(57)【要約】【目的】  RFスイッチで切り替える信号数を少なくしたキャリブレーション装置を提供する。【構成】  アレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、キャリブレーション信号生成部６２はキャリブレーション信号を発生して主信号に合成する。RFスイッチ６３は、第1のアンテナ素子A5を介して他のアンテナ素子A0〜A4から放射された信号と、第２のアンテナ素子A0を介して他のアンテナ素子A1〜A5から放射された信号を交互に無線受信部に入力して復調させる。キャリブレーション抽出部６５は該復調信号からキャリブレーション信号を抽出し、ウエイト生成部６６はこの抽出したキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算して移相器５３に設定する。【選択図】        図１
2006279668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する信号合成部、
第1のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力され、第２のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力され、各入力信号を切り替えて出力するRFスイッチ、
RFスイッチで切り換えられた信号を復調する受信部、
復調信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
各アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項２】
同一の信号を送信する第１、第２の送信部を備え、第１、第２送信部のアレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相をそれぞれ校正する送信ダイバーシチ無線装置におけるキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
第１、第２送信部の各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する信号合成部、
第１送信部の１つのアンテナ素子を介して第２送信部の全アンテナ素子から放射された信号を入力され、第２の送信部の１つのアンテナ素子を介して第１の送信部の全アンテナ素子から放射された信号を入力され、各入力信号を切り替えて出力するRFスイッチ、
RFスイッチで切り換えられた信号を復調する受信部、
復調信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて第１送信部の各アンテナ素子に入力する主信号の位相ならびに第２送信部の各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトをそれぞれ計算するウエイト生成部、
第１、第２送信部の各アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項３】
アレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する信号合成部、
第1のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力されて復調する第１の受信部、
第２のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力されて復調する第２の受信部、
第１、第２の受信部で復調された復調信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
各アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項４】
アレイアンテナの各アンテナ素子が受信した主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
キャリブレーション信号を無線で送信する無線送信部、
該無線送信部から出力する無線信号を切り替えて第１、第２のアンテナ素子に入力するRFスイッチ、
各アンテナ素子が受信する信号がそれぞれ入力される無線受信部、
各無線受信部の受信信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出したキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子で受信した主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
各アンテナ素子で受信した主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項５】
アレイアンテナの各アンテナ素子が受信した主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
キャリブレーション信号を第１のアンテナから送信する第１の無線送信部、
キャリブレーション信号を第２のアンテナから送信する第２の無線送信部、
各アンテナ素子が受信する信号がそれぞれ入力される無線受信部、
各無線受信部の受信信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出したキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子で受信した主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
各アンテナ素子で受信した主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はキャリブレーション装置に係わり、特に、アレーアンテナのアンテナ端における位相を揃えるキャリブレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代移動通信システムとして、DS-CDMA技術を用いたデジタルセルラー無線通信システムの開発が進められている。CDMA方式は、符号によりチャネルを割り当てて同時に通信を行う方式であるが、同時に通信を行っている他チャネルからの信号が干渉し、結果として同時通話可能なチャネル数、すなわちチャネル容量が制限される。このチャネル容量を増加するために、干渉を抑制する技術が有効である。
アダプティブアレーアンテナは、環境に応じて適応的に、希望ユーザにはビームを形成し、一方、大きな干渉源となるユーザにはヌル点を形成するものであり、チャネル容量の増加を可能とする技術である。すなわち、希望ユーザの方向にビームを形成し、大きな干渉源となるユーザの方向にはヌル点を向けることで、希望ユーザからは感度よく電波を受信し、大きな干渉源からは電波を受信しないようにすることができる。これにより、干渉量を減らすことができ、その結果、チャネル容量を増やすことができる。
ところで、アダプティブアレーアンテナは、アンテナ端での位相差を用いてビームを生成している。このため、各アンテナの無線部における位相変動が個々に異なると、ビームパターンを正しく制御することが不可能になる。そこで、ビームパターンを正しく制御するために、異なる位相変動に起因する各アンテナ端での位相差を補正する必要がある。この位相差の補正手段は、キャリブレーション信号を多重化して、その多重化された信号の位相差を検出して補正する(たとえば特許文献１参照)。
【０００３】
図１４は該文献に記述されている従来のキャリブレーション機能を備えた送信装置の構成図で、キャリブレーション機能により直線配列のアレーアンテナを構成するアンテナ素子１−１〜１−６から放射される信号の位相特性及び振幅特性を揃える。このため、送信装置は、校正信号（キャリブレーション信号）を生成する校正信号発生器４、校正信号をユーザ多重信号(主信号)に加算するための加算器５、隣接するアンテナ素子から電磁的に結合した信号を取り出すためのサーキュレータ６、サーキュレータ６から取り出された信号を受信する受信機７、受信機７の入力信号を切り替えるＲＦスイッチ８、受信機７の出力から校正信号を検出して校正係数を計算する校正係数計算部９、校正係数計算部９で計算された校正係数を主信号に乗算する乗算器１０、直線アレーアンテナの両端のアンテナ素子１−１、１−６に隣接するアンテナ素子１−２，１−５から電磁的に結合した信号を合成する電力合成器１１、複数のユーザ信号を多重するユーザ信号多重部１２、ユーザ(移動局)が存在する方向にピークが向くように各アレイアンテナ素子１−１〜１−６に入力する信号の位相・振幅を独立に制御して送信ビームパターンを形成するビームフォーマ１３を備えており、校正信号発生器４から発生する校正信号C1〜C6は相関の無い直交信号となっており、受信機７で各校正信号を独立に取り出すことができるようになっている。
アンテナ素子１−１と１−３より送信された校正信号C1,C3はアンテナ素子間の電磁結合によりアンテナ素子１−２で受信される。受信された信号C1,C3はサーキュレータ６により取り出されRFスイッチ８のP1ポートに入力される。同様にしてP2ポートにはC2,C4が、P3ポートにはC3,C5が、P4にはC4,C6が、P5にはC2,C5が入力される。
RFスイッチ８を順番に切り替えて、P1〜P5ポートの入力信号を受信機７で復調してベースバンド信号に変換し、校正係数計算部９は各校正信号Ｃ１〜Ｃ６の位相を測定し、これら全信号Ｃ１〜Ｃの位相を揃えるための校正係数を求める。Ｃ１〜Ｃ６は等位相で送信機３に入力されるので、測定された信号Ｃ１〜Ｃ６の位相は送信機３、アンテナ素子１及びケーブルの位相特性のばらつきを示す。従って、これらの測定値から求めた校正係数を乗算部１０で入力信号に乗算することにより各送信系の位相特性を揃えることができる。
【特許文献１】特開２００３−２１８６２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、すべてのアンテナ素子が、隣接アンテナ素子から放射されるキャリブレーション信号を電磁的に受信する必要がある。このため、従来は、RFスイッチを用いて、アンテナ素子を切り換えて無線受信部に信号を入力する構成をとっている。しかし、RFスイッチはアンテナ素子数をNとすると、（N−１）個の信号を切り替える必要がある。RFスイッチは切り替える信号数が多くなるほど高価になるため、従来技術の構成は高価なRFスイッチを必要とする問題があった。
本発明の目的は、RFスイッチで切り替える信号数を少なくした構成、あるいはRFスイッチを使用しない構成のキャリブレーション装置を提供することである。
本発明の別の目的はダウンリンク及びアップリンクとも、RFスイッチで切り替える信号数を少なくした構成、あるいはRFスイッチを使用しない構成のキャリブレーション装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１のキャリブレーション装置は、アレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相を校正するキャリブレーション装置であり、キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する信号合成部、第1のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力され、第２のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力され、各入力信号を切り替えて出力するRFスイッチ、RFスイッチで切り換えられた信号を復調する受信部、復調信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、該アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器を備えている。ウエイト生成部は、各アンテナ素子から受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ素子間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算することにより、送信時にビームフォーマから各アンテナ素子に入力する主信号の位相を希望通りに正しく制御することができる。
本発明の第２のキャリブレーション装置は、同一の信号を送信する第１、第２の送信部を備え、第１、第２送信部のアレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相をそれぞれ校正する送信ダイバーシチ無線装置におけるキャリブレーション装置であり、キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、第１、第２送信部の各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する信号合成部、第１送信部の１つのアンテナ素子を介して第２送信部の全アンテナ素子から放射された信号を入力され、第２の送信部の１つのアンテナ素子を介して第１の送信部の全アンテナ素子から放射された信号を入力され、各入力信号を切り替えて出力するRFスイッチ、RFスイッチで切り換えられた信号を復調する受信部、復調信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて第１送信部の各アンテナ素子に入力する主信号の位相ならびに第２送信部の各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトをそれぞれ計算するウエイト生成部、第１、第２送信部の各アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器を備えている。ウエイト生成部は、各アンテナ素子から受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ素子間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算することにより、送信時にビームフォーマから各アンテナ素子に入力する主信号の位相を希望通りに正しく制御することができる。
本発明の第３のキャリブレーション装置は、アレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相を校正するキャリブレーション装置であり、キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する信号合成部、第1のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力されて復調する第１の受信部、第２のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力されて復調する第２の受信部、第１、第２の受信部で復調された復調信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、各アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器を備えている。ウエイト生成部は、各アンテナ素子から受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ素子間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算することにより、送信時にビームフォーマから各アンテナ素子に入力する主信号の位相を希望通りに正しく制御することができる。
本発明の第４のキャリブレーション装置は、アレイアンテナの各アンテナ素子が受信した主信号の位相を校正するキャリブレーション装置であり、キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、キャリブレーション信号を無線で送信する無線送信部、該無線送信部から出力する無線信号を切り替えて第１、第２のアンテナ素子に入力するRFスイッチ、各アンテナ素子が受信する信号を入力される無線受信部、各無線受信部の入力信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、抽出したキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子で受信した主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、各アンテナ素子で受信した主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器を備えている。ウエイト生成部は、各アンテナ素子において受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ素子間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算することにより、受信時にアンテナ素子からビームフォーマに入力する主信号の位相を揃えることができる。
本発明の第５のキャリブレーション装置は、アレイアンテナの各アンテナ素子が受信した主信号の位相を校正するキャリブレーション装置であり、キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、キャリブレーション信号を第１のアンテナから送信する第１の無線送信部、キャリブレーション信号を第２のアンテナから送信する第２の無線送信部、各アンテナ素子が受信する信号を入力される無線受信部、各無線受信部の受信信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、抽出したキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子で受信した主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、各アンテナ素子で受信した主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器を備えている。ウエイト生成部は、各アンテナ素子において受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ素子間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算することにより、受信時にアンテナ素子からビームフォーマに入力する主信号の位相を揃えることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、送信時にアレイアンテナのアンテナ素子数に関係なくRFスイッチで切り替える信号数を２つにでき、RFスイッチのコストを下げることができる。また、受信時にアレイアンテナのアンテナ素子数に関係なくRFスイッチで切り替える信号数を２つにでき、RFスイッチのコストを下げることができる。
本発明によれば、高価なRFスイッチを使用しないキャリブレーション装置を提供することができる。
本発明によれば、送信ダイバーシチ構成、あるいは受信ダイバーシチ構成の無線装置であっても、RFスイッチで切り替える信号数を２つにでき、RFスイッチのコストを下げることができる。
本発明によれば、主信号とキャリブレーション信号の合成信号の送信時に各アンテナ素子から受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ素子間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算することにより、ビームフォーマから各アンテナ素子に入力する主信号の位相を希望通りに正しく制御することができる。
また、本発明によれば、主信号とキャリブレーション信号の合成信号の受信時に各アンテナ素子から受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ素子間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算することにより、アンテナ素子からビームフォーマに入力する主信号の位相を揃えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明はアレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相を校正するキャリブレーション装置である。このキャリブレーション装置において、キャリブレーション信号生成部はキャリブレーション信号を発生し、信号合成部はビームフォーマから出力された各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する。RFスイッチは、第1のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号と、第２のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力され、各入力信号を切り替えて次段の受信部に入力する。受信部は入力された無線信号を復調し、キャリブレーション信号抽出部は復調信号からキャリブレーション信号を抽出し、ウエイト生成部はこの抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算する。移相器は各アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する。ウエイト生成部は、具体的には、各アンテナ素子から受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ素子間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算する。これにより、送信時にビームフォーマから各アンテナ素子に入力する主信号の位相を揃えることができる。
【実施例１】
【０００８】
図１は第1実施例のキャリブレーション装置を備えた無線送信装置の要部構成図である。
図示しない方向推定部は移動局から送信された信号を受信して移動局の方向を推定する。  ビームフォーマ５１1〜５１nは移動局(ユーザ)１〜nが存在する方向にピークが向くようにアレイアンテナ５０の各アンテナ素子A0〜A5に入力する信号の位相・振幅を独立に制御して送信ビームパターンを形成する。信号合成部５２はビームフォーマ５１1〜５１nから入力する信号をユーザに割り当てた拡散コードでそれぞれ拡散すると共に、アンテナ素子毎に各ユーザの信号を合成して出力する。アンテナ素子対応に設けられた移相器５３0〜５３5は後述するキャリブレーション用のウエイトを信号合成部５２から出力する送信信号(主信号という)に乗算し、加算器５４0〜５４5を介して無線送信部５５0〜５５5に入力する。無線送信部５５0〜５５5は移相器５３0〜５３5から出力するベースバンド信号である主信号の周波数を無線周波数にアップコンバートした後、増幅してアンテナ素子A0〜A5から送信する。これにより、各ユーザ１〜n宛の主信号電波はそれぞれユーザ１〜nの移動局にピークが向くように送信される。
【０００９】
一方、位相キャリブレーションを行うには、キャリブレーション制御部６１よりキャリブレーション信号生成部６２、RFスイッチ６３、キャリブレーション信号抽出部６５、ウエイト生成部６６にキャリブレーション開始を指示する。キャリブレーション信号生成部６２はキャリブレーション開始指示に基づいてキャリブレーション信号C0〜C4を発生する。加算器５４0〜５４4は移相器５３0〜５３4の主信号にキャリブレーション信号C0〜C4を合成し、無線送信部５５0〜５５4は加算器５４0〜５４4から出力する合成信号の周波数を無線周波数にアップコンバートした後、増幅してアンテナ素子A0〜A4から送信する。
アンテナ素子A5は他のアンテナ素子A0〜A4から放射される信号を電磁的に受信し、受信信号を、サーキュレータCIR5を介してRFスイッチ６３に入力する。RFスイッチ６３はアンテナ素子A5が受信した信号を無線受信部６４に入力する。無線受信部６４は受信信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部６５に入力する。キャリブレーション信号抽出部６５は復調信号よりアンテナ素子A0〜A4から放射されたキャリブレーション信号C0〜C4を抽出してウエイト生成部６６に入力する。ウエイト生成部６６は後述する方法でキャリブレーション信号C0〜C4の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相差にするウエイト係数W0〜W4を計算する。
【００１０】
ついで、キャリブレーション信号生成部６２はキャリブレーション信号C1〜C5を発生する。加算器５４1〜５４5は移相器５３1〜５３5の主信号にキャリブレーション信号C1〜C5を合成し、無線送信部５５1〜５５5は加算器５４1〜５４5から出力する合成信号の周波数を無線周波数にアップコンバートした後、増幅してアンテナ素子A1〜A5から送信する。
アンテナ素子A0は他のアンテナ素子A1〜A5から放射される信号を電磁的に受信し、受信信号を、サーキュレータCIR0を介してRFスイッチ６３に入力する。RFスイッチ６３はアンテナ素子A0が受信した信号を無線受信部６４に入力する。無線受信部６４は受信信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部６５に入力する。キャリブレーション信号抽出部６５は復調信号よりアンテナ素子A4〜A5から放射されたキャリブレーション信号C4〜C5を抽出してウエイト生成部６６に入力する。ウエイト生成部６６はキャリブレーション信号C4〜C5の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相差にするウエイト係数W5を計算する。以上により、アンテナ端でキャリブレーション信号C0〜C5の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相差にするウエイト係数W0〜W5が求まり、ウエイト生成部６６はこれらウエイト係数W0〜W5を移相器５３0〜５３5に入力する。移相器５３0〜５３5は該ウエイト係数W0〜W5を信号合成部５２から出力する主信号に乗算する。これにより、アンテナ端におけるキャリブレーション信号C0〜C5の位相差がアンテナ素子間隔から求まる位相差になる。
【００１１】
・位相差検出方法
図２は図1の一部を示す位相差検出方法の説明図である。
まず、アンテナ素子A0〜A4からキャリブレーション信号C0〜C4を放射し(図2の点線参照)、アンテナ素子5で受信する。ただし、
アンテナ素子A0-A1の間隔：ｄ01
アンテナ素子A0-A2の間隔：ｄ02
アンテナ素子A0-A3の間隔：ｄ03
アンテナ素子A0-A4の間隔：ｄ04
アンテナ素子A0-A5の間隔：ｄ05
アンテナ素子A1-A2の間隔：ｄ12
アンテナ素子A2-A3の間隔：ｄ23
アンテナ素子A3-A4の間隔：ｄ34
アンテナ素子A4-A5の間隔：ｄ45
とする。また、
アンテナ素子A0のキャリブレーション信号位相をψ0
アンテナ素子A1のキャリブレーション信号位相をψ1
アンテナ素子A2のキャリブレーション信号位相をψ2
アンテナ素子A3のキャリブレーション信号位相をψ3
アンテナ素子A4のキャリブレーション信号位相をψ4
アンテナ素子A5の受信位相をφ5
とする。
このとき、アンテナ素子A5において受信した各アンテナ素子からのキャリブレーション信号の位相は下式で表される。λは波長である
アンテナ素子A0からのキャリブレーション信号の位相：θ05＝ψ0−２πｄ05/λ＋φ5
アンテナ素子A1からのキャリブレーション信号の位相：θ15＝ψ1−２πｄ15/λ＋φ5
アンテナ素子A2からのキャリブレーション信号の位相：θ25＝ψ2−２πｄ25/λ＋φ5
アンテナ素子A3からのキャリブレーション信号の位相：θ35＝ψ3−２πｄ35/λ＋φ5
アンテナ素子A4からのキャリブレーション信号の位相：θ45＝ψ4−２πｄ45/λ＋φ5
となる。一例として隣接するアンテナ素子間の位相差を求める。上式より各アンテナ素子からのキャリブレーション信号の差を求めると、
θ15−θ05＝ψ1−ψ0＋２πｄ01/λ    (1)
θ25−θ15＝ψ2−ψ1＋２πｄ12/λ    (2)
θ35−θ25＝ψ3−ψ2＋２πｄ23/λ    (3)
θ45−θ35＝ψ4−ψ3＋２πｄ34/λ    (4)
となる。なお。(1)式はアンテナ素子A0−A1間の位相差、(2)式はアンテナ素子A1−A2間の位相差、(3)式はアンテナ素子A2−A3間の位相差、(4)式はアンテナ素子A3−A4間の位相差である。ここで、アンテナ素子間隔は既知であり、また、ψ0を基準とすることにより、各アンテナ素子のキャリブレーション信号の位相差が求まる。
同様に、アンテナ素子A4とアンテナ素子A5からキャリブレーション信号を放射し、アンテナ素子A0で受信し、キャリブレーション信号の位相差を求めることによりアンテナ素子A4及びアンテナ素子A5の間のキャリブレーション信号の位相差を次式
θ40−θ50＝ψ4−ψ5＋２πｄ45/λ    (5)
により求めることができる。
ウエイト生成部６６はψ0を基準にして(1)〜(5)式より位相差を求め、各位相差が＋２πｄxx/λとなるようにするウエイト係数W0〜W5を計算して移相器５３0〜５３5に入力する。
第１実施例によれば移動局への送信時にアレイアンテナのアンテナ素子数に関係なくRFスイッチで切り替える信号数を２つにでき、RFスイッチのコストを下げることができる。また、第１実施例によれば、主信号とキャリブレーション信号の合成信号の送信時に各アンテナ素子から受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算することにより、ビームフォーマから各アンテナ素子に入力する主信号の位相を揃えることができる。
【実施例２】
【００１２】
図３は第２実施例のキャリブレーション装置を備えた無線受信装置の要部構成図である。
アレイアンテナ５０の各アンテナ素子A0〜A5に入力された各移動局からの無線信号はアンテナ素子対応の無線受信部７１0〜７１5に入力する。無線受信部７１0〜７１5は無線信号をベースバンド信号に周波数変換して移相器７２0〜７２5に入力する。７２0〜７２5は後述するキャリブレーション用のウエイトW0〜W5を、無線受信部７１0〜７１5から出力する受信信号(主信号という)に乗算し、信号分配器７３に入力する。信号分配器７３は移相器７２0〜７２5から入力する信号をユーザに割り当てた拡散コードでそれぞれ逆拡散すると共に、ユーザ毎に分離して各ユーザのビームフォーマ７４1〜７４nに入力する。各ビームフォーマ７４1〜７４nは移動局(ユーザ１〜n)が存在する方向から電波を受信するようにアレイアンテナ５０の各アンテナ素子A0〜A5から入力する信号の位相・振幅を独立に制御して合成して出力する。
一方、位相キャリブレーションを行うには、キャリブレーション制御部８１よりキャリブレーション信号生成部８２、RFスイッチ８３、キャリブレーション信号抽出部８５、ウエイト生成部８６にキャリブレーション開始を指示する。
キャリブレーション信号生成部８２はキャリブレーション開始指示に基づいてキャリブレーション信号Cを発生して無線送信部８４に入力する。無線送信部８４はキャリブレーション信号の周波数をアップコンバートして無線信号にしてRFスイッチ８３に入力する。RFスイッチ８３は最初はサーキュラCIR5を介してアンテナ素子A5より無線でキャリブレーション信号を送信する。他のアンテナ素子A0〜A4はアンテナ素子A5から放射された無線のキャリブレーション信号を受信して無線受信部７１0〜７１4に入力する。無線受信部７１0〜７１4は無線信号をベースバンドのキャリブレーション信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部８５に入力する。キャリブレーション信号抽出部８５は復調信号よりアンテナ素子A0〜A4が受信したキャリブレーション信号C0〜C4を抽出してウエイト生成部８６に入力する。ウエイト生成部８６は後述する方法でキャリブレーション信号C0〜C4の位相差がアンテナ素子間隔から求まる位相にするウエイト係数W0〜W４を計算する。
ウエイト係数W0〜W４の計算が終了すれば、RFスイッチ８３は次にキャリブレーション信号CをサーキュラCIR0を介してアンテナ素子A0より無線で送信する。他のアンテナ素子A1〜A5はアンテナ素子A0から放射された無線のキャリブレーション信号を受信して無線受信部７１1〜７１5に入力する。無線受信部７１1〜７１5は無線信号をベースバンドのキャリブレーション信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部８５に入力する。キャリブレーション信号抽出部８５は復調信号よりアンテナ素子A4〜A5が受信したキャリブレーション信号C4〜C5を抽出してウエイト生成部８６に入力する。ウエイト生成部８６は後述する方法でキャリブレーション信号C4〜C5の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相差にするウエイト係数W5を計算する。
以上により、信号分配器７３の入力端でアンテナ素子A0〜A5が受信したキャリブレーション信号C0〜C5の位相差を零にするウエイト係数W0〜W5が求まり、ウエイト生成部８６はこれらウエイト係数W0〜W5を移相器７２0〜７２5に入力する。移相器７２0〜７２5は該ウエイト係数W0〜W5を信号分配器７３に入力する主信号に乗算する。これにより、信号分配器７３の入力端でキャリブレーション信号C0〜C5の位相差がアンテナ素子間隔から求まる位相差になる。
【００１３】
・位相差検出方法
図４は図３の一部を示す位相差検出方法の説明図である。
まず、アンテナ素子A5からキャリブレーション信号Cを放射し(図４の実線参照)、アンテナ素子A0〜A4で受信する。ただし、
アンテナ素子A0-A1の間隔：ｄ01
アンテナ素子A0-A2の間隔：ｄ02
アンテナ素子A0-A3の間隔：ｄ03
アンテナ素子A0-A4の間隔：ｄ04
アンテナ素子A0-A5の間隔：ｄ05
アンテナ素子A1-A2の間隔：ｄ12
アンテナ素子A2-A3の間隔：ｄ23
アンテナ素子A3-A4の間隔：ｄ34
アンテナ素子A4-A5の間隔：ｄ45
とする。また、
アンテナ素子A0の受信部位相をψ0
アンテナ素子A1の受信部位相をψ1
アンテナ素子A2の受信部位相をψ2
アンテナ素子A3の受信部位相をψ3
アンテナ素子A4の受信部位相をψ4
アンテナ素子A5の送信位相をφ5
とする。
このとき、各アンテナ素子で受信されてキャリブレーション信号抽出部８５に入力する各キャリブレーション信号の位相は下式で表される。λは波長である
アンテナ素子A0受信のキャリブレーション信号の位相：θ05＝ψ0−２πｄ05/λ＋φ5
アンテナ素子A1受信のキャリブレーション信号の位相：θ15＝ψ1−２πｄ15/λ＋φ5
アンテナ素子A2受信のキャリブレーション信号の位相：θ25＝ψ2−２πｄ25/λ＋φ5
アンテナ素子A3受信のキャリブレーション信号の位相：θ35＝ψ3−２πｄ35/λ＋φ5
アンテナ素子A4受信のキャリブレーション信号の位相：θ45＝ψ4−２πｄ45/λ＋φ5
となる。一例として隣接するアンテナ素子間の位相差を求める。上式より各アンテナ素子受信のキャリブレーション信号の差を求めると、
θ15−θ05＝ψ1−ψ0＋２πｄ01/λ    (6)
θ25−θ15＝ψ2−ψ1＋２πｄ12/λ    (7)
θ35−θ25＝ψ3−ψ2＋２πｄ23/λ    (8)
θ45−θ35＝ψ4−ψ3＋２πｄ34/λ    (9)
となる。なお。(6)式はアンテナ素子A0−A1間の位相差、(7)式はアンテナ素子A1−A2間の位相差、(8)式はアンテナ素子A2−A3間の位相差、(9)式はアンテナ素子A3−A4間の位相差である。ここで、アンテナ素子間隔は既知であり、また、ψ0を基準とすることにより、各アンテナ素子のキャリブレーション信号の位相差が求まる。
同様に、アンテナ素子A0から無線のキャリブレーション信号を放射し(図４点線参照)、アンテナ素子A1〜A5で受信し、アンテナ素子A4〜A5のキャリブレーション信号の位相差を求めることによりアンテナ素子A4及びアンテナ素子A5の間のキャリブレーション信号の位相差を次式
θ40−θ50＝ψ4−ψ5＋２πｄ45/λ    (10)
により求めることができる。
ウエイト生成部８６はψ0を基準にして(9)〜(10)式より位相差を求め、各位相差が２πｄxx/λとなるようにするウエイト係数W0〜W5を計算して移相器７２0〜７２5に入力する。
第２実施例によれば移動局からの受信時にアレイアンテナのアンテナ素子数に関係なくRFスイッチで切り替える信号数を２つにでき、RFスイッチのコストを下げることができる。また、第２実施例によれば、主信号とキャリブレーション信号の合成信号の受信時に各アンテナ素子から受信したキャリブレーション信号の位相が２πｄxx/λとなるようにキャリブレーションウエイトを計算することにより、アンテナ素子からビームフォーマに入力する主信号の位相を揃えることができる。
【実施例３】
【００１４】
図５は第３実施例のキャリブレーション装置を備えた無線送信装置の要部構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、RFスイッチ６３を除去し、２系統のキャリブレーション無線受信系（無線受信部６４a,キャリブレーション信号抽出部６５a：無線受信部６４ｂ、キャリブレーション信号抽出部６５b）を設けた点である。
位相キャリブレーションを行うには、キャリブレーション制御部６１よりキャリブレーション信号生成部６２、キャリブレーション信号抽出部６５a、６５b、ウエイト生成部６６にキャリブレーション開始を指示する。キャリブレーション信号生成部６２はキャリブレーション開始指示に基づいてキャリブレーション信号C0〜C4を発生する。加算器５４0〜５４4は移相器５３0〜５３4の主信号にキャリブレーション信号C0〜C4を合成し、無線送信部５５0〜５５4は加算器５４0〜５４4から出力する合成信号の周波数を無線周波数にアップコンバートした後、増幅してアンテナ素子A0〜A4から送信する。
アンテナ素子A5は他のアンテナ素子A0〜A4から放射される信号を電磁的に受信し、受信信号を、サーキュレータCIR5を介して無線受信部６４aに入力する。無線受信部６４aは受信信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部６５aに入力する。キャリブレーション信号抽出部６５aは復調信号よりアンテナ素子A0〜A4から放射されたキャリブレーション信号C0〜C4を抽出してウエイト生成部６６に入力する。ウエイト生成部６６は第１実施例と同一の方法でキャリブレーション信号C0〜C4の位相差を零にするウエイト係数W0〜W4を計算する。
ついで、キャリブレーション信号生成部６２はキャリブレーション信号C1〜C5を発生する。加算器５４1〜５４5は移相器５３1〜５３5の主信号にキャリブレーション信号C1〜C5を合成し、無線送信部５５1〜５５5は加算器５４1〜５４5から出力する合成信号の周波数を無線周波数にアップコンバートした後、増幅してアンテナ素子A1〜A5から送信する。アンテナ素子A0は他のアンテナ素子A1〜A5から放射される信号を電磁的に受信し、受信信号を、サーキュレータCIR0を介して無線受信部６４bに入力する。無線受信部６４bは受信信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部６５bに入力する。キャリブレーション信号抽出部６５bは復調信号よりアンテナ素子A4〜A5から放射されたキャリブレーション信号C4〜C5を抽出してウエイト生成部６６に入力する。ウエイト生成部６６はキャリブレーション信号C4〜C5の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相にするウエイト係数W5を計算する。以上により、アンテナ端でキャリブレーション信号C0〜C5の位相差を零にするウエイト係数W0〜W5が求まり、ウエイト生成部６６はこれらウエイト係数W0〜W5を移相器５３0〜５３5に入力する。移相器５３0〜５３5は該ウエイト係数W0〜W5を信号合成部５２から出力する主信号に乗算する。これにより、アンテナ端でキャリブレーション信号C0〜C5の位相差がアンテナ素子間隔から求まる位相になる。
第３実施例によれば、高価なＲＦスイッチを使用しないでキャリブレーション装置を構成することができる。
【実施例４】
【００１５】
図６は第４実施例のキャリブレーション装置を備えた無線受信装置の要部構成図であり、図３の第２実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、RFスイッチ８３を除去し、２台の無線送信部８４a、８４bを設けた点である。
位相キャリブレーションを行うには、キャリブレーション制御部８１よりキャリブレーション信号生成部８２、キャリブレーション信号抽出部８５、ウエイト生成部８６にキャリブレーション開始を指示する。キャリブレーション信号生成部８２はキャリブレーション開始指示に基づいてキャリブレーション信号Cを発生して無線送信部８４aに入力する。無線送信部８４aはキャリブレーション信号の周波数をアップコンバートして無線信号にしてサーキュラCIR5を介してアンテナ素子A5より無線でキャリブレーション信号を送信する。他のアンテナ素子A0〜A4はアンテナ素子A5から放射された無線のキャリブレーション信号を受信して無線受信部７１0〜７１4に入力する。無線受信部７１0〜７１4は無線信号をベースバンドのキャリブレーション信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部８５に入力する。キャリブレーション信号抽出部８５は復調信号よりアンテナ素子A0〜A4が受信したキャリブレーション信号C0〜C4を抽出してウエイト生成部８６に入力する。ウエイト生成部８６は第2実施例と同一の方法でキャリブレーション信号C0〜C4の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相にするウエイト係数W0〜W４を計算する。
ウエイト係数W0〜W４が求まれば、キャリブレーション信号生成部８２はキャリブレーション信号Cを無線送信部８４bに入力する。無線送信部８４bはキャリブレーション信号の周波数をアップコンバートして無線信号にしてサーキュラCIR0を介してアンテナ素子A0より無線でキャリブレーション信号を送信する。他のアンテナ素子A1〜A5はアンテナ素子A0から放射された無線のキャリブレーション信号を受信して無線受信部７１1〜７１5に入力する。無線受信部７１1〜７１5は無線信号をベースバンドのキャリブレーション信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部８５に入力する。キャリブレーション信号抽出部８５は復調信号よりアンテナ素子A4〜A5が受信したキャリブレーション信号C4〜C5を抽出してウエイト生成部８６に入力する。ウエイト生成部８６は後述する方法でキャリブレーション信号C4〜C5の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相にするウエイト係数W5を計算する。
以上により、信号分配器７３でキャリブレーション信号C0〜C5の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相にするウエイト係数W0〜W5が求まり、ウエイト生成部８６はこれらウエイト係数W0〜W5を移相器７２0〜７２5に入力する。移相器７２0〜７２5は該ウエイト係数W0〜W5を信号分配器７３に入力する主信号に乗算する。これにより、信号分配器７３の入力端でキャリブレーション信号C0〜C5の位相差がアンテナ素子間隔から求まる位相になる。
第４実施例によれば、高価なＲＦスイッチを使用しないでキャリブレーション装置を構成することができる。
【実施例５】
【００１６】
図７は第５実施例のキャリブレーション装置を備えた無線送信装置の要部構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(１)送信ダイバーシチ構成になっており、同一構成の第1、第２の送信部１００，１０１が設けられている点、(２)第２送信部１０１の全アンテナ素子A0′〜A2′から放射された信号が第１送信部１００の１つのアンテナ素子A2により受信されてRFスイッチ６３に入力している点、(３) 第１の送信部１００の全アンテナ素子A0〜A2から放射された信号が第２の送信部１０１の１つのアンテナ素子A0′により受信されてRFスイッチ６３に入力している点、(４)通常のデータ送信時において送信部１００、送信部１０１は同一の信号を同時にダイバーシチ送信する点である。
このダイバーシチ構成の無線送信装置で位相キャリブレーションを行うには、キャリブレーション制御部６１よりキャリブレーション信号生成部６２、RFスイッチ６３、キャリブレーション信号抽出部６５、ウエイト生成部６６にキャリブレーション開始を指示する。キャリブレーション信号生成部６２はキャリブレーション開始指示に基づいて、第1の送信部１００のキャリブレーションを行うために、キャリブレーション信号C0〜C2を発生する。第1送信部１００の加算器５４0〜５４2は移相器５３0〜５３2の主信号にキャリブレーション信号C0〜C2を合成し、無線送信部５５0〜５５2は加算器５４0〜５４2から出力する合成信号の周波数を無線周波数にアップコンバートした後、増幅してアンテナ素子A0〜A2から送信する。
第２送信部１０１のアンテナ素子A0′は第１の送信部１００のアンテナ素子A0〜A2から放射される信号を電磁的に受信し、受信信号を、サーキュレータCIR′を介してRFスイッチ６３に入力する。RFスイッチ６３はアンテナ素子A0′が受信した信号を無線受信部６４に入力する。無線受信部６４は受信信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部６５に入力する。キャリブレーション信号抽出部６５は復調信号よりアンテナ素子A0〜A2から放射されたキャリブレーション信号C0〜C2を抽出してウエイト生成部６６に入力する。ウエイト生成部６６は第１実施例で説明した方法でキャリブレーション信号C0〜C2の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相にするウエイト係数W0〜W2を計算する。
以上により、アンテナ端でキャリブレーション信号C0〜C2の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相にするウエイト係数W0〜W2が求まり、ウエイト生成部６６はこれらウエイト係数W0〜W2を第１送信部１００の移相器５３0〜５３2に入力する。移相器５３0〜５３2は該ウエイト係数W0〜W2を信号合成部５２から出力する主信号に乗算する。これにより、アンテナ端でキャリブレーション信号C0〜C2の位相差がアンテナ素子間隔から求まる位相になる。
第１送信部１００のウエイト係数の計算が終了すれば、キャリブレーション信号生成部６２は第２の送信部１０１のキャリブレーションを行うために、キャリブレーション信号C0′〜C2′を発生する。第２送信部１０１の加算器５４0′〜５４2′は移相器５３0′〜５３2′の主信号にキャリブレーション信号C0′〜C2′を合成し、無線送信部５５0′〜５５2′は加算５４0′〜５４2′から出力する合成信号の周波数を無線周波数にアップコンバートした後、増幅してアンテナ素子A0′〜A2′から送信する。第１送信部１００のアンテナ素子A2は第２の送信部１０１のアンテナ素子A0′〜A2′から放射される信号を電磁的に受信し、受信信号を、サーキュレータCIRを介してRFスイッチ６３に入力する。RFスイッチ６３はアンテナ素子A2が受信した信号を無線受信部６４に入力する。以後、第１送信部１００の場合と同様に第２送信部１０１のウエイト係数W0′〜W2′が求まるから、該ウエイト係数W0′〜W2′を第２送信部１０１の移相器５３0′〜５３2′に入力することにより、アンテナ端でキャリブレーション信号C0′〜C2の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相にすることができる。
第５実施例によれば、送信ダイバーシチ構成の無線装置であっても、アンテナ数に関係なくRFスイッチで切り替える信号数を２つにでき、RFスイッチのコストを下げることができる。また、実施例5の様に受信部を２つにする構成もできる。
【実施例６】
【００１７】
図８は第６実施例のキャリブレーション装置を備えた無線受信装置の要部構成図であり、図３の第２実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(１)受信ダイバーシチ構成になっており、同一構成の第1、第２の送信部２００，２０１が設けられている点、(２)第２受信部２０１のアンテナ素子A0′から放射された信号が第１受信部２００の全アンテナ素子A1〜A2により受信されている点、(３) 第１受信部２００のアンテナ素子A2から放射された信号が第２受信部２０１の全アンテナ素子A0′〜A2′により受信されている点、(４)データ受信時において第１、第２受信部２００，２０１は同一の信号を同時にダイバーシチ受信し合成してビームフォーマに入力する点である。
このダイバーシチ構成の無線受信装置で位相キャリブレーションを行うには、キャリブレーション制御部８１よりキャリブレーション信号生成部８２、RFスイッチ８３、キャリブレーション信号抽出部８５、ウエイト生成部８６にキャリブレーション開始を指示する。キャリブレーション信号生成部８２はキャリブレーション開始指示に基づいてキャリブレーション信号Cを発生する。無線送信部８４はキャリブレーション信号の周波数をアップコンバートして無線信号にしてRFスイッチ８３に入力する。RFスイッチ８３は最初、サーキュラCIR′を介して第２受信部２０１のアンテナ素子A0′より無線でキャリブレーション信号を送信する。第１受信部２００の全アンテナ素子A0〜A2はアンテナ素子A0′から放射された無線のキャリブレーション信号を受信して無線受信部７１0〜７１2に入力する。無線受信部７１0〜７１2は無線信号をベースバンドのキャリブレーション信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部８５に入力する。キャリブレーション信号抽出部８５は復調信号よりアンテナ素子A0〜A2が受信したキャリブレーション信号C0〜C2を抽出してウエイト生成部８６に入力する。ウエイト生成部８６は第2実施例で説明した方法でキャリブレーション信号C0〜C2の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相にするウエイト係数W0〜W2を計算し、これらウエイト係数W0〜W2を移相器７２0〜７２2に入力する。移相器７２0〜７２2は該ウエイト係数W0〜W2を信号分配器７３に入力する主信号に乗算する。これにより、信号分配器７３の入力端でアンテナ素子A0〜A2が受信したキャリブレーション信号C0〜C2の位相差がアンテナ素子間隔から求まる位相になる。
ついで、RFスイッチ８３はサーキュラCIRを介して第１受信部２００のアンテナ素子A2より無線でキャリブレーション信号を送信する。第２受信部２０１の全アンテナ素子A0′〜A2′はアンテナ素子A2から放射された無線のキャリブレーション信号を受信して第2受信部の無線受信部７１0′〜７１2′に入力する。以後、第１受信部２００の場合と同様に第２受信部２０１のウエイト係数W0′〜W2′が求まるから、該ウエイト係数W0′〜W2′を第２受信部２０１の移相器７２0′〜７２2′に入力することにより、信号分配器７３′の入力端でアンテナ素子A0′〜A2′が受信したキャリブレーション信号C0′〜C2′の位相差がアンテナ素子間隔から求まる位相になる。
第6実施例によれば、受信ダイバーシチ構成の無線装置であっても、アンテナ数に関係なくRFスイッチで切り替える信号数を２つにでき、RFスイッチのコストを下げることができる。また、実施例4の様に受信部を２つとする構成もできる。
【実施例７】
【００１８】
図９は第７実施例のキャリブレーション装置を備えた無線送信装置の要部構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(1)RFスイッチ６３を削除した点、(2)アレイアンテナを構成する全アンテナ素子A0〜A5から放射されたキャリブレーション信号を受信するダミーアンテナATdumを設け、受信信号を無線受信部６４に入力する点である。
リニアアレーアンテナはビームパターンを整えるため、両側にダミーアンテナがある。この無線送信装置で位相キャリブレーションを行うには、キャリブレーション制御部６１よりキャリブレーション信号生成部６２、キャリブレーション信号抽出部６５、ウエイト生成部６６にキャリブレーション開始を指示する。キャリブレーション信号生成部６２はキャリブレーション開始指示に基づいてキャリブレーション信号C0〜C5を発生する。加算器５４0〜５４5は移相器５３0〜５３5の主信号にキャリブレーション信号C0〜C5を合成し、無線送信部５５0〜５５5は加算器５４0〜５４5から出力する合成信号の周波数を無線周波数にアップコンバートした後、増幅してアンテナ素子A0〜A5から送信する。
ダミーアンテナ素子ATdum はアンテナ素子A0〜A5から放射される信号を電磁的に受信し、受信信号を無線受信部６４に入力する。無線受信部６４は受信信号をベースバンド信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部６５に入力する。キャリブレーション信号抽出部６５は復調信号よりアンテナ素子A0〜A5から放射されたキャリブレーション信号C0〜C5を抽出してウエイト生成部６６に入力する。ウエイト生成部６６は第１実施例で説明した方法でキャリブレーション信号C0〜C5の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相にするウエイト係数W0〜W5を計算し、これらウエイト係数W0〜W5を移相器５３0〜５３5に入力する。移相器５３0〜５３5は該ウエイト係数W0〜W5を信号合成部５２から出力する主信号に乗算する。これにより、アンテナ端でキャリブレーション信号C0〜C5の位相差がアンテナ素子間隔から求まる位相になる。
第７実施例によれば、RFスイッチを除去すると共に、ダミーアンテナを設けることにより短時間でウエイト係数の計算が可能になる。
【実施例８】
【００１９】
図１０は第８実施例のキャリブレーション装置を備えた無線送信装置の要部構成図であり、図３の第２実施例と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、(1)RFスイッチ８３を削除した点、(2)アレイアンテナを構成する全アンテナ素子A0〜A5へキャリブレーション信号を送信するダミーアンテナATdum ′を設けた点である。
この無線受信装置で位相キャリブレーションを行うには、キャリブレーション制御部８１よりキャリブレーション信号生成部８２、キャリブレーション信号抽出部８５、ウエイト生成部８６にキャリブレーション開始を指示する。キャリブレーション信号生成部８２はキャリブレーション開始指示に基づいてキャリブレーション信号Cを発生する。無線送信部８４はキャリブレーション信号の周波数をアップコンバートして無線信号にしてダミーアンテナ素子ATdum ′よりキャリブレーション信号を送信する。アレイアンテナを構成する全アンテナ素子A0〜A5はダミーアンテナATdum ′から放射されたキャリブレーション信号を受信して無線受信部７１0〜７１5に入力する。無線受信部７１0〜７１5は無線信号をベースバンドのキャリブレーション信号に周波数変換すると共に、復調してキャリブレーション信号抽出部８５に入力する。キャリブレーション信号抽出部８５は復調信号よりアンテナ素子A0〜A5が受信したキャリブレーション信号C0〜C5を抽出してウエイト生成部８６に入力する。ウエイト生成部８６は第２実施例で説明した方法でキャリブレーション信号C0〜C5の位相差をアンテナ素子間隔から求まる位相にするウエイト係数W0〜W5を計算し、移相器７２0〜７２5に入力する。移相器７２0〜７２5は該ウエイト係数W0〜W5を信号分配器７３に入力する主信号に乗算する。これにより、信号分配器７３の入力端においてアンテナ素子A0〜A5で受信したキャリブレーション信号C0〜C5の位相差がアンテナ素子間隔から求まる位相になる。
第８実施例によれば、RFスイッチを除去すると共に、ダミーアンテナを設けることにより短時間でウエイト係数の計算が可能になる。
【００２０】
・ウエイト計算タイミング
図１１はキャリブレーション信号を時分割多重する場合のタイミング説明図であり、図１に適用する例であるが、他の実施例においても同様に多重することができる。
キャリブレーション信号生成部６２は図示する(a)〜(f)の順序でキャリブレーション信号C0〜C5を発生して対応する主信号に多重する。この結果、アンテナ素子A5、A0は(g)、(h)に示すキャリブレーション信号を受信する。キャリブレーション制御部６１は（i）に示すRFスイッチ切り換え信号をRFスイッチ６３に入力するから、RFスイッチ６３は(j)に示すように最初のタイミングT1において、アンテナ素子A5が受信したキャリブレーション信号C0〜C4を無線受信部６４に入力し、次のタイミングT2においてアンテナ素子A0が受信したキャリブレーション信号C1〜C5を無線受信部６４に入力する。キャリブレーション信号抽出部６５はキャリブレーション信号C0〜C5が時分割多重されているため、これらを分離することができる。
図１２はキャリブレーション信号をコード多重する場合のタイミング説明図であり、図１に適用する例であるが、他の実施例においても同様に多重することができる。
キャリブレーション信号生成部６２は図１２の(a)〜(f)に示すように互いに直交するコード０〜コード５で拡散変調してキャリブレーション信号C0〜C5を発生して対応する主信号に多重する。この結果、アンテナ素子A5は(g)に示すコード多重されたキャリブレーション信号C0〜C4を受信し、アンテナ素子A0は(h)に示すコード多重されたキャリブレーション信号C1〜C5を受信する。キャリブレーション制御部６１は（i）に示すRFスイッチ切り換え信号をRFスイッチ６３に入力するから、RFスイッチ６３は(j)に示すように最初のタイミングT1において、アンテナ素子A5が受信したコード多重されたキャリブレーション信号C0〜C4を無線受信部６４に入力し、次のタイミングT2においてアンテナ素子A0が受信したコード多重されたキャリブレーション信号C1〜C5を無線受信部６４に入力する。キャリブレーション信号抽出部６５はキャリブレーション信号C0〜C5がコード多重されているため、これらを分離することができる。
図１３はキャリブレーション信号を周波数多重する場合のタイミング説明図であり、図１に適用する例であるが、他の実施例においても同様に多重することができる。
キャリブレーション信号生成部６２は図１３の(a)〜(f)に示すように異なる周波数(周波数０〜周波数５)で周波数変調してキャリブレーション信号C0〜C5を発生して対応する主信号に多重する。この結果、アンテナ素子A5は(g)に示す周波数多重されたキャリブレーション信号C0〜C4を受信し、アンテナ素子A0は(h)に示す周波数多重されたキャリブレーション信号C1〜C5を受信する。キャリブレーション制御部６１は（i）に示すRFスイッチ切り換え信号をRFスイッチ６３に入力するから、RFスイッチ６３は(j)に示すように最初のタイミングT1において、アンテナ素子A5が受信した周波数多重されたキャリブレーション信号C0〜C4を無線受信部６４に入力し、次のタイミングT2においてアンテナ素子A0が受信した周波数多重されたキャリブレーション信号C1〜C5を無線受信部６４に入力する。キャリブレーション信号抽出部６５はキャリブレーション信号C0〜C5が周波数多重されているため、これらを分離することができる。
【００２１】
・付記
(付記１）  アレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する信号合成部、
第1のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力され、第２のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力され、各入力信号を切り替えて出力するRFスイッチ、
RFスイッチで切り換えられた信号を復調する受信部、
復調信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
各アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
(付記２）  同一の信号を送信する第１、第２の送信部を備え、第１、第２送信部のアレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相をそれぞれ校正する送信ダイバーシチ無線装置におけるキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
第１、第２送信部の各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する信号合成部、
第１送信部の１つのアンテナ素子を介して第２送信部の全アンテナ素子から放射された信号を入力され、第２の送信部の１つのアンテナ素子を介して第１の送信部の全アンテナ素子から放射された信号を入力され、各入力信号を切り替えて出力するRFスイッチ、
RFスイッチで切り換えられた信号を復調する受信部、
復調信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて第１送信部の各アンテナ素子に入力する主信号の位相ならびに第２送信部の各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトをそれぞれ計算するウエイト生成部、
第１、第２送信部の各アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
(付記３）  アレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する信号合成部、
第1のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力されて復調する第１の受信部、
第２のアンテナ素子を介して他のアンテナ素子から放射された信号を入力されて復調する第２の受信部、
第１、第２の受信部で復調された復調信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
各アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
(付記４）  アレイアンテナの各アンテナ素子に入力する主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
各アンテナ素子に入力する主信号に前記キャリブレーション信号を合成する信号合成部、
アレイアンテナの各アンテナ素子から放射された信号を受信するキャリブレーション用アンテナ、
該キャリブレーション用アンテナで受信した信号を復調する受信部、
復調信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出した各アンテナ素子から出力されたキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子に入力する主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
各アンテナ素子に入力する主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
(付記５）  前記ウエイト生成部は、各アンテナ素子から受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ素子間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算する、
ことを特徴とする付記１乃至４記載のキャリブレーション装置。
(付記６）  アレイアンテナの各アンテナ素子が受信した主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
キャリブレーション信号を無線で送信する無線送信部、
該無線送信部から出力する無線信号を切り替えて第１、第２のアンテナ素子に入力するRFスイッチ、
各アンテナ素子が受信する信号をそれぞれ入力される無線受信部、
各無線受信部の受信信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出したキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子で受信した主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
各アンテナ素子で受信した主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
(付記７）  第１、第２の受信部を備え、第１、第２受信部のアレイアンテナの各アンテナ素子が受信した主信号の位相をそれぞれ校正するダイバーシチ構成の無線装置におけるキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
キャリブレーション信号を無線で送信する無線送信部、
第１受信部の１つのアンテナ素子および第２受信部の１つのアンテナ素子にキャリブレーション信号を切り替え入力するRFスイッチ、
第１、第２受信部の各アンテナ素子が受信した信号をそれぞれ入力される無線受信部、
各無線受信部の受信信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出したキャリブレーション信号を用いて第１受信部の各アンテナ素子で受信した主信号の位相ならびに第２受信部の各アンテナ素子で受信した主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
第１、第２受信部の各アンテナ素子で受信した主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
(付記８）  アレイアンテナの各アンテナ素子が受信した主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
キャリブレーション信号を第１のアンテナから送信する第１の無線送信部、
キャリブレーション信号を第２のアンテナから送信する第２の無線送信部、
各アンテナ素子が受信する信号をそれぞれ入力される無線受信部、
各無線受信部の受信信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出したキャリブレーション信号を用いて各アンテナ素子で受信した主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
各アンテナ素子で受信した主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
(付記９）  アレイアンテナの各アンテナ素子が受信した主信号の位相を校正するキャリブレーション装置において、
キャリブレーション信号を発生するキャリブレーション信号生成部、
キャリブレーション信号を無線で送信するための無線送信部、
キャリブレーション信号を無線で送信するキャリブレーション用アンテナ、
各アンテナ素子が受信する信号をそれぞれ入力される無線受信部、
各無線受信部の受信信号からキャリブレーション信号を抽出するキャリブレーション信号抽出部、
抽出したキャリブレーション信号を用いて、各アンテナ素子で受信した主信号の位相を制御するキャリブレーションウエイトを計算するウエイト生成部、
各アンテナ素子で受信した主信号を前記計算されたキャリブレーションウエイトに基づいて移相制御する移相器、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
(付記１０）  前記ウエイト生成部は、各アンテナ素子から受信したキャリブレーション信号の位相がアンテナ素子間隔から求まる位相となるようにキャリブレーションウエイトを計算する、
ことを特徴とする付記６乃至９記載のキャリブレーション装置。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第1実施例のキャリブレーション装置を備えた無線送信装置の要部構成図である。
【図２】図1の一部を示す位相差検出方法の説明図である。
【図３】第２実施例のキャリブレーション装置を備えた無線受信装置の要部構成図である。
【図４】図３の一部を示す位相差検出方法の説明図である。
【図５】第３実施例のキャリブレーション装置を備えた無線送信装置の要部構成図である。
【図６】第４実施例のキャリブレーション装置を備えた無線受信装置の要部構成図である。
【図７】第５実施例のキャリブレーション装置を備えた無線送信装置の要部構成図である。
【図８】第６実施例のキャリブレーション装置を備えた無線受信装置の要部構成図である。
【図９】第７実施例のキャリブレーション装置を備えた無線送信装置の要部構成図である。
【図１０】第８実施例のキャリブレーション装置を備えた無線送信装置の要部構成図である。
【図１１】キャリブレーション信号を時分割多重合成する場合のタイミング説明図である。
【図１２】キャリブレーション信号をコード多重合成する場合のタイミング説明図である。
【図１３】キャリブレーション信号を周波数多重合成する場合のタイミング説明図である。
【図１４】従来のキャリブレーション機能を備えた送信装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２３】
５０  アレイアンテナ
A0〜A5  アンテナ素子
５１1〜５１n  ビームフォーマ
５２  信号合成部
５３0〜５３5  移相器
５４0〜５４5  加算器
５５0〜５５5  無線送信部
６１  キャリブレーション制御部
６２  キャリブレーション信号生成部
６３  RFスイッチ
６４  無線受信部
６５  キャリブレーション信号抽出部
６６  ウエイト生成部
【図１】
2006279668.tif 000003
【図２】
2006279668.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006279668.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006279668.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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