KR20070036589A - 무선 기지국 장치 및 그 통신 방법 - Google Patents

Abstract

센터국과, 어레이 안테나를 구비한 리모트국을 광섬유로 결합한 구성의 기지국 장치에서, 센터국(1)이, 송신 신호를 어레이 처리 전의 베이스 밴드의 상태에서 광섬유에 출력하여, 리모트국(2)측에서, 어레이 가중에 따른 송신 신호의 어레이 처리와 RF 신호에의 변환을 행함으로써, 안테나 소자간에 발생하는 송신 신호 편차의 교정을 리모트국측에 국소화한다.

센터국, 리모트국, 광섬유

Description

무선 기지국 장치 및 그 통신 방법{WIRELESS BASE STATION AND COMMUNICATION METHOD THEREFORE}

도 1은 본 발명에 따른 무선 기지국의 제1 실시예를 도시하는 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 무선 기지국의 제2 실시예를 도시하는 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 무선 기지국의 제3 실시예를 도시하는 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 무선 기지국의 제4 실시예를 도시하는 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 무선 기지국의 제5 실시예를 도시하는 구성도.

도 6은 어레이 가중과 변조 신호의 다중화 방법의 일 예를 도시하는 도면.

도 7은 어레이 가중을 적용한 송신 신호의 공간 변조 방법의 일 예를 도시하는 도면.

도 8은 센터국과 리모트국으로 이루어지는 종래의 무선 기지국의 구성예를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101, 201, 501 : 데이터 생성부

102, 111, 202, 211 : 베이스 밴드 변조부

103, 112, 203, 212 : 센터국측 전송로 인터페이스부

104, 114, 204, 213 : 리모트국측 전송로 인터페이스부

105, 109, 115, 205, 214 : 어레이 처리부

106, 208, 503 : RF부

107, 209 : 안테나

108, 210, 509 : 프로브 검출부

116, 206, 215 : 캘리브레이션 처리부

[특허 문헌1] 특개2001-94332호 공보

[특허 문헌2] 특개2001-267990호 공보

본 발명은, 무선 기지국 장치 및 통신 방법에 관한 것으로, 더욱 자세히는, 센터국과 리모트국으로 분할한 무선 기지국 장치, 및 센터국과 리모트국 사이의 통신 방법에 관한 것이다.

무선 통신 시스템은, 제4 세대에의 전환이 요청되는 속에서, 데이터 레이트의 고속화와 통신 에리어의 편재화가 진행하여, 비교적 송신 출력이 작은 소형의 기지국 장치를 다수 배치한 시스템 구성에의 필요성이 높아진다고 생각된다. 또한, 무선 기지국은, 그 크기에 따라서 설치 가능한 장소가 한정되기 때문에, ROF(Radio On Fiber)라고 불리는 기술이 중요시되고 있다.

ROF는, 기지국을 센터국과 리모트국과 분할하고, 이들 국 사이를 광섬유 전 송로로 결합하는 것이다. ROF에 따르면, 안테나에 직결되는 리모트국의 기능을 간소화함으로써, 설치 위치가 중요하게 되는 리모트국 장치를 소형화할 수 있기 때문에, 기지국의 설치 장소의 문제를 완화하는 것이 가능하게 된다. 리모트국의 회로 규모를 저감하기 위해, 예를 들면, 베이스 밴드부의 모두와 RF부의 일부를 센터국측에 집약하여, 리모트국에는, O/E 및 E/O 변환부와 신호 증폭부만을 구비한 장치 구성이 알려져 있다.

무선 통신 시스템에서의 또 하나의 기술 경향으로서, 복수의 안테나 소자를 구비한 어레이 안테나(스마트 안테나)가 주목받고 있다. 어레이 안테나에서는, 복수의 안테나 소자로 송수신되는 신호에 가중 연산을 실시하는 것에 따라, 기지국에서의 무선 신호의 송수신 방향을 공간적으로 한정할 수 있다. 또한, 가중 합성에 의해서 어레이 이득을 얻는 것, 혹은 불필요한 간섭 신호를 저감할 수 있는 것이 알려져 있다.

전술한 ROF와 스마트 안테나를 조합한 공지예로서, 예를 들면, 특허 문헌1에는, 어레이 안테나의 안테나 소자에 대응하는 복수의 RF 신호를 시간 다중함으로써, 복수의 RF 신호를 하나의 신호로 합성하여 광섬유에 통과시키는 기술이 개시되어 있다. 특허 문헌1에서는, 파장 다중 기술로 복수의 신호를 병렬 송신할 때에 광섬유 내에서 발생하는 신호 편차(전송 시간 차)의 해소를 해결 과제로 하고 있다.

파장 다중 기술로 복수의 신호를 병렬 전송하는 경우, 파장에 따라서 광섬유 내의 신호 전파 경로가 다르기 때문에, 약간이지만, 신호 전파 시간에 편차가 발생 한다. 센터국이, 각 안테나 소자의 송신 신호를 RF 신호(무선 주파수 신호)로서 광섬유에 출력한 경우, 신호 전파 시간에서의 약간 편차가, 무시할 수 없는 큰 위상 회전의 원인으로 된다. 이 때문에, 예를 들면, 센터국측에서 어레이 가중을 결정하여, 안테나마다 가중 부여된 송신 신호를 출력해도, 광섬유에서 발생한 위상 회전이 영향을 주어, 리모트국측에서 원하는 빔패턴을 형성할 수 없다고 하는 문제가 있다. 특허 문헌1에서는, 어레이 안테나에 공급되는 복수의 신호를 시간 다중하여, 1개의 신호로서 광섬유에 출력함으로써, 전술한 편차가 원리적으로 발생하지 않도록 연구하고 있다.

또한, 특허 문헌2에는, 센터국으로부터 리모트국으로, 어레이 안테나에 공급하여야 할 복수의 신호를 파장 다중으로 동시 전송할 때에, 센터국이 각 송신 신호에 삽입한 프로브 신호를 이용하여, 리모트국측이, 파장에 따라서 다른 신호 전파 시간의 편차를 측정하여, 측정 결과를 센터국에 피드백하는 것에 의해, 상기 편차를 교정하는 기술이 개시되어 있다.

도 8을 참조하여, 이것들의 종래 기술을 보다 상세히 설명한다.

센터국(5)은, 송신 데이터를 생성하는 데이터 생성부(501)와, 신호 처리부(502)와, RF부(503)와, 센터국측 광 인터페이스부(504)로 이루어진다.

데이터 생성부(501)에 의해 생성된 데이터는, 신호 처리부(502)에 입력되어, 어레이 안테나에 공급하여야 할 복수열의 송신 신호로 변환된다. 신호 처리부(502)는, 입력 신호에 대하여, 베이스 밴드 변조, 공간 방향의 변조(어레이 처리), 프로브 신호 가산의 3개의 처리를 실행한다.

베이스 밴드 변조로서는, 예를 들면, 컨볼루션이나 LDPC 등의 부호화, 인터리브나 리피티션 등의 페이징 대책, QPSK이나 16QAM이라고 한 변조를 실행한다. 어레이 처리에서는, 안테나 소자마다의 송신 가중을 결정하여, 베이스 밴드 변조 후의 송신 신호에 대하여, 가중 부여 처리를 실행한다. 또한, 프로브 신호 가산에서는, 송신 신호와는 구별 가능한 프로브 신호를 생성하여, 어레이 처리 후의 각 송신 신호에 프로브 신호를 가산한다.

신호 처리부(502)로부터는, 송신에 적용되는 어레이 안테나 소자 수와 대응한 복수열의 송신 신호가 출력된다. 도 8에서는, 일 예로서, 신호 처리부(502)로부터 4개의 송신 신호가 출력되고 있다. 신호 처리부(502)로부터 출력된 송신 신호는, RF부(503)에 입력되고, 디지털-아날로그 변환과, 무선 주파수 변환을 행한 후, 센터국측 광 인터페이스부(504)에 입력된다. 광 인터페이스부(504)에서는, RF부(503)로부터 입력된 복수의 전기 신호를 광신호로 변환하여, 파장 다중 광신호로서 광섬유에 출력한다.

광섬유로 전송되는 광신호는, 파장에 따라서 전파 특성에 차이가 있다. 그 때문에, 광섬유의 출력단에서는, 어레이 안테나에 공급되는 복수의 송신 신호 사이에서 위상이나 진폭에 편차가 발생하고 있다.

리모트국(6)은, 리모트국측 광 인터페이스부(505)와, 전력 증폭기(506)와, 신호 식별부(507)와, 어레이 안테나(508)와, 프로브 검출 수단(509)으로 이루어진다.

리모트국측 광 인터페이스부(505)는, 광섬유로부터의 입력된 복수의 송신 신 호에 대하여, 센터국측 광 인터페이스부(504)와는 대조적인 처리를 실행하여, 파장 다중 광신호를 복수열의 아날로그 RF 신호로 변환한다. 구체적으로는, 우선, 파장 분할 처리에 의해서, 광섬유로부터 입력된 파장 다중 신호를 파장별로 분리하고, 다음으로, 광-전기 변환에 의해서, 각 파장의 광신호를 전기 신호로 변환하여 출력한다.

리모트국측 광 인터페이스부(505)로부터 병렬적으로 출력된 복수의 신호는, 복수의 앰프로 이루어지는 전력 증폭 회로(506)에 의해서 각각 증폭된다. 이 때, 각 앰프의 특성이나 온도 차에 따라서, 증폭 신호의 위상이나 진폭에 편차가 발생할 가능성이 있다. 전력 증폭 회로(506)로부터 병렬 출력된 송신 신호는, 신호 식별부(507)에 입력되어, 각 송신 신호로부터 프로브 신호가 검출된다.

신호 식별부(507)를 통과한 송신 신호는, 어레이 안테나(508)를 통하여 무선 신호로서 송신된다. 또한, 신호 검출부(507)에 의해 각 송신 신호로부터 검출된 프로브 신호는, 프로브 검출부(509)에 공급된다. 프로브 신호는, 송신 신호와 함께, 편차를 발생하는 광섬유 및 전력 증폭부를 경유하고 있어, 송신 신호와 동일한 편차를 수반하고 프로브 검출부(509)에 입력되어 있다. 따라서, 프로브 검출부(509)에 의해, 이들의 프로브 신호의 위상이나 진폭의 편차를 측정함으로써, 편차 교정에 필요한 제어 파라미터를 구할 수 있다.

프로브 검출부(509)에 의해 구한 제어 파라미터는, 도 8에 파선으로 나타낸 바와 같이, 리모트국측 광 인터페이스부(505)와, 센터국측 광 인터페이스부(504)를 통하여, 센터국(5)의 신호 처리부(502)로 복귀된다. 신호 처리부(502)는, 이들의 제어 파라미터에 기초하여, 각 송신 신호에 승산하여야 할 교정용 계수와 지연 시간의 보정량을 계산하여, 송신 신호가 받은 상기 편차의 영향을 캔슬하기 위한 신호 처리를 행한다.

통상적으로, 무선 기지국은, 복수의 주파수 채널을 사용하고 있다. 따라서, 무선 기지국에 어레이 안테나를 채용하면, 센터국과 리모트국 사이에서는, 상당 수의 신호 전송이 필요해진다. 즉, 센터국과 리모트국 사이에 부설하는 광섬유의 회선 수가 증가하여, 기지국을 센터국과 리모트국으로 분할한 것에 의하는 비용 장점이 없어져 버린다.

전술한 종래 기술에서는, 센터국으로부터 리모트국으로 송신되는 복수의 송신 신호에 생기는 편차의 발생 개소를 한정적으로 하여, 그 부분에 갇혀진 형태로 편차를 교정하는 시스템 구성으로는 되어 있지 않다. 구체적으로 말하면, 종래 구성의 기지국에서는, 도 8에 파선으로 도시한 바와 같이, 편차의 교정계가, 센터국과 리모트국의 양방에 걸쳐 있고, 리모트국측에서 생성한 제어 파라미터를 센터국측에 통지하기 위한 구조가 필요해지고 있다.

무선 통신 분야에서는, 장래적으로는, 직교 주파수 분할 다중(OFDM)을 사용한 광대역 전송이 주목받고 있다. OFDM을 사용한 시스템에서는, 광대역이므로, 각 무선 신호의 주파수 특성이 불균일하게 되어, 주파수 채널마다 발생하는 편차를 교정하기 위한 수단이 중요하게 된다.

본 발명의 목적은, 센터국과 리모트국으로 이루어져, 리모트국에 어레이 안 테나를 채용한 무선 기지국에서, 센터국과 리모트국을 결합하는 광섬유 구간의 전송 용량을 종래 장치에 비하여 저감시키는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 구성의 무선 기지국에서, 복수의 전송 신호 사이에 발생하는 위상이나 진폭의 편차를 교정하기 위한 교정계를 국소화하여, 검사나 조정 등의 보수 작업을 용이하게 하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 센터국과 리모트국으로 이루어져, 광대역 통신에도 적합한 무선 기지국을 제공하는 것에 있다.

전술한 종래 장치의 문제는, 센터국에서 안테나 소자마다의 RF 신호를 작성하여, 이것을 광섬유로 리모트국에 전송하고 있는 것에 유래한다.

따라서, 본 발명의 무선 기지국은, 센터국(센터 유닛)이, 송신 신호를 베이스 밴드 신호의 상태로, 광섬유를 통해서 리모트국에 전송하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 무선 기지국은, 광섬유에, 어레이 처리를 행하기 전의 단계의 송신 신호와 어레이 가중 정보를 시간 다중하여 송출함으로써, 광섬유 구간에서의 안테나 소자 사이의 신호 편차의 발생을 회피하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 구성에 따르면, 안테나 소자 사이의 신호 편차의 교정계는, 리모트국 내에 국소화되기 때문에, 도 8에 파선으로 나타내었던 바와 같은, 편차를 없애기 위한 제어 신호를 리모트국으로부터 센터국으로 피드백할 필요가 없어져, 회로 구성을 간단화 할 수 있다.

한편, 본 발명의 무선 기지국에서, 리모트국(리모트 유닛)은, 센터국으로부 터 수신한 베이스 밴드 신호를 어레이 가중에 따라서 공간 변조하여, 안테나 소자마다의 복수의 송신 신호로 변환한 후, RF 신호로 변환하여 어레이 안테나로부터 송신하는 것을 특징으로 한다. 또한, 리모트국은, 각 송신 신호에의 프로브 신호의 가산, 어레이 안테나의 입력단에서의 프로브 신호의 검출 및 신호 편차의 측정, 측정 결과에 기초하는 송신 신호의 교정 처리를 실행한다. 이 경우, 본 발명의 리모트국에 요구되는 기능은, 종래 장치에 비교하여 증가하게 되지만, 베이스 밴드 신호를 처리하기 위해 리모트국에 새롭게 추가되는 회로 부분은, 용적적으로는, 리모트국 전체에서의 점유율이 작아진다.

센터국으로부터 리모트국으로 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호를 전송하는 무선 기지국인 경우, 안테나 소자 사이에 발생하는 신호 편차 그 자체도 주파수 특성을 갖기 때문에, 안테나 소자에 공급되는 송신 신호의 교정(어레이 가중의 교정)은, 전 캐리어에서 일률적으로 행하는 것보다도, 적당한 주파수마다 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 무선 기지국은, OFDM 신호를 송신하는 경우, 센터국에서 생성한 OFDM 신호를 광섬유로 리모트국에 송신하여, 리모트국측에서 어레이 신호 처리와 IFFT 처리를 행하는 것을 특징으로 한다. 리모트국은, OFDM에서 필요해지는 IFFT를 실행하기 전에 어레이 처리를 행하여, 주파수 영역에서 프로브 신호를 송신 신호에 가산한다. 프로브 신호의 검출, 편차의 측정 결과에 기초하는 어레이 가중의 교정은, 리모트국 내에 국소화하여 행해진다.

<실시예>

(제1 실시예)

도 1은, 본 발명에 따른 무선 기지국의 제1 실시예를 도시하는 구성도이다.

기지국은, 광섬유에 의해서 결합된 센터국(1)과 리모트국(2)으로 이루어진다. 여기에 기술한 기지국은, 예를 들면, 셀룰러 통신에 대표되는 이동체 무선 통신망용의 기지국으로서 사용된다. 어떤 서비스 에리어에서 복수의 기지국을 필요로 하는 경우, 서비스 에리어 내에 복수의 리모트국(2)을 분산 배치하고, 이들 리모트국에 결합된 복수의 센터국(1)을 특정의 장소에 집중 배치할 수 있다. 또한, 도면에는 도시하고 있지 않지만, 복수의 리모트국(2)을 1개의 센터국(1)에 결합하여, 동일한 센터국으로부터 각 리모트국으로 송신 신호를 분배하는 시스템구성으로 하여도 된다.

리모트국(2)은, 예를 들면, 건물의 옥상이나 전주 등에 설치되는 소형의 장치에 있어서, 센터국(1)으로부터 공급된 송신 신호를 처리하여, 증폭한 후, 안테나(어레이 안테나)로부터 공중으로 송신한다. 또한, 간략화를 위해 도 1에서는 생략되어 있지만, 실제의 기지국에는, 이동 단말기로부터 이동 통신망을 향하는 업스트림 회선용의 회로 장치가 구비되어 있다.

일반적으로, 업스트림 회선의 신호는, 이동 통신망으로부터 이동 단말기를 향하는 다운스트림 회선용의 송신 신호에 승산되는 어레이 가중의 결정에도 이용된다. 어레이 가중의 결정 알고리즘으로서는, 예를 들면, SMI, 적응 제어의 LMS, RLS 등, 많은 알고리즘이 알려져 있다.

본 발명은, 임의의 알고리즘으로 결정된 어레이 가중이, 각 안테나 소자에 실제로 공급된 송신 신호에 기대대로 작용하도록, 송신 회로계를 교정하는 구조를 구비한 어레이 안테나 기지국용의 송신계를 제안하는 것이며, 어레이 가중의 결정 알고리즘에 특별한 한정을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 여기서는, 어레이 가중의 결정 방법과, 그것에 필요한 업스트림 회선의 신호에 관한 상세 설명은 생략한다.

센터국(1)은, 데이터 생성부(101)와, 베이스 밴드 변조부(102)와, 센터국측 전송로 인터페이스부(103)로 이루어진다.

데이터 생성부(101)는, 이동 단말기에 송신되는 유저 데이터를 출력한다. 이동 통신망에서, 센터국(1)은, 각 이동 단말기에의 송신 데이터를 네트워크로부터 수신한다. 이 경우, 네트워크로부터 수신한 송신 데이터를 일시적으로 축적하는 버퍼가, 상기 데이터 생성부(101)에 해당한다.

데이터 생성부(101)는, 송신 타이밍에 동기하여, 베이스 밴드 변조부(102)에 송신 데이터를 출력한다. 송신 타이밍은, 통상적으로, 도 1에서는 생략되어 있는 패킷스케쥴러로부터 공급된다. 패킷스케쥴러는, 무선 회선의 상황이나 패킷 송신 우선도 등의 제어 파라미터로부터, 송신하여야 할 패킷을 결정한다.

베이스 밴드 변조부(102)는, 컨볼루션 부호, 터보 부호 혹은 LDPC 등의 전파로용의 부호화와, 리피티션이나 인터리브 등의 페이징 대책과, QPSK나 16QAM 등의 부호화를 실행하여, 송신 데이터를 베이스 밴드의 송신 변조 신호(MOD Data)로 변환한다. 또한, 베이스 밴드 변조부(102)는, 어레이 가중(Array Weight)를 결정하여, 송신 변조 신호(MOD Data)와 병렬적으로 출력한다.

또한, 베이스 밴드 변조부(102)는, 데이터 생성부(101)로부터 공급된 송신 데이터에, 이동 단말기로부터의 신호 수신 시에 필요해지는 제어 정보, 예를 들면, 파일럿 신호 등의 수신에 필요한 정보나, MAC 층의 제어 정보(예를 들면, 상승의 전력 제어 정보 등)를 부가한 후, 전술한 송신 변조 신호(MOD Data)에의 변환을 행한다. 어레이 가중은, 종래로부터 알려진 SMI 등의 방법으로 산출해도 되고, 이동 단말기로부터의 피드백 신호를 이용하는 방법, 혹은 반 고정의 빔을 생성하는 방법이어도 된다.

센터국측 전송로 인터페이스부(103)는, 베이스 밴드 변조부(102)로부터 출력된 송신 변조 신호(MOD Data)와 어레이 가중을 시간 다중한 후, 전기-광(E/O) 변환하여, 광섬유에 송신한다. 시간 다중에는, 동일 채널 내 신호의 다중화와, 복수 채널 신호의 다중화의 두 종류가 있다. 본 실시예에서는, 동일 채널 내 신호의 다중화를 디폴트로서, 복수 채널 신호의 다중화를 옵션으로서 사용한다.

디폴트인 동일 채널 내 신호의 다중화에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 베이스 밴드 변조부(102)로부터 출력된 송신 변조 신호(MOD Data)와 어레이 가중을 시분할로 다중화한다. 이와 같이 2개의 신호를 다중화함으로써, 도 8에 도시한 바와 같이, 안테나마다 작성한 복수의 송신 신호를 병렬적으로 송신하는 경우에 비하여, 송신 정보량을 삭감할 수 있다.

예를 들면, I, Q 신호로서, 각각 16 비트의 정보를 전송하는 경우를 상정한다. 어레이 안테나가 12 소자로 이루어지는 경우, 도 8에 도시한 종래의 구성에서는, 센터국으로부터 리모트국으로, 16 비트×2(I, Q 신호)×12(안테나 소자 수)의 정보를 전송할 필요가 있다. 이것에 대하여, 본 실시예에 따르면, 센터국(1)에서 리모트국(2)에, 어레이 처리 실행 전의 송신 변조 신호(16 비트×2)와, 어레이 가중(α)을 송신하면 완료한다. 어레이 가중α의 정보량은, 어레이 가중의 갱신 주기에 의존한다. 통상적으로, 가중의 갱신 주기는, 수십밀리초에서 100밀리초 정도이기 때문에, 어레이 가중α의 송신 정보량은, 변조 신호로서 송신되는 데이터량에 비하여, 무시할 수 있을 정도의 작은 값으로 된다.

짧은 프레임 길이로 패킷마다 빔을 절환하는 패킷형 통신의 경우, 유저마다의 어레이 가중의 갱신은, 전술한 바와 같이 비교적 천천히 행해진다. 단, 각 프레임(패킷)마다 적용하는 어레이 가중이, 프레임 수신처에 따라서 절환되기 때문에, 센터국(1)은, 리모트국(2)에 프레임(패킷)과 대응한 어레이 가중 정보를 송신 할 필요가 있다. 이 경우, 프레임(패킷)마다 어레이 가중 정보를 송신하면 오버헤드가 커진다.

상기 오버헤드를 줄이기 위해서는, 예를 들면, 리모트국(2)측에 각 유저의 어레이 가중을 기억하기 위한 메모리를 설치하고 있고, 혹은 유저의 어레이 가중이 갱신되었을 때, 센터국으로부터 리모트국으로, 상기 메모리에 기억하여야 할 새로운 어레이 가중 정보를 송신하여, 패킷의 송신 시에는, 송신 패킷의 헤더로, 적용하여야 할 어레이 가중의 식별 번호만을 지정하도록 하면 된다. 리모트국(2)에, 상기 식별 번호로 특정된 어레이 가중을 메모리로부터 판독하여, 송신 패킷에 적용시키는 것에 의해, 센터국으로부터 리모트국으로, 패킷마다 어레이 가중을 송신할 필요가 없어진다.

옵션인 복수 채널 신호의 다중화에서는, 캐리어가 서로 다른 복수 채널의 신호를 송신하는 경우에, 이들 복수 채널의 신호를 시간 다중하여, 센터국(1)으로부터 리모트국(2)으로 광섬유 전송한다. 종래 기술에서는, 송신 데이터를 안테나 소자별 RF 신호로 변환하고 나서, 광섬유 전송하고 있었기 때문에, 광섬유 구간의 소요 대역이 캐리어 주파수 단위의 N 배로 되어있었다.

이것에 대하여, 본 실시예에서는, 송신 데이터를 베이스 밴드 대역에서 광섬유 전송하고 있기 때문에, 소요 대역은, 기껏해야 베이스 밴드 신호 대역이며, 캐리어가 서로 다른 복수 채널의 신호를 시간 다중해도, 합계 대역은 커지지 않는다. 따라서, 복수 채널 신호를 다중화하는 경우에도, 광섬유의 개수를 종래보다도 저감하는 것이 가능하게 된다.

리모트국(2)은, 리모트국측 전송로 인터페이스부(104)와, 신호 처리부(어레이 처리부)(105)와, RF부(106)와, 어레이 안테나(107)와, 프로브 검출부(108)를 구비한다.

리모트국측 전송로 인터페이스부(104)는, 광섬유로부터 수신한 광신호를 전기 신호로 변환하여, 시간 다중된 신호를 분리한다. 이것에 의해서, 동일 채널 내 신호의 다중화인 경우, 리모트국측 전송로 인터페이스부(104)로부터 송신 변조 신호(MOD Data)와 어레이 가중(Array Weight)가 출력된다.

어레이 처리부(105)는, 리모트국측 전송로 인터페이스부(104)로부터 출력된 송신 신호에 대하여, 어레이 가중을 적용하여 공간 변조 처리를 실행한다. 공간 변조 처리에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 송신 신호 X에 어레이 가중 W(W1, W2, W3, ···)를 복소적산하여, 안테나 소자마다의 송신 신호 Y(Y1, Y2, Y3, ···)를 생성한다.

어레이 처리부(105)로부터 병렬적으로 출력되는 안테나 소자 대응의 복수열의 송신 신호에는, 상대적인 위상, 진폭 보상을 행할 필요가 있다. 그 때문에, 어레이 처리부(105)는, 공간 변조 처리에 의해서 생성된 안테나 소자마다의 송신 신호에, 미약한 전력의 프로브 신호를 가산한다. 여기서, 프로브 신호는, 송신 신호와는 구별 가능한 이미 알려진 부호 계열이다.

후술하는 바와 같이, 안테나(107)에 공급된 프로브 신호의 진폭과 위상을 프로브 검출부(108)에 의해 검출함으로써, 어레이 처리부(105)로부터 안테나(107)까지의 사이에, 프로브 신호가 부수하는 송신 신호가 받은 진폭 변화나 위상 변화를 검출할 수 있다. 신호 경로의 종단이 되는 안테나단 등으로 측정하면, 프로브 신호는, 안테나 소자마다 약간 다른 진폭과 위상이 검지된다.

특정한 부호 계열인 프로브 신호는, 예를 들면, 상관기(혹은 매칭 필터)에 의해서 검출할 수 있다. 신호 전력을 약하게 해도 확실하게 검출할 수 있도록, 프로브 신호로서 송신되는 부호 계열은, 충분한 길이로 해 둔다. 송신 신호에의 프로브 신호의 가산 방법으로서는, (1) 시분할, (2) 코드 다중, (3) 주파수 다중의 3개의 방법이 있고, 본 발명에서는, 그 중의 1개, 혹은 어느 2개를 조합시킨 것을 채용할 수 있다.

(1) 시분할에서는, 프로브 신호의 가산 대상으로 되는 송신 신호가 시간적으로 절환된다. 이 경우, 복수의 송신 신호열에 대하여, 동일한 특정 부호 계열의 프로브 신호를 적용할 수 있다. 예를 들면, 기간 T1에서는, 안테나 소자#1용의 송신 신호에만 프로브 신호가 가산되고, 다른 안테나용의 송신 신호에는, 프로브 신호는 가산되지 않는다. 다음 기간 T2에서는, 안테나#2용의 송신 신호에만 프로브 신호가 가산된다. 이와 같이, 프로브 신호의 가산 대상으로 되는 송신 신호를 차례차례로 절환하는 것에 따라, 프로브 신호의 혼신을 방지하여, 프로브 검출부(108)에 의해, 각 안테나 소자의 송신 신호로부터 프로브 신호를 개별로 검출하는 것이 가능하게 된다.

(2) 코드 다중에서는, 안테나 소자마다 서로 다른 부호 계열의 프로브 신호가 적용된다. 프로브 검출부(108)에는, 각 안테나 소자의 송신 신호의 가산된 프로브 신호가 믹스하여 입력된다. 프로브 검출부(108)에 의해, 상관기를 각 부호 계열에 동기시키는 것에 의해, 각각의 프로브 신호를 개별로 검출할 수 있다.

(3) 주파수 다중은, 특히, OFDM과 같이 주파수 분할하여 신호를 송신하는 시스템에서, 프로브 신호를 복수의 주파수 영역으로 분할하여 송신하는 것을 의미한다.

간단히 하기 위해, 예를 들면, 2 주파수의 FFT를 이용한 경우로 설명하면, 기간 T1에서는, 안테나 소자#1용의 프로브 신호를 주파수 f1로 송신하고, 안테나 소자#2용의 프로브 신호를 주파수 f2로 송신한다. 다음 기간 T2에서는, 반대로, 안테나 소자#1용의 프로브 신호를 주파수 F2로 송신하고, 안테나 소자#2용의 프로브 신호를 주파수 f1로 송신한다. 이와 같이, 프로브 신호를 주파수 분할로 송신함으로써, 코드 다중인 경우와 마찬가지로, 송신측과 동기하여 주파수 홉하는 프로 브 검출부를 사용함으로써, 안테나 소자별 프로브 신호를 개별로 검출하는 것이 가능하게 된다.

RF부(106)는, 어레이 처리부(105)로부터 출력된 안테나 소자별 복수열의 송신 신호를 베이스 밴드 신호로부터 RF 신호로 업 컨버트함과 함께, 각 RF 신호를 전력 증폭한다.

안테나(107)는, RF부(106)에 의해 전력 증폭된 RF 송신 신호를 공중에 송신하기 위한 인터페이스로 된다. 단, 송신 신호의 일부는, 각 안테나 소자 혹은 안테나에의 신호 공급 케이블에 약 결합된 전자 유도 소자에 의해 취출되어, 프로브 검출부(108)에 입력된다. 예를 들면, 안테나(107)에 인접하여, 송신 주파수 부근에서 공진하는 안테나 소자나 마이크로스트립의 공진기를 배치함으로써, 송신 신호의 일부를 전자 결합에 의해서 프로브 검출부(108)에 저장할 수 있다.

프로브 검출부(108)는, 어레이 처리부(105)에서의 프로브 신호의 가산 방법에 따른 방법으로 프로브 신호를 검출하여, 그 위상과 진폭을 측정한다.

예를 들면, (1) 시분할로 가산된 프로브 신호인 경우에는, 프로브 신호에 동기하여 수신 신호를 평균화하는 안테나 소자별 프로브 검출 수단을 사용한다. 안테나 소자#1용의 프로브 검출 수단에서는, 안테나 소자#1의 프로브 신호의 송신 타이밍에 동기하여 신호를 수신하여, 프로브 신호(부호 계열)에 동기한 부호기의 출력에 상관 연산을 행하여, 상관 출력의 강도나 위상을 검출한다. 필요에 따라, 검출된 상관 출력의 시간 평균을 취하는 것에 의해, 특정한 안테나 소자용의 송신 신호에 가산된 프로브 신호의 위상 변동, 진폭 변동을 관측한다.

예를 들면, 어레이 안테나(107)가 4개의 안테나 소자로 이루어지고, 이들 안테나 소자에 대응하는 프로브 신호의 위상 회전이, 각각 10도, 10도, 100도, 10도인 경우, 제3 안테나 소자만이, 다른 안테나 소자보다도 90도 큰 위상 회전을 보이고 있기 때문에, 제3 안테나 소자용의 송신 신호에 대하여 위상 교정을 실시할 필요가 있다.

상기 프로브 검출부(108)에 의해 얻어진 교정 정보는, 어레이 처리부(105)에 입력된다. 어레이 처리부(105)는, 프로브 검출부(108)로부터 공급된 교정 정보에 기초하여, 안테나 소자별 송신 신호에, 위상 회전 혹은 진폭 편차의 보정 처리를 행한다.

예를 들면, 상기의 예에서는, 어레이 처리부(105)는, 안테나 소자#1, #2, #3, #4용의 송신 신호에, 각각 0도, 0도, -90도, 0도의 위상 회전을 부여하는 것에 의해, 안테나(107)의 입력단에서의 위상 회전이 각각 10도, 10도, 10도, 10도로 되도록 제어한다.

또한, 어레이 안테나와 약 결합의 전자 유도 소자와의 결합 관계에 의해, 위상과 진폭의 측정 결과에 고정적인 오프셋이 발생하는 경우가 있다. 이러한 고정적인 오프셋 값은, 안테나마다 측정하여 프로브 검출부(108)에 미리 기억해 두고, 프로브 신호의 검출 시의 측정 결과를 오프셋 값으로 보정하면 된다. 예를 들면, 안테나 제조 시에 측정된 안테나 소자#1, #2, #3, #4와 프로브 검출용 단자 사이의 위상 회전(위상 오프셋 값)이, 10도, -10도, 70도, 50도로 되어있었다고 가정한다. 프로브 신호의 검출 시의 측정 결과가, 10도, 10도, 100도, 10도인 경우, 실제의 위상 편차는, 오프셋 값과의 차로 되어, 각각 0도, 20도, 30도, -40도로 된다. 측정값의 보정은, 프로브 검출부(108)에 의해 행하는 대신에, 어레이 처리부(105)에 의해 행해도 된다.

상기 실시예에 따르면, 센터국(1)으로부터 리모트국(2)에, 각 안테나 소자에 공통하는 베이스 밴드 신호(디지털 신호)를 송신하고 있고, 광섬유 구간에서의 전송 정보량이 대폭 삭감되어 있다. 본 실시예에서는, 안테나 소자마다의 송신 신호에 편차가 발생하는 것은 리모트국(2)측만 이다. 따라서, 편차의 교정에 필요한 제어계는, 리모트국 내에 국소화되기 때문에, 검사, 조정, 보수가 간이하게 된다. 또한, 광섬유 구간에서의 전송 정보량이 적지 않기 때문에, 회로 설계가 용이하고, 유저의 회선 사용료에 관련하는 러닝 비용을 삭감할 수 있다.

(제2 실시예)

도 2는, 본 발명에 따른 무선 기지국의 제2 실시예를 도시하는 구성도이다. 제2 실시예는, 리모트국(2A)의 구성이, 제1실시예와 다르다.

본 실시예에서는, 도 1에 도시한 어레이 처리부(105)가, 변조 송신 신호(MOD Data)를 처리하는 어레이 처리부(109)와, 프로브 신호 검출부(108)의 출력 정보에 기초하여 어레이 가중(Array Weight)을 교정하는 가중 교정부(110)에 의해 분할되어 있다.

가중 교정부(110)는, 리모트국측 전송로 인터페이스부(104)로부터 출력된 어레이 가중을 메모리에 기억한다. 가중 교정부(110)는, 프로브 검출부(108)의 출력 정보에 기초하여, 특정 안테나 소자의 출력 신호의 위상 혹은 진폭을 교정하기 위 한 복소 벡터 정보를 생성하고, 상기 메모리에 축적된 어레이 가중과 상기 복소 벡터 정보를 승산함으로써, 어레이 가중을 교정하고, 교정된 어레이 가중을 어레이 처리부(109)에 부여한다.

설명을 간편화하기 위해서, 위상만을 보정하는 경우에 대해 설명하면, 예를 들면, 센터국(1)으로부터 송신된 안테나 소자#1, #2, #3, #4용의 어레이 가중의 위상 성분이, 10도, 20도, 30도, 40도이고, 보정값이, 0도, 0도, -90도, 0도인 경우, 가중 교정부(110)는, 교정된 어레이 가중으로서, 10도, 20도, -60도, 40도를 어레이 처리부(109)에 출력한다.

어레이 처리부(109)는, 리모트국측 전송로 인터페이스부(104)로부터 출력된 송신 신호에 대하여, 상기 교정된 어레이 가중을 적용하여, 도 7에서 설명한 공간 변조 처리를 실행하여, 안테나 소자마다의 송신 신호 Y(Y1, Y2, Y3, ···)를 생성한다. 생성된 안테나 소자마다의 송신 신호에는, 미약한 전력의 프로브 신호가 가산된다. 프로브 신호는, 제1 실시예와 마찬가지로, (1) 시간 다중, (2) 코드 다중, (3) 주파수 다중 등의 방법으로, 각 송신 신호에 가해진다.

제1 실시예와 비교하면, 제1 실시예의 어레이 처리부(105)는, (1) 센터국으로부터 수신한 어레이 가중을 적용하여 송신 신호를 공간 변조하고, (2) 공간 변조된 안테나 소자별 송신 신호에 복소 벡터를 적용하여 위상/진폭을 교정하고, (3) 프로브 신호를 가산하는 순서로 되어있다. 이것에 대하여, 제2 실시예의 어레이 처리부(109)는, (1) 교정 완료한 어레이 가중을 적용하여 송신 신호를 공간 변조하고, (2) 프로브 신호를 가산하는 순서로 되어있다. 이들 중 어느 경우에도, 선형 연산의 처리가 실행되어 있기 때문에, 최종적으로는 동일한 출력 신호가 얻어진다.

(제3 실시예)

본 발명에 따른 무선 기지국의 제3 실시예로서, 도 3에, MIMO(Multi-Input Multi-Output의 대략)을 채용한 경우의 무선 기지국의 구성도를 나타낸다.

MIMO에서는, 안테나 소자마다 송신 신호 계열이 다르다. 그 때문에, 센터국(1B)에서 베이스 밴드 변조를 행한 시점에서, 안테나 소자마다의 복수의 변조 신호를 생성해 둘 필요가 있다. 따라서, MIMO를 채용한 무선 기지국에서는, 제1, 제2 실시예와 같이, 센터국(1)으로부터 리모트국(2)에, 복수의 안테나 소자에 공통의 베이스 밴드 신호를 광섬유 전송하는 것은 할 수 없다.

MIMO를 채용한 무선 기지국에서는, 특히, 송신 신호에 레벨 편차가 발생한 경우에 문제로 되기 때문에, 안테나 소자에 공급되는 송신 신호 레벨이 균일하게 되도록, 교정을 실시할 필요가 있다. 여기서의 균일은, 베이스 밴드의 변조기(모뎀)가, 복수의 안테나 소자의 송신 신호 전력을 균일하게 하기 위해 제어를 행한 경우에, 각 안테나 소자로부터 실제로 출력되는 송신 신호 전력이 균일하게 되는 것을 의미하고 있어, 무선 구간의 전파로의 상황으로부터, 모뎀이, 특정한 안테나 소자의 송신 신호 레벨을 다른 안테나 소자의 송신 신호보다도 의도적으로 크게 한 경우에는, 의도된 신호 레벨 차가 유지되는 것을 의미하고 있다.

도 3에 도시한 무선 기지국에서, 센터국(1B)은, 데이터 생성부(101)와, 베이스 밴드 변조부(111)와, 센터국측 전송로 인터페이스부(112)를 구비한다.

제1 실시예에서는, 베이스 밴드 변조부(102)가, 각 안테나 소자에 공통의 1 개의 변조 송신 신호(MOD Data)와, 어레이 가중(Array Weight)를 출력하고 있었다. 제3 실시예의 베이스 밴드 변조부(111)는, 안테나 소자 수에 대응하는 복수열의 변조 송신 신호(모뎀 신호)를 생성하고 있다. 이들 모뎀 신호는, 각각 서로 다른 정보를 반송하고 있다. MIMO 신호의 생성 방법으로서는, STBC(Space-Time Block-Coding)이나, BLAST(Bell Labs Layered Space-Time)가 주지로 되어있다.

베이스 밴드 변조부(111)에 의해 생성된 복수열의 모뎀 신호는, 센터국측 전송로 인터페이스부(112)에 의해 시간 다중(병렬-직렬 변환)한 후, 광신호로 변환하여 광섬유에 송신된다. 이 경우, 광섬유가 전송하는 신호는, 베이스 밴드 신호이며, 종래와 같이 RF 신호를 송신하는 경우에 비교하여, 소요 대역이 좁아도 되어, 전송 효율이 좋다. 또한, 광섬유 구간에서는, 베이스 밴드 신호를 시분할 다중으로 직렬 전송하고 있기 때문에, 전송 중에 위상 어긋남이나 진폭의 편차는 발생하지 않는다.

리모트국(2B)은, 리모트국측 전송로 인터페이스부(114)와, 어레이 처리부(115)와, RF부(106)와, 어레이 안테나(107)와, 프로브 검출부(108)와, 캘리브레이션 처리부(116)로 이루어진다.

리모트국측 전송로 인터페이스부(114)에서는, 광섬유로부터 출력된 광신호를 전기 신호로 변환하여, 시분할 다중된 기저 대역 신호를 베이스 밴드 변조부(111)의 출력과 동일한 복수열의 송신 신호로 변환하여(직렬-병렬 변환), 어레이 처리부(115)에 공급한다.

어레이 처리부(115)에서는, 후에 상술한 바와 같이, 캘리브레이션 처리부 (116)가 작성한 안테나 소자마다의 교정용 복소 벡터를 적용하여, 상기 리모트국측 전송로 인터페이스부(114)로부터 공급된 송신 신호를 교정하여, 안테나 입력단에서의 송신 신호의 레벨 편차를 해소한다. 또한, 어레이 처리부(115)는, 교정된 각 송신 신호에 프로브 신호를 덧붙여, RF부(106)에 출력한다. 프로브 신호의 가산 방법은, 제1 실시예와 마찬가지로, (1) 시분할 다중, (2) 코드 다중, (3) 주파수 다중의 어느 쪽의 방법이어도 된다.

RF부(106)는, 프로브 신호가 가산된 각 송신 신호를 RF 신호로 변환하여, 전력 증폭하고, 어레이 안테나(107)에 출력한다. 안테나에 입력된 송신 신호의 일부는, 제1 실시예와 마찬가지로, 전자 유도 소자를 통하여 프로브 검출부(108)에 입력, 프로브 신호의 검출과, 위상이나 진폭의 측정이 행해진다. 캘리브레이션 처리부(116)는, 프로브 검출부(108)에서의 측정 결과에 기초하여, 진폭 편차를 교정하기 위한 복소 벡터를 생성한다.

예를 들면, 어레이 안테나(107)의 4개의 안테나 소자#l, #2, #3, #4에 입력된 프로브 신호의 진폭 편차의 측정값이, 「1.0」, 「1.6」, 「1.6」, 「2.0」의 경우, 혹시 위상 편차가 없으면, 캘리브레이션 처리부(116)가 생성하는 진폭 교정용의 복소 벡터는, 「1.0」, 「0.625」, 「0.625」, 「0.5」로 된다.

어레이 안테나와 전자 유도 소자와의 결합 관계에 의해, 프로브 검출부(108)에 의해 측정한 위상 및 진폭에 고정적인 오프셋이 발생하는 경우가 있다. 이러한 고정적인 오프셋 값은, 안테나 제조 시에 미리 측정하여, 제1 실시예와 마찬가지로, 프로브 검출부(108)의 메모리에 기억해 두고, 프로브 검출부(108)가, 위상 및 진폭의 측정값을 상기 오프셋 값으로 보정하면 된다.

예를 들면, 안테나 제조 시에 측정한 안테나 소자#1, #2, #3, #4의 진폭 편차(A)가, 「1.0」, 「1.6」, 「1.0」, 「1.0」으로, 프로브 검출부(108)에 의해 측정한 프로브 신호의 진폭 편차(B)가, 전술한 바와 같이 「1.0」, 「1.6」, 「1.6」, 「2.0」이었다고 가정하면, 실제의 진폭 편차는, B/A가 나타내는 「1.0」, 「1.0」, 「1.6」, 「2.0」으로 된다. 이 경우, 캘리브레이션 처리부(116)는, 안테나 소자#1, #2, #3, #4와 대응하는 교정용의 복소 벡터로서「1.0」, 「1.0」, 「0.625」, 「0.5」를 생성한다.

본 실시예에 따르면, 캘리브레이션계를 모두 리모트국(2)측에 집중 배치할 수 있기 때문에, 보수 작업을 각 리모트국측에 국소화하여, 간이화할 수 있다.

(제4 실시예)

도 4는, 본 발명의 제4 실시예로서, 직교 주파수 분할 다중(OFDM)형의 무선 기지국의 구성도를 나타낸다.

제4 실시예의 센터국(1C)은, 데이터 생성부(201)와, 베이스 밴드 변조부(202)와, 센터국측 전송로 인터페이스부(203)로 이루어진다.

베이스 밴드 변조부(202)는, 데이터 생성부(201)로부터 출력된 송신 데이터에 대하여, 컨볼루션 부호, 터보 부호 혹은 LDPC 등의 전파로용의 부호화와, 리피티션이나 인터리브 등의 페이징 대책과, 복수의 주파수 채널에 신호를 분배하는 채널 분배와, QPSK나 16QAM 등의 부호화를 실행하여, 주파수 영역(주파수 채널)이 서로 다른 복수열의 OFDM 송신 신호를 생성한다. 베이스 밴드 변조부(202)는, 어레 이 가중을 생성하여, 상기 복수열의 OFDM 송신 신호와 같이, 센터국측 전송로 인터페이스부(203)에 출력한다.

센터국측 전송로 인터페이스부(203)는, 병렬-직렬 변환에 의해서, 이들의 OFDM 변조 송신 신호와 어레이 가중을 시간 다중하여, 직렬 정보를 광신호로 변환하여, 광섬유에 출력한다.

본 실시예에서는, 광섬유 전송되는 송신 신호가 광대역으로 되기 때문에, 어레이 가중이 주파수 특성을 갖고 있어도 된다. 어레이 가중은, OFDM 송신 신호의 주파수 채널마다 생성되고, 센터국은, 복수의 어레이 가중을 모아서 광섬유로 전송할 수 있다. 센터국은, 각 주파수 채널에 대응하는 어레이 가중을 반복하여 송신할 필요성은 없다. 또한, 센터국은, 어레이 가중을 승산한 안테나 소자 대응의 복수열의 송신 신호를 리모트국에 전송하는 것보다도, 시간적 혹은 주파수적으로 상관이 있는 어레이 가중을 통합하여 리모트국으로 보내고, 리모트국측에서 이것을 기억함으로써, 전송 데이터량을 대폭 삭감할 수 있다.

어레이 가중은, 그 갱신 주기가 데이터의 전송 레이트보다도 훨씬 느리기 때문에, 동일 유저 앞의 어떤 기간 내의 송신 데이터에는 동일한 어레이 가중이 적용 가능하다. 전술한 시간적인 상관이란, 이와 같이, 시간 축 상에서의 공통성을 갖는 어레이 가중의 것을 의미하고 있다. 또한, 주파수적인 상관이란, 인접하는 주파수 채널 사이에서는, 비대역으로 하여 충분히 작고, 어레이 가중의 주파수 특성의 차이가 충분히 작은 경우를 의미하고 있다. 이 경우, 인접하는 주파수 채널에 동일한 어레이 가중을 사용한 송신이 가능하게 된다.

리모트국(2C)은, 리모트국측 전송로 인터페이스부(204)와, 어레이 처리부(205)와, 캘리브레이션 처리부(206)와, OFDM 종단부(207)와, RF부(208)와, 안테나(209)와, 프로브 검출부(210)를 구비한다.

광섬유로부터의 수신 신호는, 리모트국측 전송로 인터페이스부(204)에 의해 전기 신호로 변환되어, 직렬-병렬 변환에 의해서, 주파수 채널마다의 송신 신호와 어레이 가중으로 분리하여 출력된다.

어레이 처리부(205)는, 캘리브레이션 처리부(206)로부터 공급되는 교정 완료 어레이 가중을 적용하여, 센터국(1C)으로부터 수신한 주파수 채널별 송신 신호를 시간-주파수의 2차원의 송신 신호로 변환한다. 어레이 가중과 교정 정보가 주파수 선택성을 갖는 경우, 캘리브레이션 처리부(206)로부터는, 주파수 영역마다의 교정 완료 어레이 가중이 출력된다. 이 경우, 어레이 처리부(205)는, 센터국으로부터 수신한 각 주파수 채널의 송신 신호에 주파수마다의 교정 완료 가중을 승산한다.

어레이 처리부(205)는, 송신 신호와는 구별 가능한 미약 전력의 프로브 신호를 생성하여, 상기 각 주파수 채널의 송신 신호에 가산한다. 프로브 신호는, 전술한 바와 같이, 시분할, 코드 다중, 주파수 다중의 어느 하나에 따라서, 송신 신호에 가산된다. 또한, 주파수 다중을 이용하는 경우, 인접하는 상관이 높은 주파수 채널에 대하여, 프로브 신호를 안테나마다 서로 다른 주파수 채널에 가산하고, 프로브가 송신되어 있지 않은 주파수 채널에 대하여는, 보간 처리에 의해서 프로브 신호의 상태를 추정하면 된다.

OFDM 종단부(207)는, 안테나 소자마다, 주파수 영역의 신호를 IFFT 연산하 여, 시간 영역의 신호로 변환한다. 또한, 각 신호에 지연 스프레드 대책인 가드 인터벌을 삽입하여, OFDM의 시간 영역 신호로서 출력한다.

RF부(208)는, OFDM 종단부(207)의 출력 신호를 RF 신호로 변환하여, 전력 증폭하여, 안테나(209)에 공급한다. 안테나(209)에 입력된 RF 신호의 일부는, 전자 유도 소자를 통하여 프로브 검출부(210)에 입력된다. 프로브 검출부(210)는, 어레이 처리부(205)에서 채용한 프로브 신호 가산 방법에 따른 방법으로, 프로브 신호를 취득, 그 위상과 진폭을 측정한다. 또한, 측정 결과에 고정적인 오프셋이 발생하는 경우에는, 전술한 바와 같이, 미리 메모리에 유지한 고정 오프셋 값에 따라서, 측정 결과를 수정한다.

본 실시예에서는, OFDM의 각 주파수 채널에 프로브 신호가 가산되어 있기 때문에, 프로브 신호 검출부(210)는, FFT 처리에 의해서 수신 신호를 각 주파수 채널로 분해하여, 주파수 영역으로 변환된 신호로부터, 상관기를 이용하여, 특정 패턴을 갖는 프로브 신호를 추출한다. 프로브 신호 검출부(210)는, 각 주파수 채널의 측정 결과에 기초하여, 안테나 소자간의 송신 신호 편차의 주파수 특성을 취득한다.

캘리브레이션 처리부(206)는, 상기 프로브 검출부(210)에 의해 얻어진 안테나 간 편차의 주파수 특성으로부터, 그 역특성으로 되는 복소 벡터를 구하여, 센터국이 송신한 어레이 가중(주파수 특성을 갖는 경우에는 주파수 채널마다 다르다)에 대하여, 상기 교정용의 복소 벡터를 승산함으로써, 교정 완료한 어레이 가중을 생성하여, 어레이 처리부(205)에 공급한다.

본 실시예에 따르면, 센터국(1C)에서 리모트국(2C)에 OFDM 신호를 송신하는 무선 기지국에서, 교정계를 리모트국에 국소화 할 수 있기 때문에, 보수 작업을 쉽게 하고, 또한, 광섬유 구간에서의 전송 정보량을 삭감하는 것이 가능하게 된다.

(제5 실시예)

도 5는, 본 발명의 제5 실시예로서, MIMO-OFDM 형의 무선 기지국의 구성도를 나타낸다.

본 실시예에서, 센터국(1D)은, MIMO와 OFDM의 양방에 적합하기 위해, 안테나 소자마다, 주파수 영역마다 다른 2차원의 송신 신호를 생성한다.

센터국(1D)은, 데이터 생성부(201)와, 베이스 밴드 변조부(211)와, 센터국측 전송로 인터페이스부(212)로 이루어진다. 제4 실시예와의 차이는, 베이스 밴드 변조기(211)가, 안테나 소자마다, 주파수 영역마다 다른 2차원의 송신 신호를 생성하고 있는 점에 있다. 단, 본 실시예의 특징은, 베이스 밴드 변조기(211)에 의해 생성된 2차원의 베이스 밴드 송신 신호를 수신한 리모트국(2D)이, 안테나 소자간의 상대 위상과 상대 진폭을 적정으로 하는 교정기능을 갖춘 것에 있어, 베이스 밴드 변조기(211)에서 행해지는 2차원 송신 신호의 생성 방법에는, 특별한 한정은 없다. 따라서, 여기서는, 베이스 밴드 변조기(211)에서의 2차원 송신 신호의 구체적인 생성 방법에 대한 설명은 생략한다.

센터국측 전송로 인터페이스부(212)는, 베이스 밴드 변조부(211)로부터 출력되는 주파수마다, 안테나 소자마다 서로 다른 복수열의 병렬 신호를 시간 다중된 1개의 직렬 신호로 변환하여, 이것을 광신호로 변환하여, 광섬유에 송신한다. 광섬 유에는, 모뎀 신호가 베이스 밴드 신호로서 송출되어 있기 때문에, 광섬유 구간에서 RF 신호를 전송하는 종래의 무선 기지국에 비하여, 소요 대역이 좁아도 되어, 전송 효율이 좋다. 또한, 광섬유 구간에서는, 베이스 밴드 신호가 시간 다중된 직렬 신호로서 전송되어 있기 때문에, 전송 중에 위상 어긋남이나 진폭 편차를 발생할 우려는 없다.

본 실시예의 리모트국(2D)은, 리모트국측 전송로 인터페이스부(213)와, 어레이 처리부(214)와, OFDM 종단부(207)와, RF부(208)와, 어레이 안테나(209)와, 프로브 신호 검출부(210)와, 캘리브레이션 처리부 (215)를 구비한다.

리모트국측 전송로 인터페이스부(213)에서는, 광섬유로부터 수신한 신호를 전기 신호로 변환한 후, 수신 신호의 직렬-병렬 변환에 의해서, 안테나마다, 주파수마다의 2차원의 송신 신호열로 분리한다.

어레이 처리부(214)는, 상기 리모트국측 전송로 인터페이스부(213)로부터 출력된 안테나마다, 주파수마다의 2차원의 송신 신호열에, 후술하는 캘리브레이션 처리 기능(215)으로 생성되어 교정용의 복소 벡터를 적용하여, 안테나 소자간의 신호 레벨 편차가 해소되도록 교정 처리를 실시한다. 또한, 어레이 처리부(214)는, 안테나 소자간에서의 신호 레벨 편차를 측정하기 위한 프로브 신호를 생성하여, 상기 교정된 송신 신호에 가산한다. 프로브 신호의 가산은, 제1∼제3 실시예에서 설명한 시간 다중, 코드 다중, 주파수 다중의 어떠한 방법이어도 된다.

어레이 처리부(214)로부터 출력된 프로브 신호를 포함하는 복수열의 송신 신호는, 제4 실시예와 마찬가지로, OFDM 종단부(207)와 RF부(208)를 통하여, 어레이 안테나(209)에 공급된다. 안테나(209)에 입력된 송신 신호의 일부는, 제4 실시예와 마찬가지로, 전자 유도 소자를 통하여 프로브 검출부(210)에 입력된다. 프로브 검출부(210)는, 어레이 처리부(214)에서의 프로브 신호의 가산 방법에 따른 방법으로, 프로브 신호를 검출하여, 위상 편차나 진폭 편차를 측정한다.

캘리브레이션 처리부(215)는, 상기 프로브 검출부(210)의 측정 결과에 따라서, 어레이 안테나(209)에서의 위상 편차나 진폭 편차를 교정하기 위한 복소 벡터를 생성하여, 어레이 처리부(214)에 출력한다. 복소 벡터는, 제4 실시예와 마찬가지, 프로브 검출부(210)의 출력에 대하여 역 특성을 갖는다.

본 실시예에 따르면, 통신 방식으로서 MIMO-OFDM을 채용한 경우에도, 어레이 안테나(209)에서의 위상 편차나 진폭 편차의 교정계를 리모트국에 국소화함으로써, 보수 작업을 간이하게 할 수 있다. 또한, 센터국과 리모트국을 결합하는 광섬유의 전송 용량이 적어도 되기 때문에, 러닝 비용을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 편차의 해소에 필요한 교정계가 리모트국에 국소화되어 있기 때문에, 무선 기지국의 조정이나 보수 작업이 간단해진다. 또한, 광섬유를 통하여 센터국으로부터 리모트국으로 송신되는 데이터량이 적어져 있기 때문에, 광섬유 구간의 소요 대역을 대폭 삭감할 수 있어, 러닝 비용을 줄인 기지국 시스템을 제공할 수 있다.

Claims (16)

1. 센터국과, 복수의 안테나 소자를 구비한 어레이 안테나를 구비한 리모트국으로 이루어지고, 상기 센터국과 리모트국이 광섬유로 결합된 무선 기지국 장치로서,

   상기 센터국이,

   송신 신호를 베이스 밴드 변조하는 변조부와,

   상기 변조부로부터 출력된 베이스 밴드 신호를 광신호로 변환하여 상기 광섬유에 송출하는 제1 인터페이스부를 구비하고,

   상기 리모트국이,

   상기 광섬유로부터 수신한 광신호를 전기적인 베이스 밴드 신호로 변환하여 출력하는 제2 인터페이스와,

   상기 제2 인터페이스로부터 수신한 베이스 밴드 신호를, 상기 어레이 안테나의 안테나 소자와 대응하는 복수열의 송신 신호로 변환하여 출력하는 신호 처리부와,

   상기 신호 처리부로부터 출력된 각 송신 신호를 무선 주파수대의 송신 신호로 변환하여, 상기 어레이 안테나의 안테나 소자에 공급하는 RF부와,

   상기 어레이 안테나의 각 안테나 소자에 공급된 송신 신호로부터 송신 신호 사이에 발생한 편차를 검출하는 편차 검출부를 구비하고,

   상기 신호 처리부가, 상기 편차 검출부에 의해 검출된 편차에 기초하여, 상기 RF부에 출력하여야 할 송신 신호를 교정하는 무선 기지국 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 리모트국의 신호 처리부가, 상기 제2 인터페이스로부터 수신한 베이스 밴드 신호를 프로브 신호 첨부의 복수열의 송신 신호로 변환하여 출력하고,

   상기 편차 검출부가, 상기 어레이 안테나의 각 안테나 소자에 공급된 송신 신호로부터 프로브 신호를 추출하고, 그 프로브 신호에 기초하여, 송신 신호 사이에 발생한 편차를 검출하는 무선 기지국 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 리모트국의 신호 처리부가, 시간 다중, 코드 다중, 또는 주파수 다중에 의해서, 상기 각 송신 신호에 프로브 신호를 부가하는 무선 기지국 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 센터국의 변조부가, 상기 베이스 밴드 신호와 병렬적으로 어레이 가중 정보를 출력하고,

   상기 제1 인터페이스부가, 상기 변조부로부터 출력된 기저 대역 신호와 어레이 가중 정보를 시간 다중한 광신호를 상기 광섬유에 송출하고,

   상기 제2 인터페이스부가, 상기 광섬유로부터 수신한 광신호를 전기 신호로 변환하여, 베이스 밴드 신호와 어레이 가중 정보로 분리하여 출력하고,

   상기 리모트국의 신호 처리부가, 상기 제2 인터페이스부로부터 수신한 베이 스 밴드 신호를 상기 어레이 가중 정보에 따라서 가중 부여한 복수열의 송신 신호로 변환함과 함께, 상기 편차 검출부에 의해 검출된 편차에 기초하여, 상기 어레이 가중 정보를 적정화하는 무선 기지국 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 센터국의 변조부가, 상기 베이스 밴드 신호와 병렬적으로 어레이 가중 정보를 출력하고,

   상기 제1 인터페이스부가, 상기 변조부로부터 출력된 기저 대역 신호와 어레이 가중 정보를 시간 다중한 광신호를 상기 광섬유에 송출하고,

   상기 제2 인터페이스부가, 상기 광섬유로부터 수신한 광신호를 전기 신호로 변환하여, 베이스 밴드 신호와 어레이 가중 정보로 분리하여 출력하고,

   상기 리모트국이, 상기 제2 인터페이스부로부터 출력된 가중 정보를 상기 편차 검출부에 의해 검출된 편차에 기초하여 적정화하는 가중 교정부를 구비하고,

   상기 신호 처리부가, 상기 제2 인터페이스로부터 수신한 베이스 밴드 신호를 상기 가중 교정부에서 교정된 어레이 가중 정보에 따라서 가중 부여하여, 상기 복수열의 송신 신호로 변환하는 무선 기지국 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 센터국의 변조부가, 송신 신호를 주파수 채널이 서로 다른 직교 주파수 분할 다중(OFDM)용의 복수열의 베이스 밴드 송신 신호로 변환하고, 이들 송신 신호 와 어레이 가중 정보와 병렬적으로 출력하고,

   상기 제1 인터페이스부가, 상기 변조부로부터 출력된 복수열의 베이스 밴드 신호와 어레이 가중 정보를 시간 다중한 광신호를 상기 광섬유에 송출하고,

   상기 제2 인터페이스부가, 상기 광섬유로부터 수신한 광신호를 전기 신호로 변환하여, 주파수 채널별 복수열의 베이스 밴드 신호와 어레이 가중 정보로 분리하여 출력하고,

   상기 리모트국이, 상기 제2 인터페이스부로부터 출력된 가중 정보를 상기 편차 검출부에 의해 검출된 편차에 기초하여 적정화하는 가중 교정부를 구비하고,

   상기 신호 처리부가, 상기 제2 인터페이스로부터 수신한 복수열의 베이스 밴드 신호를 상기 가중 교정부에서 교정된 어레이 가중 정보에 따라서 가중 부여한 후, 안테나 소자와 대응하는 복수열의 송신 신호로 변환하는 무선 기지국 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 리모트국의 신호 처리부가,

   상기 제2 인터페이스로부터 수신한 각 주파수 채널의 베이스 밴드 신호를 상기 교정된 어레이 가중 정보에 따라서 가중 부여하여, 주파수 영역 신호 성분과 시간 영역 신호 성분으로 이루어지는 프로브 신호 첨부의 2차원의 송신 신호로서 출력하는 어레이 처리부와,

   상기 어레이 처리부로부터 출력된 주파수 영역의 신호 성분을 역 푸리에 변환에 의해서 시간 영역의 신호 성분으로 변환하여, 안테나 소자와 대응한 복수열의 송신 신호로 변환하는 OFDM 종단부로 이루어지는 무선 기지국 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 센터국의 변조부가, 어레이 가중 정보를 그 갱신 주기에 따라서 간헐적으로 출력하는 무선 기지국 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 센터국의 변조부가, 송신 신호를 어레이 안테나의 각 안테나 소자와 대응한 복수열의 모뎀 신호로 변환하여 출력하고,

   상기 제1인터페이스부가, 상기 변조부로부터 출력된 복수열의 모뎀 신호를 시간 다중한 광신호를 상기 광섬유에 송출하고,

   상기 제2 인터페이스부가, 상기 광섬유로부터 수신한 광신호를 전기 신호로 변환하여, 복수열의 모뎀 신호로 분리하여 출력하고,

   상기 리모트국이, 상기 편차 검출부에 의해 검출된 편차에 기초하여 안테나 소자마다의 교정용 복소 벡터 정보를 생성하는 측정부를 구비하고,

   상기 신호 처리부가, 상기 측정부로부터 출력된 복소 벡터 정보를 적용하여, 상기 제2 인터페이스로부터 수신한 복수열의 모뎀 신호를 교정한 후, 프로브 신호를 부가한 안테나 소자별 복수열의 송신 신호로서 출력하는 무선 기지국 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 센터국의 변조부가, 송신 신호를 어레이 안테나의 안테나 소자마다, 주파수 채널마다의 복수열의 모뎀 신호로 변환하여 출력하고,

    상기 제1 인터페이스부가, 상기 변조부로부터 출력된 복수열의 모뎀 신호를 시간 다중한 광신호를 상기 광섬유에 송출하고,

    상기 제2 인터페이스부가, 상기 광섬유로부터 수신한 광신호를 전기 신호로 변환하여, 안테나 소자마다, 주파수 채널마다의 복수열의 모뎀 신호로 분리하여 출력하고,

    상기 리모트국이, 상기 편차 검출부에 의해 검출된 편차에 기초하여 안테나 소자마다의 교정용 복소 벡터 정보를 생성하는 측정부를 구비하고,

    상기 신호 처리부가, 상기 측정부로부터 출력된 복소 벡터 정보를 적용하여, 상기 제2 인터페이스로부터 수신한 복수열의 모뎀 신호를 교정한 후, 프로브 신호를 부가한 안테나 소자별 복수열의 송신 신호로서 출력하는 무선 기지국 장치.
11. 복수의 안테나 소자를 구비한 어레이 안테나를 구비한 리모트국과, 그 리모트국에 광섬유로 결합된 센터국으로 이루어지는 무선 기지국 장치에서의 통신 방법으로서,

    상기 센터국이,

    송신 신호를 베이스 밴드 신호로 변조하여, 그 베이스 밴드 신호를 광신호로 변환하여 상기 광섬유에 송출하고,

    상기 리모트국이,

    상기 광섬유로부터 수신한 광신호를 전기적인 베이스 밴드 신호로 변환하고,

    상기 베이스 밴드 신호를 상기 어레이 안테나의 안테나 소자와 대응하는 복수열의 송신 신호로 변환하고,

    상기 각 송신 신호를 무선 주파수대의 송신 신호로 변환하여, 상기 어레이 안테나의 안테나 소자에 공급하고,

    상기 어레이 안테나의 각 안테나 소자에 공급된 송신 신호로부터 송신 신호 사이에 발생한 편차를 검출하고,

    상기 편차에 기초하여, 상기 무선 주파수대로 변환하여야 할 어느 하나의 송신 신호를 교정하는 통신 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 리모트국이, 상기 베이스 밴드 신호를 프로브 신호 첨부의 복수열의 송신 신호로 변환하여, 상기 어레이 안테나의 각 안테나 소자에 공급된 송신 신호로부터 프로브 신호를 추출하고, 그 프로브 신호에 기초하여, 송신 신호 사이에 발생한 편차를 검출하는 통신 방법.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 센터국이, 어레이 가중 정보를 생성하고, 그 어레이 가중 정보와 상기 베이스 밴드 신호와 시간 다중한 광신호를 상기 광섬유에 송출하고,

    상기 리모트국이,

    상기 광섬유로부터 수신한 베이스 밴드 신호를 상기 어레이 가중 정보에 따라서 가중 부여한 복수열의 송신 신호로 변환하고, 각 송신 신호를 무선 주파수대의 송신 신호로 변환하여, 상기 어레이 안테나의 안테나 소자에 공급하고, 상기 편차에 기초하여 상기 어레이 가중 정보를 적정화하는 통신 방법.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 센터국이, 송신 신호를 주파수 채널이 서로 다른 직교 주파수 분할 다중(OFDM)용의 복수열의 베이스 밴드 송신 신호로 변환하고, 이들 송신 신호와 어레이 가중 정보를 시간 다중하여, 상기 광섬유에 송출하고,

    상기 리모트국이, 상기 센터국으로부터 수신한 어레이 가중 정보를 상기 편차에 기초하여 적정화하고, 상기 센터국으로부터 수신한 복수열의 베이스 밴드 신호를 상기 센터국으로부터 수신한 어레이 가중 정보 또는 교정된 어레이 가중 정보에 따라서 가중 부여하여, 안테나 소자와 대응하는 복수열의 송신 신호로 변환하는 통신 방법.
15. 제 11 항에 있어서,

    상기 센터국이, 송신 신호를 어레이 안테나의 각 안테나 소자와 대응한 복수열의 모뎀 신호로 변환하고, 시간 다중하여 상기 광섬유에 송출하고,

    상기 리모트국이, 상기 편차에 기초하여 안테나 소자마다의 교정용 복소 벡터 정보를 생성하고, 그 복소 벡터 정보를 적용하여, 상기 센터국으로부터 수신한 복수열의 모뎀 신호를 교정한 후, 프로브 신호를 부가한 안테나 소자별 복수열의 송신 신호로 변환하는 통신 방법.
16. 제 11 항에 있어서,

    상기 센터국이, 송신 신호를 어레이 안테나의 안테나 소자마다, 주파수 채널마다의 복수열의 모뎀 신호로 변환하고, 시간 다중하여 상기 광섬유에 송출하고,

    상기 리모트국이, 상기 편차에 기초하여 안테나 소자마다의 교정용 복소 벡터 정보를 생성하고, 그 복소 벡터 정보를 적용하여, 상기 센터국으로부터 수신한 복수열의 모뎀 신호를 교정한 후, 프로브 신호를 부가한 안테나 소자별 복수열의 송신 신호로 변환하는 통신 방법.

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