(57)【要約】  【課題】 直接変換伝送装置を使用する無線基地局装備のＲＦ端から発生する位相歪曲及びＩ・Ｑ信号の不一致問題を解決して直接変換伝送装置を使用する基地局システムで位相線形性を保障し、また、その性能を向上させる。  【解決手段】  位相エラー補正モードが設定された場合に、ＲＦ信号についてのＩ・Ｑ変調信号によってＲＦ伝送信号の固有位相エラーを測定し、測定されたエラー値と以前に補正した位相補正値との差によってＲＦ伝送信号の位相を補正する位相補正手段と、位相補正手段を通じて受信されるＩ・Ｑ信号を伝送ＲＦ信号に変換し、変換されたＲＦ信号についての電力値を検出し、検出された電力値をＩ・Ｑ変調して変調されたＩ・Ｑ信号を位相補正手段に提供する電力検出手段と、を含む。【選択図】  図２
2005218100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相エラー補正モードの初期設定時にＲＦ信号のためのＩ及びＱ変調信号に基づいて、ＲＦ信号の固有位相エラー値を測定し、測定された位相エラー値と、以前に補正した位相エラー値との差に基づいてＲＦ信号の位相を補正する位相補正手段と、
前記位相補正手段を通じて受信されるＩ及びＱ信号を、ＲＦ信号に変換し、変換されたＲＦ信号についての電力値を検出し、検出された電力値を変調して、変調されたＩ及びＱ信号を前記位相補正手段に供給する電力検出手段と、を含むことを特徴とする無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項２】
前記位相補正手段は、位相エラー補正モードの初期設定時において、位相エラー値を測定して初期値を計算し、前記初期値を、以後の位相エラー補正モードの設定時に測定された位相エラー値との差を算出するための基準値として用いることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項３】
前記位相補正手段は、
入力される所定の周波数によって、システム固有の位相に対応するＩ及びＱ信号を生成して前記電力検出手段に供給する信号発生部と、
位相エラー補正モード及び正常動作モードを設定し、位相エラー補正モード時において、前記信号発生部に前記所定の周波数を入力し、前記電力検出手段から供給される変調されたＩ及びＱ信号の位相エラー値と、以前に補正したＩ及びＱ信号の位相エラー値との差を計算して、補正値として保存し、位相エラー補正モードから正常動作モードへの変換時において、伝送しようとするＩ及びＱ信号の位相を、前記補正値に基づいて補正する制御部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項４】
前記位相補正手段は、
位相エラー補正モードと正常動作モードを設定するための少なくとも一つのモードスイッチング部と、
前記計算された補正値を、Ｉ及びＱ信号に各々加算する加算部と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記電力検出手段から供給されるＩ及びＱ信号を、所定の時間で平均をとり、以前に補正したＩ及びＱ信号の位相エラー値との差を計算して、前記補正値を計算することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項６】
前記位相補正手段は、前記加算部で加算されたＩ及びＱ信号を補間して、前記電力検出手段に供給する補間部をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項７】
前記制御部は、所定の時間にしたがって、前記位相補正モード及び前記正常動作モードに、動作モードを各々変換するように制御することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項８】
前記電力検出手段は、
前記位相補正手段から供給されるＩ及びＱ信号を変調し、変調された信号を、所定の周波数のＲＦ信号へ上向き変換して、アンテナを通じて伝送する第１のＲＦ処理部と、
前記第１のＲＦ処理部で処理されたＲＦ信号のＲＦ電力値を検出し、検出された前記ＲＦ信号をＩ及びＱ信号に変調し、変調されたＩ及びＱ信号を、所定の周波数へ下向き変換して、前記位相補正手段に位相補正のための基準信号として供給する第２のＲＦ処理部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項９】
前記第１のＲＦ処理部は、
前記位相補正手段から提供されるＩ及びＱ信号を、アナログ信号に変換するＤ/Ａ変換部と、
前記Ｄ/Ａ変換部からのアナログ信号に変換されたＩ及びＱ信号を直角変調し、所定の周波数へ上向き変換する変調部と、
前記変調部で上向き変換された信号を所定のレベルに増幅し、アンテナを通じて伝送する電力増幅部と、
前記変調部の上向き周波数変換のためのＰＬＬ周波数を供給するＰＬＬ部と、を含むことを特徴とする請求項８に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項１０】
前記第２のＲＦ処理部は、
前記第１のＲＦ処理部で処理されたＲＦ信号についての電力値を検出する検出部と、
前記検出部から検出された電力値をＩ及びＱ信号に各々直角変調し、変調されたＩ及びＱ信号を所定の周波数へ下向き変換する変調部と、
前記変調部で下向き変換されたＩ及びＱ信号を、デジタル信号に変換して、前記位相補正手段に供給するＡ/Ｄ変換部と、を含むことを特徴とする請求項８に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項１１】
位相エラー補正モードの初期設定時にＲＦ信号のためのＩ及びＱ信号に基づいて、ＲＦ信号の固有位相エラー値を測定し、測定された位相エラー値と以前に補正した位相エラー値との差に基づいて、ＲＦ信号の位相を補正する位相補正手段と、
前記位相補正手段を通じて受信されるＩ及びＱ信号を、ＲＦ信号に変換し、変換されたＲＦ信号についての電力値を検出し、検出された電力値を変調して、変調されたＩ及びＱ信号を前記位相補正手段に供給する電力検出手段と、を含み、
前記位相補正手段は、
入力される所定の周波数によって、システム固有の位相に対応するＩ及びＱ信号を生成して、前記電力検出手段に供給する信号発生部と、
位相エラー補正モード及び正常動作モードを設定し、位相エラー補正モード時において、前記信号発生部に前記所定の周波数を入力し、前記電力検出手段から供給される変調されたＩ及びＱ信号の位相エラー値と、以前に補正したＩ及びＱ信号の位相エラー値との差を計算して、補正値として保存し、位相エラー補正モードから正常動作モードへの変換時において、伝送しようとするＩ及びＱ信号の位相を、前記補正値に基づいて補正する制御部と、を含むことを特徴とする無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項１２】
前記位相補正手段は、
位相エラー補正モードと正常動作モードを設定するための少なくとも一つのモードスイッチング部と、
前記計算された補正値を、Ｉ及びＱ信号に各々加算する加算部と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記電力検出手段から供給されるＩ及びＱ信号を、所定の時間で平均をとり、以前に補正したＩ及びＱ信号の位相エラー値との差を計算して、前記補正値を計算することを特徴とする請求項１２に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項１４】
前記位相補正手段は、前記加算部で加算されたＩ及びＱ信号を補間して、前記電力検出手段に供給する補間部をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ伝送装置。
【請求項１５】
位相エラー補正モード時において、アンテナを通じて伝送されるＲＦ信号についての電力値を検出し、検出された隣接チャンネルについての電力値を変調して、変調されたＩ及びＱ信号を位相補正のための基準信号として供給する段階と、
前記供給されるＩ及びＱ信号に基づいて、ＲＦ信号の位相エラー値を測定し、測定された位相エラー値と以前に補正した位相エラー値との差に基づいて、ＲＦ信号の位相を補正する段階と、を含むこと
を特徴とする無線基地局システムにおけるＲＦ信号伝送方法。
【請求項１６】
前記Ｉ及びＱ信号を位相補正のための基準信号として提供する段階は、位相エラー補正モードの初期設定時において、位相エラー値を測定して初期値を計算し、前記初期値を、以後の位相エラー補正モードの設定時において、測定された位相エラー値との差を算出するための基準値として保存する段階を含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ信号伝送方法。
【請求項１７】
前記位相を補正する段階は、
入力される所定の周波数によって、システム固有の位相に対応するＩ及びＱ信号を生成する段階と、
位相エラー補正モード及び正常動作モードを設定し、位相エラー補正モード時において、前記変調されたＩ及びＱ信号の位相エラー値と、以前に補正したＩ及びＱ信号の位相エラー値との差を計算して、補正値として保存し、位相エラー補正モードから正常動作モードへの変換時において、伝送しようとするＩ及びＱ信号の位相を、前記計算された補正値に基づいて補正する段階と、を含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ信号伝送方法。
【請求項１８】
前記補正値の計算は、前記電力検出手段から供給されるＩ及びＱ信号の、所定の時間で平均をとり、以前に補正したＩ及びＱ信号の位相エラー値との差を計算することを特徴とする請求項１７に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ信号伝送方法。
【請求項１９】
前記モード変換は、所定の時間にしたがって、位相補正モード及び正常動作モードに、各々変換することを特徴とする請求項１７に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ信号伝送方法。
【請求項２０】
前記変調されたＩ及びＱ信号を位相補正のための基準信号として提供する段階は、
前記アンテナを通じて伝送するために供給されるＩ及びＱ信号を変調し、変調された信号を所定の周波数のＲＦ信号へ上向き変換して、アンテナを通じて伝送する段階と、
前記ＲＦ信号の電力値を検出し、検出されたＲＦ信号をＩ及びＱ信号に変調し、所定の周波数へ下向き変換して、前記位相補正のための基準信号として供給する段階と、を含むことを特徴とする請求項１５に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ信号伝送方法。
【請求項２１】
前記位相補正のための基準信号として提供する段階は、
前記アンテナを通じて伝送されるＲＦ信号の電力値を検出する段階と、
前記検出された電力値を、Ｉ及びＱ信号に各々直角変調し、変調されたＩ及びＱ信号を、所定の周波数へ下向き変換する段階と、
前記下向き変換されたＩ及びＱ信号を、デジタル信号に変換して、位相補正のための基準信号として供給する段階と、を含むことを特徴とする請求項２０に記載の無線基地局システムにおけるＲＦ信号伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局に関し、特に、直接変換伝送装置(Direct conversion transmitter)を使用する無線基地局で生じるＩ・Ｑ信号不一致(Imbalance)と位相エラーなどを、該当システムに適合するように補正し、自身のフィードバック経路を通じて、Ｉ・Ｑ信号不一致の程度を持続的に監視/補正できるようにした無線基地局システムにおける位相エラー補正装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、移動通信システムは、交換器(ＭＳＣ:Mobile Switching Center)と、基地局システム(BSS: Base Station System)と、端末機(又は移動局)(ＭＳ:Mobile Station)と、を含む。
【０００３】
基地局システムは、相互に有線で接続して通信可能な基地局制御機(ＢＳＣ:Base Station Controller)と、基地局(ＢＴＳ:Base station Transceiver System)とを含む。
【０００４】
基地局システムは、移動局と無線で通信し、公衆電話交換網(ＰＳＴＮ: Public Switched Telephone Network)とは有線で接続し、移動局と公衆電話交換網との間で通信が行われる。
【０００５】
移動通信システムは、その方式によって、ＤＣＳ(Digital Cellular System)、ＰＣＳ(Personal Communications System)、ＩＭＴ−２０００(International Mobile Telecommunication 2000)システムなどに分類できる。
【０００６】
このような移動通信システムは、多様な基準により分類できる。代表的な基準として、移動通信システムは送信周波数帯域によって分類できる。例えば、ＤＣＳは、８６９〜８９４ＭＨｚを送信周波数帯域として割り当てて使用する方式であり、ＰＣＳは、１８４０〜１８７０ＭＨｚを送信周波数帯域として割り当てて使用する方式であり、ＩＭＴ−２０００ システムは、２１１０〜２１７０ＭＨｚを送信周波数帯域として割り当てて使用する方式である。
【０００７】
初期の基地局システムは、ある一つの通信方式のみをサポートする形態であったが、最近の基地局システムは、多様な通信方式をサポートする形態に開発されている。それによって、基地局の送受信機ブロック(例:TRXA(Transceiver)ブロック)が、各通信方式による割当周波数(FA: Frequency Assignment)をサポートできるように設計する必要がある。単純にいえば、各通信方式をサポートする送受信機ブロックを、全て含む形態で基地局を設計すれば良い。
【０００８】
また、無線基地局システムは、直接変換送信装置を使用するが、このような直接変換送信装置を使用する無線基地局について、図１を参照して簡単に説明する。
【０００９】
図１は、従来技術による無線基地局システムにおけるＲＦ処理装置に関するブロック構成を示す図である。
【００１０】
図１に示されるように、無線基地局システムの送信装置は、デジタル信号処理部１０と、ＲＦ処理部２０に区分できる。
【００１１】
デジタル信号処理部１０は、モデム１１と、位相等化器１２と、補間フィルター１３と、を含む。
【００１２】
一方、ＲＦ処理部２０は、Ｄ/Ａ変換機２１と、変調器２２と、 局部発振器２３と、ＰＬＬ(Phase Locked Loop)回路２４と、電力増幅器２５と、を含む。
【００１３】
デジタル信号処理部１０のモデム１１から出力されたデジタルＩ（in phase：同相成分）・Ｑ（quadrature：直交成分）信号は、位相等化器１２を通じてグループ遅延(Group Delay)補償を実行して、Ｉ・Ｑ各々の基底帯域(baseband)信号に変換した後に、Ｉ・Ｑ各々の基底帯域信号を補間フィルター１３に送信する。
【００１４】
補間フィルター１３は、位相等化器１２から送信されるＩ・Ｑ各々の基底帯域信号を補間して、各々の信号についてのサンプリングレート(sampling rate)を上昇させた後に、該当Ｉ・Ｑ信号をＲＦ処理部２０のＤ/Ａ変換機２１に送信する。
【００１５】
ＲＦ処理部２０のＤ/Ａ変換機２１は、デジタル信号処理部１０から送信されるＩ・Ｑ 信号を各々アナログ信号に変換して変調器２２に送信する。
【００１６】
変調器２２は、Ｄ/Ａ変換機２１から出力されるＩとＱ信号を直角変調(Quadrature Modulation)した後に、変調された信号を、所望のＲＦ周波数まで、ＰＬＬ２４から供給されるＰＬＬ周波数を用いて高い周波数への上向き変換(Up Conversion)をする。
【００１７】
このように上向き変換されたＲＦ信号は、電力増幅器２５を通じて、一定レベルに増幅された後に、アンテナ(ANT)を通じて、空中(Air)に伝送される。
【００１８】
このとき、アンテナ先端にはデュープレクサー(Duplexer)が設置され、デュープレクサーは、１個のアンテナを使用する場合に、伝送信号(Tx)と受信信号(Rx)を分離する役目を担当することとなるが、これは、本発明の説明とは特に関連性がないため、その説明を省略する。
【００１９】
一方、局部発振器２３は、ＰＬＬ２４に基準ＲＦ周波数を提供し、ＰＬＬ２４は、局部発振器２３から供給されるＲＦ周波数を用いて、所望の帯域のＲＦ周波数を生成した後に、該当周波数を変調器２２に供給する。
【００２０】
このような無線基地局装置における直接変換伝送器は、その構造の簡便性及び電力の効率性などにより、一般的なヘテロダイン構造と比較して長所が多くあるが、ＲＦターミナルの電力増幅器における非線形性問題、利得の不一致(Gain Imbalance)、位相エラー(phase error)及びＤＣ電圧オフセット(Offset)などにより、出力信号のＩ・Ｑ不一致という問題が生じる。
【００２１】
このような問題を解決するために、フィードフォーワード(Feedforward)、フィードバック(Feedback)、プリディストーション(Predistortion)などの多様な方法が提案されているが、それぞれ長短所があり、実製品に適用するには問題点が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
したがって、本発明は上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、直接変換伝送装置を使用する無線基地局で発生するＩ・Ｑ信号の不一致と位相エラーを、システムに適合するように補正し、フィードバック経路を通じて、Ｉ・Ｑ 信号の不一致の度合いを持続的に監視/補正できるようにすることにより、直接変換伝送装置を使用する無線基地局のＲＦ端から発生する位相歪曲(Phase Distortion)及びＩ・Ｑ信号の不一致の問題を解決して、直接変換伝送装置を使用する基地局システムで位相線形性を保障し、また、その性能を向上させる無線基地局システムにおける位相エラー補正装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するための本発明による無線基地局システムにおける位相エラー補正装置の一側面によれば、位相エラー補正モードが設定された場合に、ＲＦ信号についてのＩ・Ｑ変調信号によって、ＲＦ伝送信号の固有位相エラー値を測定し、測定された位相エラー値と以前に補正した位相値との差に基づいて、ＲＦ伝送信号の位相を補正する位相補正手段と、位相補正手段を通じて受信されるＩ・Ｑ信号をＲＦ伝送信号に変換し、変換されたＲＦ信号についての電力値を検出し、検出された電力値を変調して、変調されたＩ・Ｑ信号を、位相補正手段に提供する電力検出手段と、を含む。
【００２４】
好ましくは、位相補正手段は、入力される所定の周波数によって、システム固有の位相に対応するＩ・Ｑ信号を発生して電力検出手段に提供する信号発生部と、位相エラー補正モード及び正常動作モードを設定し、位相エラー補正モードである場合に、信号発生部に所定の周波数を入力し、前記電力検出手段から提供される変調されたＩ・Ｑ信号の位相エラー値と、以前に補正したＩ・Ｑ位相エラー値との差を計算して、補正値として保存した後、位相エラー補正モードから正常動作モードに変換する場合に、伝送しようとするソース(Source)Ｉ・Ｑ信号の位相を、保存された補正値に基づいて補正する制御部と、を含む。
【００２５】
好ましくは、位相補正手段は、位相エラー補正モードと正常動作モードを設定するための少なくとも一つのモードスイッチング部と、保存された補正値を、ソースＩ・Ｑ信号に各々加算して位相を補正する加算部と、を含む。
【００２６】
好ましくは、制御部において補正値の計算は、電力検出手段から提供される変調されたＩ・Ｑ信号を提供し、提供されたＩ・Ｑ信号を、所定の時間で平均をとり、以前に補正した補正値との差を計算する。
【００２７】
好ましくは、加算部で加算されたＩ・Ｑ信号を補間し、補間されたＩ・Ｑ信号を電力検出手段に提供する補間部をさらに含む。
【００２８】
好ましくは、制御部は、所定の時間を設定して、設定された時間によって位相補正モード及び正常動作モードに各々変換するように制御する。
【００２９】
好ましくは、電力検出手段は、位相補正手段から提供されるＩ・Ｑ信号を変調した後に、変調された信号を所定の周波数へ上向き変換して、アンテナを通じて伝送する第１のＲＦ処理部と、第１のＲＦ処理部で処理されたＲＦ信号についてのＲＦ電力値を検出し、検出されたＲＦ電力値をＩ・Ｑ信号に変調し、変調されたＩ・Ｑ信号を、所定の周波数へ下向き変換して、位相補正手段に位相補正のための信号として提供する第２のＲＦ処理部と、を含む。
【００３０】
好ましくは、第１のＲＦ処理部は、位相補正手段から提供されるＩ・Ｑ信号を、アナログ信号に変換するＤ/Ａ変換部と、Ｄ/Ａ変換部でアナログ信号に変換されたＩ・Ｑ信号を、直角変調し、所定の周波数へ上向き変換する変調部と、変調部で上向き変換された信号を所定のレベルに増幅し、アンテナを通じて伝送する電力増幅部と、変調部の上向き周波数変換のためのＰＬＬ周波数を提供するＰＬＬ部と、を含む。
【００３１】
好ましくは、第２のＲＦ処理部は、第１のＲＦ処理部で処理されたＲＦ信号についての電力値を検出する検出部と、検出部から検出された電力値をＩ・Ｑ信号に各々直角変調し、変調されたＩ・Ｑ信号を所定の周波数へ下向き変換する変調部と、変調部で下向き変換されたＩ・Ｑ信号をデジタル信号に変換して、位相補正手段に提供するＡ/Ｄ変換部と、を含む。
【００３２】
また、本発明による無線基地局システムにおける位相エラー補正装置の他の側面によれば、位相エラー補正モードが設定された場合に、ＲＦ信号についてのＩ・Ｑ変調信号によって、ＲＦ伝送信号の固有位相エラー値を測定し、測定された位相エラー値と、以前に補正した位相エラー値との差に基づいて、ＲＦ伝送信号の位相を補正する位相補正手段と、位相補正手段を通じて受信されるＩ・Ｑ信号をＲＦ伝送信号に変換し、変換されたＲＦ信号についての電力値を検出し、検出された電力値を変調して、変調されたＩ・Ｑ信号を位相補正手段に提供する電力検出手段と、を含み、位相補正手段は、入力される任意の周波数によって、システム固有の位相に対応するＩ・Ｑ信号を発生して、電力検出手段に提供する信号発生部と、位相エラー補正モード及び正常動作モードを設定し、位相エラー補正モードである場合に、信号発生部に所定の周波数を入力し、電力検出手段から提供される変調されたＩ・Ｑ信号の位相エラー値と、以前に補正したＩ・Ｑ信号の位相エラー値との差を計算して、補正値として保存し、位相エラー補正モードから正常動作モードに変換する場合に、伝送しようとするソース(Source)Ｉ・Ｑ信号の位相を、保存された補正値に基づいて補正する制御部と、を含む。
【００３３】
一方、本発明による無線基地局システムの位相エラー補正方法の一側面によれば、位相エラー補正モードが設定された場合に、アンテナを通じて伝送されるＲＦ信号についての電力値を検出し、検出された隣接チャンネルについての電力値を変調して、変調されたＩ・Ｑ信号を位相補正のための信号として提供する段階と、提供されるＩ・Ｑ変調信号によってＲＦ伝送信号の固有位相エラーを測定し、測定されたエラー値と、以前に補正した位相エラー値との差に基づいて、ＲＦ伝送信号の位相を補正する段階と、を含む。
【００３４】
好ましくは、位相を補正する段階は、入力される任意の周波数によってシステム固有の位相に対応するＩ・Ｑ信号を発生する段階と、位相エラー補正モード及び正常動作モードを設定し、位相エラー補正モードである場合に、変調されたＩ・Ｑ信号のエラー値と、以前に補正した位相エラー値との差を計算して、補正値として保存し、位相エラー補正モードから正常動作モードに変換する場合に、伝送しようとするソース(Source)Ｉ・Ｑ信号の位相を、保存された補正値に基づいて、補正する段階と、を含む。
【００３５】
好ましくは、補正値の計算は、電力検出手段から提供される変調されたＩ・Ｑ信号を提供し、提供されたＩ・Ｑ信号を所定の時間で平均をとり、以前に補正した補正値との差を計算する。
【００３６】
好ましくは、モード変換は、所定の時間を設定して、設定された時間によって、位相補正モード及び正常動作モードに各々相互変換するように制御する。
【００３７】
好ましくは、変調されたＩ・Ｑ信号を位相補正のための信号として提供する段階は、アンテナを通じて伝送するために提供されるＩ・Ｑ信号を変調し、変調された信号を、所定の周波数へ上向き変換して、アンテナを通じて伝送する段階と、伝送されるＲＦ信号についてのＲＦ電力を検出し、検出されたＲＦ信号をＩ・Ｑ信号に変調し、所定の周波数へ下向き変換して、位相補正のための信号として提供する段階と、を含む。
【００３８】
好ましくは、位相補正のための信号として提供する段階は、アンテナを通じて伝送されるＲＦ信号についての電力値を検出する段階と、検出された電力値をＩ・Ｑ信号に各々直角変調し、変調されたＩ・Ｑ信号を所定の周波数へ下向き変換する段階と、下向き変換されたＩ・Ｑ信号を、デジタル信号に変換して位相補正のための信号として提供する段階と、を含む。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によると、直接変換伝送装置の位相の不一致を改善することにより、システムを出荷する際に、固有位相エラーを補正することができるだけでなく、生産する際に発生する部品の偏差や問題点を探すと同時に、システムを運用する際にも継続的に位相補正して、システムの安全性に寄与するという効果がある。
【００４０】
また、本発明は、直接変換伝送装置を使用する無線基地局から発生するＩ・Ｑ信号の不一致と位相エラーなどを該当システムに適合するように補正し、フィードバック経路を通じて、Ｉ・Ｑ信号の不一致の程度を持続的に監視/補正できるようにすることにより、直接変換電送機を使用する無線基地局のＲＦ端から発生する位相歪曲(Phase Distortion)及びＩ・Ｑ信号の不一致の問題を解決して、直接変換電送機を使用する基地局システムにおける位相線形性を保障し、また、その性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明による無線基地局システムにおける位相エラー補正装置及びその方法の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００４２】
図２は、本発明の実施形態による無線基地局システムにおける位相エラー補正装置に関するブロック構成を示す図である。
【００４３】
図２に示されるように、本実施形態は、大きくデジタル信号処理部（位相補正手段）１００及びＲＦ処理部（電力検出手段）２００に区分できる。
【００４４】
デジタル信号処理部１００は、モデム部１０１と、スイッチ(ＳＷ１〜４)と、加算器１０２、１０３と、補間フィルタリング部１０４と、位相等化部１０５と、トン発生部１０６と、補正部１０７と、制御部１０８と、を含む。 
【００４５】
ＲＦ処理部２００は、Ｄ/Ａ変換部２０１と、局部発振部２０２と、ＰＬＬ２０３と、第１及び第２の変調部２０４、２０７と、電力増幅部２０５と、検出部２０６と、Ａ/Ｄ変換部２０８と、デュープレクサー（多重化部）２０９と、を含む。
【００４６】
即ち、本実施形態は、モデム部１０１と、所定の周波数のトン信号を生成するトン発生部１０６と、補間フィルタリング部１０４と、制御部１０８で計算した補正値をモデム部１０１に出力されるＩ・Ｑ信号に各々加算する補正部１０７と、最終ＲＦ出力端信号とソース信号との間の位相差を計算する制御部１０８と、位相等化部１０５と、検出部２０６から検出された伝送ＲＦ信号に関する電力値をデジタル信号に変換するＡ/Ｄ変換部２０８と、Ｄ/Ａ変換部２０１と、第１の変調部２０４と、ＰＬＬ２０３と、 局部発振部２０２と、電力増幅部２０５と、ＲＦ伝送電力を検出する検出部２０６と、デュープレクサー２０９と、第２の変調部２０７と、を含む。
【００４７】
このように構成された本発明の実施形態による無線基地局システムにおける位相エラー補正装置の動作について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００４８】
以下、本実施形態の動作を大きく２つに区分して説明する。
【００４９】
まず、システムの初期設定のための動作について説明する。
【００５０】
本実施形態の初期設定が必要である理由は、本システムの固有位相の不一致と位相エラーを測定して、これを補正するためである。そのために、図２のデジタル信号処理部１００内のトン発生部１０６を用いる。
【００５１】
制御部１０８からトン発生部（信号発生部）１０６に所定の周波数値を入力する場合には、トン発生部１０６は、入力された周波数に対応するトン信号を生成する。
【００５２】
制御部１０８からトン発生部１０６に所定の周波数値を入力して、トン発生部１０６をイネーブル(Enable)させた後に、スイッチ(ＳＷ１、２)を、ｂ端子に各々スイッチングする。これにより、モデム部１０１との接続が切られて、信号のソース(source)がトン発生部１０６に変換される。即ち、トン発生部１０６から発生するトン信号が、各々スイッチ(ＳＷ１、２)を通じて、加算器１０２、１０３に送信される。
【００５３】
また、制御部１０８は、スイッチ(ＳＷ１、２)のスイッチングと同時に、スイッチ(ＳＷ３、４）も、ｂ端子に各々スイッチングすることにより、トン発生部１０６から発生したトン信号を、位相等化器１０５を介しないで、ＲＦ処理部２００のＤ/Ａ変換部２０１にバイパスする。
【００５４】
位相等化部１０５は、信号のグループ遅延を補償する。ここで、トン発生部１０６から発生したトン信号が、位相等化部１０５を経由する場合には、システムの固有位相の不一致と位相エラーを測定しにくくなる。
【００５５】
したがって、本実施形態では、固有位相の不一致と位相エラーを測定するために、トン発生部１０６から発生したトン信号は、加算器１０２、１０３、補間フィルタリング部１０４、Ｄ/Ａ変換部２０１、第１の変調部２０４及び電力増幅部２０５を通じてＲＦ信号として出力される。その具体的な動作については後述する。
【００５６】
このように出力されるＲＦ信号を、スペクトラム分析機を用いて観察しながら、システム固有の位相不一致と位相エラー値を測定した後に、補正する。
【００５７】
補正する方法は、制御部１０８を用いて補正部１０７を調整して、Ｉ・Ｑ各々のデジタル値に、加算器１０２、１０３を用いて補正値を加減することにより、位相不一致や位相エラー値を補正する。位相不一致及び位相エラー値に関する補正方法については、後述する数式を用いて具体的に説明する。
【００５８】
スペクトラム分析機を見ながら補正したＩ・Ｑ信号に関する位相エラー値は、システムの固有位相エラー値として制御部１０８内のメモリー(図示せず)に保存する。
【００５９】
スペクトラム分析機を見ながら補正したシステムの固有位相エラー値を先に保存する理由は、本実施形態により得られる製品は、システムの固有位相エラー値に基づいて所定の補正を実行した後に、システムを運用時に、上述した方式と違う方式により、Ｉ・Ｑ不一致と位相エラーなどを修正するからである。即ち、最初の固有位相エラー値を基準値として有して、運用中に、システムを一定周期ごとに測定して、基準値にオフセット値（補正値）を追加あるいは減少させて補正を行うことにより、ＲＦシステム自体を、温度や電圧変化、劣化(aging)などの影響に関係なく、最良の状態に維持することが可能となる。
【００６０】
次に、システム運用中のＩ・Ｑ不一致と位相エラー値を補正する動作について説明する。
【００６１】
制御部１０８の制御によって、システム運用中に正常動作モード(Normal Operation Mode)と、エラー測定及び補正モード（位相エラー補正モード）に変換する。
【００６２】
即ち、システムが決めた一定の時間に、制御部１０８は、スイッチ(ＳＷ１、２、３、４)にスイッチング制御信号を送信して、各スイッチ(ＳＷ１、２、３、４：モードスイッチング部)が、端子ｂに切り換わるように制御して、システムをエラー測定モードに変換する。
【００６３】
そして、制御部１０８は、スイッチを制御して、システムモードをエラー測定モードに変換した後に、トン発生部１０６を制御して、一定周波数を有するトン信号を生成するように、任意の周波数を入力する。そして、トン発生部１０６は、制御部１０８の制御によって、入力された周波数に対応するトン信号を生成して、加算器（加算部）１０２、１０３に送信する。
【００６４】
トン発生部１０６が生成したトン信号は、加算器１０２、１０３を通じて補間フィルタリング部１０４に送信される。
【００６５】
補間フィルタリング部（補間部）１０４は、入力されたＩ・Ｑ信号をサンプリングして、サンプリングレートを上昇させた後、スイッチ(ＳＷ３、４)を通じて、Ｄ/Ａ変換部２０１に送信する。
【００６６】
Ｄ/Ａ変換部２０１は、スイッチ(ＳＷ３、４)を通じて、補間フィルタリング部１０４から送信されるＩ・Ｑ信号を、各々アナログ信号に変換した後、アナログ信号に変換されたＩ・Ｑ信号を、第1の変調部２０４に送信する。
【００６７】
第１の変調部２０４は、Ｄ/Ａ変換部２０１から送信されるＩ・Ｑについてのアナログ信号を直角変調した後に、ＰＬＬ２０３から供給されるＰＬＬ周波数を用いて、所定の周波数まで、高い周波数へ上向き変換した後に、変換されたＲＦ信号を、電力増幅部２０５を通じて、デュープレクサー２０９に送信する。
【００６８】
それと同時に、電力増幅部２０５から送信されるＲＦ信号は、デュープレクサー２０９を通じて検出部２０６にフィードバックされ、検出部２０６は、フィードバックされたＲＦ信号を用いて、隣接チャンネル(channel)の電力強度を測定した後に、測定された電力の強度値をスイッチ(ＳＷ５)を通じて、第２の変調部２０７に送信する。即ち、Ｉ・Ｑ不一致と位相エラーなどは、現在伝送しているチャンネルに影響を与えるだけではなく、このチャンネルに隣接した周波数帯域のノイズレベルを上昇させるので、これを測定して、隣接チャンネルのパワーを最小化させるために動作する。
【００６９】
検出部２０６から検出された信号は、スイッチ(ＳＷ５)を通じて、第２の変調部２０７に入力され、第２の変調部２０７は、検出部２０６から入力される信号を、Ｉ信号とＱ信号に分離した基底帯域信号に変調及び下向き変換した後に、変調されたＩ及びＱの基底帯域信号を、Ａ/Ｄ変換部２０８に送信する。
【００７０】
Ａ/Ｄ変換部２０８は、第２の変調部２０７から送信された変調されたＩ・Ｑ信号を、各々デジタル信号に変換して制御部１０８に送信する。
【００７１】
制御部１０８は、Ａ/Ｄ変換部２０８から入力されるＩ・Ｑについてのデジタル信号を二乗して、一定時間、平均をとった後に、先に保存された位相エラー値との差を計算し、計算された値を、変更するか否かを判断して、補正部１０７に位相エラー補正のための制御信号を提供する。
【００７２】
隣接チャンネル電力に関するＩ・Ｑ不一致値判断方法については、後述する数式を用いて説明することとする。
【００７３】
かかる方法により、位相エラー値及び位相不一致を補正した後、制御部１０８は、スイッチ(ＳＷ１、２、３、４)にスイッチング制御信号を送信して、各々スイッチをａ端子にスイッチングして、エラー測定及び補正モードを、正常動作モードに変換する。
【００７４】
一方、図２に示された第２の変調部２０７は、スイッチ(ＳＷ５)を用いて、ＲＦ信号受信用として使用し、エラー測定及び補正のための用途としても使用することができる。上述の位相エラー測定及び補正時間は、約１０ｍｓ以内で動作するようにシステムを設定することができ、測定及び補正時間は、システムの使用頻度が低い時間でシステム運用者が決定できる。
【００７５】
上述のように任意の適正周波数に関するトン信号を伝送経路として入力して、検出部２０６からさらに検出し、検出された信号をＩ・Ｑ信号に再分離した後に、これを用いて位相差を検出する方法について、数式を用いて説明する。
【００７６】
トン発生部１０６から発生する信号を下の数式１と仮定する場合、フィードバックされて検出される信号は、下の数式２のようになる。
【００７７】
（数式１）
I(t) = cos(wt) 
Q(t) = sin(wt) 
【００７８】
（数式２）
I'(t) = Acos(wt) + Bi 
Q'(t) = sin(wt + θ) +Bq
【００７９】
ここで、Ａは、magnitude（振幅）エラー値であり、Ｂｉ、Ｂｑは、各々ＤＣバイアス(bias)を意味し、θは、位相エラー値である。
【００８０】
もし、Ｂｉが、I'(t)を所定の周期の間で平均したものと仮定すれば、ＢｉとＢｑは、各Ｉ・Ｑ経路の信号を平均した値から減算する。即ち、歪曲された信号は、下の数式３のように定義できる。
【００８１】
（数式３）
I"(t) = Acos(wt) 
Q"(t) = sin(wt+θ) 
【００８２】
数式３を行列で定義すれば、下の数式４のように定義できる。
【００８３】
（数式４）
【数１】
2005218100.tif 000003
【００８４】
また、数式４のような行列の逆行列を求めれば、下の数式５のようになる。
【００８５】
（数式５）
【数２】
2005218100.tif 000004
【００８６】
数式５からＡを求めるため、下の数式６のように定義する場合は、数式３は、下の数式７のように定義できる。
【００８７】
（数式６）
【数３】
2005218100.tif 000005
【００８８】
ここで、Ｔは、２Ｋπ/ｗであり、Ｋは、定数であり、Ｎは、０ではない定数である。
【００８９】
（数式７）
[I"(t)I"(t)] = A2[cos2(wt)] = (1/2)A2 
[I"(t)Q"(t)] = (1/2)A2sin(θ)
【００９０】
したがって、上述した数式７の（１／２）Ａ２からＡ値を求めることができ、（１／２）Ａ２sin(θ)からθ 値を求めることができる。即ち、下の数式８のように振幅エラー値Ａと位相エラー値θを求めることができる。
【００９１】
（数式８）
A = √(2[I"(t)I"(t)])
sin(θ) = (2/A)[I"(t)Q"(t)]
cos(θ) = √(1-sin2(wt)) 
【００９２】
このように求めた値は、制御部１０８内のメモリーに保存して、エラーを補正する際に、基準値として使用する。
【００９３】
このように、初期にシステムの固有位相エラー値を保存した後に、この値をリアルタイム補正時に補正値と一緒に使用し、リアルタイム補正時には、信号をモデム部１０１から受信して動作する。また、振幅エラー値Ａと位相エラー値θの計算は、上記数式の計算を通じて、制御部１０８で実行する。
【００９４】
また、最初、トン発生部１０６からトン信号を印加する際に、位相等化部１０５をバイパスするように構成することにより、位相等化部１０５による位相変化を避けるように構成した。
【００９５】
また、図２に示された位相等化部１０５を、デジタル信号処理部１００の最終端に設置することにより、デジタル信号処理部１００を構成する各種プログラマブルロジック(programmable logic(FPGA))の内部から発生する各端のフィルターに接続するハードウェアによる信号の遅延、及び、乗算機の構造から生ずる遅延などを防止し、信号処理部の前端の構成の変更により発生する位相変位を防止して、システム構成の独立性を確保した。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】従来技術による無線基地局システムにおけるＲＦ処理装置のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による無線基地局システムにおける位相エラー補正装置のブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１００  デジタル信号処理部
１０１  モデム部 
１０２、１０３  加算器
１０４  補間フィルタリング部
１０５  位相等化部
１０６  トン発生部
１０７  補正部
１０８  制御部 
２００  ＲＦ処理部
２０１  Ｄ/Ａ変換部
２０２  局部発振部
２０３  ＰＬＬ 
２０４、２０７  変調部
２０５  電力増幅部
２０６  検出部 
２０８  Ａ／Ｄ変換部
２０９  デュープレクサー
【図１】
2005218100.tif 000006
【図２】
2005218100.tif 000007