(57)【要約】【課題】ＴＤＤ方式無線通信装置で受信側の速度が遅い場合には、アンテナ周辺回路のバラツキを補正するための遅延量を高精度で測定できない。【解決手段】上位装置から入力するデジタル主信号の周波数とキャリア周波数の中間周波数でデジタル主信号とアナログ送受信信号との変換を行なうＴＤＤ方式無線通信装置において、送信時間と受信時間の時分割切替え部分の無信号区間でアンテナ周辺回路３０，３１の遅延時間を測定するためのキャリブレーション信号の遅延時間を変えるタイミング制御部１２を送信側に設ける。アンテナ周辺回路では、送信キャリブレーション信号を受信側へ折り返す。相関器２５は送信キャリブレーション信号と折り返されたキャリブレーション信号との相関計算を行なう。送信遅延調整部１３および受信遅延調整部２２は相関の結果に基づいて中間周波数でデジタル信号の遅延調整を行なう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位装置から入力するデジタル主信号の周波数とキャリア周波数の中間周波数で前記デジタル主信号とアナログ送受信信号との変換を行なうＴＤＤ方式無線通信装置において、
送信時間と受信時間の時分割切替え部分の無信号区間でアンテナ周辺回路の遅延時間を測定するためのキャリブレーション信号の遅延時間を変えるタイミング制御部を送信側に設け、
前記キャリブレーション信号を前記アンテナ周辺回路から受信側へ折り返す手段と、
前記送信キャリブレーション信号と前記折り返されたキャリブレーション信号との相関計算を行なう手段と、
前記相関の結果に基づいて、前記中間周波数で前記デジタル信号の遅延調整を行なう手段を有することを特徴とするＴＤＤ方式無線通信装置。
【請求項２】
上位装置から入力する主信号の周波数のキャリブレーション信号および前記主信号の周波数とキャリア周波数との中間周波数のキャリブレーション信号を保持しているコード発生部と、
前記主信号の周波数を前記中間周波数に変換するＤＵＣと、
送信時間と受信時間の時分割切替え部分の無信号区間で前記ＤＵＣからの主信号に前記主信号の周波数のキャリブレーション信号を挿入し、その遅延時間を変えるタイミング制御部と、
アンテナとの間で主信号を受け渡しすると共に前記無信号区間で前記遅延時間を変えられたキャリブレーション信号を受信側へ折り返すアンテナ周辺回路と、
受信された主信号および前記折り返されたキャリブレーション信号の周波数を前記中間周波数から前記主信号の周波数に変換するＤＤＣと、
前記コード発生部が保持しているキャリブレーション信号と、前記ＤＤＣから出力されるキャリブレーション信号との相関計算を行なう相関器と、
前記相関計算の結果に基づく前記上位装置からの制御信号により、前記中間周波数における送信主信号および受信主信号の遅延調整を行なう遅延調整部を有することを特徴とするＴＤＤ方式無線通信装置。
【請求項３】
前記ＤＵＣ，前記タイミング制御部，前記コード発生部および送信側の前記遅延調整部の複数Ｘセットを並列に接続し、送信信号の各キャリア周波数が周波数軸上で重ならないように束ねる処理部を設け、
また、受信側の遅延調整部，前記ＤＤＣおよび前記相関器の複数Ｘセットを並列に接続し、多重された受信信号を分離する処理部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のマルチキャリア構成のＴＤＤ方式無線通信装置。
【請求項４】
複数の前記アンテナおよび前記アンテナ共用制御部を設けてマルチチャネル構成としたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のＴＤＤ方式無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式のデジタル無線通信システムに関し、特に、ＴＤＤ方式の無線通信装置における遅延補正回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＤＤ方式の無線通信装置においては、同一の帯域で複数の局が同時に通信を行なう際の他局間干渉対策として、複数のアンテナで構成されるアダプティブアレーアンテナを用いることが多い。この場合、各アンテナに対応するアンテナ周辺回路はアナログ素子で構成されるため遅延量のバラツキが大きいので、その補正するために遅延量を測定する必要がある。この測定を遅延のキャリブレーションという。
【０００３】
従来、送受信に同一の周波数を使用するＴＤＤ方式の無線通信装置におけるキャリブレーションは、送信時間と受信時間の時分割切替え部分の無信号区間であるギャップを利用して、送信側から固定タイミングでキャリブレーション信号（試験信号）を送信する。受信側では自局内で折り返されたキャリブレーション信号を受信し、回路遅延量を変えながら送信キャリブレーション信号との相関検出することにより行なう。
【０００４】
図７は、上記の従来技術を本願発明との対比を容易化するように描いたＴＤＤ方式無線通信装置である。この無線通信装置は、上位装置（不図示）から入力してくるデータの速度を中間周波数に逓倍するＤＵＣ（Digital Up Converter）４２と、キャリア周波数を中間周波数に逓減するＤＤＣ（Digital Down Converter）５３を用いている。キャリブレーション信号を発生するコード発生部４１は主信号の流れの経路に挿入されている。
【０００５】
図７において、送信側（図の上部）のコード発生部４１から固定タイミングでキャリブレーション信号を送信し、アンテナ共用制御部３０およびカプラ３１を経て受信側（図の下部）へ折り返す。受信側のタイミング制御部５４は、このキャリブレーション信号について遅延量を変えるようにタイミング制御を行う。相関器５６は、送信側のキャリブレーション信号とタイミング制御されたキャリブレーション信号との相関をとることにより、アンテナ周辺回路（アンテナ共用制御部３０およびカプラ３１）の遅延量を測定する。
【０００６】
しかしながら、この構成では、相関器５６の入力データ速度はＤＤＣ５３の出力、即ち、受信データ速度（受信のデータサンプリング周期）に制限されるため、受信側の速度が遅い場合には、高精度な遅延測定ができないという問題点がある。また、この構成でタイミング制御部５４を送信側（ＤＵＣの直前）へ移した場合は主信号の送信に悪影響を与えてしまう。
【０００７】
なお、タイミング制御回路５４を送信側に設け、基準周波数を逓倍した速度でキャリブレーション信号を送信し、送信側と受信側の受信までの遅延時間を測定するようにした技術も公知である。しかし、この技術は、送信側と受信側の相関をとるという概念が無く、恰もストップウォッチで計時するように、キャリブレーション信号が送信側から受信側へ戻ってくるまでの遅延時間を計測するため、送信側で速い速度でキャリブレーション信号を送出しても、受信側の速度が遅い場合には、高精度の測定ができないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2000−013454号公報
【特許文献２】特許第3180735号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、受信側の速度が遅い場合には、アンテナ周辺回路のバラツキを補正するための遅延量を高精度で測定できないということである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、キャリブレーション信号の遅延量を変化させるタイミング制御部を送信側のサンプリング速度が高速な部分に設け、かつキャリブレーション信号を主信号の経路へ挿入することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＴＤＤ方式無線通信装置は、受信側のデータ速度よりも高精度な遅延量を検出できるという第１の利点がある。その理由は、受信データ速度よりも高速なタイミング制御回路を送信側に設け、送信側の速度変換後の高速な速度単位にてタイミング制御を行うことにより、受信データ速度よりも細かい単位での高精度な遅延量が相関値の計算結果から取得できるからである。
【００１２】
また、キャリブレーション信号のみの挿入タイミングを制御するため運用中でも遅延測定が可能となることであるという第２の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のＴＤＤ方式無線通信装置の一実施例を示すブロック図
【図２】タイミング制御部の動作を説明するための図
【図３】コード発生部で保持しているキャリブレーション信号を示す図
【図４】タイミング制御部で遅延挿入されたキャリブレーション信号を示す図
【図５】ＤＤＣでのDecimationを示す図
【図６】相関器における相関値の算出結果を示す図
【図７】従来のＴＤＤ方式無線通信装置を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例を示すブロック図である。このＴＤＤ方式の無線通信装置はアンテナ周辺回路の経時変化や装置の環境温度、送信周波数等に起因する、ばらつきの発生による遅延量を補正するものである。図１において、送信側は、上位装置から入力してくるデジタルデータを送出するデジタルデータ送信部１０、デジタルデータの速度を変換するＤＵＣ１１、タイミング制御を行うタイミング制御部１２、送信のキャリブレーション結果を反映する送信遅延調整部１３、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ(Digital To Analog Converter)１４、キャリア周波数まで周波数変換する無線送信部１５、キャリブレーション信号を発生するコード発生部１６から構成される。
【００１５】
また受信側は、受信データの処理を行う無線受信部２０、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ(Analog To Digital Converter)２１、受信のキャリブレーション結果を反映する受信遅延調整部２２、受信速度を変換するＤＤＣ２３、デジタルデータの受信処理を行うデジタルデータ受信部２４、相関計算を行う相関器２５から構成される。
【００１６】
送信側の出力端子１７，受信側の入力端子２６は、アンテナ共用制御部３０の端子ａ，ｃに接続され、アンテナ共用制御部３０の端子ｂ，ｄはカプラ３１の２つの端子に接続される。端子ｂに接続されているカプラ３１の一端はアンテナ３２に導かれ、カプラ３１の他端は端子ｄに接続されている。
【００１７】
上位装置から入力してくるデータの速度を５MHz、キャリア周波数は送信、受信共に２GHz、これらの中間の速度を８０MHzとする。中間の速度は、送信側の回路１１〜１４および受信側の回路２１〜２３に要求される動作速度や回路構成等を考慮して決定される。図１に示した各要素１０〜１６，２０〜２５，３０は上位装置からの制御信号により動作する。
【００１８】
ＤＵＣ１１は１６倍Interpolation回路を内蔵し、上位装置から入力してくるデータの速度５MHｚを８０MHzに逓倍する。コード発生部１６は、図３（Ａ）に示す５MHzのキャリブレーション信号と、図３（Ｂ）に示す８０MHzのキャリブレーション信号を保持しており、前者は相関器２５、後者はタイミング制御部１２へ出力する。図３は、黒点が示す値に意味があり、それらを結ぶ実線は補助線であるに過ぎない。また、図３（Ｂ）において、各黒点の時間間隔が1/80MHzである。
【００１９】
タイミング制御部１２は、コード発生部１６が保持している８０MHzのキャリブレーション信号を、図４に示すように、1/80MHz単位で遅延させながら、送信時間と受信時間の無信号区間に挿入する。図４におけるｋの値は遅延を測定するのに十分な値とする。Ｎ＝ｋのときの遅延量はk/80MHzとなる。送信遅延調整部１３は、送信経路のキャリブレーション結果を反映するように主信号を遅延させる。ＤＡＣ１４の出力は８０MHzであり、これを無線送信部１５でキャリア周波数２GHzまでアップコンバートして、送信端子１７から出力される。
【００２０】
アンテナ共用制御部３０はアンテナ３２との間で主信号を受け渡しする。主信号の送信時には、図２（Ａ）に示すように端子ａと端子ｂが直結され、受信時には、図２（Ｂ）に示すように端子ｂと端子ｃが直結される。また、送信経路遅延測定時には、図２（Ｃ）に示すように端子ａと端子ｂ、端子ｃと端子ｄが直結され、受信経路遅延測定時には、図２（Ｄ）に示すように端子ａと端子ｄ、端子ｂと端子ｃが直結される。
【００２１】
受信端子２６から入力される主信号はキャリア周波数２GHzであり、これを無線受信部２０で８０MHzまでダウンコンバートする。ＡＤＣ２１の出力は８０MHzであり、送信遅延調整部２２は、受信経路のキャリブレーション結果を反映するように主信号を遅延させる。
【００２２】
ＤＤＣ２３は1/16Decimation回路を内蔵し、８０MHzの入力データを５MHzにダウンコンバートする。図５は、タイミング制御部１２で遅延量を変えた場合に、ＤＤＣ２３でサンプリングされる信号の検出レベルが変化する様子を示す。この結果が相関器２５へ出力される。
【００２３】
相関器２５は、ＤＤＣ２３の出力である受信データRx(m)と、コード発生部１６が保持している５MHzのキャリブレーション信号Tx(m)との間で相関値を次式により計算する。Pはキャリブレーション信号の数を表す。
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【００２４】
図６は、キャリブレーション信号の遅延量Ｎを変化させた場合の相関値をグラフ表示する。相関値が最大となるグラフの頂点を与える遅延量ｋの値がこのシステムの遅延量となる。アンテナ共用制御部３０における接続を図２（Ｃ）と図２（Ｄ）に示したように切り換えて、送信経路と受信経路について、このような相関を求める。相関器２５で求められた相関結果は上位装置へ出力される。上位装置は、相関結果から送信遅延調整部１３と受信遅延調整部２２に対し遅延を指示するための制御信号を出力する。
【００２５】
上位装置から入力してくる主信号は、デジタルデータ送信部１０〜無線送信部１５，アンテナ共用制御部３０およびカプラ３１を経由してアンテナ３２から送信される。このとき、タイミング制御部１２におけるタイミング制御はなく、送信遅延調整部１３においては上位装置からの制御信号により主信号の遅延を調整する。制御信号は、図２（Ｃ）に示した接続により求めた送信経路の遅延測定に基づくものである。また、アンテナ共用制御部３０における端子間の接続は図２（Ａ）に示したとおりである。
【００２６】
アンテナ３２で受信された主信号は、カプラ３１，アンテナ共用制御部３０および無線受信部２０〜デジタルデータ受信部２４を経由して上位装置へ送出される。このとき、アンテナ共用制御部３０における端子間の接続は図２（Ｂ）に示したとおりである。また、受信遅延調整部２２においては上位装置からの制御信号により主信号の遅延を調整する。制御信号は、図２（Ｄ）に示した接続により求めた受信経路の遅延測定に基づくものである。このような主信号の送信時間と受信時間の時分割切替部分の無信号区間であるギャップを利用して、前述のような相関を求める。
【００２７】
ここまでの基本的な構成の無線通信装置に対して、下記のような種々の実施の形態が考えられる。先ず、マルチキャリア構成とするために、異なるキャリア周波数の主信号を送信するデジタルデータ送信部１０，ＤＵＣ１１，タイミング制御部１２，コード発生部１６および送信遅延調整部１３の複数Ｘセットを並列に接続し、送信信号の各キャリア周波数が周波数軸上で重ならないように束ねる処理部をＤＡＣ１４の前段に設ける。また、受信遅延調整部２２，ＤＤＣ２３，デジタルデータ受信部２４および相関器２５の複数Ｘセットを並列に接続し、多重された受信信号を分離する処理部をＡＤＣ２１の後段に設ける。この構成により、Ｘ個の回路群毎に、前述の基本構成と同様な効果を得ることができる。
【００２８】
次に、基本構成ではアンテナ３２を１つとしているが、複数のアンテナおよびアンテナ共用制御部を設けたマルチチャネル構成としてもよい。この場合には、アンテナ周辺回路の経時変化等と共にアンテナ周辺回路のバラツキを補正するために遅延量を測定することとなる。このマルチチャネル構成はマルチキャリア構成と組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１０    デジタルデータ送信部
１１    ＤＵＣ
１２    タイミング制御部
１３    送信遅延調整部
１４    ＤＡＣ
１５    無線送信部
１６    コード発生部
１７    送信端子
２０    無線受信部
２１    ＡＤＣ
２２    受信遅延調整部
２３    ＤＤＣ
２４    デジタルデータ受信部
２５    相関器
２６    受信端子
３０    アンテナ共用制御部
３１    カプラ
３２    アンテナ部
ａ〜ｄ  端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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