(57)【要約】【課題】従来の送信遅延補正方式は、送信ダイバーシチ遅延時間偏差を自動で補正することは可能であるが、ＴＳＴＤ方式にしか使用することができず、使用可能な方式が限られる。【解決手段】０系と１系それぞれに、送信部１５を通過後の送信波の一部を抽出する方向性結合器１６と、抽出された送信波と直交変調部１２からの出力との遅延量を検出する送信部遅延検出部１８と、検出された遅延量に基づいて遅延補正量を算出する遅延補正値算出部１９と、算出された遅延補正量に応じて送信波を遅延させる遅延補正部１３とを具備する。そして、０系と１系とで各々送信波の遅延補正を行うことによって、０系のアンテナ３−０と１系のアンテナ３−１間の送信波の遅延偏差を補正する。【選択図】        図２
2004336449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０系と１系にそれぞれ直交変調部、送信部を含む送信機、送信波を送信するアンテナを有する送信ダイバーシチ構成の送信遅延補正装置において、前記０系と１系それぞれに、前記送信部を通過後の送信波の一部を抽出する手段と、抽出された送信波と前記直交変調部からの出力との遅延量を検出する手段と、検出された遅延量に基づいて遅延補正量を算出する手段と、算出された遅延補正量に応じて送信波を遅延させる手段とを備え、０系と１系とで各々送信波の遅延補正を行うことによってアンテナ間の送信波の遅延偏差を補正することを特徴とする送信遅延補正装置。
【請求項２】
前記遅延補正値算出手段は、予め設定された所定遅延量から前記検出手段で検出された遅延量を減算することによって遅延補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載の送信遅延補正装置。
【請求項３】
前記所定遅延量は、温度変化、経年変化、部品ばらつきによる変動量を見込んで設定されていることを特徴とする請求項２に記載の送信遅延補正装置。
【請求項４】
前記抽出手段の出力を監視することによって前記送信機の送信部の故障診断を行う手段を有することを特徴とする請求項１に記載の送信遅延補正装置。
【請求項５】
前記遅延補正は、定期的に行うことを特徴とする請求項１に記載の送信遅延補正装置。
【請求項６】
前記遅延手段は、レジスタを用いて送信波を遅延させることを特徴とする請求項１に記載の送信遅延補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイバーシチ機能を有する送信機において、両方のアンテナから送信される送信波のタイミングを揃える為の遅延補正を自動制御で行う送信遅延補正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような遅延補正を行うには、システムの生産工程で測定器を用いて遅延時間を計測し、測定結果に応じて遅延時間を調整している。また、現地に設置されたシステムや運用中のシステムに対しては、アンテナ接続を外して遅延時間を測定し、それに応じて遅延時間を調整している。そのため、生産工程が複雑となり、出荷後のシステムに対しては現地調査やシステムの運用停止が発生するという課題があった。
【０００３】
そこで、本願出願人は、このような課題を解決するため、先に、特開２００２−３７４１９３号で送信ダイバーシチ遅延時間偏差を自動で調整可能な補正方式を提案している（特許文献１参照）。
【０００４】
その補正方式は、送受信機能を有する０系と、同じく送受信機能を有する１系とを含むＴＳＴＤ方式を用いた送信ダイバーシチ遅延補正方式であって、送信データを処理してＲＦ信号として送信する送信系手段と、ＲＦ信号を受信し処理して受信データを出力する受信系手段とを０系と１系にそれぞれ備え、０系（１系）の送信系手段と１系（０系）の受信系手段とを組み合わせ、１系（０系）の受信データが復号できるまで、０系（１系）の送信系手段に備えた遅延調整回路の遅延量をシフトするというものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３７４１９３号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献の送信遅延補正方式は、送信ダイバーシチ遅延時間偏差を自動で補正することは可能であるが、ＴＳＴＤ方式にしか使用することができず、使用可能な方式が限られていた。
【０００７】
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたもので、その目的は、ＴＳＴＤ方式に限ることなく、様々な方式にも使用でき、汎用性の高い送信遅延補正装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、０系と１系にそれぞれ直交変調部、送信部を含む送信機、送信波を送信するアンテナを有する送信ダイバーシチ構成の送信遅延補正装置において、前記０系と１系それぞれに、前記送信部を通過後の送信波の一部を抽出する手段と、抽出された送信波と前記直交変調部からの出力との遅延量を検出する手段と、検出された遅延量に基づいて遅延補正量を算出する手段と、算出された遅延補正量に応じて送信波を遅延させる手段とを備え、０系と１系とで各々送信波の遅延補正を行うことによってアンテナ間の送信波の遅延偏差を補正することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。図中１は無線基地局、２は移動局である。無線基地局１は移動局２と無線基地局１に設けられたアンテナ３−０、アンテナ３−１とで無線により通信を行う。無線基地局１はアンテナ３−０に対応するフィルタ４−０、送信増幅器５−０、送信機６−０、及びアンテナ３−１に対応するフィルタ４−１、送信増幅器５−１、送信機６−１をそれぞれ有する。また、両方の系に対応するベースバンド信号生成部７を有し、送信ダイバーシチの構成が採られている。
【００１１】
図２は送信機６−０（又は６−１）の構成を示すブロック図である。この送信機は詳しく後述するように遅延補正機能を持っている。送信機６−０は直交変調部１２、遅延補正部１３、Ｄ／Ａコンバータ部１４、送信部１５，方向性結合器１６、Ａ／Ｄコンバータ１７、送信部遅延検出部１８、遅延補正値算出部１９で構成されている。アンテナ３−０、フィルタ４−０、送信増幅器５−０、ベースバンド信号生成部７は図１のものと同じである。送信機６−１も送信機６−０と同様の構成である。
【００１２】
ここで、無線基地局１には送信ダイバーシチを提供する為、０系用と１系用が設けられ、アンテナ３−０、不要輻射を抑圧するフィルタ４−０、送信信号の歪みを極力抑えて送信最大電力まで増幅する送信増幅器５−０、送信する周波数へ変換する送信機６−０を０系とする。また、アンテナ３−１、フィルタ４−１、送信増幅器５−１、送信機６−１を１系とする。ベースバンド信号生成部７は共通に設けられている。
【００１３】
ベースバンド信号生成部７にて生成され、送信ダイバーシチ機能に対応する０系用の変調波送信信号は送信機６−０、送信増幅器５−０、フィルタ４−０を経由してアンテナ３−０から移動局２へ向けて送信される。１系側も同様にベースバンド信号生成部７にて生成された１系用の変調波送信信号は送信機６−１、送信増幅器５−１、フィルタ４−１を経由してアンテナ３−１から移動局２へ向けて送信される。この際、送信ダイバーシチ構成の為、両方のアンテナ３−０、３−１から送信される送信波のタイミングは揃える必要がある。この場合の送信波のタイミングのずれの原因は、送信機６−０、送信機６−１内にあるデバイスのばらつきの影響が支配的である。
【００１４】
図３は送信機６−０（又は６−１）内の送信部１５の構成を示すブロック図である。送信部１５はＩＦ周波数へと周波数変換を行うミキサ１５−ａ、ミキサ１５−ａを動作させる為の局発信号を生成する局発発振部１５−ｆ、ミキサ１５−ａにて発生する不要輻射を抑圧するフィルタ１５−ｂ、送信するＲＦ周波数へと周波数変換を行うミキサ１５−ｃ、ミキサ１５−ｃを動作させる為の局発信号を生成する局発発振部１５−ｇ、ミキサ１５−ｃにて発生する不要輻射を抑圧するフィルタ１５−ｄ、歪みを抑えて増幅する増幅器１５−ｅを有する。この構成において、フィルタ１５−ｂは一般的に抑圧量を大きく確保する為ＳＡＷフィルタが多用されることから、フィルタ１５−ｂにおける遅延のばらつきが送信部１５において発生する。
【００１５】
ここで、図２に示すようにベースバンド信号生成部７で生成された変調波送信信号は、送信機６−０（又は６−１）内の直交変調部１２にて直交変調され、その出力のデジタル信号の一方は遅延補正部１３に供給され、他方は送信部遅延検出部１８に供給される。遅延補正部１３は後述する遅延補正値算出部１９からの遅延補正情報に基づいて遅延補正を行い、Ｄ／Ａコンバータ１４にてデジタル信号からアナログ信号へと変換を行う。更に、送信部１５にて送信周波数へと周波数変換を行い、方向性結合器１６、送信増幅器５−０、フィルタ４−０を経由してアンテナ３−０から送信される。
【００１６】
一方、方向性結合器１６では送信出力の一部が抽出され、その抽出分がＡ／Ｄコンバータ１７でアナログ信号からデジタル信号へと変換され、送信部遅延検出部１８に供給される。送信部遅延検出部１８では、遅延補正部１３、Ｄ／Ａコンバータ１４、送信部１５、方向結合器１６、Ａ／Ｄコンバータ１７を経由して出力されたデジタル信号と、遅延補正前の直交変調部１２から出力されたデジタル信号との遅延量を検出する。遅延補正値算出部１９では、送信部遅延検出部１８の遅延検出量に基づいて遅延補正値を算出し、遅延補正部１３では、その遅延補正値に基づいて遅延補正を行う。遅延補正部１３は、例えば、レジスタを用いて送信波の遅延補正を行う。
【００１７】
このようにして送信機６−０の送信部１５における遅延時間の補正を行い、遅延時間が一定範囲内に入るように遅延時間のばらつきを抑制する。送信機６−１側も全く同様に送信部１５の遅延時間を補正することで、送信機６−０側のアンテナ３−０からの無線信号と、送信機６−１側のアンテナ３−１からの無線信号の遅延差が揃うのである。
【００１８】
次に、デジタル変調による無線方式を用いた送信ダイバーシチ構成における無線基地局１の動作について説明する。まず、無線基地局１の０系のアンテナ３−０から０系用に対応する変調波送信信号が移動局２へ向けて送信される。また、１系のアンテナ３−１からも１系用に対応する変調波送信信号が移動局２に向けて送信される。
【００１９】
移動局２は無線基地局１のアンテナ３−０、アンテナ３−１からの無線信号を受信し、その受信電力が最大比合成利得を得られるように受信信号の位相を計算する。計算した値は移動局２から無線基地局１に送信する送信波に付加され、フィードバック情報として送信される。無線基地局１はそのフィードバック情報を元にアンテナ３−０、アンテナ３−１の送信信号に対して位相調整を行う。この時、無線基地局１のアンテナ３−０、３−１から送信された送信タイミングが揃っていない場合には、アンテナ間の送信タイミング差がそのまま無線基地局１と移動局２の伝播遅延に繋がり、上述した移動局２での位相計算は正しく行われなくなる。それ故、アンテナ３−０、アンテナ３−１から送信される遅延差は揃えておく必要がある。
【００２０】
本実施形態では、送信機６−０、送信機６−１の遅延時間を任意の一定時間内に抑えることで、結果としてアンテナ３−０、アンテナ３−１から送信されるタイミングは揃うのである。ここで、図３に示す送信部１５のフィルタ１５−ｂは、一般的に抑圧量を大きく確保する為にＳＡＷフィルタが多用される。ＳＡＷフィルタは一般的に通過帯域内の遅延時間が大きく、帯域内の遅延偏差も大きい。また、同一生産ロットによる電気的特性のばらつきも大きい為、送信部１５において遅延のばらつきが発生する。
【００２１】
本実施形態では、上述のように方向性結合器１６で送信出力の一部を抽出し、Ａ／Ｄコンバータ１７にてアナログ信号からデジタル信号へと変換し、送信部遅延検出部１８にて直交変調部１２からの出力信号と、Ａ／Ｄコンバータ１７から出力されるデジタル信号との遅延量を検出する。また、遅延補正値算出部１９で送信部遅延検出部１８の検出結果に基づいて遅延補正値を算出し、遅延補正部１３ではそれに基づいて遅延補正を行うことにより、部品ばらつきや経年変化等による遅延補正部１３からアンテナ３−０（３−１）間の遅延変動を受けることなく、一定の遅延内に抑えることが可能となる。
【００２２】
図４は本実施形態による無線基地局１の遅延補正動作を示すフローチャートである。なお、図４のＳ４０１〜Ｓ４０８の処理は送信部遅延検出部１８、Ｓ４０９〜Ｓ４１０の処理は遅延補正値算出部１９、Ｓ４１１の処理は遅延補正部１３の処理に相当する。始めに、装置の起動時における動作を説明する。まず、遅延補正を行う前の直交変調部１２の出力を信号ａとして取り出し、この信号ａを基準とする（Ｓ４０１）。また、送信部１５を通過して方向性結合器１６で抽出され、Ａ／Ｄコンバータ１７からの出力を信号ｂとし（Ｓ４０２）、この信号ｂを反転させた信号をｂ’とする（Ｓ４０３）。この時、信号ａ、ｂ、ｂ’は、例えば、以下の関係になる。
【００２３】
信号ａ：＋１−１＋１＋１−１＋１＋１＋１−１＋１
信号ｂ：−１＋１＋１−１＋１＋１−１＋１＋１＋１
ここで、送信部１５内の遅延により信号ｂは２クロックの遅延が生じているものとする。
【００２４】
信号ｂ’：＋１−１−１＋１−１−１＋１−１−１−１
初期起動時なので、この時の信号ｂ’のクロック移動量はｎ＝０とする（Ｓ４０４）。次に、信号ａと信号ｂ’の遅延量を検出する為、ａ＋ｂ’＝０の判定を行う（Ｓ４０５）。この場合、上記の例から、
ａ＋ｂ’：＋２−２  ０＋２−２  ０＋２  ０−２  ０
となり、ａ＋ｂ’＝０の判定結果はＮＯになるため、信号ｂ’を１クロック分進めると（Ｓ４０６）、
信号ｂ’：−１−１＋１−１−１＋１−１−１−１＋１
となる。クロックを進めたということでクロック移動量をｎ＝ｎ＋１（ｎ＝１）とし（Ｓ４０７）、再度Ｓ４０５でａ＋ｂ’＝０の判定を行う。この時は、
ａ＋ｂ’：０−２＋２  ０−２＋２  ０  ０−２＋２
であるから、同様に判定はＮＯになる。よって、同様にＳ４０６、Ｓ４０７の処理を行い、ｎ＝２として再度Ｓ４０５の処理を行うと、
信号ｂ’：−１＋１−１−１＋１−１−１−１＋１−１
ａ＋ｂ’：０  ０  ０  ０  ０  ０  ０  ０  ０  ０
であるから、判定はＹＥＳになる。
【００２５】
次いで、Ｓ４０５にてＹＥＳの判定を導き出す為にＳ４０６で進めたクロック移動量を算出する（Ｓ４０８）。ここで１クロックの周期を１（μｓｅｃ）とすると、
Ｔ（μｓｅｃ）＝ｎ×クロック周期＝２×１（μｓｅｃ）＝２（μｓｅｃ）
となる。よって、送信部１５における遅延時間は２（μｓｅｃ）と判断することができる。
【００２６】
次に、送信部１５における遅延時間ｔを任意に設定する（Ｓ４０９）。ここで設定した遅延時間ｔになるよう遅延補正を行う為、例えば、ｔ＝１（μｓｅｃ）と設定してしまうと、上述の例では既に送信部１５内で２（μｓｅｃ）遅延しているため設定不可能となる。従って、部品ばらつき、温度変動及び経年変化等の変動量を見込んだ設定を行う。この遅延時間ｔは予め設定しておいて、補正の度にその値を用いるものとする。ここでは、例えば、ｔ＝４（μｓｅｃ）と設定する。この任意に設定された遅延時間ｔと実際の遅延時間Ｔの差分が遅延補正部１３において遅延補正する値となる。
【００２７】
そこで、その遅延補正値ｘ＝ｔ−Ｔを求めると、
ｘ（μｓｅｃ）＝ｔ−Ｔ＝４−２
＝２（μｓｅｃ）
が遅延補正値となる（Ｓ４１０）。
【００２８】
この遅延補正値は遅延補正部１３へと送られ、遅延補正部１３ではその遅延補正値に応じて、レジスタ等を用いて遅延補正を行うことで、直交変調部１２から方向性結合器１６間の遅延時間は任意に設定された遅延時間ｔになる。この処理を０系の送信機６−０だけでなく、１系側の送信機６−１においても実施することで、０系、１系ともに任意に設定された遅延時間ｔとなり、その結果、０系のアンテナ３−０から送信される送信波と、１系のアンテナ３−１から送信される送信波とのタイミングが揃うことになる。
【００２９】
また、システムの運用中には、図４のフローチャートの処理を定期的に実行することにより、装置の環境条件等による遅延時間の変動或いは経年的変動による遅延時間の変動にも対応可能であり、常時、０系のアンテナ３−０から送信される送信波と１系のアンテナ３−１から送信される送信波とのタイミングを揃えることができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は第２の実施形態の送信機の構成を示すブロック図である。なお、図５では０系側の送信機の構成を示しているが、１系側の送信機も同様である。第１の実施形態との違いは、Ａ／Ｄコンバータ１７と送信部遅延検出部１８との間にデータ確認部２０が設けられている点であり、その他の構成は第１の実施形態と同様である。本実施形態では送信機の故障判断を行うことに特徴がある。
【００３１】
ここで、従来は方向性結合器１６から送信波の検波を行い、出力された検波電圧によって故障の判断を行っているが、本実施形態ではデータ確認部２０を追加することで、検波回路の代わりにＡ／Ｄコンバータ１７、データ確認部２０を用いて故障判断を行う。第１の実施形態と同様に、
信号ａ：＋１−１＋１＋１−１＋１＋１＋１−１＋１
信号ｂ’：＋１−１−１＋１−１−１＋１−１−１−１
とする。ここで、送信部１５内において故障が発生し信号が出力されなくなった場合には、信号ｂ’は、
信号ｂ’：−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１  …（１）
となる。この状態をデータ確認部２０で監視し、ａ＋ｂ’の演算を行う前に信号ｂ’が上述の（１）の状態になっているかを確認する。（１）の状態であればＡ／Ｄコンバータ１７に対して信号が入力されていない為、送信部１５の故障と判断し、外部に故障発生を通知する。なお、故障判断以外は第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。また、１系側の送信機６−１も全く同様に故障診断を行う。
【００３２】
【発明の効果】
第一の効果は、送信遅延時間を任意に設定した遅延時間に自動で調整可能であり、しかも、ＴＳＴＤ方式はもちろんのこと、例えば、ＳＴＴＤ方式等その他の方式にも使用可能で汎用性が高いことである。その理由は、送信部を通過した信号を取り込み、送信部を通過する前の信号との遅延量を検出することで、送信部における遅延時間を検出し、任意に設定した遅延時間に調整することが可能なためである。
【００３３】
第二の効果は、送信部の故障判断が可能なことである。その理由は、送信部出力の信号を取り込むことで、信号の有無を確認するためである。
【００３４】
第三の効果は、送信遅延時間を自動で調整が可能である為、生産時間の短縮化及び低価格化を実現できることである。その理由は、検査工程における送信遅延時間の測定が不要になる為、測定時間の短縮が図れ、また、測定器が不要になる為である。
【００３５】
第四の効果は、環境変動や経年変化による遅延時間の変動に対応可能なことである。その理由は、上述のように自動で遅延時間を調整でき、その調整を運用中も実行可能な為である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の送信機の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の送信機内の送信部を示すブロック図である。
【図４】図１の実施形態の遅延補正動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態による送信機の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  無線基地局装置
２  移動局
３−０、３−１  アンテナ
４−０、４−１  フィルタ
５−０、５−１  送信増幅器
６−０、６−１  送信機
７  ベースバンド信号生成部
１２  直交変調部
１３  遅延補正部
１４  Ｄ／Ａコンバータ
１５  送信部
１５−ａ、１５−ｃ  ミキサ
１５−ｂ、１５−ｄ  フィルタ
１５−ｅ  増幅器
１５−ｆ、１５−ｇ  局発発振回路
１６  方向性結合器
１７  Ａ／Ｄコンバータ
１８  送信部遅延検出部
１９  遅延補正値算出部
２０  データ確認部
【図１】
2004336449.tif 000003
【図２】
2004336449.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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