CN1358358A - 阵列天线无线通信装置和校准方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种可以一边抑制对通信产生的干扰一边进行高精度校准的阵列天线无线通信装置和校准方法。在通信开始前,记录部114预先记录通过充分的采样数获得的可靠性高的相位旋转校正量,在通信中,测定部112测定接收的已知信号的相位旋转量,比较部113比较所述测定的相位旋转量和所述相位旋转校正量,根据该比较结果来随时更新所述相位旋转校正量。

Description

阵列天线无线通信装置和校准方法
技术领域本发明涉及阵列天线无线通信装置和校准方法。
背景技术
阵列天线无线通信装置包括多个天线，通过对各天线接收的信号分别进行振幅和相位的调整，可以自由地设定方向性。与接收信号对应的振幅和相位的调整通过将复数系数(以下，将该复数系数称为‘加权’)与接收信号相乘来进行。
阵列天线无线通信装置通过调整相乘的加权，可以仅加强接收从期望的方向到来的信号。将它称为‘具有接收方向性’。阵列天线无线通信装置因具有接收方向性而可以保持从各方向到来的信号的接收SIR(Signal toInterference Ratio：信号干扰比)高。
但是，在阵列天线无线通信装置中，将通过多个天线接收的各接收信号的频率在基带中进行下变频等的各无线接收电路所具有的特性却因放大器等模拟元件特性的偏差而彼此不同。由此，在各接收信号中附加彼此不同的未知的振幅变动和相位旋转，存在形成与可以通过乘以加权所得的期望的方向性不同的方向性情况。
为了防止上述现象，需要进行调整，使得各无线接收线路所具有的特性相同。但是，正确并且非时变地调整放大器等模拟元件的特性非常困难。因此，有以下方法：分别测定并存储各无线接收电路所具有的特性，而不调整各无线接收电路所具有的特性，考虑其特性的误差量造成的接收信号的振幅和相位的变化来决定相乘的加权。将这样的调整方法称为‘校准’。
在校准中，有以下情况：1)在通信开始前，通过作为已知信号的校准信号来预先测定各无线接收电路所具有的特性误差，将作为通信中必须校正的特性误差预先存储在校正表中，进行接收处理，使得在通信中使用该固定的校正表来抵消无线接收电路的特性误差；2)为了对付无线接收电路特性的时间性变化，在通信中，通过校准信号来随时测定各无线接收电路所具有的特性误差，作为要校正的特性误差保存在随时校正表中，使用该自适应的校正表来进行接收处理，以便抵消无线接收线路的特性误差。
但是，在现有的阵列天线无线通信装置和校准方法中存在以下问题。
即，1)在通信开始前进行校准的方法中，由于在通信中使用固定的校正表来进行接收处理，所以不能对付随时间无线接收电路的发热等而变化的相位旋转量。因此，随着经过时间，存在校准结果的可靠性下降，阵列天线无线通信装置的性能恶化的问题。
与此相对，2)在通信中进行校准的方法中，由于如果测定结果的采样数不够多，就不能获得可靠性高的校准结果，所以需要在通信中多次发送校准信号。但是，由于校准信号构成对通信信号的干扰，所以存在校准信号的发送次数越多，通信信号的接收品质就越恶化的问题。此外，由于在使校准信号和通信信号一致的传输量上有限制，所以存在校准信号的发送次数越多，通信信号的传输量越减少，用户数据的传输效率下降的问题。而且，如果测定结果的采样数少，则不能获得与各接收功率值对应的数量的充分采样数，所以在通信信号的接收功率值随时间变化的情况下，存在校准结果的可靠性低的地方，存在阵列天线无线通信装置的性能恶化这样的问题。
                         发明内容
本发明的目的在于提供一种阵列天线无线通信装置和校准方法，可以抑制对通信产生的干扰，并且可以进行高精度校准。
本发明人通过同时使用使其作用分别不同的通信开始前进行的校准和通信开始后进行的校准，发现可以抑制对通信的干扰，并且抑制随经过的时间出现的校正可靠性的降低，从而完成了本发明。
因此，为了实现上述目的，在本发明中，利用在通信开始前进行的校准，以便通过通信开始前充分的采样数预先获得可靠性高的校正量，并利用在通信开始后进行的校准，以便通过通信中较少的采样数来调整校正量并维持校正量的可靠性。
                      附图说明
图1表示使用本发明一实施例的阵列天线无线通信装置的通信***的结构方框图。
图2是说明本发明一实施例的阵列天线无线通信装置的工作状况的流程图。
图3A表示本发明一实施例的阵列天线无线通信装置包括的校正表的内容的图。
图3B表示本发明一实施例的阵列天线无线通信装置包括的校正表的内容的图。
图3C表示本发明一实施例的阵列天线无线通信装置包括的校正表的内容的图。
图4表示将本发明一实施例的阵列天线无线通信装置接收的信号和CAL信号复用的状况的示意图。
图5表示将本发明一实施例的阵列天线无线通信装置接收的信号和CAL信号复用的状况的示意图。
图6表示使用本发明一实施例的阵列天线无线通信装置的通信***的结构方框图。
                        具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
图1表示使用本发明一实施例的阵列天线无线通信装置的通信***的结构方框图。在该图中，表示搭载本实施例的阵列天线无线通信装置的基站101与移动台115进行通信情况的状况。
移动台115对基站101发送无线信号。
在基站101中，校准信号(以下，省略为‘CAL信号’)发生部102生成CAL信号。CAL信号扩频部103对CAL信号实施扩频处理。衰减器104控制CAL信号的功率。
加法器107和加法器108分别复用通过天线105和天线106接收的来自移动台115的信号和CAL信号。AGC(Auto Gain Control：自动增益控制)部109使信号的功率一定并输出。解调部110对信号实施规定的解调处理。CAL信号解扩部111对信号实施解扩处理并取出CAL信号。测定部112测定CAL信号的相位旋转量。比较部113比较测定部112测定的相位旋转量和记录部114中保存的校正表的内容，并更新校正表。在记录部114中，作为起始状态，保存根据基站101进行通信前的测定结果所形成的校正表，根据比较部113的比较结果，在基站101的通信中随时更新该校正表。
通常，在基站中准备多个***(移动台数量)的解调部110～记录部114的结构，以便对来自多个移动台的接收信号进行解调，但在本实施例中，为了便于说明，仅说明一个***。
下面，用图2～图4来说明具有上述结构的阵列天线无线通信装置的工作状况。图2是说明本发明一实施例的阵列天线无线通信装置的工作的流程图。图3A～图3C表示包括本发明一实施例的阵列天线无线通信装置的校正表内容的图。图4表示本发明一实施例的阵列天线无线通信装置复用接收的信号和CAL信号状况的示意图。这里，作为校正表，如图3A～图3C所示，使用表示功率值和相位旋转的校正量之间的对应关系的曲线。
在图2中，首先在步骤(以下，省略为‘ST’)201中，基站101在通信开始前一边使CAL信号的功率值变化一边测定各功率值所对应的相位旋转量，并保存在校正表上。
具体地说，对于CAL信号发生部102产生的CAL信号，CAL信号扩频部103实施扩频处理，衰减器104使功率依次改变。然后，AGC部109使CAL信号的功率值为规定的一定值并输出到解调部110。此时，AGC部109将表示功率值的变化量的值输出到测定部112和记录部114。
在解调部110中实施了解调处理的CAL信号由CAL信号解扩部111进行解扩，输出到测定部112。测定部112根据从AGC部109输出的表示功率值的变化量的值将CAL信号返回到原来的功率值后，测定CAL信号的相位旋转量。由于CAL信号是已知信号，所以测定部112通过比较解扩后的CAL信号和已知信号来测定相位旋转量。将测定出的相位旋转量输出到记录部114。
如图3A所示，记录部114根据从AGC部109输出的表示功率值的变化量的值来依次测绘各功率值对应的相位旋转量(校正相位角度)。
通过反复进行以上的动作，根据通信开始前充分的采样数，预先将图3A所示的可靠性高的校正表301保存在记录部114中。
接着，在ST202中，通信开始后，基站101随后在通信中进行ST203～ST207的处理，随时更新校正表。通信开始后，基站101进行如下的动作。在以下的说明中，对于与通信开始前相同的动作部分，省略详细的说明。
在基站101中，由加法器107和加法器108如图4所示那样复用从衰减器104输出的CAL信号和来自移动台115的接收信号。复用的信号在AGC部109中达到规定的一定功率值，由解调部110进行解调。解调后的信号由CAL信号解扩部111进行解扩，取出CAL信号。
接着，重复进行ST203～ST207所示的处理。首先，在ST203中，测定部112测定CAL信号的相位旋转量。具体地说，测定部112根据从AGC部109输出的表示功率值的变化量的值将CAL信号返回到原来的功率值(图4所示的接收信号功率)后，测定CAL信号的相位旋转量，将测定结果输出到比较部113。
接着，在ST204中，比较部113每隔规定的时间间隔比较测定部112测定的相位旋转量和记录部114所保存的校正表的值。具体地说，如图3B所示，比较部113对于各功率值比较通信中的测定结果302和校正表301的内容。
接着，在ST205中，在通信中的测定结果302和校正表301不同的情况下，在ST206中，比较部113测定通信中的测定结果302和校正表301之间的误差。然后，在ST207中，如图3C所示，比较部113将记录部114中保存的校正表301更新为303，使得测定的误差的平方最小。然后，基站101使用该随时更新的校正表来对接收信号进行相位旋转的校正。
这里，从图3A～图3C也可看出，在通信开始前通过充分的采样数所预先获得的可靠性高的校正表301根据通信中的测定结果302被随时更新为校正表303。因此，由于原封不动地维持校正表的高可靠性，所以可以防止因校准结果的可靠性随着时间变低而恶化无线通信装置的性能。
此外，由于在通信开始前由充分的采样数预先获得可靠性高的校正表301，所以通信中的测定结果302为维持该信号可靠性程度的较少的采样数就足够了。因此，与现有的仅在通信中进行校准的方法相比，通信中非常少的采样数就足够了。由于可以使对通信信号构成干扰的CAL信号的发生次数非常少，所以可以防止通信信号的接收品质恶化。
这样，利用在通信开始前进行的校正来获得可靠性高的校正量，并利用通信开始后的校正来维持校正量的可靠性，通过同时使用分别使其作用不同的通信开始前进行的校准和通信开始后进行的校准，可以抑制对通信的干扰，并且抑制随经过的时间出现的校正可靠性的降低。
另一方面，在ST205中，在一致的情况下，返回到ST203，重复进行ST203～ST205的处理。
在上述实施例中，如图5所示，也可以将CAL信号与来自移动台115的信号时分复用。这种情况下，基站101的结构变为图6所示。在图6中，与图1相同的结构附以相同的标号，并省略说明。在图6中，CAL信号时分复用部601在来自移动台115的信号的空闲时间复用CAL信号。CAL信号检测部602从解调的信号中取出CAL信号，输出到测定部112。
在本实施例中，示出了用最小平方误差来更新校正表的方法。但是，校正表的更新方法不限于此，用其他自适应算法来更新校正表也可以。
这样，根据本实施例的阵列天线无线通信装置和校准方法，通过通信中少的采样数来随时校正由通信开始前充分的采样数预先获得的可靠性高的校正内容，以便维持其可靠性。因此，相对于以往来说，如果进行高精度的校准，则对通信产生的干扰增大，而如果要减小对通信产生的干扰，则校准的精度下降，而根据本实施例的阵列天线无线通信装置和校准方法，由于可以一边抑制对通信产生的干扰一边进行高精度的校准，所以可以兼顾抑制对通信产生的干扰和实现高精度的校准。
如以上说明，根据本发明，可以一边抑制对通信的干扰，一边进行高精度校准。
本说明书基于(日本)平成12年1月13日申请的特愿2000-004554号专利申请。其内容全部包含于此。
                    产业上的可利用性
本发明可应用于移动通信***中使用的基站装置。在应用的情况下，在基站装置中，可以抑制在与移动台通信时产生的干扰，并且对从移动台接收的信号进行高精度校正。

Claims (5)

1、一种阵列天线无线通信装置，包括：阵列天线，由多个天线振子构成；无线接收器，对各天线振子接收的接收信号分别进行规定的无线接收处理；校正量计算器，在通信开始前用已知信号来计算与所述无线接收器引起的相位旋转对应的校正量；误差计算器，求在通信中用接收信号中包含的已知信号求出的所述无线接收器引起的相位旋转量和所述校正量之间的误差；以及更新器，根据所述误差来求新的校正量，用该新的校正量来更新所述校正量。
2、如权利要求1所述的阵列天线无线通信装置，其特征在于，包括控制已知信号的生成频度的控制器，所述控制器使通信中的生成频度低于通信开始前的生成频度。
3、如权利要求1所述的阵列天线无线通信装置，其特征在于，更新器求新的校正量，使得误差的平方最小。
4、一种搭载了阵列天线无线通信装置的基站装置，其特征在于，所述阵列天线无线通信装置包括：阵列天线，由多个天线振子构成；无线接收器，对各天线振子接收的接收信号分别进行规定的无线接收处理；校正量计算器，在通信开始前用已知信号来计算与所述无线接收器引起的相位旋转对应的校正量；误差计算器，求在通信中用接收信号中包含的已知信号求出的所述无线接收器引起的相位旋转量和所述校正量之间的误差；以及更新器，根据所述误差来求新的校正量，用该新的校正量来更新所述校正量。
5、一种校准方法，在通信开始前用已知信号来计算相位旋转所对应的校正量，求在通信中用接收信号中包含的已知信号求出的所述无线接收器引起的相位旋转量和所述校正量之间的误差，用该新的校正量来更新所述校正量，使用更新后的校正量来进行校正。
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