(57)【要約】【課題】  アンテナの本数が多くなっても、キャリブレーションのために通信信号が送信できない時間が増加しないようにすること。【解決手段】  互いに周期の異なる複数の試験信号を生成し、前記生成された複数の試験信号を、それぞれ各アンテナｉ部８１−ｉを介して送信する送信部６４と、前記各アンテナｉ部８１−ｉから送信される前記各試験信号が合成されてなる信号を受信信号として取得し、前記受信信号から、前記各試験信号を抽出するとともに、前記抽出した複数の試験信号の位相又は振幅の少なくとも一方について、前記試験信号間相互の相違量を取得するキャリブレーション部５０と、を含み、受信部６５は、前記取得される相違量に基づいて、前記各アンテナｉ部８１−ｉのそれぞれに対応するキャリブレーションウエイトを算出することを特徴とする基地局装置。【選択図】        図３
2006279900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリブレーション部と、送受信部と、該キャリブレーション部及び該送受信部とそれぞれ接続される複数のアンテナ部と、を含む通信装置において、
前記送受信部は、
互いに周期の異なる複数の試験信号を生成する試験信号生成手段と、
前記生成された複数の試験信号を、それぞれ前記各アンテナ部を介して送信する送信手段と、
を含み、
前記キャリブレーション部は、
前記各アンテナ部から送信される前記各試験信号が合成されてなる信号を受信信号として取得する受信手段と、
前記受信信号から、前記各試験信号を抽出する試験信号抽出手段と、
前記抽出した複数の試験信号の位相又は振幅の少なくとも一方について、前記試験信号間相互の相違量を取得する相違量取得手段と、
を含み、
前記送受信部は、
前記相違量取得手段により取得される相違量に基づいて、前記各アンテナ部のそれぞれに対応するキャリブレーションウエイトを算出するキャリブレーションウエイト算出手段と、
前記算出したキャリブレーションウエイトに基づいて、送信する通信信号の振幅又は位相の少なくとも一方を前記アンテナ部ごとに校正する校正手段と、
をさらに含む、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通信装置において、
前記試験信号生成手段は、生成する複数の試験信号のうち最も周期の長い試験信号の周期が、他の試験信号の周期の整数倍となるよう、該複数の試験信号を生成する、
ことを特徴とする通信装置。
【請求項３】
送受信部と、該送受信部とそれぞれ接続される複数のアンテナ部と、を含む通信装置において送信される通信信号の振幅又は位相の少なくとも一方を校正するためのキャリブレーションを実行するキャリブレーション方法であって、
互いに周期の異なる複数の試験信号を生成する試験信号生成ステップと、
前記生成された複数の試験信号を、それぞれ前記各アンテナ部を介して送信する送信ステップと、
前記各アンテナ部から送信される前記各試験信号が合成されてなる信号を受信信号として取得する受信ステップと、
前記受信信号から、前記各試験信号を抽出する試験信号抽出ステップと、
前記抽出した複数の試験信号の位相又は振幅の少なくとも一方について、前記試験信号間相互の相違量を取得する相違量取得ステップと、
前記取得される相違量に基づいて、前記各アンテナ部のそれぞれに対応するキャリブレーションウエイトを算出するキャリブレーションウエイト算出ステップと、
前記算出したキャリブレーションウエイトに基づいて、送信する通信信号の振幅又は位相の少なくとも一方を前記アンテナ部ごとに校正する校正ステップと、
を含むことを特徴とするキャリブレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信装置及びキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のアンテナをアダプティブアレイアンテナとして使用する基地局装置では、各アンテナから送信する通信信号の振幅及び位相に関する送信特性が、各アンテナで受信される通信信号の振幅及び位相に関する受信特性と同等になるよう、アンテナごとに送信する通信信号の振幅及び位相を調整している。このようにすることで、受信された通信信号を送信した移動局装置にアダプティブアレイアンテナの指向性を合わせられるようにしている。
【０００３】
ところで、近年の移動体通信システムの基地局装置では、デジタル信号処理による上記調整を行っている。つまり、通信信号の振幅及び位相を調整する場合、送信する通信信号のＤ／Ａ変換がされる前に、各アンテナで受信された通信信号がＡ／Ｄ変換された後の振幅及び位相に基づいて調整を行っている。このため、アンテナと、上記通信信号のＡ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換を行う送受信部を含む基地局装置本体部と、が離れている基地局装置では、上記調整を基地局装置本体部で行うこととなる。これに対し、通信信号をアンテナから送出する為のパワーアンプや受信した信号を増幅するためのプリアンプは、基地局装置本体部ではなく、アンテナのすぐ近くに設置される。この場合、アンテナと基地局装置本体部とを接続するケーブルの長さがアンテナごとに異なるために、送受信される通信信号の振幅や位相がアンテナごとに変動してしまい、上記調整の効果が損なわれることがある。
【０００４】
このような事情に鑑み、基地局装置では、アンテナごとに通信信号の振幅と位相を校正する処理（キャリブレーション）が行われる。このキャリブレーションは、上り信号（基地局装置で受信される信号）と下り信号（基地局装置から送信する信号）についてそれぞれ行われる。
【０００５】
キャリブレーションのために、通常、キャリブレーション端末としての移動局装置が基地局装置内に１台設置される。このキャリブレーション端末のアンテナの出入力は、基地局装置の各アンテナとの間でカプラにより電気的に結合されている。このためキャリブレーション端末は、カプラから出力される信号（すなわち、アンテナから送信する通信信号）を受信し、自ら生成した信号を、各カプラを通じて、通信信号として基地局装置に受信させることができる。
【０００６】
以下では、キャリブレーション端末をキャリブレーション部、アンテナ及び基地局装置本体部と離れたところに該アンテナと一体に設置される部分（通常は、上記パワーアンプやプリアンプなどの増幅回路を含む）をアンテナ部、と呼ぶ。このアンテナ部は、アンテナごとに設けられ、それぞれが送受信部及びキャリブレーション部と接続される。
【０００７】
まず上り信号に関するキャリブレーションでは、キャリブレーション部において生成した試験信号を、各アンテナ部を介して、通信信号として送受信部に受信させる。送受信部は、各アンテナ部を介して受信された試験信号間の振幅及び位相の相違量を取得する。
【０００８】
次に下り信号に関するキャリブレーションでは、送受信部において試験信号を生成し、各アンテナ部を介して、通信信号としてキャリブレーション部に受信させる。なお各アンテナ部は同じ信号を送受信するために設置されているものであり、キャリブレーション部は、通信信号同様、各アンテナ部を介して受信される試験信号を合成して受信信号としている。一方キャリブレーションでは各アンテナ部を介して受信された信号間の振幅及び位相の相違量を取得する必要があるため、送受信部は１度に１つのアンテナ部のみを介して試験信号を送信するようにし、これを各アンテナ部について行っている。キャリブレーション部は、各アンテナ部を介して受信した試験信号間の振幅及び位相の相違量を取得する。
【０００９】
このようにして取得した受信時及び送信時の試験信号間の振幅及び位相の相違量に基づいて、基地局装置は、アンテナ部ごとの校正量（キャリブレーションウエイト）を算出し、算出したキャリブレーションウエイトに基づいて、送信する通信信号の振幅と位相を校正している。なお特許文献１には、このようなキャリブレーションの１つの実施例が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−５３６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記従来のキャリブレーションウエイト算出処理では、基地局装置の周辺環境において、その温度（環境温度）の変動があったことを契機としてキャリブレーションウエイト算出処理をやり直す必要がある。基地局装置に備えられる送受信回路や増幅回路に使用されている電子部品の電気的特性は温度特性を有するため、環境温度が変化すると、各アンテナで送受信される通信信号の振幅や位相に、それぞれ変化が生ずる。この結果、アンテナ間の位相や振幅の関係が変化してしまうためである。
【００１１】
このように従来は、環境温度の変動があったことを契機としてキャリブレーションウエイト算出処理をやり直す必要があった。しかしながら、キャリブレーションウエイト算出処理では通信信号で使用する通信チャネルを使用して試験信号を送信又は受信するため、試験信号の送受信に使用している通信チャネルでは、試験中に通信信号の送受信を行うことはできない。加えて、上記従来の下り信号に関するキャリブレーションでは１アンテナ部ずつ試験信号を送信する必要があったため、アダプティブアレイアンテナとして使用されるアンテナ部の数が多いほど（アンテナの本数が多いほど）、キャリブレーションにより通信信号が送信できない時間が長くなってしまっていた。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、アンテナの本数が多くなっても、キャリブレーションのために通信信号が送信できない時間が増加しないようにすることができる通信装置及びキャリブレーション方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明に係る通信装置は、キャリブレーション部と、送受信部と、該キャリブレーション部及び該送受信部とそれぞれ接続される複数のアンテナ部と、を含む通信装置において、前記送受信部は、互いに周期の異なる複数の試験信号を生成する試験信号生成手段と、前記生成された複数の試験信号を、それぞれ前記各アンテナ部を介して送信する送信手段と、を含み、前記キャリブレーション部は、前記各アンテナ部から送信される前記各試験信号が合成されてなる信号を受信信号として取得する受信手段と、前記受信信号から、前記各試験信号を抽出する試験信号抽出手段と、前記抽出した複数の試験信号の位相又は振幅の少なくとも一方について、前記試験信号間相互の相違量を取得する相違量取得手段と、を含み、前記送受信部は、前記相違量取得手段により取得される相違量に基づいて、前記各アンテナ部のそれぞれに対応するキャリブレーションウエイトを算出するキャリブレーションウエイト算出手段と、前記算出したキャリブレーションウエイトに基づいて、送信する通信信号の振幅と位相とを前記アンテナ部ごとに校正する校正手段と、をさらに含む、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、各アンテナ部からそれぞれ周波数の異なる複数の試験信号を同時に送信することにより、複数のアンテナ部のそれぞれに対応するキャリブレーションウエイトを算出することができるので、アンテナの本数が多くなっても、キャリブレーションのために通信信号が送信できない時間が増加しないようにすることができる。
【００１５】
また、上記通信装置において、前記試験信号生成手段は、生成する複数の試験信号のうち最も周期の長い試験信号の周期が、他の試験信号の周期の整数倍となるよう、該複数の試験信号を生成する、こととしてもよい。
【００１６】
本発明によれば、最も周期の長い試験信号の周期をサンプル周期として、受信信号に対して各試験信号によるＤＦＴ(Discrete Fourier Transpose, 離散フーリエ変換)を行うことによって、受信信号に含まれる各試験信号成分を抽出することができるようになる。
【００１７】
また、本発明に係るキャリブレーション方法は、送受信部と、該送受信部とそれぞれ接続される複数のアンテナ部と、を含む通信装置において送信される通信信号の振幅及び位相を校正するためのキャリブレーションを実行するキャリブレーション方法であって、互いに周期の異なる複数の試験信号を生成する試験信号生成ステップと、前記生成された複数の試験信号を、それぞれ前記各アンテナ部を介して送信する送信ステップと、前記各アンテナ部から送信される前記各試験信号が合成されてなる信号を受信信号として取得する受信ステップと、前記受信信号から、前記各試験信号を抽出する試験信号抽出ステップと、前記抽出した複数の試験信号の位相又は振幅の少なくとも一方について、前記試験信号間相互の相違量を取得する相違量取得ステップと、前記取得される相違量に基づいて、前記各アンテナ部のそれぞれに対応するキャリブレーションウエイトを算出するキャリブレーションウエイト算出ステップと、前記算出したキャリブレーションウエイトに基づいて、送信する通信信号の振幅と位相とを前記アンテナ部ごとに校正する校正ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係る移動体通信システム１の構成図である。該移動体通信システム１は、図１に示すように、基地局装置２と、移動局装置３と、通信ネットワーク４と、を含んで構成されている。移動体通信システム１では、基地局装置２と移動局装置３とが、互いに無線で通信を行う。また、移動局装置３は、基地局装置２を介して通信ネットワーク４との通信を行う。
【００２０】
基地局装置２は、図２に示すように、制御部１０と、記憶部２０と、ネットワークインターフェイス部３０と、無線通信部４０と、キャリブレーション部５０と、を含んで構成されている。
【００２１】
制御部１０は、記憶部２０に記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットを備え、基地局装置２の各部を制御するとともに、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。
【００２２】
記憶部２０は、制御部１０のワークメモリとして動作する。また、この記憶部２０は、制御部１０によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。
【００２３】
ネットワークインターフェイス部３０は、通信ネットワーク４と接続されており、通信ネットワーク４からの音声信号や通信用パケット等を受信して制御部１０に出力したり、制御部１０の指示に従って音声信号や通信用パケット等を通信ネットワーク４に対して送信したりする。
【００２４】
無線通信部４０は、複数のアンテナを備え、移動局装置３からの音声信号や通信用パケット等を各アンテナでそれぞれ受信して復調し、制御部１０に出力する。また、制御部１０から入力される指示に従って、制御部１０から入力される音声信号や通信用パケット等を変調し、各アンテナを介して無線区間に送出する。
【００２５】
無線通信部４０は、複数の通信チャネルによる通信ができるよう、構成される。この通信チャネルは、周波数分割多重の多重単位である周波数チャネル、時分割多重の多重単位であるタイムスロット、符号分割多重の多重単位である符号、などの多重単位のうち少なくとも１つを利用してなる通信単位である。移動局装置３との通信を行う場合には、この通信チャネルのうちの少なくとも１つを使用して行う。
【００２６】
また、無線通信部４０は、上記複数のアンテナをアダプティブアレイアンテナとして使用することにより、空間分割多重方式（ＳＤＭＡ，Space Division Multiple Access）にて通信を行う。空間分割多重方式は、複数のアンテナから送出する通信信号の振幅又は位相の少なくとも一方を調節することにより、移動局装置３の存在する位置にアンテナの指向性を合わせる方式である。空間分割多重方式では、複数のアンテナにおいて同じ信号が送受信される。
【００２７】
キャリブレーション部５０は、キャリブレーションウエイト算出処理を行うためにカスタマイズされた移動局装置３である。キャリブレーションウエイト算出処理は、基地局装置２内での信号伝達の際に生ずる電力ロスや遅延を、送信信号の振幅や位相に反映させるために使用されるキャリブレーションウエイトを算出する処理である。このキャリブレーションウエイト算出処理については、後に詳述する。
【００２８】
移動局装置３は、基地局装置２から無線送信される信号を受信し、また、基地局装置２に対し信号を無線送信することにより、基地局装置２と通信を行う。移動局装置３の例としては、携帯電話端末、ＰＨＳ端末、無線ＬＡＮ端末が挙げられる。
【００２９】
なお、基地局装置２と移動局装置３との間で行われる通信では上記空間分割多重方式、周波数分割多重方式が使用されるとともに、時分割複信方式（ＴＤＤ，Time Division Duplex）が使用される。この時分割復信方式では、同一の周波数チャネルが、移動局装置３から基地局装置２へ送信される信号（上り信号）と、基地局装置２から移動局装置３へ送信される信号（下り信号）とで、時分割切替されつつ、使用される。
【００３０】
通信ネットワーク４は複数のコンピュータ（不図示）と接続され、各コンピュータと、基地局装置２との間の通信を中継する。具体的には、移動体通信システムの交換機ネットワークであってもよいし、ＴＣＰ／ＩＰ網であってもよい。
【００３１】
図３は、本実施の形態にかかる基地局装置２の機能ブロック及びハードウェア構成図である。同図に示すように、基地局装置２は、物理的には、基地局装置本体部１００と、アンテナ部１０１と、これらを接続するケーブルと、を含んで構成される。
【００３２】
この基地局装置本体部１００とアンテナ部１０１は空間的に離隔して設置されている。具体的には、アンテナ部１０１は鉄塔の頂上、基地局装置本体部１００は鉄塔の根元、というように配置されている。このように基地局装置本体部１００とアンテナ部１０１とが離隔しているため、基地局装置２における信号送受信では、内部での信号伝達の際に生ずる電力ロスや遅延が無視できなくなっている。これらの電力ロスや遅延は、アンテナごと、周波数ごと、に異なり、さらに気温などの周辺環境の変化によっても変化する量である。
【００３３】
ところで、基地局装置２では上述のように空間分割多重方式が採用される。このため、基地局装置２は、受信した通信信号の振幅又は位相に基づいて、該受信した通信信号の振幅又は位相のアンテナ間における相違量を示す受信ウエイトを算出する。この算出処理は移動局装置３ごとに行われる。
【００３４】
そして、受信ウエイトに基づいて推定される移動局装置３に指向性を合わせるよう、送信ウエイトを算出する。この算出処理も移動局装置３ごとに行われる。そして、算出した送信ウエイトをアンテナごとに通信信号に乗算することにより、通信信号の振幅又は位相の少なくとも一方を調節し、送出する電波の指向性を、移動局装置３に合わせている。
【００３５】
しかし、上述のように基地局装置２内部での信号伝達の際に電力ロスや遅延が生ずるため、受信ウエイトのみに基づいて送信ウエイトを算出すると、これら電力ロスや遅延のために、移動局装置３に指向性が合わなくなってしまう場合がある。そこで、本実施の形態では、既知のキャリブレーション信号を通信信号として送受信することにより、これらの電力ロスや遅延を予め測定するキャリブレーションウエイト算出処理を行い、その測定結果を示すキャリブレーションウエイトを、上記送信ウエイトに反映させている。すなわち、通信信号が送信される際、キャリブレーションウエイトに基づいて該通信信号の振幅又は位相に関する所定の校正処理（キャリブレーション）が行われるようにしている。
【００３６】
上述のように、電力ロスや遅延は、アンテナごと、周波数ごと、温度ごと、に異なるため、キャリブレーションウエイト算出処理においては、それぞれの測定条件で測定する必要がある。しかし、１つ１つを別個の処理で行うと時間がかかり、その間通信信号の送信もできないこととなるので、本実施の形態では、アンテナごとのキャリブレーションウエイト算出処理をまとめて行うことができるようにしている。
【００３７】
上記キャリブレーションウエイト算出処理を実現するための本実施の形態に係る基地局装置２の構成及び動作について、以下詳細に説明する。図３に示すように、基地局装置２は、機能的には、上記アンテナ部１０１を構成するアンテナｉ部８１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ，ｎはアンテナの本数）と、上記基地局装置本体部１００を構成する制御部１０と、基地局送受信部６０と、キャリブレーション部５０と、これらを接続するためのケーブル８０−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）及びケーブル８８−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、を含んで構成されている。
【００３８】
アンテナｉ部８１−ｉは、アンテナ８２−ｉと、カプラ（連結器）８３−ｉと、Ｔ(Transfer)／Ｒ(Receive)スイッチ８４−ｉと、パワーアンプ（電力増幅器）８５−ｉと、Ｔ／Ｒスイッチ８６−ｉと、ローノイズアンプ（低雑音増幅器）８７−ｉと、を含んで構成されている。
【００３９】
基地局送受信部６０は、Ｔ／Ｒスイッチ６１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と、ＲＦ・ＩＦ部６２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と、ＲＦ・ＩＦ部６３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と、送信部６４と、受信部６５と、を含んで構成されている。
【００４０】
キャリブレーション部５０は、合成・分配部５１と、Ｔ／Ｒスイッチ５２と、ＲＦ・ＩＦ部５３と、送信部５４と、ＲＦ・ＩＦ部５６と、受信部５７と、を含んで構成されている。
【００４１】
まず、図３を参照しながら、本実施の形態におけるキャリブレーションウエイト算出処理の概要について説明する。キャリブレーションウエイト算出処理では、上り信号と下り信号について、それぞれキャリブレーションウエイト基礎量を算出し、上り信号と下り信号のキャリブレーションウエイト基礎量の両方に基づいて、キャリブレーションウエイトを算出する。
【００４２】
まず上り信号については、キャリブレーション部５０が既知のキャリブレーション信号を生成し、各アンテナｉ部８１−ｉを介して、基地局送受信部６０に対して送信する。基地局送受信部６０は、受信したキャリブレーション信号と、既知のキャリブレーション信号と、の位相及び振幅の相違量を取得する。そして、取得した相異量に基づいて上り信号のキャリブレーションウエイト基礎量を、各アンテナｉ部８１−ｉについてそれぞれ算出する。
【００４３】
次に下り信号については、基地局送受信部６０がアンテナｉ部８１−ｉごとに異なる既知の周波数のトーン信号（詳細は後述する）であるキャリブレーション信号を生成し、各アンテナｉ部８１−ｉを介して、キャリブレーション部５０に対して送信する。キャリブレーション部５０は、受信したキャリブレーション信号と、既知のキャリブレーション信号と、の位相及び振幅の相違量を取得する。そして、取得した相異量に基づいて、下り信号のキャリブレーションウエイト基礎量を、各アンテナｉ部８１−ｉについてそれぞれ算出する。
【００４４】
ただし、キャリブレーション部５０は上述のように移動局装置３なので、同時に１つの信号のみ受信することができる。このため、キャリブレーション部５０は、各アンテナｉ部８１−ｉから出力される信号を合成・分配部５１において合成した上で受信する。
【００４５】
そしてキャリブレーション部５０は、後に詳述するＤＦＴ処理によってアンテナｉ部８１−ｉごとの各周波数のトーン信号を分離することにより、各アンテナｉ部８１−ｉを介して受信されたキャリブレーション信号を抽出している。
【００４６】
以下、図３及び図４を参照しながら、基地局装置２における具体的なキャリブレーション処理について説明する。
【００４７】
アンテナｉ部８１−ｉは、アンテナ８２−ｉに到来する電波を取得し、該電波に含まれる信号を基地局送受信部６０に入力する信号入力処理と、基地局送受信部６０から出力される信号をアンテナ８２−ｉから無線区間に送出する信号送出処理を行う。そして通常は、移動局装置３との間での電波の送受信を行う。
【００４８】
またアンテナｉ部８１−ｉは、アンテナ８２−ｉに到来する電波に含まれる信号の増幅処理及び基地局送受信部６０から出力される信号の増幅処理も行う。具体的には、本実施の形態では上述のように時分割複信方式を使用しており、Ｔ／Ｒスイッチ８４−ｉ及びＴ／Ｒスイッチ８６−ｉにより上り信号と下り信号のタイムスロットをそれぞれ異なる経路に振り分け、それぞれの経路に設置される増幅器を経由して通信を行う。そして、上り信号の場合には、パワーアンプ８５−ｉにより電力を信号に加えることで、アンテナ８２−ｉから信号を送信する際の送信電力を制御している。また、下り信号の場合にはローノイズアンプ８７−ｉにより雑音レベルの非常に低い増幅を行い、受信信号の雑音レベルをできるだけ上げることなく、該信号の受信電力を増幅している。カプラ８３−ｉについては後述する。
【００４９】
さらにアンテナｉ部８１−ｉは、上述のように、当該基地局装置２が設置される鉄塔の先端部に設置される。一方の基地局送受信部６０は鉄塔の地面に近い部分に設置される。そのため、Ｔ／Ｒスイッチ８６−ｉと、Ｔ／Ｒスイッチ６１−ｉと、の間には１０ｍ以上の距離があることも多く、その間はケーブル８０−ｉによって接続されている。
【００５０】
次に、基地局送受信部６０について説明する。基地局送受信部６０は、アンテナｉ部８１−ｉから出力される信号を復調及び復号する復調・復号処理及びアンテナｉ部８１−ｉへ出力する信号を変調及び符号化する変調・符号化処理を行う。そしてさらに、図示していないが、制御部１０を介してネットワークインターフェイス部３０との間での信号の送受信も行い、通信ネットワーク４と、移動局装置３との間での通信を中継する。なお、制御部１０と基地局送受信部６０との間は、バス９０により通信可能に接続されている。
【００５１】
Ｔ／Ｒスイッチ６１−ｉは、ケーブル８０−ｉと接続され、アンテナｉ部８１−ｉから出力される信号を含むタイムスロットと、アンテナｉ部８１−ｉへ出力する信号を含むタイムスロットと、で経路を切り替える。このようにすることにより、アンテナｉ部８１−ｉから出力される信号をＲＦ・ＩＦ部６３−ｉに出力するとともに、ＲＦ・ＩＦ部６２−ｉから出力される信号をケーブル８０−ｉに送出している。なお、Ｔ／Ｒスイッチ６１−ｉ、ＲＦ・ＩＦ部６２−ｉ、ＲＦ・ＩＦ部６３−ｉはそれぞれアンテナｉ部８１−ｉに対応して設けられ、各アンテナｉ部８１−ｉとの間で信号の入出力を行う。
【００５２】
ＲＦ・ＩＦ部６３−ｉは、対応するアンテナｉ部８１−ｉから出力される信号を、無線周波数からベースバンド周波数に変換する周波数変換処理を行い、該信号を受信部６５に出力する。ＲＦ・ＩＦ部６２−ｉは、逆に、送信部６４から出力される信号を、ベースバンド周波数から無線周波数に変換する周波数変換処理を行い、該信号を対応するアンテナｉ部８１−ｉに送出する。
【００５３】
受信部６５は、検波部６６と、第１キャリブレーションウエイト基礎量算出部６７と、キャリブレーションウエイト算出部６８と、を含んで構成される。
【００５４】
検波部６６は、各ＲＦ・ＩＦ部６３−ｉから入力される信号の検波処理を行う。具体的には、該信号に図示しないバンドパスフィルタによるＤＦＴ処理を施すことにより、特定の周波数の成分のみを取り出す。そして、該特定の周波数の信号に対して復調及び復号処理を行い、移動局装置３が送出した信号をビット列で取得し、制御部１０に出力する。併せて、各ＲＦ・ＩＦ部６３−ｉから入力される信号の位相及び振幅を取得し、第１キャリブレーションウエイト基礎量算出部６７及び送信部６４に出力する。
【００５５】
第１キャリブレーションウエイト基礎量算出部６７は、検波部６６において検波される信号のうち、キャリブレーション部５０が送信したキャリブレーション信号の位相及び振幅を取得し、上り信号のキャリブレーションウエイト基礎量を算出する。第１キャリブレーションウエイト基礎量算出部６７は、算出した上り信号のキャリブレーションウエイト基礎量をキャリブレーションウエイト算出部６８に出力する。
【００５６】
基地局送受信部６０により受信されるキャリブレーション信号は、既知の信号を送信したものであるが、基地局装置２内部での信号伝達の際に電力ロスや遅延を受けて、その振幅や位相が変化している。第１キャリブレーションウエイト基礎量算出部６７は、この位相回転量及び振幅変化量に基づいて上り信号のキャリブレーションウエイト基礎量を算出している。
【００５７】
キャリブレーションウエイト算出部６８は、上り信号のキャリブレーションウエイト基礎量と、後述する下り信号のキャリブレーションウエイト基礎量と、に基づいてキャリブレーションウエイトを算出し、送信部６４に対して出力している。具体的には、上り信号のキャリブレーションウエイト基礎量と下り信号のキャリブレーションウエイト基礎量の比を算出することにより、キャリブレーションウエイトを算出している。
【００５８】
次に、送信部６４について説明する。図４は送信部６４の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、送信部６４は、各アンテナｉ部８１−ｉに対応するアンテナ対応部６９−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を含み、各アンテナ対応部６９−ｉは、アンテナウエイト乗算部７０−ｉ、送信信号生成部７１−ｉ、ウエイト算出部７２−ｉ、を含んで構成される。
【００５９】
送信信号生成部７１−ｉは、ネットワークインターフェイス部３０から出力されるビット列を、制御部１０を介して取得する。そして、取得した信号を無線区間に送出するために、該信号の符号化及び変調処理を行い、送信信号を生成する。そして、生成した信号について所定の符号化・変調処理を行い、アンテナウエイト乗算部７０−ｉに対して出力する。
【００６０】
また、送信信号生成部７１−ｉは既知のキャリブレーション信号を生成する。このキャリブレーション信号には、トーン信号を使用している。また、各送信信号生成部７１−ｉは、それぞれ異なる周波数のキャリブレーション信号を生成する。より具体的には、生成する複数のキャリブレーション信号のうち最も周期の長いキャリブレーション信号の周期が、他のキャリブレーション信号の周期の整数倍となるよう、該複数のキャリブレーション信号を生成する。キャリブレーション信号についても所定の符号化・変調処理を行い、アンテナウエイト乗算部７０−ｉに対して出力する。
【００６１】
ここで、各送信信号生成部７１−ｉが生成するトーン信号について、より詳細に説明する。各送信信号生成部７１−ｉが生成するトーン信号の周波数ｆｉは、サンプリング周期ＴＳを使用して、式（１）のように設定される。ただし、ｘｉは周期サンプル数と呼ばれ、キャリブレーション信号の１周期の間にサンプリングされる回数である。ここではｘｉは整数であり、ｘｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうち最も大きいものをｘ１とすると、全てのｘｉについてｘ１＝ｘｉ×ａｉ（ａｉは整数）と表され、かつ全てのｘｉが互いに異なるよう、予め設計されて記憶部２０に記憶されている。つまり、各送信信号生成部７１−ｉが生成するキャリブレーション信号の周期がサンプリング周期ＴＳの整数倍となるようにしているとともに、各送信信号生成部７１−ｉが生成するキャリブレーション信号のうち、最も周期の長いキャリブレーション信号の周期が他のキャリブレーション信号の周期の整数倍となるようにしている。
【数１】
2006279900.tif 000003
【００６２】
式（１）より、各送信信号生成部７１−ｉで生成するトーン信号ＣＴｉ(ｔ)は、式（２）のように表される。ただし、ｊは虚数単位、πは円周率、Ａｉは各信号の振幅レベルである。
【数２】
2006279900.tif 000004
【００６３】
各送信信号生成部７１−ｉは、このようにして生成したトーン信号を、各アンテナｉ部８１−ｉに対して出力する。
【００６４】
ウエイト算出部７２−ｉは、通信信号の送信時には、検波部６６から出力される各アンテナｉ部８１−ｉで受信された受信信号の位相及び振幅に基づいて、上記空間分割多重方式の送信ウエイトを算出する。また、算出した送信ウエイトを、キャリブレーションウエイト算出部６８から入力されるキャリブレーションウエイトに基づいて補正する。具体的には、算出した送信ウエイトにキャリブレーションウエイトを乗算することにより、補正を行っている。
【００６５】
一方、キャリブレーション信号送信時には、各アンテナｉ部８１−ｉから送信されるキャリブレーション信号の振幅及び位相が等しくなるように送信ウエイトを算出する。ウエイト算出部７２−ｉは、このようにして補正又は算出された送信ウエイトをアンテナウエイト乗算部７０−ｉに出力する。
【００６６】
アンテナウエイト乗算部７０−ｉは、送信信号生成部７１−ｉから出力される送信信号にウエイト算出部７２−ｉにおいて算出された送信ウエイトを乗算し、ＲＦ・ＩＦ部６２−ｉに出力する。すなわち、通信信号が送信される際、キャリブレーションウエイトに基づいて該通信信号の振幅又は位相に関する所定の校正処理（キャリブレーション）を行っている。
【００６７】
次に、キャリブレーション部５０について説明する。まず、上りのキャリブレーションウエイト算出処理に関わる部分について説明する。送信部５４は、送信信号生成部５５を含んで構成される。送信信号生成部５５は既知のキャリブレーション信号を生成する。そして、キャリブレーション信号の種類に応じた符号化・変調処理を行い、ＲＦ・ＩＦ部５３に出力する。
【００６８】
ＲＦ・ＩＦ部５３は、キャリブレーション信号をベースバンド周波数から無線周波数に変換し、Ｔ／Ｒスイッチ５２に出力する。Ｔ／Ｒスイッチ５２は合成・分配部５１から出力される信号を含むタイムスロットと、合成・分配部５１へ出力する信号を含むタイムスロットと、で経路を切り替えることにより、合成・分配部５１から出力される信号をＲＦ・ＩＦ部５６に出力し、ＲＦ・ＩＦ部５３から出力される信号を合成・分配部５１に送出する。
【００６９】
合成・分配部５１はケーブル８８−ｎと接続されており、Ｔ／Ｒスイッチ５２から出力されるキャリブレーション信号を各アンテナｉ部８１−ｉのカプラ８３−ｉに対して分配して送信する。
【００７０】
カプラ８３−ｉは、Ｔ／Ｒスイッチ８４−ｉとアンテナ８２−ｉとの間に設置される通信線と、ケーブル８８−ｉと、を電気的に連結する。つまり、カプラ８３−ｉにより、Ｔ／Ｒスイッチ８４−ｉとアンテナ８２−ｉとの間に設置される通信線を流れる信号はケーブル８８−ｉにも流れることとなり、逆にケーブル８８−ｉに流れる信号はＴ／Ｒスイッチ８４−ｉとアンテナ８２−ｉとの間に設置される通信線にも流れることとなる。このため、例えばＴ／Ｒスイッチ８４−ｉからアンテナ８２−ｉに流れる信号は、カプラ８３−ｉによって取得され、ケーブル８８−ｉに流されるので、合成・分配部５１において取得することが可能となる。また、合成・分配部５１からケーブル８８−ｉに流される信号も、カプラ８３−ｉによって取得され、Ｔ／Ｒスイッチ８４−ｉとアンテナ８２−ｉとの間に設置される通信線に流されるので、Ｔ／Ｒスイッチ８４−ｉにおいて取得することが可能となる。
【００７１】
このようにしてアンテナｉ部８１−ｉに含まれるＴ／Ｒスイッチ８４−ｉは、合成・分配部５１により分配送信されるキャリブレーション信号を取得している。なお、該キャリブレーション信号は時分割複信方式の上り信号に使用されるタイムスロットに入るようにキャリブレーション部５０において時間を調節して送信される。このためには、図示しないクロックを用いて各部の同期を取ることが望ましい。
【００７２】
次に、下りのキャリブレーションウエイト算出処理に関わる部分について説明する。合成・分配部５１は、各送信信号生成部７１−ｉにおいて生成された上記各キャリブレーション信号を受信し、合成して得られるキャリブレーション信号をＴ／Ｒスイッチ５２に対して出力する。このときの合成の結果得られるキャリブレーション信号ＣＲ(ｔ)は式（３）で表される。ただしθｉは各信号の位相である。
【数３】
2006279900.tif 000005
【００７３】
Ｔ／Ｒスイッチ５２は、このように受信されたキャリブレーション信号をＲＦ・ＩＦ部５６に対して出力する。ＲＦ・ＩＦ部５６は、入力されたキャリブレーション信号を、無線周波数からベースバンド周波数に変換する周波数変換処理を行う。そして受信部５７に対して周波数変換処理された該キャリブレーション信号を出力する。
【００７４】
受信部５７は、検波部５８と、第２キャリブレーションウエイト基礎量算出部５９と、を含んで構成される。検波部５８は、ＲＦ・ＩＦ部５６から出力されるキャリブレーション信号の検波を行う。該検波においては、ＲＦ・ＩＦ部５６から出力されるキャリブレーション信号にＤＦＴ処理を施すことにより元のキャリブレーション信号を取得する。
【００７５】
また、この検波処理では、ＤＦＴ処理を施すことにより、各送信信号生成部７１−ｉで生成する互いに周波数が異なるトーン信号を、周波数ごとに分離する信号分離処理を行う。以下、この信号分離処理について説明する。
【００７６】
信号分離処理は、各周波数成分の信号によるＤＦＴ処理により行う。具体的には、以下の式（４）で表される計算を行い、受信されるキャリブレーション信号ＣＲ(ｔ)から各周波数成分ＣＲｉ（ｋ）を抽出する。ただし、観測区間Ｋはｘｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうちの最大値以上の整数値である。また、ｋｉ＝ｆｉＫＴＳ＝Ｋ／ｘｉであるとする。
【数４】
2006279900.tif 000006
【００７７】
ここで、本実施の形態では、上述のように、ｘｉは整数であり、ｘｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうち最も周期の長いものをｘ１とすると、全てのｘｉについてｘ１＝ｘｉ×ａｉ（ａｉは整数）と表され、かつ全てのｘｉが互いに異なるようにしている。このため、式（４）の後段は式（５）のように変形できる。
【数５】
2006279900.tif 000007
【００７８】
すなわち、観測区間Ｋでｎ回のサンプリングを行った結果、ｎ回目のサンプリング結果のコンスタレーションはちょうど０度となる。このため、ｉとｍが等しくない限り、他の項はＩＱ平面上で全て打ち消し合う結果となる。換言すれば、ｉとｍが等しい成分のみが残ることになる。これを式（６）で表す。
【数６】
2006279900.tif 000008
【００７９】
以上のような計算を行った結果として、検波部５８は、式（７）のように、キャリブレーション信号の各周波数成分の位相及び振幅を得ることができる。すなわち、上記信号分離処理により、検波部５８はキャリブレーション信号を周波数ごとに分離している。
【数７】
2006279900.tif 000009
【００８０】
このようにして、検波部５８はアンテナｉ部８１−ｉごとのキャリブレーション信号を取得している。ここで取得した各周波数成分は、既知のキャリブレーション信号であるが、基地局装置２内部での信号伝達の際に電力ロスや遅延を受けて、その振幅や位相が変化している。第２キャリブレーションウエイト基礎量算出部５９は、この位相回転量及び振幅変化量に基づいて下り信号のキャリブレーションウエイト基礎量を算出している。そして、このようにして算出した下り信号のキャリブレーションウエイト基礎量を、キャリブレーションウエイト算出部６８に対して出力している。
【００８１】
以上説明したようにすることにより、本実施の形態では、各アンテナｉ部８１−ｉからそれぞれ周波数の異なる複数のトーン信号を同時に送信することにより、複数のアンテナｉ部８１−ｉのそれぞれに対応するキャリブレーションウエイトを算出することができるので、アンテナ８２−ｉの本数が多くなっても、キャリブレーションのために通信信号が送信できない時間が増加しないようにすることができる。
【００８２】
また、最も周期の長いトーン信号の周期をサンプル周期として、受信信号に対して各トーン信号によるＤＦＴ処理を行うことによって、受信信号に含まれる各周波数成分を抽出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信システムのシステム構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る基地局装置のシステム構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る基地局装置の機能ブロック及びハードウェア構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る基地局装置の機能ブロック及びハードウェア構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  移動体通信システム、２  基地局装置、３  移動局装置、４  通信ネットワーク、１０  制御部、２０  記憶部、３０  ネットワークインターフェイス部、４０  無線通信部、５０  キャリブレーション部、５１  合成・分配部、５２，６１，８４，８６  Ｔ／Ｒスイッチ、５３，５６，６２，６３  ＲＦ・ＩＦ部、５４，６４  送信部、５５  送信信号生成部、５７，６５  受信部、５８  検波部、５９  第２キャリブレーションウエイト基礎量算出部、６０  基地局送受信部、６６  検波部、６７  第１キャリブレーションウエイト基礎量算出部、６８  キャリブレーションウエイト算出部、６９  アンテナ対応部、７０  アンテナウエイト乗算部、７１  送信信号生成部、７２  ウエイト算出部、８０，８８  ケーブル、８１  アンテナｉ部、８２  アンテナ、８３  カプラ、８５  パワーアンプ、８７  ローノイズアンプ、９０  バス、１００  基地局装置本体部、１０１  アンテナ部。
【図１】
2006279900.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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