(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナアレイシステム（15）におけるアンテナ装置（1）のキャリブレーションのための方法（20）であって、
前記アンテナ装置（1）は、アンテナアレイ（7）と、２つ以上の送受信機チェーン（41, ..., 4n）と、を備え、各送受信機チェーン（41, ..., 4n）は、受信チェーン（51, ..., 5n）と、送信チェーン（61, ..., 6n）と、アンテナエレメント（71, ..., 7n）と、を備え、前記２つ以上の送受信機チェーン（41, ..., 4n）のうちの１つの送受信機チェーン（41）は、アンテナキャリブレーション制御部（10）と、基準キャリブレーションアンテナ（11）と、を更に備え、前記アンテナキャリブレーション制御部（10）は、前記送受信機チェーン（41）を、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成され、前記方法（20）は、
‐複数の受信チェーン（51, ..., 5n）についての粗受信遅延と、複数の送信チェーン（61, ..., 6n）についての粗送信遅延とを推定する工程（21）と、
‐前記推定された粗受信遅延に基づいて、前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）が最大の粗受信遅延差と一致するように、前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）のタイミングを調整するとともに、前記推定された粗送信遅延に基づいて、前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）が最大の粗送信遅延差と一致するように、前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）のタイミングを調整する工程（22）と、
‐前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）及び前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）についての精密遅延及び初期位相を、前記複数の受信チェーン及び前記複数の送信チェーンの位相‐周波数特性に基づいて推定する工程（23）と、
‐前記推定された精密遅延に基づいて、前記アンテナ装置（1）の中間周波数タイミングを調整する工程（24）と、
‐ベースバンド周波数領域信号において初期位相及び残留遅延を補償する工程（25）と、
‐前記複数の送受信機チェーン（41, ..., 4n）の振幅‐周波数特性を推定する工程（26）と、
‐ベースバンド周波数領域信号において前記推定された位相‐周波数特性を補償する工程（27）と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）についての前記粗受信遅延を推定する前記工程（21）は、
‐前記２つ以上の送受信機チェーンのうちの１つの送受信機チェーン（41）に含まれる前記受信チェーン（51）を、受信キャリブレーションモードに切り替える工程と、
‐前記基準キャリブレーションアンテナ（11）がキャリブレーション・パイロット信号を送信する工程と、
‐前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）が、前記基準キャリブレーションアンテナ（11）から送信された前記キャリブレーション・パイロット信号を同期的に受信する工程と、
‐前記受信されたキャリブレーション・パイロット信号に基づいて、前記送受信機チェーン（41, ..., 4n）の全ての受信チェーン（51, ..., 5n）についての前記粗受信遅延を推定する工程（21）と、
を含むこと特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）についての前記粗送信遅延を推定する前記工程は、
‐前記アンテナキャリブレーション制御部（10）によって、前記２つ以上の送受信機チェーン（41, ..., 4n）のうちの１つの送受信機チェーンに含まれる前記送信チェーン（61, ..., 6n）を、送信キャリブレーションモードに切り替える工程と、
‐全ての送信チェーン（61, ..., 6n）が、個別のキャリブレーション・パイロット信号を送信する工程であって、複数のキャリブレーション・パイロット信号は直交する、前記工程と、
‐前記基準キャリブレーションアンテナ（11）が、前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）から送信された前記複数のキャリブレーション・パイロット信号を受信する工程と、
‐受信された前記複数のキャリブレーション・パイロット信号に基づいて、前記複数の送受信機チェーン（41, ..., 4n）に含まれる全ての送信チェーン（61, ..., 6n）についての前記粗送信遅延を推定する工程（21）と、
を含むこと特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記粗受信遅延及び前記粗送信遅延は、粗遅延をｄ・Ｔs、周波数領域における、受信された前記複数のキャリブレーション・パイロット信号を
0005869682.tif 000063
として、ローカルＺＣ系列と受信された前記複数のキャリブレーション・パイロット信号との相関電力のピークを検出することによって決定され、
Ｈkは、ｋ番目のサブキャリアのチャネル周波数応答であり、ｎkは、白色雑音であり、前記相関電力は、
0005869682.tif 000064
であり、前記推定された粗受信遅延及び前記推定された粗送信遅延のそれぞれは、
0005869682.tif 000065
であり、ａは、アンテナインデックスを表し、前記粗受信遅延の差分及び前記粗送信遅延の差分のそれぞれは、
0005869682.tif 000066
に設定される、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記推定された粗受信遅延及び前記推定された粗送信遅延に基づいて、前記複数の送受信機チェーン（41, ..., 4n）のタイミングを調整する前記工程（22）は、前記アンテナ装置（1）の中間周波数部（2）において実行され、それにより、各タイミングが、前記複数の送受信機チェーン（41, ..., 4n）の最大の遅延とそれぞれ一致するように調整される、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）についての精密遅延及び初期位相を推定する前記工程（23）は、
‐前記２つ以上の送受信機チェーンのうちの１つの送受信機チェーン（41）に含まれる前記受信チェーン（51）を、受信キャリブレーションモードに切り替える工程と、
‐前記基準キャリブレーションアンテナ（11）が、キャリブレーション・パイロット信号を送信する工程と、
‐前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）が、前記基準キャリブレーションアンテナ（11）から送信された前記キャリブレーション・パイロット信号を、同期的に受信する工程と、
‐前記複数の送受信機チェーン（41, ..., 4n）の全ての受信チェーン（51, ..., 5n）についての精密遅延及び初期位相を、前記複数の送受信機チェーンの位相‐周波数特性に基づいて同時に推定する工程（23）と、
を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）についての精密遅延及び初期位相を推定する前記工程（23）は、
‐前記アンテナキャリブレーション制御部（10）によって、前記２つ以上の送受信機チェーン（41, ..., 4n）のうちの１つの送受信機チェーンに含まれる前記送信チェーン（61, ..., 6n）を、送信キャリブレーションモードに切り替える工程と、
‐前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）が、個別の特定のサブキャリアでキャリブレーション・パイロット信号を送信する工程と、
‐前記基準キャリブレーションアンテナ（11）が、前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）から送信されたキャリブレーション・パイロット信号を受信する工程と、
‐前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）についての前記精密遅延及び前記初期位相を、前記複数の送信チェーンの位相‐周波数特性に基づいて推定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）または前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）についての前記精密遅延及び前記初期位相を推定する前記工程（23）は、前記推定された粗受信遅延の差分及び前記推定された粗送信遅延の差分の調整後の残留遅延をΔtとして、
‐サブキャリアｋの位相
0005869682.tif 000067
を、
0005869682.tif 000068
によって決定する工程であって、Ｍは、帯域幅全体Ｎのサブバンドの数であり、ａは、アンテナインデックスを表し、初期位相を
0005869682.tif 000069
として、
0005869682.tif 000070
は
0005869682.tif 000071
である、前記工程と、
‐前記サブキャリアの位相
0005869682.tif 000072
の最小二乗多項式線形フィット基準により、精密遅延Δｔest,aと、初期位相
0005869682.tif 000073
とを、
0005869682.tif 000074
0005869682.tif 000075
に従って推定する工程であって、Ｋは、参照用の複数のサブキャリアのセットであり、Ｌは、当該セットの長さであり、Ｋは、サブキャリア・インデックスｋの増加とともに
0005869682.tif 000076
が単調に増加または減少する場合の、複数のサブキャリアの全体のセットのうちの一部分である、前記工程と、
‐中間周波数サンプリングレートをＭ・Ｔsとして、
0005869682.tif 000077
に丸められる遅延によって、中間周波数タイミングを調整する工程と、
‐次式
0005869682.tif 000078
によって定義される前記精密遅延Δｔres,aと、初期位相
0005869682.tif 000079
とを、サブキャリアｋにおいて
0005869682.tif 000080
によってそれぞれ補償する工程と、
を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
それぞれの送受信機チェーン（41, ..., 4n）の前記振幅‐周波数特性に基づく振幅キャリブレーションは、
‐受信信号ｒa(ｔ)を周波数領域に変換し、特定のアンテナａの有効サブキャリアｒa(ｋ)を取り出す工程であって、システム帯域幅が、Ｎ1個のサブバンドに分割され、各サブバンドが、Ｍ1個のサブキャリアを含み、各サブバンドが、当該Ｍ1個のサブキャリアのうちで、ｎ個の送受信機チェーン（41, ..., 4n）のそれぞれからのパイロット信号がマッピングされたＮ個のサブキャリアを有し、残りの（Ｍ1−Ｎ）個のサブキャリアが、雑音の推定のために確保される、前記工程と、
‐前記特定のアンテナａについての周波数領域におけるチャネル推定Ｈa(ｋ)を、最小二乗誤差基準に基づいて、アンテナａについての平均電力をＰaverage,a、雑音電力をＰnoise,aとして、
0005869682.tif 000081
0005869682.tif 000082
に従って実行する工程と、
‐チャネル推定値Ｈa(ｋ)を時間領域ｈa(ｎ)に変換することによって、雑音除去後のｈ'(ｎ)
0005869682.tif 000083
0005869682.tif 000084
を取得する工程であって、Ｔthresholdが、前記受信信号から有効な信号を選択するための閾値である、前記工程と、
‐振幅補償係数Ａ'comp,aを
0005869682.tif 000085
に従って計算する工程と、
‐前記システム帯域幅についての振幅補償係数Ａcomp,a(ｋ)を、
0005869682.tif 000086
として取得するために、時間領域補間と等価である離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を実行する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
送受信機チェーン（61,..., 6n）の電力差を除去するために、ベースバンド信号がＡcomp,aによって増幅されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
周期的キャリブレーション・コマンドを受信する工程と、前記精密遅延及び前記初期位相を再計算する工程と、任意の特定のアンテナ（71, ..., 7n）について、前記精密遅延及び前記初期位相を再補償する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記キャリブレーション・パイロット信号は、ＯＦＤＭシンボル用のプレ・サイクリックプレフィックス及びポスト・サイクリックプレフィックスを挿入することによって作成され、それによりガード期間スロットにおいて送信される、
ことを特徴とする請求項２から４及び６から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
アンテナ装置（1）のキャリブレーションのための処理装置（30）であって、
前記アンテナ装置（1）は、アンテナアレイ（7）と、２つ以上の送受信機チェーン（41, ..., 4n）と、を備え、各送受信機チェーン（41, ..., 4n）は、受信チェーン（51, ..., 5n）と、送信チェーン（61, ..., 6n）と、アンテナエレメント（71, ..., 7n）と、を備え、前記２つ以上の送受信機チェーン（41, ..., 4n）のうちの１つの送受信機チェーン（41）は、アンテナキャリブレーション制御部（10）と、基準キャリブレーションアンテナ（11）と、を更に備え、前記アンテナキャリブレーション制御部（10）は、前記送受信機チェーン（41）を、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成され、前記処理装置（30）は、
‐粗受信遅延部（31）及び粗送信遅延部（32）によって、複数の受信チェーン（51, ..., 5n）についての粗受信遅延と、複数の送信チェーン（61, ..., 6n）についての粗送信遅延とをそれぞれ推定し、
‐第１タイミング部（33）によって、前記推定された粗受信遅延に基づいて、前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）が最大の粗受信遅延差と一致するように、前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）のタイミングを調整するとともに、前記推定された粗送信遅延に基づいて、前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）が最大の粗送信遅延差と一致するように、前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）のタイミングを調整し、
‐精密遅延及び初期位相部（34）によって、前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）及び前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）についての精密遅延及び初期位相を、前記複数の受信チェーン及び前記複数の送信チェーンの位相‐周波数特性に基づいて推定し、
‐第２タイミング部（35）によって、前記推定された精密遅延に基づいて、前記アンテナ装置（1）の中間周波数タイミングを調整し、
‐第１補償部（36）によって、ベースバンド周波数領域信号において初期位相及び残留遅延を補償し、
‐推定部（37）によって、前記複数の送受信機チェーン（41, ..., 4n）の振幅‐周波数特性を推定し、
‐第２補償部（38）によって、ベースバンド周波数領域信号において前記推定された振幅‐周波数特性を補償する、
よう構成されていることを特徴とする処理装置。
【請求項１４】
アンテナ装置（1）のキャリブレーションのための処理装置（30）用のコンピュータプログラム（42）であって、
前記アンテナ装置（1）は、アンテナアレイ（7）と、２つ以上の送受信機チェーン（41, ..., 4n）と、を備え、各送受信機チェーン（41, ..., 4n）は、受信チェーン（51, ..., 5n）と、送信チェーン（61, ..., 6n）と、アンテナエレメント（71, ..., 7n）と、を備え、前記２つ以上の送受信機チェーン（41, ..., 4n）のうちの１つの送受信機チェーン（41）は、アンテナキャリブレーション制御部（10）と、基準キャリブレーションアンテナ（11）と、を更に備え、前記アンテナキャリブレーション制御部（10）は、前記送受信機チェーン（41）を、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成され、前記コンピュータプログラム（42）は、前記処理装置（30）において実行された場合に、
‐複数の受信チェーン（51, ..., 5n）についての粗受信遅延と、複数の送信チェーン（61, ..., 6n）についての粗送信遅延とを推定する工程と、
‐前記推定された粗受信遅延に基づいて、前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）が最大の粗受信遅延差と一致するように、前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）のタイミングを調整するとともに、前記推定された粗送信遅延に基づいて、前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）が最大の粗送信遅延差と一致するように、前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）のタイミングを調整する工程と、
‐前記複数の受信チェーン（51, ..., 5n）及び前記複数の送信チェーン（61, ..., 6n）についての精密遅延及び初期位相を、前記複数の受信チェーン及び前記複数の送信チェーンの位相‐周波数特性に基づいて推定する工程と、
‐前記推定された精密遅延に基づいて、前記アンテナ装置（1）の中間周波数タイミングを調整する工程と、
‐ベースバンド周波数領域信号において初期位相及び残留遅延を補償する工程と、
‐前記複数の送受信機チェーン（41, ..., 4n）の振幅‐周波数特性を推定する工程と、
‐ベースバンド周波数領域信号において前記推定された位相‐周波数特性を補償する工程と、
を前記処理装置（30）に実行させるコンピュータプログラムコードを含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータプログラム（42）を格納したことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、全体として、無線通信システムのアンテナ技術の分野に関するものであり、特に、そのような通信システム内でのアンテナのキャリブレーションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
より高データレート及びより広いカバレッジを提供する無線通信、例えば、時分割同期符号分割多元接続（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ：Time Division Synchronous Code Division Multiple Access）、時分割ロング・ターム・エボリューション（ＴＤ−ＬＴＥ：Time Division Long Term Evolution）及び近未来のＬＴＥ‐ａｄｖａｎｃｅｄシステムでは、多数アンテナ技術が広く採用されている。多数アンテナアレイでは、複数のアンテナが空間的に配置され、それらの個別の送受信機は、ビームフォーミングまたはプレコーディング技術を使用して、無線周波数（ＲＦ）信号の協調的な送信及び受信の少なくともいずれかを行うように、フィード・ネットワークを介して電気的に接続される。適応ビームフォーミングは、要素的な制御ウェイトを空間チャネル相関の観点で調整することによって、アンテナアレイの放射ビームパターンを、高いゲインと所望方向における制御されたビーム幅とを達成するように自動的に最適化可能である。これにより、所望方向以外の方向におけるＲＦ信号の送信及び受信電力が最小化され、対象のユーザの受信信号対干渉及び雑音比（ＳＩＮＲ：Signal to Interference-plus-Noise Ratio）が最大化され、非対象のユーザに対する干渉が最小化される。その結果、セル内及びセル間の同一チャネル干渉が抑圧され、セルエッジにおけるスループット及びシステム容量が大幅に改善される。
【０００３】
ｅノードＢが無線インタフェースから受信した信号／ｅノードＢが無線インタフェースに送信した信号は、アンテナアレイの送受信機装置チェーンを通過しなければならない。ビームフォーミングのウェイトは、空間無線チャネルとアンテナ装置チェーンのチャネルとを合成した、複合空間チャネル特性に基づいて生成される。それ故に、アンテナアレイのビームフォーミング特性の精度は、典型的には、アンテナの送受信機装置チェーンの特性についての知識の精度に依存する。アンテナキャリブレーションの目的は、複数のアンテナ送受信機装置チェーン間の振幅差及び位相差を最小化することである。
【０００４】
複数のアンテナ送受信機装置チェーンは、常に、異なる中間周波数（ＩＦ）及びＲＦ処理エレメントから成り、それらは、通常、異なる振幅減衰及び位相シフトを受ける（experience）。更に、アナログ電気コンポーネントから成るアンテナエレメント、フィーダケーブル及びＲＦ回路も、通常、温度、湿度及び装置の経年劣化によって異なる振幅減衰及び位相シフトを被る。また、開発中のＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（ＬＴＥ−Ａ）の帯域幅は、ＬＴＥを含む、以前の無線標準規格における帯域幅よりもかなり広い。ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの拡張性のあるシステム帯域幅は、２０ＭＨｚを上回りうるとともに、連続または不連続の１００ＭＨｚまで達する可能性がある。これにより、ｅノードＢのＲＦチェーンの全体のチャネル応答が必ず理想に近くなるようにすることがより困難となり、その結果、帯域幅全体に対して、実効チャネルの周波数にわたる著しい変動が生じることになる。
【０００５】
それに適切に対処しなければ、システムは、周波数選択性の実質的な増大を克服しなければならない可能性があり、それにより、ビームフォーミングまたはプレコーディングの性能だけでなくチャネル推定品質に対して深刻な影響が生じる可能性がある。
【０００６】
リアルタイムのアンテナキャリブレーションは、複数のアンテナチェーン間の振幅差及び位相差を除去して、より正確なビームパターン及びプレコーディングを維持するために行われる。
【０００７】
ケーブル長によってもたらされる、全てのアンテナチェーンに共通の遅延は、共通公衆無線インタフェース（ＣＰＲＩ：Common Public Radio Interface）によって検出及びキャリブレーションされうる。しかし、複数のアンテナ装置チェーン間の振幅差及び位相差を容易に検出することはできない。いくつかのアンテナキャリブレーション方法が提案されている。
【０００８】
ＴＤ−ＳＣＤＭＡまたはＳＣＤＭＡシステムに広く適用される、ある種のリアルタイム・アンテナキャリブレーションは、良好な自己相関を有する１つの基本系列から導出される、異なるキャリブレーションアンテナについての複数の循環シフトキャリブレーション系列を作成する。遅延補償が時間領域で行われ、遅延がサンプリング周期よりも短い部分遅延補償には、大抵、通常の送信信号に対する高いオーバーサンプリングが求められる。しかしこのような解決策は、広帯域システムにおける実現が難しい。
【０００９】
他の種のリアルタイム・アンテナキャリブレーションでは、ＯＦＤＭシステムの複数のサブキャリアが複数のグループに分割され、各グループは、送信キャリブレーション・パイロット信号を有する。異なるアンテナについてのキャリブレーション補償係数は、グループ化された複数のサブキャリアの周波数領域チャネル応答推定に関して行われる。しかし、このような解決策では、推定精度が非常に制限される。
【００１０】
複数のアンテナ間のわずかな遅延差は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）システムにおいて、サブキャリア周波数が高いほど、より大きな位相シフトを与える。フィールド試験では、ビームフォーミングパターンの誤差は、通常、通信オペレータによって５度未満に制限される。即ち、複数のアンテナエレメント間の遅延差は、２０Ｍ ＴＤ−ＬＴＥシステムでは１／３２Ｔs（サンプリング周期）未満でなければならない。
【００１１】
上記の全てのアンテナキャリブレーション・アプローチは、特に広帯域システムに適用された場合に、アレイアンテナの位相及び振幅に対する厳密なキャリブレーション精度及び複雑度が不足することが多い。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、上述の課題を解決または少なくとも緩和することを目的とする。
【００１３】
上記目的は、本発明の第１の態様に従って、アンテナアレイシステムにおけるアンテナ装置のキャリブレーションのための方法によって達成される。前記アンテナ装置は、アンテナアレイと、２つ以上の送受信機チェーンと、を備える。各送受信機チェーンは、受信チェーンと、送信チェーンと、アンテナエレメントと、を備える。前記２つ以上の送受信機チェーンのうちの１つの送受信機チェーンは、アンテナキャリブレーション制御部と、基準キャリブレーションアンテナと、を更に備え、前記アンテナキャリブレーション制御部は、前記送受信機チェーンを、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成される。前記方法は、複数の受信チェーンについての粗受信遅延と、複数の送信チェーンについての粗送信遅延とを推定する工程と、前記推定された粗受信遅延に基づいて、前記複数の受信チェーンが最大の粗受信遅延差と一致するように、前記複数の受信チェーンのタイミングを調整するとともに、前記推定された粗送信遅延に基づいて、前記複数の送信チェーンが最大の粗送信遅延差と一致するように、前記複数の送信チェーンのタイミングを調整する工程と、前記複数の受信チェーン及び前記複数の送信チェーンについての精密遅延及び初期位相を、前記複数の受信チェーン及び前記複数の送信チェーンの位相‐周波数特性に基づいて推定する工程と、前記推定された精密遅延に基づいて、前記アンテナ装置の中間周波数タイミングを調整する工程と、ベースバンド周波数領域信号において初期位相及び残留遅延を補償する工程と、前記複数の送受信機チェーンの振幅‐周波数特性を推定する工程と、ベースバンド周波数領域信号において前記推定された位相‐周波数特性を補償する工程と、を含む。
【００１４】
本方法は、改善されたアンテナキャリブレーション、特に、改善されたリアルタイムのアンテナキャリブレーションを提供し、本方法では、アンテナキャリブレーションの精度が改善するとともに、キャリブレーションの複雑度が効率的に減少する。アンテナに対する送信及び受信パスを、通常のサービスの中断なしにキャリブレーション可能である。更に、複数の送受信機チェーンの１つがキャリブレーションの目的で再利用されるため、即ち、キャリブレーションの目的のみで使用される専用の送受信機チェーンを有することがないことによって、ハードウェアコンポーネントの数を低減可能である。本方法は、広帯域システムのための複数サブバンドのキャリブレーションを同時にサポートする。更に、全サブバンドについての群遅延（group delays）が一緒に検出されうる。本方法は、より少ないプロセッサ負荷及び改善されたキャリブレーション性能とともに実現されうる。送信及び受信キャリブレーションは、それぞれ、１つのハーフ・フレームにおいて終了されうる。
【００１５】
上記目的は、本発明の第２の態様に従って、アンテナ装置のキャリブレーションのための処理装置によって達成される。前記アンテナ装置は、アンテナアレイと、２つ以上の送受信機チェーンと、を備える。各送受信機チェーンは、受信チェーンと、送信チェーンと、アンテナエレメントと、を備える。前記２つ以上の送受信機チェーンのうちの１つの送受信機チェーンは、アンテナキャリブレーション制御部と、基準キャリブレーションアンテナと、を更に備え、前記アンテナキャリブレーション制御部は、前記送受信機チェーンを、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成される。前記処理装置は、粗受信遅延部及び粗送信遅延部によって、複数の受信チェーンについての粗受信遅延と、複数の送信チェーンについての粗送信遅延とをそれぞれ推定し、第１タイミング部によって、前記推定された粗受信遅延に基づいて、前記複数の受信チェーンが最大の粗受信遅延差と一致するように、前記複数の受信チェーンのタイミングを調整するとともに、前記推定された粗送信遅延に基づいて、前記複数の送信チェーンが最大の粗送信遅延差と一致するように、前記複数の送信チェーンのタイミングを調整し、精密遅延及び初期位相部によって、前記複数の受信チェーン及び前記複数の送信チェーンについての精密遅延及び初期位相を、前記複数の受信チェーン及び前記複数の送信チェーンの位相‐周波数特性に基づいて推定し、第２タイミング部によって、前記推定された精密遅延に基づいて、前記アンテナ装置の中間周波数タイミングを調整し、第１補償部によって、ベースバンド周波数領域信号において初期位相及び残留遅延を補償し、推定部によって、前記複数の送受信機チェーンの振幅‐周波数特性を推定し、第２補償部によって、ベースバンド周波数領域信号において前記推定された振幅‐周波数特性を補償する、よう構成されている。
【００１６】
上記目的は、本発明の第３の態様に従って、アンテナ装置のキャリブレーションのための処理装置用のコンピュータプログラムによって達成される。前記アンテナ装置は、アンテナアレイと、２つ以上の送受信機チェーンと、を備える。各送受信機チェーンは、受信チェーンと、送信チェーンと、アンテナエレメントと、を備える。前記２つ以上の送受信機チェーンのうちの１つの送受信機チェーンは、アンテナキャリブレーション制御部と、基準キャリブレーションアンテナと、を更に備え、前記アンテナキャリブレーション制御部は、前記送受信機チェーンを、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成される。前記コンピュータプログラムは、前記処理装置において実行された場合に、複数の受信チェーンについての粗受信遅延と、複数の送信チェーンについての粗送信遅延とを推定する工程と、前記推定された粗受信遅延に基づいて、前記複数の受信チェーンが最大の粗受信遅延差と一致するように、前記複数の受信チェーンのタイミングを調整するとともに、前記推定された粗送信遅延に基づいて、前記複数の送信チェーンが最大の粗送信遅延差と一致するように、前記複数の送信チェーンのタイミングを調整する工程と、前記複数の受信チェーン及び前記複数の送信チェーンについての精密遅延及び初期位相を、前記複数の受信チェーン及び前記複数の送信チェーンの位相‐周波数特性に基づいて推定する工程と、前記推定された精密遅延に基づいて、前記アンテナ装置の中間周波数タイミングを調整する工程と、ベースバンド周波数領域信号において初期位相及び残留遅延を補償する工程と、前記複数の送受信機チェーンの振幅‐周波数特性を推定する工程と、ベースバンド周波数領域信号において前記推定された位相‐周波数特性を補償する工程と、を前記処理装置に実行させるコンピュータプログラムコードを含む。
【００１７】
上記目的は、本発明の第４の態様に従って、上記のようなコンピュータプログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体によって達成される。
【００１８】
上記目的は、本発明の第５の態様に従って、アンテナアレイのキャリブレーションのためのアンテナ装置によって達成される。アンテナ装置は、２つ以上の送受信機チェーンを備える。各送受信機チェーンは、受信チェーンと送信チェーンとを含む。前記２つ以上の送受信機チェーンのうちの１つの送受信機チェーンは、アンテナキャリブレーション制御部と、基準キャリブレーションアンテナと、を備え、前記アンテナキャリブレーション制御部は、前記送受信機チェーンを、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成される。
【００１９】
本発明の他の特徴及び効果については、以下の説明及び添付図面を読むことによって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係るアンテナキャリブレーション装置を示す図。
【図２】実施形態に係る方法の複数のステップにわたるフローチャート。
【図３】アンテナキャリブレーション信号を示す図。
【図４】アンテナパイロットマッピングを示す図。
【図５】実施形態に係る方法の複数のステップにわたるフローチャート。
【図６】実施形態に係る処理装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の説明では、限定ではなく説明を目的として、十分な理解を提供するために、特定のアーキテクチャ、インタフェース、技術等の、具体的な詳細について記述する。他の例では、不必要な詳細によって説明が分かりにくくならないよう、周知の装置、回路及び方法についての詳細な説明を省略する。同一の参照番号は、説明の全体にわたって同一または類似のエレメントを指す。
【００２２】
図１は、実施形態に係るアンテナ装置１を備えるアンテナアレイシステム１５を示している。アンテナ装置１は、例えば、リモート無線ユニット（ＲＲＵ）１から成りうる。
【００２３】
アンテナ装置１は、送受信機部２と電力増幅器部３（または無線周波数部）とを備える。電力増幅器部３は、複数の送受信機チェーン４1，...，４nのそれぞれについて、それらに共通して、送信チェーン６iまたは受信チェーン５iをアンテナエレメント７iに対して切り替えるための、送信／受信スイッチ８1，...，８nを備える。送受信器部２は、従来型の送受信機回路ＴＸ１，ＲＸ１；...；ＴＸｎ，ＲＸｎを備える。
【００２４】
アンテナ装置１は、アンテナアレイ７を備える。そして、アンテナアレイ７は、無線周波数信号を受信及び送信するための、複数のアンテナエレメントを備える。各送受信機チェーンは、１つのアンテナエレメントを備え、即ち、各送受信機チェーンの受信チェーン及び送信チェーンは、それぞれ信号を受信及び送信する際の共通のアンテナエレメントを有する。
【００２５】
アンテナ装置１は、２つ以上の送受信機チェーン４1，...，４nを備え、各送受信機チェーン４1，...，４nは、受信チェーン５1，...，５n及び送信チェーン６1，...，６nを備える。各送受信機チェーン４1，...，４nは、更に、アンテナエレメント７1，...，７nのうちの個別の１つのアンテナエレメントと接続されている。
【００２６】
複数の送受信機チェーン４1，...，４nの１つは、アンテナキャリブレーション制御部１０と基準キャリブレーションアンテナ１１とを更に備える。アンテナキャリブレーション制御部１０は、送受信機チェーン４1を、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成される。アンテナキャリブレーション制御部１０については、本明細書で更に後述する。
【００２７】
アンテナアレイシステム１５は、ベースバンド信号処理を実行するベースバンド部１３を更に備える。ベースバンド部１３は、アンテナ装置１に接続されており、特に、アンテナ装置１に含まれる送受信機部２に接続されている。
【００２８】
アンテナアレイシステム１５は、ベースバンド部１３に接続されたオペレーション及びメンテナンス・センター１２を更に備える。オペレーション及びメンテナンス・センター１２は、アンテナキャリブレーションの設定または再構成のコマンド等の、種々の機能を実行する。
【００２９】
簡潔には、本発明の一態様によれば、アンテナアレイのキャリブレーションは、２つのステップ、初期キャリブレーションと周期的キャリブレーションとに分割され、周期的キャリブレーションは、リアルタイム・キャリブレーションとも称される。初期キャリブレーションでは、送信機及び受信機向けの補償係数を取得し、周期的キャリブレーションでは、設定キャリブレーション期間に関して通常のサービスを中断することなく、特定のアンテナについての送信機及び受信機パスのキャリブレーションを行う。一例として、２つのキャリブレーションは、ＬＴＥシステムのガード期間（ＧＰ）スロットの期間中に行われうる。
【００３０】
以下では図２を参照して、以下のステップを含む方法の実施形態について説明する。
【００３１】
ボックス１００において、キャリブレーション信号が作成される。このようなキャリブレーション信号の一例は、図３によって与えられる。
【００３２】
ボックス１０２において、アンテナ装置１は、送信または受信初期キャリブレーション・コマンドを受信すると、アンテナ装置１の状態を、送信キャリブレーションまたは受信キャリブレーションがオンの状態に切り替える。このようなコマンドは、アンテナ装置１及びベースバンド部１３がしばらくの間予熱された後に発行される。キャリブレーション・コマンドを受信していない場合、処理は終了し（Ｎが表示された矢印）、それ以外の場合、処理フローはボックス１０３に進む（Ｙが表示された矢印）。
【００３３】
ボックス１０３において、送信キャリブレーションがオンの場合、１からｎ（以下では８によって例示される）のアンテナパスは、異なるｕ−ｒｏｏｔ ＺＣ系列を有するキャリブレーション・パイロット信号を、同期的に送信する。キャリブレーションアンテナ１１は、８個の直交するキャリブレーション信号を受信する。ローカルＺＣ系列と受信信号の相関電力のピークをサーチすることによって、複数のアンテナパス（即ち、送受信機チェーン４1，...，４8）の粗遅延（coarse delay）が一緒に推定される。複数の中間周波数処理エレメントはそれぞれ、当該複数のアンテナパスの最大の遅延と一致する（align with）ように、当該中間周波数処理エレメントのタイミングを調整する。受信キャリブレーションがオンの場合、キャリブレーションアンテナがキャリブレーション信号を送信し、１から８のアンテナパスがこの信号を同期的に受信し、受信遅延差を推定及び補償するために同様の手順が行われる。
【００３４】
粗遅延が補償された後、ボックス１０４において、キャリブレーション信号が、ボックス１０３のように受信キャリブレーションのために送信される。送信キャリブレーションについては、８パスに対応する複数のキャリブレーション・パイロット信号が、周波数領域において互いにインタレースされる（図４も参照）。即ち、ｉ番目のパスは、１２サブキャリアごとの＃ｉ位置のパイロットエレメントのみを送信し、＃Ｎｕｌｌ位置は、信号がマッピングされていないことを示し、これらは雑音の推定に用いられる。有効サブキャリアｋの位相
0005869682.tif 000002
は、時間領域雑音除去の後に計算される。
【００３５】
ボックス１０５において、初期位相
0005869682.tif 000003
及び遅延Δｔが、最小二乗多項式フィットによって推定される。Δｔの部分は、１／３Ｔsまたは１／６Ｔsのように、アンテナ装置１（ＲＲＵ）によって可能な限り補償される。残留遅延及び
0005869682.tif 000004
は、ベースバンド部信号において補償される。
【００３６】
ボックス１０６において、帯域幅全体がＭ個のサブバンドに分割され、例えば、２０Ｍシステムでは、Ｍ＝１００であり、サブバンドごとに１２個のサブキャリアである。サブバンドごとに１つのサブキャリアが取り出される。パイロットエレメント・ベースの周波数領域チャネル推定の後、雑音が時間領域において除去され、時間領域離散フーリエ変換（ＤＦＴ）補間によって振幅キャリブレーション係数が得られる。帯域幅全体ベースの振幅が、周波数領域において補償される。
【００３７】
ボックス１０７において、周期的キャリブレーション・コマンドが受信され、かつ、初期キャリブレーションが終了していない場合、処理フローが終了し（Ｎが表示された矢印）、初期キャリブレーションが最初に行われなければならない。初期キャリブレーションが行われた場合、処理フローはボックス１０８に進む。
【００３８】
ボックス１０８において、ボックス１０５のように、特定のアンテナについて精密遅延（fine delay）及び初期位相が再計算及び補償される。簡単にするため、複数のサブキャリアのうちの一部のみが必要とされる。
【００３９】
ボックス１０９において、初期キャリブレーションまたは周期的キャリブレーションが行われた場合、１つのアンテナキャリブレーション処理が終了し、それにより処理フローが終了する。
【００４０】
以下では、種々のステップについてより詳細に説明する。
【００４１】
粗遅延キャリブレーション及び補償
遅延がｄ・Ｔsである場合、周波数領域における受信された有効サブキャリア信号は、以下のように記述される。
0005869682.tif 000005
ここで、Ｈkはｋ番目のサブキャリアのチャネル周波数応答であり、ｎkは白色雑音である。
【００４２】
受信された有効サブキャリア信号とローカルＺＣ系列の相関電力は、
0005869682.tif 000006
である。推定される遅延は
0005869682.tif 000007
であり、ａはアンテナインデックスを表す。遅延差は
0005869682.tif 000008
である。
【００４３】
このため、中間周波数タイミングは、アンテナ装置１側で、複数のアンテナ間のタイミング・アライメント（alignment）を維持するように
0005869682.tif 000009
によって制御されうる。
【００４４】
精密遅延及び初期位相のキャリブレーション及び補償
粗遅延差の補償後の残留遅延をΔtとすると、有効サブキャリアｋの位相
0005869682.tif 000010
は、
0005869682.tif 000011
であり、２０Ｍ ＬＴＥシステムではＭ＝６００、Ｎ＝２０４８である。Ｋ＝０はＤＣである。ａは特定のアンテナのアンテナインデックスを表す。
【００４５】
初期位相を
0005869682.tif 000012
とすると、
0005869682.tif 000013
は、
0005869682.tif 000014
とも表される。
【００４６】
サブキャリア位相
0005869682.tif 000015
の最小二乗多項式フィットによって、推定値Δｔest,a及び
0005869682.tif 000016
を、以下のように得ることができる。
0005869682.tif 000017
0005869682.tif 000018
ここで、Ｋは、参照用の複数のサブキャリアのセットであり、その長さはＬであり、例えば、Ｋは、サブキャリア・インデックスｋの増加とともに
0005869682.tif 000019
が単調に増加または減少する場合の、複数のサブキャリアのセット全体のうちの一部分である。
【００４７】
具体例として、２０ＭＨｚ ＴＤ−ＬＴＥシステムでは、３０．７２ＭＨｚのベースバンド・オーバサンプリングレート、２０４８点ＦＦＴ、ｋは、［２：１：６００］及び「２０４０−６００＋１：１：２０４８］の値であり、合計１２００サブキャリアに達する。しかし、典型的には、遅延及び初期位相の推定のために１２００サブキャリアの一部のみが使用されるので十分であり、より少ない複雑度が与えられる。このため、Ｌは１２００未満（例えば、４００）であり、Ｋは、遅延及び初期位相を基準として推定するためにサブキャリアが取得されるセットである。
【００４８】
中間周波数サンプリングレートをＭ・Ｔsとすると（例えば、Ｍ＝６）、（遅延が丸められる）フロア
0005869682.tif 000020
は、中間周波数タイミングによって調整される。
0005869682.tif 000021
によって定義される残留遅延Δｔres,aと
0005869682.tif 000022
は、サブキャリアｋで、
0005869682.tif 000023
によってそれぞれ補償される。
【００４９】
振幅キャリブレーション及び補償
受信信号ｒa(ｔ)は、周波数領域に変換され、有効サブキャリアｒa(ｋ)が取り出される。例えば、１２個のサブキャリアが１サブバンドと称される。特定のアンテナａについて、周波数領域において最小二乗（ＬＳ）チャネル推定Ｈa(ｋ)を行うために、サブバンドごとに１つのサブキャリアが取り出される。例えば、２０ＭＨｚ帯域幅及８アンテナシステムでは、
0005869682.tif 000024
である。
0005869682.tif 000025
0005869682.tif 000026
によって、アンテナ＃ａの平均電力Ｐaverage,a及び雑音電力Ｐnoise,aを得ることができる。
【００５０】
Ｈa(ｋ)を時間領域ｈa(ｎ)に変換すると、雑音除去後のｈ'a(ｎ)、
0005869682.tif 000027
0005869682.tif 000028
を得ることができる。ここで、Ｔthresholdは、受信信号から有効な信号を選択するための閾値であり、オフラインのシミュレーションによって取得され、例えば、Ｔthreshold＝３である。
【００５１】
次に、時間領域ベースの振幅補償係数Ａ'comp,aを以下のように計算する。
0005869682.tif 000029
最後に、帯域幅全体の振幅補償係数Ａcomp,a(ｋ)を、ＤＦＴ補間
0005869682.tif 000030
によって得ることができる。ＢＢＵ信号は、送受信機の電力差を除去するために、Ａcomp,aによって増幅される。
【００５２】
図３は、アンテナキャリブレーション信号を示す。１つのキャリブレーション信号はオフラインで作成される。ｕ番目のｒｏｏｔ ＺＣ系列は、
0005869682.tif 000031
によって定義される。周波数領域ＺＣ系列は、
0005869682.tif 000032
によって作られる。
【００５３】
ｘ'u(ｋ)を、以下のように１ＯＦＤＭシンボルにマッピングする。
0005869682.tif 000033
プレＣＰ（サイクリック・プレフィックス）及びポストＣＰの付加後、時間領域の送信信号ｓc(ｎ)は、
0005869682.tif 000034
であり、ここで 
0005869682.tif 000035
である。例えば、ＣＰ長Ｎcp＝２５６、Ｎzc＝８３９である。
【００５４】
図４は、アンテナパイロットのマッピングを示す。ｉ番目の送受信機パスは、１２サブキャリアごとに、＃１位置のパイロットエレメントのみを送信する。＃Ｎｕｌｌ位置は、信号がマッピングされないことを表す。これらの＃Ｎｕｌｌ位置は、雑音の推定のために使用される。有効サブキャリアｋの位相
0005869682.tif 000036
は、時間領域雑音除去の後に計算される。初期位相
0005869682.tif 000037
及び遅延Δｔは、最小二乗多項式フィットによって推定される。Δｔの部分は、１／３Ｔsまたは１／６Ｔsのように、ＲＲＵによって可能な限り補償される。残留遅延及び
0005869682.tif 000038
は、ＢＢＵ信号において補償される。
【００５５】
図５は、実施形態に係る方法２０の複数のステップにわたるフローチャートである。
【００５６】
方法２０は、上述のようなアンテナアレイシステム１５において、アンテナ装置１のキャリブレーションのために実行される。アンテナ装置１は、アンテナアレイ７と、2つ以上の送受信機チェーン４1，...，４nと、を備え、各送受信機チェーン４1，...，４nは、受信チェーン５1，...，５nと、送信チェーン６1，...，６nと、アンテナエレメント７1，...，７nと、を備える。送受信機チェーンのうちの１つの送受信機チェーン４1は、アンテナキャリブレーション制御部１０と、基準キャリブレーションアンテナ１１と、を更に備える。アンテナキャリブレーション制御部１０は、送受信機チェーン４1を、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成される。
【００５７】
方法２０は、複数の受信チェーン５1，...，５nについての複数の粗受信遅延と、複数の送信チェーン６1，...，６nについての複数の粗送信遅延とを推定する工程２１を含む。
【００５８】
方法２０は、推定された複数の粗受信遅延に基づいて、複数の受信チェーン５1，...，５nが最大の粗受信遅延差と一致するように、当該複数の受信チェーン５1，...，５nのタイミングを調整するとともに、推定された複数の粗送信遅延に基づいて、複数の送信チェーン６1，...，６nが最大の粗送信遅延差と一致するように、当該複数の送信チェーン６1，...，６nのタイミングを調整する工程２２を更に含む。
【００５９】
方法２０は、複数の受信チェーン５1，...，５n及び複数の送信チェーン６1，...，６nについての精密遅延及び初期位相を、それらの位相‐周波数特性に基づいて推定する工程２３を更に含む。
【００６０】
方法２０は、推定された精密遅延に基づいて、アンテナ装置１の中間周波数タイミングを調整する工程２４を更に含む。
【００６１】
方法２０は、ベースバンド周波数領域信号において初期位相及び残留遅延を補償する工程２５を更に含む。
【００６２】
方法２０は、複数の送受信機チェーン４1，...，４nの振幅‐周波数特性を推定する工程２６を更に含む。
【００６３】
方法２０は、ベースバンド周波数領域信号において、推定された振幅‐周波数特性を補償する工程２７を更に含む。
【００６４】
一実施形態において、複数の受信チェーン５1，...，５nについての粗受信遅延を推定する工程２１は、
‐２つ以上の送受信機チェーンのうちの１つの送受信機チェーン４1に含まれる受信チェーン５1を、受信キャリブレーションモードに切り替える工程と、
‐基準キャリブレーションアンテナ１１が、キャリブレーション・パイロット信号を送信する工程と、
‐複数の受信チェーン５1，...，５nが、基準キャリブレーションアンテナ１１から送信されたキャリブレーション・パイロット信号を同期的に受信する工程と、
‐受信されたキャリブレーション・パイロット信号に基づいて、複数の送受信機チェーン４1，...，４nの全ての受信チェーン５1，...，５nについての粗受信遅延を推定する工程２１と、
を含んでもよい。
【００６５】
一実施形態において、複数の送信チェーン６1，...，６nについての粗送信遅延を推定する工程は、
‐アンテナキャリブレーション制御部１０によって、２つ以上の送受信機チェーン４1，...，４nのうちの１つの送受信機チェーンに含まれる送信チェーン６1，...，６nを、送信キャリブレーションモードに切り替える工程と、
‐全ての送信チェーン４1，...，４nが、個別のキャリブレーション・パイロット信号を送信する工程と、ここで、複数のキャリブレーション・パイロット信号は直交し、
‐基準キャリブレーションアンテナ１１が、複数の送信チェーン６1，...，６nから送信された複数のキャリブレーション・パイロット信号を受信する工程と、
‐受信された複数のキャリブレーション・パイロット信号に基づいて、複数の送受信機チェーン４1，...，４nに含まれる全ての送信チェーン６1，...，６nについての粗送信遅延を推定する工程２１と、
を含んでもよい。
【００６６】
一実施形態において、粗遅延をｄ・Ｔs、周波数領域における、受信された複数のキャリブレーション・パイロット信号を
0005869682.tif 000039
として、ローカルＺＣ系列と受信された複数のキャリブレーション・パイロット信号との相関電力のピークを検出することによって決定されてもよく、Ｈkは、ｋ番目のサブキャリアのチャネル周波数応答であり、ｎkは、白色雑音であり、相関電力は、
0005869682.tif 000040
であり、推定された粗受信遅延の差分及び推定された粗送信遅延の差分は、
0005869682.tif 000041
であり、ａは、アンテナインデックスを表し、当該遅延の差分は、
0005869682.tif 000042
に設定される。
【００６７】
即ち、受信チェーンごとの粗受信遅延が推定される。受信遅延の差分は、２つの受信遅延間の最大の差分値となる。複数の受信チェーンは、この最大の受信遅延差と一致するように調整される。
【００６８】
それに対応して、送信チェーンごとの粗送信遅延が推定される。送信遅延の差分は、２つの送信遅延間の最大の差分値となる。複数の送信チェーンは、この最大の送信遅延差と一致するように調整される。
【００６９】
一実施形態において、粗遅延（粗受信遅延及び粗送信遅延）は、受信信号とローカルＺＣ系列との相関によって推定されてもよく、これにより、ＢＢＵ ＤＳＰ負荷なしでＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）のコプロセッサが多重化される。即ち、２つのベクトルの相互相関は、２つのベクトルの周波数領域のドット積に対する離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）と等価であり、それ故に、一般には、ＤＳＰプロセッサは、ＤＦＴコプロセッサによって構成され、ＤＦＴ演算がＤＳＰリソース・ゲインを使い果たすことはない。全ての送受信機チェーンの粗遅延（送信チェーン及び受信チェーンのそれぞれ）が、循環シフトＺＣ系列によって一緒に推定される。アンテナ振幅キャリブレーションは、時間領域雑音除去後にＤＦＴ補間によって簡易に行われる。
【００７０】
一実施形態において、推定された粗受信遅延及び推定された粗送信遅延に基づいて、複数の送受信機チェーン４1，...，４nのタイミングを調整する工程２２は、アンテナ装置１の中間周波数部２において実行されてもよく、それにより、各タイミングが、複数の送受信機チェーン４1，...，４nの最大の遅延とそれぞれ一致するように調整される。
【００７１】
一実施形態において、複数の受信チェーン５1，...，５nについての精密遅延及び初期位相を推定する工程２３は、
‐２つ以上の送受信機チェーンのうちの１つの送受信機チェーン４1に含まれる受信チェーン５1を、受信キャリブレーションモードに切り替える工程と、
‐基準キャリブレーションアンテナ１１が、キャリブレーション・パイロット信号を送信する工程と、
‐複数の受信チェーン５1，...，５nが、基準キャリブレーションアンテナ１１から送信されたキャリブレーション・パイロット信号を、同期的に受信する工程と、
‐複数の送受信機チェーン４1，...，４nの全ての受信チェーン５1，...，５nについての精密遅延及び初期位相を、複数の送受信機チェーンの位相‐周波数特性に基づいて同時に推定する工程２３と、
を含んでもよい。
【００７２】
サブキャリアｋの位相は、線形に増加または減少し、これは、任意の特定の遅延の下でサブキャリア・インデックスｋの増加とともに表れる。複数の送受信機チェーンの精密遅延及び初期位相は、そのような位相‐周波数特性（位相対サブキャリア）によって推定されうる。
【００７３】
一実施形態において、複数の送信チェーン６1，...，６nについての精密遅延及び初期位相を推定する工程２３は、
‐アンテナキャリブレーション制御部１０によって、２つ以上の送受信機チェーン４1，...，４nのうちの１つの送受信機チェーンに含まれる送信チェーン６1，...，６nを、送信キャリブレーションモードに切り替える工程と、
‐複数の送信チェーン６1，...，６nが、個別の特定のサブキャリアでキャリブレーション・パイロット信号を送信する工程と、
‐基準キャリブレーションアンテナ１１が、複数の送信チェーン６1，...，６nから送信されたキャリブレーション・パイロット信号を受信する工程と、
‐複数の送信チェーン６1，...，６nについての精密遅延及び初期位相を、複数の送信チェーンの位相‐周波数特性に基づいて推定する工程と、
を含む。
【００７４】
一実施形態において、複数の受信チェーン５1，...，５nまたは複数の送信チェーン６1，...，６nについての精密遅延及び初期位相を推定する工程２３は、推定された粗受信遅延の差分及び推定された粗送信遅延の差分の調整後の残留遅延をΔtとして、
‐サブキャリアｋの位相
0005869682.tif 000043
を、
0005869682.tif 000044
によって決定する工程と、ここで、Ｍは、帯域幅全体Ｎのサブバンドの数であり、ａは、アンテナインデックスを表し、初期位相を
0005869682.tif 000045
として、
0005869682.tif 000046
は
0005869682.tif 000047
であり、
‐サブキャリアの位相
0005869682.tif 000048
の最小二乗多項式線形フィット基準により、精密遅延Δｔest,aと、初期位相
0005869682.tif 000049
とを、
0005869682.tif 000050
0005869682.tif 000051
に従って推定する工程と、ここで、Ｋは、参照用の複数のサブキャリアのセットであり、Ｌは、当該セットの長さであり、Ｋは、サブキャリア・インデックスｋの増加とともに
0005869682.tif 000052
が単調に増加または減少する場合の、複数のサブキャリアの全体のセットのうちの一部分であり、
‐中間周波数サンプリングレートをＭ・Ｔsとして、
0005869682.tif 000053
に丸められる遅延によって、中間周波数タイミングを調整する工程と、
‐次式
0005869682.tif 000054
によって定義される精密遅延Δｔres,aと、初期位相
0005869682.tif 000055
とを、サブキャリアｋにおいて
0005869682.tif 000056
によってそれぞれ補償する工程と、を含む。
【００７５】
このように、最小二乗多項式フィッティングによって部分遅延（fractional delay）が推定され、これによりキャリブレーション遅延精度が大幅に改善される。アンテナ装置１は、そのＩＦタイミングを、全アンテナの送信無線信号及び受信ＢＢＵ信号ができるだけ一致することが確実になるように調整する。ＢＢＵ１３は、残留位相差を補償しうる。
【００７６】
一実施形態において、それぞれの送受信機チェーン４1，...，４nの振幅‐周波数特性に基づく振幅キャリブレーションは、
‐受信信号ｒa(ｔ)を周波数領域に変換し、特定のアンテナａの有効サブキャリアｒa(ｋ)を取り出す工程と、ここで、システム帯域幅が、Ｎ1個のサブバンドに分割され、各サブバンドが、Ｍ1個のサブキャリアを含み、各サブバンドが、当該Ｍ1個のサブキャリアのうちで、ｎ個の送受信機チェーン４1，...，４nのそれぞれからのパイロット信号がマッピングされたＮ個のサブキャリアを有し、残りの（Ｍ1−Ｎ）個のサブキャリアが、雑音の推定のために確保され、
‐特定のアンテナａについての周波数領域におけるチャネル推定Ｈa(ｋ)を、最小二乗誤差基準に基づいて、アンテナａについての平均電力をＰaverage,a、雑音電力をＰnoise,aとして、
0005869682.tif 000057
0005869682.tif 000058
に従って実行する工程と、
‐チャネル推定値Ｈa(ｋ)を時間領域ｈa(ｎ)に変換することによって、雑音除去後のｈ'(ｎ)
0005869682.tif 000059
0005869682.tif 000060
を取得する工程と、ここで、Ｔthresholdは、受信信号から有効な信号を選択するための閾値であり、
‐振幅補償係数Ａ'comp,aを
0005869682.tif 000061
に従って計算する工程と、
‐システム帯域幅についての振幅補償係数Ａcomp,a(ｋ)を、
0005869682.tif 000062
として取得するために、時間領域補間と等価である離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を実行する工程と、を含む。
【００７７】
上記実施形態の変形例では、送受信機チェーン６1，...，６nの電力差を除去するために、ベースバンド信号がＡcomp,aによって増幅される。
【００７８】
一実施形態において、方法２０は、周期的キャリブレーション・コマンドを受信する工程と、精密遅延及び初期位相を再計算する工程と、任意の特定のアンテナ７1，...，７nについて、精密遅延及び初期位相を再補償する工程と、を含む。
【００７９】
一実施形態において、キャリブレーション・パイロット信号は、ＯＦＤＭシンボル用のプレ・サイクリックプレフィックス及びポスト・サイクリックプレフィックスを挿入することによって作成され、それによりガード期間スロットにおいて送信される。送信及び受信キャリブレーションは、それぞれ、１つのハーフ・フレームにおいて終了されうる。
【００８０】
図６は、一実施形態に係る処理装置を示す。処理装置３０は、上記のようなアンテナ装置１のキャリブレーション用に構成される。処理装置３０は、入力デバイス４０及び出力デバイス４１を備える。処理装置３０は、これまでに説明したような方法及びアルゴリズムを実行するよう構成される。
【００８１】
具体的には、処理装置３０は、粗受信遅延部３１及び粗送信遅延部３２によって、複数の受信チェーン５1，...，５nについての粗受信遅延と、複数の送信チェーン６1，...，６nについての粗送信遅延とをそれぞれ推定するよう構成される。粗受信遅延部３１及び粗送信遅延部３２は、ドット積、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）及びピークのサーチを実行するための回路を備えうる。
【００８２】
処理装置３０は、更に、第１タイミング部３３によって、推定された粗受信遅延に基づいて、複数の受信チェーン５1，...，５nが最大の粗受信遅延差と一致するように、当該複数の受信チェーン５1，...，５nのタイミングを調整するとともに、推定された粗送信遅延に基づいて、複数の送信チェーン６1，...，６nが最大の粗送信遅延差と一致するように、当該複数の送信チェーン６1，...，６nのタイミングを調整するよう構成される。第１タイミング部３３は、最大遅延の計算、当該最大遅延に対する遅延差の計算、及びＩＦタイミングの補償を実行するための回路を備えうる。
【００８３】
処理装置３０は、更に、精密遅延及び初期位相部３４によって、複数の受信チェーン５1，...，５n及び複数の送信チェーン６1，...，６nについての精密遅延及び初期位相を、それらの位相‐周波数特性に基づいて推定するよう構成される。精密遅延及び初期位相部３４は、サブキャリア位相の計算、精密遅延の推定、及び初期位相の推定を実行するための回路を備えうる。
【００８４】
処理装置３０は、更に、第２タイミング部３５によって、推定された精密遅延に基づいて、アンテナ装置１の中間周波数タイミングを調整するよう構成される。第２タイミング部３５は、遅延差の計算及びＩＦタイミングの補償を実行するための回路を備えうる。
【００８５】
処理装置３０は、更に、第１補償部３６によって、ベースバンド周波数領域信号において初期位相及び残留遅延を補償するよう構成される。第１補償部３６は、残留遅延の計算、及びサブキャリア位相シフト補償の計算を実行するための回路を備えうる。
【００８６】
処理装置３０は、更に、推定部３７によって、複数の送受信機チェーン４1，...，４nの振幅‐周波数特性を推定するよう構成される。推定部３７は、ＦＦＴモジュール、ゼロ・パディング部、及びベクトル乗算部または演算を実行するための他の回路を備えうる。
【００８７】
処理装置３０は、更に、第２補償部３８によって、ベースバンド周波数領域信号において、推定された振幅‐周波数特性を補償するよう構成される。第２補償部３８は、ベクトル除算及びベクトル乗算を実行するための回路を備えうる。
【００８８】
図６及びその説明から、入力デバイス４０は、粗送信遅延部３２、粗受信遅延部３１、推定部３７及び精密遅延及び初期位相部３４に対する入力を提供することがわかる。出力デバイス４１は、第１タイミング部３３、第１補償部３６、第２保証部３８及び第２タイミング部３５から出力されるデータを受信する。更に、粗送信遅延部３２からの出力及び粗受信遅延部３１からの出力は、第１タイミング部３３に入力され、推定部３７の出力は、第２補償部３８に入力され、精密遅延及び初期位相部３４の出力は、第２タイミング部３５及び第１補償部３６に入力される。なお、機能によって分離したユニットとして図示されているが、実際の実装は、図示されているものと異なっていてもよい。
【００８９】
種々のユニットの上記機能及びステップは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの任意の組み合わせで実現されうる。例えば、タイミング部は、ソフトウェア、ハードウェアコンポーネント、またはそれらの組み合わせによって実現されうる。これは、説明した全てのユニットについて当てはまる。具体例としては、例えば、粗遅延調整部は、ＲＲＵ（ハードウェア）内のフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）によって実現されうる。
【００９０】
図６を更に参照すると、本発明は、処理装置３０用のコンピュータプログラム４２を包含する。処理装置３０において実行された場合に、上述の方法を処理装置３０に実行させるコンピュータプログラムコードを含む。
【００９１】
具体的には、コンピュータプログラム４２は、アンテナ装置１のキャリブレーションのための処理装置３０において使用されうる。既に説明したように、アンテナ装置１は、アンテナアレイ７と、２つ以上の送受信機チェーン４1，...，４nと、を備え、各送受信機チェーン４1，...，４nは、受信チェーン５1，...，５nと、送信チェーン６1，...，６nと、アンテナエレメント７1，...，７nと、を備える。２つ以上の送受信機チェーン４1，...，４nのうちの１つの送受信機チェーン４1は、アンテナキャリブレーション制御部１０と、基準キャリブレーションアンテナ１１と、を更に備える。アンテナキャリブレーション制御部１０は、送受信機チェーン４1を、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成される。コンピュータプログラム４２は、処理装置３０において実行された場合に、複数の受信チェーン５1，...，５nについての粗受信遅延と、複数の送信チェーン６1，...，６nについての粗送信遅延とを推定する工程と、推定された粗受信遅延に基づいて、複数の受信チェーン５1，...，５nが最大の粗受信遅延差と一致するように、当該複数の受信チェーン５1，...，５nのタイミングを調整するとともに、推定された粗送信遅延に基づいて、複数の送信チェーン６1，...，６nが最大の粗送信遅延差と一致するように、当該複数の送信チェーン６1，...，６nのタイミングを調整する工程と、複数の受信チェーン５1，...，５n及び複数の送信チェーン６1，...，６nについての精密遅延及び初期位相を、それらの位相‐周波数特性に基づいて推定する工程と、推定された精密遅延に基づいて、アンテナ装置１の中間周波数タイミングを調整する工程と、ベースバンド周波数領域信号において初期位相及び残留遅延を補償する工程と、複数の送受信機チェーン４1，...，４nの振幅‐周波数特性を推定する工程と、ベースバンド周波数領域信号において、推定された位相‐周波数特性を補償する工程と、を処理装置３０に実行させるコンピュータプログラムコードを含む。
【００９２】
コンピュータプログラム４２と、コンピュータプログラム４２が格納される、コンピュータで読み取り可能な手段と、を含むコンピュータプログラム製品４３も提供される。コンピュータプログラム製品４３は、読み書きメモリ（ＲＡＭ）または読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）の任意の組み合わせであってもよい。コンピュータプログラム製品４３は、例えば、磁気メモリ、光学メモリまたは固体メモリの単体または組み合わせでありうる永続性記憶装置であってもよい。
【００９３】
図１を再び参照すると、本発明は、アンテナアレイ７のキャリブレーションのための、上述のアンテナ装置１も包含する。アンテナ装置１は、２つ以上の送受信機チェーン４1，...，４nを備え、各送受信機チェーン４1，...，４nは、受信チェーン５1，...，５nと、送信チェーン６1，...，６nと、を備える。２つ以上の送受信機チェーン４1，...，４nのうちの１つの送受信機チェーン４1は、アンテナキャリブレーション制御部１０と、基準キャリブレーションアンテナ１１と、を備える。アンテナキャリブレーション制御部１０は、送受信機チェーン４1を、キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成される。
【００９４】
送受信機チェーン４1に含まれる受信チェーン５1及び送信チェーン４1を異なるモード間で切り替えるために、アンテナキャリブレーション制御部１０は、いくつかのスイッチを備えうる。一実施形態では、送受信機チェーン４1を、オペレーションモード、送信キャリブレーションモード、及び受信キャリブレーションモードの間で切り替えるよう構成された、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、及び第３スイッチＳＷ３が設けられる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は、それぞれ、２つのポジションのうちの１つを取ることができ、即ち、それらのスイッチは、それら２つのポジション間で切り替え可能である。
【００９５】
第１スイッチＳＷ１は、送受信機チェーン４1に含まれる送信チェーン６1及び受信チェーン５1を基準キャリブレーションアンテナ１１に接続するよう構成される。即ち、第１スイッチＳＷ１が第１ポジションにある場合には、送信チェーン６1は基準キャリブレーションアンテナ１１に接続され、第１スイッチＳＷ１が第２ポジションにある場合には、受信チェーン５1が基準キャリブレーションアンテナ１１に接続される。
【００９６】
第２スイッチＳＷ２は、送信チェーン６1を、送信キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成される。第２スイッチＳＷ２が第１ポジションにある場合には、送信チェーン６1は通常オペレーションモードである。第２スイッチＳＷ２が第２ポジションにある場合には、送信チェーン６1は送信キャリブレーションモードである。
【００９７】
第３スイッチＳＷ３は、受信チェーン５1を、受信キャリブレーションモードとオペレーションモードとの間で切り替えるよう構成される。第３スイッチＳＷ３が第１ポジションにある場合には、受信チェーン５1は通常オペレーションモードである。第３スイッチＳＷ３が第２ポジションにある場合には、受信チェーン５1は受信キャリブレーションモードである。
【００９８】
送信チェーン６1は、第２スイッチＳＷ２及び第１スイッチＳＷ１によって、（送受信機チェーン４1に含まれる）アンテナアレイ７のアンテナエレメント７1に接続されうる。その際、送信チェーン６1はオペレーションモードである。送信チェーン６1は、第２スイッチＳＷ２及び第１スイッチＳＷ１によって、基準キャリブレーションアンテナ（11）に接続されうる。その際、送信チェーン６1は送信キャリブレーションモードである。
【００９９】
受信チェーン５1は、第３スイッチＳＷ３及び第１スイッチＳＷ１によって、（送受信機チェーン４1に含まれる）アンテナアレイ７のアンテナエレメント７1に接続されうる。その際、受信チェーン５1はオペレーションモードである。受信チェーン５1は、第３スイッチＳＷ３及び第１スイッチＳＷ１によって、基準キャリブレーションアンテナ（11）に接続されうる。その際、受信チェーン５1は受信キャリブレーションモードである。
【０１００】
以下では、効果及び特徴についてあらためて述べる。
【０１０１】
粗遅延は、受信信号とローカルＺＣ系列の相関によって推定され、これにより、ＢＢＵ ＤＳＰ負荷なしでＤＳＰのコプロセッサが多重化される。全てのアンテナ粗遅延は、循環シフトＺＣ系列によって一緒に推定される。アンテナ振幅キャリブレーションは、時間領域雑音除去の後にＤＦＴ補間によって容易に行われる。
【０１０２】
最小二乗多項式フィッティングによって部分遅延が推定され、これによりキャリブレーション遅延精度が大幅に改善される。ＲＲＵは、そのＩＦタイミングを、全アンテナの送信無線信号及び受信ＢＢＵ信号ができるだけ一致することが確実になるように調整する。ＢＢＵは、残留位相差を補償する。
【０１０３】
本方法は、広帯域システムのための複数のサブバンドのキャリブレーションを同時にサポートする。また、全サブバンドについての群遅延が一緒に検出されうる。
【０１０４】
本方法は、より少ないＤＳＰ負荷及びより良好なキャリブレーション性能とともに実現される。送信及び受信キャリブレーションは、それぞれ、１つのハーフ・フレームにおいて終了される。
【図１】
0005869682.tif 000087
【図２】
0005869682.tif 000088
【図３】
0005869682.tif 000089
【図４】
0005869682.tif 000090
【図５】
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【図６】
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