가 2개인 경우를 나타내고 있다. 실시예 2에서 도 13에 도시한 바와 같이, 수신 전계 레벨 Pm에 따른 무선 수신부의 지연 특성 Δψri(Pm) 및 진폭 특성 Ari(Pm)를 갖는 경우에는, Pm을 변화시켰을 때의 지연 특성 Δψri(Pm) 및 진폭 특성 Ari(Pm)를 측정해야 한다.
그러나, 도 12에 있어서, 어테뉴에이터 설정값을 변화시키고, 수신 전계 레벨 Pm을 변화시켰을 때의 위상차 Δψr1(Pm), Δψr2(Pm)를 구하여 출력 또는 기억함으로써, 어레이 안테나 무선 수신 장치에 있어서의 지연 특성 및 진폭 특성의 분산 보상을, 수신 전력 레벨에 따라 보다 정확하게 행하기 위해서는, 어테뉴에이터 변화량을 근소하고, 또한 광범위하게 변화시킬 필요가 있어, 캘리브레이션에 요구되는 시간 및 기억하는 데이터량은 방대해진다.
그러므로, 실시예 8에서는 도 12의 캘리브레이션 장치 구성에 부가하여, 실제로 측정한 각 무선부의 지연차 및 진폭비를 이용하여, 보간 처리에 의해, 측정한 수신 전력 레벨 이외의 수신 전력 레벨에 대한 지연차 및 진폭비를 구하는 회로를 구비한다.
도 20에 있어서, 캘리브레이션 신호(2001)는 1차 변조 회로(2002)에 의해 1차 변조된다. 1차 변조 신호는 확산 변조 회로(2003)에 있어서 확산 부호에 의해 확산되고, 무선 송신부(2004)에 입력된다. 무선 송신부(2004)에 있어서, 송신 신호는 직교 변조된 후, 캐리어 주파수 fc로 업 컨버트되어 송신 단자(2006)로부터 출력된다. fc는 본 시스템의 수신 캐리어 주파수이다. 캐리어 주파수 fc에서 출력된 신호는, 어테뉴에이터(2007)를 접속한 케이블(2008)을 이용하여, 송신 단자(2006)로부터 무선 수신부(2009, 2010)의 안테나 접속 단자(2011) 및 안테나 접속 단자(2012)에 전송된다. 각 무선 수신부의 수신 출력이 동기 회로(2013)에 입력되고, 각 무선부마다의 역확산 타이밍 t1, t2가 생성된다. 그리고, 상기 타이밍 t1, t2에 의해 상관기(2014, 2015)가 역확산을 행하여, 상관 출력(2016, 2017)을 출력한다. 검출 회로(2018)에서는 어테뉴에이터 설정값을 변화시킴으로써, 수신 전계 레벨 Pm을 변화시켰을 때의 위상차 Δψr1(Pm), Δψr2(Pm) 및 진폭비 Ar1(Pm), Ar2(Pm)를 구하여 출력한다.
보간 회로(1219)에서는 상기 측정한 수신 전계 레벨 Pm 이외의 위상 특성 Δψri(Pm) 및 진폭 특성 Ari(Pm)를 구한 후에, 위상 특성 Δψri(Pm) 및 진폭 특성 Ari(Pm)를 출력한다. 예를 들면, 도 13에 있어서, 수신 전계 레벨 P0, P2에 있어서의 위상차 Δψri(P0), Δψri(P2) 및 진폭비 Ari(P0), Ari(P2)를 실제로 측정한 값으로 한다. 이 때, 보간 회로(1219)에서는, 측정하지 않은 수신 전계 레벨 P1의 위상 특성 Δψri(P1) 및 진폭 특성 Ari(P1)를 1차 선형 보간에 의해, 아래와 같이 구할 수 있다.
Δψri(P1) = (t·Δψri(P0) + s·Δψri(P2))/(s+t)
Ari(P1) = (t·Ari(P0) + s·Ari(P2))/(s+t)
단, P1 = (t·P0 + s·P2)/(s+t), 0＜s, t＜1
이상과 같이, 실시예 8에 의하면, 보상하고자 하는 수신 전계 레벨 근방에서 측정하여 기억한 지연 특성 및 진폭 특성의 데이터로부터, 보상하고자 하는 수신 전계 레벨의 위상차 및 진폭비를 보간 처리에 의해 구할 수 있다. 이 때문에, 어레이 안테나 무선 수신 장치에 있어서의 지연차 및 진폭차의 보상을, 수신 전계 레벨에 따라 보다 정확하게 실행할 뿐만 아니라, 측정하는 수신 전력 레벨 Pm의 샘플점을 삭감할 수 있게 된다.
또한, 보간 처리에 있어서 사용되는 측정값은, 반드시 기준 식별점으로부터의 지연차 및 진폭비일 필요없이, 역확산한 상관 출력을 기초로 직접 계산하는 것도 고려된다.
예를 들면, 실제로 측정한 상관 출력(2016)을 상관 벡터 Ri(i=1, 2)로 표현하고, 수신 전계 레벨 P0, P2에 있어서의 상관 벡터를 Ri(P0), Ri(P2)로 한다. 보간 회로(1219)에서는, 측정하지 않은 수신 전계 레벨 P1의 상관 벡터 Ri(P1)를 1차 선형 보간에 의해, 아래와 같이 구할 수 있다.
Ri(P1) = (t·Ri(P0) + s·Ri(P2))/(s+t)
단, P1 = (t·P0 + s·P2)/(s+t), 0＜s, t＜1
상기 Ri(P1)를 기초로 측정하지 않은 수신 전계 레벨 P1의 위상 특성 Δψri(P1) 및 진폭 특성 Ari(P1)를 구할 수 있다. 또한, 무선 수신부의 위상 특성 및 진폭 특성을 무선 수신부 RX1(2009)에 일치시키는 보상을 행하는 경우의 옵셋값을 보간 처리에 의해 구한 상관 벡터 Ri(P1)로부터 구할 수도 있다. 즉, 옵셋값을 벡터 Zri(Pm)(i=1, 2, m=0, 1, 2, …)로 하면,
Zr1(P1) = 1
Zr2(P1) = R1(P1)/R2(P1) = R1(P1)×R2(P1)*/｜R2(P1)｜2
단, *는 복소공역을 나타냄
으로 계산할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 CDMA 무선 수신 장치의 캘리브레이션 장치는 복수의 무선 수신부의 지연 특성 및 진폭 특성을 정확히 측정하는 것이 유용하고, 대기 수속 결과로부터 얻어지는 널점을 포함하는 지향성 패턴과 실제의 지향성 패턴이 상이하다고 하는 문제를 해결하는 데에 적합하다.

Claims (19)

  1. 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하여 마련된 복수의 무선 수신부를 갖는 어레이 안테나 무선 수신 장치의 캘리브레이션 장치에 있어서,
    스펙트럼 확산 통신에 사용하는 확산 신호와 실질적으로 동일 주파수 대역의 캘리브레이션 신호를 상기 각 무선 수신부에 대하여 공급하는 공급 수단과,
    상기 무선 수신부를 통과한 상기 캘리브레이션 신호로부터 상기 무선 수신부의 지연 특성 및 진폭 특성의 적어도 하나를 검출하는 검출 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 수단은,
    캘리브레이션 신호를 일차 변조하는 수단과,
    일차 변조된 캘리브레이션 신호를 확산 변조하는 수단과,
    확산 변조된 캘리브레이션 신호의 주파수 대역을 수신 캐리어 주파수로 변환하는 수단과,
    상기 수신 캐리어 주파수로 변환된 캘리브레이션 신호를 상기 각 무선 수신부에 전송하는 수단을 포함하는 캘리브레이션 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 수단은,
    상기 무선 수신부에 공급된 캘리브레이션 신호의 동기 타이밍을 검출하는 수단과,
    검출한 동기 타이밍에 근거하여 상기 캘리브레이션 신호를 역확산하여 상관 신호를 출력하는 수단과,
    기준 식별점을 기준으로 한 상기 상관 신호와의 위상차를 상기 상관 신호에 대응한 무선 수신부의 지연량으로서 검출하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 무선 수신부간에서 검출한 지연량을 비교하여 상기 무선 수신부간에서의 지연차를 검출하는 수단과, 상기 지연차를 출력 또는 기억하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 수단은,
    상기 무선 수신부에 공급된 캘리브레이션 신호의 동기 타이밍을 검출하는 수단과,
    검출한 동기 타이밍에 근거하여 상기 캘리브레이션 신호를 역확산하여 상관 신호를 출력하는 수단과,
    기준 식별점을 기준으로 한 상기 상관 신호와의 진폭비를 상기 상관 신호에 대응한 무선 수신부의 진폭비로서 검출하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 무선 수신부간에서 검출한 진폭비를 비교하여 상기 무선 수신부간에서의 진폭차를 검출하는 수단과, 상기 진폭차를 출력 또는 기억하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 수단은 상기 무선 수신부에 공급하는 캘리브레이션 신호의 전력 레벨을 변화시키는 수단을 갖고,
    상기 검출 수단은 상기 공급 수단이 캘리브레이션 신호를 복수의 전력 레벨로 변화시킨 경우, 각 수신 전력 레벨마다 각 무선 수신부의 지연 특성을 검출하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 수단은 상기 무선 수신부에 공급하는 캘리브레이션 신호의 전력 레벨을 변화시키는 수단을 갖고,
    상기 검출 수단은 상기 공급 수단이 캘리브레이션 신호를 복수의 전력 레벨로 변화시킨 경우, 각 수신 전력 레벨마다 각 무선 수신부의 진폭 특성을 검출하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 소자와 그 안테나 소자에 대응한 상기 무선 수신부 사이에 배치되고, 상기 무선 수신부에 입력하는 신호를 상기 안테나 소자로부터 출력되는 수신 신호와 상기 공급 수단으로부터 공급되는 캘리브레이션 신호 사이에서 전환하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 소자와 그 안테나 소자에 대응한 상기 무선 수신부 사이에 배치되고, 상기 안테나 소자로부터 출력되는 수신 신호와 상기 공급 수단으로부터 공급되는 캘리브레이션 신호를 다중하는 다중 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이 안테나 무선 수신 장치는,
    상기 무선 수신부로부터 출력되는 캘리브레이션 신호를 포함하는 수신 신호의 동기 검출을 행하는 동기 회로와, 상기 무선 수신부로부터 출력되는 캘리브레이션 신호를 포함하는 수신 신호의 역확산을 행하는 역확산 회로를 포함하고,
    상기 동기 회로 및 상기 역확산 회로에 입력하는 신호를 무선 수신부마다 시분할로 전환하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 수신부에 공급하는 캘리브레이션 신호의 송신 타이밍을 인가하는 송신 타이밍 신호를 발생하는 수단과, 상기 무선 수신부로부터 출력된 캘리브레이션 신호의 역확산 타이밍을 상기 송신 타이밍 신호로부터 획득하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    국부 신호를 발생하는 신호 발생원을 포함하고,
    캘리브레이션 신호를 수신 캐리어 주파수로 업 컨버트하는 무선 송신부 및 상기 무선 수신부가, 상기 신호 발생원으로부터 발생된 국부 신호를 이용하여 주파수 변환을 행하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 수단은 상기 무선 수신부에 공급하는 캘리브레이션 신호의 전력 레벨을 변화시키는 수단을 갖고,
    상기 검출 수단은 상기 공급 수단이 캘리브레이션 신호를 복수의 전력 레벨로 변화시킨 경우, 실측값에 근거한 보간 처리에 의해, 측정한 전력 레벨 이외의 전력 레벨에 대응하는 각 무선부의 지연 특성값 및 진폭 특성값을 구하는 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 수단은,
    상기 무선 수신부에서 출력된 캘리브레이션 신호를 역확산하여 상관 신호를 출력하는 수단과,
    상기 상관 신호를 직접 이용하여 상기 무선 수신부의 지연차 및 진폭비를 보상하는 연산을 실행하는 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 장치.
  16. 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하여 마련된 복수의 무선 수신부를 갖는 어레이 안테나 무선 수신 장치에 대하여 상기 각 무선 수신부의 지연량을 검출하는 지연 검출 장치에 있어서,
    스펙트럼 확산 통신에 사용하는 확산 신호와 실질적으로 동일 주파수 대역의 캘리브레이션 신호를 상기 각 무선 수신부에 대하여 공급하는 공급 수단과,
    상기 무선 수신부를 통과한 상기 캘리브레이션 신호로부터 상기 무선 수신부의 지연량을 검출하는 검출 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 지연 검출 장치.
  17. 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하여 마련된 복수의 무선 수신부를 갖는 어레이 안테나 무선 수신 장치에 대하여 상기 각 무선 수신부의 진폭 특성을 검출하는 진폭 검출 장치에 있어서,
    스펙트럼 확산 통신에 사용하는 확산 신호와 실질적으로 동일 주파수 대역의 캘리브레이션 신호를 상기 각 무선 수신부에 대하여 공급하는 공급 수단과,
    상기 무선 수신부를 통과한 상기 캘리브레이션 신호로부터 상기 무선 수신부의 진폭 특성을 검출하는 검출 수단을 포함한 것을 특징으로 하는 진폭 검출 장치.
  18. 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하여 마련된 복수의 무선 수신부를 갖는 어레이 안테나 무선 수신 장치를 포함한 기지국 장치에 있어서,
    청구항 1 항 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 캘리브레이션 장치를 포함한 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
  19. 복수의 안테나 소자를 갖는 어레이 안테나와, 상기 각 안테나 소자에 대응하여 마련된 복수의 무선 수신부를 갖는 어레이 안테나 무선 수신 장치의 캘리브레이션 방법에 있어서,
    스펙트럼 확산 통신에 사용하는 확산 신호와 실질적으로 동일 주파수 대역의 캘리브레이션 신호를 생성하는 단계와,
    상기 캘리브레이션 신호를 상기 각 무선 수신부에 대하여 공급하는 단계와,
    상기 무선 수신부를 통과한 상기 캘리브레이션 신호로부터 상기 무선 수신부의 지연 특성 또는 진폭 특성의 적어도 하나를 검출하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 캘리브레이션 방법.
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