(57)【要約】【課題】キャリブレーション時の基準アンテナ系についての特性変動に適宜対応することを実現する。【解決手段】キャリブレーション対象のアンテナ系Ａ１〜Ａｎとは別に設けたキャリブレーション用の基準アンテナ系Ｂと、キャリブレーション時に、基準アンテナ系Ｂの特性を測定し、該測定結果を基準値として、キャリブレーション対象のアンテナ系Ａ１〜Ａｎのキャリブレーションを行うキャリブレーション処理手段（ベースバンド部及び演算回路４０）とを備える。【選択図】図１
2007174072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線装置に設けられた複数のアンテナ系を対象にしたキャリブレーションを行うキャリブレーション装置であり、
前記キャリブレーション対象のアンテナ系とは別に設けたキャリブレーション用の基準アンテナ系と、
キャリブレーション時に、前記基準アンテナ系の特性を測定し、該測定結果を基準値として、前記キャリブレーション対象のアンテナ系のキャリブレーションを行うキャリブレーション処理手段と、
を備えたことを特徴とするキャリブレーション装置。
【請求項２】
前記基準アンテナ系のアンテナは、前記キャリブレーション対象の各アンテナ系のアンテナから位置的に均等になるように配置することを特徴とする請求項１に記載のキャリブレーション装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のキャリブレーション装置を備えたことを特徴とする無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ系のキャリブレーション装置及び無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のアンテナを備えたアダプティブアレイアンテナシステムでは、個々のアンテナ系が基準特性に整合するようにキャリブレーションすることが要求される。従来のキャリブレーション方法として、特許文献１にはキャリブレーション時の基準特性に対応する基準アンテナ系に通常の通信に用いるアンテナ系を兼用し、キャリブレーションを行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２１０３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来の技術では、キャリブレーション時の基準アンテナ系としての通信用のアンテナ系についての特性変動が考慮されていない。このために、キャリブレーション精度が低下するという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、キャリブレーション時の基準アンテナ系についての特性変動に適宜対応することのできるキャリブレーション装置を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の他の目的は、本発明のキャリブレーション装置を備えた無線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係るキャリブレーション装置は、無線装置に設けられた複数のアンテナ系を対象にしたキャリブレーションを行うキャリブレーション装置であり、前記キャリブレーション対象のアンテナ系とは別に設けたキャリブレーション用の基準アンテナ系と、キャリブレーション時に、前記基準アンテナ系の特性を測定し、該測定結果を基準値として、前記キャリブレーション対象のアンテナ系のキャリブレーションを行うキャリブレーション処理手段と、を備えたことを特徴とする。
これにより、キャリブレーション時には毎回、基準アンテナ系の特性が測定され、その測定結果に基づいてキャリブレーション対象のアンテナ系のキャリブレーションが行われるので、基準アンテナ系についての特性変動に対して適宜対応することができ、キャリブレーション精度が向上する。
【０００７】
本発明に係るキャリブレーション装置においては、前記基準アンテナ系のアンテナは、前記キャリブレーション対象の各アンテナ系のアンテナから位置的に均等になるように配置することを特徴とする。
これにより、アンテナ間の位置的な誤差要因が軽減されるので、さらなるキャリブレーション精度の向上が期待できる。
【０００８】
本発明に係る無線装置は、前述のキャリブレーション装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、キャリブレーション時の基準アンテナ系についての特性変動に対して適宜対応することができ、キャリブレーション精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線装置１の構成を示すブロック図である。図１において、無線装置１は、通信用のｎ個のアンテナ系Ａ１〜Ａｎと、キャリブレーション用の基準アンテナ系Ｂと、ベースバンド部及び演算回路４０とを有する。
【００１１】
アンテナ系Ａ１〜Ａｎは、通信用アンテナ１１と、送信と受信を切替えるスイッチ（ＳＷ）１２と、ベースバンド部及び演算回路４０からの送信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１３と、アナログ化された送信信号に対する無線送信処理を行う送信部（ＴＸ）１４と、通信用アンテナ１１で受信された信号に対する無線受信処理を行う受信部（ＲＸ）１５と、受信処理後の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１６とを有する。ｎ個の通信用アンテナ１１は、アレイアンテナを構成する。
【００１２】
基準アンテナ系Ｂは、キャリブレーション用アンテナ２１と、送信と受信を切替えるスイッチ２２と、送信系から受信系への折り返し用のスイッチ２３，２５と、その折り返し時の減衰量を変更する可変抵抗器（ＶＡＴＴ）２４と、受信系の減衰を行う抵抗器（ＡＴＴ）２６と、ベースバンド部及び演算回路４０からの送信信号をデジタル信号からアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器２７と、アナログ化された送信信号に対する無線送信処理を行う送信部２８と、キャリブレーション用アンテナ２１で受信された信号に対する無線受信処理を行う受信部２９と、受信処理後の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器３０とを有する。基準アンテナ系Ｂは、キャリブレーション時の基準特性を得るためのものである。
【００１３】
ベースバンド部及び演算回路４０において、ベースバンド部はベースバンドの処理を行う。演算回路は、アダプティブアレイアンテナ処理、キャリブレーション処理、制御処理等の各種演算を行う。
【００１４】
図２は、図１に示す通信用アンテナ１１及びキャリブレーション用アンテナ２１の配置例を示す図である。図２の配置例では、ｎ（ｎ＝８）個の通信用アンテナ１１は、同一円周上に等間隔で配置されており、サーキュラ型のアレイアンテナを構成している。キャリブレーション用アンテナ２１は、そのサーキュラ型のアレイアンテナの円の中心に配置している。これにより、キャリブレーション用アンテナ２１と各通信用アンテナ１１との間の距離は、円の半径となり、全て等しくなる。これは、キャリブレーション対象の各アンテナ系に対して、キャリブレーション用アンテナ２１と通信用アンテナ１１との間の位置的条件を一致させる上で、好適である。
なお、サーキュラ型以外の他の形状のアレイアンテナなど、キャリブレーション用アンテナ２１と各通信用アンテナ１１の距離を全て等しくするとができない場合には、キャリブレーション用アンテナ２１が各通信用アンテナ１１に対して、できるかぎり位置的に均等になるように配置することが好ましい。もしくは、各通信用アンテナ１１のキャリブレーション用アンテナ２１からの距離に対応する位相変動及び振幅減衰量を把握し、演算回路で補正するように構成すればよい。
【００１５】
図３は、図１に示す無線装置１が形成するアンテナ放射パターンの一例を示す図である。図３に示されるように、無線装置１は、アダプティブアレイアンテナの演算処理によって、希望波の到来方向にアンテナ放射パターン１０１の主ビームを向け、妨害波の到来方向にアンテナ放射パターン１０１のヌルを向けることができる。これにより、無線送信及び受信の性能が向上する。
【００１６】
そのアダプティブアレイアンテナの演算処理においては、通信用の各アンテナ系Ａ１〜Ａｎの送受信の増幅特性及び位相特性を制御するが、各アンテナ系Ａ１〜Ａｎの特性が整合されていないと、アダプティブアレイアンテナの性能が十分に発揮されない。このため、通信用の各アンテナ系Ａ１〜Ａｎの特性を整合するためのキャリブレーションが重要となる。
【００１７】
以下、本実施形態に係るキャリブレーション処理について詳細に説明する。
【００１８】
図４は、本実施形態に係るキャリブレーション処理の手順を示すフローチャートである。
図４において、キャリブレーション処理が開始されると、初めに基準アンテナ系Ｂ（キャリブレーション送受信機）を対象にしたキャリブレーション処理を行う（ステップＳ１〜Ｓ１１）。
【００１９】
まずステップＳ１では、スイッチ２３，２５を切替えて、送信系から受信系への折り返し回路（ＴＸ２８からＳＷ２３、ＶＡＴＴ２４、ＳＷ２５を経由してＡＴＴ２６に至る信号経路）を構成する。ステップＳ２では、ＶＡＴＴ２４の減衰量とＲＸ２９内の受信増幅量をそれぞれ所定値に設定する。
【００２０】
ステップＳ３では、キャリブレーション用の送信信号の振幅及び位相をそれぞれ所定値に設定する。ステップＳ４では、ベースバンド部及び演算回路４０からキャリブレーション用の送信信号を送信系に出力し、折り返し回路を経由して受信系で受信処理された後にベースバンド部及び演算回路４０に入力された受信信号の振幅及び位相を測定する。このステップＳ３及びＳ４の処理は、キャリブレーション用の送信信号の振幅及び位相を変更しながら複数回繰り返す（ステップＳ５）。
【００２１】
ステップＳ６では、ＶＡＴＴ２４と、ＴＸ２８内の送信増幅量をそれぞれ所定値に設定する。
【００２２】
ステップＳ７では、ＲＸ２９内の受信増幅量を所定値に設定する。ステップＳ８では、ベースバンド部及び演算回路４０からキャリブレーション用の送信信号を送信系に出力し、折り返し回路を経由して受信系で受信処理された後にベースバンド部及び演算回路４０に入力された受信信号の振幅及び位相を測定する。このステップＳ７及びＳ８の処理は、ＲＸ２９内の受信増幅量を変更しながら複数回繰り返す（ステップＳ９）。なお、ステップＳ７及びＳ８の処理においては、キャリブレーション用の送信信号の振幅及び位相は一定にする。
【００２３】
上記ステップＳ３〜Ｓ９の処理は、ＶＡＴＴ２４の減衰量とＲＸ２９内の受信増幅量を変更しながら複数回繰り返す（ステップＳ１０）。ここで、ＶＡＴＴ２４がパッシブデバイスで構成されていることから、減衰率の変化により一定の振幅量が減衰されるので、位相には影響を与えず、キャリブレーション精度の向上に寄与する。
【００２４】
ステップＳ１１では、スイッチ２３，２５を切替えて、送信系から受信系への折り返し回路を解放し、基準アンテナ系Ｂを対象にしたキャリブレーション処理を終了する。これにより、今回のキャリブレーション時点における基準アンテナ系Ｂの特性（振幅特性及び位相特性）が把握される。
【００２５】
次に、上記ステップＳ１〜Ｓ１１で得られた基準アンテナ系Ｂの特性データを基準値にして、通信用のアンテナ系Ａ１〜Ａｎ（通信用送受信機）を対象にしたキャリブレーション処理を行う（ステップＳ１２〜Ｓ１９）。
【００２６】
ステップＳ１２では、アンテナ系Ａ１〜Ａｎを対象にしたキャリブレーション処理を開始する。そのキャリブレーション処理が開始されると、まず各アンテナ系Ａ１〜Ａｎの受信系の特性を整合するためのキャリブレーション処理を行う（ステップＳ１３〜Ｓ１５）。
【００２７】
ステップＳ１３では、まず基準アンテナ系Ｂの送信系を所定の特性に設定するとともに、基準アンテナ系Ｂの送信系から送信するキャリブレーション用の送信信号の振幅及び位相をそれぞれ所定値に設定する。そして、ベースバンド部及び演算回路４０からキャリブレーション用の送信信号を基準アンテナ系Ｂの送信系に出力し、該送信信号がキャリブレーション用アンテナ２１から送信される。
【００２８】
ステップＳ１４では、キャリブレーション用アンテナ２１から送信された信号が各アンテナ系Ａ１〜Ａｎで受信され、それぞれ受信処理された後にベースバンド部及び演算回路４０に入力された各受信信号の振幅及び位相を測定する。ステップＳ１５では、アンテナ系Ａ１〜Ａｎのそれぞれの測定結果を上記ステップＳ１〜Ｓ１１で得られた基準値と比較し、この比較結果から各アンテナ系Ａ１〜Ａｎの受信系の特性（振幅特性及び位相特性）を整合するためのキャリブレーション値を算出する。そして、そのキャリブレーション値を用いて各アンテナ系Ａ１〜Ａｎの受信系の特性を調整するための設定を行う。これにより、通信用のアンテナ系Ａ１〜Ａｎの受信系のキャリブレーションが完了する。
【００２９】
次に、各アンテナ系Ａ１〜Ａｎの送信系の特性を整合するためのキャリブレーション処理を行う（ステップＳ１６〜Ｓ１９）。送信系のキャリブレーション処理は、一つずつ順番に、各アンテナ系Ａ１〜Ａｎを対象にして行う。
【００３０】
初めに、基準アンテナ系Ｂの受信系を所定の特性に設定するとともに、キャリブレーション対象のアンテナ系Ａ１〜Ａｎの送信系から送信するキャリブレーション用の送信信号の振幅及び位相をそれぞれ所定値に設定する。
【００３１】
ステップＳ１６では、アンテナ系Ａ１〜Ａｎのうち、キャリブレーション対象のいずれか一つのアンテナ系の送信系に、ベースバンド部及び演算回路４０からキャリブレーション用の送信信号を出力し、該送信信号が通信用アンテナ１１から送信される。
【００３２】
ステップＳ１７では、通信用アンテナ１１から送信された信号が基準アンテナ系Ｂで受信され、受信処理された後にベースバンド部及び演算回路４０に入力された受信信号の振幅及び位相を測定する。ステップＳ１８では、基準アンテナ系Ｂの測定結果を上記ステップＳ１〜Ｓ１１で得られた基準値と比較し、この比較結果から当該キャリブレーション対象のアンテナ系の送信系の特性（振幅特性及び位相特性）を整合するためのキャリブレーション値を算出する。そして、そのキャリブレーション値を用いて当該キャリブレーション対象のアンテナ系の送信系の特性を調整するための設定を行う。
【００３３】
上記ステップＳ１６〜Ｓ１８は、各アンテナ系Ａ１〜Ａｎを対象として、一つずつ順番に繰り返して行う（ステップＳ１９）。これにより、通信用のアンテナ系Ａ１〜Ａｎの送信系のキャリブレーションが完了する。
【００３４】
なお、通信用のアンテナ系Ａ１〜Ａｎに対するキャリブレーション値の反映方法としては、ある特定のアンテナ放射パターンを形成するときの各アンテナ系Ａ１〜Ａｎに供給する基本信号を使用して、各アンテナ系Ａ１〜Ａｎの特性を調整するようにしてもよい。例えば、その基本信号をそれぞれのアンテナ系Ａ１〜Ａｎに供給し、その時の特性を可変増幅器及び可変位相器を使用してアナログ的に調整してもよく、或いはその基本信号のテーブル自体を変更して、結果的に特性の調整が行われるようにしてもよい。
【００３５】
上述したように本実施形態によれば、キャリブレーション対象のアンテナ系とは別にキャリブレーション用の基準アンテナ系を設ける。そして、キャリブレーション時には、基準アンテナ系の特性を測定し、該測定結果を基準値として、キャリブレーション対象のアンテナ系のキャリブレーションを行う。これにより、キャリブレーション時には毎回、基準アンテナ系の特性が測定され、その測定結果に基づいてキャリブレーション対象のアンテナ系のキャリブレーションが行われるので、基準アンテナ系についての特性変動に対して適宜対応することができ、キャリブレーション精度が向上する。
【００３６】
また、キャリブレーション用の基準アンテナ系のアンテナは、キャリブレーション対象の各アンテナ系のアンテナから位置的に均等になるように配置する。これにより、アンテナ間の位置的な誤差要因が軽減されるので、さらなるキャリブレーション精度の向上が期待できる。
【００３７】
なお、通信用のｎ個のアンテナ系Ａ１〜Ａｎのうち、（ｎ−１）個以下のアンテナ系で通信が可能な場合には、使用されていないアンテナ系に対してキャリブレーション処理を行うことにより、運用中のキャリブレーションが可能になる。
【００３８】
また、上述したように本実施形態によれば、通信用の各アンテナ系Ａ１〜Ａｎの特性が精度よく整合することができるので、アダプティブアレイアンテナの性能が十分に発揮され、無線送信及び受信のさらなる性能向上が期待できる。例えば、一基地局が多数の移動局と同時にアクセスするような移動体通信システム（例えば、ＴＤ−ＳＣＣＤＭＡ等のＴＤＭＡシステム）においては、効率よく、干渉の少ないセルの展開が可能になる。また、各移動局に対して、送信電力の効率化、移動局間の干渉の低減等が可能になる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、本発明に係る無線装置は、移動体通信システムの基地局装置等、各種の無線装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す通信用アンテナ１１及びキャリブレーション用アンテナ２１の配置例を示す図である。
【図３】図１に示す無線装置１が形成するアンテナ放射パターンの一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るキャリブレーションの手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１…無線装置、１１…通信用アンテナ、１２，２２，２３，２５…スイッチ（ＳＷ）、１３，２７…デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）、１４，２８…送信部（ＴＸ）、１５，２９…受信部（ＲＸ）、１６，３０…アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、２４…可変抵抗器（ＶＡＴＴ）、２６…抵抗器（ＡＴＴ）、４０…ベースバンド部及び演算回路（キャリブレーション処理手段）、Ａ１〜Ａｎ…通信用のアンテナ系（キャリブレーション対象のアンテナ系）、Ｂ…キャリブレーション用の基準アンテナ系
【図１】
2007174072.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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