(57)【要約】システムの同時ユーザに対して重大な混信を起こさずに、広周波数帯域を介した一組の送信または受信チェーンに対するグループ遅延を決定する方法および装置が提供される。一実施形態では、本発明は、それぞれが特定の最低帯域幅を使用する無線通信信号を複数の他の端末によって送信し、受信するよう構成されたアンテナ・アレイと、較正信号を最低帯域幅内の少なくとも２つの異なる周波数帯域でアンテナ・アレイを介してトランスポンダに送信するための送信チェーンと、少なくとも２つの異なる周波数帯域で受信され、較正信号に基づいているトランスポンダ信号をアンテナ・アレイを介してトランスポンダから受信するための受信チェーンとを含む。信号プロセッサは、受信チェーンを介して受信された際にトランスポンダ信号の少なくとも２つの周波数帯域に基づく周波数依存較正ベクトルを決定する。
2005505161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが特定の最低帯域幅を使用する無線通信信号を複数の他の端末で送信し、受信するよう構成されたアンテナ・アレイと、
較正信号を最低帯域幅内の少なくとも２つの異なる周波数帯域でアンテナ・アレイを介してトランスポンダに送信するための送信チェーンと、
少なくとも２つの異なる周波数帯域で受信し、較正信号に基づいているトランスポンダ信号をトランスポンダからアンテナ・アレイを介して受信するための受信チェーンと、
受信チェーンを介して受信された際にトランスポンダ信号の少なくとも２つの周波数帯域に基づいて周波数依存較正ベクトルを決定するための信号プロセッサと
を含む無線通信システム。
【請求項２】
周波数依存較正ベクトルを決定することが、グループ遅延を決定するために、少なくとも２つの周波数のうちの第１の周波数でのトランスポンダ信号に対する相対位相を、少なくとも２つの周波数のうちの第２の周波数でのトランスポンダ信号に対する相対位相と比較することを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
較正信号と比較してトランスポンダ信号が周波数をシフトされる請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
受信チェーンによって受信された際にトランスポンダ信号の相対位相と振幅を測定することをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
受信チェーンが複数の受信チェーンを含み、
各受信チェーンがトランスポンダ信号を受信し、
信号プロセッサが、各受信チェーンによって受信された際に各周波数でのトランスポンダ信号の相対位相を比較することによってグループ遅延を決定する
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
周波数依存較正ベクトルを決定することが、少なくとも２つの周波数帯域のうちの第１の周波数帯域でのトランスポンダ信号に対する少なくとも２つの受信チェーンの間の位相の差と、少なくとも２つの周波数帯域のうちの第２の周波数帯域でのトランスポンダ信号に対する同じ２つの受信チェーン間の位相の差とを比較することによって受信チェーン・グループ遅延を決定することを含む請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
複数の受信チェーンのうちの１つが基準受信チェーンとして選択され、各受信チェーンに対するグループ遅延がその基準受信チェーンに関して特徴付けられる請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
信号プロセッサが、トランスポンダ信号の測定された位相と振幅を使用してトランスポンダ信号の各周波数でのアンテナ・アレイでのトランスポンダのアップリンク・シグネチャを決定し、信号プロセッサが、トランスポンダのアップリンク・シグネチャを使用して受信チェーンに対する周波数依存較正ベクトルを決定する請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
信号プロセッサが、トランスポンダ信号の各周波数での測定された位相と振幅を使用してトランスポンダでの送信チェーンのダウンリンク・シグネチャを決定し、信号プロセッサが、送信チェーンのダウンリンク・シグネチャを使用して送信チェーンに対する周波数依存較正ベクトルをさらに決定する請求項４に記載のシステム。
【請求項１０】
送信チェーンが複数の送信チェーンを含み、
各送信チェーンが較正信号を送信し、
信号プロセッサが、各受信チェーンによって受信された際にトランスポンダ信号の各周波数でのトランスポンダ信号の相対位相を比較することによって、周波数依存送信較正ベクトルを決定する請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
各送信チェーンから１つずつ来た信号であり、それぞれが独自の変調シーケンスに基づいて別個に識別可能な複数の信号を較正信号が含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
周波数依存送信較正ベクトルを決定することが、グループ遅延を決定するために、少なくとも２つの周波数の第１の周波数でのトランスポンダ信号に対する２つの送信チェーンの間の位相の差と、少なくとも２つの周波数の第２の周波数でのトランスポンダ信号に対する同じ２つの送信チェーンの間の位相の差とを比較することを含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
複数の送信チェーンのうちの１つが基準チェーンとして選択され、各送信チェーンのグループ遅延が基準チェーンに対して定義される請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
機械によって実行された場合に、
それぞれが特定の最低送信帯域幅を使用する無線通信信号を、送信チェーンを使用して複数の他の端末に送信する動作と、
それぞれが特定の最低受信帯域幅を使用する無線通信信号を、受信チェーンを使用して複数の他の端末から受信する動作と、
較正信号を最低送信帯域幅内の少なくとも２つの異なる周波数帯域で送信チェーンを介してトランスポンダに送信する動作と、
最低受信帯域幅内の少なくとも２つの異なる周波数帯域で受信され、較正信号に基づいているトランスポンダ信号をトランスポンダから受信チェーンを介して受信する動作と、
受信チェーンを介して受信された際にトランスポンダ信号の少なくとも２つの周波数帯域に基づいて周波数依存較正ベクトルを決定する動作と
を含む動作を機械に実行させる命令を表すデータを記憶している機械可読媒体。
【請求項１５】
周波数依存較正ベクトルを決定する動作が、グループ遅延を決定するために、少なくとも２つの周波数のうちの第１の周波数でのトランスポンダ信号に対する相対位相を、少なくとも２つの周波数のうちの第２の周波数でのトランスポンダ信号に対する相対位相と比較する動作を含む請求項１４に記載の媒体。
【請求項１６】
較正信号と比較してトランスポンダ信号が周波数をシフトされる請求項１４に記載の媒体。
【請求項１７】
周波数依存較正ベクトルを決定する動作が、少なくとも２つの周波数帯域のうちの第１の周波数帯域でのトランスポンダ信号に対する少なくとも２つの受信チェーンの間の位相の差と、少なくとも２つの周波数帯域のうちの第２の周波数帯域でのトランスポンダ信号に対する同じ２つの受信チェーンの間の位相の差とを比較することによって受信チェーン・グループ遅延を決定する動作を含む請求項１４に記載の媒体。
【請求項１８】
周波数依存送信較正ベクトルを決定する動作が、グループ遅延を決定するために、少なくとも２つの周波数のうちの第１の周波数でのトランスポンダ信号に対する２つの送信チェーンの間の位相の差と、少なくとも２つの周波数のうちの第２の周波数でのトランスポンダ信号に対する同じ２つの送信チェーンの間の位相の差とを比較する動作を含む請求項１４に記載の媒体。
【請求項１９】
それぞれが特定の最低送信帯域幅を使用する無線通信信号を、送信チェーンを使用して複数の他の端末に送信するステップと、
それぞれが特定の最低受信帯域幅を使用する無線通信信号を、受信チェーンを使用して複数の他の端末から受信するステップと、
較正信号を最低の送信帯域幅内の少なくとも２つの異なる周波数帯域で送信チェーンを介してトランスポンダに送信するステップと、
最低受信帯域幅内で少なくとも２つの異なる周波数帯域で受信され、較正信号に基づいているトランスポンダ信号をトランスポンダから受信チェーンを介して受信するステップと、
受信チェーンを介して受信された際にトランスポンダ信号の少なくとも２つの周波数帯域に基づいて周波数依存較正ベクトルを決定するステップと
を含む方法。
【請求項２０】
周波数依存較正ベクトルを決定するステップが、受信チェーンによって受信された際にトランスポンダ信号の相対位相と振幅を測定するステップを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
周波数依存較正ベクトルを決定するステップが、複数の受信チェーンによって受信された際に各周波数でトランスポンダ信号の相対位相を比較することによってグループ遅延を決定するステップを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
複数の受信チェーンのうちの１つが基準受信チェーンとして選択され、各受信チェーンに対するグループ遅延が基準受信チェーンに関して特徴付けられる請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
周波数依存較正ベクトルを決定するステップが、トランスポンダ信号の測定された位相と振幅を使用してトランスポンダ信号の各周波数での受信チェーンでのトランスポンダのアップリンク・シグネチャを決定するステップと、トランスポンダのアップリンク・シグネチャを使用して受信チェーンに対する周波数依存較正ベクトルを決定するステップとを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
信号プロセッサが周波数依存較正ベクトルを決定するステップが、トランスポンダ信号の各周波数で測定された位相と振幅を使用してトランスポンダでの複数の送信チェーンのダウンリンク・シグネチャを決定するステップと、送信チェーンのダウンリンク・シグネチャを使用して送信チェーンに対する周波数依存較正ベクトルを決定するステップとを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
周波数依存較正ベクトルを決定するステップが、複数の受信チェーンのそれぞれによって受信された際にトランスポンダ信号の各周波数でトランスポンダ信号の相対移送を比較することによって周波数依存送信較正ベクトルを決定するステップを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
システムがコード分割多元接続システムである請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
無線通信信号がコード分割多元接続の標準に準拠する請求項１４に記載の媒体。
【請求項２８】
無線通信信号がコード分割多元接続の標準に準拠する請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、デジタル信号通信の分野に関し、さらに受信・送信チェーン較正に関する。より詳細には、本発明は、複数の周波数で狭帯域信号を使用してグループ遅延を較正することに関する。
【背景技術】
【０００２】
無指向性無線通信でなく指向性のある無線通信を使用して無線通信の容量を大幅に増やすことができる。指向性信号を送信し、指向性をもって信号を受信する１つの方法は、アンテナ・アレイを介してビームを形成し、これをヌル化することによるものである。アンテナ・アレイを介したビーム形成とヌル化することの精度は、送信・受信チェーンが両方とも較正された場合に改善することができる。較正は、各アンテナ素子から放射された、または各アンテナ素子で受信したフィールドへのベースバンドのデジタルインターフェースからのチェーンに適用することができる。較正を行う１つの方法は、アンテナ・アレイから分離したトランスポンダに基地局ダウンリンク周波数のアンテナ・アレイの出力をリスンさせることである。トランスポンダは、基地局からダウンリンク較正信号を受信し、次いでそれをアップリンク周波数で再送信する。送信に適した信号と受信に適した信号とを選択することによって、基地局は、その送信・受信チェーンを較正するために位相と振幅の補償を推定する信号処理を適用することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
遠隔トランスポンダ較正システムは、例えば、Ｒｏｙ，ＩＩＩらによる米国特許第５，５４６，０９０号に記載されている。この発明は、各送信・受信チェーンでの位相と振幅に対して狭帯域ＦＤＤ（周波数分割二重化）システムの較正を記載している。ＦＤＤシステムでは、未使用の時間と周波数スロットが発生することがあり、これらを狭帯域較正信号を送信し受信するために使用することができる。しかし典型的なスペクトラム拡散システムでは、較正に使用するための未使用の時間と周波数スロットはない。スペクトラム拡散システム、例えばＣＤＭＡ（コード分割多元接続）システムは、ＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）やＴＤＭＡ（時分割多元接続）システムとは対照的に、同時に同じ無線チャネルを使用している複数のユーザを有している。トランスポンダが、トラフィック用に使用されているのと同じスペクトラム拡散チャネルを使用して信号を受信し送信するよう設計されている場合、較正によってチャネルに追加される追加電力がシステム容量を低減させる。典型的なトランスポンダは、較正信号を含めてダウンリンク・トラフィックのすべてを受信し、その周波数をシフトさせ、それを増幅し、そのトラフィックのすべてを基地局に返送する。この結果、トランスポンダによってアップリンクで非常に大量の電力が送られることになるが、これによりすべての他のトラフィックが事実上過出力となる場合がある。その結果、較正はダウンリンクとアップリンク・チャネルの両方の容量に影響を与える。一組の送信器または受信器に対するグループ遅延を較正するために、通常、較正信号はより広帯域の周波数を介して送信され、正常なトラフィックへの割込みをさらに保証する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
システムの同時ユーザに対して重大な混信を起こさずに、広周波数帯域を介した一組の送信または受信チェーンに対するグループ遅延を決定する方法および装置が提供される。一実施態様では、本発明は、それぞれが特定の最低帯域幅を使用する無線通信信号を複数の他の端末によって送信し、受信するよう構成されたアンテナ・アレイと、較正信号を最低帯域幅内の少なくとも２つの異なる周波数帯域でアンテナ・アレイを介してトランスポンダに送信するための送信チェーンと、少なくとも２つの異なる周波数帯域で受信され、較正信号に基づいているトランスポンダ信号をアンテナ・アレイを介してトランスポンダから受信するための受信チェーンとを含む。信号プロセッサは、受信チェーンを介して受信された際にトランスポンダ信号の少なくとも２つの周波数帯域に基づいて周波数依存較正ベクトルを決定する。
【０００５】
本発明の他の特徴は、添付の図面および以下の詳細な説明から明らかになろう。
【０００６】
本発明は、同様の要素を類似の参照番号で示す添付の図面で限定によらず、例示によって説明する。
図１は、本発明の一実施形態と共に使用するのに適した無線通信システム基地局のアーキテクチャ例を示すブロック図である。
図２は、図１の基地局で使用するのに適した無線トランスポンダシステムのアーキテクチャ例を示すブロック図である。
図３は、受信チェーンの較正を示すプロセスの流れ図である。
図４は、送信チェーンの較正を示すプロセスの流れ図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
序論
一実施形態では、本発明は、狭帯域トランスポンダを使用して広帯域アダプティブ・アンテナ基地局の複数の送信チェーンと受信チェーンのグループ遅延を較正する方法を含む。送信・受信チェーンのグループ遅延を較正するために、基地局はダウンリンク周波数帯域で少なくとも２つの異なる周波数で送信チェーンのそれぞれを介して異なる狭帯域較正信号を送信する。次いでこれらの信号は、狭帯域トランスポンダによって受信され、広帯域アップリンク周波数帯域の狭帯域信号として基地局に再送信される。この応用例では、アダプティブ・アンテナ基地局の無線機は広帯域チャネルをサポートする。しかし、不要な混信を引き起こすことを防止するために、較正信号とトランスポンダ信号は狭帯域である。すなわち、較正信号は広帯域チャネルの狭い部分しか占有していない。トランスポンダは、これらの狭い周波数帯域でのみ受信し、アップリンク帯域の同様に狭い部分でのみ信号を再送信する。
【０００８】
狭帯域信号は広帯域のアップリンクおよびダウンリンク・チャネルに少量の電力しか加えないので、正規のデータ・トラフィックが基地局によってサポートされている間に較正を行うことができる。較正信号の帯域幅が狭いほど、システムに追加されるべき電力量は少なくなる。広帯域スペクトラム拡散システムでは、狭帯域信号を正規のデータ・トラフィック・チャネルの１０分の１、または１００分の１に容易にすることができる。周波数分割システムでは、狭帯域信号は依然としてトラフィック・チャネルの幅の３分の１から５分の１でよい。信号電力レベルの適切な選択は、正規のトラフィックへの影響をさらに低減することができる。複数の狭帯域信号とトランスポンダ帯域を使用することによって、周波数に応じてより全体的な位相および利得変動に関して較正することができる。ＣＤＭＡ（コード分割多元接続）システムでは、ＣＤＭＡシステムを狭帯域信号に関して特に感度を悪くするよう設計することができる。
【０００９】
一実施形態では、トランスポンダは、較正されるべきより広帯域のシステムのトラフィック帯域内で狭帯域でのみ受信し、再送信する。システムは、複数のアンテナ素子を有する一組の広帯域送信器と、複数のアンテナ素子を有する一組の広帯域受信器とを有してもよく、または一組の素子を送信器と受信器とに共通としてもよい。どちらの場合でも、システム性能は、通常、送信チェーンと受信チェーンの両方に対するグループ遅延の周波数較正によって向上する。グループ遅延較正ベクトルは受信チェーンと送信チェーンとで異なってよい。一実施例では、システムは、ＳＤＭＡ（空間分割多元接続）と共にＣＤＭＡを使用して最高１０ｋｍまで離れた複数の加入者と通信する多重チャネルの基地局を有する。このシステムの場合、１時間又は２時間ごとの較正が性能を著しく向上させることが既に判明している。このような周波数較正により、通常動作に対する較正の影響が重要になる場合がある。本発明によれば、通常動作に対する較正の影響を狭帯域較正トランスポンダによって最小限に抑えることができる。
【００１０】
各狭周波数較正帯域では、２つ以上の送信チェーンを介して異なる信号を送信することができる。これらの信号は、例えばそれらの信号に対して異なるシーケンスを変調することによって区別することができる。一実施形態では、これらのシーケンスは復調に役立つための直交シーケンスである。別の実施形態では、これらのシーケンスは拡散コードとして信号上に変調される。これは、各送信チェーンからの信号を区別できるように、受信した信号に逆拡散コードを使用することができる。トランスポンダは、これらの信号を受信し、これらを基地局のアップリンク帯域で再送信する。次いで基地局によって受信した信号は、信号のいかなる所望の相対特性をも測定するために処理することができる。例えば、関与する送信チェーンの相対位相と振幅と、すべての受信チェーンの相対位相と振幅を発見するために信号を使用することができる。様々な送信チェーンを介して様々な信号を送信することにより、受信時に信号を区別することができる。これは、各送信チェーンに対して相対位相と振幅のような特性を別個に推定することを可能とする。これら特性は、アップリンクおよびダウンリンクに対する空間シグネチャを特定するため、ならびに周波数依存較正ベクトルを計算するために使用することができる。様々な周波数での位相測定値を組み合わせることにより、グループ遅延較正ベクトルを導出することができる。
【００１１】
送信チェーンの相対位相と振幅は、単一アンテナで様々な信号を受信し、次いで様々な送信チェーンを介して送信される様々な信号のそれぞれに対してチャネルを推定することによって推定することができる。受信チェーンの相対位相と振幅は、単一送信チェーンを介して単一の較正信号を送信し、様々な受信チェーンを介してそれを受信することによって推定することができる。各受信チェーンを介して受信したチャネルを次いで推定し、空間シグネチャを発見するため、また較正のために比較することができる。その結果、較正信号がすべての送信チェーンを介して一度送信され、次いですべての受信チェーンを介して対応するトランスポンダ信号が受信された場合、アレイ全体を単一のダウンリンクおよびアップリンク・バーストに基づいて較正することができる。送信および受信較正ベクトルの決定は相互に結合される必要はないので、同じバーストで両方の較正を実行することによって効率が高まり、トラフィックに対する影響は低減される。較正信号が、同時に、または近接した、異なる時点で２つ以上の異なる周波数で送信される場合、グループ遅延を導出することができる。
【００１２】
別法として、数個または２つの送信または受信チェーンを同時に較正することができる。すべての送信または受信チェーンが各較正測定に関与していない場合、すべての相対位相と振幅を、すべての送信および受信アンテナで測定することができるように、送信または受信チェーンの様々な組による反復較正測定を実行することができる。測定値のそれぞれに共通の送信または受信チェーンがあるならば、精度は向上する。これは、測定された位相と振幅を、共通チェーンを参照して相互に関係付けることを可能にする。通常、受信チェーンの１つは、基準受信チェーンに指定され、較正信号は基準チェーンと対になった各受信チェーンと一対にして測定される。基準チェーンはすべての測定に参加するので、他のチェーンのすべてを基準チェーンを介して相互に参照することができる。受信チェーンが較正された後、基準に対して対で測定中の送信チェーンによって同様のプロセスが実行される。どの特定のチェーンが基準として選択されるかは重要でなく、受信および送信基準は相互にいかなる関係をも有する必要はない。較正ベクトルは、基準からの変動として、またはそれぞれ受信チェーンまたは送信チェーンの間の差の平均値、中間値、または中心値のようなあらゆる任意の標準からの変動として表現することができる。
【００１３】
一実施形態では、本発明はＳＤＭＡ無線データ通信システムで実施される。そのような空間分割システムでは、各端末は、例えば基地局とユーザ端末などの間の無線通信チャネルに関係付けられた一組の空間パラメータと関連付けられている。空間パラメータは、各端末に対する空間シグネチャを含む。空間シグネチャおよび配列されたアンテナを使用することによって、基地局からのＲＦ電力は単一ユーザ端末でさらに正確に方向付けることができ、これで他のユーザ端末との混信は低減され、他のユーザ端末に対するノイズ閾値は低下する。反対に、同時に複数の異なるユーザ端末から受信したデータをより低い受信電力レベルで分解することができる。ユーザ端末で空間分割アンテナを使用すると、通信に要求されるＲＦ電力をさらに低下させることができる。相互に空間的に分離された加入者に対して利益はさらに大きくなる。空間シグネチャは、送信器の空間上の位置、到達方向（ＤＯＡ）、到達時刻（ＴＯＡ）、および基地局からの距離などを含むことができる。
【００１４】
信号電力レベル、ＤＯＡ、およびＴＯＡのようなパラメータの推定値は、センサー（アンテナ）・アレイ情報と共にチャネル等化のためにデジタル・データ・ストリームに置かれた周知のトレーニング・シーケンスを使用して決定することができる。次いでこの情報は、空間デマルチプレクサ、マルチプレクサ、および結合器に対する適切な重みを計算するために使用される。当技術分野では周知の拡張カルマン・フィルタまたは他のタイプの線形フィルタを、空間パラメータを決定する際にトレーニング・シーケンスのプロパティを活用するために使用することができる。空間分割およびＳＤＭＡシステムの使用に関するさらなる詳細は、例えばＯｔｔｅｒｓｔｅｎらによる１９９８年１０月２７日発行の米国特許第５，８２８，６５８号と、Ｒｏｙ，ＩＩＩらによる１９９７年６月２４日発行の第５，６４２，３５３号とに記載されている。
【００１５】
基地局構成
本発明は、無線通信システムに関し、固定アクセスまたは移動アクセス無線ネットワークである。本発明は、コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）のような広帯域多元接続システムや他のスペクトラム拡散タイプのシステムと組み合わせて空間分割技術を使用することができる。図１は、無線通信システムまたは本発明を実施するのに適したネットワークの基地局の一例を示している。このシステムまたはネットワークは、遠隔端末またはユーザ端末とも称される複数の加入者局（図示せず）を含む。基地局は、あらゆる必要とされるデータ・サービスを提供し、かつ即時無線システムへの外部の接続を提供するためにホストのＤＳＰ２３１を介して広域ネットワーク（ＷＡＮ）に接続されていてる。空間分割をサポートするために、複数のアンテナ１０３、例えば４つのアンテナが使用される。但し、他の数のアンテナも選択可能である。
【００１６】
アンテナの出力は、このＣＤＭＡシステムでは周波数スイッチであるデュプレクサー・スイッチ１０７に接続される。あるいは、デュプレクサーが必須でない別個の送信および受信アンテナ・アレイを使用することができる。受信する場合、アンテナ出力はスイッチ１０７を介してＲＦ（無線周波数）受信モジュール２０５に接続され、ミックスダウンされてダウン・コンバータ２０７にチャネライズされる。ダウン・コンバートされた信号は、次いでサンプリングされ、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）２０９でデジタルに変換される。これはＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタリング技術を使用して行うことができる。本発明は、広範な種類のＲＦおよびＩＦ（中間周波数）搬送周波数および帯域に適するようにさせることができる。
【００１７】
この実施例では、それぞれが各アンテナ受信モジュール２０５に由来している４つのアンテナ・チャネル出力がある。チャネルの特定の数をネットワークのニーズに合わせて変更することができる。４つの受信アンテナ・チャネルのそれぞれに対して、４つのアンテナからの４つのダウン・コンバートされた出力が、較正を含めたさらなる処理のためにデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）装置２１７に供給される。本発明の一態様によれば、４つのＭｏｔｏｒｏｌａ  ＤＳＰ５６３００  Ｆａｍｉｌｙ  ＤＳＰをチャネル・プロセッサとして受信チャネルあたり１つずつ使用することができる。タイムスロット・プロセッサ２１７は、受信した信号電力を監視し、位相および時間整合を推定する。タイムスロット・プロセッサ２１７は、各アンテナ素子に対するスマート・アンテナの重みも特定する。これらは、特定の遠隔ユーザからの信号を特定し、その特定された信号を復調するために空間分割多元接続方式に使用される。
【００１８】
チャネル・プロセッサ２１７の出力は復調されたバースト・データである。このデータは、その主要機能がシステムのすべての要素を制御し、より高レベルの処理とインターフェースするホストのＤＳＰ２３１に送信される。より高レベルの処理は、システムの通信プロトコルで定義されたすべての異なる制御およびサービス通信チャネルでの通信に要求される信号を提供する。ホストのＤＳＰ２３１は、Ｍｏｔｏｒｏｌａ  ＤＳＰ５６３００  Ｆａｍｉｌｙ  ＤＳＰであってよい。さらに、チャネル・プロセッサは、ユーザ端末ごとに特定された受信の重みをホストのＤＳＰ２３１に送信する。
【００１９】
ホストのＤＳＰ２３１は、状態およびタイミング情報を維持し、チャネル・プロセッサ２１７からアップリンク・バースト・データを受信し、チャネル・プロセッサ２１７をプログラムする。さらに、ホストのＤＳＰ２３１は、エラー検出コードを暗合解読し、スクランブル解除し、チェックし、アップリンク信号のバーストを分解し、次いで基地局の他の部分でのさらに高いレベルの処理のために送信されるようこのアップリンク信号をフォーマットする。基地局の他の部分に関しては、ホストのＤＳＰ２３１は、後述するように、基地局でのさらに高いレベルの処理のためにサービス・データとトラフィック・データとをフォーマットし、基地局の他の部分からダウンリンク・メッセージとトラフィック・データとを受信し、そのダウンリンク・バーストを処理し、そのダウンリンク・バーストをフォーマットして送信チェーンに送信する。
【００２０】
ＲＦ送信器（ｔｘ）モジュール２４５に送信されるアナログ送信出力を生成するためにホストのＤＳＰ２３１からの送信データが使用される。具体的には、受信したデータ・ビットはＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバータ）２４１を介してアナログ送信波形に変換され、アップ・コンバータ２４３のＩＦ周波数で複号変調信号にアップ・コンバートされる。このアナログ波形は送信モジュール２４５に送信される。送信モジュール２４５はこの信号を送信周波数にアップ・コンバートし、信号を増幅する。増幅された送信信号出力はデュプレクサー／時間スイッチ１０７を介してアンテナ１０３に送信される。
【００２１】
狭帯域トランスポンダ構成
図２を参照すると、本発明を実施する際に使用するのに適した遠隔トランスポンダの一例が示されている。このトランスポンダは、費用が掛からずかつ簡素になるよう設計されている。図示した特定のトランスポンダ設計は、適宜、基地局の設置時に使用することができるよう１つの小型、携帯型、軽量パッケージに作ることもできる。このトランスポンダは、近くの装備品または基地局のアンテナが使用するアンテナ・マストに取り付けることができる。あるいは、トランスポンダは、さらに複雑かつ完全に機能的なユーザ端末の特別モードとして動作させることもできる。第２の基地局が、トランスポンダ機能を実行することもできる。トランスポンダ１１８の機能は、広帯域ダウンリンク・チャネルの範囲内の信号を受信し、それを広帯域アップリンク・チャネルにアップ・コンバートまたはダウン・コンバートし、狭周波数帯域だけを選択するようそれをフィルタリングし、それを増幅し、次いでそれをアップリンク・チャネルの範囲内の信号として再送信することである。上述のように、周波数シフト・トランスポンダ１１８は較正に使用するのに適したトランスポンダの唯一の実現可能な例である。トランスポンダに対する唯一の一般要件は、そのトランスポンダが、自身が受信した信号から何らかの方法で区別することができる無線周波数信号を返送するということである。信号を周波数シフトすることの他に、トランスポンダは信号を時間遅延する、またはより一般的には信号をよく知られた変調方式で変調することもできる。コード分割多重方式では、トランスポンダは、受信した信号を復号し、またアップリンク・チャネル用の新しい拡散コードでそれを符号化することもできる。
【００２２】
図２に示すように、基地局からの較正信号はトランスポンダ・アンテナ１２２で受信される。デュプレクサー１４０は、アンテナで受信した信号を受信帯域フィルタ１２６から始まる受信チェーンに、送信帯域フィルタ１２５で終了する送信チェーンから来る信号を別々に経路指定する。受信チェーンでは、フィルタリング後のトランスポンダ・アンテナ１２５から来た信号は低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１４２に経路指定される。次いでこの増幅された信号は帯域フィルタ１４４によって再度フィルタリングされる。これによりそれらの周波数に基づいて不要な信号は除去される。次いでこのフィルタリングされた信号は、受信した信号をＬＯ（ローカル・オシレータ信号）１４６波形と結合するミキサ１４８によってＩＦ（中間周波数）にダウン・コンバートされる。ＩＦ信号は、送信用にアップ・コンバートされる前に別の帯域フィルタ１５０を介して処理される。基地局からの較正信号の周波数のそれぞれに対して１つずつの２つ以上の通過帯域を有するようチャネル・フィルタ１５０を構成することができる。
【００２３】
第２のミキサ１４９は、間隙を隔てた周波数で、しかもアップリンク周波数帯域内で２つの新しい送信信号を生成するために、帯域フィルタ１５０からの信号を第２のＬＯ  １４７に結合させる。これら２つの新しい信号は、電力増幅器１４３で帯域フィルタリングされ１４５、増幅される。電力増幅器は、他のチャネルとの混信を低減させ、かつ基地局で較正信号を円滑に受信するように電力フィードバック制御ループ１４１によって調製される。別の帯域フィルタ１２５は、より高いミキサの結果および電力増幅器からのあらゆる悪影響をも除去し、その周波数以外はＲＦ受信チェーンの元の入力信号のコピーであるさらに低いミキサの結果だけをそのまま残す。この信号は、アンテナ素子１２２を介した送信のためにデュプレクサー１４０に接続される。トランスポンダは、別法として別個の送信アンテナ素子１２３と受信アンテナ素子１２４とを示している。別個の素子が使用される場合、デュプレクサー１４０は必要なく、アンテナをそれぞれの送信および受信帯域フィルタに直接結合させることができる。
【００２４】
上記のトランスポンダは、米国電気通信工業会（ＴＩＡ）によりＩＳ−９５と指定される北米セルラＣＤＭＡ通信用帯域で送信される、基地局からの狭帯域信号をシフトしトランスポンドするよう設計されている。状況によっては、完全なＣＤＭＡチャネルを介して広帯域較正信号を受信し、それを狭帯域信号として返信することが好ましい場合がある。大部分の単一チャネル通信帯域幅はＲＦ周波数での実際のフィルタには広すぎるので、このような単一チャネルトランスポンダはＲＦ周波数をさらに低い中間周波数にミックスし、この中間周波数で狭帯域フィルタを適用し、次いでフィルタリングされた信号を狭帯域信号としてエコーバックされるべき所望のＲＦ周波数にミックスし直す。すべての他の態様で、広帯域、単一チャネルのトランスポンダは、本明細書に記載の狭帯域トランスポンダのように振る舞い、構築される。
【００２５】
グループ遅延を特定するために、較正信号の少なくとも２つの周波数が望まれる。較正信号の２つの周波数を戻すために、周波数をシフトさせた２つの狭帯域信号を戻すようトランスポンダを構成することができる。あるいは、独自のまたはいくつかの共用ハードウェアを有する追加のトランスポンダを使用することができる。狭帯域だけで受信し、送信するように、または異なる周波数の広い範囲で受信し、送信するように各トランスポンダを構成することができる。多重周波数トランスポンダシステムの特定の設計は、応用例および通信システムの特定の状況に依存することになる。
【００２６】
動作中、基地局のＤＳＰ２１７は、専用狭帯域較正送信信号を、デュプレクサーを介してアンテナ・アレイから送信する少なくとも２つの周波数で生成する。トランスポンダは較正送信信号を受信し、その信号がデュプレクサーを介して受信チェーンにより受信されるよう適切な変更を加えてその信号をエコーバックする。従来型のセルラＣＤＭＡシステムでは、無線システムは、送信および受信用に異なる周波数を使用する。したがって、トランスポンダは、受信したダウンリンク信号の周波数シフトされたコピーである信号をアップリンク周波数帯域でエコーバックする。基地局のＤＳＰは、次いでグループ遅延較正ベクトル記憶バッファに記憶されることになるグループ遅延ベクトルを計算するために、受信チェーンを介して両周波数でエコーされた較正信号を獲得し、この受信した較正信号を送信較正信号の知識と共に使用する。
【００２７】
ＣＤＭＡセルラ・システムの場合、システムは、例えば８２４ＭＨｚから８３５ＭＨｚまで、または８３５ＭＨｚから８４９ＭＨｚまでの帯域幅に割り当てることができる。この範囲内の広帯域チャネルは、１．２５ＭＨｚほど狭くても、または５ＭＨｚほど広くてもよい。このようなシステムでは、アップリンクとダウンリンク周波数帯域は、通常、１．２５ＭＨｚから５ＭＨｚだけ分離されるよう大きな保護帯域によって相互に分離されている。これは、トランスポンダが基地局に返送するために較正信号周波数をシフトしなければならない量である。他のシステムでは、広帯域アップリンクとダウンリンク・チャネルは４０ＭＨｚ以上に広くてよい。一方、狭帯域較正信号は、通常、０．０１ＭＨｚから０．１ＭＨｚの幅である。較正信号のスペクトラル幅は、手ごろな価格で容易に使用可能な装備で無理なく使い易い程度に狭い。信号は狭いほど、既存のトラフィックと混信することが少ない。しかし上記のように、狭帯域信号は、広帯域の送信・受信チェーンによって送信され、受信されることができなければならない。必須の帯域幅制限も特定のシステムに依存する。広帯域信号が１．２５ＭＨｚ幅のシステムの場合、広帯域信号が４０ＭＨｚ幅であるシステムと比べて狭帯域信号は遥かに狭くなる可能性がある。使用される特定搬送波周波数も、特定のシステムのニーズに合わせて適応させることができる。現在、適切なシステムは、４５０ＭＨｚから２１００ＭＨｚの範囲の周波数を中心にした搬送波周波数を有する。この範囲は、無線技術およびスペクトラム割り当てが変わるに連れて拡大することが期待される。
【００２８】
較正ベクトルの計算
複数のアンテナ・アレイの位相と振幅を狭帯域信号とトランスポンダを使用して計算し、較正するには、様々な異なる方法がある。Ｒｏｙ、ＩＩＩらによる１９９６年８月１３日発行の米国特許第５，５４６，０９０号、Ｐａｒｉｓｈらによる１９９９年７月２７日発行の第５，９３０，２４３号、およびＰａｒｉｓｈらによる第６，０３７，８９８号は、較正のための適切な方法を示している。別の方法が、Ｂｏｒｏｓらによる１９９９年１１月１１公告の国際出願第ＷＯ９９１５７８２０号に示されている。これらの参照の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２９】
基地局の送信・受信チェーンに対するグループ遅延の較正に関して、アップリンクおよびダウンリンク上で同一ＲＦ伝播があると仮定すると、較正を実行するために単一のトランスポンダまたは加入者ユニットをその基地局と共に使用することができる。しかし本発明は、トランスポンダまたはいかなる加入者ユニットに関するアップリンクおよびダウンリンク・シグネチャの別個の特定を可能にする。これらの空間シグネチャは、基地局ハードウェアの電子信号経路の影響、およびトランスポンダまたは加入者ユニットに対するアップリンクとダウンリンク電子信号経路の間のいかなる差をも含む。そのような情報の一用途としては、加入者ユニットへの、または加入者ユニットからのＲＦ伝播が異なる場合に各加入者ユニットに対して別個の較正を決定するということがある。別の用途としては、基地局を較正するためであるが、これは基地局と単一のトランスポンダを使用して単一の較正ベクトルを獲得するのではなく、単一の較正ベクトルを決定するために別個のトランスポンダを使用する。
【００３０】
一実施形態では、単一の較正ベクトルは平均較正ベクトルである。別の実施形態では、それは重み付けされた平均較正ベクトルである。特定の加入者ユニットを使用してなされた推定に与えられる重み付けは、その加入者ユニットによって受信された信号の品質の測度に依存する。この結果、より品質の高い信号を有する加入者ユニットからの推定値は加重平均でより大きく重み付けされる。信号品質を決定するための方法および装置は、Ｙｕｎによる１９９９年８月１２日公告の国際出願第ＷＯ９９／４０６８９号で開示されている。
【００３１】
図１および２のアーキテクチャでは、基地局のＤＳＰは較正に使用される一組の信号を生成する。一実施例では、各送信アンテナから各受信アンテナへのチャネルを計算することができるように、すべてのアンテナは異なる周知の較正信号を送信する。一般に、トランスポンダの場所特有の成分を差し引いた後、受信較正ベクトルは、１つの送信アンテナから各受信アンテナへのチャネルの周波数により位相と振幅の差から推定することができる。すべての送信アンテナからの結果を平均することによって、較正ベクトルをさらに改善することができる。同様に、トランスポンダ特有の成分を差し引いた後で、様々な送信アンテナから受信アンテナの１つへのチャネルの相対位相と振幅から送信チェーンの較正ベクトルを推定することができる。ここでもまた、すべての異なる受信アンテナからの結果を平均することによって推定値を改善することができる。
【００３２】
２つ以上の狭帯域トランスポンダの結果を使用して、送信・受信チェーンの相対位相と振幅を、それぞれ基地局のダウンリンクとアップリンク帯域の範囲内の２つの周波数で較正することができる。これらの測定値は、受信または送信チェーン間のグループ遅延およびいかなる他の周波数依存差を較正するためにも使用することができる。２つの狭い周波数帯域がトラフィック帯域内である程度の距離を離して置かれている場合、さらに高い精度を得ることができる。２つ以上の異なる周波数を使用することによってもさらに高い精度を得ることができる。較正周波数および多数の異なる周波数の最善の選択肢は、トラフィック帯域の帯域幅と所望の精度に依存する。
【００３３】
グループ遅延は特定の勾配を有する位相ランプと等価であると見なすことができるので、送信・受信チェーンの間のグループ遅延の相対的な差をそれぞれに位相測定値を使用して較正することができる。これは、帯域内の２つの周波数での位相測定値に基づいて位相ランプの勾配を計算することによって行うことができる。位相ラッピング(phase wrapping)による各位相測定値の曖昧さがあるので、２つの測定周波数間の相対位相は３６０度の位相ウィンドウ内でだけ決定することができる。この結果、２つの測定周波数間の３６０度の位相シフトに対応する遅延内のあらゆるグループ遅延の変化と差を測定し、補償することができる。
【００３４】
グループ遅延を位相較正プロセスから直接的に決定することができる。システムが位相と振幅差に関して様々な受信・送信チェーンを較正する場合、グループ遅延を発見するためにこのプロセスからの位相決定値を使用することができる。いかなる較正プロセスとも別に計算される相対位相測定値を使用してグループ遅延を特定することもできる。この位相較正は、各アンテナｉと周波数ｊに対する較正係数αijによる較正ベクトルを与える。周波数ｊでのアンテナｉの実際の位相φijをφij＝αij＋δjで表現することができる。ここで、δjは周波数ｊですべてのアンテナに共通の任意の未知の位相項である。他のチェーンに対して送信または受信チェーンを較正するためにδの値は周知である必要はない。αによって特徴付けられた相対位相だけが必要とされる。
【００３５】
グループ遅延に対して、異なる送信または受信チェーンの間の差が使用される。単一周波数ｊの場合、アンテナｉとｉ’の間のこの差ΔφjはΔφj＝φij−φi'j＝αij＋δj−（αi'j＋δj）＝αij−αi'jと表現することができる。アンテナｉとｉ’の間のグループ遅延は、異なる周波数で位相の差Δφを比較することによって得られる。したがって周波数ｊおよびｊ’に関して、グループ遅延はΔφj−Δφj'に比例する。２つの異なる周波数で位相較正ベクトルαを使用することによって、相対的グループ遅延を即座に決定することができる。
【００３６】
上記のプロセスで、周波数ｊですべてのアンテナに共通の任意の未知の位相項δjは未知のままである。この項は経時的に変化する場合もある。例えば周波数ｆ1が繰り返し測定される場合、測定されたシグネチャはｅjφａ1と表現することができる。ここで、ａは要素ａ１、ａ２、ａ３、．．．を含む周波数ｆ1での測定ベクトルであり、位相φは各測定値と共に変化する。あるいは、ある成分、例えば第１の成分が本物であるように測定済み位相を正規化することができる。いずれにせよ、絶対位相は測定されない。
【００３７】
したがって、絶対グループ遅延は位相較正値を使用して容易には決定されないが、異なる送信・受信チェーンの間の相対位相遅延を訂正することによって性能は大幅に高まる。これらの相対位相差は、システムの送信・受信チェーンの間の微分位相遅延を構成する。現在のデジタル信号処理技術は、単一送信器からの周波数依存位相の変動に対応することができる。複数の送信器からの位相変動を整合することができる場合、複数送信器システムでの変動は、単一送信器からの場合と同様に受信器によって対応することができる。位相の変動が送信器間で異なる場合、送信された信号はさらに分解しにくくなる。したがって、いくつかの応用例で絶対グループ遅延を訂正する較正が望ましい場合があるが、相対グループ遅延に対する較正は非常に有益である。システム性能が高いほど、送信チェーン間の、または受信チェーン間のより多くの差を低減することができる。
【００３８】
位相と振幅測定値を使用して、基地局により較正ベクトルを形成し、送信に適用することができる。１つの方法は、アンテナ・システムの受信チェーンからの空間シグネチャを使用するが、２つの異なる周波数でシグネチャを使用することによって線形位相シフト・ランプを強制する。空間シグネチャを、各受信または送信チェーンに対する１つのベクトルまたは一組の位相と振幅測定値ａから構成することができる。これらはａjおよびａj'と表現することができる。ここで、ａjは、例えば周波数ｊでのＭ個の受信または送信チェーンｉ＝１，２，３，．．．Ｍのそれぞれに対する一組の値ａj1、ａj2、ａj3、．．．ａMを表す。周波数依存較正ファクタｃ（ｆ）を導出するために、これら２つのシグネチャが結合される。
【００３９】
ｃ（ｆ）に対する線形フィットは、後述するように２つの測定された周波数だけを使用して較正ベクトルの簡素かつ迅速な決定を実現するが、より多くの周波数を測定することもでき、またいかなる種類の他の曲線または形状でもその測定結果と照合することができる。内挿または曲線照合アルゴリズムの選択、ならびに測定すべき、異なる周波数の数の選択は、較正の複雑さと信号品質の間のバランスに依存する。等化器と復調器の品質、およびシステムの周波数帯域の幅も、他の要因と共に考慮される可能性がある。
【００４０】
周波数によって微分振幅シフトを較正するために、各アンテナｉ＝１，．．．Ｍに対する周波数依存振幅較正ファクタ｜ｇi（ｆ）｜を線形内挿法により決定することができる。
｜gi(f)｜＝[(f-f1)/(f2-f1)｜a1,i｜］＋[(f2-f)/(f2-f1)｜a2,i｜]
上式で、ｆ2≧ｆ≧ｆ1の場合、ｆ2は周波数ｊ’に対応し、ｆ1は周波数ｊに対応し、ａ1，iは周波数ｆ1でのアンテナｉに対する位相と振幅の測定値に対応し、ａ2，iは周波数ｆ2でのアンテナｉに対する位相振幅測定値に対応する。２つの測定された周波数ｆ1、ｆ2の間の間隔の外に振幅較正ファクタを延長するために線形外挿法を使用することができる。
【００４１】
較正ベクトルｃ（ｆ）の位相部分を特定するために、位相ラッピングを補償する修正された線形内挿法を使用することができる。上述のように、位相がラップして０に戻る３６０度または２πの相対位相ウィンドウがある。角度（ａ）が−１８０度から１８０度未満のいかなる値でも取ることができる角度であり、角度（ａ）∈（−１８０，１８０）であり、角度（ａ）が複素数ａに対応し、ａ＊がａの共益複素数である場合、周波数ｆでのアンテナｉに対する較正位相φi（ｆ）は次のように表すことができる。
φi(f)=[(f-f1)/(f2-f1)]角度(a1,I)＊a2,i＋角度(a1,I）
上式で、ｉ＝１，．．．Ｍであり、全体の較正ファクタは次に示すように表すことができる振幅および位相較正ファクタの組み合わせに等しい。
【数１】
2005505161.tif 000003
【００４２】
動作方法
グループ遅延に対する一群の受信チェーンを較正する操作プロセスの一例を図３に示す。同様のプロセスを使用して他の周波数依存較正ベクトルを特定することができる。この較正プロセスは、通常、同じ一組のサンプルによって受信チェーンと送信チェーンとを較正することを含む。送信チェーンの較正を図４に示す。受信チェーンに対して較正周期を開始するために、基地局（ＢＳ）（例えば、図１を参照されたい）は較正信号を生成する。上述のように、これは、通常、２つ以上の周波数での狭帯域信号である。次いでこの狭帯域送信較正信号は、基地局の単一送信チェーンから送信される３１１。この送信は、狭帯域信号により既存の広帯域データ・トラフィックに少量の追加電力が追加されるので、通常動作のための基地局の正規の使用中なら何時でも行うことができる。送信チェーンが１つだけ要求されている場合、一度に送信チェーンのすべてから送信することによって、受信較正アルゴリズムに対してさらに多くのサンプルが提供される。
【００４３】
送信された狭帯域較正信号がトランスポンダ３１３で受信される（例えば、図２を参照のこと）。較正信号が広帯域信号である場合、その較正信号は、上記のように適切な帯域フィルタを使用して一組の少なくとも２つの狭帯域波形に変換される。信号が特定の拡散シーケンスを有するか、もしくは特定のデータまたはトレーニング・シーケンスで変調される場合、これを復調し、その信号上に新しい信号を変調することができる。一実施形態では、較正信号は、単純に受信され、周波数がシフトされ３１５、基地局に送信して戻される３１７狭帯域信号である。この方法は、トランスポンダを簡素化し、エラーの多くの他の潜在的な原因を除去する。周波数シフト較正信号は、較正を異なる狭い周波数帯域全体で実行することができるように、２つ以上の異なる周波数にシフトし、再送信することもできる。しかし、それぞれをダウンリンクの異なる周波数で送信して複数の異なる較正信号を基地局から送信することによって、より簡素なトランスポンダで同じ効果を達成することができる。各信号はアップリンクの異なる周波数にシフトすることができる。
【００４４】
基地局は、その受信アンテナ・チェーンのそれぞれでトランスポンダ信号を受信する３１９。これら受信したトランスポンダ信号は各受信アンテナ・チェーンに対してサンプリングされ３２１、それらサンプルは、受信した信号の特徴を測定するために使用することができる。各受信チェーンからのサンプルの各組は同じ狭帯域トランスポンダ信号の異なる視点を表している。受信を強化するために、ＤＳＰ２１７は、通常、データ・トラフィック信号電力を除去し、受信したトランスポンダ信号を分離するために狭い帯域フィルタを使用する。位相、例えば上記αと振幅の組を計算するために、受信したトランスポンダ信号が使用される３２３。グループ遅延をサポートするこの計算は、通常、各受信チェーンによって受信された際の受信したトランスポンダ信号を、他の受信チェーンのそれぞれによって受信された際の各信号と比較することに基づく。これは、一般的に、位相と振幅を測定することにより、または例えば共益分散行列を使用して行われる。別法として、この信号を２つの受信チェーンだけでサンプリングすることができる。これにより、２つの選択されたチェーンを相互に較正することができる。それぞれの実現可能な組み合わせに対して、または基準として選択された各受信チェーンに対する各受信チェーンに対してこのプロセスを繰り返すことにより、一組の相対位相測定値を得ることができる。
【００４５】
上記の較正信号を送信し、受信するプロセスを繰り返すことができ、その結果を平均化するかまたは記憶することができる３２５。さらなる相対位相と振幅が追加データを使用して計算され３２７、グループ遅延が計算される３２８。このグループ遅延は、通常、上記のように各送信・受信チェーンに対する一組の位相と振幅訂正ファクタからなる較正ベクトルの形式である。あるいは、結果として得られた較正ベクトルを適用することができ、第１のベクトルを調整するために使用される新しいベクトルを見つけるためにこのプロセスを繰り返すことができる。各周期の後でこの調製された較正ベクトルを適用することにより、較正は、較正システムの精度の限界に達するまで漸次精度を増すことになる。受信チェーンの異なる組み合わせ、および場合によっては異なるトランスポンダに対して送信、受信、および計算を繰り返すことができる。経時的に、受信チェーンの特徴を変更することができ、したがってその変更した状態で較正ベクトルを更新するためにこのプロセスを繰り返すこともできる。各受信チェーンを基準と対にして１つの基準チェーンに対して較正が行われる場合、他の受信チェーンに対するベクトルが基準チェーンからの分散を表すように、基準チェーンのベクトルを１、または他の正規化された値の組にセットすることができる。あるいは、このベクトルは、例えば平均値、中間値、または中心応答など、いかなる他の値からの分散でも表すことができる。
【００４６】
送信チェーンの較正は、図４に示したのと同様の方法で行われる。受信チェーンに関しては、較正信号がトランスポンダに送信される。この場合、較正信号が基地局の送信チェーンのそれぞれから送信される３２９。受信された時に相互に区別できるように、各受信チェーンは異なる変調シーケンスを使用する。受信較正に関しては、この信号は少なくとも２つの異なる周波数での狭帯域信号である。この狭帯域信号により、トランスポンダは簡素な構成を有することができる。
【００４７】
較正信号はトランスポンダで受信される３３１。受信較正に関してそれは、受信した較正信号の周波数をシフトする３３３。その後、シフトされた較正信号は基地局に返送される３３５。ここでもまた、変調されたシーケンスまたは拡散コードを変更することができるが、最も簡素なトランスポンダは、ダウンリンク帯域で受信する狭帯域信号を取り、それをアップリンク帯域の略同一の狭帯域信号として返送する。
【００４８】
基地局は、今回は１つの受信アンテナ・チェーンだけでトランスポンダ信号を受信する３３７。受信したトランスポンダ信号はサンプリングされ３３９、次いで、サンプリングされた波形から各送信チェーン較正信号を抽出するために独自の変調されたシーケンスが使用される３４１。受信較正に関しては、トランスポンダ信号を分離するために、通常、狭い帯域フィルタが使用される。較正の目的で、各送信チェーンから送信された較正信号が相互に比較される３４３。異なる送信チェーンから同時に受信した信号をさらに容易に区別するために、同時送信チェーン数を減らすことができる。例えば送信チェーンのうちの１つを基準に指定することができ、次いで、すべての送信チェーンの基準に対する較正が完了するまで、他の送信チェーンのそれぞれを基準と共に、一度に一対だけ送信することができる。これは、上記の対受信チェーン較正に類似している。
【００４９】
これらの比較は、一組の相対位相と振幅を生成するための基礎となる３４５。較正信号を送信し、受信するプロセスを繰り返すことができ３４７、結果を純化するためにさらに相対位相と振幅が計算される３４９。次いで、各送信チェーンに対して送信グループ遅延較正ベクトルを計算することができる３５１。一実施形態では、第１ラウンドで決定された較正ベクトルが各送信チェーンに適用され、次いでこのプロセスが繰り返される。次の較正周期は、総エラーが既に補償されているのでより精度を高めることになる。これは、粗なターニング・プロセス、次いで細かいターニング・プロセスを実行することに類似している。
【００５０】
本発明は、従来技術に優る多くの利点を提供する。簡素で費用の掛からないトランスポンダだけを使用して較正を実行することができる。送信較正と受信較正の両方を単一のトランザクションで決定することができ、この方法は、アンテナ・アレイ・システムの基準周波数オフセットに関して自己補正する。したがって、本発明による較正は本質的に正確である。以上、本発明を主として遠隔トランスポンダを使用した基地局の較正として説明したが、本発明は複数のアンテナを有する遠隔ユーザ端末にも適用することができる。本発明は、１つが基地局と遠隔にあるか、対等ピアにあるか、またはマスター／スレーブにあるかに関わらず、複数のアンテナ・システムを有するいかなる他のタイプの無線ネットワークにも適用することができる。
【００５１】
較正中に正規のトラフィックの受信を向上させるために、トランスポンダ信号帯域を除去するよう基地局でノッチ・フィルタを利用することが望ましい場合がある。これは、通常、デジタル・フィルタであり、アクティブな較正信号がない場合は電源を切ることができる。加入者ユニットは、同様に基地局からの較正信号に対するノッチ・フィルタを有することができる。
【００５２】
上記では、説明のために、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を説明した。しかし当業者には、本発明はこれらの具体的な詳細のいくつかがなくても実行することができるということが明らかになろう。他の場合、周知の構成およびデバイスがブロック図形式で示されている。
【００５３】
本発明は様々なステップを含んでいる。本発明のこれらのステップは、図１および２に示したようなハードウェア構成要素によって実行することができ、または汎用プロセッサまたは専用プロセッサ、もしくは命令をプログラムしたＤＳＰのような論理回路にこれらステップを実行させるために使用することができる機械実行可能命令によって実施することができる。あるいは、これらのステップは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実行することができる。
【００５４】
本発明は、本発明に従ってプロセスを実行するようコンピュータ（または他の電子デバイス）をプログラムするために使用することができる命令を記憶している、機械可読媒体を含むことができるコンピュータ・プログラム製品として提供することができる。機械可読媒体は、限定はしないが、フロッピー（登録商標）・ディスケット、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、および光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光カード、フラッシュ・メモリ、または電子命令を記憶するのに適した他のタイプの媒体または機械可読媒体を含むことができる。さらに本発明は、コンピュータ・プログラム製品としてダウンロードすることもでき、プログラムは、通信リンク（例えば、モデムまたはネットワーク接続）を介して搬送波または他の伝播媒体によって実施されるデータ信号によって遠隔コンピュータから要求側コンピュータに転送することができる。
【００５５】
以上、本発明は移動遠隔端末に対する無線スペクトラム拡散データ・システムの状況で説明したが、重要なことは、本発明をデータが交換される広範な異なる無線システムに適用することができるということである。このようなシステムは、外部接続なしの音声、ビデオ、音楽、放送、および他のタイプのデータ・システムを含む。本発明は、固定ユーザ端末にも、また移動性の低い端末にも高い端末にも適用することができる。本明細書では多くの方法を基本的な形式で記載したが、本発明の基本的な範囲を逸脱せずにこれら方法のどれに対してもステップを追加し、または削除することができ、記載したメッセージのどれに対しても情報を追加し、または削除することができる。当業者には多くのさらなる修正形態および適応を行うことができるということが明らかになろう。具体的な実施形態は本発明を限定するためではなく、説明するために提供されている。本発明の範囲は、上記の具体的な実施例によってではなく、首記の特許請求の範囲によってのみ特定される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態と共に使用するのに適した無線通信システム基地局のアーキテクチャ例を示すブロック図である。
【図２】図１の基地局で使用するのに適した無線トランスポンダシステムのアーキテクチャ例を示すブロック図である。
【図３】受信チェーンの較正を示すプロセスの流れ図である。
【図４】送信チェーンの較正を示すプロセスの流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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