(57)【要約】【課題】移動機とのユーザ信号の受信感度を殆ど劣化させず、各受信ブランチにおいて最も効率の良い校正周期を持ち、且つ、一定の校正精度を保つことが可能なアレーアンテナ受信装置を提供する。【解決手段】校正信号を複数のアンテナ素子の出力信号に分配し、分配された校正信号をそれぞれ複数のアンテナ素子の信号に多重し、各多重手段の出力信号からそれぞれ校正信号を抽出復調し、校正信号のＳＩＲを計算する。また、校正周期毎に各ＳＩＲ計算手段で計算したＳＩＲ値とＳＩＲ閾値とを比較し、ＳＩＲ値がＳＩＲ閾値を超えた場合にのみ校正信号の復調結果を出力する。更に、受信ブランチ毎に復調結果と対応するブランチの基準復調結果に基づいて振幅／位相情報の補正量を検出し、この補正量に基づいてユーザ信号を補正する。【選択図】　　　　図１
2004023742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子と、校正信号を出力する手段と、前記校正信号を前記複数のアンテナ素子数に分配する手段と、分配された校正信号をそれぞれ前記複数のアンテナ素子から入力される信号に多重する複数の多重手段と、前記多重手段の出力信号から校正信号を抽出復調して校正信号のＳＩＲを計算すると共に、計算したＳＩＲ値と予め設定されたＳＩＲ閾値とを比較し、計算したＳＩＲ値がＳＩＲ閾値を超えた場合にのみ校正信号の受信ブランチ情報及び復調結果を出力する複数のＳＩＲ計算手段と、受信ブランチ毎に予め設定された基準復調結果を記憶する手段と、受信ブランチ毎に前記復調結果と前記記憶手段の対応するブランチの基準復調結果に基づいて振幅／位相情報の補正量を検出する手段と、前記補正量に基づいてユーザ信号を補正する手段とを備えたことを特徴とするアレーアンテナ受信装置。
【請求項２】
前記校正信号の電力は、無線基地局装置の受信機内の雑音電力より十分小さい固定電力であることを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項３】
各受信ブランチの補正量が更新される校正周期は、受信ブランチ毎または同一受信ブランチであっても時間毎に異なることを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項４】
補正量算出手段は、校正信号の復調結果が入力された受信ブランチのみ補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項５】
前記ＳＩＲ値がＳＩＲ閾値に達しない場合には、該当する受信ブランチに障害が発生したとして、該当受信ブランチのユーザ信号を無効にすることを特徴とする請求項１に記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項６】
複数のアンテナ素子と、校正信号を出力する手段と、前記複数のアンテナ素子からの出力信号と前記校正信号を多重する複数の多重手段と、前記出力手段と前記複数の多重手段との接続を切り替え、前記複数の多重手段に時分割で校正信号を供給する手段と、前記供給手段の時分割による校正信号の供給動作に同期して、それぞれ選択された１多重手段の出力信号から順次校正信号を抽出復調して校正信号のＳＩＲを計算すると共に、計算したＳＩＲ値と予め設定されたＳＩＲ閾値とを比較し、計算したＳＩＲ値がＳＩＲ閾値を超えた場合にのみ校正信号の受信ブランチ情報及び復調結果を出力する複数のＳＩＲ計算手段と、受信ブランチ毎に予め設定された基準復調結果を記憶する手段と、受信ブランチ毎に前記復調結果と前記記憶手段の対応するブランチの基準復調結果に基づいて振幅／位相情報の補正量を検出する手段と、前記補正量に基づいてユーザ信号を補正する手段とを備えたことを特徴とするアレーアンテナ受信装置。
【請求項７】
前記ＳＩＲ計算手段のＳＩＲ値に応じた制御信号に基づいて校正信号の送信電力を制御する手段を有することを特徴とする請求項６に記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項８】
前記供給手段は、前記ＳＩＲ計算手段からの受信ブランチ情報に基づいて多重手段との接続を切り替えることを特徴とする請求項６に記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項９】
前記校正信号の電力は、無線基地局装置の受信機内の雑音電力より十分小さい固定電力であることを特徴とする請求項６に記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項１０】
前記ＳＩＲ値がＳＩＲ閾値に達しない場合には、該当する受信ブランチに障害が発生したとして、該当受信ブランチのユーザ信号を無効にすることを特徴とする請求項６に記載のアレーアンテナ受信装置。
【請求項１１】
前記ＳＩＲの代わりにＢＥＲを用いることを特徴とする請求項１〜１０に記載のアレーアンテナ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレーアンテナ受信装置に関し、特に、複数の受信ブランチにおける位相（遅延）及び振幅情報の変動を補正する校正装置を備えたアレーアンテナ受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セルラ移動通信システム等においては、信号の高速／高品質化、加入者容量の増大を目指し、相関の高い複数のアンテナ素子から成るアレーアンテナ受信装置を用いて、希望信号の到来方向に対しては受信利得を大きくし、他ユーザからの干渉や遅延波による干渉に対しては受信利得を小さくするように受信指向性パターンを形成する方式が検討されている。
【０００３】
ところで、複数のアンテナ無線受信部を持つアレーアンテナ受信装置では、一般に各アンテナ素子に接続されるアンテナ無線受信部における振幅、及び位相変動が独立して刻々と変動しているが、受信指向性パターン形成時にそれらの位相及び振幅の変動を補償する必要がある。この操作を校正（キャリブレーション）と呼んでいる。
【０００４】
従来、このような校正方法としては、例えば、特開平１１−４６１８０号公報（アレーアンテナ無線受信装置のキャリブレーション装置）に記載されているように各アンテナ素子に接続されている各無線受信部に既知の校正信号を入力し、校正信号を復調した結果を用いて、独立して刻々と変動する各無線受信部の位相（遅延）及び振幅変動を補償している。
【０００５】
図９は上記公報に記載された校正を行うアレーアンテナ受信装置を示すブロック図である。図９のアレーアンテナ受信装置は、アレーアンテナ９０１と、多重回路９０３１〜９０３Ｎと、各アンテナ素子に対応するアンテナ無線受信部９０４１〜アンテナ無線受信部９０４Ｎと、ユーザ数に対応するユーザ信号処理部９０５１〜ユーザ信号処理部９０５Ｍと、校正用信号発生部９０６と、校正用無線送信部９０７と、電力レベル可変部９０８と、Ｎ分配器９０９と、校正信号処理部９１０とから構成されている。ここで、Ｎ分配器のＮはアンテナ素子（多重回路）数に相当する。
【０００６】
アレーアンテナ９０１は、Ｎ個のアンテナ素子９０２１〜９０２Ｎから構成されている。Ｎ個のアンテナ素子９０２１〜９０２Ｎは、各々のアンテナ素子の受信信号が相関を有するように近接して配置され、希望信号及び複数の干渉信号が多重した信号を受信する。通常のダイバーシチ構成と区別するため、アンテナ素子数Ｎは３以上とする。
【０００７】
多重回路９０３１〜９０３Ｎは、Ｎ分配器９０９のＮ個の出力とアンテナ素子９０２１〜９０２Ｎの出力とを入力とし、無線帯域での多重を行い、アンテナ無線受信部９０４１〜アンテナ無線受信部９０４Ｎへと出力する。特に多重方法に制限はなく、例としては符号多重が挙げられる。
【０００８】
アンテナ１無線受信部９０４１〜アンテナＮ無線受信部９０４Ｎは、ローノイズアンプ、帯域制限フィルタ、ミキサ、局部発信器、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ　Ｇａｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、直交検波器、低域通過フィルタ、アナログ／ディジタル変換器（ＡＤＣ）等のデバイスにより構成されている。ここで、アンテナＮ無線受信部９０４Ｎを例にとると、アンテナＮ無線受信部９０４Ｎは多重回路９０３Ｎの出力を入力とし、入力信号の増幅、無線帯域から基底帯域への周波数変換、直交検波、アナログ／ディジタル変換等を行い、ユーザ１信号処理部９０５１〜ユーザＭ信号処理部９０５Ｍ及び校正信号処理部９１０へと出力する。
【０００９】
校正信号処理部９１０は、アンテナ１無線受信部９０４１〜アンテナＮ無線受信部９０４Ｎの出力を入力とし、入力信号内の校正信号を抽出し、アンテナ１位相／振幅情報〜アンテナＮ位相／振幅情報を検出し、ユーザ１信号処理部９０５１〜ユーザＭ信号処理部９０５Ｍへと出力する。なお、入力信号に多重された校正信号は抽出可能である。
【００１０】
ユーザ１信号処理部９０５１〜ユーザＭ信号処理部９０５Ｍは、アンテナ１無線受信部９０４１〜アンテナＮ無線受信部９０４Ｎの出力と校正信号処理部９１０の出力であるアンテナ１位相／振幅情報〜アンテナＮ位相／振幅情報とを入力とする。そして、アンテナ１無線受信部９０４１〜アンテナＮ無線受信部９０４Ｎの出力をアンテナ１位相／振幅情報〜アンテナＮ位相／振幅情報を用いて補正しながら各ユーザ毎にユーザ信号到来方向に対しては受信利得を大きくし、他ユーザからの干渉や遅延波による干渉に対しては受信利得を小さくするように受信指向性パターンの形成を行い、受信指向性パターンによって受信したユーザ１復調信号〜ユーザＭ復調信号を出力する。
【００１１】
校正用信号発生部９０６は基底帯域で校正信号を生成し、校正用無線送信部９０７へと出力する。校正用無線送信部９０７は校正用信号発生器９０６の出力である基底帯域の校正信号を入力とし、ディジタル／アナログ変換、基底帯域から無線帯域への周波数変換等を行い、電力レベル可変部９０８へと出力する。
【００１２】
電力レベル可変部９０８は、校正用無線送信部９０７の出力であるアンテナ素子９０２１〜９０２Ｎによる受信信号と同一周波数帯域の校正信号を入力とし、任意の電力レベルでＮ分配器９０９に出力する。Ｎ分配器９０９は電力レベル可変部９０８の出力である無線帯域の校正信号をＮ分配し、それぞれＮ個の多重回路９０３１〜９０３Ｎへと出力する。
【００１３】
Ｎ個のアンテナ素子９０２１〜９０２Ｎによって受信した各信号には、希望（ユーザ）信号成分と干渉信号成分及び熱雑音が含まれている。更に、希望信号成分、干渉信号成分それぞれにマルチパス成分が存在する。通常、それらの信号成分は異なった方向から到来する。
【００１４】
図９のアレーアンテナ受信装置は、Ｎ個のアンテナ素子９０２１〜９０２Ｎによって受信した各信号の位相／振幅情報を用いて、到来方向の異なる各信号成分を識別し、受信指向性パターンを形成する。
【００１５】
その際、アンテナ１無線受信部９０４１〜アンテナＮ無線受信部９０４Ｎの構成デバイスによって、各無線受信部の内部で位相／振幅変動が発生すると、本来のアンテナ素子９０２１〜９０２Ｎによって受信した各信号の位相／振幅情報とは異なった情報がユーザ１信号処理部９０５１〜ユーザＭ信号処理部９０５Ｍに与えられ、正確に各信号成分を識別し、理想的な受信指向性パターンを形成することが不可能になる。
【００１６】
そこで、アンテナ素子９０２１〜９０２Ｎによる受信信号と同一周波数帯域の校正信号を受信信号に多重し、校正信号処理部９１０においてアンテナ１無線受信部９０４１〜アンテナＮ無線受信部９０４Ｎの各出力から抽出した校正信号の位相／振幅情報を検出することによって、ユーザ１信号処理部９０５１〜ユーザＭ信号処理部９０５Ｍに与えられた位相／振幅情報に補正を加えている。
【００１７】
このように校正信号を多重することで、アレーアンテナ受信装置の運用時にも校正が可能になる。即ち、校正信号は移動機からの受信信号に多重された状態であり、校正信号成分のみを抽出することが可能である。例としては符号多重が挙げられる。
【００１８】
また、アンテナ１無線受信部９０４１〜アンテナＮ無線受信部９０４Ｎに含まれている非線形回路（特にＡＧＣ）は、受信電力レベルによって位相／振幅の変動の仕方が異なるため、校正信号電力レベルを電力レベル可変回路９０８によって変化させながらアンテナ１無線受信部９０４１〜アンテナＮ無線受信部９０４Ｎの各出力の校正信号を抽出し、位相／振幅情報を検出することによって各校正信号電力レベル毎にユーザ１信号処理部９０５１〜ユーザＭ信号処理部９０５Ｍに与えられた位相／振幅情報に加える補正量を決定する。
【００１９】
このような校正手段を有するアレーアンテナ受信装置は、その運用時にアンテナ１無線受信部９０４１〜アンテナＮ無線受信部９０４Ｎの内部で位相／振幅変動が発生しても、ユーザ１信号処理部９０５１〜ユーザＭ信号処理部９０５Ｍに与えられる位相／振幅情報を補正することが可能である。また、受信信号の電力レベルに応じた精度の高い校正を行うことが可能である。従って、図９のアレーアンテナ受信装置は、Ｎ個のアンテナ素子９０２１〜９０２Ｎによって受信した各信号の位相／振幅情報を用いて、到来方向の異なる各信号成分を識別し、理想的な受信指向性パターンを形成することができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のアレーアンテナ受信装置では、次のような問題があった。即ち、第１の問題点は、システム運用時に校正を行う場合、全ての受信ブランチに対して最適の校正ができないことである。その理由は、各アンテナ素子から入力される受信信号（移動機からの通信信号、雑音、他システムの干渉信号）の大きさはフェージング等の影響を受けて大きなばらつきを持っており、一定の等電力で各受信ブランチに入力される校正信号と、干渉信号であるアンテナ素子からの受信信号の比が大きく異なるからである。
【００２１】
また、第２の問題点は、ある受信ブランチに障害が発生した場合、精度の高い校正を行うことができないことである。その理由は、校正信号の信号品質を判定する手段、及び障害が発生した受信ブランチを排除する手段を備えていないからである。
【００２２】
第３の問題点は、システム運用時に校正を行うことによってアレーアンテナ受信装置の受信感度を劣化させることである。その理由は、アレーアンテナから入力される移動機との通信信号（希望波）にとって校正信号は全くの干渉波であり、特に高レベルの校正信号を入力した場合、干渉信号成分が大きくなってしまうからである。
【００２３】
第４の問題点は、システム運用時に校正を行うことによってシステムのユーザ数を減少させてしまうことである。その理由は、校正信号が干渉波となり、移動機からのユーザ信号と干渉信号との比を悪化させてしまい、無線基地局装置にて所望する信号品質で復調するために移動機の送信電力を増加させてしまうからである。
【００２４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、全ての受信ブランチに対して最適の校正を行うことができ、受信ブランチに障害が発生しても精度の高い校正を行うことができ、しかも、殆ど受信感度の劣化を起こすことがなく、セラムシステムのユーザ数も殆ど損なうことのないアレーアンテナ受信装置を提供することにある。
【００２５】
【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、複数のアンテナ素子と、校正信号を出力する手段と、前記校正信号を前記複数のアンテナ素子数に分配する手段と、分配された校正信号をそれぞれ前記複数のアンテナ素子から入力される信号に多重する複数の多重手段と、それぞれ所定の校正周期毎に前記多重手段の出力信号から校正信号を抽出復調して校正信号のＳＩＲを計算すると共に、計算したＳＩＲ値と予め設定されたＳＩＲ閾値とを比較し、計算したＳＩＲ値がＳＩＲ閾値を超えた場合にのみ校正信号の受信ブランチ情報及び復調結果を出力する複数のＳＩＲ計算手段と、受信ブランチ毎に予め設定された基準復調結果を記憶する手段と、受信ブランチ毎に前記復調結果と前記記憶手段の対応するブランチの基準復調結果に基づいて振幅／位相情報の補正量を検出する手段と、前記補正量に基づいてユーザ信号を補正する手段とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、上記目的を達成するため、複数のアンテナ素子と、校正信号を出力する手段と、前記複数のアンテナ素子からの出力信号と前記校正信号を多重する複数の多重手段と、前記出力手段と前記複数の多重手段との接続を切り替え、前記複数の多重手段に時分割で校正信号を供給する手段と、前記供給手段の時分割による校正信号の供給動作に同期して、それぞれ選択された１多重手段の出力信号から順次校正信号を抽出復調して校正信号のＳＩＲを計算すると共に、計算したＳＩＲ値と予め設定されたＳＩＲ閾値とを比較し、計算したＳＩＲ値がＳＩＲ閾値を超えた場合にのみ校正信号の受信ブランチ情報及び復調結果を出力する複数のＳＩＲ計算手段と、受信ブランチ毎に予め設定された基準復調結果を記憶する手段と、受信ブランチ毎に前記復調結果と前記記憶手段の対応するブランチの基準復調結果に基づいて振幅／位相情報の補正量を検出する手段と、前記補正量に基づいてユーザ信号を補正する手段とを備えたことを特徴とする。
【００２７】
【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。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は本発明によるアレーアンテナ受信装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。図１において、アレーアンテナ１０１は、Ｎ個のアンテナ素子１０２１〜１０２Ｎから構成され、これらのアンテナ素子は各々のアンテナの相関性が高くなるように近接して配置されている。
【００２９】
多重回路１０３１〜１０３Ｎは、それぞれアンテナ素子１０２１〜１０２Ｎと接続されている。多重回路１０３１〜１０３Ｎには、校正用無線送信部１０７から出力され、Ｎ分配器１０９によってＮ分配された校正信号と、各アンテナ素子１０２１〜１０２Ｎの出力とが入力され、無線帯域での多重を行って、各多重回路１０３１〜１０３Ｎにそれぞれ接続されているアンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎへと出力する。
【００３０】
アンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎは、ローノイズアンプ、帯域制限フィルタ、ミキサ、局部発信器、総受信電力検出部、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ　Ｇａｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、直交検波器、低域通過フィルタ、アナログ／ディジタル変換器等から構成され、その出力はそれぞれユーザ１信号処理部１０５１〜ユーザＭ信号処理部１０５Ｍ及びＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｒａｔｉｏ）計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎに接続されている。ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎは、それぞれアンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎに対応して設けられている。
【００３１】
校正信号の抽出や復調及びＳＩＲの計算を行うＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎの出力は、校正信号処理部１１０と接続され、校正に必要とされるＳＩＲ閾値を任意に設定するＳＩＲ閾値設定部１１２の出力は、ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎに接続されている。なお、校正信号を符号多重信号とすると、校正信号を抽出するためには逆拡散を行うことになる。
【００３２】
基準校正結果記憶部１１３は、校正信号処理部１１０と接続され、各受信ブランチ毎に基準復調結果（基準復調シンボル点）を出力する。
【００３３】
校正信号処理部１１０は、ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎの出力である受信ブランチ情報（どのブランチで受信したかを示す信号）及び復調結果（復調シンボル点）と、基準校正結果記憶部１１３の出力である基準復調結果を入力とする。そして、校正信号処理部１１０は、これらの復調結果と基準復調結果とを比較して、アンテナ１振幅／位相情報〜アンテナＮ振幅／位相情報（復調結果と基準復調結果との振幅／位相の差分＝補正情報を示す）を検出し、それぞれユーザ１信号処理部１０５１〜ユーザＭ信号処理部１０５Ｍへと出力する。
【００３４】
校正用信号発生部１０６は、基底帯域で校正信号を生成し、校正用無線送信部１０７へと出力する。なお、校正用信号発生部１０６は、校正信号として任意のシンボルパターンを生成できることとする。
【００３５】
校正用無線送信部１０７は、校正用信号発生部１０６の出力である基底帯域の校正信号を入力とし、ディジタル／アナログ変換、基底帯域から無線帯域への周波数変換等を行い、Ｎ分配器１０９へと出力する。校正用無線送信部１０７から入力される校正信号を受信ブランチ数Ｎに分配するＮ分配器１０９の出力は、それぞれ多重回路１０３１〜１０３Ｎに接続されている。
【００３６】
次に、第１の実施形態の動作について説明する。まず、アレーアンテナ１０１はＮ個のアンテナ素子１０２１〜１０２Ｎから構成され、このＮ個のアンテナ素子は各々のアンテナ素子での受信信号が高い相関を有するように近接して配置されている。アンテナ素子は移動機（図示せず）との通信信号（以下ユーザ信号）及び複数の干渉信号が多重された信号を受信するが、実際にはアンテナ素子数が多くなると隣り合わない離れた位置にあるアンテナ素子間の相関が低くなり、受信する多重信号の電力は大きなばらつきを持つ。即ち、アレーアンテナ受信装置の各アンテナ素子には異なる電力が入力される。
【００３７】
多重回路１０３１〜１０３Ｎは、それぞれアンテナ素子１０２１〜１０２Ｎと接続され、Ｎ分配器１０９によってＮ個の出力に分配された校正信号と、各アンテナ素子１０２１〜１０２Ｎの出力とが入力され、無線帯域での多重を行い、各多重回路１０３１〜１０３Ｎにそれぞれ接続されたアンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎへと出力する。
【００３８】
ここで、校正用信号発生部１０６で生成された基底帯域の校正信号は、校正用無線送信部１０７により増幅及び周波数変換され、既知の信号として送信されることになる。校正信号によるユーザ信号の受信感度劣化を０．２ｄＢ以下にしたいとすると、雑音電力レベルが０．２ｄＢまでしか悪化しないことに等しいので、雑音電力レベルを０ｄＢと考えれば校正信号レベルとの電力比ｘは、
０．２＞１０×ｌｏｇ（１００／１０＋１０ｘ／１０）
より、ｘ＜−１３．２６７ｄＢとなる。従って、アレーアンテナ受信装置の受信感度に殆ど影響を与えないためには、校正信号の送信電力を雑音電力レベルより−１３．２６７ｄＢ以下の固定レベルにする必要がある。
【００３９】
ここで、多重回路１０３１〜１０３Ｎから出力されるのは、校正信号、ユーザ信号、他システムの干渉信号、熱雑音であり、これらの合計を総受信電力とすると、校正信号と熱雑音は一定の電力なので、各多重回路からアンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎに出力される総受信電力の差は、そのまま各アンテナ素子から入力される「ユーザ信号及び他システムの干渉信号」の差となる。
【００４０】
アンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎは、増幅や周波数変換及びアナログ／デジタル変換を行うが、アンテナ無線受信部内にあるＡＧＣよって出力レベルが常に一定になるように制御されている。従って、アンテナ無線受信部の出力における校正信号の電力比は、ユーザ信号及び他システムの干渉信号が小さければ割合が大きくなり、ユーザ信号及び他システムの干渉信号が大きければ割合が小さくなる。
【００４１】
説明を簡単にするため、校正信号と通信信号（ユーザ信号）のみに着目して、Ｎ個の受信ブランチにおける電力分布を図２に示す（ＡＧＣにより利得制御を行う前）。図２（ａ）〜（ｃ）はＮ個の受信ブランチに校正信号のみが入力されている状態、図２（ｄ）〜（ｆ）はＮ個の受信ブランチに同一レベルの校正信号及び異なる電力の通信信号が入力されている状態を示す。
【００４２】
アンテナ無線受信部からの出力はＡＧＣによって一定の電力になるように制御されるため、図２（ｄ）〜（ｆ）に示すように受信ブランチ毎に校正信号とユーザ信号の比を保ったまま、同一の電力で各アンテナ無線受信部から出力されることになる。従って、各ＳＩＲ計算処理部において校正信号を抽出及び復調し、校正信号のＳＩＲを計算した場合、ブランチ１のＳＩＲ＞ブランチ２のＳＩＲ＞ブランチＮのＳＩＲとなる。
【００４３】
校正において校正信号のＳＩＲを大きくするためには、平均化を行う時間を長くする方法が一般的だが、校正に必要なＳＩＲを確保するために必要な平均化時間の長さは、ブランチ１＜ブランチ２＜ブランチＮとなる。即ち、ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎにおいて最も短い校正周期で受信ブランチ情報及び復調結果が出力されてくるのは受信ブランチ１であり、次が受信ブランチ２、最後に受信ブランチＮの順となり、それぞれ校正周期が異なることになるのである。
【００４４】
図３は各受信ブランチが異なる校正周期を持っている様子を示す。校正周期とは各ＳＩＲ計算処理部において受信ブランチ情報及び復調結果を出力してから新たに受信ブランチ情報及び復調結果を出力するまでの時間である。
【００４５】
ＳＩＲ閾値設定部１１２は校正信号のＳＩＲ閾値を任意に設定することが可能で、設定したＳＩＲ閾値をＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎに出力する。ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎはそれぞれアンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎから出力される総受信信号から校正信号を抽出及び復調し、それぞれ校正信号のＳＩＲを計算する。
【００４６】
各ＳＩＲ計算処理部では、計算した校正信号のＳＩＲ値とＳＩＲ閾値設定部１１２からのＳＩＲ閾値とを比較し、計算した校正信号のＳＩＲ値がＳＩＲ閾値を超えたＳＩＲ計算処理部からのみ受信ブランチ情報と校正信号の復調結果を校正信号処理部１１０に出力する。この場合、前述のように受信ブランチ毎または同一ブランチであっても時間毎に校正周期が異なっており、各ＳＩＲ計算処理部では、校正信号のＳＩＲを計算し、計算したＳＩＲ値がＳＩＲ閾値を超えるまでＳＩＲ値とＳＩＲ閾値との比較を行い、ＳＩＲ値がＳＩＲ閾値を超えた時点で受信ブランチ情報と校正信号の復調結果を校正信号処理部１１０に出力する。
【００４７】
更に、大電力のユーザ信号や他システムの干渉信号が各アンテナ素子から入力されても十分なＳＩＲが得られる平均化時間（例えば１分）が経過しても、各ＳＩＲ算処理部において計算した校正信号のＳＩＲがＳＩＲ閾値設定部１１２からのＳＩＲ閾値を超えない場合には、該当するＳＩＲ計算処理部からは受信ブランチ情報及び障害検出信号を校正信号処理部１１０に出力する。
【００４８】
ＳＩＲ閾値を超えてＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎから出力された復調結果は、校正に必要な精度を確保していると考えて良い。従って、校正信号処理部１１０では、入力されてきた各ＳＩＲ計算処理部からの復調結果と、基準校正結果記憶部１１３からの受信ブランチ毎の基準復調結果、即ち、対応する受信ブランチの基準復調結果とを比較して、各ブランチ毎に振幅／位相の変動分を抽出して補正量を更新し、ユーザ１信号処理部１０５１〜ユーザＭ信号処理部１０５Ｍに出力する。
【００４９】
ここで、基準校正結果記憶部１１３の出力である基準復調結果とは、Ｎ個の受信ブランチにおいて振幅／位相特性を揃えた各受信ブランチの基準シンボル点であり、この各基準シンボル点に対応する各ＳＩＲ計算処理部から出力された復調結果（シンボル点）の変動分から補正量を算出する。ある受信ブランチにおける基準シンボル点（Ｉｒｅｆ，Ｑｒｅｆ）と、そのブランチに接続されるＳＩＲ計算処理部から出力された復調結果（Ｉｎ，Ｑｎ）の関係を図４に示す。
【００５０】
また、校正信号処理部１１０はＳＩＲ計算処理部から受信ブランチ情報及び障害検出信号が入力された場合には、該当するブランチに障害が発生したとして、該当するブランチからのユーザ信号を無効にするようにユーザ１信号処理部１０５１〜ユーザＭ信号処理部１０５Ｍを制御する。
【００５１】
ユーザ１信号処理部１０５１〜ユーザＭ信号処理部１０５Ｍは、アンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎの出力と、校正用信号処理部１１０から順次出力されてくるアンテナ１振幅／位相情報〜アンテナＮ振幅／位相情報とを入力とし、アンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎの出力をアンテナ１振幅／位相情報〜アンテナＮ振幅／位相情報を用いて補正しながら各ユーザ毎にユーザ信号到来方向に対しては受信利得を大きくし、他ユーザからの干渉や遅延波による干渉に対しては受信利得を小さくするように受信指向性パターンの形成を行い、受信指向性パターンによって受信したユーザ１復調信号〜ユーザＭ復調信号を出力する。
【００５２】
このようにユーザ信号を殆ど劣化させない固定電力の校正信号を用いて、各無線受信部から抽出した校正信号のＳＩＲがＳＩＲ閾値を超えるまで平均化処理を行い、閾値に達した場合のみ校正信号の復調結果（Ｉｎ，Ｑｎ）を出力し、基準となる復調結果（Ｉｒｅｆ，Ｑｒｅｆ）と比較することにより、各受信ブランチに対して最も効率が良い校正周期を持ち、且つ、一定の校正精度を保つ校正を行うことができる。また、障害が発生した受信ブランチを排除することも可能になる。
【００５３】
（第２の実施形態）
図５は本発明のアレーアンテナ受信装置の第２の実施形態を示すブロック図である。なお、図５では図１と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。図１との違いは、Ｎ分配器１０９の代わりに１対スイッチ切替部１１４を用いて時分割で校正信号を多重回路１０３１〜１０３Ｎに供給する点である。その他の構成は図１と同様である。
【００５４】
多重回路１０３１〜１０３Ｎは、それぞれアンテナ素子１０２１〜１０２Ｎ及び１対Ｎスイッチ切替部１１４のＮ個の出力と接続されている。多重回路１０３１〜１０３Ｎは、アンテナ素子１０２１〜１０２Ｎの出力と、校正用無線送信部１０７から出力され、１対Ｎスイッチ切替部１１４によって任意の１多重回路のみに供給される校正信号とを入力とし、無線帯域での多重を行って、各多重回路１０３１〜１０３Ｎにそれぞれ接続されているアンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎへと出力する。
【００５５】
校正信号の抽出や復調及びＳＩＲの計算を行うＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎの出力は、校正信号処理部１１０及び１対Ｎスイッチ切替部１１４へと接続され、校正に必要とされるＳＩＲ閾値を任意に設定するＳＩＲ閾値設定部１１２の出力は、ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎに接続されている。なお、校正信号を符号多重信号とすると校正信号を抽出するためには逆拡散を行うことになる。
【００５６】
校正用無線送信部１０７は、校正用信号発生部１０６の出力である基底帯域の校正信号を入力とし、ディジタル／アナログ変換、基底帯域から無線帯域への周波数変換等を行い、１対Ｎスイッチ切替部１１４へと出力する。校正用無線送信部１０７から入力される校正信号を任意の１多重回路にのみ出力する１対Ｎスイッチ切替部１１４のＮ個の出力は、それぞれ多重回路１０３１〜１０３Ｎに接続されている。
【００５７】
次に、第２の実施形態の動作を説明する。なお、第１の実施形態と同様の動作は簡単に説明する。
【００５８】
１対Ｎスイッチ切替部１１４は校正用無線送信部１０７の出力である校正信号を入力とし、接続されているＮ個の多重回路１０３１〜１０３Ｎにおいて任意の１多重回路のみに校正信号を出力する。また、１対Ｎスイッチ切替部１１４には各ＳＩＲ計算処理部から受信ブランチ情報及び復調結果が入力され、１対Ｎスイッチ切替部１１４では受信ブランチ情報に基づいて多重回路との接続を切り替える制御を行う。
【００５９】
例えば、１対Ｎスイッチ切替部１１４は多重回路１０３１、１０３２、…、１０３Ｎの順に接続するように切り替えるものとする。なお、１対Ｎスイッチ切替部１１４によって接続されている受信ブランチに対応するＳＩＲ計算処理部からの出力信号だけを有効とし、接続されていないＳＩＲ計算処理部からの出力信号は無効にするものとする。
【００６０】
多重回路１０３１〜１０３Ｎは、それぞれアンテナ素子１０２１〜１０２Ｎと接続され、１対Ｎスイッチ切替部１１４によって任意の１多重回路にのみ入力される校正信号と各アンテナ素子１０２１〜１０２Ｎの出力とを入力とし、無線帯域での多重を行って、各多重回路１０３１〜１０３Ｎにそれぞれ接続されているアンテナ１無線受信部１０４１〜アンテナＮ無線受信部１０４Ｎへと出力する。即ち、多重回路においてアンテナ素子から入力される信号と校正信号が多重されるのは、１対Ｎスイッチ切替部１１４で選択された多重回路のみであり、他の多重回路から出力されるのはアンテナ素子から入力された受信信号だけである。
【００６１】
ＳＩＲ閾値設定部１１２は、校正信号のＳＩＲ閾値を任意に設定することが可能で、設定したＳＩＲ閾値を出力する。各ＳＩＲ計算処理部は、第１の実施形態と同様にアンテナ無線受信部から出力される受信信号から校正信号を抽出及び復調し、校正信号のＳＩＲを計算する。また、各ＳＩＲ計算処理部では計算した校正信号のＳＩＲと、ＳＩＲ閾値設定部１１２からのＳＩＲ閾値との比較を行い、計算したＳＩＲ値がＳＩＲ閾値を超えたＳＩＲ計算処理部からのみ受信ブランチ情報と校正信号の復調結果を校正信号処理部１１０に出力する。
【００６２】
この場合、１対Ｎスイッチ切替部１１４によりＮ個の多重回路が順次切り替えられ、それに対応してＮ個のＳＩＲ計算処理部が順次校正信号のＳＩＲを計算し、計算したＳＩＲ値とＳＩＲ閾値との比較を行う。このように１対Ｎスイッチ切替部１１４の時分割による所定周期毎に順次ＳＩＲ計算処理部でＳＩＲを計算し、計算したＳＩＲ値がＳＩＲ閾値を超えた時点で受信ブランチ情報と校正信号の復調結果を校正信号処理部１１０に出力する。
【００６３】
校正信号処理部１１０は、復調結果と基準校正結果記憶部１１３からの対応する受信ブランチの基準復調結果とを比較し、ブランチの振幅／位相の変動分を抽出して補正量を更新し、各ユーザ信号処理部に出力する。この校正信号処理部１１０の動作は図１と同様である。なお、各ＳＩＲ計算処理部からの受信ブランチ情報等は１対Ｎスイッチ切替部１１４に出力され、１対Ｎスイッチ切替部１１４ではその情報に基づいて多重回路との接続の切り替えを行う。
【００６４】
また、大電力のユーザ信号や他システムの干渉信号が各アンテナ素子から入力されても十分なＳＩＲが得られる平均化時間（例えば１分）が経過しても、各ＳＩＲ算処理部において計算した校正信号のＳＩＲがＳＩＲ閾値設定部１１２からのＳＩＲ閾値を超えない場合には、第１の実施形態と同様に該当するＳＩＲ計算処理部からは受信ブランチ情報及び障害検出信号を校正信号処理部１１０に出力する。
【００６５】
このようにユーザ信号を殆ど劣化させない固定電力の校正信号及び任意の１多重回路にのみ校正信号を供給する１対Ｎスイッチを用いて、各無線受信部から抽出した校正信号のＳＩＲがＳＩＲ閾値を超えるまで平均化処理を行い、閾値に達した場合のみ校正信号の復調結果（Ｉｎ，Ｑｎ）を出力して、基準となる復調結果（Ｉｒｅｆ，Ｑｒｅｆ）と比較することにより、各受信ブランチに対して、時分割に一定の精度を保つ校正を行うことができる。本実施形態の制御を行った場合の校正周期の様子を図６に示す。
【００６６】
（第３の実施形態）
図７は本発明のアレーアンテナ受信装置の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。なお、図７では図５と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。第２の実施形態との違いは、電力レベル可変部１０８を用いて受信ブランチ毎に送信電力制御を行う点である。その他の構成は第２の実施形態と同様である。
【００６７】
校正信号の抽出や復調及びＳＩＲの計算を行うＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎの出力の一方は、校正信号処理部１１０と１対Ｎスイッチ切替部１１４へと接続され、校正に必要とされるＳＩＲ閾値を任意に設定するＳＩＲ閾値設定部１１２の出力は、ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎに接続されている。また、ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎの出力の他方は、電力レベル可変部１０８に接続されている。なお、校正信号を符号多重信号とすると校正信号を抽出するためには逆拡散を行うことになる。
【００６８】
校正用無線送信部１０７は、校正用信号発生部１０６の出力である基底帯域の校正信号を入力とし、ディジタル／アナログ変換、基底帯域から無線帯域への周波数変換等を行い、その出力は電力レベル可変部１０８に接続されている。電力レベル可変部１０８は、各ＳＩＲ計算処理部から出力される送信電力制御信号に従って校正用無線送信部１０７から入力される校正信号に対して送信電力制御を行い、その出力は１対Ｎスイッチ切替部１１４に接続されている。
【００６９】
ここで、ＳＩＲ計算処理部から出力される送信電力制御信号とは、計算したＳＩＲ値に応じて校正信号の送信電力を制御する信号であり、ＳＩＲ値が小さいほど校正信号の送信電力を大きくし、ＳＩＲ値が大きいほど校正信号の送信電力を小さくするように制御する信号である。
【００７０】
次に、第３の実施形態の動作について説明する。ＳＩＲ閾値設定部１１２は校正信号のＳＩＲ閾値を任意に設定することが可能で、設定されたＳＩＲ閾値を出力する。ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎは、それぞれアンテナ無線受信部１０４１〜アンテナ無線受信部１０４Ｎから出力される受信信号から校正信号を抽出及び復調し、校正信号のＳＩＲを計算する。
【００７１】
各アンテナ無線受信部で計算された校正信号のＳＩＲが、ＳＩＲ閾値設定部１１２から出力されているＳＩＲ閾値を超えたＳＩＲ計算処理部からのみ受信ブランチ情報と復調結果を校正信号処理部１１０及び１対Ｎスイッチ切替部１１４に出力する。また、ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎは、各受信ブランチにおける校正信号の瞬時ＳＩＲを計算し、校正信号の送信電力制御を行うため、電力レベル可変部１０８に対して前述のような送信電力制御信号を出力する。
【００７２】
電力レベル可変部１０８は、校正用無線送信部１０７から出力される固定レベルの校正信号を入力とし、各ＳＩＲ計算処理部から出力される送信電力制御信号に従って校正信号の送信電力制御を行い、１対Ｎスイッチ切替部１１４によって接続されている受信ブランチにおいて最適化された電力の校正信号を出力する。本実施形態では、送信電力制御信号が出力されてくるのは校正信号が入力された任意の１ＳＩＲ計算処理部であり、該当する受信ブランチにおいて校正周期を短くできる効果がある。なお、送信電力制御を行う以外の動作は第２の実施形態と全く同様である。
【００７３】
（第４の実施形態）
図８は本発明のアレーアンテナ受信装置の第４実施形態を示すブロック図である。図１の第１の実施形態との違いは、ＳＩＲ計算処理部１１１１〜１１１Ｎの代わりにＢＥＲ計算処理部１１５１〜１１５Ｎを用い、ＳＩＲ閾値設定部１１２の代わりにＢＥＲ閾値設定部１１６を用いた点である。その他の構成は図１と同様である。
【００７４】
第１の実施形態では、ＳＩＲ計算処理部１１１１〜ＳＩＲ計算処理部１１１Ｎにおいて各アンテナ無線受信部から抽出される校正信号のＳＩＲを計算しているが、信号品質を測定する方法なら他の方法でも可能である。本実施形態では、ＢＥＲ計算処理部１１５１〜１１５Ｎで校正信号のビット誤り率（Ｂｉｔ　Ｅｒｒｏｒ　Ｒａｔｅ）を計算し、ＢＥＲ閾値設定部１１６はＢＥＲ閾値を出力する。このようにＳＩＲの代わりにＢＥＲを用いても全く同様の効果が得られる。
【００７５】
また、第４の実施形態においても第２の実施形態と同様に１対Ｎスイッチ切替部１１４を用いて時分割で多重回路を切り替えたり、或いは第３の実施形態と同様に電力レベル可変部１０８を用いて校正信号の送信電力制御を行っても良いことはもちろんである。
【００７６】
なお、以上の実施形態では、アンテナ素子間の相関が高くなるように配置されたアレーアンテナを用いた受信装置を例として説明したが、本発明は、これに限ることなく、アンテナ素子間の相関が低くなるように配置されたアンテナを用いた受信装置にも使用することが可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、次のような効果がある。即ち、第１の効果は、各受信ブランチにおいて最も効率のよい校正周期を持ち、且つ、一定の校正精度を保つ校正方法を実現できる。その理由は、校正を各ブランチ毎に独立して行い、各受信ブランチ毎に計算された校正信号のＳＩＲが、設定されたＳＩＲ閾値を超えるまで校正の周期が続くからである。
【００７８】
第２の効果は、障害が発生した受信ブランチを排除する校正方法を提供できることにある。その理由は、各受信ブランチにおいて校正信号の品質（必要なＳＩＲやＢＥＲ）が確保できない場合には、該当する受信ブランチからの受信信号情報を無効にするからである。
【００７９】
第３の効果は、校正信号が原因で起こる移動機とのユーザ信号（希望波）の受信感度が殆ど劣化しない校正方法を提供できることにある。その理由は、雑音電力より充分小さい固定レベルの校正信号を各アンテナ無線受信部に入力しているので、殆ど雑音電力レベルが上昇しないからである。また、校正信号の送信電力制御を行う場合でも、１受信ブランチに適した電力の校正信号を出力するので、ユーザ信号の受信感度には影響しないことになる。
【００８０】
第４の効果は、セルラシステムのユーザ数を殆ど減らさない校正方法を提供できることにある。その理由は、雑音電力より充分小さい固定レベルの校正信号を各アンテナ無線受信部に入力し、各受信ブランチにおいて校正を行うために必要なＳＩＲが得られるまで平均化処理を続けるため、校正信号が干渉信号となり移動機からのユーザ信号と干渉信号との比を悪化させてしまい、基地局装置にて所望する信号品質に復調するために移動機の送信出力を増加させてしまうことがないからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアレーアンテナ受信装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態の各受信ブランチにおける校正信号及びユーザ信号の電力分布を示す図である。
【図３】図１の実施形態の各受信ブランチにおける非同期校正周期の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態の基準復調結果と校正信号の復調結果の関係を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図６】第２の実施形態の１対Ｎスイッチ切替を行った場合の校正周期の例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態を示すブロック図である。
【図９】従来例のアレーアンテナ受信装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１　アレーアンテナ
１０２１〜１０２Ｎ　アンテナ素子１〜アンテナ素子Ｎ
１０３１〜１０３Ｎ　多重回路１〜多重回路Ｎ
１０４１〜１０４Ｎ　アンテナ１無線受信部〜アンテナＮ無線受信部
１０５１〜１０５Ｍ　ユーザ信号処理部１〜ユーザ信号処理部Ｍ
１０６　校正用信号発生部
１０７　校正用無線送信部
１０８　電力レベル可変部
１０９　Ｎ分配器
１１０　校正信号処理部
１１１１〜１１１Ｎ　ＳＩＲ計算処理部
１１２　ＳＩＲ閾値設定部
１１３　基準校正結果記憶部
１１４　１対Ｎスイッチ切替部
１１５１〜１１５Ｎ　ＢＥＲ計算処理部
１１６　ＢＥＲ閾値設定部
【図１】
2004023742.tif 000003
【図２】
2004023742.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004023742.tif 000006
【図５】
2004023742.tif 000007
【図６】
2004023742.tif 000008
【図７】
2004023742.tif 000009
【図８】
2004023742.tif 000010
【図９】
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