(57)【要約】【課題】アレーアンテナを用いた無線通信装置において、受信信号の干渉となる信号を加えることなく、受信ブランチ間に発生する振幅および位相偏差を精度よく検出して、補正を行うことを目的とする。【解決手段】複数のアンテナ素子をもつアレーアンテナ１０１を備えた無線通信装置において、アレーアンテナ１０１の各アンテナ素子で受信した受信信号を伝送する複数の受信ブランチ１０３と、複数の受信ブランチの１つを選択して受信信号を伝送するキャリブレーションブランチ１０３Ｃを持ち、受信ブランチ１０３の信号およびキャリブレーションブランチ１０３Ｃの信号に対してそれぞれチャネル推定１０６を行い、そのチャネル推定値に対してＲＡＫＥ合成１０７、１０８を行い、その結果を用いて受信ブランチ１０３の振幅および位相偏差を検出して補正１１２を行う。【選択図】図１
2004180283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、前記各アンテナ素子で受信した信号を合成するアレー合成処理手段を有する無線通信装置において、前記各アンテナ素子で受信した信号を前記アレー合成処理手段に伝送する第１の無線回路部と、前記受信信号を分岐して伝送する第２の無線回路部と、前記第１の無線回路部を伝送した信号のチャネル推定値を求める第１のチャネル推定手段と、前記第２の無線回路部を伝送した信号のチャネル推定値を求める第２のチャネル推定手段と、前記第１のチャネル推定手段の出力から電力を検出する電力検出手段と、前記第１のチャネル推定手段の出力と前記第２のチャネル推定手段の出力から振幅比と位相回転量を検出する演算手段と、前記電力検出手段と前記演算手段の出力から前記第１および第２の無線回路部で発生する振幅偏差および位相偏差を補正する補正値を検出する補正値検出手段を備え、前記アレー合成処理手段が前記補正値検出手段からの補正値を用いて受信信号の補正を行うことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記第１の無線回路部、第２の無線回路部、電力検出手段および演算手段は前記複数のアンテナ素子の各々に対応して複数個有し、さらに、複数の第１の無線回路部の各々を伝送してきた信号に対して異なるタイミングで到来した信号を別々に検出して前記第１のチャネル推定手段に出力する複数の第１の相関器と、複数の第２の無線回路部の各々を伝送してきた信号に対して異なるタイミングで到来した信号を別々に検出して前記第２のチャネル推定手段に出力する複数の第２の相関器と、複数の電力検出手段の出力を加算する第１の加算器と、複数の演算手段の出力を加算する第２の加算器を備え、前記補正値検出手段が前記第１の加算器の出力と前記第２の加算器の出力から補正値を検出することを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記複数の第１の無線回路部から出力される信号から１つを選択する第１の選択手段と、前記アレーアンテナの各アンテナ素子から電力を分配する複数の電力分配手段と、前記複数の電力分配手段から出力される信号から１つを選択して前記第２の無線回路部に出力する第２の選択手段と、前記第１の選択手段から出力される信号と前記第２の選択手段から出力される信号が同じアンテナ素子で受信された信号を選択制御する選択制御手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受信した信号の電力を検出する受信電力検出手段を備え、前記受信電力検出手段が検出した電力情報を用いて、前記第１および第２の選択手段において受信ブランチを選択するように制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記選択手段は、受信電力が大きな受信ブランチを優先的に選択するように制御することを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、前記各アンテナ素子で受信した信号を合成するアレー合成処理手段を有する無線通信装置において、前記各アンテナ素子で受信した信号を前記アレー合成処理手段に伝送する第１の無線回路部と、前記受信信号を分岐して伝送する第２の無線回路部と、前記第１の無線回路部を伝送した信号のチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、前記チャネル推定手段から出力された同じパスのチャネル推定値の共役複素数を乗算する第１の演算手段と、前記第２の無線回路部を伝送した既知信号で相関をとったものと同じパスにおける受信ブランチのチャネル推定値の共役複素数を乗算する第２の演算手段と、前記第１および第２の演算手段の出力から前記第１および第２の無線回路部で発生する振幅偏差および位相偏差を補正する補正値を検出する補正値検出手段を備え、前記アレー合成処理手段が前記補正値検出手段からの補正値を用いて受信信号の補正を行うことを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
前記第１の無線回路部、第２の無線回路部、第１および第２の演算手段は前記複数のアンテナ素子の各々に対応して複数個有し、さらに、複数の第１の無線回路部の各々を伝送してきた信号に対して異なるタイミングで到来した信号を別々に検出して前記第１のチャネル推定手段に出力する複数の第１の相関器と、複数の第２の無線回路部を伝送してきた信号に対して異なるタイミングで到来した信号を別々に検出して前記第２のチャネル推定手段に出力する複数の第２の相関器と、複数の第１の演算手段からの出力を加算する第１の加算器と、複数の第２の演算手段からの出力を加算する第２の加算器と、前記第１の加算器の出力と前記第２の加算器の出力される信号に対してそれぞれ既知信号で相関をとる第３および第４の相関器とを備え、前記補正値検出手段が前記第３の相関器の出力と前記第４の相関器の出力を比較して受信ブランチの振幅変動と位相変動を検出することを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、前記各アンテナ素子で受信した信号を各々伝送する複数の第１の無線回路部と、前記第１の無線回路部を伝送した信号のいずれかを選択する第１の選択手段と、前記アレーアンテナで受信した信号のいずれかを選択する第２の選択手段と、前記第２の選択手段で選択された信号を伝送する第２の無線回路部と、前記第１の選択手段で選択された信号と前記第２の無線回路部を伝送した信号を用いて第１の無線回路部で発生する振幅偏差および位相偏差を検出する補正値検出手段と、前記第１の無線回路部を伝送した信号から伝搬遅延時間の異なる複数のパスを別々に検出する複数の第１の相関器と、前記第１の相関器で検出された夫々のパスのチャネル推定値を求める複数の第１のチャネル推定手段と、前記第２の無線回路部を伝送した信号から前記第１の相関器と同じ複数のパスを別々に検出する複数の第２の相関器と、前記第２の相関器で検出された夫々のパスのチャネル推定値を求める複数の第２のチャネル推定手段と、前記第１のチャネル推定手段の出力からパス毎の電力を検出する複数の電力検出手段と、前記第２のチャネル推定手段の出力に対して同じパスの前記第１のチャネル推定手段の出力の共役複素数を乗算する複数の乗算手段と、前記複数の電力検出手段の出力を加算する第１の加算器と、前記複数の乗算手段の出力を加算する第２の加算器とを備え、前記補正値検出手段は前記第１の加算器の出力と第２の加算器の出力を用いて振幅偏差および位相偏差を検出することを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
前記第１の選択手段と前記第２の選択手段で選択する信号を制御する選択制御手段を備え、前記第１の選択手段から出力される信号と前記第２の選択手段から出力される信号が同じアンテナ素子で受信された信号が選択されるように制御されることを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記選択制御手段は、前記第１の選択手段と前記第２の選択手段に対して、あらかじめ定められた順序もしくは任意の順序で信号を選択するように制御するか、または、あらかじめ定められた時間間隔もしくは任意の時間間隔で信号を選択するように制御することを特徴とする請求項３または９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記補正値検出手段から出力される補正値を、前記第１の選択手段と前記第２の選択手段で選択されたアンテナ素子に対して別々に記憶する補正値メモリ手段を備え、アンテナ素子毎の補正値を用いてアレー合成処理を行うことを特徴とする請求項３、９および１０のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記電力検出手段または前記第１の加算器の出力信号に対して時間平均を行う第１の時間平均化手段と、前記乗算手段または前記第２の加算器の出力信号に対して時間平均を行う第２の時間平均化手段を備え、前記第１および第２の時間平均化手段は、１回の処理において前記加算器より出力される信号を複数個記憶しておき、時間的に平均処理を行うこと
を特徴とする請求項２または８に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記補正値検出手段の出力信号に対して時間平均を行う時間平均化手段を備え、１回の補正値検出処理において前記補正値検出手段より出力される信号を複数個記憶しておき、時間的に平均処理を行うことを特徴とする請求項１、２および６乃至８のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記アレー合成処理手段の出力信号から受信電力の大きなユーザを検出するユーザ制御手段を備え、前記ユーザ制御手段において検出したユーザに対して前記第１の相関器および前記第２の相関器において相関演算を行うようにユーザ制御を行うことを特徴とする請求項２または８に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記アレーアンテナの各アンテナ素子で受信した信号の電力を検出する受信電力検出手段を備え、前記受信電力検出手段において検出した電力情報を用いて、前記選択制御手段において受信信号を選択するように制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
前記選択制御手段では、受信電力が大きな信号が伝送されるアンテナ素子を優先的に選択するように制御することを特徴とする請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
前記アレーアンテナのアンテナ素子間結合を補正する補正行列をあらかじめ記憶しておく素子間結合補正行列メモリ手段を備え、前記複数の第１の無線回路部から出力される信号と前記補正値メモリ手段に記憶されている受信ブランチ毎の補正値と前記素子間結合補正行列メモリ手段に記憶されている補正行列を用いてアレー合成処理を行い受信データを出力することを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
前記複数の第１および第２の相関器と前記複数の第１および第２のチャネル推定手段と前記複数の電力検出手段と前記複数の演算手段と前記第１および第２の加算器から構成される処理ブロックを複数有し、前記処理ブロックにおける第１の加算器からの出力を合成する第１のユーザ合成手段と、前記処理ブロックにおける第２の加算器からの出力を合成する第２のユーザ合成手段を備え、前記処理ブロックではユーザ毎に処理を行い、前期第１および第２のユーザ合成手段においてユーザ合成した結果を用いて補正値を検出することを特徴とする請求項２または８に記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体無線通信システムの無線通信装置に関するものであり、特に、アレーアンテナを用いた無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システムにおける需要の拡大に伴い、トラフィック容量の増加、通信エリアの拡大、干渉抑圧などを実現する技術として、指向性送受信を行うアダプティブアレーアンテナ技術が知られている。このアダプティブアレーアンテナ技術は、複数のアンテナ素子から構成されるアレーアンテナを備え、アレーアンテナで受信した信号やそのほかの情報を用いて、適応的に送受信の指向性を制御する技術である。
【０００３】
このアダプティブアレーアンテナにおける指向性の制御手法には様々な手法が検討されている。例えば、受信信号の到来方向の推定を行い、その推定方向に対して指向性を向けるように制御を行う手法がある。この手法では、アレーアンテナの各受信ブランチ間における振幅・位相に偏差が存在すると、方向推定を行う精度の劣化や、指向性パターンの歪が生じてしまうことが知られている。その結果、所望の効果が得られないこととなる。
【０００４】
受信ブランチ間の振幅・位相偏差は、無線回路部のアナログ素子の特性差によるものであり、偏差の発生を抑えることは難しい。また、経時変化や温度変化などの影響により、この振幅・位相偏差は時々刻々変化する。そこで、受信ブランチ間の振幅・位相の偏差を補正するキャリブレーション技術、しかも、通信システムを停止することなく時々刻々変化する偏差を補正するキャリブレーション技術が必要となる。
【０００５】
キャリブレーション技術の従来技術として、図１３のブロック構成図で示した技術がある（例えば、特許文献１参照）。アレーアンテナ９０１の各アンテナ素子で受信した信号に対して、信号合成回路９０２−１、９０２−２、・・・、９０２−Ｎで基地局内部の基準信号発生器９１９で発生させた基準信号を加える。各受信ブランチの無線回路部９０３−１、９０３−２、・・・、９０３−Ｎを伝送してきた信号から、基準信号を取り出し、補正値検出手段９１０で受信ブランチによる振幅・位相偏差情報を検出する。この検出情報を用いて補正値メモリ手段９１１から補正値を読み出し、アレー合成処理手段９１２で受信信号のキャリブレーションを行う。
【０００６】
また、図１４のブロック構成図に示すような、干渉信号を加えることなく受信信号だけを用いるキャリブレーション技術がある（例えば、非特許文献１参照）。この構成は、無線回路部１００３−１、１００３−２、・・・、１００３−Ｎによる受信ブランチに対して、無線回路部１００３Ｃによるキャリブレーションブランチを有し、アレーアンテナ１００１の各アンテナ素子で受信した信号を用いて、受信ブランチについては相関器１００５−１、チャネル推定手段１００６−１で、キャリブレーションブランチについては相関器１００５Ｃ−１、チャネル推定手段１００６Ｃ−１でチャネル推定値を検出する。補正値検出手段１０１０ではこのチャネル推定値を比較することで、受信ブランチの振幅・位相偏差情報を検出し、この検出情報を用いて補正値メモリ手段１０１１から補正値を読み出し、アレー合成処理手段１０１２で受信信号のキャリブレーションを行う。選択手段１００４−１、１００４−２は選択制御手段１０１３の制御によりアレーアンテナ１００１の所定のアンテナ素子からの信号を選択する。
【特許文献１】特開２００２−７７０１６号公報
【非特許文献１】高草木恵二他、「アレイアンテナ用バックグラウンド無線回路校正方式とその性能」（信学技報、ＲＣＳ２００１−２６１、２００２年３月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１による従来技術では、基準信号が受信信号に対して干渉信号となる。これにより、受信特性を劣化させることとなる。
【０００８】
一方、非特許文献１における従来技術では、受信信号の電力が小さい場合には、キャリブレーションブランチの電力はさらに小さくなってしまうことから、キャリブレーションブランチのチャネル推定値の精度が劣化してしまう。これにより、このチャネル推定値を用いて算出する補正値の精度が劣化してしまう。
【０００９】
本発明は、このような課題と解決するものであり、受信信号の電力が小さい場合であっても、時間方向に広がりを持つ複数のパスを利用することで、補正値検出における精度を向上させることを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による無線通信装置においては、受信ブランチとキャリブレーションブランチの両方のチャネル推定値に対して、受信ブランチのチャネル推定値を用いてＲＡＫＥ合成を行い、その結果を用いて補正値の検出を行う。このような構成をとることで、パスダイバーシチ利得により補正値検出を精度良く行うことが可能となる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係る発明は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、前記各アンテナ素子で受信した信号を合成するアレー合成処理手段を有する無線通信装置において、前記各アンテナ素子で受信した信号を前記アレー合成処理手段に伝送する第１の無線回路部と、前記受信信号を分岐して伝送する第２の無線回路部と、前記第１の無線回路部を伝送した信号のチャネル推定値を求める第１のチャネル推定手段と、前記第２の無線回路部を伝送した信号のチャネル推定値を求める第２のチャネル推定手段と、前記第１のチャネル推定手段の出力から電力を検出する電力検出手段と、前記第１のチャネル推定手段の出力と前記第２のチャネル推定手段の出力から振幅比と位相回転量を検出する演算手段と、前記電力検出手段と前記演算手段の出力から前記第１および第２の無線回路部で発生する振幅偏差および位相偏差を補正する補正値を検出する補正値検出手段を備え、前記アレー合成処理手段が前記補正値検出手段からの補正値を用いて受信信号の補正を行うことを特徴とすることで、通信に不要な干渉信号を混入することなく、受信信号を用いてキャリブレーションを行うことができるという作用を有する。また、受信ブランチにおけるチャネル推定値を用いることで、受信ブランチとキャリブレーションブランチの位相偏差を保存したまま、ＲＡＫＥ合成を行うことが可能であり、パスダイバーシチ利得により補正値を精度よく検出することができるという作用を有する。
【００１２】
本発明の第２の態様に係る発明は、第１の態様に係る構成において、第１の無線回路部、第２の無線回路部、電力検出手段および演算手段は前記複数のアンテナ素子の各々に対応して複数個有し、さらに、複数の第１の無線回路部の各々を伝送してきた信号に対して異なるタイミングで到来した信号を別々に検出して前記第１のチャネル推定手段に出力する複数の第１の相関器と、複数の第２の無線回路部の各々を伝送してきた信号に対して異なるタイミングで到来した信号を別々に検出して前記第２のチャネル推定手段に出力する複数の第２の相関器と、複数の電力検出手段の出力を加算する第１の加算器と、複数の演算手段の出力を加算する第２の加算器を備え、前記補正値検出手段が前記第１の加算器の出力と前記第２の加算器の出力から補正値を検出することを特徴とすることで、通信に不要な干渉信号を混入することなく、受信信号を用いてキャリブレーションを行うことができるという作用を有する。また、受信ブランチにおけるチャネル推定値を用いることで、受信ブランチとキャリブレーションブランチの位相偏差を保存したまま、ＲＡＫＥ合成を
行うことが可能であり、パスダイバーシチ利得により補正値を精度よく検出することができるという作用を有する。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る発明は、第２の態様に係る構成において、複数の第１の無線回路部から出力される信号から１つを選択する第１の選択手段と、前記アレーアンテナの各アンテナ素子から電力を分配する複数の電力分配手段と、前記複数の電力分配手段から出力される信号から１つを選択して前記第２の無線回路部に出力する第２の選択手段と、前記第１の選択手段から出力される信号と前記第２の選択手段から出力される信号が同じアンテナ素子で受信された信号を選択制御する選択制御手段を備えたことを特徴とすることで、ＲＡＫＥ合成に使用する所望のアンテナを任意に選択することができるという作用を有する。
【００１４】
本発明の第４の態様に係る発明は、第３の態様に係る構成において、アレーアンテナの各アンテナ素子で受信した信号の電力を検出する受信電力検出手段を備え、前記受信電力検出手段が検出した電力情報を用いて、前記第１および第２の選択手段において受信ブランチを選択するように制御を行うことを特徴とすることで、ＲＡＫＥ合成に使用する所望のアンテナの選択をアンテナが受信した電力情報に従って選択することができるという作用を有する。
【００１５】
本発明の第５の態様に係る発明は、第４の態様に係る構成において、選択手段は、受信電力が大きな受信ブランチを優先的に選択するように制御することを特徴とすることで、ＲＡＫＥ合成に使用する所望のアンテナの選択を受信電力が大きな受信ブランチに対応して選択することができるという作用を有する。
【００１６】
本発明の第６の態様に係る発明は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、前記各アンテナ素子で受信した信号を合成するアレー合成処理手段を有する無線通信装置において、前記各アンテナ素子で受信した信号を前記アレー合成処理手段に伝送する第１の無線回路部と、前記受信信号を分岐して伝送する第２の無線回路部と、前記第１の無線回路部を伝送した信号のチャネル推定値を求めるチャネル推定手段と、前記チャネル推定手段から出力された同じパスのチャネル推定値の共役複素数を乗算する第１の演算手段と、前記第２の無線回路部を伝送した既知信号で相関をとったものと同じパスにおける受信ブランチのチャネル推定値の共役複素数を乗算する第２の演算手段と、前記第１および第２の演算手段の出力から前記第１および第２の無線回路部で発生する振幅偏差および位相偏差を補正する補正値を検出する補正値検出手段を備え、前記アレー合成処理手段が前記補正値検出手段からの補正値を用いて受信信号の補正を行うことを特徴とすることで、通信に不要な干渉信号を混入することなく、受信信号を用いてキャリブレーションを行うことができるという作用を有する。また、受信ブランチにおけるチャネル推定値を用いることで、受信ブランチとキャリブレーションブランチの位相偏差を保存したまま、ＲＡＫＥ合成を行うことが可能であり、パスダイバーシチ利得により補正値を精度よく検出することができるという作用を有する。
【００１７】
本発明の第７の態様に係る発明は、第６の態様に係る構成において、第１の無線回路部、第２の無線回路部、第１および第２の演算手段は前記複数のアンテナ素子の各々に対応して複数個有し、さらに、複数の第１の無線回路部の各々を伝送してきた信号に対して異なるタイミングで到来した信号を別々に検出して前記第１のチャネル推定手段に出力する複数の第１の相関器と、複数の第２の無線回路部を伝送してきた信号に対して異なるタイミングで到来した信号を別々に検出して前記第２のチャネル推定手段に出力する複数の第２の相関器と、複数の第１の演算手段からの出力を加算する第１の加算器と、複数の第２の演算手段からの出力を加算する第２の加算器と、前記第１の加算器の出力と前記第２の加算器から出力される信号に対してそれぞれ既知信号で相関をとる第３および第４の相関
器とを備え、前記補正値検出手段が前記第３の相関器の出力と前記第４の相関器の出力を比較して受信ブランチの振幅変動と位相変動を検出することを特徴とすることで、移動局からの信号の中にパイロット信号のように基地局においてあらかじめ既知である信号が含まれている場合に、補正値を精度よく確実に検出することができるという作用を有する。
【００１８】
本発明の第８の態様に係る発明は、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナと、前記各アンテナ素子で受信した信号を各々伝送する複数の第１の無線回路部と、前記第１の無線回路部を伝送した信号のいずれかを選択する第１の選択手段と、前記アレーアンテナで受信した信号のいずれかを選択する第２の選択手段と、前記第２の選択手段で選択された信号を伝送する第２の無線回路部と、前記第１の選択手段で選択された信号と前記第２の無線回路部を伝送した信号を用いて第１の無線回路部で発生する振幅偏差および位相偏差を検出する補正値検出手段と、前記第１の無線回路部を伝送した信号から伝搬遅延時間の異なる複数のパスを別々に検出する複数の第１の相関器と、前記第１の相関器で検出された夫々のパスのチャネル推定値を求める複数の第１のチャネル推定手段と、前記第２の無線回路部を伝送した信号から前記第１の相関器と同じ複数のパスを別々に検出する複数の第２の相関器と、前記第２の相関器で検出された夫々のパスのチャネル推定値を求める複数の第２のチャネル推定手段と、前記第１のチャネル推定手段の出力からパス毎の電力を検出する複数の電力検出手段と、前記第２のチャネル推定手段の出力に対して同じパスの前記第１のチャネル推定手段の出力の共役複素数を乗算する複数の乗算手段と、前記複数の電力検出手段の出力を加算する第１の加算器と、前記複数の乗算手段の出力を加算する第２の加算器とを備え、前記補正値検出手段は前記第１の加算器の出力と第２の加算器の出力を用いて振幅偏差および位相偏差を検出することを特徴とすることで、通信に不要な干渉信号を混入することなく、受信信号を用いてキャリブレーションを行うことができるという作用を有する。また、受信ブランチにおけるチャネル推定値を用いることで、受信ブランチとキャリブレーションブランチの位相偏差を保存したまま、ＲＡＫＥ合成を行うことが可能であり、パスダイバーシチ利得により補正値を精度よく検出することができるという作用を有する。
【００１９】
本発明の第９の態様に係る発明は、第８の態様に係る構成において、前記第１の選択手段と前記第２の選択手段で選択する信号を制御する選択制御手段を備え、前記第１の選択手段から出力される信号と前記第２の選択手段から出力される信号が同じアンテナ素子で受信された信号が選択されるように制御されることを特徴とすることで、ＲＡＫＥ合成に使用する所望のアンテナを任意に選択することができるという作用を有する。
【００２０】
本発明の第１０の態様に係る発明は、第３または９の態様に係る構成において、選択制御手段は、前記第１の選択手段と前記第２の選択手段に対して、あらかじめ定められた順序もしくは任意の順序で信号を選択するように制御するか、または、あらかじめ定められた時間間隔もしくは任意の時間間隔で信号を選択するように制御することを特徴とすることで、ＲＡＫＥ合成に使用する所望のアンテナを任意に選択することができるという作用を有する。
【００２１】
本発明の第１１の態様に係る発明は、第３、９および１０のいずれかの態様に係る構成において、前記補正値検出手段から出力される補正値を、前記第１の選択手段と前記第２の選択手段で選択されたアンテナ素子に対して別々に記憶する補正値メモリ手段を備え、アンテナ素子毎の補正値を用いてアレー合成処理を行うことを特徴とすることで、各受信ブランチ毎に補正値を得ることができるという作用を有する。
【００２２】
本発明の第１２の態様に係る発明は、第２または８の態様に係る構成において、前記電力検出手段または前記第１の加算器の出力信号に対して時間平均を行う第１の時間平均化手段と、前記乗算手段または前記第２の加算器の出力信号に対して時間平均を行う第２の
時間平均化手段を備え、前記第１および第２の時間平均化手段は、１回の処理において前記加算器より出力される信号を複数個記憶しておき、時間的に平均処理を行うことを特徴とすることで、アレーアンテナの受信ブランチ間に発生する振幅および位相偏差を補正する補正値を、一層精度良く検出することができるという作用を有する。
【００２３】
本発明の第１３の態様に係る発明は、第１、２および６から８のいずれかの態様に係る構成において、前記補正値検出手段の出力信号に対して時間平均を行う時間平均化手段を備え、１回の補正値検出処理において前記補正値検出手段より出力される信号を複数個記憶しておき、時間的に平均処理を行うことを特徴とすることで、アレーアンテナの受信ブランチ間に発生する振幅および位相偏差を補正する補正値を、一層精度良く検出することができるという作用を有する。
【００２４】
本発明の第１４の態様に係る発明は、第２または８の態様に係る構成において、アレー合成処理手段の出力信号から受信電力の大きなユーザを検出するユーザ制御手段を備え、前記ユーザ制御手段において検出したユーザに対して前記第１の相関器および前記第２の相関器において相関演算を行うようにユーザ制御を行うことを特徴とすることで、アレーアンテナの受信ブランチ間に発生する振幅および位相偏差を補正する補正値を、精度良く検出することができるという作用を有する。
【００２５】
本発明の第１５の態様に係る発明は、第９の態様に係る構成において、アレーアンテナの各アンテナ素子で受信した信号の電力を検出する受信電力検出手段を備え、前記受信電力検出手段において検出した電力情報を用いて、前記選択制御手段において受信信号を選択するように制御を行うことを特徴とすることで、アレーアンテナの受信ブランチ間に発生する振幅および位相偏差を補正する補正値を精度良く検出することができるという作用を有する。
【００２６】
本発明の第１６の態様に係る発明は、第１５の態様に係る構成において、選択制御手段では、受信電力が大きな信号が伝送されるアンテナ素子を優先的に選択するように制御することを特徴とすることで、ＲＡＫＥ合成に使用する所望のアンテナの選択を受信電力が大きな受信ブランチに対応して選択することができるという作用を有する。
【００２７】
本発明の第１７の態様に係る発明は、第１１の態様に係る構成において、前記アレーアンテナのアンテナ素子間結合を補正する補正行列をあらかじめ記憶しておく素子間結合補正行列メモリ手段を備え、前記複数の第１の無線回路部から出力される信号と前記補正値メモリ手段に記憶されている受信ブランチ毎の補正値と前記素子間結合補正行列メモリ手段に記憶されている補正行列を用いてアレー合成処理を行い受信データを出力することを特徴とすることで、アンテナ素子間結合の補正を同時に行うことができるという作用を有する。
【００２８】
本発明の第１８の態様に係る発明は、第２または８の態様に係る構成において、前記複数の第１および第２の相関器と前記複数の第１および第２のチャネル推定手段と前記複数の電力検出手段と前記複数の演算手段と前記第１および第２の加算器から構成される処理ブロックを複数有し、前記処理ブロックにおける第１の加算器からの出力を合成する第１のユーザ合成手段と、前記処理ブロックにおける第２の加算器からの出力を合成する第２のユーザ合成手段を備え、前記処理ブロックではユーザ毎に処理を行い、前記第１および第２のユーザ合成手段においてユーザ合成した結果を用いて補正値を検出することを特徴とすることで、アレーアンテナの受信ブランチ間に発生する振幅および位相偏差を補正する補正値を、精度良く検出することができるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の無線通信装置によれば、通信に不要な干渉信号を混入することなく、受信信号を用いてキャリブレーションを行うことが可能となる。また、受信ブランチにおけるチャネル推定値を用いることで、受信ブランチとキャリブレーションブランチの位相偏差を保存したまま、ＲＡＫＥ合成を行うことが可能であり、パスダイバーシチ利得により補正値を精度よく検出することが可能であるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について図１から図１４を用いて説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による無線通信装置のブロック結線図である。相関器１０５−１および１０５Ｃ−１、チャネル推定手段１０６−１および１０６Ｃ−１、電力検出手段１０７―１、演算手段１０８―１からなる振幅・位相偏差検出系１２０はパスの数に対応してＭ個有している。
【００３２】
以下、この図１の構成の無線通信装置をＣＤＭＡ通信システムに適用することを想定して、その受信動作について説明する。
【００３３】
アレーアンテナ１０１は複数のアンテナ素子から構成されている。ここではアンテナの素子数をＮとする。アダプティブアレーアンテナでは、各アンテナ素子に対応してＮ個の受信系統が構成され、ここでは受信ブランチと呼ぶ。各受信ブランチには、無線回路部１０３−１、１０３−２、・・・、１０３−Ｎが設けられており、それぞれ複数のアンテナ素子の各々に結線されている。結線には伝送路などが用いられる。この無線回路部１０３−１、１０３−２、・・・、１０３−Ｎは、アンテナ素子で受信した信号に対してベースバンド周波数または中間周波数に周波数変換を行う処理、受信信号の振幅レベルを調整する処理、受信アナログ信号をデジタル信号に変換する処理などの機能を持つ。各受信ブランチの信号はアレー合成処理手段１１２に入力される。アレー合成処理手段１１２では、入力した複数の信号に対して適応的に処理を行うことで、良好な受信データを出力する。この状態では、アレー合成処理手段１１２の入力信号は、受信ブランチの特性により振幅変動と位相回転が発生している。この振幅変動と位相回転が、受信ブランチ間において異なることから各入力信号間に振幅偏差・位相偏差が発生する。
【００３４】
各受信ブランチには、アレーアンテナ１０１における各アンテナ素子近傍に電力分配手段１０２−１，１０２−２、・・・、１０２−Ｎが設置され、アンテナ素子で受信した受信信号のわずかな電力を分配して選択手段１０４−１に出力する。選択手段１０４−１では、選択制御手段１１３からの制御信号によりＮ個ある入力信号から１つを選択して、無線回路部１０３Ｃに出力する。無線回路部１０３Ｃは、受信ブランチにおける無線回路部１０３−１、１０３−２、・・・、１０３−Ｎと同様のものである。ここでは、この受信系統をキャリブレーション用ブランチと呼ぶ。このキャリブレーション用ブランチの出力信号は、キャリブレーション用ブランチの特性により振幅変動と位相回転が発生している。
【００３５】
受信ブランチにおける無線回路部１０３−１、１０３−２、・・・、１０３−Ｎの出力信号は選択手段１０４−２にも入力される。選択手段１０４−２では、選択制御手段１１３からの制御信号によりＮ個ある入力信号から１つを選択して出力する。選択制御手段１１３では、選択手段１０４−１および１０４−２において、選択する受信ブランチと選択動作を行うタイミングが同じになるように、選択制御信号を出力する。また、選択制御における、受信ブランチを選択する順序は、あらかじめ定められた順序としてもよいし、任意の順序としてもよい。また、選択制御を行う時間間隔も、あらかじめ定められた時間間隔としてもよいし、任意の時間間隔としてもよい。
【００３６】
ここで、選択制御手段１１３において、第ｎ受信ブランチの信号を出力するように制御されたとする。また、第ｎアンテナには伝搬時間の異なる複数の信号が到来しているので、これら複数の信号の伝搬路を第１パス、・・・、第Ｍパスとする。
【００３７】
選択手段１０４−２から出力される信号は、第ｎアンテナで受信された信号であり、相関器１０５−１、・・・、１０５−Ｍに入力される。相関器１０５−１、・・・、１０５−Ｍでは、第１パス、・・・、第Ｍパスを伝搬してアンテナに到来した信号に対して、それぞれの信号の受信タイミングにあわせて相関演算を行う。これにより、相関器１０５−１、・・・、１０５−Ｍでは、第ｎアンテナで受信された第１パス、・・・、第Ｍパスを伝搬してきた信号がそれぞれ取り出される。相関器１０５−１、・・・、１０５−Ｍにおける処理内容は、逆拡散処理に相当する。
【００３８】
チャネル推定手段１０６−１、・・・、１０６−Ｍは、各相関器１０５−１、・・・、１０５−Ｍの出力信号を用いてチャネル推定処理を行う。これにより、各チャネル推定手段１０６−１、・・・、１０６−Ｍでは、第１パス、・・・、第Ｍパスを伝搬してきた信号のチャネル推定値を示す複素数を出力する。このチャネル推定値には、各パスにおいて信号が受けたフェージング変動による振幅変動と位相回転、また、受信ブランチによる振幅変動と位相回転が含まれる。
【００３９】
１０７の電力検出手段１０７−１、・・・、１０７−Ｍでは、各チャネル推定手段１０６−１、・・・、１０６−Ｍから出力されるチャネル推定値を用いて、各パスの電力を検出する。検出方法としては、各チャネル推定手段１０６−１、・・・、１０６−Ｍから出力されるチャネル推定値に対して、同じチャネル推定値の共役複素数を乗算する方法がある。加算器１０９では、各電力検出手段１０７−１、・・・、１０７−Ｍの出力信号を加算する。つまり、各電力検出手段１０７−１、・・・、１０７−Ｍと加算器１０９により、各チャネル推定手段１０６−１、・・・、１０６−Ｍから出力される各パスのチャネル推定値に対してＲＡＫＥ合成を行うこととなる。
【００４０】
第ｎアンテナで受信された信号は、さらに、選択手段１０４−１で選択されて相関器１０５Ｃ−１、・・・、１０５Ｃ−Ｍに入力される。各相関器１０５Ｃ−１、・・・、１０５Ｃ−Ｍでは、第１パス、・・・、第Ｍパスを伝搬してアンテナに到来した信号に対して、それぞれの信号の受信タイミングにあわせて相関演算を行う。
【００４１】
チャネル推定手段１０６Ｃ−１、・・・、１０６Ｃ−Ｍは、各相関器１０５Ｃ−１、・・・、１０５Ｃ−Ｍの出力信号を用いてチャネル推定処理を行う。これにより、各チャネル推定手段１０６Ｃ−１、・・・、１０６Ｃ−Ｍでは、第１パス、・・・、第Ｍパスを伝搬してきた信号のチャネル推定値を検出する。このチャネル推定値には、各パスにおいて受けたフェージング変動による振幅変動と位相回転、また、キャリブレーション用ブランチによる振幅変動と位相回転が含まれる。
【００４２】
１０８の演算手段１０８−１、・・・、１０８−Ｍでは、各チャネル推定手段１０６Ｃ−１、・・・、１０６Ｃ−Ｍから出力されるキャリブレーション用ブランチのチャネル推定値と、受信ブランチにおける各チャネル推定手段１０６−１、・・・、１０６−Ｍから出力される同じパスにおけるチャネル推定値を用いて、受信ブランチのチャネル推定値に対するキャリブレーション用ブランチのチャネル推定値の振幅比と位相回転量を検出する。検出方法としては、各チャネル推定手段１０６Ｃ−１、・・・、１０６Ｃ−Ｍから出力されるキャリブレーション用ブランチのチャネル推定値に対して、各チャネル推定手段１０６−１、・・・、１０６−Ｍから出力される同じパスにおける受信ブランチのチャネル推定の共役複素数を乗算する方法がある。これにより、各演算手段１０８−１、・・・、
１０８−Ｍでは、各パスにおいて受けたフェージング変動による位相回転が補償され、フェージング変動による振幅あるいは電力情報および各ブランチによる振幅変動と位相変動を含んだ複素数信号を出力する。加算器１０９Ｃでは、各演算手段１０８−１、・・・、１０８−Ｍの出力信号を加算する。つまり、各演算手段１０８−１、・・・、１０８−Ｍと加算器１０９Ｃにより、各チャネル推定手段１０６Ｃ−１、・・・、１０６Ｃ−Ｍから出力される各パスのチャネル推定値に対してＲＡＫＥ合成を行うこととなる。
【００４３】
補正値検出手段１１０では、加算器１０９の出力信号と加算器１０９Ｃの出力信号を比較することで、キャリブレーション用ブランチに対する受信ブランチの振幅変動と位相回転を検出する。この検出結果が補正値となる。補正値メモリ手段１１１では、補正値検出手段１１０の出力である補正値を各受信ブランチ別に記憶しておく。
【００４４】
アレー合成処理手段１１２では、各受信ブランチからの信号と補正値メモリ手段１１１における各受信ブランチの補正値を用いてアレー合成処理を行う。アレー合成修理手段１１２におけるアレー合成方法、アレー合成における受信ウエイト生成手法に関してはいくつか手法がある。例えば、最小２乗誤差法に基づく受信ウエイト生成手法や、受信信号の到来方向を推定し、その推定方向に対して指向性ビームを形成する受信ウエイトを生成する手法などがある。ここでは、それらの手法について特定はしない。しかし、受信ウエイト生成に際して受信ブランチ間に発生する振幅偏差と位相偏差の補正が必要になるときには、補正値メモリ手段１１１に記憶されている補正値を用いる。
【００４５】
次に、補正値の検出過程の一例を（式１）〜（式７）を用いて説明する。ここでは、説明を簡単にするために、受信信号の干渉成分と雑音成分を無視して考えるものとする。
【００４６】
いま、図１の選択制御手段１１３において、第ｎアンテナを選択するように制御されているとする。第ｍパスを伝搬してきた信号に対して、チャネル推定手段１０６−ｍにおいて検出したチャネル推定値は（式１）のように示される。
【００４７】
【数１】
2004180283.tif 000003
【００４８】
ここで、Ｚｎは第ｎ受信ブランチによる振幅変動と位相回転を表している。また、Ｆｍは第ｍパスにおいて受けたフェージング変動による振幅変動と位相回転を表している。電力検出手段１０７−ｍの出力は（式２）のようになる。
【００４９】
【数２】
2004180283.tif 000004
【００５０】
加算器１０９の出力をＸｎとすると、（式３）のようになる。
【００５１】
【数３】
2004180283.tif 000005
【００５２】
また、キャリブレーション用ブランチに対しても同様に、第ｍパスを伝搬してきた信号に対して、チャネル推定手段１０６Ｃ−ｍにおいて検出したチャネル推定値は（式４）のように示される。
【００５３】
【数４】
2004180283.tif 000006
【００５４】
ここで、Ｚｃａｌはキャリブレーション用ブランチによる振幅変動と位相回転を表している。演算手段１０８−ｍの出力は（式５）のようになる。
【００５５】
【数５】
2004180283.tif 000007
【００５６】
加算器１０９Ｃの出力をＹｎとすると、（式６）のようになる。
【００５７】
【数６】
2004180283.tif 000008
【００５８】
補正値検出手段１１０では、加算器１０９の出力と、加算器１０９Ｃの出力を用いてキャリブレーション用ブランチに対する受信ブランチの変動を検出し、その結果が補正値となる。補正値をＣとすると（式７）のように表せる。
【００５９】
【数７】
2004180283.tif 000009
【００６０】
補正値メモリ手段１１１では、補正値検出手段１１０において（式７）により検出した補正値Ｃｎを記憶しておく。記憶しておく際には、受信ブランチ毎に別々に記憶しておく。
【００６１】
選択制御手段１１３により受信ブランチの選択制御を行い、以上の補正値検出の処理を全ての受信ブランチに対して行う。これにより、受信ブランチ間に発生する振幅偏差および位相偏差を補正する補正値を検出することができる。
【００６２】
次に、アレー合成処理手段１１２における受信ブランチ間の補正方法を説明する。アレー合成処理手段１１２では、各受信ブランチからの信号と、補正値メモリ手段１１１の補正値を用いて受信データを検出する。
【００６３】
このアレー合成処理手段１１２における受信ブランチ間の偏差の補正方法を図２を用いて説明する。
【００６４】
図２は、アレー合成処理手段１１２のブロック結線図である。乗算器２０１−１、２０１−２、・・・２０１−Ｎでは、各受信ブランチからの信号に対して、補正値メモリ手段１１１からの各受信ブランチに対応した補正値を乗算する。これにより、アンテナ素子で受信した信号が受信ブランチより受けた振幅偏差と位相偏差を補正することができる。ウエイト生成手段２０２では、各乗算器２０１−１、２０１−２、・・・２０１−Ｎの出力信号を用いて受信ウエイトを生成する。ウエイト乗算および加算手段２０３では、各乗算器２０１−１、２０１−２、・・・２０１−Ｎの出力信号に対して、ウエイト生成手段２
０２により生成したウエイトを用いて重み付けしたあと合成を行う。合成信号が受信データとして出力される。
【００６５】
ここで、本実施の形態１で示した補正値の検出過程と、従来技術における補正値の検出過程について比較を行う。従来技術による検出過程の一例を図１４に示すブロック構成図および（式８）〜（式１１）を用いて説明する。ここでは、説明を簡単にするために、受信信号の干渉成分と雑音成分を無視して示す。
【００６６】
選択制御手段１０１３において、第ｎアンテナを選択するように制御されているとする。また、信号は第ｍパスを伝搬してきた信号とする。
【００６７】
無線回路部１００３−ｎを伝送してきた受信信号に対して、チャネル推定手段１００６−１において検出したチャネル推定値は（式８）のように示される。
【００６８】
【数８】
2004180283.tif 000010
【００６９】
ここで、Ｚｎは第ｎ受信ブランチによる振幅変動と位相回転を表している。また、Ｆｍは信号が伝搬する際に受けたフェージング変動による振幅変動と位相回転を表している。
【００７０】
また、キャリブレーション用ブランチに対しても同様に、無線回路部１００３Ｃを伝送してきた受信信号に対して、チャネル推定手段１００６Ｃ−１において検出したチャネル推定値は（式９）のように示される。
【００７１】
【数９】
2004180283.tif 000011
【００７２】
ここで、Ｚｃａｌはキャリブレーション用ブランチによる振幅変動と位相回転を表している。
【００７３】
補正値検出手段１０１０では、（式８）のチャネル推定値と、（式９）のチャネル推定値を用いてキャリブレーション用ブランチに対する受信ブランチの変動を検出し、その結果が補正値となる。補正値をＣｍとすると（式１０）のように表せる。
【００７４】
【数１０】
2004180283.tif 000012
【００７５】
本実施の形態１における発明と条件を同じにするためには、補正値検出に用いるパス数を複数にする必要がある。複数パスにより平均化を行うと補正値Ｃは（式１１）のように表せる。
【００７６】
【数１１】
2004180283.tif 000013
【００７７】
ところで、（式８）および（式９）で示されるチャネル推定値における受信信号のフェージング変動Ｆｍは瞬時変動であり、各パスに対してはそれぞれ独立に変動している。このため、複数のパスがあったとしても、チャネル推定値を合成または平均化するような処理を行っても精度を向上させることができない。
【００７８】
また、補正値Ｃｍは（式１０）で示されるように、除算により求められる。除算では分母の精度が悪いと、除算後の精度が著しく劣化してしまう。このように、従来技術では除算の前に複数パスを用いて精度を向上させることができない。
【００７９】
これに対して、本実施の形態２の発明では、（式３）および（式６）で示すように、除算を行う前に複数のパスを合成して精度を向上させることが可能である。これにより、除算における分母の精度を向上させることで、除算後の精度の著しい劣化を抑える効果があることが分かる。
【００８０】
次に、本実施の形態１の発明による補正値検出精度について、一例をあげて従来技術と比較する。比較は、計算機シミュレーションによる補正値検出精度を示すことで行う。図３と図４が、計算機シミュレーションによる補正値検出精度の一例である。シミュレーション条件は、信号を直接拡散方式のＣＤＭＡ信号とし、受信アンテナに到来するパス数は１２パス、各パスの遅延時間は先頭受信パスに対して１チップずつの遅延時間、各パスの平均受信電力は指数減衰するものとする。そして、各パスはそれぞれ独立にレイリーフェージングしているものとする。
【００８１】
電力分配手段１０２−１、１０２−２、・・・、１０２−Ｎでは、受信信号のわずかな電力を分配してキャリブレーション用ブランチに伝送している。ここでは、受信電力に対して１０デシベル低い電力の信号を分配してキャリブレーションブランチに伝送するものとする。また、本実施の形態１の発明による補正値は、（式７）により検出するものとする。ここで、補正値検出に用いるパス数は８とした。また、従来技術による補正値は、（式１１）により検出するものとする。
【００８２】
図３は検出した補正値の振幅精度を示しており、図４は検出した補正値の位相精度を示している。図３および図４において、実線は本実施の形態１における発明による検出精度を示しており、破線は従来技術による検出精度を示している。
【００８３】
図３および図４に示すシミュレーション結果から、従来技術による検出精度に対して本実施の形態１の発明による検出精度は、振幅精度および位相精度それぞれ５〜１０デシベル精度が向上している。
【００８４】
このように、本実施の形態１の発明と従来技術に対して同じように複数パスを用いて補正値を検出した場合であっても、本実施の形態１における発明のようにＲＡＫＥ合成することにより検出精度が大幅に向上することがわかる
以上のように本実施の形態の発明によれば、受信ブランチのチャネル推定値とキャリブレーション用チャネル推定値を用いて、受信ブランチ間に発生する振幅偏差・位相偏差を補正する補正値を検出することが可能であり、その際にＲＡＫＥ合成を行うことによりパスダイバーシチ利得により補正値検出における精度を向上させることが可能となる。
【００８５】
なお、本実施の形態においては、キャリブレーションに用いる信号は、通信を行っている移動局からの信号を用いているので、移動局としてあらかじめキャリブレーション専用の移動局を用意しておき、その移動局からの信号を用いてキャリブレーションを行う構成としてもよい。
【００８６】
また、以上の説明においては、各無線回路部１０３−１、１０３−２、・・・、１０３−Ｎの出力信号を選択手段１０４−２に入力し、選択制御手段１１３の信号により１つを選択して出力している構成であるが、これに限定したものではなく、各受信ブランチ内に相関器とチャネル推定手段とを設け、各受信ブランチのチャネル推定値から１つの受信ブランチのチャネル推定値を選択するような構成としてもよい。
【００８７】
また、補正値メモリ手段１１１では、アレーアンテナや無線通信装置を製造または設置した段階における受信ブランチ間の振幅および位相偏差を測定し、記憶しておくことで、無線通信装置の電源投入時における初期状態の補正に用いることも可能となる。
【００８８】
また、無線通信信号としてＯＦＤＭ信号を用いた場合には、相関器１０５−１、１０５−２、・・・、１０５−Ｎおよび１０５Ｃにおいて、ＯＦＤＭ信号をパス毎に出力するように相関演算を行うことで、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。例えば、相関器１０５−１、１０５−２、・・・、１０５−Ｎおよび１０５Ｃとして、ＯＦＤＭ信号の既知シンボルで相関演算を行う方法がある。
【００８９】
また、以上の説明においては、受信ブランチとは別のキャリブレーションブランチを有する構成について説明したが、受信ブランチの１つをキャリブレーションブランチとして用いる構成としても補正を行うことは可能である。この場合は、アレーアンテナとしては受信ブランチが１ブランチ無い状態となる。
【００９０】
また、本実施の形態では、受信ブランチに対する相関器１０５−１、１０５−２、・・・、１０５−Ｎとチャネル推定手段１０６−１、１０６−２、・・・、１０６−Ｎと、キャリブレーション用ブランチに対する相関器１０５Ｃとチャネル推定手段１０６Ｃはそれぞれ同じものであるので、共用する構成としても構わない。その場合には、選択手段１０４−２から出力される受信ブランチの信号および無線回路部１０３Ｃから出力されるキャリブレーション用ブランチの信号を一定時間記憶しておき、時間的に分割して相関演算とチャネル推定処理を行うか、選択手段１０４−２から出力される受信ブランチの信号および無線回路部１０３Ｃから出力されるキャリブレーション用ブランチの信号を微小時間の間に切り替えて相関演算とチャネル推定処理を行えばよい。
【００９１】
また、相関器１０５−１、１０５−２、・・・、１０５−Ｎおよび１０５Ｃにおける相関演算、チャネル推定手段１０６−１、１０６−２、・・・、１０６−Ｎおよび１０６Ｃにおけるチャネル推定処理、電力検出手段１０７−１、１０７−２、・・・、１０７−Ｎにおける電力検出処理、演算手段１０８−１、１０８−２、・・・、１０８−Ｎにおける演算処理、加算器１０９および１０９Ｃにおける加算演算、補正値検出手段１１０における補正値検出演算は、計算機プログラムにより記述されることで信号処理を用いて行うことが可能である。
【００９２】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による無線通信装置のブロック結線図である。本実施の形態は、移動局からの信号の中にパイロット信号のように基地局においてあらかじめ既知である信号が含まれている場合の実施の形態である。図１の構成との相違は振幅・位相偏差検出系３２０の構成および加算器３０９、３０９Ｃの出力に相関器３１４、３１４Ｃが接続された点である。以下実施の形態１と異なる点について説明する。
【００９３】
チャネル推定手段３０６−１、３０６−２、・・・、３０６−Ｎは、相関器３０５−１、３０５−２、・・・、３０５−Ｎの出力を用いて受信ブランチのチャネル推定値を検出する。演算手段３０８−１、３０８−２、・・・、３０８−Ｎでは、相関器３０５−１、３０５−２、・・・、３０５−Ｎの出力に対して、チャネル推定手段３０６−１、３０６
−２、・・・、３０６−Ｎから出力された同じパスに対するチャネル推定値の共役複素数を乗算する。加算器３０９では、各演算手段３０８−１、３０８−２、・・・、３０８−Ｎの出力信号を加算する。つまり、各演算手段３０８−１、３０８−２、・・・、３０８−Ｎと加算器３０９により、各相関器３０５−１、３０５−２、・・・、３０５−Ｎから出力される各パスのチャネル推定値に対してＲＡＫＥ合成を行う。相関器３１４では、加算器３０９から出力される信号に対して、パイロット信号のような既知信号で相関を取り、相関値を出力する。
【００９４】
一方、演算手段３０８Ｃ−１、３０８Ｃ−２、・・・、３０８Ｃ−Ｎでは、相関器３０５Ｃ−１、３０５Ｃ−２、・・・、３０５Ｃ−Ｎの出力に対して、同じパスにおける受信ブランチのチャネル推定値の共役複素数を乗算する。加算器３０９Ｃでは、各演算手段３０８Ｃ−１、３０８Ｃ−２、・・・、３０８Ｃ−Ｎの出力信号を加算すし、各相関器３０５Ｃ−１、３０５Ｃ−２、・・・、３０５Ｃ−Ｎから出力される各パスに対してＲＡＫＥ合成を行う。相関器３１４Ｃでは、加算器３０９Ｃから出力される信号に対して、パイロット信号のような既知信号で相関を取り、相関値を出力する。補正値検出手段３１０では、相関器３１４から出力される相関値と相関器３１４Ｃから出力される相関値を比較することで、キャリブレーション用ブランチに対する受信ブランチの振幅変動と位相変動を検出する。
【００９５】
その他の構成および動作は実施の形態１と同様である。
【００９６】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３による無線通信装置のブロック結線図である。図１の構成との相違は加算器４０９、４０９Ｃの出力に時間平均化手段４１５、４１５Ｃが接続された点である。以下実施の形態１と異なる点について説明する。
【００９７】
実施の形態１における補正値検出の処理を１回の処理とすると、１回の処理において加算器４０９は１つの信号を出力する。本実施の形態３ではこの処理を複数回行い、時間平均化手段４１５で、加算器４０９の出力信号、つまり、（式３）のＸｎを複数回の処理に対して記憶して時間平均処理を行う。時間平均化手段４１５Ｃにおいても、同様に加算器４０９Ｃの出力信号、つまり、（式６）のＹｎを複数回の処理に対して記憶して時間平均処理を行う。補正値検出手段４１０は、時間平均化手段４１５の出力信号と時間平均化手段４１５Ｃの出力信号を比較することで、キャリブレーション用ブランチに対する受信ブランチの振幅変動と位相回転を検出する。この検出結果が補正値となる。その他の構成および動作は実施の形態１と同様である。
【００９８】
本実施の形態３の発明によれば、実施の形態１に記載のアレーアンテナ１００１の受信ブランチ間に発生する振幅および位相偏差を補正する補正値を、一層精度良く検出することが可能となる。
【００９９】
なお、時間平均化手段４１５、４１５Ｃにおける時間平均化の方法として、複数回の結果に対して移動平均を行うことや、忘却係数を用いて平均を行うことなどにより、振幅変動および位相回転の時間変動の追従性を向上させることが可能である。
【０１００】
また、加算器４０９および４０９Ｃからの出力信号は複素数信号であることから、振幅および位相を検出することができる。そこで、複数個の振幅および位相を比較して振幅が小さい出力信号や、位相回転量が大きく異なる出力信号は信頼度が低い結果であるとして除去し、それ以外の結果を信頼度の高い結果として時間平均化手段４１５および４１５Ｃにおける平均化処理に使用することにより、補正値を精度良く検出することが可能となる。
【０１０１】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４による無線通信装置のブロック結線図である。実施の形態３で説明した図６の構成との相違は図６における時間平均化手段４１５、４１５Ｃを除去し、補正値検出手段５１０の出力に時間平均化手段５１５が接続された点である。以下実施の形態３と異なる点について説明する。
【０１０２】
図７の構成では、加算器５０９、５０９Ｃの出力信号ではなく、補正値検出手段５１０の出力信号、つまり、（式７）のＣｎに対して、時間平均化手段５１５を用いて出力信号である補正値に対して時間平均を行う。その他の構成および動作は実施の形態３と同様である。
【０１０３】
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５による無線通信装置のブロック結線図である。本実施の形態５は、各無線回路部１３０３−１、１３０３−２、・・・、１３０３−Ｎにおける自動利得制御増幅回路の制御情報を用いて時間平均化を行うことで比較的長い時間に対して平均化を行い、実精度良く補正値を検出する実施例である。実施の形態３で説明した図６の構成との相違は選択手段１３０４−３を設けた点である。以下実施の形態３と異なる点について説明する。
【０１０４】
選択手段１３０４−３は、各無線回路部１３０３−１、１３０３−２、・・・、１３０３−Ｎからの自動利得制御増幅回路の制御情報を選択し、時間平均化手段１３１５、１３１５Ｃにおいて自動利得制御増幅回路の制御情報を用いて平均化処理を行うことである。時間平均化手段１３１５、１３１５Ｃにおいて、比較的長い時間の平均化処理を行う場合、受信信号の受信電力により自動利得制御増幅回路の増幅度が変化する。この増幅度の変化の前後においては、加算器１３０９および１３０９Ｃの出力信号における信頼度が異なってくる。例えば、ある時点で受信電力が小さくなり増幅度が大きくなった場合を想定すると、受信電力は大きくなるが、これに伴い雑音電力も大きくなる。したがって、加算器１３０９、１３０９Ｃの出力は、増幅度が大きくなった後では、雑音電力が大きくなっている状態となる。しかし、時間平均化手段１３１５および１３１５Ｃでは、自動利得制御増幅回路の制御情報を用いて電力値を小さく調整することで雑音電力を抑えるように動作する。したがって、比較的長い時間に対して平均化を行う場合においても、キャリブレーション補正値を精度良く検出することが可能となる。その他の構成および動作は実施の形態３と同様である。
【０１０５】
（実施の形態６）
図９は、本発明の実施の形態６による無線通信装置のブロック結線図である。図１の構成との相違はアレー合成処理手段６１２の出力と相関器６０５−１、６０５−２、・・・、６０５−Ｎおよび相関器６０５Ｃ−１、６０５Ｃ−２、・・・、６０５Ｃ−Ｎ間にユーザ制御手段６１６が接続された点である。以下実施の形態１と異なる点について説明する。
【０１０６】
アレーアンテナ６０１において、複数の移動局からの信号が到来している場合、アレー合成処理手段６１２では、ユーザ毎にアレー合成処理が行われるので、複数のユーザのデータがそれぞれ出力される。その出力信号から、ユーザ毎の受信電力情報を取り出しのユーザ制御手段６１６に入力する。ユーザ制御手段６１６では、入力したユーザ毎の受信電力情報から受信電力が大きなユーザを検出する。相関器６０５−１、６０５−２、・・・、６０５−Ｎおよび相関器６０５Ｃ−１、６０５Ｃ−２、・・・、６０５Ｃ−Ｎでは、ユーザ制御手段６１６で検出された受信電力が大きなユーザの受信信号を取り出すように相関演算を行う。その他の構成および動作は実施の形態１と同様である。
【０１０７】
本実施の形態６の発明によれば、受信電力の大きなユーザの信号を用いて補正値の検出を行うことができるので、アレーアンテナの受信ブランチ間に発生する振幅および位相偏差を補正する補正値を、精度良く検出することが可能となる。
【０１０８】
（実施の形態７）
図１０は、本発明の実施の形態７による無線通信装置のブロック結線図である。図1の構成との相違は無線回路部７０３−１、７０３−２、・・・、７０３−Ｎと選択制御手段７１３間に受信電力検出手段７１７が接続された点である。以下実施の形態１と異なる点について説明する。
【０１０９】
受信電力検出手段７１７では、各受信ブランチにおける無線回路部７０３−１、７０３−２、・・・、７０３−Ｎの出力信号を入力して、受信ブランチ毎に受信電力を検出する。選択制御手段７１３では、受信電力検出手段７１７により検出した受信ブランチ毎の受信電力を用いて、受信電力の大きな受信ブランチを選択するように制御する。アレーアンテナ７０１において受信される信号の受信電力が各アンテナ素子により異なる場合では、受信電力の大きな受信ブランチに対して優先的にキャリブレーションを行う。その他の構成および動作は実施の形態１と同様である。
【０１１０】
以上のように、本実施の形態７の発明によれば、受信電力の大きな受信ブランチに対しては優先的に補正値の検出を行うことが可能となる。これにより、アレーアンテナの受信ブランチ間に発生する振幅および位相偏差を補正する補正値を精度良く検出することが可能となる。
【０１１１】
（実施の形態８）
図１１は、本発明の実施の形態８による無線通信装置のブロック結線図である。図１の構成との相違はアレー合成処理手段８１２に素子間結合補正行列メモリ手段８１８が接続された点である。以下実施の形態１と異なる点について説明する。
【０１１２】
素子間結合補正行列メモリ手段８１８は、アレーアンテナにおける素子間結合を補正する補正行列を記憶している。アレー合成処理手段８１２では、図１で説明した実施の形態１における動作に加え、素子間結合補正行列メモリ手段８１８に記憶されている補正行列も用いてウエイト補正を行う。ここで、補正行列とはアンテナの素子間結合を補正する行列であり、アンテナ製作時またはアンテナと基地局装置の接続時などに、この補正行列を素子間結合補正行列メモリ手段８１８に記憶しておく。補正行列の導出方法としては種々の方法があり、例えば文献「Calibration of a Smart Antenna for Carrying Out Vector
Channel Sounding at 1.9GHz」（Larocque et al, Wirel Pers Commun Emerg Technol Enhanc Commun p259-268, 1999）に記載されている。その他の構成および動作は実施の形態１と同様である。
【０１１３】
以上のように、本実施の形態８の発明によれば、実施の形態１に記載のアレーアンテナの受信ブランチ間に発生する振幅・位相偏差を補正する効果に加え、アンテナ素子間結合の補正を同時に行うことが可能となる。
【０１１４】
（実施の形態９）
図１２は、本発明の実施の形態９による無線通信装置のブロック結線図である。図１の構成との相違は、図１におけるＭ個分のパスの振幅・位相偏差検出系１２０と加算器１０９、１０９Ｃを１単位とするユーザのチャネル推定処理ブロック１４２０をユーザの数Ｌだけ有し、各ユーザのチャネル推定処理ブロック１４２０−１、１４２０−０２、・・・１４０２−Ｌにおける電力検出手段１４０７−１、１４０７−０２、・・・１４０７−Ｌ
および演算手段１４０８−１、１４０８−０２、・・・１４０８−Ｌの各々の出力をそれぞれ合成するユーザ合成手段１４１９Ｃを有する点である。以下実施の形態１と異なる点について説明する。
【０１１５】
無線通信装置が、複数の移動局と通信している状況において、各ユーザのチャネル推定処理ブロック１４２０−１、１４２０−０２、・・・１４０２−Ｌでは、ユーザ毎にチャネル推定処理を行う。このチャネル推定処理の基本的な動作は実施の形態１と同じであり、各ユーザのチャネル推定処理ブロック１４２０−１、１４２０−０２、・・・１４０２−Ｌでは、（式３）のＸｎと（式６）のＹｎが出力される。各ユーザのチャネル推定処理ブロック１４２０−１、１４２０−０２、・・・１４０２−Ｌから出力されるＸｎおよびＹｎには、受信信号の瞬時的なフェージング変動による位相回転が含まれていない。受信ブランチによる振幅変動と位相回転を表しているＺｎは、各ユーザに対して等しく含まれている。同様に、キャリブレーション用ブランチによる振幅変動と位相回転を表しているＺｃａｌも、各ユーザに対して等しく含まれている。
【０１１６】
そこで、ユーザ合成手段１４１９では、各ユーザのチャネル推定処理ブロック１４２０−１、１４２０−０２、・・・１４０２−Ｌから出力されるＸｎを加算して合成する。また、ユーザ合成手段１４１９Ｃでは、各ユーザのチャネル推定処理ブロック１４２０−１、１４２０−０２、・・・１４０２−Ｌから出力されるＹｎを加算して合成する。その他の構成および動作は実施の形態１と同様である。
【０１１７】
以上のように、本実施の形態９の発明によれば、通信している複数のユーザの信号を用いて補正値の検出を行うことができるので、アレーアンテナの受信ブランチ間に発生する振幅および位相偏差を補正する補正値を、精度良く検出することが可能となる。
【０１１８】
なお、ユーザ合成手段１４１９および１４１９Ｃにおいて合成するユーザは、通信している全てのユーザとしても良いし、また、通信しているユーザの中の何人かを選択しても良い。合成するユーザを選択する方法としては、たとえば、各ユーザのチャネル推定処理ブロック１４２０−１、１４２０−０２、・・・１４０２−Ｌにおいて、ユーザ毎に受信電力を検出して、その検出した受信電力が大きいユーザから選択したり、ユーザ毎にＳＩＲ（信号対干渉電力比）を検出し、その検出したＳＩＲが大きいユーザから選択すればよい。
【０１１９】
また、図９で説明した実施の形態６のようにユーザ制御手段６１６を有し、アレー合成処理手段６１２の出力から、各ユーザの受信電力情報および受信ＳＩＲ情報を検出して、その検出情報を用いて合成するユーザを制御するようにしても良い。
【０１２０】
また、実施の形態４のように時間平均化手段５１５を設け、加算器１４０９または加算器の加算器の出力に対して、時間平均化処理を行うことにより補正値を精度良く検出することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明にかかる無線通信装置は、受信信号における遅延時間の異なる複数のパスを用いてキャリブレーション補正値を検出することで、精度良く補正値を検出することが可能であるという効果を有し、アダプティブアレーアンテナを用いた無線通信装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施の形態１による無線通信装置のブロック結線図
【図２】本発明の実施の形態１による無線通信装置におけるアレー合成処理手段の一例を示すブロック結線図
【図３】本発明の実施の形態１による無線通信装置の補正値検出における振幅精度のグラフ
【図４】本発明の実施の形態１による無線通信装置の補正値検出における位相精度のグラフ
【図５】本発明の実施の形態２による無線通信装置のブロック結線図
【図６】本発明の実施の形態３による無線通信装置のブロック結線図
【図７】本発明の実施の形態４による無線通信装置のブロック結線図
【図８】本発明の実施の形態５による無線通信装置のブロック結線図
【図９】本発明の実施の形態６による無線通信装置のブロック結線図
【図１０】本発明の実施の形態７による無線通信装置のブロック結線図
【図１１】本発明の実施の形態８による無線通信装置のブロック結線図
【図１２】本発明の実施の形態９による無線通信装置のブロック結線図
【図１３】従来技術による無線通信装置のブロック結線図
【図１４】従来技術による無線通信装置のブロック結線図
【符号の説明】
【０１２３】
１０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１、１３０１、１４０１  アレーアンテナ
１０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２、１３０２、１４０２  電力分配手段
１０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３、８０３、１３０３、１４０３  無線回路部
１０３Ｃ、３０３Ｃ、４０３Ｃ、５０３Ｃ、６０３Ｃ、７０３Ｃ、８０３Ｃ、１３０３Ｃ、１４０３Ｃ  無線回路部
１０４、３０４、４０４、５０４、６０４、７０４、８０４、１３０４、１４０４  選択手段
１０５、３０５、４０５、５０５、６０５、７０５、８０５、１３０５、１４０５  相関器
１０５Ｃ、３０５Ｃ、４０５Ｃ、５０５Ｃ、６０５Ｃ、７０５Ｃ、８０５Ｃ、１３０５Ｃ、１４０５Ｃ  相関器
１０６、３０６、４０６、５０６、６０６、７０６、８０６、１３０６、１４０６  チャネル推定手段
１０６Ｃ、４０６Ｃ、５０６Ｃ、６０６Ｃ、７０６Ｃ、８０６Ｃ、１３０６Ｃ、１４０６Ｃ  チャネル推定手段
１０７、４０７、５０７、６０７、７０７、８０７、１３０７、１４０７  電力検出手段
１０８、３０８、３０８Ｃ、４０８、５０８、６０８、７０８、８０８、１３０８、１４０８  演算手段
１０９、３０９、４０９、５０９、６０９、７０９、８０９、１３０９、１４０９  加算器
１０９Ｃ、３０９Ｃ、４０９Ｃ、５０９Ｃ、６０９Ｃ、７０９Ｃ、８０９Ｃ、１３０９Ｃ、１４０９Ｃ  加算器
１１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０、１３１０、１４１０  補正値検出手段
１１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１、８１１、１３１１、１４１１  補正値メモリ手段
１１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２、１３１２、１４１２  アレー合成処理手段
１１３、３１３、４１３、５１３、６１３、７１３、８１３、１３１３、１４１３  選
択制御手段
１２０、３２０  振幅・位相偏差検出系
２０１  乗算器
２０２  ウエイト生成手段
２０３  ウエイト乗算および加算手段
３１４、３１４Ｃ  相関器
４１５、４１５Ｃ、５１５、１３１５、１３１５Ｃ  時間平均化手段
６１６  ユーザ制御手段
７１７  受信電力検出手段
８１８  素子間結合補正行列メモリ手段
１４１９、１４１９Ｃ  ユーザ合成手段
１４２０  チャネル推定処理ブロック
【図１】
2004180283.tif 000014
【図２】
2004180283.tif 000015
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004180283.tif 000018
【図６】
2004180283.tif 000019
【図７】
2004180283.tif 000020
【図８】
2004180283.tif 000021
【図９】
2004180283.tif 000022
【図１０】
2004180283.tif 000023
【図１１】
2004180283.tif 000024
【図１２】
2004180283.tif 000025
【図１３】
2004180283.tif 000026
【図１４】
2004180283.tif 000027